食品微生物學(xué)：第五章 微生物的營養(yǎng)與代謝

第五章微生物的營養(yǎng)與代謝第一節(jié)微生物的營養(yǎng)第二節(jié)微生物酶第三節(jié)微生物的代謝一、微生物細(xì)胞的化學(xué)組成和營養(yǎng)二、微生物的營養(yǎng)類型三、微生物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收四、培養(yǎng)基

營養(yǎng)物質(zhì)是微生物生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，而營養(yǎng)是微生物維持和延續(xù)其生命形式的一種生理過程。營養(yǎng)物質(zhì):能夠滿足機(jī)體生長、繁殖和完成各種生理活動(dòng)所需要的物質(zhì).營養(yǎng):微生物獲得和利用營養(yǎng)物質(zhì)的過程。一、微生物細(xì)胞的化學(xué)組成和營養(yǎng)元素大量元素：碳、氫、氧、氮、磷、硫其他元素：鉀、鈉、鈣、鎂、鐵、錳、、銅、鈷、鋅、鉬等存在方式有機(jī)化合物：蛋白質(zhì)、糖、脂、核酸、維生素，降解產(chǎn)物、代謝中間產(chǎn)物無機(jī)鹽水——細(xì)胞干重的70%~90%微生物的營養(yǎng)物質(zhì):（一）碳源（Carbonsource）（二）氮源（Nitrogensource)（三）生長因子（Growthfactor)（四）礦質(zhì)元素（五）水分（一）碳源（Carbonsource）構(gòu)成微生物細(xì)胞物質(zhì)和代謝產(chǎn)物的碳架以及供給它生長、發(fā)育所需要能量的營養(yǎng)物質(zhì)。碳源：無機(jī)碳源：無機(jī)營養(yǎng)型微生物光能無機(jī)營養(yǎng)菌化能無機(jī)營養(yǎng)菌有機(jī)碳源：其他營養(yǎng)型微生物糖類：葡萄糖，果糖，麥芽糖，蔗糖，淀粉，半乳糖，乳糖，甘露糖，纖維二糖，纖維素，半纖維素，甲殼素，木質(zhì)素，等有機(jī)酸：乳酸，檸檬酸，延胡索酸，低級(jí)脂肪酸，高級(jí)脂肪酸，氨基酸，等醇類：乙醇脂類：脂肪，磷脂烴類：天然氣，石油，石油餾分，石蠟油CO2：CO2碳酸鹽：

NaHCO3,CaCO3,白堊等其他：芳香族化合物，氰化物，蛋白質(zhì)，肽，核酸●工業(yè)生產(chǎn)常用的碳源大多數(shù)來自植物體，如山芋粉、玉米粉、麩皮、米糠、糖蜜等，其成分以碳源為主，但也包含其他營養(yǎng)成分。

●微生物培養(yǎng)基配制常用碳源主要有葡萄糖、果糖、蔗糖、淀粉、甘露醇、甘油和有機(jī)酸等。最適碳源為：糖類，其次為醇類、有機(jī)酸和脂類。糖類中，單糖優(yōu)于雙糖和多糖。（二）氮源（Nitrogensource)凡是能提供微生物細(xì)胞組成成分或代謝產(chǎn)物中的氮素來源的營養(yǎng)物質(zhì)氮源：分子氮：大氣N2無機(jī)氮：銨鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽等有機(jī)氮：蛋白胨、酵母膏、玉米漿、魚粉、黃豆餅、花生餅等異養(yǎng)微生物氮源利用順序?yàn)椋篘?C?H?O優(yōu)于，N?H優(yōu)于N?O最不易利用N。（三）生長因子生長因子：微生物生長代謝所必需且不能用簡單的碳源或氮源自行合成的有機(jī)物。需要量很小。廣義包括堿基、氨基酸、維生素等。狹義指維生素。微生物可分為生長因子自養(yǎng)型：如大腸桿菌。異養(yǎng)型：如乳酸菌。過量合成：如阿舒假囊酵母（B2）微生物生長因子需要量（ml-1

III型肺炎鏈球菌（Streptococcuspneumoniae） 膽堿 6ug

金黃色葡萄球菌（Staphylococcusaureus） 硫胺素 0.5ng

白喉棒桿菌（Cornebacterium

diphtherriae） B-丙氨酸1.5ug

破傷風(fēng)梭狀芽孢桿菌（Clostridiumtetani） 尿嘧啶 0-4ug

腸膜狀串珠菌（Leuconostoc

mesenteroides） 吡哆醛 0.025ug（四）礦質(zhì)元素（五）水分水的功能：溶劑和運(yùn)輸介質(zhì)，營養(yǎng)物質(zhì)吸收及代謝物分泌參與細(xì)胞內(nèi)的生化反應(yīng)維持Pr、核酸穩(wěn)定天然構(gòu)象熱的良好導(dǎo)體，控制細(xì)胞內(nèi)溫度變化維持細(xì)胞自身正常形態(tài)控制酶、微管、鞭毛等多亞基結(jié)構(gòu)組裝和解離水活度值（αw）：一定溫度、壓力下溶液蒸汽壓力與同樣條件下純水壓力比。微生物一般在αw

0.60～0.99生長，αw過低微生物生長的延緩期延長，比生長速率和總生長量減少。一般細(xì)菌的比酵母和霉菌高，嗜鹽菌較低0.76。二、微生物的營養(yǎng)類型根據(jù)碳源、能源及電子供體等分為：無機(jī)營養(yǎng)型（自養(yǎng)型）微生物光能自養(yǎng)型：光為能源，利用無機(jī)物為碳源

藍(lán)細(xì)菌、綠硫細(xì)菌、紅硫細(xì)菌化能自養(yǎng)型：無機(jī)物氧化供能，生長不依賴有機(jī)物

亞硝酸細(xì)菌、硝酸細(xì)菌、鐵細(xì)菌、硫細(xì)菌、氫細(xì)菌有機(jī)營養(yǎng)型（異養(yǎng)型）微生物光能異養(yǎng)型：光為能源，生長需要有機(jī)物質(zhì)

深紅螺菌化能異養(yǎng)型：有機(jī)物氧化供能，生長依賴有機(jī)物

1.腐生型：梭狀芽孢桿菌、毛菌、根霉、曲霉

2.寄生型：病毒、噬菌體、立克次氏體三、微生物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收（一）簡單擴(kuò)散（Simplediffusion)（二）促進(jìn)擴(kuò)散（Facilitateddiffusion）（三）主動(dòng)運(yùn)輸（Activetransport）（四）基團(tuán)轉(zhuǎn)位（Grouptranslocation)（五）內(nèi)吞噬作用根據(jù)物質(zhì)運(yùn)輸過程的特點(diǎn)，可將物質(zhì)的運(yùn)輸方式分為自由擴(kuò)散促進(jìn)擴(kuò)散主動(dòng)運(yùn)輸基團(tuán)轉(zhuǎn)移（一）自由擴(kuò)散原生質(zhì)膜是一種半透性膜，營養(yǎng)物質(zhì)通過原生質(zhì)膜上的小孔，由高濃度的胞外環(huán)境向低濃度的胞內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)散。特點(diǎn)①物質(zhì)在擴(kuò)散過程中沒有發(fā)生任何反應(yīng)；②不消耗能量；不能逆濃度運(yùn)輸；③運(yùn)輸速率與膜內(nèi)外物質(zhì)的濃度差成正比水是唯一可以通過擴(kuò)散自由通過原生質(zhì)膜的分子，脂肪酸、乙醇、甘油、一些氣體（O2、CO2）及某些氨基酸在一定程度上也可通過自由擴(kuò)散進(jìn)出細(xì)胞。

自由擴(kuò)散（二）促進(jìn)擴(kuò)散借助膜上的載體蛋白，具有高度的立體專一性。載體蛋白能促進(jìn)物質(zhì)運(yùn)輸，但不能進(jìn)行逆濃度梯度運(yùn)輸。特點(diǎn)：需要特異性的載體蛋白不消耗能量可加快運(yùn)輸速度，但不能逆濃度運(yùn)輸

通過促進(jìn)擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞的營養(yǎng)物質(zhì)主要有氨基酸、單糖、維生素及無機(jī)鹽等。一般微生物通過專一的載體蛋白運(yùn)輸相應(yīng)的物質(zhì)，但也有微生物對(duì)同一物質(zhì)的運(yùn)輸由一種以上的載體蛋白來完成。（三）主動(dòng)運(yùn)輸有特異性的載體蛋白參與需要消耗能量可以逆濃度梯度運(yùn)輸微生物的主要物質(zhì)運(yùn)輸方式主動(dòng)運(yùn)輸（四）基團(tuán)轉(zhuǎn)位一種主動(dòng)運(yùn)輸類型需復(fù)雜的運(yùn)輸酶系參與底物在運(yùn)輸過程發(fā)生化學(xué)變化主要存在于厭養(yǎng)和兼性厭養(yǎng)細(xì)菌中主要用于糖及脂肪酸、核苷、堿基等物質(zhì)的運(yùn)輸，如葡萄糖。葡萄糖通過基團(tuán)轉(zhuǎn)位運(yùn)輸過程的化學(xué)反應(yīng)1）PEP+HPr

酶I磷酸~HPr+丙酮酸

2）磷酸~HPr+葡萄糖酶II6-磷酸葡萄糖+HPr基團(tuán)轉(zhuǎn)位運(yùn)輸葡萄糖示意圖（五）內(nèi)吞噬作用胞飲作用：液體

內(nèi)吞噬作用

胞吞作用：固體

胞飲作用胞吞作用比較項(xiàng)目單純擴(kuò)散 促進(jìn)擴(kuò)散主動(dòng)運(yùn)輸基團(tuán)移位特異載體蛋白無 有 有 有 運(yùn)送速度 慢 快 快 快 溶質(zhì)運(yùn)送方向由濃至稀由濃至稀 由稀至濃 由稀至濃平衡時(shí)內(nèi)外濃度內(nèi)外相等 內(nèi)外相等 內(nèi)部高 內(nèi)部高 運(yùn)送分子 無特異性 特異性 特異性 特異性 能量消耗 不需要 需要 需要 需要 運(yùn)送前后溶質(zhì)分子不變 不變 不變 改變 載體飽和效應(yīng) 無 有 有 有 與溶質(zhì)類似物無競爭性 有競爭性 有競爭性 有競爭性 運(yùn)送抑制劑 無 有 有 有 運(yùn)送對(duì)象舉例水、O2

糖、SO42-氨基酸、乳糖葡萄糖\嘌呤四種運(yùn)送營養(yǎng)方式的比較四營養(yǎng)基培養(yǎng)基是人工配制的，適合微生物生長繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物的營養(yǎng)基質(zhì)。培養(yǎng)基幾乎是一切對(duì)微生物進(jìn)行研究和利用工作的基礎(chǔ)任何培養(yǎng)基都應(yīng)該具備微生物生長所需要六大營養(yǎng)要素：碳源、氮源、無機(jī)鹽、能源、生長因子、水任何培養(yǎng)基一旦配成，必須立即進(jìn)行滅菌處理；常規(guī)高壓蒸汽滅菌：

1.05kg/cm2,121.3℃15-30分鐘；0.56kg/cm2,112.6℃15-30分鐘（一）、選用和設(shè)計(jì)培養(yǎng)基的原則和方法目的明確營養(yǎng)協(xié)調(diào)理化條件適宜經(jīng)濟(jì)節(jié)約1.目的明確根據(jù)不同的微生物的營養(yǎng)要求配制針對(duì)強(qiáng)的培養(yǎng)基。培養(yǎng)化能自養(yǎng)型的氧化硫桿菌的培養(yǎng)基組成為：S10gMgSO4.7H2O0.5gNH4)2SO40.4gFeSO40.01gH2PO44gCaCl20.25gH2O1000ml培養(yǎng)化能異養(yǎng)的大腸桿菌一種培養(yǎng)基是由下列化學(xué)成分組成：葡萄糖5gNH4H2PO41gNaCl5gMgSO4.7H2O0.2gK2HPO41gH2O1000ml常見的培養(yǎng)四大類微生物的培養(yǎng)基細(xì)菌（牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基）：牛肉膏3g蛋白胨10gNaCl5gH2O1000ml放線菌（高氏1號(hào)）淀粉20gK2HPO40.5gNaCl0.5gMgSO4.7H2O0.5gKNO31gFeSO40.01gH2O1000ml酵母菌(麥芽汁培養(yǎng)基)干麥芽粉加四倍水，在50℃--60℃保溫糖化3-4小時(shí)，用碘液試驗(yàn)檢查至糖化完全為止，調(diào)整糖液濃度為10。巴林，煮沸后，沙布過濾，調(diào)PH為6.0。霉菌（查氏合成培養(yǎng)基）NaNO33gK2HPO41gKCl0.5gMgSO4.7H2O0.5gFeSO40.01g蔗糖30gH2O1000ml2.營養(yǎng)協(xié)調(diào)培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)濃度合適時(shí)微生物才能生長良好，營養(yǎng)物質(zhì)濃度過低時(shí)不能滿足微生物正常生長所需，濃度過高時(shí)則可能對(duì)微生物生長起抑制作用。培養(yǎng)基中各營養(yǎng)物質(zhì)之間的濃度配比也直接影響微生物的生長繁殖和代謝產(chǎn)物的形成和積累，其中碳氮比（C/N）的影響較大。碳氮比指培養(yǎng)基中碳元素與氮元素的物質(zhì)的量比值，有時(shí)也指培養(yǎng)基中還原糖與粗蛋白之比。例如，在利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸的過程中，培養(yǎng)基碳氮比為4/1時(shí)，菌體量繁殖，谷氨酸積累少；當(dāng)培養(yǎng)基碳氮比為3/1時(shí)，菌體繁殖受到抑制，谷氨酸產(chǎn)量則大量增加。3.理化條件適宜pH水活度氧化還原電位a.pH培養(yǎng)基的pH必須控制在一定的范圍內(nèi)，以滿足不同類型微生物的生長繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物。通常培養(yǎng)條件：細(xì)菌與放線菌：pH7~7.5酵母菌和霉菌：pH4.5~6范圍內(nèi)生長為了維持培養(yǎng)基pH的相對(duì)恒定，通常在培養(yǎng)基中加入pH緩沖劑，或在進(jìn)行工業(yè)發(fā)酵時(shí)補(bǔ)加酸、堿。b.水活度在天然環(huán)境中，微生物可實(shí)際利用的自由水或游離水的含量，一般用在一定的溫度和壓力條件下,溶液的蒸汽壓力與同樣條件下純水蒸汽壓力之比表示，即：αw=Pw/Pow式中Pw代表溶液蒸汽壓力,POw代表純水蒸汽壓力。純水αw為1.00,溶液中溶質(zhì)越多,αw越小。微生物一般在αw為0.60～0.99的條件下生長,αw過低時(shí),微生物生長的遲緩期延長,比生長速率和總生長量減少。微生物不同，其生長的最適αw不同。c.氧化還原電位氧化還原電位又稱氧化還原電勢（redoxpotential），是度量某氧化還原系統(tǒng)中的還原劑釋放電子或氧化劑接受電子趨勢的一種指標(biāo)，其單位是V（伏）或mV（毫伏）。不同類型微生物生長對(duì)氧化還原電位的要求不同好氧性微生物：+0.1伏以上時(shí)可正常生長,以+0.3～+0.4伏為宜；厭氧性微生物：低于+0.1伏條件下生長；兼性厭氧微生物：+0.1伏以上時(shí)進(jìn)行好氧呼吸,+0.1伏以下時(shí)進(jìn)行發(fā)酵。4.經(jīng)濟(jì)節(jié)約以粗代精以野代家以廢代好以國代進(jìn)以簡代繁以氮代朊以烴代糧以纖代糖二、培養(yǎng)基的類型及應(yīng)用培養(yǎng)基種類繁多，根據(jù)其成分、物理狀態(tài)和用途可將培養(yǎng)分成多種類型。按成分不同劃分天然培養(yǎng)基合成培養(yǎng)基含用化學(xué)成分還不清楚或化學(xué)成分不恒定的天然有機(jī)物牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、麥芽汁培養(yǎng)基化學(xué)成分完全了解的物質(zhì)配制而成的培養(yǎng)基高氏1號(hào)培養(yǎng)基、查氏培養(yǎng)基按物理狀態(tài)不同劃分固體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基在液體培養(yǎng)基中加入一定量凝固劑，使其成為固體狀態(tài)，瓊脂含量一般為1.5%-2.0%瓊脂含量一般為0.2%-0.7%不加任何凝固劑半固體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基常用來進(jìn)行微生物的分離、鑒定、活菌計(jì)數(shù)及菌種保藏觀察微生物的運(yùn)動(dòng)特征、分類鑒定及噬菌體效價(jià)滴定

大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)及在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行微生物的基礎(chǔ)理論和應(yīng)用方面的研究按用途不同劃分基礎(chǔ)培養(yǎng)基鑒別培養(yǎng)基含有一般微生物生長繁殖所需的基本營養(yǎng)物質(zhì)的培養(yǎng)基用來將某種或某類微生物從混雜的微生物群體中分離出來的培養(yǎng)基用于鑒別不同類型微生物的培養(yǎng)基選擇培養(yǎng)基在基礎(chǔ)培養(yǎng)基中加入某些特殊營養(yǎng)物質(zhì)制成的一類營養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基微生物產(chǎn)生某種代謝產(chǎn)物，與培養(yǎng)基中的特殊化學(xué)物質(zhì)發(fā)生特定的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生明顯的特征變化牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基是最常用的基礎(chǔ)培養(yǎng)基加富培養(yǎng)基特殊營養(yǎng)物質(zhì)包括血液、血清、酵母浸膏、動(dòng)植物組織液等在培養(yǎng)基中加入相應(yīng)的特殊營養(yǎng)物質(zhì)或化學(xué)物質(zhì)，抑制不需要的微生物的生長，有利于所需微生物的生長第二節(jié)微生物酶一、微生物作為酶源的優(yōu)越性二、微生物酶的種類三、微生物酶食品工業(yè)中的應(yīng)用一、微生物作為酶源的優(yōu)越性（1）微生物種類繁多，可以產(chǎn)生所有的酶類。（2）微生物易于培養(yǎng)、生長周期短。（3）生產(chǎn)易管理。（4）原料成本低。（5）提高微生物產(chǎn)酶能力的途徑較多。美國FDA批準(zhǔn)使用的食品用酶及生產(chǎn)菌種二、微生物酶的種類按照催化反應(yīng)得類型分類水解酶類氧化還原酶類轉(zhuǎn)移酶類裂解酶類合成酶類異構(gòu)酶類按照微生物酶存在和作用部位分類胞外酶胞內(nèi)酶三、微生物酶食品工業(yè)中的應(yīng)用動(dòng)、植物蛋白酶水解后，可分解為各級(jí)蛋白肽類，烘焙工業(yè)上應(yīng)用酶對(duì)淀粉及蛋白質(zhì)進(jìn)行改良。利用淀粉酶可增加面團(tuán)體積，改善表皮顏色和松脆結(jié)構(gòu)，改進(jìn)防腐特性。利用蛋白酶可改善面筋的特性，降低面團(tuán)粘度、能耗和成本，同時(shí)可改進(jìn)面團(tuán)的機(jī)械性能。在果蔬加工中可利用蔗糖酶、蛋白酶、磷酸酶和果膠酶、過氧化物酶、葡萄糖苷酶、多酚氧化酶及纖維素酶對(duì)果漿和果汁進(jìn)行處理，達(dá)到提高果汁產(chǎn)量、改進(jìn)風(fēng)味、易于澄清，縮短加工時(shí)間等目的。另外，酶制劑在奶制品工業(yè)、蛋白質(zhì)工業(yè)、肉類加工、海產(chǎn)品加工與保鮮等方面都有廣泛的應(yīng)用。

第三節(jié)微生物的代謝分解代謝和合成代謝的關(guān)系一、微生物的產(chǎn)能代謝和呼吸作用二、微生物細(xì)胞ATP的生成和利用三、微生物得合成代謝四、微生物的分解代謝一、微生物的產(chǎn)能代謝和呼吸作用

分解代謝過程中發(fā)生的能量轉(zhuǎn)移的生物氧化反應(yīng)，即呼吸作用。微生物的呼吸類型有氧呼吸：受氫體是分子態(tài)的O2無氧呼吸：受氫體是無機(jī)氧化物發(fā)酵作用：受氫體是簡單的有機(jī)物有氧呼吸以分子態(tài)的氧(O2)作為呼吸作用的氫和電子最終受體根據(jù)呼吸基質(zhì)是有機(jī)物或無機(jī)物又可分為兩種情況：(1)以有機(jī)物作為呼吸基質(zhì)如大腸桿菌、葡萄球菌葡萄糖＋6O2→6CO2＋6H2O＋38ATP＋410千卡熱量經(jīng)過(有氧)糖酵解和三羧酸循環(huán)等一系列復(fù)雜的生化反應(yīng)最終生成CO2和H2O，在整個(gè)生化反應(yīng)過程中，1mol的葡萄糖徹底氧化產(chǎn)生688kcal自由能，其中277.4kcal主要通過氧化磷酸化(電子傳遞磷酸化以及底物水平磷酸化)，貯藏在38個(gè)ATP的磷酸高能鍵中，其中410.6kcal以熱量的形式散失掉。因此，其能量利用率為40%。真核生物徹底分解1分子葡萄糖總共只能生成36個(gè)ATP，能量利用率為：39%有氧呼吸過程糖酵解和檸檬酸循環(huán)產(chǎn)生的中間產(chǎn)物

三羧酸循環(huán)這種類型呼吸作用的特點(diǎn)小結(jié)如下：①在有分子態(tài)氧的條件下進(jìn)行。②氧化的終局產(chǎn)物是二氧化碳和水。③通過氧化磷酸化產(chǎn)生較多能量。1mol葡萄糖能產(chǎn)生685kcal的能量，其中原核微生物可產(chǎn)生38MATP，真核微生物產(chǎn)生36molATP，能量利用率高。(2)以無機(jī)物作為呼吸基質(zhì)化能自養(yǎng)型的細(xì)菌以無機(jī)物如氫氣、硫化氫等作為呼吸底物，靠無機(jī)物的氧化產(chǎn)生能量依靠它們的所需無機(jī)能源的不同可分為氫細(xì)菌、硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌等。無氧呼吸在無氧條件下，微生物以無機(jī)氧化物中的氧作為氫和電子受體無機(jī)氧化物可以是亞硝酸化合物或CO2等。無氧呼吸的特點(diǎn)是：①不需要分子態(tài)的氧，而要的是無機(jī)氧化物中的氧，因此又稱為氧化的厭氣性呼吸。②如果無機(jī)氧化物充分，基質(zhì)能徹底氧化，產(chǎn)物也較徹底產(chǎn)生二氧化碳和水。③釋放的能量較多，但低于有氧呼吸。無氧呼吸過程發(fā)酵作用電子和質(zhì)子的供體和受體都是有機(jī)化合物它是以有機(jī)物氧代分解的不徹底中間產(chǎn)物作為氫和電子的最終受體的。在發(fā)酵作用中，有時(shí)最終電子和質(zhì)子的受體就是電子供體的分解產(chǎn)物。酒精發(fā)酵和乳酸發(fā)酵這種發(fā)酵作用的特點(diǎn)是：①有機(jī)物氧化不徹底生成一些氧化程度比較低的有機(jī)物。②不需要電子傳遞體系，微生物本身缺少氧化酶系。③產(chǎn)生的能量比較少，每1mol的葡萄糖只能產(chǎn)生57kcal的能量，其中有一小部分生成了2mol的ATP，它只經(jīng)過糖酵解途徑進(jìn)行底物水平的磷酸化。其能量利用率為：26%二、微生物細(xì)胞ATP的生成和利用（一）ATP的生成光合磷酸化環(huán)式光合磷酸化非環(huán)式光合磷酸化氧化磷酸化（二）ATP的利用（一）ATP的生成1.光合磷酸化：形成ATP所需的能量是來自光能光能營養(yǎng)微生物產(chǎn)氧不產(chǎn)氧真核生物：藻類及綠色植物原核生物：藍(lán)細(xì)菌真細(xì)菌：光合細(xì)菌古細(xì)菌：嗜鹽菌光合磷酸化途徑和電子傳遞鏈環(huán)式光合磷酸化與環(huán)式電子傳遞偶聯(lián)產(chǎn)生ＡＴＰ的反應(yīng)。環(huán)式光合磷酸化是非光合放氧生物光能轉(zhuǎn)換的唯一形式，主要在基質(zhì)片層內(nèi)進(jìn)行。它在光合演化上較為原始，在高等植物中可能起著補(bǔ)充ATP不足的作用。

ＡＤＰ＋Ｐｉ→ＡＴＰ＋Ｈ２Ｏ環(huán)式光合磷酸化特點(diǎn)③還原力（[H]）來自H2S等無機(jī)物②產(chǎn)能與產(chǎn)還原力分別進(jìn)行①電子傳遞途徑屬循環(huán)方式④不產(chǎn)生氧非環(huán)式光合磷酸化指水中的電子經(jīng)PSⅡ與PSⅠ一直傳到NADP＋的電子傳遞途徑。傳遞過程如下按非環(huán)式電子傳遞，每傳遞4個(gè)e-，分解2個(gè)H2O，釋放1個(gè)O2，還原2個(gè)NADP+，需要吸收8個(gè)光量子，量子產(chǎn)額為1/8，同時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)8個(gè)H+進(jìn)類囊體腔。H２O→PSⅡ→PQ→Cytb６/f→PC→PSⅠ→Fd→FNR→NADP＋非環(huán)式光合磷酸化特點(diǎn)④還原力來自H2O的光解③同時(shí)產(chǎn)生還原力、ATP和O2②有PSⅠ和PSⅡ2個(gè)光合系統(tǒng)①有氧條件下進(jìn)行紫硫細(xì)菌的光能轉(zhuǎn)換紫硫細(xì)菌光能轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)能利用長光波，Bchl吸收光的峰值在870nm處以環(huán)式電子傳遞方式進(jìn)行在異養(yǎng)生長時(shí)一般不能直接還原NAD+為NADH綠硫細(xì)菌的光能轉(zhuǎn)化綠硫細(xì)菌光能轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)綠硫細(xì)菌的Bchl吸收光的峰值在840nm處綠硫細(xì)菌是以環(huán)式電子傳遞方式進(jìn)行綠硫細(xì)菌通過Fe-S蛋白能直接還原NAD(P)+為NAD(P)H藍(lán)細(xì)菌的光能轉(zhuǎn)化藍(lán)細(xì)菌光能轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)電子轉(zhuǎn)移一般不成閉合途徑電子由外源電子供體提供PSII具有光水解放氧作用，并經(jīng)電子傳遞偶聯(lián)產(chǎn)生ATP，PSI把電子還原Fe-S經(jīng)Fd和FP使NADP+還原為NADPH2.氧化磷酸化在生物氧化過程中，氧化放能反應(yīng)常常有吸能的磷酸化反應(yīng)偶聯(lián)發(fā)生。偶聯(lián)反應(yīng)將氧化釋放的一部分自由能用于無機(jī)磷參加的高能磷酸鍵生成反應(yīng)。這種氧化放能反應(yīng)與磷酸化吸能反應(yīng)的偶聯(lián)，稱為氧化磷酸化作用。根據(jù)生物氧化方式，可將氧化磷酸化分為底物水平磷酸化及電子傳遞體系磷酸化。線粒體中氧化磷酸化反應(yīng)的一般機(jī)理化學(xué)滲透偶聯(lián)機(jī)制示意圖底物水平磷酸化是在被氧化的底物上發(fā)生磷酸化作用。即底物被氧化的過程中，形成了某些高能磷酸化合物的中間產(chǎn)物，通過酶的作用可使ADP生成ATP。電子傳遞體系磷酸化是指當(dāng)電子從NADH或FADH2經(jīng)過電子傳遞體系(呼吸鏈)傳遞給氧形成水時(shí)，同時(shí)伴有ADP磷酸化為ATP的全過程。通常所說的氧化磷酸化是指電子傳遞體系磷酸化。（二）ATP的利用在生物體內(nèi)能量的轉(zhuǎn)換和傳遞中，ATP是一種關(guān)鍵的物質(zhì)。生物體的一切生命活動(dòng)都離不開ATP。ATP是生物體內(nèi)直接供給可利用能量的物質(zhì)，是細(xì)胞內(nèi)能量轉(zhuǎn)換的“中轉(zhuǎn)站”。各種形式的能量轉(zhuǎn)換都是以ATP為中心環(huán)節(jié)的。生物體內(nèi)由于有各種酶作為生物催化劑，同時(shí)又有細(xì)胞中生物膜系統(tǒng)的存在，因此，ATP中的能量可以直接轉(zhuǎn)換成其他各種形式的能量，用于各項(xiàng)生命活動(dòng)。這些能量形式主要有：1．機(jī)械能。例如，纖毛和鞭毛的擺動(dòng)、肌細(xì)胞的收縮、細(xì)胞分裂期間染色體的運(yùn)動(dòng)等，2．電能。3．滲透能。4．化學(xué)能。5．光能。6．熱能。三、微生物的合成代謝微生物從體外吸收個(gè)中營養(yǎng)物質(zhì)，在細(xì)胞內(nèi)個(gè)中酶的催化下，通過復(fù)雜的轉(zhuǎn)化與組成，合成各種分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜的有機(jī)物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、脂類、多糖類、核酸等，用以構(gòu)成細(xì)胞的各個(gè)部分，為個(gè)體生長、發(fā)育、繁殖提供物質(zhì)基礎(chǔ)，這個(gè)過程就是微生物的合成代謝。