《水处理微生物学》课程PPT教学课件（双语版）B3 Autotrophicreactions

Section B microbial metabolism PLANT CELL ANIMAL CELL B3 Autotrophicreactions swae Golgi complex 自养微生物的代谢 Clopas Microfilament (a) Hghly schematc d agam of a compo eucaryon cel, hall pl

Section B Microbial metabolism B3 Autotrophic reactions 自养微生物的代谢

复习: Nutritional type of microbe? Organic compounds→→ Chemo-organotroph 化能异养 Organic molecule Carbon dioxide Chemo-lithotrophs 化能自养 Organic compounds→→→ Photo- organotroph Light or chemistry energy 光能异养 Carbon dioxide Photo-lithotrophs 光能自养 异养微生物通过有机物分解途径获得ATP和NADH 自养微生物如何获得ATP和 NAHDH呢?

复习：Nutritional type of microbe? Organic compounds Carbon dioxide Organic molecule Light or chemistry energy Chemo-organotroph 化能异养 Organic compounds Carbon dioxide Chemo-lithotrophs 化能自养 Photo- organotroph 光能异养 Photo-lithotrophs 光能自养 异养微生物通过有机物分解途径获得ATP和NADH 自养微生物如何获得ATP和NAHDH呢？

1. Chemolithotrophy(化能自养) 1.1氧化反应式 硝化单胞菌 0.32 NAD NADH +H+ NH4++112O2 NO2 +HO+2H 硝化杆菌 ADP+Pi NO2+1/2O2 NO ATP Flavoprotein 1.2化能自养性微生物通过氧化无机物 NO 形成ATP,但是合成NADH需要消耗ATP。+042 C type cytochromes 1.3微生物将按完全氧化成硝酸盐称 NO3+ Cytochromes a1 作硝化作用。硝化作用有重要的生态意义 1.4化能自养菌ATP和NADH的净产量非 ADP+Pi Cytochromes a3 ATP 常低,必须氧化大量的无机底物。化能自 2 20 养菌生长非常缓慢。 +0.82

1.Chemolithotrophy（化能自养） ◼ 1.1 氧化反应式 ◼ 1.2 化能自养性微生物通过氧化无机物 形成ATP，但是合成NADH需要消耗ATP。 ▪ 1.3 微生物将按完全氧化成硝酸盐称 作硝化作用。硝化作用有重要的生态意义。 ▪ 1.4 化能自养菌ATP和NADH的净产量非 常低，必须氧化大量的无机底物。化能自 养菌生长非常缓慢。 NH4 ++11/2O2 NO2 - +H2O +2H + NO2 - +1/2O2 NO3 - 硝化单胞菌 硝化杆菌 -0.32 +0.82 +0.42 NO2 - NO3 - e C type cytochromes Cytochromes a1 Cytochromes a3 1/2O2 H2O Flavoprotein NAD+ NADH + H+ ADP+Pi ATP ADP+Pi ATP

2. Photolithotrophs(光能自养) 2.1微生物的光合作用分为:放氧型光合作用,如:蓝细菌、藻类;非放 氧型光合作用,如:绿硫细菌和紫硫细菌 22光合作用放出的氧来自于水的光解。 23光合作用分为光反应和暗反应,光反应是光能转化成化学能(ATP) 暗反应是消耗(ATP)合成葡萄糖。 24光能自养微生物的分类。(18页) ■25细菌的光反应不同于真核微生物的光反应

2. Photolithotrophs（光能自养） ◼ 2.1 微生物的光合作用分为：放氧型光合作用，如：蓝细菌、藻类；非放 氧型光合作用，如：绿硫细菌和紫硫细菌。 ◼ 2.2 光合作用放出的氧来自于水的光解。 ◼ 2.3 光合作用分为光反应和暗反应，光反应是光能转化成化学能（ATP）， 暗反应是消耗（ATP）合成葡萄糖。 ◼ 2.4 光能自养微生物的分类。（18页） ◼ 2.5 细菌的光反应不同于真核微生物的光反应

3. The light reaction in bacteria(细菌的光反应) 3.1光合细菌含有细菌叶绿素a和b, 他们分别吸收775和790nm的光波 P700* 3.2对于绿色硫细菌和非硫细菌, 这些色素存在于绿色体中,绿色体 是一种质膜延伸形成的囊状物。而 对于紫色细菌,这些色素存在与细 Cytochrome Redox 胞质的小泡中。 bf complex Potentia H*pump 3.3光合细菌只含有光系统1,是 PC 种循环式的光反应,在光合作用 过程中不产生氧气 34细菌的光反应过程见右图 35细菌的光反应合成ATP,若要 Photosystem 合成NADH,必须提供电子供体

3.The light reaction in bacteria（细菌的光反应） 3.1 光合细菌含有细菌叶绿素a和b， 他们分别吸收775和790nm的光波。 3.2 对于绿色硫细菌和非硫细菌， 这些色素存在于绿色体中，绿色体 是一种质膜延伸形成的囊状物。而 对于紫色细菌，这些色素存在与细 胞质的小泡中。 3.3 光合细菌只含有光系统1，是 一种循环式的光反应，在光合作用 过程中不产生氧气。 3.4 细菌的光反应过程见右图。 3.5 细菌的光反应合成ATP，若要 合成NADH，必须提供电子供体。 P700 Photosystem Ⅰ P700* Fd PC Cytochrome bf complex ⇜light H+pump Redox Potential (V) - +

3. The light reaction in bacteria(细菌的光反应) 3.6紫色硫细菌不能够通过光反应 直接合成 NADPH,电子供体提供的 电子从细胞色素处进入,消耗光反 1.0 应合成的ATP,产生反响电子流,合 成 NADPH。 0.75 BChl 0.5 NADPH 0.25 +0.2 Cytc2 +0.5 P870

3.The light reaction in bacteria（细菌的光反应） 3.6 紫色硫细菌不能够通过光反应 直接合成NADPH，电子供体提供的 电子从细胞色素处进入，消耗光反 应合成的ATP,产生反响电子流，合 成NADPH。 -1.0 -0.75 -0.5 -0.25 0 +0.25 +0.5 P870 P870* BChl Q Cytbc1 NADPH Cytc2 Light

Cyclic photophosphorylation Cyclic photophosphorylation Photosystem I redox chain Ch Fd ADP+ P PQ y C ATP PC hoton

Cyclic photophosphorylation

4. The light reaction in eukaryotes(真核生物的光反应) 4.1真核微生物光反应的部 位是叶绿体;叶绿体内含有 体 类囊体,集光色素和反应中 基质 一C卫叶饭 一J0L,b 心位于类囊体的膜上 4.2光合系统Ⅱ的色素分子 被光能激发,释放出的电子 g -ClI, 沿着传递链到达光合系统I 在传递过程中,合成ATP。光 合系统Ⅰ吸收光能后,再次 片层 激发释放出电子,释放的电 外 子眼电子传递链传递,合成 内 NADH。 图14↓叶繳体的结构

4.The light reaction in eukaryotes（真核生物的光反应） ◼ 4.1 真核微生物光反应的部 位是叶绿体；叶绿体内含有 类囊体，集光色素和反应中 心位于类囊体的膜上。 ◼ 4.2 光合系统Ⅱ的色素分子 被光能激发，释放出的电子 沿着传递链到达光合系统Ⅰ， 在传递过程中，合成ATP。光 合系统Ⅰ吸收光能后，再次 激发释放出电子，释放的电 子眼电子传递链传递，合成 NADH

4. The light reaction in eukaryotes(真核生物的光反应) 4.3光合系统Ⅱ的色素分子被光能激 电子受体 发,释放出的电子沿着传递链到达 光反应中心 光合系统I,在传递过程中,合成 ATP。光合系统I吸收光能后,再 次激发释放出电子,释放的电子眼 电子传递链传递,合成NADH。 叶绿累分子 类胡多卜素分子 143光反应系统

4.The light reaction in eukaryotes（真核生物的光反应） 4.3 光合系统Ⅱ的色素分子被光能激 发，释放出的电子沿着传递链到达 光合系统Ⅰ，在传递过程中，合成 ATP。光合系统Ⅰ吸收光能后，再 次激发释放出电子，释放的电子眼 电子传递链传递，合成NADH

non-cyclic electron transport z-scheme Photosystem I 2 H 2 NADPt+ 0+2 NADPH +2H+ photosystem Il redox chain ChI Bnd chl PQ Sol NADP+( NADPH ADP+ PiATP HH+ photon photon

non-cyclic electron transport