水处理微生物学双语22

SectionBMicrobialmetabolism脊基质B2ElectronTransport,OxidativePhosphorylationandβ-oxiantionofFattyAcids电子传递，氧化磷酸化和脂肪酸的β-氧化1.ElectronTransport1.1电子传递：Thereisaelectrontransportchain.Itisusedtotransportelectron.Intheelectrontransportchain,aseriesofbalancedoxidationandreductionreactionsdrivesthemovementofelectronsthroughthecarrierseriesfromNADHtooxygen.DuringthisprocessenergyisreleasedandATPissynthesized辅酶Q辅酶QH2脱氢酶脱氢酶细胞色素氧化酶还原型氧化型黄素蛋白辅酶Q细胞色素H2O1/2O22a32a12ATP2Fe2+2Fe3+2Fe2+2Fe3+2c2Fe2+2Fe3+ATP2b2Fe3+2Fe2+FADFADH2ATPNADH2NADAAH1.ElectronTransport1.2电子传递的五类物质：NADHdehydrogenases.EnzymesthatcatalysetransferofhydrogenatomsfromreducedNADtoflavoproteins.Flavoproteins.Flavinmononucleotide(FMN)andflavinadeninedinucleotide(FAD).TheflavinsarereducedbyacceptingahydrogenatomfromNADHandoxidizedbylosinganelectron.Electroncarriers,cytochromes.Cytochromesareporphyrincontainingproteinseachofwhichcanbereducedoroxidizedbythelossofasingleelectron.Ironsulfurproteins.Thesearecarriersofelectronswitharangeofreductionpotentiales.Quinones.Thesearelipid-solublecarriersthatcandiffusethroughmembranescarryingelectronsfromiron-sulfurproteinstocytochromes.Flavoprotein（黄素蛋白）：黄素蛋白是一种FAD为辐基的蛋白，他的作用是依靠FAD传递氢。Quinones（醌类）：具有传递氢和电子的作用。细胞色素（b、c、a）：是一类以铁卟啉衍生物为辐基的蛋白质，传递电子。OOCH3OCH3OCH3(CH2CHCCH2)nHCH3n=6-101.ElectronTransport1.3Oxidativephosphorylation:theflowofprotonsdowntheelectrontransportchaincoupleswiththesynthesisofATP,theterminalelectronaccepterisoxygen,nitrate,sulfateorcarbondioxide.氧化磷酸化：底物在氧化过程中脱下的氢和电子沿电子传递链转移，最终交给氧，电子在传递过程中伴有ATP的产生。这种ATP的产生方式称为氧化磷酸化。底物水平的磷酸化：底物在氧化过程中，产生一些高能中间体，这些高能中间体将键能交给ADP，使之磷酸化产生ATP过程。2.Fattyacidoxidationβ-oxidation2.1脂肪酸的氧化由四步反应组成：oxidation（氧化）Hydration（水合）oxidation（氧化）thiolysis（硫解）Prestate---theactivationofthefattyacidtheactivationofthefattyacidhappenedinthecytosoloroutsidethemitochondriatoformAcetylCoA,thenenterintothemitochondriatobeoxidized.RCH2CH2CH2COOH+ATPRCH2CH2CH2COAMP+PPi脂酰CoA合成酶RCH2CH2CH2COAMP＋CoASHRCH2CH2CH2COSCoA+AMPRCH2CH2CH2COSCoAFADFADH2RCH2CCHHCOSCoA脂酰CoA脱氢酶oxidationhydrationRCH2CHCHCOSCoAOHRCH2CCHCOSCoAO烯脂酰CoA脱氢酶NAD+NADH+H+oxidationRCH2CCHCOSCoAORCH2COSCoACH3COSCoACoASH+硫解酶thiolysis烯脂酰CoA水合酶H2ORCH2CHCHCOSCoAOHRCH2CCHHCOSCoA2.Fattyacidoxidationβ-oxidation2.2脂肪酸的完全氧化可以产生大量的能量。例如软脂酸（含16碳）经过7次-氧化，可以生成8个乙酰CoA，每一次-氧化，还将生成1分子FADH2和1分子NADH。软脂酸完全氧化的反应式为：按照一个NADH产生3个ATP，1个FADH2产生2个ATP,1个乙酰CoA完全氧化产生12个ATP计算，1分子软脂酰CoA在分解代谢过程中共产生131个ATP。由于软脂酸转化成软脂酰CoA时消耗了1分子ATP中的两个高能磷酸键的能量（ATP分解为AMP,可视为消耗了2个ATP），因此，1分子软脂酸完全氧化净生成131–2=129个ATP。C16H31CO～SCoA+7CoA-SH+7FAD+NAD++7H2O8CH3CO～SCoA+7FADH2+7NADH+7H+4.Anaerobicrespiration（厌氧呼吸）4.1一些没有能力利用氧气作为最终电子受体的原核微生物行厌氧呼吸。这些微生物也被称为专性厌氧微生物。其他的原核微生物偶然行厌氧呼吸。厌氧呼吸产生的能量比好氧呼吸少。在厌氧呼吸中，硝酸盐、硫酸盐和二氧化碳都可以作为最终电子受体。4.2硝酸盐呼吸是一种厌氧呼吸，以硝酸盐作为最终的电子受体，反应的第一步被硝酸盐还原酶催化。硝酸盐还原酶只有在无氧的条件下才能够被合成。葡萄球菌和肠细菌将硝酸盐还原成亚硝酸盐。但是，其他的一些细菌能够继续将亚硝酸盐还原成氨和氮气。这种酶促反应称之为反硝化作用。4.2反硝化作用在氮素循化和水处理工程中起着重要作用，若没有反硝化作用，氮素就会在水中积累，水质变坏，自然界的氮素循环也会中断。C6H12O6+12NO36H2O-+6CO2+12NO2-+QC6H12O6+4NO36H2O-+6CO2+2N2+Q3.Respiration（呼吸作用类型）3.1Aerobicrespiration（有氧呼吸）oxygenisusedasaterminalelectronacceptor,soaerobicrespirationincludesglycolysis,citricacidcircleandelectrontransportchain.3.2Anaerobicrespiration（厌氧呼吸）thealternativeterminalelectronacceptorcanbenitrate,sulfateandcarbondioxide,callednitraterespiration,sulfaterespirationandcarbondioxiderespiration.3.3Fermentation（发酵）Fermentationisanincompleteoxidationofanorganicsubstrate,anelectrondonorbecomesreduceddirectlybyNADH,andenergyistrappedbysubstratelevelphosphorylationC6H12O6+6O2=6CO2+6H2OExercise2：Ⅰ.Explainingtheflowingwords1.NAD+2.Fermentation3.Electrontransportchain4.Chmo-organotroph5.Photo-lithotrophs6.Glycolysis7.CitricacidcycleⅡ.Answeringthesequestions1.Havetheaerobicrespirationthedifferentiationwiththeanaerobicrespiration?2.Undertheaerobiccondition,howmuchdoesaglucosecangenerateATP?andastearicacid？（硬脂酸或者十八烷酸）3.Whatisthesubstratelevelphosphorylation?Whatistheoxidativephosphorylation?