ppt 哈尔滨工业大学 污染控制微生物学6.3

（2-2）区别大肠杆菌和产气气杆菌的特征 试验（P195 “水的卫生细菌学” ）
大肠埃希氏杆菌与产气气杆菌都属混 合酸发酵的肠道细菌，在进行水的 卫生细菌学检测时，有时需要对它 们加以区别。 V.P试验和甲基红试 验是卫生防疫常用的鉴定方法。
V.P试验原理
3-羟基丁酮在碱性条件下易被氧化为乙 二酰。乙二酰可与蛋白胨水解出的精氨 酸所含的胍基作用，生成红色化合物， 这就是V.P.试验。
一旦这一平衡被破坏，生物氧化过程就难 以继续
（1-2）不同发酵类型的形成机制
❖不同的微生物可以在进一步转化丙酮酸 的过程中，消耗EMP途径生成的 NADH+H+，使NAD+得以再生，从而维 持体内二者的动态平衡。
❖如此，就形成了以不同最终产物为标志 的不同的发酵类型：乙醇发酵、丙酸发 酵、丁酸发酵、丁二醇发酵、乳酸发酵、 混合酸发酵等。
辅酶Ⅰ的氧化还原与细菌发酵
丙 酮 酸 xNADH+H+
xNAD+
乙醇 乙酸 丙酸 乳酸 丁酸 丁二醇
乙醇发酵 丙酸发酵 乳酸发酵 丁酸发酵 丁二醇发酵 混合酸发酵
细菌的碳水化合物发酵途径
碳水化合物
C6H12O6
2CO2 2CH3CH2OH
乙醇
2CH3COOH 乙酸
2CO2
C6H12O6
2NAD+
x～Ⓟ + ADP → ATP + x
6.3.4 呼吸
（1）概念
（2）有氧呼吸
（3）无氧呼吸
（1）概念
➢有机物的生物氧化过程中，以分子氧或 无机盐中的氧原子作为最终电子受体的 产能代谢方式，称为呼吸。
➢根据最终电子受体的不同，可分为有氧 呼吸和无氧呼吸两种类型。
有氧呼吸与无氧呼吸的比较
有
完全氧
6. 微生物的代谢
6.1 新陈代谢综述
6.2 酶与酶促反应
6.3 化能异养型微生物的产能代谢——发酵
与呼吸
6.4 化能自养型微生物的产能代谢 6.5 微生物对有机物的分解作用
6.6 代谢调节
6.7 总结与思考
6.8 作业
6.3.3 发酵
（1）综述
（2）微生物发酵类型
（3）有机废水生物处理中常见的产酸
（3）有机废水生物处理中常见产 酸发酵类型
有机废水采用厌氧生物处理工艺时， 常见的产酸发酵类型有三个：丙酸型 发酵、丁酸型发酵和乙醇型发酵，它 们都是厌氧生物处理系统中混合微生 物群体共同活动的结果。请注意与细 菌纯培养发酵类型的比较.
由于系统中的微生物是由多种微生物组 成的混合菌群，其代谢产物的多元化是 不可避免的。在反应器启动初期，微生 物的多样性往往使系统发生混合酸发酵， 即便是在反应系统达到运行的稳定阶段 （形成三种发酵类型中的一种）后，其 末端发酵产物中除主要的目标产物外， 仍然有少量其它发酵产物的生成。
化
在氧气充足的条件下，将基质彻底 氧化分解为H2O和CO2，同时产生
氧
大量能量（O2为最终电子受体）
呼
在氧气不足的条件下，对有机物进
吸
不完全
氧化
行不彻底的氧化分解（ O2为最终电 子受体），末端产物除H2O和CO2
外，还有小分子有机物，产生的能
量要比完全氧化少
无
在无氧或缺氧条件下，以无机盐中的氧原子作
丁酸
丙酸
产氢-产酸发酵细菌对碳水化合物的代谢途径
（2）微生物发酵类型
❖根据微生物对碳水化合物进行发酵 作用所产生的末端产物的不同，可 将微生物的发酵类型分为丙酸发酵、 乳酸发酵、乙醇发酵和混合酸发酵 等。
❖其中，微生物发酵作用末端产物的 特性是受其遗传性决定的。
（2-1）碳水化合物发酵的主要类型（P101）
（3-1）常见发酵类型的比较与分析
发酵类型
主要末端发 酵产物
1molG发酵 净产ATP
产氢产乙酸 菌的代谢
运行稳定性
丙酸型 丙酸和乙酸 CO2
4mol
丁酸型
乙醇型
丁酸和乙酸 乙醇和乙酸
CO2、 H2 CO2、 H2
3mol
2mol
从难到易排列：丙酸﹥丁酸﹥乙醇
乙醇型，丁酸型﹥丙酸型
丙酸型发酵是最易被厌氧生物处理系统 选择的发酵类型，而乙醇型发酵是最理 想的产酸发酵类型
2ADP
2NADH+H+
4NAD+ 4NADH +H+
2ATP
2NADH 2NAD+ +H+
2CH3COSCoA
2CH3COCOH
丙酮酸
2ATP 2ADP
2FdH2 2Fd
4NADH+H+
2NADH+H+
ADP 2ADP
4NAD+
2NAD+
ATP
2ATP
2CH3CHOHCOOH 乳酸
2CH3(CH2)2COOH 2H2 2CH3CH2COOH
（3-2）乙醇发酵与乙醇型发酵的区别
微生物
培养方式
主要 液相 产物 气相 机制（乙醛 的生成）
乙醇发酵
乙醇型发酵
真核：酵母 原核：细菌
纯培养
混合培养
乙醇
乙醇和乙酸
CO2
CO2、H2
丙酮酸脱羧产 乙酰辅酶A还
生乙醛
原产生乙醛
（4）底物水平磷酸化（P95）
是在被氧化底物上发生的磷酸化作用， 即底物被氧化过程中，形成了某些高能 磷酸化合物，通过酶的作用可使ADP生 成ATP。
氧
为Baidu Nhomakorabea终氢受体，对基质进行不彻底的氧化分解，
呼 吸
主要产物为小分子有机物，以及H2O和CO2等， 同时产生少量能量
（2）有氧呼吸
（2-1）有氧呼吸的主要部位
（2-2）主要代谢过程
（2-3）电子传递体系与电子传递体系磷酸
化
（2-4）三羧酸循环及其意义
（2-5）内源呼吸和外源呼吸
（2-1）有氧呼吸的主要部位
发酵类型
（4）底物水平磷酸化
（1）综述
（1-1）辅酶Ⅰ氧化型与还原型的平衡
从EMP途径分析，其生物氧化过程中的氧 化力（NAD+）与还原力（NADH+H+）是 不平衡的，而在特定生物体内的NAD+和 NADH+H+的含量和比例是一定的，一般 分别为30％和70％，并且两者保持者动态 平衡： NAD+＋2H NADH+ +H+
❖真核微生物的有氧呼吸主要发生在 线粒体中；
产气肠杆菌在进行发酵时，中间产物丙 酮酸的一部分通过缩合生成乙酰乳酸， 再脱羧为3-羟基丁酮，然后再还原生成 终产物丁二醇。所以产气杆菌V.P.试验 为阳性。
大肠杆菌由于不产3-羟基丁酮，V.P.试验 阴性。
甲基红试验原理
产气气杆菌进行混合酸发酵产生中 性的丁二醇，而大肠埃希氏杆菌的 混合酸发酵可使培养液的pH值下降 至4.2或更低。在两者的培养液中加 入甲基红，则大肠埃希氏杆菌的培 养液呈红色，为甲基红反应阳性； 产气气杆菌的培养液呈橙黄色，为