张星元:发酵原理电子讲义附录1-2 微生物细胞的生存方式与动物、植物等高等生物的细胞不 同,微生物细胞能独立存在,自主生活。因此每个微生物细胞 都具有能量转换机构,这种机构可把其它形式的能量转换成能被 其自身直接使用的生物动能(如ATP,GTP)和生物势能(储 存在膜上的质子运动势ΔP),暂且把生物动能和生物势能一起 称为生物能。在生物能的直接支撑下,活细胞才能维持其高度有 序的状态。 4.2细胞能量转换机构的组成 化能异养型微生物细胞的能量转换机构包括:需要生物能 来激活的有关酶和这些酶的辅酶、细胞质膜(原核微生物)和线 粒体的内膜(真核微生物),以及这些膜上的电子传递链和 ATP酶、涉及底物水平磷酸化的酶和在能量代谢和主动输送中 起辅助作用的有关载体系统 4.3微生物代谢中的电子流和电子回路 工业发酵普遍使用的化能异养型微生物靠生物氧化把化学能 转化为可被微生物直接利用的生物能。微生物细胞的生物氧化过 程必须借助于辅酶,并且其生物氧化过程和跨膜的主动输送过程 伴随着电子(或质子)的流动,形成跨膜的质子回路 4.4生物氧化和辅酶的再生 在微生物活细胞中,参与生物氧化反应的脱氢酶的辅酶本身 不能跨过膜,被局限在其所在的细胞空间内。它们必须被再生和 回用,以维持能量代谢。脱氢酶的辅酶在细胞的氧化还原反应中 接受电子而被还原成还原型辅酶,还原型辅酶又把电子释放给电 子受体,从而实现脱氢酶的辅酶的再生。根据最终电子受体的类 型,可把生物氧化分成有氧呼吸、无氧呼吸和发酵(形成能量代 谢副产物)三个类型。 能源化合物 一电子传递链一外源电子受体 电子供体) (NAD 图4微生物呼吸过程中的电子传递和脱氢酶辅酶的回用 无锡轻工大学 6 生物工程学院 http:/www.wxulie http://biotech.wxuli.edu.cn张星元：发酵原理电子讲义 附录 1-2 无锡轻工大学 生物工程学院 http://www.wxuli.edu.cn http://biotech.wxuli.edu.cn 6 6 微生物细胞的生存方式与动物、植物等高等生物的细胞不 同，微生物细胞能独立存在，自主生活[7]。因此每个微生物细胞 都具有能量转换机构，这种机构可把其它形式的能量转换成能被 其自身直接使用的生物动能 （ 如 ATP，GTP ）和生物势能（储 存在膜上的质子运动势ΔP）， 暂且把生物动能和生物势能一起 称为生物能。在生物能的直接支撑下，活细胞才能维持其高度有 序的状态。 4．2 细胞能量转换机构的组成 化能异养型微生物细胞的能量转换机构包括：需要生物能 来激活的有关酶和这些酶的辅酶、细胞质膜（原核微生物）和线 粒体的内膜（真核微生物），以及这些膜上的电子传递链和 ATP 酶、涉及底物水平磷酸化的酶和在能量代谢和主动输送中 起辅助作用的有关载体系统。 4．3 微生物代谢中的电子流和电子回路 工业发酵普遍使用的化能异养型微生物靠生物氧化把化学能 转化为可被微生物直接利用的生物能。微生物细胞的生物氧化过 程必须借助于辅酶, 并且其生物氧化过程和跨膜的主动输送过程 伴随着电子（或质子）的流动，形成跨膜的质子回路。 4．4 生物氧化和辅酶的再生 在微生物活细胞中，参与生物氧化反应的脱氢酶的辅酶本身 不能跨过膜，被局限在其所在的细胞空间内。它们必须被再生和 回用，以维持能量代谢。脱氢酶的辅酶在细胞的氧化还原反应中 接受电子而被还原成还原型辅酶，还原型辅酶又把电子释放给电 子受体，从而实现脱氢酶的辅酶的再生。根据最终电子受体的类 型，可把生物氧化分成有氧呼吸、无氧呼吸和发酵（形成能量代 谢副产物）三个类型。 e - e - e - e - e - 能源化合物 电子传递链 外源电子受体 （电子供体） (NADH) (NADH) (NAD+ ) 图 4 微生物呼吸过程中的电子传递和脱氢酶辅酶的回用[3] e - e - e -