硝酸盐还原菌代谢类型【高中生物教学中几种“菌”代谢类型的区别】
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硝酸盐还原菌代谢类型【高中生物教学中几种“菌”代谢类型的区别】
高中生物在讲新陈代谢的基本类型以及微生物的营养类型时,经常会涉及到许多细
菌的代谢类型,如硝化细菌、蓝藻、硫细菌、铁细菌、红螺菌、光合细菌等,学生最容易
混淆,搞不清楚,所以特归纳区别如下: 1. 概念上的区别 光能营养型是指利用
光能,把二氧化碳等无机物合成有机物。光能营养型的生物分为产氧和不产氧两种,不产
氧的即所谓的光合细菌;产氧的包括蓝细菌和藻类及其他绿色植物。 光合细菌是地
球上出现最早、自然界中普遍存在、具有原始光能合成体系的原核生物,是在厌氧条件下
进行不放氧光合作用的细菌的总称。各种光合细菌都是原核生物,它们一起被归纳在红螺
菌目。它们不能利用H2O作为还原CO2 的氢供体,只能利用还原态的H2S、H2或有机
物作为氢供体,故光合作用中不产生氧气。它们的细胞中因含的菌绿素和类胡萝卜素的量
和比例不同,使菌体呈现红、橙、绿、蓝绿、紫红、紫或褐等颜色。这是一群典型的水生
菌,广泛分布于深层(缺氧)的淡水或海水中。 光合细菌在有光照缺氧的环境中能
进行光合作用,利用光能进行光合作用,利用光能同化二氧化碳,如红硫细菌在光照下利
用CO2作为碳源,利用H2S或其他硫化物为供氢源和电子供体而进行光合作用,释放氧气,
积累的是硫。CO2+2H2S→(CH2O)+2S+H2O。在一些参考书上经常提到的红硫细菌、绿硫
细菌就属于光合细菌。 红螺菌属红螺菌科,曾被认为不能利用硫化物作为电子供体
以还原CO2构成细胞物质,所以一直称它们为红色非硫细菌(俗称非硫紫细菌)。后来发
现,这些细菌的大多数尚可以利用低浓度的硫化物,现归为红色硫细菌。某些红螺菌可利
用某些有机物(脂肪酸,醇,甲烷)作为氢供体和电子供体去还原CO2。如深红红螺菌以异丙醇
去还原CO2,形成丙酮的糖类,但不释放氧气。 蓝细菌这是一类含有叶绿素a、以水作
为供氢体和电子供体、通过光合作用将光能转变成化学能、同化CO2为有机物质的光合细
菌。反应式如下:CO2+H2O→(CH2O)+O2。由于它们具有与植物相同的光合作用系统,历
史上曾被藻类学家归为藻类,称为蓝藻。虽具有叶绿素的光合色素,但不形成叶绿体,进
行光合作用的部位是含有叶绿素a、β- 胡萝卜素、类胡萝卜素、藻胆素(包括藻蓝素和藻红
素)的类囊体。蓝细菌的这些与原核生物相近的特征,使它们成为细菌家族的一员。以藻蓝
素占优势的色素使细胞呈现特殊的蓝色,故而得名为蓝细菌。蓝细菌的营养极为简单,不
需要维生素,以硝酸盐或氨作为氮源,多数能固氮,在水稻田中培养蓝细菌可保持和提高
土壤肥力。一些蓝细菌还能与真菌。苔藓、蕨类和种子植物共生,如地衣是蓝细菌与真菌
的共生体。蓝细菌可能是地球上生命进化过程中第一个产氧的光合生物,对地球上从无氧
到有氧的转变、真核生物的进化起着里程碑式的作用。 硝化细菌属于自养型生物,
但它利用的不是光能,而是化学能。它能将氨氧化成亚硝酸或硝酸,从中获取能量,并利
用这些能量将二氧化碳和水合成有机物。反应式如下: 2NH3+3O2→2HNO2+2H2O+
能量 2HNO2+O2→2HNO3+能量 CO2+H2O(CH2O)+O2 此外,硫细菌能
把硫化氢氧化成硫和硫酸盐,利用这些能量将二氧化碳和水合成有机物,反应式如下:
2H2S+O2→H2O+2S+能量 2S+3O2+2H2O→H2SO4+能量 CO2+H2O(CH2O)
+O2 2.营养类型的区别: 微生物的营养类型可根据碳源的来源不同,分为自养
型和异养型;根据能量的来源不同,可分为光能营养型和化能营养型。其中自养型又分为
产氧和不产氧两种类型,如下图: 自养型光能自养型产氧型:如蓝细菌、绿色植物、
藻类不产氧型:如光合细菌化能自养型 ★:某些红螺菌因为不能以CO2作为唯一碳
源,所以还是把它归为异养型。 3.进化上的区别 从进化上看,原始大气中没有
氧气,因此,最先出现的是不放氧的光合细菌,由于它们进行的是不放氧的光合作用,不
能从根本上改变大气的性质,加上原料有限,所以不能成为主导。自从蓝细菌出现后,由
于它能利用水的光解产生还原二氧化碳所需要的氢,并同时释放出具有根本改造地球大环
境的氧气,从而为能量利用效率极高的好氧型生物开辟了前所未有的广阔前景,大大加快
了生物进化的历程。氧气出现后,好养性的化能自养细菌才得以出现。 注:本文中
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