Micobial different metabolic pathway
Anabolism pathways
Catabolism pathway
Respiration
Aerobic
Anaerobic
Krebs cycle
Osidative phosphorylation
(ETC)
Glycolysis
Alcohol fermentation
Lactic acid fermentation
Photosynthesis
Chemotrophs
Photorophs
Photoheterotrophs
Photoautotrophs
Chemoheterotrophs
Chemoautotrophs
產物
所需物
發生地點
所需物
中間產物
發生地點
所需物
發生地點
最終產物
Eukaryote
Prokaryote
Mitochondrial inner membrane(粒線體內膜)
細胞質（cytoplasm）
Plasma membrane(細胞膜)
Eukaryote
Prokaryote
Mitochondrial matrix
Cytoplasm
H2O
38 ATP
從 NADH 釋出的電子
葡萄糖（C6H12O6）
丙酮酸（CH3COCOO− + H+）
從 FADH2 釋出的電子
氧接受電子，與氫離子結合
ADP + Pi
草醯乙酸（oxaloacetate）
丙酮酸
琥珀醯輔酶A（succinyl-CoA）
蘋果酸（malate）
最終產物
二氧化碳
以醯輔酶
Cofactor(輔酶)
整個糖解作用途徑可以分成
兩個階段
準備階段 – 在其中ATP被消耗，因此也被稱為投入階段。
放能階段 – 在其中ATP被生產。
高能量化合物ATP和NADH
原理
- 由輔酶NADH、FMNH2和FADH2提供氫原子
- 在粒線體內膜上經過一系列的氧化還原反應
- 由ATP合成酶將ADP和磷酸轉化成ATP的反應過程
來自克氏循環，脂肪酸分解和醣解作用
依產物分類
同型乳酸發酵（Homolactic fermentation）
異型乳酸發酵（Heterolactic fermentation）
Lactic acid
carbon dioxide
Lactic acid
Acetic acid
過程
醣類通過糖解作用（Glycolysis）生成丙酮酸（pyruvate）,經乳酸脫氫酶（lactate dehydrogenase）作用形成乳酸
Does not use the Krebs cycle or ETC
Releases energy from oxidation of organic molecules
Uses an organic molecule as the final electron acceptor
位置
細胞質 Cytoplasm
ATP
ATP
原因
在缺氧的情況下產生能量
原理
微生物通過發酵產出酒精的化學過程
使用有機分子作為最終電子受體
所需物
Bacteria
過程
在缺氧條件下完成
(1)
One glucose molecule breaks down(分解) into two pyruvates(丙酮酸) via glycolysis(糖酵解)
(2)
energy from these exothermic reactions(放熱反應)
用於
bind(結合) inorganic phosphates(無機磷酸鹽) to ADP
convert(轉化) NAD+ to NADH
The two pyruvates(丙酮酸) are then broken down into two Acetaldehyde(乙醛)
give off(釋放) two CO2 as a waste product
(3)
The two Acetaldehydes(乙醛) are then reduced to two ethanol(乙醇)
NADH is oxidized back into NAD+
yeast(酵母)
反應物
糖
glucose(葡萄糖)
fructose(果糖)
sucrose(蔗糖)
終產物
energy
ethanol(乙醇)
carbon dioxide
應用
麵包烘烤
(1) 酵母微生物食用在生麵團中的糖
(2) 產生乙醇和二氧化碳作為廢棄產物
(3) 二氧化碳在生麵團中形成氣泡
(4) 氣泡擴大將麵團發起來
(5) 幾乎所有乙醇都在進行烘烤生麵團時蒸發
酒精飲料
其中的乙醇通過酵母引起的發酵生產
必須發生在一個容器中
允許二氧化碳逸出，阻止外部空氣進來
二氧化碳積累會造成容器破裂或失敗
果酒
用水果中的天然糖分發酵
啤酒, 威士忌(whiskey), 伏特加(vodka )
穀物中澱粉(starch) 被澱粉酶(Amylase) 轉化為糖
用糖發酵
米酒,日本清酒
穀物中澱粉被米曲菌(Aspergillus oryzae) 轉化為糖
用糖發酵
蘭姆酒
用甘蔗中的天然糖分發酵
原理
Light-independent reaction
Light-dependent reactions
所需物
所需物
水
能自行合成所需能量
所需物
產物
原理
產物
利用葉綠素或菌綠素中的酵素並以光線為能量提供源
須依賴其他生物or有機物來獲得能量
為各種生物的生活提供物質和能量
礦物質
有機化合物
水
可見光
有機物(葡萄糖)
二氧化碳
NADPH
ATP
ADP+Pi
NADP+
產物
氧氣
ATP
NADPH
水
例如
plant
algae
(綠藻)
cyanobacteria
(藍綠菌)
ATP
能利用光源，以有機物作為碳源
例如
purple non-sulfur bacteria
(紫非硫菌)
green non-sulfur bacteria
(綠非硫菌)
分類
原理
寄生
將氨或硫化氫等無機物加以氧化，利用氧化過程中所釋放的能量合成有機物
腐生
捕食
真捕食
牧食
獅子
鱷魚
雌蚊
類寄生
寄生
生活在寄主體內或身上，並直接以其為食，最後導致寄主死亡的生物。
黃蜂
寄生者會使寄主的生殖成就會顯著減少。
霍亂弧菌
從已死的或腐爛的動植物組織或其他有機物獲得營養，以維持自身正常生活。
黴菌
例如
亞硝酸菌
氧化鐵桿菌
硝酸菌
產甲烷菌
產物
所需物
CH3COOH
CH4
CO2
ATP
產物
所需物
H2O
CO2
H2
CH4
ATP