有氧运动的主要区别(main difference aerobic) vs. 厌氧菌(anaerobic bacteria)

细菌是原核生物的一个重要组成部分。它们的长度只有几微米，有几种形状，如球体、杆和螺旋。细菌生活在各种各样的环境中，如土壤、水、酸性温泉、放射性废物、地壳深部以及作为寄生虫生活在动植物中。在养分循环中，它们通过分解有机物质和固定大气中的氮来循环利用养分。细菌也表现出多种代谢类型。需氧菌和厌氧菌是根据呼吸类型分类的两类细菌。需氧菌和厌氧菌的主要区别在于，厌氧菌利用分子氧作为电子传递链中的最终电子受体，而厌氧菌利用其他分子或化合物作为最终电子受体。

覆盖的关键领域

1.什么是需氧菌-定义，事实，呼吸机制2.什么是厌氧菌-定义，事实，呼吸机制3.需氧菌和厌氧菌的相似之处是什么？共同特征概述4.需氧菌和厌氧菌的区别是什么？主要区别的比较

关键词：好氧菌，厌氧菌，电传递链，最终电子受体，分子氧

什么是需氧菌(aerobic bacteria)？

需氧菌是指在有氧环境中生长的微生物。能利用氧气的四种细菌是专性需氧菌、兼性厌氧菌、微需氧菌和耐氧厌氧菌。专性需氧菌利用氧气氧化糖和脂肪，在一个叫做细胞呼吸的过程中产生能量。如果有氧气，兼性厌氧菌利用氧气进行呼吸。微需氧菌需要氧气才能生存，但需要比大气中含氧量更低的环境。耐氧厌氧菌不需要氧气，但作为厌氧菌不会受到氧气的伤害。不同类型的细菌在液体培养物中的行为如图1所示。

Figure 1: Behavior of Different Bacterial Types in a Liquid Culture 1 – Obligate Aerobes, 2 – Obligate Anaerobes,  3 – Facultative Bacteria, 4 – Microaerophiles, 5 – Aerotolerant Bacteria

需氧细菌在有氧的情况下通过细胞呼吸氧化单糖，如葡萄糖。有氧呼吸的三个步骤是Krebs循环、糖酵解和氧化磷酸化。在糖酵解过程中，葡萄糖（C6）在细胞质中被分解成两个丙酮酸（C3）分子。在氧气存在下，丙酮酸与草酰乙酸（C4）结合形成柠檬酸盐（C6），在柠檬酸循环中消除乙酰辅酶A。柠檬酸循环是细胞呼吸的第二阶段，也称为Krebs循环。在Krebs循环中，二氧化碳作为废物被消除，同时将NAD还原为NADH。每一个葡萄糖分子由Krebs循环产生6个NADH、2个FADH2和2个atp。氧化磷酸化是细胞呼吸的第三个阶段，其中电子传递链通过ATP合成酶产生30个ATP，使用上述NADH和FADH2分子。葡萄糖氧化的平衡化学反应如下所示。

C6H12O6+6 O2+38 ADP+38磷酸盐→ 6二氧化碳+6水+38三磷酸腺苷

乳酸杆菌、结核分枝杆菌和诺卡氏菌是需氧菌的一些例子。

什么是厌氧菌(anaerobic bacteria)？

厌氧菌是在缺氧条件下生长的微生物。不能耐受氧气的细菌称为专性厌氧菌。兼性厌氧菌可以在无氧条件下生长。但是，如果培养基中的氧气比通常的无氧呼吸产生更多的能量，它们就能够利用氧气。虽然需氧菌不需要氧气，但它们可以在有氧气的情况下生存。厌氧菌在氮循环等营养循环中起着重要作用。厌氧菌在氮循环中的作用如图2所示。

Figure 2: Nitrogen Cycle

一些专性厌氧菌使用发酵，而其他使用无氧呼吸。需氧菌是严格发酵的，而兼性厌氧菌采用发酵、无氧呼吸或有氧呼吸。

发酵

发酵分为乳酸发酵和乙醇发酵。两种方法都与糖酵解有关。第二步是发酵。发酵过程中不使用电子传递链。每种发酵的化学反应如下所示。

乳酸发酵

C6H12O6+2 ADP+2磷酸盐→ 2乳酸+2 ATP

乙醇发酵

C6H12O6+2 ADP+2磷酸盐→ 2 C2H5OH+2 CO2↑ + 2个ATP

无氧呼吸

无氧呼吸的最终电子受体并不像有氧呼吸那样是分子氧。不同类型的生物使用不同类型的最终电子受体。这些离子可以是硫、铁、锰（IV）、钴（III）和铀（VI）等离子以及富马酸盐、硫酸盐、硝酸盐或二氧化碳等化合物。产甲烷细菌就是这样一种在缺氧的情况下利用二氧化碳作为最终电子受体的生物。它们产生甲烷气体作为副产品。类杆菌、梭状芽孢杆菌和大肠杆菌。大肠杆菌是厌氧菌的一些例子。

需氧菌和厌氧菌的相似性

• 需氧菌和厌氧菌都是原核生物。
• 需氧菌和厌氧菌都经历了细胞呼吸的三个阶段；糖酵解、Krebs循环和电子传递链。
• 需氧菌和厌氧菌细胞呼吸的所有步骤都发生在胞浆中。
• 兼性细菌可以作为需氧或厌氧细菌生存。

有氧的(aerobic)和厌氧菌(anaerobic bacteria)的区别

定义

需氧菌：需氧菌是指在有氧环境中生长的微生物。

厌氧菌：厌氧菌是指在缺氧条件下生长的微生物。

意义

好氧细菌：好氧细菌的最终电子受体是分子氧。

厌氧菌：厌氧菌的最终电子受体可以是铁、硫、硝酸盐、富马酸盐或二氧化碳。

氧解毒能力

好氧细菌：好氧细菌具有通过过氧化氢酶或超氧物解毒氧的酶。

厌氧菌：厌氧菌不具备分解氧的酶。

氧气的存在

需氧菌：需氧菌只能在有氧的情况下生存。

厌氧菌：厌氧菌在有氧的情况下不能生存。

最终电子受体

好氧细菌：好氧细菌从分子氧中产生水。

厌氧菌：由厌氧菌产生的硝酸盐、甲烷、硫化物和醋酸盐类物质。

栖息地

好氧细菌：好氧细菌生活在土壤、水和不同的表面。

厌氧菌：厌氧菌生活在动物的消化系统（胃到直肠）等缺氧区域。

能源生产效率

好氧细菌：好氧细菌产生更多的能量。

厌氧菌：厌氧菌产生的能量较少。

在液体介质中

好氧细菌：好氧细菌在液体培养基中到达培养基表面。

厌氧菌：厌氧菌在培养基底部沉淀。

示例

需氧菌：乳酸杆菌、结核分枝杆菌和诺卡氏菌是需氧菌的一些例子。

厌氧菌：类杆菌、梭状芽孢杆菌和大肠杆菌。大肠杆菌是厌氧菌的一些例子。

结论

需氧菌和厌氧菌是两种在电子传递链的最终电子受体上不同的细菌。好氧细菌使用分子氧作为最终的电子受体，而厌氧细菌使用其他物质作为最终的电子受体。需氧菌和厌氧菌的主要区别在于细胞呼吸过程中最终电子受体的类型。

引用

1.黑线鳕、AB和C W琼斯。”细菌呼吸。” 细菌学评论，美国国家医学图书馆，1977年3月，可在此查阅。