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1、高职工业微生物学本讲稿第一页，共七十二页复习复习本讲稿第二页，共七十二页2.2.有性孢子繁殖有性孢子繁殖两个性细胞结合产生新个体的过程。分三个阶段：两个性细胞结合产生新个体的过程。分三个阶段：（1 1）质配：两个性细胞结合，细胞质融合，成为）质配：两个性细胞结合，细胞质融合，成为双核细胞，每个核均含单倍染色体（双核细胞，每个核均含单倍染色体（n+nn+n）。）。（2 2）核配：两个核融合，成为二倍体接合子核，）核配：两个核融合，成为二倍体接合子核，此时核的染色体数是二倍（此时核的染色体数是二倍（2n2n）。）。（3 3）减数分裂：具有双倍体的细胞核经过减数分）减数分裂：具有双倍体的细胞核经过减
2、数分裂，核中的染色体数目又恢复到单倍体状态。裂，核中的染色体数目又恢复到单倍体状态。复习复习本讲稿第三页，共七十二页3.3.霉菌的生活史霉菌的生活史从孢子开始，经过发芽、生长成为菌丝体，再由从孢子开始，经过发芽、生长成为菌丝体，再由菌丝体经过无性繁殖和有性繁殖产生孢子。菌丝体经过无性繁殖和有性繁殖产生孢子。无性繁殖阶段；菌丝体（营养体）在适宜的条件下无性繁殖阶段；菌丝体（营养体）在适宜的条件下产生无性孢子，无性孢子萌发形成新的菌丝体，多产生无性孢子，无性孢子萌发形成新的菌丝体，多次重复。次重复。有性繁殖阶段；在发育后期，在一定条件下，在有性繁殖阶段；在发育后期，在一定条件下，在菌丝体上分化出特
3、殊性器官（细胞），质配、核菌丝体上分化出特殊性器官（细胞），质配、核配、减数分裂后形成单倍体孢子，再萌发形成新配、减数分裂后形成单倍体孢子，再萌发形成新的菌丝体。的菌丝体。复习复习本讲稿第四页，共七十二页三三、霉菌的代表属霉菌的代表属（一）毛霉（一）毛霉（二）根霉（二）根霉（三）青霉（三）青霉（四）曲霉（四）曲霉（五）链孢霉属（五）链孢霉属（六）头孢霉属（六）头孢霉属复习复习本讲稿第五页，共七十二页四四、霉菌与人类的关系霉菌与人类的关系（一）病原性霉菌（一）病原性霉菌1.1.浅部感染真菌浅部感染真菌2.2.深部感染真菌深部感染真菌3.3.霉菌毒素霉菌毒素（二）霉菌与制药工业（二）霉菌与制药工业
4、复习复习本讲稿第六页，共七十二页第三节第三节 大型真菌大型真菌能产生肉眼即可看清的大型子实体的真菌。能产生肉眼即可看清的大型子实体的真菌。一、形态和结构一、形态和结构基本构成为子实体和菌丝体基本构成为子实体和菌丝体菌丝体三个发育阶段菌丝体三个发育阶段初生菌丝：单倍体初生菌丝：单倍体二生菌丝：以锁状联合方式增殖细胞。二生菌丝：以锁状联合方式增殖细胞。三生菌丝：三生菌丝：二生菌丝特化形成。形成各种子二生菌丝特化形成。形成各种子实体。子实体由营养菌丝和繁殖菌丝组成，是实体。子实体由营养菌丝和繁殖菌丝组成，是产生孢子的结构。产生孢子的结构。复习复习本讲稿第七页，共七十二页二、繁殖方式及生活史二、繁殖方
5、式及生活史大型真菌一般属于担子菌门和子囊菌门。大型真菌一般属于担子菌门和子囊菌门。（一）繁殖方式（一）繁殖方式无性繁殖：芽殖、裂殖和分生孢子无性繁殖：芽殖、裂殖和分生孢子有性繁殖：产生担子和担孢子有性繁殖：产生担子和担孢子（二）生活史（二）生活史即担子菌的有性世代。即担子菌的有性世代。复习复习本讲稿第八页，共七十二页三、大型真菌与制药工业三、大型真菌与制药工业（一）药用大型真菌资源（一）药用大型真菌资源银耳、茯苓、猪苓、灵芝、冬虫夏草、马勃等银耳、茯苓、猪苓、灵芝、冬虫夏草、马勃等（二）药用真菌有效化学成分（二）药用真菌有效化学成分1.1.多糖多糖2.2.萜类化合物萜类化合物甾醇类甾醇类（三）
6、药用大型真菌发酵工艺的研究（三）药用大型真菌发酵工艺的研究复习复习本讲稿第九页，共七十二页病毒病毒病毒是非细胞型微生物。其体积微小，病毒是非细胞型微生物。其体积微小，结构简单，必须在活细胞内增殖。结构简单，必须在活细胞内增殖。病毒的大小与形态：病毒的大小与形态：病毒的大小：完整的成熟病毒颗粒称为病毒病毒的大小：完整的成熟病毒颗粒称为病毒体。病毒体的测量单位是纳米。体。病毒体的测量单位是纳米。病病毒毒的的形形态态：动动物物病病毒毒多多为为球球形形，少少数数为为弹弹状、砖块状。噬菌体为蝌蚪状。状、砖块状。噬菌体为蝌蚪状。复习复习本讲稿第十页，共七十二页病毒的结构与化学组成病毒的结构与化学组成化学组
7、成：主要为核酸和蛋白质化学组成：主要为核酸和蛋白质核酸：核酸：DNA或或RNA病毒蛋白：结构蛋白和酶蛋白病毒蛋白：结构蛋白和酶蛋白结构：结构：内部：核心，主要为核酸。即病毒的基因组，内部：核心，主要为核酸。即病毒的基因组，DNA或或RNA。决定病毒的遗传、变异和复制。此外有少量酶蛋白。决定病毒的遗传、变异和复制。此外有少量酶蛋白。外部：衣壳，为蛋白质。由多肽壳粒组成。有螺旋、外部：衣壳，为蛋白质。由多肽壳粒组成。有螺旋、面体、复合三种对称类型。面体、复合三种对称类型。可保护病毒的核酸、可保护病毒的核酸、介导病毒侵入宿主细胞，并有抗原性。介导病毒侵入宿主细胞，并有抗原性。衣壳与核心一起称为核衣壳
8、，构成最简单的病毒体。衣壳与核心一起称为核衣壳，构成最简单的病毒体。复习复习本讲稿第十一页，共七十二页包膜：是病毒在成熟过程中以出芽方式穿过包膜：是病毒在成熟过程中以出芽方式穿过宿主细胞，向细胞外释放时获得的。由病毒宿主细胞，向细胞外释放时获得的。由病毒自身的蛋白质与宿主细胞膜或核膜的脂质和自身的蛋白质与宿主细胞膜或核膜的脂质和少量糖类构成。有保护作用，并与病毒的感少量糖类构成。有保护作用，并与病毒的感染有关。染有关。包膜表面常有不同形状的突起，称为包包膜表面常有不同形状的突起，称为包膜子粒或刺突。为蛋白质，有多种作用膜子粒或刺突。为蛋白质，有多种作用。复习复习本讲稿第十二页，共七十二页病毒的
9、增殖病毒的增殖病病毒毒的的增增殖殖：以以复复制制的的方方式式增增殖殖。一一个个复复制制周周期期可可分分为为吸吸附附、穿穿入入、脱脱壳壳、生生物合成、装配与释放五个步骤。物合成、装配与释放五个步骤。复习复习本讲稿第十三页，共七十二页噬菌体噬菌体一、噬菌体的生物学性状一、噬菌体的生物学性状 噬菌体是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病噬菌体是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒，在葡萄球菌和志贺菌中首先发现。毒，在葡萄球菌和志贺菌中首先发现。病毒的特性：病毒的特性：个体微小，可以通过细菌滤器个体微小，可以通过细菌滤器没有完整的细胞结构，由蛋白质和核酸组成没有完整的细胞结构，由蛋白质和
10、核酸组成专性细胞内寄生的微生物专性细胞内寄生的微生物分布极广分布极广复习复习本讲稿第十四页，共七十二页形态形态个体小，需用电子显微镜观察个体小，需用电子显微镜观察蝌蚪形、微球形和丝形蝌蚪形、微球形和丝形结构结构大多数噬菌体呈蝌蚪形，由头部和尾部两部分大多数噬菌体呈蝌蚪形，由头部和尾部两部分组成组成化学组成化学组成蛋白质蛋白质构成噬菌体的头部的衣壳及尾部，保护核酸。构成噬菌体的头部的衣壳及尾部，保护核酸。核酸核酸-遗传物质遗传物质复习复习本讲稿第十五页，共七十二页二、噬菌体的增殖二、噬菌体的增殖1.1.吸附和穿入吸附和穿入2.2.生物合成生物合成转录形成转录形成mRNAmRNA，转译成噬菌体所需
11、的酶、调节蛋白和结构蛋白。，转译成噬菌体所需的酶、调节蛋白和结构蛋白。以噬菌体核酸为模板，通过核酸多聚酶催化作用，大量复制子代以噬菌体核酸为模板，通过核酸多聚酶催化作用，大量复制子代噬菌体的基因核酸。噬菌体的基因核酸。3.3.成熟与释放成熟与释放蛋白质和核酸合成后，在细胞质内按一定程序装配成成熟的噬菌蛋白质和核酸合成后，在细胞质内按一定程序装配成成熟的噬菌体。体。当子代达一定数目后，菌细胞突然裂解，释放出的噬菌体又能当子代达一定数目后，菌细胞突然裂解，释放出的噬菌体又能感染新的敏感细菌。有些丝形噬菌体以出芽方式逐个释放。感染新的敏感细菌。有些丝形噬菌体以出芽方式逐个释放。复习复习本讲稿第十六页
12、，共七十二页三、噬菌斑及噬菌体效价三、噬菌斑及噬菌体效价分离：分离：在液体培养基中，噬菌现象可使浑浊菌液变为澄清。在液体培养基中，噬菌现象可使浑浊菌液变为澄清。在固体培养基中，适量噬菌体和宿主菌液混合后接种培养，在固体培养基中，适量噬菌体和宿主菌液混合后接种培养，培养基表面可有透亮的溶菌空斑出现。培养基表面可有透亮的溶菌空斑出现。噬菌体的滴定噬菌体的滴定一个空斑系由一个噬菌体复制增殖并裂解细菌后形成的，称为一个空斑系由一个噬菌体复制增殖并裂解细菌后形成的，称为噬斑（噬斑（plaqueplaque）。通过噬斑计数，可测知一定体积内的噬斑形）。通过噬斑计数，可测知一定体积内的噬斑形成单位数目，即噬
13、菌体的数量。成单位数目，即噬菌体的数量。常以每毫升噬菌体液能出现的噬菌斑（常以每毫升噬菌体液能出现的噬菌斑（PFC/mlPFC/ml）表示噬）表示噬菌体的效价或滴度。菌体的效价或滴度。复习复习本讲稿第十七页，共七十二页四、噬菌体的一步生长曲线四、噬菌体的一步生长曲线烈性噬菌体在感染的初、中期，没有噬菌体繁殖的迹象，最后只有烈性噬菌体在感染的初、中期，没有噬菌体繁殖的迹象，最后只有在宿主细胞破裂后才能看到噬菌体数目大量增加。此种繁殖过程为在宿主细胞破裂后才能看到噬菌体数目大量增加。此种繁殖过程为一步生长。一步生长。复习复习本讲稿第十八页，共七十二页噬菌体复制（繁殖）的三个阶段：噬菌体复制（繁殖）
14、的三个阶段：1 1、吸附期：游离的噬菌体吸附到宿主细胞、吸附期：游离的噬菌体吸附到宿主细胞2 2、潜伏期：从噬菌体吸附到细胞到释放出新噬菌体的最短时期、潜伏期：从噬菌体吸附到细胞到释放出新噬菌体的最短时期3 3、裂解期：随着菌体不断破裂，新噬菌体数目增加，直到最高值。、裂解期：随着菌体不断破裂，新噬菌体数目增加，直到最高值。将细胞裂解后测定将细胞裂解后测定病病毒的数量毒的数量。前期可将培养物先前期可将培养物先离离心去上清以消除未吸附病心去上清以消除未吸附病毒的影响毒的影响取培养物直接测取培养物直接测定病毒数量定病毒数量将培养物过滤去细胞将培养物过滤去细胞后测定病毒数量后测定病毒数量本讲稿第十九
15、页，共七十二页隐蔽期（隐蔽期（eclipse periodeclipse period）在潜伏期的前一段，受染细胞内检测不到感染性病毒，后一阶段，在潜伏期的前一段，受染细胞内检测不到感染性病毒，后一阶段，感染性病毒在受染细胞内的数量急剧增加。自病毒在受染细胞内感染性病毒在受染细胞内的数量急剧增加。自病毒在受染细胞内消失到细胞内出现新的感染性病毒的时间为为隐蔽期。消失到细胞内出现新的感染性病毒的时间为为隐蔽期。隐蔽期病毒在细胞内存在的动力学曲线呈线性函数，而非指数隐蔽期病毒在细胞内存在的动力学曲线呈线性函数，而非指数关系，从而证明子代病毒颗粒是由新合成的病毒基因组与蛋白关系，从而证明子代病毒颗粒
16、是由新合成的病毒基因组与蛋白质经装配成熟，而不是通过双分裂方式产生的。质经装配成熟，而不是通过双分裂方式产生的。裂解量裂解量每个受染细胞所产生的子代病毒颗粒的平均数目。其值等于潜伏每个受染细胞所产生的子代病毒颗粒的平均数目。其值等于潜伏期受染细胞的数目除以稳定期受染细胞所释放的全部子代病毒数期受染细胞的数目除以稳定期受染细胞所释放的全部子代病毒数目，即等于稳定期病毒效价与潜伏期病毒效价之比。目，即等于稳定期病毒效价与潜伏期病毒效价之比。本讲稿第二十页，共七十二页五、噬菌体与宿主细胞生活周期五、噬菌体与宿主细胞生活周期1.1.烈性噬菌体烈性噬菌体2.2.温和噬菌体温和噬菌体溶原性细菌（溶原性细菌
17、（lysogenic bacteriumlysogenic bacterium）：携带溶原性噬菌体的）：携带溶原性噬菌体的细菌，此状态称为溶原状态（细菌，此状态称为溶原状态（lysogenylysogeny）。）。前噬菌体（前噬菌体（prophageprophage）整合在细菌基因组中的噬菌体基因组称为前噬菌体。整合在细菌基因组中的噬菌体基因组称为前噬菌体。溶原性：前噬菌体偶尔可自发或在某些理化和生物因素的诱导下脱溶原性：前噬菌体偶尔可自发或在某些理化和生物因素的诱导下脱离宿主菌基因组而进入溶菌周期，产生成熟噬菌体，导致细菌裂解。离宿主菌基因组而进入溶菌周期，产生成熟噬菌体，导致细菌裂解。温和
18、噬菌体的这种产生成熟噬菌体颗粒和溶解宿主菌的潜在能力称温和噬菌体的这种产生成熟噬菌体颗粒和溶解宿主菌的潜在能力称为溶原性（为溶原性（lysogenylysogeny）。）。噬菌体免疫状态：溶原性细菌具有抵抗同种或近缘噬菌体重复感染的能力。噬菌体免疫状态：溶原性细菌具有抵抗同种或近缘噬菌体重复感染的能力。本讲稿第二十一页，共七十二页噬菌体溶菌性周期和溶原性周期噬菌体溶菌性周期和溶原性周期本讲稿第二十二页，共七十二页六、噬菌体的应用六、噬菌体的应用 鉴定未知的细菌鉴定未知的细菌噬噬菌菌体体与与宿宿主主菌菌的的关关系系有有高高度度特特异异性性，可可用用于于未未知知细细菌菌的的鉴鉴定定和和分分型型。如
19、如应应用用伤伤寒寒沙沙门门菌菌ViVi噬噬菌菌体体可可将将有有ViVi抗抗原原的的伤伤寒寒沙沙门门菌菌分分成成9696个个噬噬菌体型。菌体型。分子生物学的研究工具分子生物学的研究工具噬噬菌菌体体基基因因数数量量少少，结结构构比比细细菌菌和和高高等等细细胞胞简简单得多，而且容易获得大量的突变体。单得多，而且容易获得大量的突变体。噬菌体可用来构建基因文库噬菌体可用来构建基因文库本讲稿第二十三页，共七十二页细菌感染的诊断与治疗细菌感染的诊断与治疗应应用用噬噬菌菌体体效效价价增增长长试试验验可可检检测测标标本本中中的的相相应应细细菌菌。在在怀怀疑疑有有某某种种细细菌菌存存在在的的标标本本中中，加加入入
20、一一定定数数量量的的已已知知噬菌体，噬菌体，3737孵育孵育6 68h8h，再测定该噬菌体的效价。，再测定该噬菌体的效价。辅助治疗，如应用铜绿假单胞菌噬菌体治疗创口感染。辅助治疗，如应用铜绿假单胞菌噬菌体治疗创口感染。遗传工程遗传工程基因工程载体基因工程载体噬菌体展示技术噬菌体展示技术本讲稿第二十四页，共七十二页第五章第五章 微生物的营养微生物的营养1.1.微生物的营养物质微生物的营养物质2.2.培养基培养基本讲稿第二十五页，共七十二页第一节第一节 微生物的营养物质微生物的营养物质营养：微生物从外部环境中摄取和利用营养营养：微生物从外部环境中摄取和利用营养物质，以满足正常生长和繁殖需要的一种物
21、质，以满足正常生长和繁殖需要的一种生理过程。生理过程。营养物质：能满足微生物生长、繁殖及完成营养物质：能满足微生物生长、繁殖及完成各种生理活动所需要的物质的统称。微生各种生理活动所需要的物质的统称。微生物为了生存就必须从环境中吸取各种物质物为了生存就必须从环境中吸取各种物质以合成细胞物质、提供能量以及在新陈代以合成细胞物质、提供能量以及在新陈代谢中起调节作用。谢中起调节作用。本讲稿第二十六页，共七十二页一、微生物细胞的化学组成一、微生物细胞的化学组成（一）化学元素（一）化学元素主要元素：碳、氢、氧、氮、主要元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、磷、硫、钾、镁、钙、铁（其中前六种占细菌细胞干重的镁、
22、钙、铁（其中前六种占细菌细胞干重的97%97%）。）。微量元素：锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、微量元素：锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍铜、钨、镍 、硼。、硼。本讲稿第二十七页，共七十二页（二）组成物质及生理功能（二）组成物质及生理功能1.1.水：占细胞总重水：占细胞总重70%70%90%90%，以游离水和结合水两种形式存在。，以游离水和结合水两种形式存在。本讲稿第二十八页，共七十二页2.2.固形成分固形成分（1 1）蛋白质：简单蛋白和复合蛋白）蛋白质：简单蛋白和复合蛋白重要的结构物质，酶或辅酶，参与物质运输，参与细重要的结构物质，酶或辅酶，参与物质运输，参与细胞的生长繁殖和遗传变异。胞的
23、生长繁殖和遗传变异。（2 2）核酸）核酸遗传变异的物质基础，多与蛋白质结合。遗传变异的物质基础，多与蛋白质结合。（3 3）糖类）糖类复杂的组成成分如真菌多糖，脂多糖等；游离形式的如糖复杂的组成成分如真菌多糖，脂多糖等；游离形式的如糖原和淀粉。原和淀粉。（4 4）脂类：脂肪、磷脂、糖脂、甾醇等）脂类：脂肪、磷脂、糖脂、甾醇等细胞组分，储藏物质细胞组分，储藏物质本讲稿第二十九页，共七十二页微生物细胞化学组成含量的区别微生物细胞化学组成含量的区别主要成分主要成分细菌细菌酵母菌酵母菌霉菌霉菌水分水分（占细胞鲜重的（占细胞鲜重的%）758575857080 7080 85908590占占细细胞胞干干重重
24、的的%蛋白质蛋白质50805080327532751415 1415 碳水化合物碳水化合物122812282763 2763 740740脂肪脂肪 520520215 215 440 440 核酸核酸1020 1020 6 8 6 8 1 1无机盐无机盐 230 230 3.87 3.87 612612本讲稿第三十页，共七十二页（三）营养要素及主要作用（三）营养要素及主要作用1.1.碳源碳源凡是可以被微生物用来构成细胞物质的或代谢产物凡是可以被微生物用来构成细胞物质的或代谢产物中碳素来源的营养物质。中碳素来源的营养物质。生理功能生理功能构成菌体组分构成菌体组分能量的来源能量的来源组成代谢产物组
25、成代谢产物来源来源无机碳：无机碳：COCO2 2及碳酸盐及碳酸盐有机碳：糖类、醇类、脂类、有机酸和烃类等。有机碳：糖类、醇类、脂类、有机酸和烃类等。本讲稿第三十一页，共七十二页微生物的碳源谱微生物的碳源谱本讲稿第三十二页，共七十二页微生物工业发酵中用做碳源的原料微生物工业发酵中用做碳源的原料传统种类传统种类糖类（单糖，饴糖）；淀粉（玉米粉、山芋粉、野生植物、淀粉糖类（单糖，饴糖）；淀粉（玉米粉、山芋粉、野生植物、淀粉等）；麸皮；各种米糠等等）；麸皮；各种米糠等代粮发酵：纤维素、石油、代粮发酵：纤维素、石油、COCO2 2、H H2 2微生物利用碳源物质具有选择性。不同种类微生物利用碳微生物利用
26、碳源物质具有选择性。不同种类微生物利用碳源物质的能力也有差别。源物质的能力也有差别。微生物不同，利用上述含碳化合物的能力不同，如假单微生物不同，利用上述含碳化合物的能力不同，如假单胞菌属中的某些种可以利用胞菌属中的某些种可以利用9090种以上的不同类型的碳源种以上的不同类型的碳源物质；而某些甲基营养型细菌只能利用甲醇或甲烷等一碳物质；而某些甲基营养型细菌只能利用甲醇或甲烷等一碳化合物进行生长。化合物进行生长。本讲稿第三十三页，共七十二页2.2.氮源氮源凡用来构成菌体物质或代谢产物中氮素来源的营养源。凡用来构成菌体物质或代谢产物中氮素来源的营养源。生理功能生理功能提供合成细胞中含氮物，如蛋白质、
27、核酸，以及含氮代谢物等的原料；提供合成细胞中含氮物，如蛋白质、核酸，以及含氮代谢物等的原料；少数细菌可以铵盐、硝酸盐等氮源为能源。少数细菌可以铵盐、硝酸盐等氮源为能源。来源来源无机氮源：铵盐、硝酸盐、尿素及氨等；无机氮源：铵盐、硝酸盐、尿素及氨等；氮气分子：固氮菌。能吸收并利用环境中游离氮气作为氮源，借助一些氮气分子：固氮菌。能吸收并利用环境中游离氮气作为氮源，借助一些特殊的酶将分子态的氮转化为氨和其他氮化物特殊的酶将分子态的氮转化为氨和其他氮化物固氮作用。固氮作用。有机氮源：动植物蛋白质及其不同程度的降解物，如鱼粉、牛肉膏、有机氮源：动植物蛋白质及其不同程度的降解物，如鱼粉、牛肉膏、蛋白胨等
28、。蛋白胨等。本讲稿第三十四页，共七十二页微生物的氮源谱微生物的氮源谱类类型型元素水平元素水平化合物水平化合物水平培养基原料水平培养基原料水平有有机机碳碳N NC CH HO OX X复杂蛋白质、核酸等复杂蛋白质、核酸等牛肉膏、酵母膏、饼粕粉牛肉膏、酵母膏、饼粕粉、蚕蛹粉等、蚕蛹粉等N NC CH HO O尿素、一般氨基酸、简尿素、一般氨基酸、简单蛋白质等单蛋白质等尿素、蛋白胨、明胶等尿素、蛋白胨、明胶等无无机机碳碳N NH HNHNH3 3、铵盐等、铵盐等(NH4)(NH4)2 2SOSO4 4等等N NO O硝酸盐等硝酸盐等KNOKNO3 3等等N NN N2 2空气空气本讲稿第三十五页，共
29、七十二页实验室常用的氮源有碳酸铵、硝酸盐、硫酸铵、尿素、蛋白胨、牛肉实验室常用的氮源有碳酸铵、硝酸盐、硫酸铵、尿素、蛋白胨、牛肉膏、酵母膏等。生产上常用的氮源有硝酸盐、铵盐、尿素、氨以及蛋膏、酵母膏等。生产上常用的氮源有硝酸盐、铵盐、尿素、氨以及蛋白含量较高的鱼粉、蚕蛹粉、黄豆饼粉、花生饼份、玉米浆等。白含量较高的鱼粉、蚕蛹粉、黄豆饼粉、花生饼份、玉米浆等。速效氮源速效氮源无机氮源或以蛋白质降解产物形式存在的有机氮源可以直无机氮源或以蛋白质降解产物形式存在的有机氮源可以直接被菌体吸收利用。速效氮源通常有利于机体的生长。接被菌体吸收利用。速效氮源通常有利于机体的生长。迟效氮源迟效氮源蛋白氮必须通
30、过水解之后降解成胨、肽、氨基酸等才能被机蛋白氮必须通过水解之后降解成胨、肽、氨基酸等才能被机体利用。迟效氮源有利于代谢产物的形成。体利用。迟效氮源有利于代谢产物的形成。本讲稿第三十六页，共七十二页3.3.能源能源能为微生物的生命活动提供最初能量来源的营养物能为微生物的生命活动提供最初能量来源的营养物或辐射能。或辐射能。异养微生物的能源就是其碳源异养微生物的能源就是其碳源单功能营养物：如辐射能单功能营养物：如辐射能双功能营养物：双功能营养物：NHNH4 4+是硝酸细菌的能源和氮源是硝酸细菌的能源和氮源三功能营养物：如三功能营养物：如N.C.H.ON.C.H.O是异养微生物的能源、碳源及氮是异养微
31、生物的能源、碳源及氮源。源。本讲稿第三十七页，共七十二页4.4.无机盐无机盐为细胞生长提供必需的各种金属元素及一些微量元素，以满为细胞生长提供必需的各种金属元素及一些微量元素，以满足细菌细胞生理活动的需要。足细菌细胞生理活动的需要。所需的量所需的量主要元素：主要元素：1 10.1mg0.1mg，磷、硫、镁、钾、钙、钠等。，磷、硫、镁、钾、钙、钠等。微量元素：微量元素：110110-7-7g g，铁、铜、锌、锰、钻等。，铁、铜、锌、锰、钻等。一般微生物生长所需要的无机盐有：硫酸盐、磷酸盐、一般微生物生长所需要的无机盐有：硫酸盐、磷酸盐、氯化物以及含有钠、钾、镁、铁等金属元素的化合物。氯化物以及含
32、有钠、钾、镁、铁等金属元素的化合物。生理功能生理功能本讲稿第三十八页，共七十二页无无机机盐盐大量元素大量元素微量元素微量元素一般功能一般功能特殊功能特殊功能细胞内一般分子成分细胞内一般分子成分(如如P P，S S，CaCa，MgMg，FeFe等等)生理调节物质生理调节物质化能自养菌的能源化能自养菌的能源(S(S、FeFe2+2+、NHNH4 4+、NONO2 2-)无氧呼吸时的氢受体无氧呼吸时的氢受体(NO(NO3 3-、SOSO4 42-2-)维持渗透压维持渗透压酶的激活剂酶的激活剂pHpH的稳定的稳定酶的激活剂酶的激活剂（CuCu2+2+、MnMn2+2+、ZnZn2+2+等）等）特殊分子
33、结构成分特殊分子结构成分（CoCo、MoMo等）等）本讲稿第三十九页，共七十二页5.5.生长因子生长因子一类对微生物正常生活所不可缺少而需要量又不大，但微一类对微生物正常生活所不可缺少而需要量又不大，但微生物自身不能用简单的碳源或氮源合成，或合成量不足以生物自身不能用简单的碳源或氮源合成，或合成量不足以满足机体生长需要的有机营养物质。满足机体生长需要的有机营养物质。B B族维生素、某些氨基酸、嘌呤、嘧啶。族维生素、某些氨基酸、嘌呤、嘧啶。缺乏合成生长因子能力的微生物称为缺乏合成生长因子能力的微生物称为“营养缺陷型营养缺陷型”微生物。微生物。营养缺陷型微生物是由于自发或诱发突变等原因从野生营养缺
34、陷型微生物是由于自发或诱发突变等原因从野生型菌株产生的需要提供特定生长素物质才能生长的菌株。型菌株产生的需要提供特定生长素物质才能生长的菌株。不需要生长因子而能在基础培养基上生长的菌株为野生不需要生长因子而能在基础培养基上生长的菌株为野生型型(wild type)(wild type)。本讲稿第四十页，共七十二页生理功能生理功能构成酶的活性基成份构成酶的活性基成份细胞核酸的组成物质细胞核酸的组成物质提供代谢中电子载体提供代谢中电子载体对生长因子的需要对生长因子的需要一般用量：一般用量：1 15050毫微克毫微克/ml/ml；可通过给培养基加入酵母膏、血；可通过给培养基加入酵母膏、血清、豆芽浸液
35、、玉米浆等供给。清、豆芽浸液、玉米浆等供给。本讲稿第四十一页，共七十二页二、微生物的营养类型二、微生物的营养类型根据生长所需要的营养物质的性质（碳源），可将根据生长所需要的营养物质的性质（碳源），可将生物分成两种基本的营养类型生物分成两种基本的营养类型异养型生物：在生长时需要以复杂的有机物质作为营养异养型生物：在生长时需要以复杂的有机物质作为营养物质物质自养型生物：在生长时能以简单的无机物质作为自养型生物：在生长时能以简单的无机物质作为营养物质营养物质而微生物既有异养型的也有自养型的，大多数微生物属于而微生物既有异养型的也有自养型的，大多数微生物属于异养型生物，少数微生物属于自养型生物。异养型
36、生物，少数微生物属于自养型生物。本讲稿第四十二页，共七十二页根据生长时能量的来源不同，又可将生物分成根据生长时能量的来源不同，又可将生物分成两种类型两种类型化能营养型生物：依靠化合物氧化释放的能量进行化能营养型生物：依靠化合物氧化释放的能量进行生长生长光能营养型生物：依靠光能进行生长光能营养型生物：依靠光能进行生长动物和大部分微生物属于化能营养型生物，它们从物质的氧动物和大部分微生物属于化能营养型生物，它们从物质的氧化过程中获得能量。植物和少部分微生物属于光能营养型生化过程中获得能量。植物和少部分微生物属于光能营养型生物。物。按供氢体分按供氢体分无机营养型生物无机营养型生物有机营养型生物有机营
37、养型生物本讲稿第四十三页，共七十二页微生物的基本营养类型微生物的基本营养类型营养类型营养类型基本碳源基本碳源能源能源供氢体供氢体实例实例光能无机营养型光能无机营养型（光能自养型）（光能自养型）COCO2 2光能光能无机物（无机物（H H2 2S S、S S、H H2 2或或H H2 2O O等）等）蓝细菌，紫硫细菌，蓝细菌，紫硫细菌，绿硫细菌，藻类绿硫细菌，藻类光能有机营养型光能有机营养型（光能异养型）（光能异养型）COCO2 2及简单及简单有机物有机物光能光能有机物有机物红螺菌科的细菌红螺菌科的细菌（紫色无硫细菌）（紫色无硫细菌）化能无机营养型化能无机营养型（化能自养型）（化能自养型）COC
38、O2 2或碳酸或碳酸盐盐化学能化学能（无机物）（无机物）无机物（无机物（NHNH4 4+、NONO2 2-、S S、H H2 2S S、H H2 2、FeFe2+2+等）等）硝化细菌，硫化细硝化细菌，硫化细菌，铁细菌，氢细菌，铁细菌，氢细菌，硫磺细菌等菌，硫磺细菌等化能有机营养型化能有机营养型（化能异养型）（化能异养型）有机物有机物化学能化学能（有机物）（有机物）有机物有机物绝大多数细菌和全绝大多数细菌和全部真核微生物部真核微生物本讲稿第四十四页，共七十二页（一）光能自养型：能以（一）光能自养型：能以COCO2 2作为主要或唯一的作为主要或唯一的碳源，以水、硫化氢、硫代硫酸钠或其他无机碳源，以
39、水、硫化氢、硫代硫酸钠或其他无机化合物作为供氢体并利用光能进行生长。如蓝化合物作为供氢体并利用光能进行生长。如蓝细菌、藻类、绿硫细菌、红硫细菌等。细菌、藻类、绿硫细菌、红硫细菌等。本讲稿第四十五页，共七十二页（二）光能异养型：不能以（二）光能异养型：不能以COCO2 2或碳酸盐作为主要或或碳酸盐作为主要或唯一的碳源，而是以有机物作为碳源并需以有机物作唯一的碳源，而是以有机物作为碳源并需以有机物作为供氢体，利用光能将为供氢体，利用光能将COCO2 2还原为细胞物质。如红螺细还原为细胞物质。如红螺细菌。光能异养型细菌在生长时大多数需要外源的生长因菌。光能异养型细菌在生长时大多数需要外源的生长因子。
40、子。本讲稿第四十六页，共七十二页（三）化能自养型：能够以（三）化能自养型：能够以COCO2 2或碳酸盐作为主要或或碳酸盐作为主要或唯一的碳源，以无机物氧化释放的化学能为能源，唯一的碳源，以无机物氧化释放的化学能为能源，利用电子供体如氢气、硫化氢、二价铁离子或亚硝利用电子供体如氢气、硫化氢、二价铁离子或亚硝酸盐等使酸盐等使COCO2 2还原成细胞物质。如硫化细菌、硝化细菌、还原成细胞物质。如硫化细菌、硝化细菌、氢细菌与铁细菌。它们在自然界物质转换过程中起着重要氢细菌与铁细菌。它们在自然界物质转换过程中起着重要的作用。的作用。亚硝化细菌亚硝化细菌2NH4+3O22NO2-+2H2O+4H+132K
41、cal硫化细菌硫化细菌:通过氧化还原态的无机硫化物（通过氧化还原态的无机硫化物（H H2 2S S、S S、S S2 2O O3 32-2-、SOSO3 32-2-）获得能量（硫杆菌属，硫微螺菌属）获得能量（硫杆菌属，硫微螺菌属）H2S+1/2 O2 S+H2O+50.1 Kcal铁细菌：氧化铁细菌：氧化FeFe2+2+为为FeFe3+3+获取能量并同化获取能量并同化2Fe2+1/2O2+2H+2Fe3+H2O+21.2 Kcal本讲稿第四十七页，共七十二页（四）化能异养型：微生物生长所需的能量来自有机（四）化能异养型：微生物生长所需的能量来自有机物氧化过程放出的化学能，所需要的碳源主要是有机
42、物氧化过程放出的化学能，所需要的碳源主要是有机化合物，如淀粉、糖类、纤维素、有机酸等。化合物，如淀粉、糖类、纤维素、有机酸等。此型微生物利用的有机物通常既是它们生长的碳源物质又是能源此型微生物利用的有机物通常既是它们生长的碳源物质又是能源物质。物质。大多数微生物属于化能有机营养型：包括绝大多数的细大多数微生物属于化能有机营养型：包括绝大多数的细菌、全部真菌、原生动物及所有的致病微生物都是化能菌、全部真菌、原生动物及所有的致病微生物都是化能异养营养型。异养营养型。本讲稿第四十八页，共七十二页腐生型：利用无生命的有机物质为碳源，如动植腐生型：利用无生命的有机物质为碳源，如动植物尸体和残体。物尸体和
43、残体。寄生型：利用有生命的有机物质作为碳源，主要借助寄生型：利用有生命的有机物质作为碳源，主要借助寄生方式生活在活体细胞或组织间隙中，从体内获得寄生方式生活在活体细胞或组织间隙中，从体内获得生长所需的营养物质。主要为致病性的病原菌。生长所需的营养物质。主要为致病性的病原菌。中间类型（兼性腐生或兼性寄生）如结核杆菌、中间类型（兼性腐生或兼性寄生）如结核杆菌、痢疾杆菌就是兼性寄生菌。痢疾杆菌就是兼性寄生菌。本讲稿第四十九页，共七十二页营养类型划分不是绝对的营养类型划分不是绝对的 红螺菌既可利用光能，也可不利用（黑暗）红螺菌既可利用光能，也可不利用（黑暗）氢单胞菌是异养和自养的过渡型（称兼性自氢单胞
44、菌是异养和自养的过渡型（称兼性自养型）养型）自养与异养的区别不是能否利用自养与异养的区别不是能否利用COCO2 2，而在于是，而在于是否以否以COCO2 2式碳酸盐为唯一的碳源。式碳酸盐为唯一的碳源。自养型以无机碳化物为碳源，异养型虽然也可自养型以无机碳化物为碳源，异养型虽然也可利用利用COCO2 2，但必须在有机碳存在情况下。，但必须在有机碳存在情况下。本讲稿第五十页，共七十二页三、营养物质的运输三、营养物质的运输简单扩散简单扩散借助细胞内外营养物质的浓度梯度，使营养物质借助细胞内外营养物质的浓度梯度，使营养物质通过细菌细胞的壁膜屏障结构从高浓度向低浓度通过细菌细胞的壁膜屏障结构从高浓度向低
45、浓度扩散。扩散。是一个不需要代谢能的运输方式。是一个不需要代谢能的运输方式。不需要载体参与。不需要载体参与。物质运输的速率较慢：速率与胞内外营养物质的浓度物质运输的速率较慢：速率与胞内外营养物质的浓度差有关，即随细胞膜内外该物质浓度差的降低而减小，差有关，即随细胞膜内外该物质浓度差的降低而减小，直到胞内外物质浓度相同直到胞内外物质浓度相同水、甘油、乙醇、某些氨基酸和气体分子。水、甘油、乙醇、某些氨基酸和气体分子。本讲稿第五十一页，共七十二页促进扩散促进扩散借助细胞内外营养物质的浓度梯度和载体蛋白（透过酶），使借助细胞内外营养物质的浓度梯度和载体蛋白（透过酶），使营养物质通过细菌细胞的壁膜屏障结
46、构，进入细胞内的过程。营养物质通过细菌细胞的壁膜屏障结构，进入细胞内的过程。透过酶的参与加快了养料的运输速度。透过酶多为诱导酶透过酶的参与加快了养料的运输速度。透过酶多为诱导酶 。只有在环境中存在某种养分时才诱导合成相应的透过酶。只有在环境中存在某种养分时才诱导合成相应的透过酶。特异性，即一定的透过酶只能与一定特异性，即一定的透过酶只能与一定的养料离子或结构相近的分子结合的养料离子或结构相近的分子结合促进扩散的动力仍然是养料在细胞质促进扩散的动力仍然是养料在细胞质膜内外的浓度差，不消耗能量。膜内外的浓度差，不消耗能量。由于透过酶数量有限而表现出饱和效由于透过酶数量有限而表现出饱和效应。应。氨基
47、酸、单糖、维生素及无机盐等。氨基酸、单糖、维生素及无机盐等。本讲稿第五十二页，共七十二页主动运输主动运输借助细胞膜上的底物特异性载体并消耗一定的能量，将溶借助细胞膜上的底物特异性载体并消耗一定的能量，将溶质从低浓度的一面通过细胞膜向高浓度的一面转移的方式，质从低浓度的一面通过细胞膜向高浓度的一面转移的方式，是微生物吸收营养的主要方式。大多数氨基酸、糖类、离是微生物吸收营养的主要方式。大多数氨基酸、糖类、离子（子（K K+，NaNa+，HPOHPO4 42-2-，HSOHSO4 42-2-）等。）等。需要载体蛋白参与。需要载体蛋白参与。需要消耗代谢能（质子动力和钠钾泵）。需要消耗代谢能（质子动力
48、和钠钾泵）。可以进行逆浓度运输的运输方式。可以进行逆浓度运输的运输方式。可以改变运输的的平衡点。可以改变运输的的平衡点。具有高度的选择性。具有高度的选择性。载体转运蛋白载体转运蛋白单向转运蛋白单向转运蛋白同向转运蛋白同向转运蛋白反向转运蛋白反向转运蛋白本讲稿第五十三页，共七十二页基团转移基团转移基团转位是一种特殊的主动运输，与普通的主动运输相比，营基团转位是一种特殊的主动运输，与普通的主动运输相比，营养物质在运输的过程中发生了化学变化（糖在运输的过程中发养物质在运输的过程中发生了化学变化（糖在运输的过程中发生了磷酸化）。其余特点与主动运输相同。生了磷酸化）。其余特点与主动运输相同。主要运输葡萄
49、糖、果糖、甘露糖、核苷酸、丁酸和嘌呤主要运输葡萄糖、果糖、甘露糖、核苷酸、丁酸和嘌呤等物质。等物质。这些物质在运输过程中被磷酸化，进入细胞后，不能再渗透到细这些物质在运输过程中被磷酸化，进入细胞后，不能再渗透到细胞外。其中的磷酸基团来源于胞内的磷酸烯醇式丙酮酸（胞外。其中的磷酸基团来源于胞内的磷酸烯醇式丙酮酸（PEPPEP），），因此，也将基团转位称为磷酸烯醇式丙酮酸因此，也将基团转位称为磷酸烯醇式丙酮酸-磷酸糖转移酶运输磷酸糖转移酶运输系统（系统（PTSPTS），简称磷酸转移酶系统。），简称磷酸转移酶系统。本讲稿第五十四页，共七十二页主动运输主动运输基团转移基团转移本讲稿第五十五页，共七十二
50、页磷磷酸酸转转移移酶酶系系统统磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸-磷酸糖转移酶运输系统（磷酸糖转移酶运输系统（PTSPTS）通常由）通常由5 5种蛋白质组成，包括酶种蛋白质组成，包括酶、酶、酶（有（有a a、b b、c c三个亚基）和一种低相对分子质量的热稳定蛋白（三个亚基）和一种低相对分子质量的热稳定蛋白（HPrHPr）。酶）。酶和和HPrHPr是非特异的细胞质是非特异的细胞质蛋白，酶蛋白，酶aa是可溶性细胞质蛋白，亲水性酶是可溶性细胞质蛋白，亲水性酶bb与位于细胞膜上的酶与位于细胞膜上的酶cc相结合。相结合。在糖的运输过程中，在糖的运输过程中，PEPPEP上的磷酸基团逐步通过酶上的磷酸基团逐