4.6、代谢的多样性
4.6 代谢的多样性
A．从甲图中可知，细胞呼吸最旺盛时的温度在B点。 AB段可说明在一定的温度范围内，随着温度升高，细 胞呼吸加快 B．乙图中曲线Ⅰ表示无氧呼吸类型，曲线Ⅱ表示有氧 呼吸类型 C．如果乙图中曲线Ⅰ描述的是水稻根细胞的呼吸，那 么在DE段根细胞内积累的物质是乳酸 D．曲线Ⅱ表示的生理过程所利用的有机物主要是葡萄 糖
A、乳酸菌 C、蚯蚓 B、白菜 D、蘑菇
6、在受到严重污染的河流段中，高等生 物全部死亡，河水发黑发臭，但仍有一些 细菌生存着。这些细菌的代谢类型是 （ D ）
A、自养需氧型 C、异养需氧型 B、自养厌氧型 D、异养厌氧型
7、当生物体在缺乏空气的条件下腐烂时， 会放出一种气体，我们把它称为沼气。经 过研究可知，沼气是甲烷细菌在分解腐烂 物质时释放出来的。据以上信息可知，甲 烷细需氧 D、异养、厌氧
4、存在于泥土中及正常人呼吸道内的破
伤风杆菌不会使人致病，当深而窄的伤口 内感染破伤风杆菌后，则由于大量繁殖而 致病，破伤风杆菌的代谢类型是 （ D ）
A、自养需氧型 C、异养需氧型 B、自养厌氧型 D、异养厌氧型
5、在营养丰富、水分充足、气温适宜、 黑暗密闭的环境中，分别培养下列各种生 物，经过一段时间后，它们仍然能生存的 是 （ A ）
1、自养型生物与异养型生物的根本区别 是 （ D） A、是否需要氧气
B、是否有叶绿体
C、是否进行光合作用 D、是否能利用无机物制造有机物
2、香菇上长有霉菌和栽培香菇的培养 基上长有霉菌，这两种霉菌依次属于 （ B ） A、异养和自养 B、寄生和腐生 C、化能自养和光能自养
D、自养和需氧
3、在原始地球上，最早出现的生物代谢类 型最可能是 （ D ） A、自养、需氧
A、好氧异养型细菌 C、好氧自养型细菌 B、厌氧异养型细菌 D、厌氧自养型细菌
简要说明微生物的概念及特点
简要说明微生物的概念及特点微生物的概念及特点微生物的概念•微生物是指肉眼无法直接观察到的微小生物体的总称。
•微生物包括细菌、病毒、真菌和原生动物等。
微生物的特点1.超小尺寸：微生物通常只有几微米至几百微米的体积大小。
2.多样性：微生物种类繁多，数量庞大，广泛分布于地球各个环境中。
3.高繁殖速度：微生物的繁殖速度很快，可以在短时间内大量增殖。
4.掌握重要生物过程：微生物在生态系统中扮演重要角色，参与物质循环、解毒和降解等生物过程。
5.广泛适应性：微生物对环境适应能力强，能在各种极端环境中生存，如高温、高压、高盐和低温环境。
6.具有代谢多样性：微生物可以利用多种底物进行代谢，包括有机物、无机物，甚至是光能。
7.与人类关系密切：微生物可引起多种疾病，如感冒、肺炎等，同时也可以利用微生物进行食品发酵和制药等工业和农业应用。
以上是微生物的主要特点，它们的独特性使得微生物成为生命科学以及医学、环境科学等多个领域的重要研究对象。
微生物的概念及特点的重要意义微生物作为一类独特的生物体存在，并具有许多独特的特点。
对微生物的研究不仅有助于深入了解生命的起源和进化，还可以解决许多现实问题和促进人类的发展。
以下是微生物的一些重要特点及其意义：1.多样性：微生物种类繁多，对于研究生物多样性和生态系统的稳定性具有重要意义。
同时，也为我们提供了许多有益的微生物资源。
2.生态功能：微生物在生态系统中扮演着重要的角色，如参与物质循环、分解有机物、净化环境等。
深入研究微生物的生态功能可以帮助我们更好地保护和管理环境资源。
3.应用价值：微生物在食品、医药、环境、能源等领域具有广泛的应用价值。
例如，利用微生物进行食品发酵和制药加工能够提高食品品质和药物疗效。
4.疾病控制：微生物可以引起多种疾病，因此深入了解微生物的特点和机制有助于预防和控制疾病的传播和流行。
5.生物工程：基于微生物特点的研究和应用，如基因工程技术和合成生物学，有望解决人类面临的许多重大挑战，如能源危机、环境污染等。
【生物知识点】微生物与其他生物的共同特点
【生物知识点】微生物与其他生物的共同特点微生物作为生物，具有与一切生物的共同点，即：①遗传信息都是由DNA链上的基因所携带，除少数特例外，其复制、表达与调控都遵循中心法则。
②微生物的初级代谢途径如蛋白质、核酸、多糖、脂肪酸等大分子物的合成途径基本相同。
③微生物的能量代谢都以ATP作为能量载体。
1、微生物的形态与结构多样性微生物的个体极其微小，必须借助于光学显微镜或电子显微镜才能观察到它们。
测量和表示单位，细菌等须用mm作单位，病毒等必须用nm作单位。
杆形细菌的宽度只有0.5~2mm，长度也只有1~几个mm，每g细菌的个数可达1010个。
微生物本身就具有极为巨大的比表面积，如大肠杆菌比表面积可达30万。
这对于微生物与环境的物质、能量和信息的交换极为有利。
2、微生物的代谢多样性而且微生物的代谢方式多样，既可以CO2为碳源进行自养型生长，也可以有机物为碳源进行异养型生长；既可以光能为能源，也可以化学能为能源。
既可在有O2条件下生长，又可在无O2条件下生长。
代谢的中间体和产物更是多种多样，有各种各样的酸、醇、氨基酸、蛋白质、脂类、糖类等等。
代谢速率也是任何其他生物所不能比拟的。
3、微生物的繁殖与变异多样性微生物的繁殖方式相对于动植物的繁殖也具有多样性。
细菌以二裂法为主，个别可由性接合的方式繁殖；放线菌可以菌丝和分生孢子繁殖；霉菌可由菌丝、无性孢子和有性孢子繁殖，无性孢子和有性孢子又各有不同的方式和形态；酵母菌可由出芽方式和形成子囊孢子方式繁殖。
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4.6 代谢的多样性PPT课件
2020年10月2日
2
讨论：
1、绿色植物有哪些适应自养生活的特征？ 植物都能向光生长，
叶的上表面颜色深、下表面颜色浅，
叶镶嵌着生方式,不重叠,有利于充分接受阳光。
2、动物有哪些适应异养生活的特点？
老鹰具有敏锐的视力、锋利的喙和爪.
虎豹有发达的犬齿、良好的奔跑能力.
草食动物有发达的门齿、长的肠微生物的代谢
2020年10月2日
1
1、自养:是指通过光合作用自己制造有机物 并贮存能量的营养方式。
2、异养:是指人和动物等通过摄取现成食物 来获得营养的方式。
光能自养型：通过光合作用，合成有机物，
自养
贮存能量
化能自养型： 通过化能作用，合成有机物，
贮存能量
（如硝化细菌，铁细菌，硫细菌）
1、细菌、真菌和病毒等通常都称为微生物。
2020年10月2日
5
2、营养方式
腐生：从已死的或腐烂的动植物组织中获得有机物。 寄生：从活的动植物体内或体表来吸取有机物来生活。
腐生生物
异养生物
寄生生物
微生物是如何呼吸获得能量的？
3、获能
有氧呼吸
酿酒 酵母菌
无氧呼吸微生物 发酵 酸奶
兼性呼吸
乳酸菌
泡菜
2020年10月2日
2.为什么蒸熟的馒头，烤制的面包里面 有许多小孔？
酵母菌分解面粉里的淀粉产生二氧化碳， 气体遇热膨胀
2020年10月2日
9
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代谢多样性
二氧化碳 + 水 + 能量
6 CO 2 + 6 H2O + 能量
2、无氧呼吸： 无氧呼吸： 动物： 动物： 葡萄糖 C6H12O6 植物： 植物： 葡萄糖 C6H12O6
酶 酶 酶 酶
能量( 乳酸 + 能量(少) 2 C3H6O3 + 能量(少) 能量(
酒精 + 二氧化碳 + 能量 (少) 2 C2H5OH + 2 CO 2 + 能量 (少)
2.表 中列出的是四种生物生存所需的条件: 2.表 4-6 中列出的是四种生物生存所需的条件 : 生物 有机物 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ √ √ √ √ √ √ √ C02 02 √ H 20 √ √ √ √ √ 矿物质 光能 √ √ √
(1)在这四种生物中 (1)在这四种生物中 , 最可能代表异养生物的是 [ Ⅰ], 其异化作用的类型是 需氧型 如 绿色植物 。 。
样品 酵母菌个数(个/毫米3) 酵母菌个数 个 毫米 PH值 值
1 2 3 4
1210 820 1210 1000
4.8 5.4 3.7 5.0
、 、 、 (１)表中样品的取样先后顺序为2、4、1、3
。
(２)表中样品的ph值小于7是为了 表中样品的ph值小于7 ph值小于 保证酶的活性 ． 次均匀取样时, (３)若第 5 次均匀取样时, 样品中的酵母菌数 760 个 / 毫米3 ，产生这一结果的原因可 量为培养液中的营养物质不断被消耗，部 培养液中的营养物质不断被消耗， 分酵母菌因营养缺乏而死亡并解体。 分酵母菌因营养缺乏而死亡并解体。 能是 。
5.在营养丰富、水分充足、温度适宜、 5.在营养丰富、水分充足、温度适宜、黑暗密封 在营养丰富 的环境中, 种生物, 的环境中, 分别培养下列 4 种生物,经过一段 时间后, 时间后, 它们中仍能生活的是 ( B )。 A. 老鼠 C. 白菜 B. 乳酸菌 D. 蘑菇
植物呼吸代谢的多样性
4.机械损伤 – 损伤明显促进组织的呼吸,因为:
1.原来的氧化酶与底物在结构上 隔离的,损伤使区域 化作用破坏,引起底物的氧化. 2.损伤增加了底物与酶的接触,使更接近,加速氧 化. 3.损伤使一些组织变为分生组织以修复损伤,使代谢 加强.
– 病原菌入侵 – 感菌后植物HMP途径加强,同时抗氰呼吸加 强.
– 呼吸商 respiratory quotient(RQ): 植物组织 在一定时间内放出的CO2的量与吸收O2的量 的比值.
RQ= Q CO2 / Q O2 RQ可以反应底物的性质:
1.碳水化合物彻底氧化分解,RQ=1 C6H12O6+6O2→6H2O+6CO2 – 脂肪,脂肪酸,蛋白质等氧化时,RQ<1 棕榈酸:C16H32O2+23O2→16CO2+16H2O – 富含氧的有机酸氧化时,RQ>1 苹果酸:C4H6O5+3O2→4CO2+3H2O
[ATP]+1/2[ADP]
能荷 =
[ATP]+[ADP]+[AMP]
通过ATP的产生与利用,细胞的能荷维持在 0.75~0.95之间
§6 影响呼吸作用的因素
一 呼吸作用的指标
– 呼吸速率 respiratory rate: 指植物材 料单位鲜重,干重或原生质在单位时 间内所释放CO2的量Q CO2或吸收的O2 的量Q O2 .
Malate dehydrogenase
Isocitrate dehydrogenase
α-ketoglutarate dehydrogenase
2. TCA Cycle的调节
– HMP的调节:受NADPH水平的调节,关键酶 是G-6-P脱氢酶. – 能荷的调节: 概念:Energy charge: 指在所有的腺甘酸中 有多少是相当于ATP的.
微生物群落的遗传多样性与代谢多样性研究
微生物群落的遗传多样性与代谢多样性研究微生物是指范围广泛的单细胞生命形式，包括细菌、真菌、病毒、古菌等。
它们广泛存在于地球上的土壤、水体、大气、植物和动物内外等环境中。
微生物群落则是由多种微生物所组成的群体，通常与特定环境相关，对环境具有明显的影响。
微生物群落的遗传多样性和代谢多样性是微生物生态学的研究重点。
本文将从近几年的研究进展出发，介绍微生物群落的遗传多样性和代谢多样性及其在环境保护、药物开发、农业生产与健康管理等方面的应用前景。
一、微生物群落的遗传多样性研究微生物群落中存在丰富的遗传多样性，包括不同物种之间和同一物种不同菌株之间的遗传差异。
传统的微生物学研究方法主要依靠培养技术，无法覆盖全部微生物群落，直接限制了微生物遗传多样性研究的深度和广度。
近年来，基于分子生物学和计算生物学技术的研究方法开展，逐渐拓展了微生物群落遗传多样性的研究范围。
1. 16S rRNA测序技术16S rRNA是细菌和古菌的核糖体RNA的组成部分，其序列在不同物种之间有一定的区别。
通过对16S rRNA序列进行测序，可以初步区分不同物种，进而研究微生物群落的多样性和组成。
由于16S rRNA测序技术无需繁琐的培养操作，可以直接从原生态样品中提取DNA，对微生物群落进行定量和定性分析，因此已成为微生物遗传多样性研究中应用最广泛的技术。
2. 全基因组测序技术全基因组测序技术可以对微生物群落中的全部基因进行测序，包括非编码区和编码区。
全基因组测序可以更为准确地鉴定物种差异和菌株分类。
此外，全基因组测序技术还可用于研究微生物的基因组结构和功能，进一步揭示微生物群落的遗传多样性和代谢多样性。
3. 宏基因组测序技术宏基因组测序技术是针对整个微生物群落的基因组测序技术。
该技术可以对微生物群落中的所有基因进行测序，包括编码基因和非编码区域。
相比于其他技术，它可以对整个微生物群落中物种组成和基因功能进行全面、高通量、高精度的描述和分析，具有更高的解析度和广泛的生态学意义。
代谢的多样性
同一生物不同部位的代谢差异
不同部位代谢途径的差异
不同部位代谢产物的差异
不同部位代谢调节的差异
不同部位代谢与疾病的关系
代谢与健康的关系
代谢异常与疾病的关系
代谢异常与疾病的发生和发展密切相关 代谢异常可能导致多种疾病的发生，如心血管疾病、糖尿病等 代谢异常也可能影响疾病的预后和康复 了解代谢异常与疾病的关系有助于预防和治疗疾病
代谢的多样性
不同生物的代谢差异
微生物代谢：微生物具有多种代谢途径和代谢产物，如发酵、氧化等。
植物代谢：植物的代谢产物包括有机物、色素等，具有多种功能和用途。
动物代谢：动物的代谢产物包括蛋白质、脂肪等，是维持生命活动所必需 的。 人类代谢：人类的代谢产物包括二氧化碳、水等，是维持身体健康所必需 的。
进化适应：代谢多样 性对生物的进化适应 具有重要影响，能够 促进物种的多样性和 演化。
展望未来代谢研究的发展方向
代谢网络调控机制的研究
代谢与疾病关系的深入挖 掘
代谢相关药物的研发与应 用
代谢相关技术的创新与突 破
THANK YOU
汇报人：PPT
代谢的多样性
汇报人：PPT
代谢概述 代谢的多样性 代谢与健康的关系 总结与展望
代谢概述
代谢的定义和重要性
代谢的定义：指生物体内发生的各种化学反应的总称，包括合成代谢和 分解代谢。
代谢的重要性：代谢是生物体维持生命活动的基础，通过代谢可以获得 能量、合成细胞成分、排除废物等。
代谢的多样性：不同生物体具有不同的代谢方式，同一生物体在不同生 长阶段或不同环境条件下也可能具有不同的代谢方式。
总结与展望
总结代谢多样性的重要性和意义
适应环境：代谢多样 性帮助生物适应不同 的环境条件，维持生 命活动。
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4.6、代谢的多样性
新陈代谢包括同化作用和异化作用，是生物生存的基本条件，也是生命的基本特征。
一.营养的方式
1、自养:是指通过光合作用自己制造有机物并贮存能量的营养方式。
光能自养型：通过光合作用，合成有机物，贮存能量。
——绿色植物。
还有少数细菌(如红自养硫细菌.绿硫细菌)，蓝藻(如鱼腥藻) 化能自养型：通过化能作用，合成有机物，贮存能量。
——（如硝化细菌，铁细菌，硫细菌）2、异养:是指人和动物等通过摄取现成食物来获得营养的方式。
讨论：
1．绿色植物有哪些适应自养生活的特征？
答：植物都能向光生长，叶的上表面颜色深、下表面颜色浅，叶镶嵌着生方式,不重叠,有利于充分接受阳光。
2．动物有哪些适应异养生活的特点？
答：老鹰具有敏锐的视力、锋利的喙和爪.虎豹有发达的犬齿、良好的奔跑能力.
草食动物有发达的门齿、长的肠.牛的反刍胃,多种多样的消化腺等.
3. 为什么海带不能生活在深海,葫芦藓必须生活在阴湿环境中?这与它们的营养方式有什么关系？
答：（1）海带是自养生物，需要阳光进行光合作用，深海里光线太弱，无法进行正常的光合作用。
（2）葫芦藓是自养生物，没有发达的根系吸水(只有起固着作用的假根),只能靠周围潮湿环境中的水分进行光合作用。
4.生物为了获得营养物质，都会表现出适应环境的特征。
例如：仙人球的叶退化成针形，且具有发达的根系
3 .异养的营养方式主要包括捕食、寄生、腐生等几种形式。
①捕食：就是一种生物以另一种生物为食物的方式。
②寄生：一种生物寄居在另一种生物的体表或体内，并且从这种生物的体内摄取营养来维持生命活动的营养方式。
以这种方式获得营养的生物称为寄生生物。
例如：蛔虫、流感病毒、破伤风杆菌等脚癣
大肠杆菌：活在人体大肠中并不会使人致病,在肠中对合成维生素K，维持肠道功能起重要作用
③腐生：一种生物从另一种生物的遗体或其他有机物中吸收营养来维持自身生命活动的营养方式。
这样的生物称为腐生生物。
例如：木耳、蘑菇等真菌，
④共生：两种生物相互依赖共同生活在一起的营养方式。
例如：和豆科植物
真菌利用根的分泌物提供营养，而豆科植物的根则利用菌丝增加其吸收面积，真菌还为根系提供氮素和矿物质。
二、微生物的代谢
1、微生物――自然界的、、等通常被称为微生物。
问：你们知道这些微生物是如何获取营养的吗？
-----从人的皮肤到身体内的某些器官，如肠胃，以及周围的各种环境中都有微生物的存在。
2、微生物的代谢
――从已死亡的、腐烂的生物体中获得营养的生物。
异养生物
――生活于另一种生物体内或体表从其体内获得营养的生物。
问：你知道这两种营养方式有何不同吗？
------腐生的是从已死的、腐烂的生物体中获得营养的；而寄生的是从生物体内或体表获得营养的。
3、微生物又是怎样获得能量的?
①有氧呼吸(需氧微生物)：食用菌等微生物在呼吸作用过程中,必须不断地从外界环境中吸收氧气来氧
化分解体内有机物,生成二氧化碳和水,并释放出其中的能量.
糖类＋氧二氧化碳＋水＋能量
②无氧呼吸(厌氧微生物)：乳酸菌.大肠杆菌等微生物在无氧条件下,仍能够将体内有机物氧化分解成二
氧化碳和酒精(或乳酸),并释放少量能量,维持自身生命活动所需.
葡萄糖乳酸＋能量（
a.有氧时进行有氧呼吸：有氧的条件下，将糖类物质分解成二氧化碳和水
即：糖类＋氧二氧化碳＋水＋能量
③兼性厌氧型生物
（发酵）酵母菌 b.无氧时进行无氧呼吸：在无氧的条件下，将糖类物质分解成二氧化碳和酒精
即：糖类二氧化碳＋水＋酒精＋能量（少量）
4、酵母菌是单细胞的真菌，是兼性厌氧微生物。
5、葡萄酒的酿制过程是：葡萄果汁+白糖+酵母菌放入发酵罐，先通气使酵母菌进行有氧呼吸，产生大量的能量，从而大量繁殖；然后使发酵罐密闭，使酵母菌进行无氧呼吸获得葡萄酒。
总结：
1.新陈代谢的营养方式分为自养和异养，异养又包括腐生和寄生两类。
营养方式自养（自己制造有机物并贮存能量）：如植物的光合作用、少数细菌等
异养（不能自己制造营养，要从外界摄取现成的食物）：
摄取现成食物腐生
寄生
2.微生物的营养方式属于异养，微生物的无氧呼吸称为发酵。
包括乳酸发酵和酒精发酵。
酿酒利用了酵母菌的酒精发酵。