微生物细胞的化学组成
大学微生物复习--第4章 微生物的营养和代谢1
几种微生物生长的最适aw值
微生物 一般细菌 酵母菌 霉菌 嗜盐细菌 嗜盐真菌 嗜高渗酵母菌
aw
0.91 0.88 0.80 0.76 0.65 0.60
17
二、微生物吸收营养物质的方式
1. 简单扩散
物质运输的动力: 膜内外的浓度差 特点：
A. 不消耗能量
B. 不发生化学变化 C. 非特异性。
45
微生物在厌养条件下的发酵过程的前部反应
46
酵母菌的乙醇发酵
C6H12O6 + 2ADP + 2 H3PO4 2CH3CH2OH + 2 ATP + 2CO2+2H2O
47
乳酸细菌的正型乳酸发酵
C6H12O6 + 2ADP + 2Pi
2CH3CHOHCOOH + 2ATP + 2H2O
48
（二）呼 吸
葡萄糖，果糖，半乳糖，甘露糖 麦芽糖，蔗糖，乳糖，纤维二糖 淀粉，纤维素，半纤维素，甲壳素
4
有机酸：
乳酸，柠檬酸，延胡索酸，低级脂肪酸，高 级脂肪酸，氨基酸
醇类：
乙醇、甲醇
脂类：
脂肪，磷脂
5
烃类： 天然气，石油，石油馏分，石蜡油 CO2： CO2 碳酸盐： NaHCO3, CaCO3, 其他： 芳香族化合物，氰化物，蛋白质，肽， 核酸
31
1. 适宜营养物质的选择
32
2. 营养物质浓度及配比合适（C/N） 碳氮比（C/N）：培养基中碳元素/氮元素 物质的量比值或还原糖与粗蛋白之比。
谷氨酸发酵生产： C/N=4时菌体大量繁殖，Glu积累少； C/N=3时菌体繁殖受抑，Glu大量积累。
33
3. 控 制 pH 条 件 细菌: pH7.0~8.0
微生物学-第五章第六章
4 2
3
4
2
4. 无机盐
在机体中的生理功能主要是： 构成细胞组分（大量元素和微量元素）；
是微生物生长必不可少的一类营养物质，是构成酶活
性中心的组成部分、维持酶的活性； 调节并维持细胞的渗透压平衡、控制细胞的氧化还原 电位； 供给自养微生物生长的能源物质。
微量元素 微量元素是指那些在微生物生长过程中起重要作用， 而机体对这些元素的需要量极其微小的元素，通常
脂肪、磷脂 天然气、石油、石油馏分、石蜡油等
NaHCO3、CaCO3、白垩等 芳香族化合物、氰化物 蛋白质、肋、核酸等
3. 氮源 氮源物质常被微生物用来合成细胞中含氮物质，少数情况
下可作能源物质，如某些厌氧微生物在厌氧条件下可利用
某些氨基酸作为能源。 能被微生物所利用的氮源物质有蛋白质及其各类降解产物、 铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐、分子态氮、嘌呤、嘧啶、脲、 酰胺、氰化物。
需要量在10-6-10-8mol/L (培养基中含量)。微量元素
一般参与酶的组成或使酶活化。
无机盐及其生理功能
元素 化合物形式(常用) 生理功能
磷
硫 镁
KH2PO4，K2HPO4
(NH4)2SO4， MgSO4 MgSO4
核酸、核蛋白、磷脂、辅酶及ATP等高能分子的成 分，作为缓冲系统调节培养基pH
藻类 C5H8NO2
原生动物 C7H14NO3பைடு நூலகம்
第二节 微生物的营养物(P60)
微生物的营养物：凡能满足机体生长、繁殖和完成各种生理活 动所需的物质。 微生物获得与利用营养物质的过程称为营养。 1. 水
2. 碳素营养源：能供给微生物碳素营养的物质， 包括无机含碳化合物和有机含碳化合物。 3. 氮素营养源：能供给微生物氮素营养的物质； 无机氮源 有机氮源 4. 无机盐：磷酸盐、硫酸盐、氯化物、碳酸盐等； 5. 生长因子：VB族、VC、氨基酸、嘌呤、嘧啶、生物素、 烟碱等。
微生物的结构与形态
微生物的结构与形态微生物，指的是肉眼无法看见的微小生物体，主要包括细菌、真菌、病毒等。
虽然微生物很微小，但它们的结构和形态却多种多样，下面我们来详细了解微生物的结构与形态。
一、细菌1. 细菌的结构细菌是一种单细胞微生物，其结构相对简单。
一个典型的细菌细胞通常由细胞壁、细胞膜、质粒、核糖体、细胞质和核酸等组成。
细菌的细胞壁主要由肽聚糖和多肽组成，质粒是环状的DNA分子，核糖体是蛋白质合成的场所，细胞质内包含了细胞所需的生物化学物质。
2. 细菌的形态细菌的形态多种多样，可以根据形状进行分类。
根据形态，细菌可分为球菌、杆菌、螺旋菌等。
球菌为球形，杆菌为纺锤形或杆状，螺旋菌则呈螺旋状。
另外，细菌的颜色也各不相同，有的为青色、黄色、红色等。
二、真菌1. 真菌的结构真菌是一种多细胞微生物，其结构相对复杂。
一个典型的真菌细胞通常由菌丝、孢子囊、壁层等组成。
菌丝是由细长的细胞组成的，菌丝之间可以交织在一起形成菌丝体。
孢子囊内产生孢子，壁层包裹在细胞外表面。
2. 真菌的形态真菌的形态多样，可以根据生长方式进行分类。
根据真菌的生长方式，可分为子囊菌、担子菌、接合菌等。
子囊菌的孢子形成在内生子囊内，担子菌的孢子形成在担子上，接合菌则通过孢子直接相互结合。
三、病毒1. 病毒的结构病毒是一种非细胞微生物，其结构相对简单。
一个典型的病毒粒子通常由蛋白质壳层、核酸、蛋白质酶等组成。
蛋白质壳层包裹着核酸，核酸可以是DNA或RNA，蛋白质酶可帮助病毒进入宿主细胞。
2. 病毒的形态病毒的形态多样，可以根据粒子形状进行分类。
根据病毒的形状，可分为球形病毒、棒状病毒、马鞍状病毒等。
球形病毒为球形，棒状病毒为棒状，马鞍状病毒呈马鞍形状。
综上所述，微生物的结构与形态各不相同，细菌、真菌、病毒均有其独特之处。
通过对微生物结构与形态的了解，可以更好地认识微生物的生物学特性，有助于预防和治疗相关疾病，也为微生物领域的研究提供了重要的基础。
Microorganisms are invisible microorganisms that include bacteria, fungi, viruses, etc. Although microorganisms are very small,their structures and forms are diverse. Now, let's delve into the structure and morphology of microorganisms.I. Bacteria1. Structure of BacteriaBacteria are single-celled microorganisms with relatively simple structures. A typical bacterial cell usually consists of a cell wall, cell membrane, plasmid, ribosome, cytoplasm, and nucleic acid. The bacterial cell wall is mainly composed of peptidoglycan and peptides. The plasmid is a circular DNA molecule, the ribosome is the site of protein synthesis, and the cytoplasm contains the necessary biochemical substances for the cell.2. Morphology of BacteriaBacteria come in various shapes and can be classified according to their shape. Based on morphology, bacteria can be divided into cocci, bacilli, spirilla, etc. Cocci are spherical, bacilli are spindle-shaped or rod-shaped, and spirilla are spiral in shape. Additionally, bacteria come in different colors, such as blue, yellow, red, etc.II. Fungi1. Structure of FungiFungi are multicellular microorganisms with relatively complex structures. A typical fungal cell usually consists of hyphae, sporangia, and a cell wall. Hyphae are composed of elongated cells, which can intertwine to form a mycelium. Sporangia produce spores, while the cell wall encases the outer surface of the cell.2. Morphology of FungiFungi exhibit a variety of forms and can be classified according to their growth patterns. Based on the growth mode of fungi, they can be divided into ascomycetes, basidiomycetes, zygomycetes, etc. Ascomycetes produce spores within endogenous asci, basidiomycetes produce spores on basidia, and zygomyces directly combine through spores.III. Viruses1. Structure of VirusesViruses are non-cellular microorganisms with relatively simple structures. A typical virus particle usually consists of a protein capsid, nucleic acid, and protein enzymes. The protein capsid encloses the nucleic acid, which can be either DNA or RNA, and protein enzymes help the virus enter the host cell.2. Morphology of VirusesViruses come in various forms and can be classified based on particle shapes. Based on the shape of the virus, it can be divided into spherical viruses, rod-shaped viruses, saddle-shaped viruses, etc. Spherical viruses are spherical, rod-shaped viruses are rod-shaped, and saddle-shaped viruses have a saddle-like shape.In conclusion, the structure and morphology of microorganisms are diverse. Bacteria, fungi, and viruses each have their unique characteristics. Understanding the structure and morphology of microorganisms can help better understand their biological characteristics, aid in the prevention andtreatment of related diseases, and provide an important foundation for research in the field of microbiology.。
第六章 微生物的生理特性1
微生物利用废水营养的情况
细菌往往优先利用易被吸收的有机物质。 如果这种物质的量已经满足要求，它就不再利 用其它的物质了。在工业废水的生物处理中， 常加入生活污水补充工业废水中某些营养物质 的不足。加多少酌情而定，否则反而会把细菌 养“娇”，不利于工业废水的处理。因为生活 污水中的有机物比工业废水中的有机物易被吸 收利用。
4、光能异养（photorganotroph)
属于这一营养类型的细菌很少，如红 螺菌中的一些细菌以这种方式生长。一般 来说，光能营养型细菌生长时大多需要 生长因子。 碳源——有机物作供氢体和碳源，要有CO2存在。 能源——光
红螺菌
光能 CH3 [CH2O] +2CH3COCH3+H2O CHOH CO2 ＋ 2 光合色素 CH3 红螺菌(Rhodospirillum sp．)属于光合细菌(Photosynthetic Bacteria，PSB)的一种，广泛分布于江河、湖泊、海洋等水域环境 中，尤其在有机物污染的积水处数量较多。
氧化还原电位又称氧化还原电势（redox potential），是度量 某氧化还原系统中的还原剂释放电子或氧化剂接受电子趋势 的一种指标，其单位是V（伏）或mV（毫伏）。
不同类型微生物生长对氧化还原电位的要求不同
好氧性微生物：+0.1伏以上时可正常生长,以+0.3～+0.4伏为宜； 厌氧性微生物：低于+0.1伏条件下生长； 兼性厌氧微生物：+0.1伏以上时进行好氧呼吸, +0.1伏以下时进行发酵。
α w=Pw/Pow 式中Pw代表溶液蒸汽压力, POw代表纯水蒸汽压力。
纯水α w为1.00,溶液中溶质越多, α w越小
微生物一般在α w为0.60～0.99的条件下生长, α w过低时, 微生物生长的迟缓期延长, 生长速率和总生长量减少。 微生物不同，其生长的最适α w不同。
微生物培养基及其成分介绍
微生物培养基及其成分介绍培养基通常指人工配制的适合微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养物质。
广义上说，凡是支持微生物生长和繁殖的介质或材料均可以作为微生物的培养基。
培养基的种类繁多，因考虑的角度不同，可将培养基分成以下一些类型：天然培养基：利用生物组织、器官及其抽取物或制品配成；根据对培养基成分了解的程度合成培养基：使用成分完全了解的化学药品配制而成；半合成培养基：由部分天然材料和部分已知的纯化学药品组成液体培养基：各营养成分按一定比例配制而成的水溶液或液体状态的培养基；根据培养基物理状态固体培养基：液体培养基中加入一定量的凝固剂配制而成的固体状态的培养基；半固体培养基：琼脂加入量为0.2%-0.5%而配制的固体状态的培养基；种子培养基：适合微生物菌体生长的培养基；培养基根据培养的目的发酵培养基：用于生产预定发酵产物的培养基；繁殖培养基：主要用于菌种保藏，大部分情况下就是斜面培养基；保藏培养基：主要用于菌种保藏，大部分情况下就是斜面培养基；基本培养基：能满足某菌种的野生型菌株最低营养要求的合成培养基；加富培养基：在普通培养基中加入血、血清、动（植）物组织液或其他营养物质（或生长因子）；选择培养基：根据某种或某类微生物的特殊营养要求，或对某些物理、化学条件的抗性而设计的培养基；根据培养基的特殊用途鉴别培养基：在培养基中添加某种或某些化学试剂后，某种微生物生长过程中产生的特殊代谢产物会与加入的这些化学物反应，并出现明显的特征性变化，从而使其与其他微生物区别开来；测定生理生化特性的培养基：鉴定微生物时，为了观察微生物的培养特征或测定生理生化反应而采用的培养基；税则品目3821项下制成的微生物培养基包括能为细菌、真菌、病原菌、病毒及其他微生物提供营养及繁殖条件的各类制剂，通常是用肉汁、鲜血或血清、蛋、土豆、藻酸盐、琼脂、胨、明胶等配制而得的，但不包括未制成培养基的产品。
现介绍几种常见的配制培养基用的物质及其归类。
微生物细胞的结构
细菌细胞的基本结构
（三）核区
细菌细胞的基本结构
概念： 由大型环状双DNA纤丝构成的
无核膜核仁的区域，故又称类核 或拟核。
细菌细胞的基本结构
细菌DNA： 放射自显影下，2~4µm长的E.coli 其DNA长1~1.4µm。无组蛋
白，与精胺、亚精胺结合，故有稳定性和柔软性。
(四)细胞质及其内含物
1. 成分： 细菌的细胞质是由水，蛋白质，核酸，
液泡：
1)单层膜包裹的细胞 器；含有机酸、盐 类 水溶液和水解 酶类。
2)调节渗透压； 与细胞质进行物质 交换； 储藏物质。
3)为细胞成熟的标志。
酵母菌的形态结构
线粒体:
1.双层单位膜包围的 细胞器；其中含脂 类、蛋白质、少量 RNA和环状DNA。
2.其DNA可自主复制， 不受核DNA控制。决 定线粒体的某些遗 传性状。
概念： 肽聚糖是由 N—乙酰胞壁酸（NAM）和N—乙酰葡糖胺 （NAG）以及少数氨基酸短肽链组成的亚单位 聚合而成的大分子复合体
肽聚糖单体 由NAG 、 NAM 、肽尾、肽桥构成
细菌细胞的基本结构
肽聚糖网格状结构:
细菌细胞的基本结构
（2）革兰氏阳性菌的细胞壁: 由肽聚糖和磷壁酸组成
细菌细胞的基本结构
涂片固定； 结晶紫初染1min； 碘液媒染1min； 95%乙醇脱色0.5min； 番红复染1min。 结果: 阳性菌——紫色； 阴性菌——红色。
细菌的形态和染色
细菌细胞的基本结构
G﹢菌：细胞壁厚，肽聚糖网状分子形成一种透性障，当乙醇脱色时，肽聚 糖脱水而孔障缩小，故保留结晶紫-碘复合物在细胞膜上。呈紫色。
细菌细胞的基本结构
外壁层:
位于肽聚糖层的外部。包括:
微生物学：第四章微生物的营养与培养基
根据碳源、能源及电子供体性质的不同，可将微生物分为： 光能无机自养型(photolithoautotrphy) 光能有机异养型(photoorganoheterotrphy) 化能无机自养型(chemolithoautotrphy) 化能有机自养型(chemoorganoheterotrophy)
慢
溶质运送方向 由浓至稀
平衡时内外浓度内外相等
运送分子 无特异性
能量消耗
不需要
运送前后溶质分子不变
载体饱和效应
无
与溶质类似物 无竞争性
运送抑制剂
无
运送对象举例 水、O2
2020/4/4
促进扩散 主动运输 基团移位
有
有
有
快
快
快
由浓至稀 由稀至浓 由稀至浓
内外相等 内部高 内部高
特异性
特异性 特异性
需要
2020/4/4
水是唯一可以通过扩散自由通过原生质膜的分子， 脂肪酸、乙醇、甘油、一些气体（O2、CO2）及某些 氨基酸在一定程度上也可通过自由扩散进出细胞。
2020/4/4
2．协助扩散
①不消耗能量
②参与运输的物质本身的分子结构不发生变化
特
点
③不能进行逆浓度运输
④运输速率与膜内外物质的浓度差成正比
H3C
2
CHOH + CO2
H3C
光能 光合色素
2 CH3C0CH3 +[ CH2O] + H2O
2020/4/4
3．化能无机自养型（化能自养型）
生长所需要的能量来自无机物氧化过程中放出的化学能；
以CO2或碳酸盐作为唯一或主要碳源进行生长时，利用 H2、H2S、Fe2+、NH3或NO2-等作为电子供体使CO2还原 成细胞物质。
第二章微生物的培养
焦作市技师学院教学设计首页微生物细胞像其他生物细胞一样，有多种化学物质组成，这些化学物质主要以水和干物质的形式存在。
水是微生物细胞的重要组成部分，约占细胞重量的70％-90％，干物质主要以有机物和无机物形式存在，有机物主要包括蛋白质、脂质、多糖、核酸、维生素及其降解产物等物质，无机物主要指无机盐等物质。
微生物细胞的化学元素主要包括碳、氢、氧、氮、磷、硫六种元素。
P39 图2-1二、微生物的营养来源：微生物的营养来源分为水、碳源、氮源、无机盐、生长素、能源六大类1．水水对微生物正常生长的意义：⑴、水尤其是结合水是构成微生物细胞结构的重要化学成分。
⑵、自由水是细胞内良好的溶剂。
⑶、水比热大，还可以维持微生物细胞的温度。
⑷、自由水和结合水的比值，可以调节微生物细胞的代谢强度。
⑸、某些细菌具芽孢，荚膜等特殊结构，可以帮助这些微生物适应缺水环境。
2．氮源（1）概念：凡是能为微生物提供所需氮元素的营养物质。
（2）种类：（3）功能：主要用于合成蛋白质，核酸以及含氮的代谢产物。
说明：①对于异养微生物来说，含C，H，O，N的化合物既是碳源也是氮源，还是能源。
②大多数的微生物主要利用无机氮化合物作氮源，也可利用有机氮化合物作为氮源。
③只有少数固氮微生物可利用N2作为氮源，如：根瘤菌，固氮菌，蓝藻。
④对于硝化细菌而言铵盐和硝酸盐既是氮源又是能源。
3．生长因子（1）概念：微生物生长不可缺少的微量有机物。
（2）种类：维生素，氨基酸，碱基等。
（3）功能：一般是酶和核酸的组成成分。
4．无机盐（1）无机盐对微生物正常生命活动的意义：①构成细胞的各种重要的化学成分。
②参与构成微生物的各种细胞结构。
③一些无机盐是构成酶的重要成分，起到调节微生物代谢的作用。
④调节微生物细胞的渗透压和酸碱度。
（2）NH4+，Fe2+，S可分别作为硝化细菌，铁细菌和硫细菌的能源，也可作为硝化细菌的氮源。
提问：1、微生物常用的碳源和氮源有哪些？P40三、微生物的营养类型微生物分为光能无机自养型（光能自养型）、光能有机异养性（光能异养型）、化能无机自养型（化能自养型）、和化能有机异养性。
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微生物细胞的化学组成
1.概述
微生物是指那些不能被肉眼直接观测到的生物体，包括细菌、真菌、原生生物和病毒等一系列的微小生物。
微生物在自然界中起着非常重要的作用，既可以优化环境，也可以成为疾病的罪犯。
了解微生物的化学组成对于掌握它们的特性和行为具有重要意义。
2.微生物的化学组成
微生物的化学组成与生命的基本化学成分相同，包括蛋白质、核酸、脂质和糖等。
具体来说，微生物细胞中主要包含以下物质：
2.1.蛋白质
蛋白质是微生物细胞中最重要的有机分子，它占据微生物细胞干重的50％以上。
在微生物中，蛋白质除了作为结构体外，还具有多种生物学作用，例如生物催化、信号传导等。
蛋白质的组成与结构因物种而异，部分蛋白质质量较小，如细菌根瘤菌的欠佳氮酶是由纯白蛋白构成的。
2.2.核酸
核酸是微生物细胞DNA和RNA的重要组成部分。
DNA是遗传信息的存储形式，而RNA则在转录和翻译过程中发挥重要作用。
由于微生物细胞无胞器，细胞核区域和其他细胞区域之间的物质交换通过孔径和弯曲的细胞壁完成。
2.3.脂质
脂质是微生物细胞膜的主要构成成分，它们包括磷脂、甘油三酯
和固醇等多种物质。
微生物膜是细胞与外界之间的界面，它具有过滤、阻挡、传输物质等多种重要生理功能。
2.4.糖类
糖类是微生物细胞中的另一重要有机成分，包括单糖、双糖、多
糖等。
多糖类物质，在微生物中具有重要的保护细胞、固定细胞和养
活细胞的作用。
例如，肠球菌粘附素具有结合肠黏膜细胞蛋白质的能力，从而提供固定的支撑组织，帮助细菌在宿主寄生。
3.微生物细胞外结构
细胞外结构，是指细胞壁、胶原、膜、胶囊、鞭毛等骨骼结构和
有机分子的物质。
这些结构不仅为微生物提供保护和支撑，还使它们
能够在环境中生存和繁殖。
3.1.细胞壁
细胞壁是细菌和古生菌细胞外结构的重要组成部分，它具有防御
保护、维持形态和形成环节等多种重要生理功能。
在细胞壁中，重要
的分子是肽聚糖和多糖。
肽聚糖主要包括N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰甲
萘胺作为主要组成成分。
多糖包括葡萄糖胺多糖、芽孢杆菌多糖、菌
类和酵母多糖等。
3.2.胶原
胶原是一种丰富的蛋白质，它在细胞外基质中起着生物学组织框
架和绿色的作用。
它在微生物细胞中的分布较为广泛，如在细菌外壳、胞外基质和内生物体等地方都能找到它的踪迹。
3.3.胶囊
胶囊是一种粘附在菌体表面的外层结构，由多糖形成。
胶囊对于
细菌的侵略及其持续存活至关重要，因为它能够帮助细菌避开宿主免
疫系统的免疫反应。
例如，肺炎球菌的胶囊是一种糖衣，可以帮助它
在宿主体内生存。
3.4.鞭毛
鞭毛是细菌和真菌细胞外结构的另一种重要组成部分，它是一种
旋转的结构，可以在细胞表面来回划动，从而达到运动的目的。
鞭毛
由蛋白质组成，它们帮助微生物在液体中游动、或在宿主的组织中穿行，从而帮助它们进攻或袭击宿主。
4.总结
微生物的化学组成主要包括蛋白质、核酸、脂质和糖等。
微生物
细胞外结构则包括细胞壁、胶原、胶囊和鞭毛等，这些结构起到保护
和支撑的重要作用。
对于微生物的化学组成和结构的了解，对于我们
更好地了解其特性和行为以及纠正其对我们的危害具有重要意义。