微生物的代谢1PPT课件
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
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1. 适宜营养物质的选择
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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。
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3. 控 制 pH 条 件 细菌: pH7.0~8.0
微生物的代谢过程
微生物的代谢过程微生物，这个微小而神奇的世界，充满了无尽的奥秘和生命的活力。
它们虽然个体微小，但在地球上的生态系统和生物化学过程中却发挥着极其重要的作用。
而微生物的代谢过程，正是它们生存、繁衍和与环境相互作用的关键。
微生物的代谢可以简单地理解为它们获取和利用能量、合成物质以及排除废物的一系列化学反应。
这些反应的进行，使得微生物能够适应各种各样的环境条件，并且执行着各种重要的生态功能。
首先，让我们来看看微生物的分解代谢。
这一过程主要是将复杂的有机物质分解为更简单的化合物，并从中释放出能量。
例如，许多微生物能够分解葡萄糖这种常见的糖类物质。
在细胞内，葡萄糖经过一系列的化学反应，如糖酵解途径，被逐步转化为丙酮酸。
丙酮酸随后可以进一步进入三羧酸循环，通过一系列的氧化反应，产生大量的能量以满足细胞的需求。
在分解代谢中，微生物还能分解蛋白质、脂肪等大分子物质。
蛋白质会被水解为氨基酸，然后通过脱氨基作用等反应产生氨和其他有用的化合物。
脂肪则可以被分解为脂肪酸和甘油，进一步被氧化分解产生能量。
与分解代谢相对应的是合成代谢。
这是微生物利用从分解代谢中获得的能量和小分子物质来合成自身所需的大分子物质和细胞结构成分的过程。
比如，微生物需要合成蛋白质来构建细胞的结构和执行各种功能。
它们会以氨基酸为原料，按照特定的遗传信息，通过核糖体的作用将氨基酸连接成多肽链，最终形成具有特定结构和功能的蛋白质。
核酸的合成也是至关重要的。
微生物需要合成 DNA 和 RNA 来遗传信息和进行基因表达。
核苷酸是合成核酸的基本单位，微生物通过一系列的反应从简单的前体物质合成核苷酸，然后再组装成 DNA 和RNA 分子。
除了分解代谢和合成代谢，微生物还有一些特殊的代谢途径，以适应特殊的环境条件或执行特殊的功能。
例如，一些微生物能够进行发酵作用。
在无氧条件下，它们可以将葡萄糖转化为乳酸、乙醇等发酵产物，同时产生少量的能量。
这种代谢方式使得微生物能够在缺氧的环境中生存。
微生物的代谢
微生物的代谢在我们生活的这个丰富多彩的世界里，微生物虽然微小到肉眼难以察觉，但它们却扮演着极其重要的角色。
而微生物的代谢，就是它们生命活动的核心所在。
微生物的代谢，简单来说，就是微生物细胞内所进行的一系列化学反应，这些反应使得微生物能够生长、繁殖、适应环境并执行各种生理功能。
就像我们人类需要通过进食、呼吸、排泄等来维持生命活动一样，微生物也有自己独特的代谢方式。
微生物的代谢类型多种多样。
首先，我们来谈谈分解代谢。
分解代谢就像是微生物的“拆迁队”，它们把复杂的大分子物质，比如蛋白质、多糖、脂类等，分解成较小的、简单的分子，同时释放出能量。
这一过程对于微生物获取能量和构建自身物质至关重要。
比如说，一些细菌可以分解有机物，将其中的化学能转化为可以直接利用的形式，就好像把大块的积木拆解成小块，以便更好地利用。
与分解代谢相对应的是合成代谢。
合成代谢则像是微生物的“建筑师”，它们利用分解代谢所产生的能量和小分子物质，合成细胞所需的各种大分子物质，如蛋白质、核酸、多糖等。
微生物通过合成代谢来构建细胞结构、生长和繁殖。
这就像是用拆下来的小块积木重新搭建出一座精美的建筑。
微生物的代谢过程受到多种因素的调节和控制。
环境因素就是其中非常重要的一方面。
温度、酸碱度、营养物质的浓度等，都会影响微生物的代谢速率和代谢方向。
比如，在适宜的温度范围内，微生物的代谢活动会比较旺盛；而温度过高或过低，都可能导致代谢紊乱甚至微生物死亡。
同样，酸碱度的变化也会影响酶的活性，进而影响代谢过程。
如果环境中的营养物质丰富，微生物可能会加快代谢速度，大量合成细胞物质；而在营养匮乏的情况下，微生物则会调整代谢途径，以节约能量和资源。
微生物的代谢还与它们的生存策略密切相关。
有些微生物是专性厌氧菌，它们只能在无氧的环境中生存和进行代谢活动；而有些则是兼性厌氧菌，在有氧和无氧的环境中都能生存，但代谢方式会有所不同。
这种对不同环境的适应能力，使得微生物能够在各种各样的生态位中生存和繁衍。
微生物第一章1
葡萄球菌L型回复后
基本结构
2 细胞膜 (cell membrane)
• 细菌细胞膜是围绕细胞质外面的双层膜结构， 是一个高度可选择渗透性的屏障，由磷脂和多 种蛋白质组成，但不含胆固醇。 • 细菌细胞膜不仅仅使分隔细胞内部与外界的屏 障，它还有重要的功能：主要有物质转运、生 物合成、分泌和呼吸等作用。
细菌是原核细胞，不具有成形的核。细菌 的遗传物质称为核质或拟核，无核膜、核 仁和有丝分裂器，只有一个核质体或称染 色质体。没有固定形态，结构也很简单。 功能与真核细胞的染色体相似。这是原核 生物与真核生物的主要区别之一。 核质由单一密合闭环状DNA分子反复回旋 卷曲盘绕组成松散网状结构。
核质特点
核区丝状物是由双链、环状的 DNA 分子折叠缠绕 而成。拉直后，其长度比细胞长度大若干倍。丝 的长度却是 1100 ～ 1400 微米 ! 可见，细胞内的 DNA 必然是一种高度折叠缠绕、错综复杂的“超 线圈”结构。这对于遗传性状的传递起着重要作 用。 正常情况下，一个菌体内具有一个核；而细菌处 于活跃生长时，由于 DNA 的复制先于细胞分裂， 一个菌体内往往有2-4个核。
细菌细胞壁缺陷型
• 细胞壁受损后仍能生长和分裂的细菌。在一般环境中 不能耐受菌体内的高渗透压而将会涨破死亡。 • L型(bacterial L form)：通过自发突变而形成的遗传性 稳定的细胞壁缺损菌株 • 加溶菌酶或在含青霉素等的培养基中培养革兰阳性菌 使细胞壁缺失后，原生质仅被一层细胞膜包住——原 生质体(protoplast)。 • 革兰阴性菌肽聚糖层受损后尚有外膜保护——原生质 球(spheroplast)。 • 某些L型仍有一定的致病力，通常引起慢性感染。
1.微生物概述ppt课件
李斯特----无菌操作奠基人
李斯特在石炭酸喷雾下进行手术
39
弗莱明------研究微生物的生命活动
1929年青霉素发现者弗莱明 1940年弗洛瑞提纯应用于临床 40
03
现代微生物学时期
1、微生物在我国得到迅速发展，取得巨大成就。 2、1995年 微生物全基因的研究已取得初步进展。 3、新型疫苗和新的抗生素不断问世。 4、新病原微生物的确定方面 • 1974年从莱姆(Lyme)病患者分得疏螺旋体 • 1977年分离出军团菌 • 1983年从慢性胃炎病人活检标本中分离出幽门螺杆菌
• （2）酒精工业 食用酒精、医用酒精。 • （3）溶剂工业 丙酮、丁醇。 • （4）有机酸工业 乳酸、柠檬酸、延胡索酸、琥珀酸、苹果酸、
酒石酸等。 • （5）抗生素工业 青霉素、头孢霉素等。 • （6）酶制剂工业 淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶等。
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• （7）氨基酸工业 味精（谷氨酸）、赖氨酸、缬氨酸、亮氨酸 等。
11
微生物在人类生命活动中的作用
净化人类生存的基地
1
利用微生物将含碳有机污染物分解成CO2，H2S等气体；将含氮有机污染物分
解成氨、硝酸、亚硝酸等；将汞、砷对人类有毒的重金属在水体中得到转化，
达到污水净化目的。
提供人类生存所需的物质
2
应用于酿造工业、发酵工业的酒精酵母菌、啤酒酵母菌等。
应用于医药工业的多种抗生素、疫苗等
（Class）目（Order）科（Family）属（Genus）种 （Species）
次要分类单位：亚门、亚纲、亚目、亚科、亚属、亚种
29
以啤酒酵母为例，它在 分类学上的地位是： 界：真菌界 门：真菌门 纲：子囊菌纲 目：内孢霉目 科：内孢霉科 属：酵母属 种：啤酒酵母
《微生物在生物圈中的作用》PPT鉴赏(第1课时)
寄生
利用寄 主体内 营养繁 殖后代
利：制作昆虫
细菌杀虫剂 病毒为载体的
基因治疗
弊：病毒性肝炎、
艾滋病、狂犬病
思考与练习
2.假设小明手上此刻有200个细菌，细菌的繁殖速度按每
30分钟繁殖一代计算，在没有洗手的情况下，4小时后他
的手上的细菌数目是( A )
A.51 200 B.1 600 C.3 200
分布极 广 主要在 土壤
分布广、 喜温暖、 潮湿
① 有细胞结构、 单细胞
② 原核细胞 ③ 附属结构鞭
毛荚膜
铁、硫
① 自养——生产者 细菌
② 寄生:肺炎双球菌 ——消费者
利:乳酸菌、根瘤
分裂生殖 菌、产甲烷菌、醋
酸菌等
n
③ 腐生:枯草杆菌、（基数*2 ）弊 : 痢 疾 杆 菌 、结
乳 酸 菌 —— 分 解 者
根霉菌
青霉菌
曲霉菌
2、霉菌（多细胞真菌）
（2）结构
孢子 繁殖菌丝
直立菌丝
青霉菌的结构
营养菌丝
2、霉菌（多细胞真菌） （3）繁殖方式：孢子生殖
4、与人类的关系
利
抗生素
4、与人类的关系
弊
3、蘑菇（大型多细胞真菌） 繁殖方式：孢子生殖
与人类的关系
利
冬虫夏草
▲ 猴头菇
▲灵芝
与人类的关系
弊
红托鹅膏蕈
称)，能自己制造有机物。
(3)酵母菌能将__有__机__物___分解成二氧化碳和水，人们在日常 生活中利用它来_蒸__馒__头__、__酿酒(填两种)等。
微生物在生物圈中 的作用
第2课时
什么是微生物？ 抹头布 发上的微生物
第五章微生物的代谢一、名词解释：01.新陈代谢（metabolism）：简称...
第五章微生物的代谢一、名词解释：01.新陈代谢（metabolism）：简称代谢，泛指发生在活细胞中的各种化学反应的总和，也是生物细胞与外界环境不断进行物质交换的过程。
包括合成代谢和分解代谢，它是推动生物一切生命活动的动力源。
02.合成代谢（anabolism）：又称同化作用。
微生物从环境吸收营养物质，在细胞内合成新的细胞物质和贮藏物质，并储存能量，建立生长、发育的物质基础的过程。
03.分解代谢（catabolism）：又称异化作用。
微生物分解营养物质，释放能量，供给同化作用、机体运动、生长和繁殖等生命活动所用，产生中间代谢产物，并排泄代谢废物和部分能量的过程。
04.生物氧化（biological oxidation）：分解代谢实际上是物质在生物体内经过一系列的氧化还原反应，逐步分解并释放能量的过程，这个过程也称为生物氧化。
05.呼吸作用（respiration）：微生物在降解底物的过程中，将释放的电子交给电子载体，再经过电子传递系统传给外源电子受体，从而生成水或其他还原型产物并释放出能量的过程。
06.有氧呼吸（aerobic respiration）：以分子氧作为氢和电子的最终受体的生物氧化过程，称为好氧呼吸或有氧呼吸。
07.无氧呼吸（anaerobic respiration）：又称为厌氧呼吸，在无氧的条件下，微生物以无机氧化物作为最终氢和电子受体的生物氧化过程。
08.发酵（fermentation）：狭义发酵：在无外源氢受体的条件下，细胞有机物氧化释放的[H]或电子交给某一内源性的中间代谢物，以实现底物水平磷酸化产能的一类生物氧化反应。
即电子供体是有机物，而最终电子受体也是有机物的生物氧化过程。
广义发酵：泛指任何利用微生物来生产有用代谢产物或食品、饮料的一类生产方式。
09.底物水平磷酸化（substrate level phosphorylation）：物质在生物氧化过程中，常生成一些有高能键的化合物，这些化合物可直接偶联A TP或GTP的合成，这种产生ATP等高能键的方式称为底物水平磷酸化。
微生物学第一节微生物与病原微生物ppt课件
病原微生物与宿主的关系
寄生关系
病原微生物寄生在宿主体 内，从宿主获取营养物质 进行生长繁殖，对宿主造 成损害。
共生关系
一些病原微生物与宿主建 立共生关系，相互依存， 对宿主不造成明显损害。
免疫逃避
病原微生物具有逃避宿主 免疫系统的能力，从而在 宿主体内长期存活。
微生物与病原微生物的相互作用
竞争关系
05
CATALOGUE
病原微生物的防控与治疗策略
病原微生物的预防措施
加强个人卫生习惯
保持室内通风，勤洗手，避免用手触摸口鼻眼等部位，减少病原 微生物的传播。
注重饮食安全
避免食用不洁或变质食品，生熟食品要分开存放和加工，以降低 食源性疾病的发生。
接种疫苗
及时接种疫苗，提高人群免疫力，有效预防病原微生物引起的传 染病。
深入研究微生物多样性和功能，揭示 微生物在生态系统中的作用和调控机 制。
发展微生物组学和合成生物学等新技 术，推动微生物学领域的创新和发展 。
加强病原微生物的致病机制和防控策 略研究，提高应对突发传染病的能力 。
加强微生物学与医学、环境科学等领域的交叉融合
促进微生物学与医学的交叉融合 ，深入研究微生物与人体健康的 关系，发展新的诊疗技术和药物
02
CATALOGUE
病原微生物概述
病原微生物的定义与分类
定义
病原微生物是指能够引起人类、动植物疾病的微生物，包括细菌、病毒、真菌、 寄生虫等。
分类
根据病原微生物的形态、结构、代谢方式等特征，可将其分为细菌、病毒、真菌 、寄生虫等几大类。其中，细菌是一类单细胞微生物，病毒是一类寄生生物，真 菌是一类多细胞微生物，寄生虫则是一类寄生在宿主体内的生物。
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（2）蛋白质的腐败与腐化；氨基酸的分解(脱 氨作用和脱羧作用)；
（3）吲哚试验的原理。
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1
4、（1）酶在微生物生命活动中的作用； （2）胞内酶和胞外酶、固有酶和适应酶。 （3）酶的诱导与酶的阻遏、反馈抑制与反馈阻遏 （4）同工酶与变构酶。
在无氧条件下，最终电子受体是被氧化基质本身所产生，而 未被氧化的中间产物既是被氧化的基质，又作为最终电子受 体，而且作为最终电子受体的有机物是基质未被彻底氧化的 中间产物。
“发酵”在这里是指不需氧的产能代谢。
由于发酵作用对有机物的氧化不彻底，发酵结果是积累有机 物，只释放出较少能量。
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(2)广义的发酵概念
-
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硝酸盐呼吸
以NO3-为最终电子受体的无氧呼吸称硝酸盐呼吸。 也称为硝酸盐的异化作用（Dissimilative）。
只能接收2个电子，产能效率低； NO2-对细胞有毒； 有些细菌可将NO2-进一步还原成N2，这个过程称为反硝化作用
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3.发酵(fermentation)
(1)狭义的发酵概念
◆无氧或低氧化还原电位的环境下生长，分子氧对它们 有毒，即使短期接触空气，也会抑制其生长甚至死亡；
它们缺乏完整的呼吸酶系统，缺乏SOD和细胞色素氧化酶， 多数还缺乏过氧化氢酶；
靠发酵、无氧呼吸、循环光合磷酸化或甲烷发酵等提供 所需能量。
常见的有梭菌属、拟杆菌属、双歧杆菌属、消化球菌属、 瘤胃球菌属、韦荣氏球菌属、脱硫弧菌属、甲烷杆菌属 等。其中多数产甲烷细菌是极端厌氧菌。
5、与食品有关的初级与次级代谢产物；初级代谢与 次级代谢定义及两者关系。
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2
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3
代谢是细胞内发生的各种生物化学反应的总称。
代谢
分解代谢(catabolism) 产生能量 合成代谢(anabolism) 消耗能量
复杂分子
（有机物）
分解代谢 合成代谢
简单小分子 ATP
[H]
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4
在微生物生命的整个代谢过程中，指令系 统是基因，作用系统是酶，调控系统是代谢产 物，影响因素是外界环境。在细胞内各系统之 间任何时候都处于相互统一、矛盾、协调和制 约之中，是一个完美的自控体系。
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电子传递链
-
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电子传递系统具两种功 受体；
◆二是将电子传递过程中释放的能量合成ATP， (又称氧化磷酸化)。
1分子葡萄糖通过有氧呼吸彻底氧化时，可产生 38分子ATP。
◆其中包含底物水平磷酸化合成，但大部分由电 子传递磷酸化合成。
-
12
2.无氧呼吸(anaerobic respiration)
无氧呼吸：是指无机氧化物作为最终电子受体的生物氧 化过程。 无氧呼吸也需要细胞色素等电子传递体，以氧化态的无 机氧化物(如NO3-、NO2-、SO42-、S2O32-、CO2等)为最终电 子受体或氢受体，伴随氧化磷酸化作用，产生ATP。
产生的能量不如有氧呼吸的多。
某些厌氧和兼性厌氧菌在无氧条件下进行无氧呼吸；
在有氧或无氧条件下，利用好氧或兼性厌氧、厌氧微生物 的新陈代谢活动，将有机物氧化转化为有用的代谢产物， 从而获得发酵产品和工业原料的过程。
它包括好氧呼吸、厌氧呼吸和发酵三个方面的过 程。
-
17
二、不同呼吸类型的微生物
根据微生物的呼吸作用不同，所含的呼吸酶系统是否完全;作为 最终电子受体的物质是否是氧;微生物与分子氧的关系不同， 分成以下5种呼吸类型：
P92
一、微生物的呼吸作用
生物氧化方式包括：
①物质中加氧； C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O
②化合物脱氢； CH3-CH2-OH
CH3-CHO
③失去电子；
NAD NADH2 Fe2+ → Fe3+ + e -
生物氧化的功能为： 产能（ATP）、产还原力[H]和产小分子中间代谢物。
有氧条件下进行厌氧生活，生长不需要氧，
分子氧对它们无毒；
它们没有呼吸链，
细胞内有超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶，
但无过氧化氢酶；靠专性发酵获得能量。 乳酸菌多数是耐氧菌。例如：乳酸乳球菌乳酸
亚种、粪肠球菌、乳酸乳杆菌以及肠膜明串珠菌等
-
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(2)厌氧菌(anaerobe)分
一般厌氧菌 专性厌氧菌
根据最终电子受体(氢受体)分为：
有氧呼吸、无氧呼吸与发酵
-
7
1. 有氧呼吸(aerobicrespiration）
有氧呼吸：是氧化底物时，以分子氧作为 最终电子受体的生物氧化过程。 脱氢酶使基质脱氢， 通过细胞色素C将电子和氢传递给氧， 氧化酶使分子状态的氧活化，成为氢受体， 最终产物为二氧化碳和水。
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8
1. 有氧呼吸
葡萄糖
糖酵解作用
丙酮酸
无氧
有氧
发酵
三羧酸循环
各种发酵产物 被彻底氧化生成CO2和水-，释放大量能量
9
电子传递与氧化
糖酵解和三羧酸循环形成的NADH和FADH2 在EMP和TCA 途径中，脱下的氢或释放出的电子经过电子传递链的 传递作用，最后传递到O2，在电子传递过程中有ATP 生成。 需氧菌和兼性厌氧菌在有氧条件下可以进行有氧呼吸， 同时释放大量的能量。总反应式为： C6H12O6 + 6O2 + 38ADP + 38Pi→6CO2 + 6H2O + 38ATP
-
5
第一节 微生物的能量代谢
微生物生命活动需要的能量来源于微生物的呼吸作用。
能量代谢的中心任务是：生物体如何将外界环境中的多种形式的 最初能源转换成对一切生命活动都能使用的通用能源------ATP。
最初 能源
有机物
化能异养微生物
化能自养微生物
还原态无机物
日光
光能营养微生物
-
通用能源 （ATP）
6
-
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(3)兼性厌氧菌(facultative aerobe)
有氧或无氧条件下均能生长，但有氧情况生长得更好； 它们具有需氧菌和厌氧菌的两套呼吸酶系统，细胞含SOD和过氧化氢酶； 有氧时靠有氧呼吸产能，无氧时籍发酵产能。
专性好氧菌：在正常大气压下通过呼吸产能;
兼性厌氧菌：以呼吸为主，兼营发酵产能;
微好氧菌 ：需在微量氧(氧分压1～3kPa)下生活; 微生物与氧的关系 :以呼吸为主，兼营厌氧呼吸产能
耐氧菌：不需氧，只能以发酵产能，氧无毒害;
专性厌氧菌：只能以发酵或无氧呼吸产能，氧有害或致死
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(1)耐氧菌(aerotolerant anaerobe)