细菌的生理特征
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2.2 细菌的生理特征
营养：是指生物体从外部环境中摄取对其生命 活动必需的能量和物质，以满足正常生 长和繁殖需要的一种基本生理功能。
2.2.1 细菌的营养类型划分
（一）化学组成
水 70~90% 无机盐 10% 干物质 10~30% 有机物 90%
（细 湿胞 重重 ）量
碳水化合物 蛋白质 脂肪 DNA RNA等
（2）酶的活性中心
• 酶的活性中心是指酶蛋白肽链中由少数几个氨基酸残 基组成的具有一定空间构象的与催化作用密切相关的 区域。 • 酶的活性中心分2个功能部位：结合部位和催化部位
• “诱导楔合”假说：当酶分子与基质分子接近时，酶 蛋白受基质分子的的诱导，构象发生有利于基质结合 的变化，并形成酶 —基质中间复合物，在此基础上互 补楔合进行反应，最终生成反应产物。
如：硝化细菌
2NH3 + 2O2
2HNO2 + 4H+ + ATP [CH2O] + H2O
CO2 + 4H+
3 光能有机营养型（photorganotroph)
又叫异养微生物。又称光能异养型微生物。 如：紫色非硫细菌与绿色非硫细菌，属于这一营养类 型的微生物种类很少
碳源——有机物作供氢体和碳源，要有CO2存
主要包括
百度文库
5 无机盐
大量元素：C、H、O、N、P、S 微量元素：Mn、Co、Cu、Zn、Mo
作用：
构成细胞的组分成分，如H3PO4是DNA和RNA的 重要组成成分。
酶的组成成分，如蛋白质和氨基酸的—SH。
酶的激活剂，如Mg2+、K+。 维持适宜的渗透压，如Na+、K+、Cl-。 自养型细菌的能源，如S，Fe2+。
二 酶的作用特性
1 酶的作用特点
具有蛋白质的各种特性
分子量大、两性化合物、不耐高温、易被毒物破坏
量少，催化效率高 专一性强 温和。常温、常压、接近中性就可以起作用 酶活力的可调性。离体酶具活性。
2 酶的活性与活性中心 （1）酶的活性
酶活性即是酶活力。指催化一定化学反应的能力。 反应速度越快，酶活性越高。 国际酶学会议 1961 条规定：1 酶活性单位是指在 25℃最适 pH 及底物浓度等条件下，在 1min 内转化 1μmol底物的酶量 比酶活性是指单位重量酶蛋白所具有的酶活性单位 数。
组 成 微 生 物 细 胞
（二）营养物质
微生物的六种营养要素
1 碳源
2 氮源 3 能源 4 矿质元素 5 生长因素
6 水分
1 碳源
有机碳源
（提供细胞碳素来源的物质） 糖类 蛋白质 脂肪 有机酸
无机碳源
CO2
CO32-
2 氮源
（提供细菌细胞氮素来源的物质）
有机氮源
蛋白质 蛋白胨 氨基酸
无机氮源
NH4Cl NH4NO3
的有机物质。
营养类型
根据细菌所需碳源和能源的不同，营养类型分四类： 光能无机营养型 自养型 化能无机营养型
光能有机营养型
异养型
化能有机营养型
1 光能无机营养型
又叫自养微生物。又称光能自养型微生物。 如：藻类、蓝细菌、光合细菌（紫硫细菌、绿硫细菌）
碳源——以CO2 为惟一碳源 能源——光转变为 ATP
如：蓝细菌、藻类 光能 [CH2O] + O2 ↑
CO2 + H2O
叶绿素
2 化能无机营养型（chemolithotroph)
又叫自养微生物。又称化能自养型微生物。 如：氢细菌、硫化细菌、铁细菌、硝化细菌。分布在土壤、 水域中，在自然界物质转化中作用重大。
碳源——以 CO2为惟一碳源。 能源——无机物氧化产生能量。
3 能源
（提供能量来源的营养物质和辐射能）
有机物：化能异养微生物的能源 （同碳源） 化学物质 （化能营养型） 能源 无机物：化能自养微生物的能源 （不同于碳源）
辐射能：光能自养和光能异养微生物的能源 （光能营养型）
4 生长因子
概念：某些微生物生长过程中不能利用简单的碳、氮 源自身合成，同时又是生长必需的有机物。 维生素类 碱基、卟啉等
3 基质浓度 [S] ★
在一定范围内反应速度随基质浓度的提高而加快，但 当基质浓度很大时，反应速度就与基质浓度无关了。
3 基质浓度 [S] ★
米－门公式： υ=
V最大S Km+S
υ： 反应速度 V最大: 最大反应速度 Km : 米氏常数 (酶催化反应中中间复合物ES分解 速度与生成速度之比)
三 酶促反应的影响因素 酶促反应与酶活力有关。 影响酶促反应（酶活力）的因素有：
1 温度 2 pH值 3 基质浓度 4 毒物或抑制剂
1 温度★
要求：保证酶最适宜的温度条件。
每种酶都有自己的最适温度。 最适反应温度：能形成最大反应速度的温度.
微生物体内酶的30～60℃
1 β-半乳糖苷酶 2 酰化氨基酸水解酶 3 葡萄糖异构酶
在。 能源——光
4 化能有机营养型(chemoorganotroph)
又叫异养微生物。又称化能异养型微生物。 绝大多数细菌、放线菌和全部真菌、病毒。 如大肠杆菌，枯草杆菌，链霉菌，根霉，曲霉。
碳源——有机物 能源——有机物氧化获得。
2.2.2 酶及影响酶活力的因素
一 酶及其命名和分类 二 酶的作用特性
三 酶促反应的影响因素
一 酶及其命名和分类
1 酶的概念：生物细胞自己合成的一种催化剂，其基 本成分是蛋白质，催化效率比一般无机催化剂高得多。 可分为：蛋白酶、核酸酶及抗体酶等。
2 酶的命名和分类
存在 胞内酶 部位 胞外酶
催化的反应类型
存在 组成酶 方式 诱导酶
组成 成分
简单酶 结合酶
水解酶、氧化还原酶、转移酶、合成酶、裂解酶等
2 pH值 ★
大多数酶 pH 6~7 废水生物处理保持pH 6~9 为什么pH值影响酶活力？ 酶蛋白是两性电解质。酶活性在特定的电荷状态下发挥。 酸性系统，越倾向于酸，正电荷越多。 酸碱都会降低 酶活甚至失活 碱性系统，越倾向于碱，负电荷越多。 最适pH值：能保持最大酶活性的PH值约在6～9中性居多 。
6 水
除蓝细菌等少数微生物能利用水中的氢来还原
CO2以合成糖类以外，其他微生物并非真正把水当 作营养物。
作用:
营养物质的溶剂。 运输物质的载体。
生物化学反应的场所。 维持一定的温度。
微生物利用营养的说明
1.不同微生物对每一种营养元素 需要的数量不同。并要求各营 养元素有一定的比例。 2. 细菌往往优先利用易被吸收
营养：是指生物体从外部环境中摄取对其生命 活动必需的能量和物质，以满足正常生 长和繁殖需要的一种基本生理功能。
2.2.1 细菌的营养类型划分
（一）化学组成
水 70~90% 无机盐 10% 干物质 10~30% 有机物 90%
（细 湿胞 重重 ）量
碳水化合物 蛋白质 脂肪 DNA RNA等
（2）酶的活性中心
• 酶的活性中心是指酶蛋白肽链中由少数几个氨基酸残 基组成的具有一定空间构象的与催化作用密切相关的 区域。 • 酶的活性中心分2个功能部位：结合部位和催化部位
• “诱导楔合”假说：当酶分子与基质分子接近时，酶 蛋白受基质分子的的诱导，构象发生有利于基质结合 的变化，并形成酶 —基质中间复合物，在此基础上互 补楔合进行反应，最终生成反应产物。
如：硝化细菌
2NH3 + 2O2
2HNO2 + 4H+ + ATP [CH2O] + H2O
CO2 + 4H+
3 光能有机营养型（photorganotroph)
又叫异养微生物。又称光能异养型微生物。 如：紫色非硫细菌与绿色非硫细菌，属于这一营养类 型的微生物种类很少
碳源——有机物作供氢体和碳源，要有CO2存
主要包括
百度文库
5 无机盐
大量元素：C、H、O、N、P、S 微量元素：Mn、Co、Cu、Zn、Mo
作用：
构成细胞的组分成分，如H3PO4是DNA和RNA的 重要组成成分。
酶的组成成分，如蛋白质和氨基酸的—SH。
酶的激活剂，如Mg2+、K+。 维持适宜的渗透压，如Na+、K+、Cl-。 自养型细菌的能源，如S，Fe2+。
二 酶的作用特性
1 酶的作用特点
具有蛋白质的各种特性
分子量大、两性化合物、不耐高温、易被毒物破坏
量少，催化效率高 专一性强 温和。常温、常压、接近中性就可以起作用 酶活力的可调性。离体酶具活性。
2 酶的活性与活性中心 （1）酶的活性
酶活性即是酶活力。指催化一定化学反应的能力。 反应速度越快，酶活性越高。 国际酶学会议 1961 条规定：1 酶活性单位是指在 25℃最适 pH 及底物浓度等条件下，在 1min 内转化 1μmol底物的酶量 比酶活性是指单位重量酶蛋白所具有的酶活性单位 数。
组 成 微 生 物 细 胞
（二）营养物质
微生物的六种营养要素
1 碳源
2 氮源 3 能源 4 矿质元素 5 生长因素
6 水分
1 碳源
有机碳源
（提供细胞碳素来源的物质） 糖类 蛋白质 脂肪 有机酸
无机碳源
CO2
CO32-
2 氮源
（提供细菌细胞氮素来源的物质）
有机氮源
蛋白质 蛋白胨 氨基酸
无机氮源
NH4Cl NH4NO3
的有机物质。
营养类型
根据细菌所需碳源和能源的不同，营养类型分四类： 光能无机营养型 自养型 化能无机营养型
光能有机营养型
异养型
化能有机营养型
1 光能无机营养型
又叫自养微生物。又称光能自养型微生物。 如：藻类、蓝细菌、光合细菌（紫硫细菌、绿硫细菌）
碳源——以CO2 为惟一碳源 能源——光转变为 ATP
如：蓝细菌、藻类 光能 [CH2O] + O2 ↑
CO2 + H2O
叶绿素
2 化能无机营养型（chemolithotroph)
又叫自养微生物。又称化能自养型微生物。 如：氢细菌、硫化细菌、铁细菌、硝化细菌。分布在土壤、 水域中，在自然界物质转化中作用重大。
碳源——以 CO2为惟一碳源。 能源——无机物氧化产生能量。
3 能源
（提供能量来源的营养物质和辐射能）
有机物：化能异养微生物的能源 （同碳源） 化学物质 （化能营养型） 能源 无机物：化能自养微生物的能源 （不同于碳源）
辐射能：光能自养和光能异养微生物的能源 （光能营养型）
4 生长因子
概念：某些微生物生长过程中不能利用简单的碳、氮 源自身合成，同时又是生长必需的有机物。 维生素类 碱基、卟啉等
3 基质浓度 [S] ★
在一定范围内反应速度随基质浓度的提高而加快，但 当基质浓度很大时，反应速度就与基质浓度无关了。
3 基质浓度 [S] ★
米－门公式： υ=
V最大S Km+S
υ： 反应速度 V最大: 最大反应速度 Km : 米氏常数 (酶催化反应中中间复合物ES分解 速度与生成速度之比)
三 酶促反应的影响因素 酶促反应与酶活力有关。 影响酶促反应（酶活力）的因素有：
1 温度 2 pH值 3 基质浓度 4 毒物或抑制剂
1 温度★
要求：保证酶最适宜的温度条件。
每种酶都有自己的最适温度。 最适反应温度：能形成最大反应速度的温度.
微生物体内酶的30～60℃
1 β-半乳糖苷酶 2 酰化氨基酸水解酶 3 葡萄糖异构酶
在。 能源——光
4 化能有机营养型(chemoorganotroph)
又叫异养微生物。又称化能异养型微生物。 绝大多数细菌、放线菌和全部真菌、病毒。 如大肠杆菌，枯草杆菌，链霉菌，根霉，曲霉。
碳源——有机物 能源——有机物氧化获得。
2.2.2 酶及影响酶活力的因素
一 酶及其命名和分类 二 酶的作用特性
三 酶促反应的影响因素
一 酶及其命名和分类
1 酶的概念：生物细胞自己合成的一种催化剂，其基 本成分是蛋白质，催化效率比一般无机催化剂高得多。 可分为：蛋白酶、核酸酶及抗体酶等。
2 酶的命名和分类
存在 胞内酶 部位 胞外酶
催化的反应类型
存在 组成酶 方式 诱导酶
组成 成分
简单酶 结合酶
水解酶、氧化还原酶、转移酶、合成酶、裂解酶等
2 pH值 ★
大多数酶 pH 6~7 废水生物处理保持pH 6~9 为什么pH值影响酶活力？ 酶蛋白是两性电解质。酶活性在特定的电荷状态下发挥。 酸性系统，越倾向于酸，正电荷越多。 酸碱都会降低 酶活甚至失活 碱性系统，越倾向于碱，负电荷越多。 最适pH值：能保持最大酶活性的PH值约在6～9中性居多 。
6 水
除蓝细菌等少数微生物能利用水中的氢来还原
CO2以合成糖类以外，其他微生物并非真正把水当 作营养物。
作用:
营养物质的溶剂。 运输物质的载体。
生物化学反应的场所。 维持一定的温度。
微生物利用营养的说明
1.不同微生物对每一种营养元素 需要的数量不同。并要求各营 养元素有一定的比例。 2. 细菌往往优先利用易被吸收