微生物第六章微生物的生理特性
微生物生理学
微生物生理学微生物，这个微小却又充满神秘力量的世界，一直以来都在我们身边默默地发挥着巨大的作用。
而微生物生理学，就是探索微生物生命活动规律和机制的科学领域。
想象一下，那些我们肉眼无法直接看到的微小生物，它们有着自己独特的生活方式和生理过程。
微生物生理学，就像是一把神奇的钥匙，帮助我们打开这个微观世界的大门，去了解它们是如何生存、繁衍和与周围环境相互作用的。
首先，让我们来谈谈微生物的营养需求。
微生物虽然小，但它们也需要“吃东西”来获取能量和构建自身的物质。
不同的微生物有着不同的“口味”。
有的喜欢利用简单的糖类，比如葡萄糖；有的则能够分解复杂的有机物，甚至可以利用无机物来合成自身所需的物质。
例如，自养型微生物能够通过光合作用或者化能合成作用，将无机物转化为有机物质，从而满足自身的生长和代谢需求。
而异养型微生物则需要从外界摄取现成的有机物作为营养来源。
微生物获取营养的方式也是多种多样的。
有的通过扩散作用吸收周围环境中的小分子物质；有的则通过主动运输，耗费能量将所需的物质“拉”进体内。
而且，微生物对于营养物质的吸收和利用还受到环境因素的影响。
比如，温度、pH 值、渗透压等条件的变化，都可能影响微生物对营养物质的吸收效率和利用方式。
接下来，我们来看看微生物的代谢过程。
代谢就像是微生物体内的一场繁忙的“工厂生产活动”。
微生物通过一系列复杂的化学反应，将摄入的营养物质转化为能量和各种生物分子。
其中，呼吸作用和发酵作用是微生物获取能量的重要方式。
呼吸作用类似于我们人类的呼吸过程，但微生物的呼吸方式更加多样。
有的进行有氧呼吸，充分利用氧气来产生大量的能量；有的在无氧条件下进行无氧呼吸，也能获取一定的能量维持生命活动。
发酵作用则是一种特殊的代谢方式，在无氧或缺氧的条件下，微生物通过分解有机物产生少量的能量和代谢产物。
微生物的代谢产物也是丰富多样的，有的是对人类有益的，比如抗生素、维生素等；有的则可能是有害的，比如毒素。
微生物的生理学和遗传学特性
微生物的生理学和遗传学特性微生物是指那些不能自己看到的生物体，包括细菌、真菌、病毒等，它们是地球上最古老的生物体之一，陪伴我们共同演化了几十亿年。
微生物隐藏在我们身体和周围环境中，很多时候都是隐藏在黑暗中的无形之力。
然而，微生物却是人类生存不可或缺的一部分，它们不仅有良好的效果，例如在地球生态系统中的原初生态环境中，维持了许多生物之间的生存平衡;同时对生态环境的污染控制有着行之有效的作用。
其中，微生物的生理学和遗传学特性尤其值得我们研究探索。
微生物的生理学特性1.能量来源微生物的能量来源主要是来自它所寄生的生物环境中的有机物，通过光合作用、化学反应来得到自身所需的能量来源，从而保证微生物生命的能量供应。
2.营养要素微生物对营养要素的需求比人类、动植物都要低一些，它们可以在比较恶劣的环境下依靠几乎不需要营养的生存能力生存。
但是，与大多数生命体一样，微生物对于碳、氮、磷、铁等元素也是非常关注的，在人类和动植物身上可以发现它们能吸附、分离、转化所需的营养来源。
3.生长条件微生物温度范围极其广阔，能包容非常悬殊的环境温度，而且在酸性、碱性、加盐等多种极端环境下，都有其不同能力的生存表现。
它们的适应能力超乎我们的想象，如果能够利用它们的适应能力，在生产、环保、生态建设等领域都将能够上一个新水平。
微生物的遗传学特性1.基因载体微生物基因组的大小是非常小的，但是集合在其身上的基因是极其珍贵的，并以不同的方式维持着微生物的生理学表现。
微生物基因含量少，但因为它们的基因组非常简单以及在不同环境下因为寄生物的不同而有所变化带来的重要启示值得细细品味。
2.基因转移微生物的基因转移现象是目前的生物学研究中的热点之一。
微生物基因可以通过转化、嗜酸乳杆菌介导基因转移等方式，在不同的染色体间进行转移。
这种现象常出现在超级细菌中，是人们在对细菌药物抵抗性研究过程中经常遇到的问题，而且越来越引起了人们注意。
总的来说，微生物的生理学和遗传学特性非常值得我们关注，它们的适应性和调节功能都非常珍贵。
微生物的鉴定(精)
引言概述：微生物的鉴定是微生物学中的一个重要课题，它涉及到鉴定和分类微生物的种类、特性和功能等方面。
微生物的鉴定对于环境保护、农业生产、医学诊断等领域起着重要的作用。
本文将从微生物的分离培养、形态学特征、生理生化特性、分子生物学鉴定和抗生素敏感性等五个大点进行详细阐述微生物的鉴定方法和技术。
正文：一、微生物的分离培养1. 选择培养基：根据待鉴定微生物的特性，选择合适的培养基，如富含营养物质的寒天培养基、蔗糖琼脂培养基等。
2. 分离培养：采用传统的分离培养方法，如涂布法、稀释法等，将微生物分离为单个菌落。
3. 纯化培养：通过多次传代培养，并观察菌落形态和特性，将单菌落转移到新的培养基上，获得纯种微生物。
二、微生物的形态学特征1. 形态学观察：利用显微镜观察微生物的形态特征，如形状、大小、颜色、胞壁结构等。
2. 细胞结构分析：通过染色方法，观察微生物的细胞结构，如细胞壁、细胞膜、核质、细胞器等。
3. 胞内含物分析：利用染色剂或特定试剂，观察微生物胞内含物，如颗粒、颜色、气泡等。
三、微生物的生理生化特性1. 新陈代谢特性：通过培养微生物在不同营养条件下的生长情况观察其代谢特性，如需氧性、产酸性、产气性等。
2. 饮食特性：测定微生物对不同营养物质的利用情况，如碳源、氮源、矿物质等。
3. 酶活性分析：应用酶学方法检测微生物体内的酶活性，如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等。
四、微生物的分子生物学鉴定1. 16S rRNA基因测序：提取微生物的基因组DNA，并进行PCR 扩增和测序分析，根据16S rRNA基因序列比对和构建系统发育树，进行物种鉴定。
2. 基因组学方法：通过全基因组测序和比较基因组学分析，探索微生物的基因组特征，如基因组大小、基因编码等。
3. 荧光原位杂交技术：利用具有特异性的探针标记微生物的特定序列，通过荧光显微镜观察微生物的存在和分布情况。
五、微生物的抗生素敏感性1. 抗生素敏感试验：采用纸片扩散法或高通量平板法，将不同浓度的抗生素施加在微生物生长培养板上，观察不同抗生素对微生物生长的影响。
第六章 微生物的生长 一、名词解释 01. 细菌生长曲线(growth curve
第六章微生物的生长一、名词解释01.细菌生长曲线（growth curve）：当细菌在适宜的环境条件下培养时，如果以培养的时间为横座标，以细菌数量变化为纵坐标，根据细菌数量变化与相应时间变化之间的关系，作出一条反应细菌在培养期间菌数变化规律的曲线，这种曲线称为生长曲线。
02.菌落形成单位（colony forming unit, cfu）：通过浇注或涂布等方法使菌样的微生物单细胞分散在平板上（内），待培养后，每一个活细胞就形成一个单菌落，即为菌落形成单位。
03.比生长速率（specific growth rate）：单位数量的细菌或物质在单位时间（h）内的增加量。
04.同步培养（synchronous culture）：是一种培养方法，它能使群体中的所有细胞变成处于同时进行生长和分裂的群体细胞。
05.连续培养（continuous culture）：是在微生物的整个培养时间内，通过一定的方式使微生物能以恒定的比生长速率生长并能持续下去的一种培养方式。
06.连续发酵（continuous fermentation）：连续培养如果应用于生产实践上，就称为连续发酵。
07.分批培养：将微生物置于一定容积的培养基中，经过培养生长，最后一次收获，此称为分批培养。
08.二元培养：是纯培养的一种特殊形式。
根据寄生微生物的生活特点，必须将寄生微生物和寄主微生物培养在一起，同时排除其它杂菌。
例如培养苏云金杆菌及其噬菌体，需先在平板培养基上培养细菌，然后在菌苔上接种其噬菌体，经培养后，出现噬菌体感染的透明空斑，这种培养方法称为二元培养。
09.高密度培养（high cell-density culture, HCDC）：有时也称高密度发酵，一般指微生物在液体培养中细胞群体密度超过了常规培养10倍以上时的生长状态或培养技术。
10.致死时间（thermal death time, TDT）：是指在特定的条件和特定的温度下（如60℃），杀死某微生物水悬乳液群体所需要的最短时间。
微生物的生物学特性ppt课件
喹诺酮：为人工合成的含4-喹诺酮 类抗生素。其靶部位是DNA旋转酶， 两个A亚基、两个B亚基组成的II型拓 扑异构酶。由gyrA、gyrB基因编码。 大肠杆菌可因gyrA基因突变，引起酶 结构改变，阻止药物结合。物结合，。
磺胺类耐药菌：改变二氢叶酸合 成酶结构，使磺胺类抗生素失去集合 的靶部位而耐药。
微生物的生物学特性
2、质粒：Plasmid：
定义? 特点： 1）体积小
2）有复制性、传递性，而且是自主 复制传代,控制某些性状。
3）宿主范围： 4）具有相容性、不相容性 5）可以丢失 意义。传递遗传物质；遗传工程的载体
微生物的生物学特性
异 染 颗 粒
（四）、细胞核（核质）： 作用——控制细菌的遗传变异；
蛋白是病毒的主要成分，分非结构 抑制细胞生物合成的蛋白。转录酶， 蛋白水解酶作为研究抗病毒药物靶部 位，倍受观注。有的非结构蛋白具有
微生物的生物学特性
三、病毒的增殖周期：
病毒复制的过程分为： 吸附; 穿入; 脱壳; 生物合成; 装配释放五个步骤，
又称复制周期(Replication cycle)。
二、细菌的结构
Essential structures 基本结构
cell wall 细胞壁 cell membrane 细胞膜 Cytoplasm 细胞质 nuclear material 核质
Particular structures 特殊结构
capsule 荚膜
flagella 鞭毛
pili 菌毛
微生物的生物学特性
蛋白质衣壳的功能是： （1）赋予病毒固有的形状； （2）保护内部核酸 （3）衣壳蛋白质具有免疫原性，
可刺激机体产生抗病毒免疫应答和鉴 定病毒；
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。
微生物的分类及其生理活动理论
五、水环境中的微生物
水体中含有微生物所需的各种营养， 水体中含有微生物所需的各种营养，因而是微生物 的天然生存环境。 的天然生存环境。
蓝藻 绿藻 硅藻 低等细菌：球菌、杆菌、 低等细菌：球菌、杆菌、螺 旋菌 高等细菌：放线菌、铁细菌、 高等细菌：放线菌、铁细菌、 硫细菌、 硫细菌、球衣细菌 真菌：酵母菌、 真菌：酵母菌、霉菌 原生动物：肉足类、鞭毛类、纤毛类 原生动物：肉足类、鞭毛类、 动物型 后生动物 藻类
3. 微生物在生长过程中还需要无机元素、水和生长因 素。
无机物元素可分为主要元素和微量元素，主要元素有磷、 无机物元素可分为主要元素和微量元素，主要元素有磷、硫、 镁等。微量元素有铁、 钴等。 钾 、钙 、镁等 。微量元素有铁 、锰、 锌、 铜、钼 、钴等。无机 元素主要功能：构成细胞成分， 元素主要功能 ：构成细胞成分 ，作为酶的组成部分及维持酶的 活性，调节渗透压，供给自养型微生物能源。 活性，调节渗透压，供给自养型微生物能源。 水是微生物最基本的营养要素。微生物机体组成成分含量最 水是微生物最基本的营养要素。 多的是水。只有在水溶液中营养物质才能溶解和被细胞吸收， 多的是水。只有在水溶液中营养物质才能溶解和被细胞吸收 ， 代谢废物只有通过水溶液才能排出体外。 代谢废物只有通过水溶液才能排出体外。 生长因素的主要功能是辅酶的组成成分，如某些氨基酸、 生长因素的主要功能是辅酶的组成成分，如某些氨基酸、维生 素等。大多数微生物可以自己合成生长因素， 素等。大多数微生物可以自己合成生长因素，对不能合成的微生 在培养过程中则要外加所需的生长辅助因素。 物，在培养过程中则要外加所需的生长辅助因素。
1. 碳源
对自养型微生物来 说 ， 主要是无机碳化 合物， 如碳酸盐、 合物 ， 如碳酸盐 、 二 氧化碳等。 氧化碳等。
微生物课后习题题目及答案
微⽣物课后习题题⽬及答案微⽣物学课后习题及答案第⼀章绪论1.什么是微⽣物和微⽣物学答：微⽣物是指⾁眼难以看清的微⼩⽣物，包括病毒，亚病毒，细菌，古⽣菌，真菌，单细胞藻类和原⽣动物。
微⽣物学指研究微⽣物在⼀定条件下的形态结构，⽣理⽣化，遗传变异，基因和基因组以及微⽣物的进化，分类，⽣态等⽣命活动规律以及其应⽤的⼀门学科。
2.微⽣物的主要特征是什么答：个体⼩，结构简单，繁殖快，易培养，易变异，分布⼴3.为什么说微⽣物与⼈类的关系⾮常重要并不能被其他⽣物所代替答：微⽣物给⼈类带来了巨⼤的利益，也涉及到⼈类的⽣存。
许多重要产品如⾯包，奶酪，抗⽣素，疫苗，维⽣素和酶的⽣产离不开微⽣物，同时参与地球上的物质循环，是⼈类⽣存环境中必不可少的成员。
但它也给⼈类带来许多灾难，许多疾病及⾷品腐败等也是由微⽣物引起的。
4.虎克，巴斯德和柯赫对微⽣物学形成与发展的重要贡献答：虎克：利⽤⾃制显微镜发现了微⽣物世界巴斯德：a.彻底否定了“⾃然发⽣”学说b.发现将病原菌减毒可诱发免疫性，⾸次制成狂⽝病疫苗，进⾏预防接种c.证实发酵是由微⽣物引起的d.创⽴巴斯德消毒法柯赫：a.证实了炭疽病菌是炭疽病的病原菌b.证实肺结核的病原菌c.提出柯赫原则d.创⽴了分离纯化微⽣物的技术等5.简述微⽣物学在⽣命科学发展中的地位，根据你的观点描述发展前景答：a.20世纪40年代，随着⽣物学的发展，许多⽣物学难以解决的理论和技术问题⼗分突出，特别是遗传学上的争论问题，是微⽣物这样⼀种简单⽽⼜具有完整⽣命活动的⼩⽣物成了⽣物学研究的“明星”，微⽣物学被推到⽣命科学发展的前沿，获得迅速发展，为声明科学的发展做出了突出贡献。
b.未来微⽣物学更加绚丽多彩，多学科交叉，基因组研究的深⼊和扩展将使微⽣物的基础研究及其应⽤将呈现前所未有的局⾯第⼆章微⽣物的纯培养和显微技术1、为什么要进⾏微⽣物的分离纯化？什么叫⽆菌技术？因为在天然条件下，所采集的⽤于培养的材料中，多种微⽣物呈共⽣关系，⽽⼀般情况下只有纯培养物才能提供可重复的结果，故需进⾏微⽣物的分离纯化。
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培养基的配制原则
①、目的要明确
–根据所培养的微生物的种类、培养的目的配制
②、营养要协调
–注意各种营养物质的浓度和比例,最重要为碳源 和氮源的比，水处理中BOD5：N：P=100:5：1
③、理化条件适宜（pH、渗透压、水活度和氧 化还原电位等）
细菌 pH7.0~7.5 真菌 pH4.0~6.0
用途：观察细菌的运动 特征、菌种保藏、厌氧 菌培养、菌种鉴定和噬 菌体效价的测定等
（2）根据培养基的成分划分
1.天然培养基（complex medium） 利用动物、植物或微生物体或其提取液制成的培 养基
优点：配制方便、营养丰富、价格便宜，适宜工业化生产 缺点：成分不清楚、难控制，精细科学实验结果重复性差
第6章 微生物的生理特性
6.1
微生物的营养
6.2
酶及其作用
6.3
微生物的代谢
6.4
环境因素对微生物生长的影响
6.1 微生物的营养
微生物要吃什么？
碳源
Hale Waihona Puke 氮源水微生物的
能源
营养要素
无机盐
生长因子
1、微生物的碳源
概念
来源
无机碳源
凡是能为微
CO2
碳 源
生物提供所 需碳元素的 营养物质
有N机a2碳C源O3、 NaHCO3等 糖类（葡萄糖） 脂肪酸
生长因子
生长因子：微生物正常代谢所必需的，微量， 有机物
主要包括：维生素、氨基酸、碱基等
来源：酵母膏、蛋白胨、动植物组织提取液
无机盐
• 无机盐是微生物生长不可缺少的营养物质 • 作用： 构成细胞的组成成分 构成酶的组成成分，维持酶的活性 调节渗透压 调节pH值及氧化还原电位 作为自养型细菌的能源
水
水是良好的溶剂，能将多种物质溶解，以 利于微生物对营养的吸收和利用。
参与生化反应（如脱水、加水反应） 运输物质的载体 光合作用中的还原剂
6.1.2 微生物的营养类型
营养类型：根据微生物生长所需要的主要营养要素 即碳源和能源的不同而划分的微生物类型。
光能无机营养型
微生物的营养类型 光能有机营养型
有机氮源 — 蛋白质、蛋白胨、氨基酸等 （1）常用的氮源：铵盐、硝酸盐氮源
（2） 含“C、H、O、N”的化合物是异养微生物 的碳源兼氮源(如蛋白胨) 。
蛋白胨是将肉、大豆蛋 白等用酸、碱或蛋白酶水 解后干燥而成的外观呈淡
黄色的粉剂。
一般来说，用于蛋白胨 生产的蛋白包括动物蛋白 （酪蛋白、肉类）和植物 蛋白（豆类）等两种。
在天然培养基的基础上适当加入已知成分的无机盐类， 或在合成培养基的基础上添加某些天然成分，如马铃薯蔗 糖培养基等
（3）根据培养基的用途划分
1.选择培养基（selective medium）
在培养基中加入特殊的营养物质或化学物质， 抑制不需要的微生物生长的培养基
2.加富培养基（enrichment medium）
3.鉴别培养基（differential medium）
牛肉膏蛋白胨培养基、麦芽汁培养基
2.合成培养基（synthetic medium）
按微生物的营养要求精确设计后，由化学成分完全了解 的物质配制而成的培养基。
优点：重复性好 缺点：成本较高，生长速度较慢
适于实验室进行微生物营养需求、代谢、分类鉴定、生 物量测定、菌种选育及遗传分析等方面的研究工作
3.半合成培养基（semi-synthetic medium）
在基础培养基中加入某些特殊营养物质（如血液、 血清、酵母浸膏、动植物组织液等）制成的一类营养 丰富的培养基。
用途：培养营养要求比较苛刻的异养型微生物； 富集和分离某种微生物
加富培养基与选择培养基的区别
• 加富培养基是增加所要分离的微生物的数量，使其形 成生长优势，从而分离到该种微生物；
• 选择培养基是抑制不需要的微生物的生长，使所需要 的微生物增殖，从而达到分离所需微生物的目的
优点：组分均匀，发酵率高，操作方便
2.固体培养基
常用凝固剂： 琼脂（agar）、硅胶（silica gel）、明胶（gelatin）
一些由天然固体基质制成的培养基也属于固体培养基，如由马铃薯块、 胡萝卜条、小米、米糠等
菌落
⒊半固体培养基（semisolid medium）
液体培养基中加入少 量（0.5％～1.0％） 的琼脂制成的培养基
蛋白胨富含有机氮化合 物，也含有一些维生素和 糖类。它可以作为微生物 培养基的主要原料
能源
定义：能为微生物生命活动提供最初能量来 源的营养物质和辐射能。
有机物：化能异养型
{ { 能源种类
化学物质 （化能营养型）
辐射能
微生物的能源
无机物：化能自养型 微生物的能源
（光能营养型）：光能自养
和光能异养型微生物的能源
④、经济节约
放线菌 pH7.5~8.5
调节方法？
培养基的分类
按物理性质分
培
养
基
按化学成分分
的
种
类
按 用 途分
液体培养基 （污水处理厂的污水）
固体培养基（2%琼脂或天然固体状基质如 马铃薯片、大米、纤维）（普通的微生物研 究，酿造或食用菌培养等。） 半固体培养基（0.5%~1.0%琼脂）（观 察运动、厌氧菌的培养、分离和计数、菌种 的保藏）
花生粉饼、
石油等
思考
哪些微生物可以利用无机碳源？ 哪些微生物可以利用有机碳源？
不同生物的碳源
同化类型
自养型
CO2+H2O
能量 酶
（CH2O）
异养型 只能利用现成的有机物
碳源
无机碳
（CO2、碳酸盐及碳酸氢盐）
有机碳 （糖类等有机物）
自养型微生物
（如蓝藻，硝化细菌）
异养型微生物
（大部分微生物）
氮源
氮源：能为微生物提供所需氮元素的营养物质 种类：无机氮源 — N2、NH3、铵盐、硝酸盐、尿素
自养
化能无机营养型 参阅教材87页 表6-1 化能有机营养型
异养
空球藻
团藻
新月藻
间生藻
光能无机营养型 微生物
鼓藻
化能自养型
硝化细菌
铁细菌
6.1.3 培养基 概念：由人工配制的、适合微生物生长繁殖
或产生代谢产物的混合营养物质。
任何培养基都应该具有微生物生长所需的 六大营养元素，且它们之间的比例是适当的。
合成培养基 （化学成分明确，精细，常 用于分类、鉴定、实验等）
天然培养基 （天然物质配制，成分不明确， 常用于工业生产）
选择培养基（用于从多种微生物中选出需 要的种类）
鉴别培养基（用于判定某一微生物的存在）
加富培养基（用于微生物分离前的富集）
1.液体培养基（liquid medium）
用途：大规模工业生产和实验室微生物生理代谢等研究 未加任何凝固剂、呈液态的培养基