微生物学第四章(精)

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碱基
嘧啶和嘌呤是核酸和辅E的重要组分，是 许多微生物必须的生长因素。 有些微生物不仅不能合成嘧啶和嘌呤， 而且不能将补充的嘧啶和嘌呤结合在核 苷酸上，还必须供给核苷酸，有的菌需 补充卟啉或其衍生物，还有的菌需供给 （低碳）脂肪酸等。
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嘧啶和嘌呤是核酸和辅E的重要组分，是许多微生物必须的生长因素。
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氮源种类
分子态氮：固氮微生物以分子氮为唯一氮源 无机态氮：硝酸盐、铵盐几乎所有微生物能利用 分子态氮：固氮微生物以分子氮为唯一氮源 有机态氮：蛋白质及其降解产物 a速性氮源：实验室常用牛肉膏、蛋白 质、酵母膏做氮源 b迟速性氮源：生产用玉米浆、豆 饼、葵花饼、花生饼等。
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水活度的表示方法
微生物可利用的水用水活度来表示（ Qw ）， Qw是指在相同的温度和压力下，溶液中水的蒸气压 和纯水的蒸气压的比即 an=P 溶液 /P 纯水微生物生长 所需的水活度通常在 0.63 － 0.99 之间，细菌水活度 较高为 0.8 ，酵母菌次之，耐旱的微生物水活度为 0.6，水中溶质越高水活度越低。 •
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微生物的营养类型
以上四种营养类型划分不是绝对的 红螺菌既可利用光能，也可利用（黑暗） 氢单胞菌是异养和自养的过渡型（称兼性自养 型） 自养与异养的区别不再能否利用 CO2 ，而在于 是否以CO2式.碳酸盐为唯一的碳源。自养型以 无机碳化物为碳源，异养型虽然也可利用 CO2 ， 但必须在有机碳存在情况下。
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化能自养微生物
在完全无机的环境中生长发育，以无机 化合物氧化为时释放的能量为能源，以 CO2或碳盐为碳源，合成细胞物质的微生 物叫化能自养微生物。 这类细菌包括硫细菌、硝化细菌、 H 细 菌、铁细菌等，硫细菌和硝化细菌与生 产密切相关。
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如FeO硫杆菌可把FeO氧化成Fe，Fe 氧化率达95－100％并放出能量 Fe2＋ Fe3＋＋e＋Q 用氧化亚铁硫杆菌氧化黄铁矿时，可 以生成硫酸和硫酸高铁，硫酸高铁是强 氧化剂和溶剂可以和硫酸高铁，硫酸高 铁是强氧化剂和溶剂可以溶解矿物，如 溶解铜矿析出铜元素，用这类微生物来 开矿冶金称为细菌冶金，是开采贫矿和 尾矿的有效办法，用细菌浸出 Fe 的速度 比完全氧化快56－60倍。
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基团转移运输特点：
需要磷酸酶系统进行催化 被运输的物质发生化学变化，被磷酸化 需要能量
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培养基
由人工配制供微生物生长繁殖或积累代 谢产物所用的营养物质叫营养基，科研 生产中培养微生物都需要配制培养基。
Байду номын сангаас
配制培养基的原则
培养基的类型及应用
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异养微生物（有机营养型）
在完全无机环境中生长繁殖，以含碳 有机物为碳源，含氮有机物或无机物为 氮源，合成细胞物质，称为异养微生物。
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光能异养微生物
这类微生物具有光合色素。能利用光做能源， 以有机化合物为供 H 体，还原 CO2 ，合成细胞 物质的微生物，称光能异养微生物。 光能异养微生物能利用 CO2 ，但必须在有机物 存在的条件下，才能生长，人工培养还需供给 生长因素。目前已用这类微生物，如红螺菌来 净化高浓度有机废水，这对处理污水、净化环 境，很有发展前途。
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生长因素（growth factor）
微生物生长不可缺少的 微量有机物质叫生长因素。
维生素 氨基酸 碱 基
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维生素
有的微生物自己不能合成维生素， 需要外加，主要是B族维生素、硫胺素、 叶酸、泛酸、核黄素等，如生产味精需 加生物素（是B族中的一种即VH）。
膜载体在膜外与营养物质亲合力强，与这种物质 结合，进入细胞后亲合力降低释放营养物质。像 渡船一样，膜外装货，膜内卸货，这种扩散方式 比单纯扩散速度快。 膜内外亲合力的改变与载体分子构型改变有关。
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促进扩散特点
物质运输动力是细胞外的浓度差。 运输过程不消耗能量。 有膜载体参加，膜载体（渗透酶）有特异性。 运输葡萄糖的载体只运输葡萄糖。这种运输方 式多发生在真核微生物，原核生物少见。
微 生 物 学 第 四 章 微生物的营养和培养基
第五章 微生物的营养和培养基

微生物的六种营养要素 微生物的营养类型 营养物质进入细胞的方式 培养基
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微生物的六种营养(nutrition)要素
碳源 （carbon source） 氮源（nitrogen source） 能源（energy source） 无机盐（mineral salts） 生长因子（growth factor） 水（wahtor）
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按培养基的成分
合成培养基 天然培养基 半合成培养基
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按培养的用途
基本培养基 加富培养基 选择培养基 鉴别不同微生物的培养基 保藏菌种培养基
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基本培养基：
按大多数微生物的营养需要配制一种培 养基，称为基本培养基。再根据各种微 生物的不同需要加入一、二种应用较广。 如培养某种营养缺陷型菌株，先配制基 本培养基，之后再加入缺陷型菌珠，需 要的那种营养成分即可。
有机C源：各种糖类，其次是有机酸、醇类、 脂类和烃类化合物
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氮源(nitrogin source)
凡是可以构成微生物细胞和代 谢产物中氮素来源的营养物质 都称为氮源。
氮源功能
氮源种类
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氮源功能
为微生物提供合成细胞物质代谢产 物的原料，氮源一般不做能源，只有硝 化细菌利用铵盐，亚硝酸盐作氮源 , 同时 也作能源。同时也做能源。
配制培养基的原则
适合微生物的营养特点 按微生物需要量调好营养配比 控制微生物的培养条件 PH值： 调节氧和CO2的浓度 调节培养基的渗透压
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培养基的类型及应用
根据微生物的种类 按培养基的成分 按培养的用途 按培养基的物理状态
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根据微生物的种类 分
类
细菌培养基 放线菌培养基 霉菌培养基 酵母培养基
物质进入细胞的动力是细胞内外的浓度差。 这种运输方式不消耗能量 没有特异性，被运输物质不与膜上物质发生任何 反应，物质不发生化学变化。 • 。
促进扩散(facilitated diffusion)
膜载体（载体蛋白）特点 有很强的特异性 在运输过程中，本身不发生变化。 能加快物质运输的速度。
促进扩散(facilitated diffusion)过程：
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光能自养微生物（光能无机营养型）
可在完全无机的环境中生长，以CO2 为碳源，光做能源，无机物为供H体还原 CO2合成细胞有机物质的微生物叫光能自 养微生物。 H2O＋CO2 (CH2O)＋ O2 2H2S＋CO2 (CH2O) ＋H2O＋2S Na2S2O3+2 CO2＋３H2O (CH2O) +Na2SO4+H2SO4
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微生物的营养类型
自养微生物
光能自养微生物（光无机营养型） 化能自养微生物（化能无机营养型)
异养微生物
光能异养微生物（光能有机营养型） 化能异养微生物（化能有机营养型）
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自养微生物
完全在无机环中生存，以CO2、碳酸 盐为碳源，以铵盐和硝酸盐为氮源来合 成细胞质的微生物称为自养微生物。
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氨基酸
有些微生物自己不能合成某种AA， 必须给予补充，如赖AA发酵所用的黄色 短杆菌不能合成环丝 AA ，为环丝 AA 缺 陷型菌株，在培养基中必须添加含环丝 AA的氮源。如豆饼水解液或毛发水解液 等。
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各种菌合成 AA 的能力有很大差别， 一般G－菌强于G＋，大肠杆菌自己能合成 全部 AA ，沙门氏菌能合成大部分 AA ， 有的菌合成AA能力极弱，如肠道串珠菌 需从外界补充19种AA。
基团移位
酶Ⅰ（非特异性） 酶Ⅱ: 酶Ⅱc,酶Ⅱa,酶Ⅱb 热稳定蛋白HPr（特异性）
外 膜 内 FⅢ-P 糖
HPr
PEP
EⅡc
FⅢ 糖-P P-HPr
EⅠ
丙酮酸
PEP＋HPr Mg+2 ,酶Ⅰ磷酸—HPr + 丙酮酸 (在细胞质中进行) 磷酸—HPr＋糖 Mg+2,酶Ⅱ 糖—磷酸脂＋HPr （在细胞膜上进行） F Ⅲ＋3磷酸－HPr FⅢ－3磷酸＋3 HPr FⅢ－3磷酸＋3乳糖 Mg++酶Ⅱ 3乳糖－3磷酸＋ FⅢ
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主动运输(active
transport)
膜外
膜上
恢复 原构像
膜内
ADP + Pi
ATP
移位
主动运输特点
被运送的物质可逆浓度梯度进入细胞内 要消耗能量，必需有能量参加。 有膜载体参加，膜载体发生构型变化 被运送物质不发生任何变化。
基团移位(group translocation)
无机盐（mineral salts）
无机盐功能 构成微生物细胞的组成成分 调解微生物细胞的渗透压， PH值和氧 化还原电 位 有些无机盐如S、Fe还可做为自养微生物 的能源 构成酶活性基的组成成分，维持E活性。 Mg、Ca、K是多种E的激活剂
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无机盐种类
构成微生物细胞以C、H、O、N、P、S六种元 素为主，约占细胞干重的95％以上； Ca 、 K 、 Mg 、 Fe 为大量元素，以无机盐阳离 子形式被吸收，配培养基进要加磷酸盐、硫酸 盐。 Zn、Ca、Mn、Co、Mo等微量元素，在微生物 培养中有0.1PPM就可以了，自来水原料中以够 用，不需另加。
基团转位：是在研究糖的运输时发现的 一种主动运输方式。 运输过程中需要能量，被运输的物质发 生化学变化的运输叫基团移位。 许多糖就是靠基团移位进行运输的。 这种运输方式是微生物通过磷酸转移酶 系统来运输营养物质的。
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Group Translocation
磷酸转移E系统（PTS）
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加富培养基
是在培养基中加入血、血清、动植物组 织提取。用来培养要求较苛刻的某些异 养微生物。
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选择培养基
选择培养基
纤维分解菌 含石蜡的培养基 用蛋白质做唯一的氮源的培养基 缺氮培养基可分离到固氮微生物
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鉴别不同微生物的培养基
如大肠杆菌，接种到葡萄糖 肉汤，麦芽糖肉汤 和乳糖肉汤中，它们可以分解这几种糖，并产 酸产气。如在这三种培养基中接种伤寒杆菌。 伤寒杆菌只能发酵葡萄糖和麦芽糖，不发酵乳 糖，只产酸不产气。这样就把大肠杆菌和伤寒 杆菌区别开，产气由产生的气泡观察到，产酸 可由指示剂的颜色变化观察到。
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化能异养微生物（化能有机营养型） 这类微生物以有机化合物为碳源，利用有机 化合物氧化过程中产生的能量为能源，以有机或 无机含氮化合物为氮源，合成细胞物质。这类微 生物称为化能异养微生物。 由于栖息场所和摄取养料不同，可将异养微生物 分为腐生型和寄生型两大类。 腐生型：利用无生命的有机物获得营养物质。 寄生型：从活的寄生体内获取营养物质，如 d 病毒.。 中间类型（兼性腐生或兼性寄生）如结核杆 地 菌、痢疾杆菌就是兼性寄生菌。
水
微生物细胞含水约占细胞鲜重的70－90％， d ddd水作用是多方面的。
水的功能
水活度的表示方法
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水的功能
是细胞中生化反应的良好介质；营养物 质和代谢产物都必须溶解在水里，才能 被吸收或排出体（细胞）外。 水的比热高，能有效的吸收代谢过程中 放出的热量，不致使细胞的温度骤然上 升。 维持细胞的膨压（控制细胞形态）。
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营养物质进入细胞的方式
单纯扩散（simple diffusion） 促进扩散（facilitated diffusion） 主动运输(active transport) 基团移位(group translocation)
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自由扩散
单纯扩散(simple diffusion)特点
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碳源(carbon source)
凡能构成微生物细胞或代谢 产物中碳架来源的营养物质 都称为碳 源 。
碳源功能
碳源种类
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碳源功能
C素构成细胞及代谢产物的骨架
C素是大多数微生物代谢所需的能量来源
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碳源种类
无机C源：CO2、碳酸盐，只能被自养微生 物利用