第四章 微生物的生理 (1) 0708

第四章微生物的生理1、真核微生物与原核微生物的差异表现在哪些方面？它们各自包括哪些主要类群？

2、微生物有哪些特点？这些特点对于在生产实际中研究和应用微生物有何意义？

3、病毒是一类什么样的微生物？它与一般生物相比有什么特点？

4、以大肠杆菌T系列噬菌体为例，说明病毒的增殖过程。5、毒性噬菌体和溶原性噬菌体有什么区别？以此为例来说明病毒与寄主之间的关系。

6、破坏病毒的物理和化学因素有哪些？如何利用这些因素来杀灭病毒？

7、细菌的个体形态有哪几种？各举一种细菌为代表。

8、细菌有哪些一般结构和特殊结构？它们各自有什么生理功能？

9．革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌的细胞壁组成上有什么差异？为什么它们会在革兰氏染色中表现出不同的结果？

10．革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌的细胞壁组成上有什么差异？为什么它们会在革兰氏染色中表现出不同的结果？11．细胞膜的组成和特点是什么？它与细胞膜的功能有什么联系？

12．在什么情况下能形成细菌的菌落？它具有哪些特征？13．放线菌的菌丝体有什么特点？分哪几类？

14、蓝细菌有什么特点？蓝细菌在生产实际中有什么意义？

15、原生动物在废水生物处理中如何起指示作用？

16、细菌、放线菌、酵母菌和霉菌的菌落有什么区别？

17、霉菌在我们的生产和生活中有什么实际意义？举例说明。

第一节酶及其作用1、酶的概念

酶（enzyme）是生物体内产生的一类具有催化作用和高度专一性的特殊蛋白质，能加速化学反应速度，并使反应以一定的顺序转换。2、酶的组成酶及其作用

经过热烈的争论，从对一百多种结晶酶的分析证明酶的化学本质是蛋白质。单成分酶：蛋白质分子双成分酶：酶蛋白＋辅酶（或辅基）在双成分酶中与酶蛋白结合的不牢固的非蛋白部分（容易用透析法把它们分开）在双成分酶中与酶蛋白结合的比较牢固的非蛋白部分（不易用透析法把它们分离）酶的组成3、酶蛋白的结构酶及其作用基本结构是氨基酸（aminoadid）

氨基酸结合而形成肽（Peptide）

肽链由多个氨基酸以肽键（Peptidebond）结合组成氨基酸的数目、排列次序、肽链数目造成空间结构的不同，所以有无数种酶第一个氨基酸第二个氨基酸肽肽键3、酶蛋白的结构酶及其作用酶分子结构与蛋白质一样，具有一级、二级、三级结构，有的具有四级结构。但大多数酶是只有一条肽链组成的一级结构。酶的分子质量范围从几千到几百万Da。3、酶蛋白的结构酶及其作用4、酶的活性中心酶及其作用酶的活性中心（activesite）是指酶蛋白分子中与底物（substrate）作用或结合形成酶－底络合物（enzyme－substratecomplex），并与催化性能直接有关的小部分区域（氨基酸序列）。4、酶的活性中心酶及其作用结合位（特异性位）：专一性活性位（催化基团)：催化活性活性中心结合部位（Bindingsite）酶分子中与底物结合的部位或区域4、酶的活性中心酶及其作用催化部位（catalyticsite）：酶分子中促使底物发生化学变化的部位锁钥学说认为整个酶分子的天然构象是具有刚性结构的，酶表面具有特定的形状。酶与底物的结合如同一把钥匙对一把锁一样。4、酶的活性中心酶及其作用诱导契合学说

该学说认为酶表面并没有一种与底物互补的固定形状，而只是由于底物的诱导才形成了互补形状.4、酶的活性中心酶及其作用5、酶的命名与分类酶及其作用氧化还原酶类（主要包括脱氢酶和氧化酶）

AH2+BA+BH2转移酶类A-R+BA+B-R水解酶类（如淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等）A-B+H2OAOH+BH裂解酶类（主要包括醛缩酶、水化酶及脱氨酶等）ABA+B异构酶类AB合成酶类A+B+ATPAB+ADP+无机磷酸６、酶的催化特性酶及其作用不改变反应的平衡点

专一性可逆性反应温和性反应条件敏感高度的催化效率７、影响酶活力的因素酶及其作用酶浓度底物浓度pH温度激活剂抑制剂

７、影响酶活力的因素酶及其作用

酶浓度酶促反应速度与酶分子浓度成正比。当底物分子浓度足够时，酶分子越多，底物转化的速度越快。７、影响酶活力的因素酶及其作用

底物浓度

在低底物浓度时,反应速度与底物浓度成正比，表现为一级反应特征。当底物浓度达到一定值，几乎所有的酶都与底物结合后，反应速度达到最大值（Vmax），此时再增加底物浓度，反应速度不再增加，表现为零级反应。７、影响酶活力的因素酶及其作用底物浓度

当反应速度等于最大速度一半时,即V=1/2Vmax,Km=[S]上式表示,米氏常数是反应速度为最大值的一半时的底物浓度。因此,米氏常数的单位为mol/L。米氏常数Km的意义：不同的酶具有不同Km值，它是酶的一个重要的特征物理常数。Km值只是在固定的底物，一定的温度和pH条件下，一定的缓冲体系中测定的，不同条件下具有不同的Km值。Km值表示酶与底物之间的亲和程度：Km值大表示亲和程度小，酶的催化活性低;Km值小表示亲和程度大,酶的催化活性高。７、影响酶活力的因素酶及其作用米氏常数的求法：

1Km11

=

+

V

Vmax[S]Vmax双倒数作图法斜率=Km/Vmax-1/Km1/Vmax７、影响酶活力的因素酶及其作用７、影响酶活力的因素酶及其作用

pH

胃蛋白酶唾液淀粉酶精氨酸酶７、影响酶活力的因素酶及其作用

温度一方面是温度升高,酶促反应速度加快。另一方面,温度升高,酶的高级结构将发生变化或变性，导致酶活性降低甚至丧失。因此大多数酶都有一个最适温度。在最适温度条件下,反应速度最大。７、影响酶活力的因素酶及其作用

激活剂P87

７、影响酶活力的因素酶及其作用

抑制剂(inhibitor)使酶的活性降低或丧失的现象，称为酶的抑制作用。能够引起酶的抑制作用的化合物则称为抑制剂。酶的抑制剂一般具备两个方面的特点：a.在化学结构上与被抑制的底物分子或底物的过渡状态相似。b.能够与酶的活性中心以非共价或共价的方式形成比较稳定的复合体或结合物。７、影响酶活力的因素酶及其作用

抑制剂(inhibitor)第二节微生物的营养新陈代谢（metabolism）：微生物从外界不断地摄取营养物质，经过一系列的生物化学反应，转变成细胞的组分，同时产生废物并排泄到体外，这个过程称为新陈代谢（代谢）新陈代谢复杂分子（有机物）分解代谢合成代谢简单小分子ATP[H]分解代谢(catabolism)：异化作用－放出能量合成代谢(anabolism)：同化作用－吸收能量一、微生物的化学组成化学（物质）组成：微生物体内，70-90%为水分，10-30%为干物质。水：各类微生物细胞内均含有大量的水分。水是生命活动不可缺少的重要物质，它是多种物质的良好溶剂，各种生理活动都离不开水。干物质：其中有机物占干重的90-97%，无机物占3-10%；有机物主要是蛋白质、糖类（碳水化合物）、核酸、脂类等，无机物则是各类元素。

元素组成：（1）C、H、O、N：为所有生物体的有机元素。在生物体内大量存在，占90-97%，是组成有机体的主要元素。除此之外的元素为矿质元素，又可分为：（2）大量元素：包括P、S、K、Na、Ca、Mg、Cl等。它们与细胞结构，物质组成，能量转移，原生质胶体状的维持等有关。（3）微量元素：包括Fe、Cu、Mn、B、Mo、Co、Si等，含量极微，但却是不可缺少的，具有一些特殊的功能，如酶的激活等。当然，微生物的化学组成并不是绝对不变的，它往往会由于菌龄的不同和培养条件的改变而发生变化。

细菌细胞的组分由水、无机离子和生物分子三类物质组成在地球上存在的92种天然元素中，只有28种元素在生物体细胞内被发现第一类元素：包括C、H、O和N四种元素，是组成生命体最基本的元素。这四种元素约占了细胞总质量的99%以上。第二类元素：包括S、P、Cl、Ca、K、Na和Mg。这类元素也是组成细胞的基本元素。第三类元素：包括Fe、Cu、Co、Mn和Zn。是细胞内存在的主要少量元素。第四类元素：包括Al、As、B、Br、Cr、F、Ga、I、Mo、Se、Si等。二、微生物的营养及营养类型．

1.水

一是有助于营养物质的吸收利用（先溶解于水）；二是保证各种生化反应的进行（须在水溶液中进行）

2.碳源和能源凡能供给微生物碳素营养的物质，称为碳源。碳源的主要作用:是构成微生物细胞的含碳物质(碳架)和供给微生物生长、繁殖及运动所需要的能量。充当碳源的物质，往往同时又是能量的提供者（自然界中含碳的有机物，一般都含有较高的能量，在被分解时能释放出来，为微生物所利用）。（营养类型）3.氮源凡是能够供给微生物氮素营养的物质称为氮源。氮源有N2、NH3、尿素、硫酸铵、硝酸铵、硝酸钾、硝酸钠、氨基酸和蛋白质等。氮源的作用是提供微生物合成蛋白质的原料（一般不充当能源）。

根据对氮源要求的不同，将微生物分为4类：（1）固氮微生物（2）利用无机氮作为氮源的微生物（3）需要某种氨基酸作为氮源的微生物（4）从分解蛋白质中取得铵盐或氨基酸的微生物

4.无机盐无机盐的生理功能包括（1）构成细胞组分；（2）构成酶的组分和维持酶的活性；（3）调节渗透压、氢离子浓度、氧化还原电位等；（4）供给自养微生物能源。

学习教材P915.生长因子（因素）指一些微生物维持正常生活所必需而需要量又不大的特殊营养物。包括：维生素，氨基酸，嘌呤、嘧啶等类物质。各种微生物对生长因素的要求不同。很多异养微生物及自养微生物具有合成生长因子的能力，所以，它们可以不必从外界环境中获取现成的生长因子。若微生物自己不能合成时，则必需供给生长因子。

三、碳氮磷比水、碳源、氮源、无机盐及生长因子为微生物共同需要的物质。由于不同微生物细胞的元素组成比例不同，对各营养元素的比例要求也不同。在实际中，主要是指碳氮比（或碳氮磷比）。如根瘤菌要求碳氮比为11.5:1，霉菌为9:1。在废水处理中，活性污泥中好氧微生物要求碳氮磷比为BOD5:N:P=100:5:1。四、微生物的培养基培养基：根据微生物的营养要求，将各种营养物质按一定比例配制而成，用以培养微生物的基质。

在培养基中，应该含有微生物生长繁殖必需的营养条件，并且浓度比例等合适。配制原则：（1）要根据不同微生物的营养需要配制；（2）要注意各种营养物质的浓度、比例；（3）要调节适宜的pH值；（4）要根据培养目的选择培养基。此外还要注意经济实用的原则。

五、培养基的类别根据实验目的和用途的不同，培养基可分为：

1．基础培养基

2．选择培养基

3．鉴别培养基

4．加富（富集）培养基

六.营养物质进入微生物细胞的方式单纯扩散（simplediffusion）促进扩散(facilitateddiffusion)主动转运（activetransport）基团转位（grouptranslocation）单纯扩散物质沿着浓度梯度（膜两边的浓度差）的方向跨膜转运的过程。这类转运是通过被转运物质本身的扩散作用进行的，是一个不需要外加能量的自发过程。主动转运是在外加能量驱动下进行的物质跨膜转运过程。主动转运的物质，可以是离子、小分子化合