微生物的生理与代谢

微生物的生理与代谢第1页/共47页目标要求掌握微生物生长繁殖的条件、方式、速度，生长曲线，菌落，细菌合成代谢产物及意义；熟悉细菌在培养基中的生长现象。第2页/共47页微生物的营养类型根据微生物生长所需要的碳源的性质可分为:

自养型微生物:

能以CO2作为生长的主要碳源或唯一碳源。

异养型微生物:

不能以CO2作为生长的主要碳源或唯一碳源。微生物的营养第3页/共47页根据微生物生长所需要能源不同可分为:光能营养型:

依靠光能生长。化能营养型:

依靠物质氧化过程中放出的能量进行生长。第4页/共47页第5页/共47页微生物的营养物质碳源（carbonsource）氮源（nitrogensource）无机盐（mineralsalts）生长因子（growthfactor）水（water）第6页/共47页一、碳源

凡是可以被微生物用来构成细胞物质或代谢产物中碳素来源的营养物质通称为碳源。（一）主要种类：CO2、碳酸盐、糖、脂质、醇类、有机酸等。（二）主要功能1.用来构成细胞物质的骨架。2.提供生理活动所需的能量。

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微生物的碳源谱类型元素水平

化合物水平

培养基原料水平有机碳C·H·O·N·X复杂蛋白质、核酸等牛肉膏、蛋白胨、花生饼粉等C·H·O·N多数氨基酸、简单蛋白质等一般氨基酸、明胶等C·H·O糖、有机酸、醇、脂类等葡萄糖、蔗糖、各种淀粉、糖蜜等C·H烃类天然气、石油及其不同馏份、石蜡油等无机碳C(?)——C·OCO2CO2C·O·XNaHCO3NaHCO3、CaCO3等第8页/共47页二、氮源

凡是能被微生物用来构成菌体物质或代谢产物中氮素来源的营养物质通称为氮源

。（一）主要种类分子态氮、氨、铵盐、硝酸盐等无机含氮化合物；尿素、氨基酸、嘌呤和嘧啶等有机化合物。实验室常用蛋白胨、牛肉膏、酵母膏、富氮的胰酪蛋白等。（二）主要功能用来提供细胞原生质和其他结构物质中的氮素。第9页/共47页三、无机盐

大量元素：PSKMgCaNaFe等。微量元素：CoZnMoCuMn等。这些元素是以无机盐的形式提供的，故称为无机盐或生理功能

1.提供微生物细胞化学组成中(除C和N外)的重要元素。2.参与并稳定微生物细胞的结构。3.与酶的组成和活力有关。4.调节和维持微生物生长过程中渗透压、氢离子浓度和氧化还原电位等生长条件。第10页/共47页四、生长因子

微生物生长所不可缺少的微量有机物质称为生长因子。（一）主要种类维生素、氨基酸、嘌呤碱和嘧啶碱、卟啉及其衍生物、固醇、胺类等。（二）主要功能提供微生物细胞重要化学物质（蛋白质、核酸等）、辅因子（辅酶和辅基）的组分和参与代谢。第11页/共47页五、水

水是微生物营养中不可缺少的一种物质。（一）主要功能1.水是微生物细胞的主要化学组成。2.水是营养物质和代谢产物的良好溶剂，营养物质和代谢产物都是通过溶解和分散在水中而进出细胞的。3.水是细胞中各种生物化学反应得以进行的介质，并参与许多生物化学反应。4.水的比热高，汽化热高，又是热的良好导体，保证了细胞内的温度不会因代谢过程中释放的能量骤然上升。5.水还有利于生物大分子结构的稳定。第12页/共47页概念：应科研或生产的需要，由人工配制的、适合于不同微生物生长繁殖或积累代谢产物用的营养基质（混合养料）。特点：任何培养基都应具备微生物所需要的五大营养要素，且应比例适当。所以一旦配成必须立即灭菌。用途：促使微生物生长；积累代谢产物；分离微生物菌种；鉴定微生物种类；微生物细胞计数；菌种保藏；制备微生物制品。培养基第13页/共47页培养基的种类一、根据微生物的种类二、按培养基的成分三、按培养的用途

四、按培养基的物理状态第14页/共47页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第15页/共47页按培养基的成分

合成培养基天然培养基半合成培养基第16页/共47页按培养的用途

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第17页/共47页液体培养基半固体培养基固体培养基常用培养基种类依物理性状不同第18页/共47页微生物的生长繁殖1.营养物质2.氢离子浓度(pH)

多数细菌及防线菌最适pH为7.2~7.63.温度

多数病原菌最适37℃（一）生长繁殖的条件第19页/共47页4.气体

对氧气的需求（细菌）（1）专性需氧菌：如结核杆菌（2）专性厌氧菌：如破伤风梭菌（3）兼性厌氧菌：大多数病原菌（4）微需氧菌：如空肠弯曲

CO2对细菌的生长也很重要。大部分细菌在新陈代谢过程中产生的CO2可满足需要。

第20页/共47页（二）生长繁殖的方式速度♣细菌繁殖方式

二分裂繁殖；♣繁殖速度

繁殖速度一般20～30分钟一代

第21页/共47页二分裂繁殖第22页/共47页酵母菌的繁殖方式无性繁殖：芽殖、裂殖、无性孢子有性繁殖：有性孢子第23页/共47页酵母菌的出芽繁殖第24页/共47页酵母菌的出芽繁殖第25页/共47页酵母的裂殖第26页/共47页放线菌、丝状真菌的繁殖方式无性繁殖：菌丝断裂、无性孢子有性繁殖：有性孢子第27页/共47页病毒的增殖方式自我复制支原体、立克次体、螺旋体的增殖方式二分裂衣原体的增殖方式特殊的原体＋始体第28页/共47页细菌数目的对数培养时间细菌总数活菌数1234

迟缓期12对数生长期23稳定期34衰退期455细菌的生长曲线群体生长繁殖规律第29页/共47页迟缓期特点：细胞形态变大或增长；细胞内RNA，尤其是rRNA含量增高，合成代谢活跃，核糖体、酶类和ATP的合成加快，易产生诱导酶。对外界不良条件反应敏感。第30页/共47页减少迟缓期时间措施：（1）遗传学方法改变种的遗传特性（2）用对数生长期的做种子（3）接种前后培养基成分不要相差太大（4）适当扩大接种量第31页/共47页细菌代谢活性、酶活性稳定且高；大小一致、形态典型；生活力强；对数生长期的特点应用意义

保存菌种；生理代谢遗传研究的最佳时期；观察研究细菌形状的最佳时期；工业上延长发酵时间；噬菌体接种的最佳年龄。第32页/共47页稳定期的特点

生长率为0，菌数最多并维持稳定，积累代谢产物最多。应用意义生产上延长稳定期的方法：补充营养物质（补料）或取走代谢产物；调节pH、调节温度；对好氧菌增加通气、搅拌或振荡发酵生产产物形成的重要时期第33页/共47页衰亡期特点细菌代谢活性降低；细菌衰老并出现自溶；产生或释放出一些产物，如氨基酸、转化酶、外肽酶或抗生素等。菌体细胞也呈现多种形态，有时产生畸形，细胞大小悬殊；第34页/共47页细菌在培养基中的生长现象液体培养基中生长现象

混浊：大多数细菌

沉淀：链状生长的细菌

菌膜：专性需氧菌，如结核杆菌、枯草杆菌第35页/共47页混浊沉淀菌膜液体培养基中沉淀生长混浊生长菌膜生长第36页/共47页固体培养基中生长情况

分离培养：

菌落（colony）：

单个细菌分裂繁殖成一堆肉眼可见的细菌集团。第37页/共47页固体培养基中菌落（R型）菌落（S型）菌苔第38页/共47页各种细菌的菌落第39页/共47页半固体培养基中生长情况

有鞭毛细菌：

扩散生长，周围浑浊无鞭毛细菌：

沿穿刺线生长，周围透明第40页/共47页第三节微生物的代谢（一）细菌的分解性代谢产物及意义糖代谢产物和蛋白质代谢产物

意义：利用生物化学方法（生化反应）来鉴别不同细菌

常用方法：糖发酵试验、VP试验、甲基红试验、枸橼酸盐利用试验、吲哚试验、H2S产生试验第41页/共47页

利用分解代谢的产物和能量，合成新的物质合成产物热原质毒素和侵袭性酶色素

抗生素细菌素维生素（二）细菌合成代谢产物及其应用第42页/共47页某些革兰氏阴性菌及少数革兰氏阳性菌产生的一类多糖物质，注入人体或动物体内可引起发热反应。革兰氏阴性菌产生的热原质为脂多糖。耐热，用高压灭菌法不能破坏，可经250℃30分钟或180℃4小时高温处理，液体中的热原质可用离子交换剂或过滤方法除去。热原质第43页/共47页

对组织细胞有毒害作用如透明质明酸酶、血浆凝固酶等。侵袭性酶内毒素

G－菌的脂多糖外毒素

G＋菌和少数G－