微生物生理學(xué)-第一章緒論

微生物生理學(xué)-第一章緒論一、課程簡(jiǎn)介二、微生物生理學(xué)的發(fā)展歷程三、微生物生理學(xué)技術(shù)方法課程簡(jiǎn)介

課程性質(zhì)和地位微生物生理學(xué)是研究微生物生理活動(dòng)及規(guī)律的科學(xué)，是微生物學(xué)的重要分支科學(xué)。微生物生理學(xué)重點(diǎn)研究微生物細(xì)胞的分子結(jié)構(gòu)和代謝途徑。微生物生理學(xué)是我校食品與生物技術(shù)學(xué)院生物工程專業(yè)本科生的必修課。教學(xué)以講授為主。先修課程主要為微生物學(xué)和生物化學(xué)。

課程教學(xué)的基本要求

1.微生物生理學(xué)的發(fā)展史、主要內(nèi)涵及常見的研究方法2.微生物分解代謝，包括微生物對(duì)大分子有機(jī)物的分解，以及其中的產(chǎn)能代謝機(jī)制。3.微生物合成代謝，CO2和二碳化合物的同化，氨基酸和糖的生物合成及其微生物特點(diǎn)。4.微生物生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)。平時(shí)成績(jī)：40分

教學(xué)安排期末成績(jī)分配考試卷面成績(jī)：60分（閉卷）課堂提問課后習(xí)題考勤參考資料[1]李季倫主編．微生物生理學(xué)．北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，1994年．[2]沈萍．微生物學(xué)．北京：高等教育出版社，2006年．[3]朱玉賢主編．現(xiàn)代分子生物學(xué)．北京：高等教育出版社，2007年．[4]歷朝龍主編．生物化學(xué)與分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)．杭州：浙江大學(xué)出版社，2003年．中國(guó)知網(wǎng)萬(wàn)方數(shù)據(jù)Google圖書什么是微生物生理學(xué)？

微生物生理學(xué)是一門研究微生物生理活動(dòng)特點(diǎn)及其規(guī)律的學(xué)科，是微生物學(xué)的一個(gè)重要分支學(xué)科。微生物生理學(xué)學(xué)科的形成及發(fā)展實(shí)踐應(yīng)用理論發(fā)展未來的發(fā)展方向?理論成熟應(yīng)用開發(fā)

公元前數(shù)千年至現(xiàn)在，人類利用微生物釀造各種食品等過程中逐步累積了關(guān)于微生物生理學(xué)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。喜酸喜溫米酒酸大米、明礬水、較高溫度紅曲菌實(shí)踐應(yīng)用階段在發(fā)展成一門獨(dú)立學(xué)科之前，微生物生理活動(dòng)已得到實(shí)踐應(yīng)用，但由于當(dāng)時(shí)科學(xué)水平有限，這些知識(shí)只是經(jīng)驗(yàn)性的，沒有上升到理論認(rèn)識(shí)階段醬菜醬油泡菜微生物生理學(xué)的理論發(fā)展階段1.微生物種類與發(fā)酵產(chǎn)物的關(guān)系2.菌株分離方法的建立（2）1860年，巴斯德發(fā)表關(guān)于酒精發(fā)酵的文章路易斯·巴斯德證明發(fā)酵過程的本質(zhì)是由微生物引起的化學(xué)過程，同時(shí)發(fā)現(xiàn)，含糖培養(yǎng)基中一種微生物可以引起乳酸發(fā)酵，另一種微生物可引起酒精發(fā)酵。（1）1857年，巴斯德發(fā)表《關(guān)于乳酸發(fā)酵的記錄》（3）1861年，巴斯德對(duì)丁醇發(fā)酵進(jìn)行研究（4）1861年末，巴斯德首次涉及兼性厭氧微生物微生物生理學(xué)的理論發(fā)展階段2.菌株分離方法的建立1.微生物種類與發(fā)酵產(chǎn)物的關(guān)系1881年創(chuàng)立了固體培養(yǎng)基劃線分離純種法；應(yīng)用這種方法,主要的傳染病病原菌被相繼發(fā)現(xiàn)。發(fā)現(xiàn)了純種結(jié)核桿菌。1890年，發(fā)現(xiàn)了結(jié)核菌素，提出用結(jié)核菌素(卡介苗的前身)治療結(jié)核?。ㄎ⑸锷韺W(xué)的醫(yī)用價(jià)值）。羅伯特科赫微生物生理學(xué)的成熟時(shí)期1858年，特勞貝（Traube）發(fā)現(xiàn)與糖發(fā)酵有關(guān)的可能是酵母菌細(xì)胞內(nèi)特定的蛋白質(zhì)。1900年，紐伯格發(fā)現(xiàn)葡萄糖發(fā)酵成乙醇是由許多小步驟完成的，每步都有一個(gè)酶。（1）代謝途徑中酶的重要性及特點(diǎn)1930年，卡斯特龍發(fā)現(xiàn)組成酶和適應(yīng)酶40年代后期，波洛克和莫諾發(fā)現(xiàn)適應(yīng)酶機(jī)制1904-1905，哈登（A.Harden）發(fā)現(xiàn)大腸桿菌等在好氧和厭氧條件下的葡萄糖代謝產(chǎn)物有所不同，表明細(xì)菌具有適應(yīng)性。（2）代謝途徑中酶的可調(diào)控性研究亞歷山大·弗萊明1929年，亞歷山大·弗萊明發(fā)現(xiàn)了青霉素。葡萄球菌青霉菌青霉素工業(yè)開發(fā)獲得成功，帶動(dòng)了一批微生物初級(jí)和次級(jí)代謝物產(chǎn)品的開發(fā)，如氨基酸、維生素、核苷酸、酶等。微生物生理學(xué)發(fā)展應(yīng)用的重要開拓者目前從事微生物生理生化、微生物代謝與調(diào)控、微生物遺傳及育種研究的人員較多，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和學(xué)科發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。我國(guó)目前發(fā)展情況微生物生理學(xué)未來的發(fā)展方向（5）（1）生物化學(xué)方面

主要集中在初級(jí)代謝的調(diào)節(jié)、次級(jí)代謝產(chǎn)物合成途徑與次級(jí)代謝的調(diào)節(jié)；集中研究一些特殊類型生物的生理活動(dòng)。（2）生物大分子結(jié)構(gòu)和功能的研究

繼續(xù)發(fā)現(xiàn)與研究新的細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能；研究膜結(jié)構(gòu)與功能（抗生素的開發(fā)）；研究極端環(huán)境條件下微生物抗性與敏感性的機(jī)理及其調(diào)節(jié)；

生物大分子組建成一個(gè)完整的有生物活性的細(xì)胞結(jié)構(gòu)(探究生命的起源)；研究微生物形態(tài)發(fā)生與分化的分子機(jī)理（如酵母菌的形態(tài)變化）；研究微生物的趨向性（趨化性、趨光性、趨磁性等）；生物傳感器的開發(fā)（3）從分子水平上研究細(xì)胞的重建、形態(tài)發(fā)生、分化過程與趨向性等行為的特點(diǎn)與研究（4）微生物“代謝工程學(xué)”研究

什么是代謝工程？是指利用DNA重組技術(shù)優(yōu)化細(xì)胞的酶活，提高細(xì)胞活力的方法。Bailey,J.E.Towardascienceofmetabolicengineering.Science,1991.252:1668-1675發(fā)展：70年代DNA重組→90年代形成代謝工程的手段：

應(yīng)用重組DNA技術(shù)和分子生物學(xué)相關(guān)的遺傳學(xué)手段進(jìn)行有精確目標(biāo)的基因操作，通過有目的的對(duì)細(xì)胞代謝進(jìn)行修飾，從而達(dá)到代謝活性提高的目的。代謝工程的目標(biāo)：

提高細(xì)胞現(xiàn)存代謝途徑中天然產(chǎn)物的產(chǎn)量改造細(xì)胞現(xiàn)存代謝途徑、使其合成新產(chǎn)物對(duì)不同細(xì)胞代謝途徑進(jìn)行擬合、構(gòu)建全新的代謝通路，從而產(chǎn)生細(xì)胞自身不能合成的新產(chǎn)物優(yōu)化細(xì)胞的生物學(xué)特性，如：提高生長(zhǎng)速率，某些極端環(huán)境的耐受性等（5）系統(tǒng)生物學(xué)的發(fā)展

對(duì)微生物生命現(xiàn)象的遺傳與調(diào)控研究，目前多處于單基因研究。研究表明，許多重要的生理現(xiàn)象都是多基因調(diào)控的，因此，多基因共同參與的對(duì)微生物生命現(xiàn)象（系統(tǒng)與進(jìn)化、生理與代謝、遺傳與發(fā)育）的整體調(diào)控研究將成為微生物學(xué)學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)。A.多基因系統(tǒng)生物學(xué)

自然環(huán)境中同種或異種微生物之間存在復(fù)雜的信息傳遞，微生物對(duì)環(huán)境也同樣具有復(fù)雜的信息應(yīng)答。對(duì)自然系統(tǒng)條件下的微生物進(jìn)行綜合研究，將成為微生物學(xué)生理學(xué)系統(tǒng)研究的問題之一。B.多物種系統(tǒng)生物學(xué)小結(jié)微生物生理學(xué)是闡述微生物的生命活動(dòng)規(guī)律的一門科學(xué)，重點(diǎn)內(nèi)容包括：微生物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能、微生物的營(yíng)養(yǎng)與物質(zhì)運(yùn)輸、微生物的分解代謝、微生物的合成代謝、微生物的代謝調(diào)節(jié)、微生物的次級(jí)代謝及其調(diào)節(jié)、微生物的生長(zhǎng)繁殖與環(huán)境、微生物的分化、基因組時(shí)代的微生物生理學(xué)等。學(xué)習(xí)重點(diǎn)章節(jié)（教材）第一章緒論（1學(xué)時(shí)）第四章異養(yǎng)微生物的生物氧化（6學(xué)時(shí)）第五章自養(yǎng)微生物的生物氧化（3學(xué)時(shí)）第六章微生物的合成代謝（8學(xué)時(shí)）第九章微生物的生長(zhǎng)繁殖與環(huán)境（6學(xué)時(shí)）第十章微生物的分化（8學(xué)時(shí)）微生物生理學(xué)中常用的技術(shù)與方法純培養(yǎng)技術(shù)染色技術(shù)顯微與顯微攝影技術(shù)生化技術(shù)放射性同位素技術(shù)遺傳學(xué)方法免疫學(xué)技術(shù)與其他技術(shù)細(xì)胞破碎技術(shù)離心技術(shù)層析技術(shù)電泳技術(shù)過濾技術(shù)微量測(cè)壓技術(shù)常用生化技術(shù)第二章微生物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能原核微生物真核微生物原核微生物以細(xì)菌為典型代表?；窘Y(jié)構(gòu)包括細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、”核區(qū)”。特殊結(jié)構(gòu)??包括莢膜、鞭毛和芽孢等。細(xì)菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)鞭毛芽孢纖毛質(zhì)粒細(xì)胞膜周質(zhì)空間肽聚糖層外膜細(xì)胞膜肽聚糖層革蘭氏陽(yáng)性菌與陰性菌

是細(xì)菌細(xì)胞在其生命活動(dòng)過程中在一定營(yíng)養(yǎng)條件下向細(xì)胞表面分泌的一層膠狀透明的粘性物質(zhì)，位于細(xì)胞壁的外側(cè)。▲莢膜：如果分泌的粘性物質(zhì)與細(xì)胞壁結(jié)合緊密，有一定的外形和明顯的邊緣，則稱莢膜。糖被▲粘液層：若與細(xì)胞壁結(jié)合較松散，無一定的外形和明顯的邊緣，則稱粘液層?；瘜W(xué)組分：主要為多糖或多肽，還有一定數(shù)量的多肽、糖蛋白、脂蛋白等，因菌種而異。含水量90%以上。莢膜粘液層功能：（1）對(duì)菌體起保護(hù)作用，防止干燥和被吞噬；（2）形成各種形狀的菌膠團(tuán)；（3）做為貯存物，在碳源缺乏時(shí)可利用莢膜物質(zhì)生存。重要應(yīng)用舉例——黃原膠野油菜黃單胞菌胞外莢膜中提取的黃原膠，在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用非常廣泛，用量很大。2.用途：（1）用于油田開發(fā)，作為鉆井泥漿，提高采油率。（2）用于食品工業(yè)，作為食品添加劑（蛋糕、面包、果凍等），1983年世界衛(wèi)生組織（WHO）在羅馬開會(huì)，批準(zhǔn)黃原膠（Xanthon

gum

）在世界范圍使用，每年上萬(wàn)噸（美國(guó)）用于食品。1．性質(zhì)：（1）具有假塑性（流變性），乳化穩(wěn)定性，顆粒懸浮性。（2）耐酸堿，耐高溫。（3）抗鹽鈣。（4）高粘度。

是指一大類具有完整細(xì)胞核、結(jié)構(gòu)精巧的染色體和多種細(xì)胞器的微生物。真核微生物真核微生物包括哪些？真核微生物的特點(diǎn)？線粒體溶酶體粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)核糖體細(xì)胞核核仁核膜粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)