微生物學(xué)講義

微生物學(xué)講義微生物學(xué)講義微生物學(xué)講義微生物學(xué)講義編制僅供參考審核批準(zhǔn)生效日期地址：電話：傳真:郵編:微生物學(xué)講義第一章緒論微生物與人類(lèi)的關(guān)系人類(lèi)喝的酸奶、酒等發(fā)酵飲料，吃的面包、饅頭甚至呼吸的新鮮空氣都是微生物帶來(lái)的恩惠；而我們所遭受的感冒和其它傳染病等病魔的折磨，則是有害微生物侵蝕了身體所致，但服用或注射抗生素類(lèi)藥物后恢復(fù)健康，又要感謝微生物，因?yàn)檫@類(lèi)藥物是微生物的“奉獻(xiàn)”。微生物是一把雙刃劍：一方面給人類(lèi)帶來(lái)巨大的利益，如：許多微生物產(chǎn)品疫苗、維生素、酶制劑、酒和抗生素等重要產(chǎn)品，物質(zhì)循環(huán)中的重要組成成員以及以基因工程為代表的生物技術(shù)也是微生物對(duì)人類(lèi)做出的又一重大貢獻(xiàn)；另一方面又“殘忍”地給人類(lèi)帶來(lái)巨大災(zāi)難，如：1347年的瘟疫（鼠疫耶森氏菌）幾乎毀滅整個(gè)歐洲，今天的艾滋?。ˋIDS）、癌癥、SARS以及已被人類(lèi)征服了的傳染病（如肺結(jié)核、瘧疾、霍亂等）也有“卷土重來(lái)”之勢(shì)。隨著環(huán)境污染和破壞日益嚴(yán)重，一些以前從未有過(guò)的新疾?。ㄈ畿妶F(tuán)病、埃博拉病毒病、瘋牛病和SARS等）又給人類(lèi)帶來(lái)新的威脅。因此，你－未來(lái)的微生物學(xué)家或其他科學(xué)家任重而道遠(yuǎn)。正確地利用微生物的兩面性來(lái)造福人類(lèi)是我們學(xué)習(xí)和應(yīng)用微生物學(xué)的目的，也是義不容辭的責(zé)任。什么是微生物？微生物是一切肉眼所看不到的或者看不清楚的形體微小的單細(xì)胞或個(gè)體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的多細(xì)胞的甚至沒(méi)有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的低等生物的總稱(chēng)。微生物的特點(diǎn)：形體微小μm－mm光鏡下可見(jiàn)、大的肉眼可見(jiàn)（細(xì)胞型）nm電鏡下可見(jiàn)（細(xì)胞器和非細(xì)胞型病毒）單細(xì)胞構(gòu)造簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單多細(xì)胞非細(xì)胞型（分子生物）原核類(lèi)：細(xì)菌、放線菌、支原體、立克次氏體和藍(lán)細(xì)菌等進(jìn)化地位低等真核類(lèi)：真菌（酵母菌和霉菌）、原生動(dòng)物和顯微藻類(lèi)非細(xì)胞類(lèi)：病毒、亞病毒（擬病毒、類(lèi)病毒和朊病毒等）微生物科學(xué)研究對(duì)象及分類(lèi)地位研究對(duì)象：無(wú)細(xì)胞結(jié)構(gòu)不能獨(dú)立生活的病毒、亞病毒，具原核細(xì)胞結(jié)構(gòu)的古生菌和真細(xì)菌以及具真核細(xì)胞結(jié)構(gòu)的真菌（酵母菌、霉菌和蕈xun菌）、單細(xì)胞藻類(lèi)和原生動(dòng)物等。分類(lèi)地位：由于微生物的極其多樣性以及獨(dú)特的生物學(xué)特征（個(gè)體小，比表面積大、吸收多、轉(zhuǎn)化快，生長(zhǎng)旺盛、繁殖快，種類(lèi)多、分布廣，易變異、適應(yīng)性強(qiáng)。），使其在整個(gè)生命科學(xué)中占有舉足輕重的地位。無(wú)論是1969年魏塔克Whittaker提出的五界系統(tǒng)，還是1977年卡爾·伍斯KarlWoese（2003年格拉夫生物科學(xué)獎(jiǎng)獲得者）提出的三域系統(tǒng)，微生物都占據(jù)很大比例（3/5和2/3）。研究?jī)?nèi)容及分科研究?jī)?nèi)容：微生物學(xué)是研究微生物在一定條件下的形態(tài)結(jié)構(gòu)，生理生化，遺傳變異以及微生物的進(jìn)化、分類(lèi)和生態(tài)等生命活動(dòng)規(guī)律及其應(yīng)用的一門(mén)學(xué)科。分科：隨著微生物學(xué)的不斷發(fā)展，已形成了基礎(chǔ)微生物學(xué)和應(yīng)用微生物學(xué)兩大學(xué)科，又可分為許多不同的分支學(xué)科，并還在不斷地形成新的學(xué)科和研究領(lǐng)域。見(jiàn)p3圖1－1三、微生物學(xué)的發(fā)展（一）史前期（1676年以前）人們?cè)陲@微鏡出現(xiàn)以前并不知道微生物，只是無(wú)形中利用了微生物，也不知道這些過(guò)程中有微生物存在。如我國(guó)的制曲釀酒工業(yè)——先用霉菌制曲，再用酵母菌發(fā)酵；農(nóng)業(yè)上的輪作制、積肥漚糞等；醫(yī)學(xué)上人痘（鼻苗法種痘）預(yù)防天花、用麥曲治療腹瀉等。（二）初創(chuàng)期（1676－1861）微生物的發(fā)現(xiàn)和形態(tài)學(xué)研究列文虎克Leeuwenhoek于1676年用自制的單式顯微鏡第一次發(fā)現(xiàn)并描述了微生物，隨后人們主要熱衷于尋找和描述微生物的形態(tài)及分門(mén)別類(lèi)，而沒(méi)有研究其生理活動(dòng)及與人類(lèi)實(shí)踐活動(dòng)的關(guān)系。（三）奠基期（1861－1897）微生物的生理活動(dòng)研究以法國(guó)的巴斯德Pasteur和德國(guó)的柯赫Koch為代表的科學(xué)家將微生物的研究推進(jìn)到生理學(xué)研究階段，揭露了微生物是造成腐敗發(fā)酵和人畜疾病的原因，并建立了分離、培養(yǎng)、接種和滅菌等一系列獨(dú)特的微生物技術(shù)，從而奠定了微生物學(xué)的基礎(chǔ)，同時(shí)開(kāi)辟了醫(yī)學(xué)和工業(yè)微生物學(xué)等分支學(xué)科。巴斯德主要貢獻(xiàn)有三個(gè)方面提出了生命只能來(lái)源于生命的胚種學(xué)說(shuō)，認(rèn)為只有活的微生物才是傳染病、發(fā)酵和腐敗的真正原因。用著名的曲頸瓶試驗(yàn)徹底否定了“自然發(fā)生”學(xué)說(shuō)。奠定了免疫學(xué)的基礎(chǔ)。1877年巴斯德研究了雞霍亂，發(fā)現(xiàn)將病原菌減毒可誘發(fā)免疫性，以預(yù)防雞霍亂。其后他又研究了牛、羊炭疽病和狂犬病，并首次職稱(chēng)狂犬病疫苗，證實(shí)其免疫學(xué)說(shuō)，為人類(lèi)防病、治病作出了重大貢獻(xiàn)。證實(shí)發(fā)酵是由微生物引起的。巴斯德經(jīng)過(guò)不斷努力，終于分離到了許多引起發(fā)酵的微生物，并證實(shí)酒精發(fā)酵是由酵母菌引起的。此外，他還發(fā)現(xiàn)了乳酸發(fā)酵、醋酸發(fā)酵和丁酸發(fā)酵都是由不同的細(xì)菌引起的，為進(jìn)一步研究微生物的生理生化奠定了基礎(chǔ)。其他方面：至今仍在沿用的巴斯德消毒法（60－65℃加熱處理30ˊ，殺死有害微生物的一種消毒法），對(duì)蠶軟化病提出隔離病原體防治傳染、檢查淘汰病蛾，逐漸消滅病害的理論?？潞罩饕暙I(xiàn)有兩方面⑴在微生物基本操作技術(shù)方面為微生物學(xué)的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，主要包括①發(fā)明了明膠、瓊脂固體培養(yǎng)基平板分離培養(yǎng)技術(shù)，一直沿用至今；②創(chuàng)立了懸滴培養(yǎng)法、顯微攝影技術(shù)以及許多染色方法；③配置培養(yǎng)基。⑵在病原菌研究方面①具體證實(shí)了炭疽病菌是炭疽病的病原菌；②發(fā)現(xiàn)了肺結(jié)核病的病原菌（于1911年獲諾貝爾獎(jiǎng)）；提出了證明某種微生物是否為某種疾病病原體的基本原則－柯赫法則：病原菌總是在患傳染病的動(dòng)物（生物）中存在，而不存在于健康個(gè)體中；這一微生物可以離開(kāi)動(dòng)物體，并被培養(yǎng)為純種培養(yǎng)物；這種純種培養(yǎng)物接種到敏感的健康動(dòng)物體后，應(yīng)出現(xiàn)該微生物所引起的特有病癥；該微生物可以從患病的試驗(yàn)動(dòng)物中重新分離出來(lái)，并可在實(shí)驗(yàn)室中再次培養(yǎng)，且它仍應(yīng)與原始病原微生物相同。3、其他李斯特－消毒外科術(shù)，埃爾里赫、梅契尼科夫－免疫學(xué)，貝哲林克、維諾格拉德斯基－土壤微生物學(xué)，伊萬(wàn)諾夫斯基－病毒學(xué)，埃爾里赫－化療法。（四）20世紀(jì)的微生物學(xué)1941年以前微生物學(xué)家主要研究感染疾病因子、免疫、尋找新的化學(xué)治療劑以及微生物代謝等。直到40年代，許多生物學(xué)難以解決德理論和技術(shù)問(wèn)題十分突出，特別是遺傳學(xué)上的爭(zhēng)論問(wèn)題，才使得微生物學(xué)與生物學(xué)很快結(jié)合起來(lái)，成為整個(gè)生命科學(xué)發(fā)展德前沿。多學(xué)科交叉促進(jìn)了微生物學(xué)的全面發(fā)展1941年的突變實(shí)驗(yàn)比德?tīng)柡退啬酚么植诿}胞菌分離出一系列生化突變株，將遺傳學(xué)和生物化學(xué)緊密結(jié)合起來(lái)，不僅促進(jìn)了微生物學(xué)的發(fā)展，形成了微生物遺傳學(xué)和生理學(xué)，而且也推動(dòng)了分子遺傳學(xué)的形成；與此同時(shí)，微生物的其它分支學(xué)科也得到了迅速發(fā)展。還有60年代發(fā)展起微生物生態(tài)學(xué)、環(huán)境微生物學(xué)等；50年代微生物學(xué)全面進(jìn)入分子研究水平，與發(fā)展起的分子生物學(xué)理論和技術(shù)以及其他學(xué)科匯合，使其發(fā)展成為生命科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的一門(mén)前沿科學(xué)。促進(jìn)許多重大理論問(wèn)題的突破1941年的突變實(shí)驗(yàn)，提出了“一個(gè)基因一個(gè)酶”的假說(shuō)；1943年魯里亞、德?tīng)柌艨说耐坎荚囼?yàn)證明了突變的性質(zhì)和來(lái)源（自發(fā)性）；長(zhǎng)期爭(zhēng)論而未能解決的“遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)是什么？”的重大理論問(wèn)題，也是以微生物為實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行研究獲得的結(jié)果證實(shí)：核酸是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)；DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的提出，基因的概念，基因組的測(cè)序，操?gòu)淖訉W(xué)說(shuō)，“中心法則”等理論的提出都與微生物學(xué)的研究息息相關(guān)。另外，源于微生物轉(zhuǎn)化的理論和技術(shù)的轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物的轉(zhuǎn)化技術(shù)、DNA重組技術(shù)、遺傳工程，使人類(lèi)定向改變生物、根治疾病、美化環(huán)境的夢(mèng)想成為現(xiàn)實(shí)。總之，20世紀(jì)的微生物學(xué)一方面在與其他學(xué)科的交叉和相互促進(jìn)中獲得迅猛發(fā)展，另一方面也為整個(gè)生命科學(xué)的發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn)。3、我國(guó)微生物學(xué)的發(fā)展我國(guó)具有5000多年文明史的古國(guó)，是認(rèn)識(shí)和利用微生物最早的國(guó)家之一。特別是在制酒、醬油和醋等微生物產(chǎn)品以及種痘等方面。但是微生物作為一門(mén)科學(xué)進(jìn)行研究卻比較落后。從本世紀(jì)初由一批從西方留學(xué)的科學(xué)家開(kāi)始進(jìn)行比較系統(tǒng)地研究。主要有伍連德－對(duì)鼠疫和霍亂病原等進(jìn)行研究，并建立衛(wèi)生防疫機(jī)構(gòu)；湯飛凡及其助手張曉樓－醫(yī)學(xué)細(xì)菌學(xué)、病毒學(xué)和免疫學(xué)，尤其是在世界上首次分離和確證了沙眼病原體；謝少文則第一次分離出立克次氏體；戴芳瀾和俞大紱是我國(guó)真菌學(xué)和植物病理學(xué)的奠基人；陳華癸和張憲武開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)的農(nóng)業(yè)微生物學(xué)；高尚蔭創(chuàng)建了我國(guó)的病毒學(xué)和第一個(gè)微生物學(xué)專(zhuān)業(yè)。五、21世紀(jì)微生物學(xué)展望1、微生物基因組學(xué)研究將全面展開(kāi)主要集中在基因組的序列分析、功能分析和比較分析，從本質(zhì)上認(rèn)識(shí)微生物自身以及利用和改造微生物，并帶動(dòng)分子微生物學(xué)等基礎(chǔ)研究學(xué)科的發(fā)展。2、以了解微生物之間、微生物與其他生物、微生物與環(huán)境的相互作用為研究對(duì)象的微生物生態(tài)學(xué)、環(huán)境微生物學(xué)和細(xì)胞微生物學(xué)等，將在基因組信息的基礎(chǔ)上獲得長(zhǎng)足進(jìn)步，為人類(lèi)的生存和健康發(fā)揮重要作用。3、與其他學(xué)科將更加廣泛的交叉，相互促進(jìn)發(fā)展。微生物基因組學(xué)是數(shù)、理、化、信息和計(jì)算機(jī)等多種學(xué)科交叉的結(jié)果；隨著人類(lèi)認(rèn)識(shí)的加深和需求，將進(jìn)一步向地質(zhì)、海洋、大氣和太空滲透，是更多的邊緣學(xué)科得到發(fā)展。微生物學(xué)的研究技術(shù)和方法也將會(huì)在吸收其他學(xué)科的先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，向自動(dòng)化、定向化和定量化發(fā)展。在21世紀(jì)微生物產(chǎn)業(yè)除了更廣泛地利用和挖掘不同生境（尤其是極端環(huán)境）的自然資源微生物外，基因工程菌將形成一批強(qiáng)大的工業(yè)生產(chǎn)菌，生產(chǎn)外源基因表達(dá)的產(chǎn)物，特別是藥物的生產(chǎn)將出現(xiàn)前所未有的新局面，人類(lèi)將完全征服癌癥、艾滋病以及其他疾病，為人類(lèi)做出更大的貢獻(xiàn)。思考題1．什么是微生物微生物學(xué)的研究?jī)?nèi)容是什么

2．微生物學(xué)發(fā)展過(guò)程中的幾位重要科學(xué)家及其貢獻(xiàn)有哪些？3．病原菌學(xué)說(shuō)的提出和證實(shí)都有哪些人？4．微生物有那些特點(diǎn)？第二章微生物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能第一節(jié)原核微生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)原核微生物是指細(xì)胞核無(wú)核膜包圍，只有核區(qū)的裸露DNA的原始單細(xì)胞微生物，包括古生菌和真細(xì)菌兩大類(lèi)群。真細(xì)菌的細(xì)胞膜含由酯鍵連接的脂類(lèi)，細(xì)胞壁中含特有的肽聚糖，DNA中一般沒(méi)有內(nèi)含子（近年來(lái)也有例外的發(fā)現(xiàn)）。包括細(xì)菌、放線菌、藍(lán)細(xì)菌、支原體、立克次氏體和衣原體等。一、真細(xì)菌細(xì)胞的構(gòu)造細(xì)菌細(xì)胞是原核細(xì)胞，就是在細(xì)胞中沒(méi)有細(xì)胞核結(jié)構(gòu)。只有明顯核區(qū)（擬核），外面無(wú)核膜包圍。與有真正細(xì)胞核的真核細(xì)胞相比，其它結(jié)構(gòu)成分也有差異，如原核細(xì)胞壁的主要成分是一類(lèi)含有氨基酸的多糖，稱(chēng)為肽聚糖，而真核細(xì)胞壁主要由纖維素或甲殼質(zhì)組成。細(xì)菌細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)是一般細(xì)菌共有的結(jié)構(gòu)，包括細(xì)胞壁、細(xì)胞質(zhì)膜、擬核、細(xì)胞質(zhì)。細(xì)胞壁：是位于細(xì)胞最外面的一層堅(jiān)韌而略具彈性的結(jié)構(gòu)層，主要由肽聚糖構(gòu)成，有固定外形和保護(hù)細(xì)胞等多種功能。用一種稱(chēng)為革蘭氏染色的方法，可將細(xì)菌分為革蘭氏陽(yáng)性菌（G＋菌）和革蘭氏陰性菌（G－菌）兩大類(lèi)。真細(xì)菌的細(xì)胞膜含由酯鍵連接的脂類(lèi)，細(xì)胞壁中含有特有的肽聚糖，DNA中一般沒(méi)有內(nèi)含子（近年也有例外發(fā)現(xiàn)）；古生菌的細(xì)胞壁無(wú)肽聚糖，由多糖、糖蛋白或蛋白質(zhì)構(gòu)成，且多含有酸或酸性氨基酸、多糖細(xì)胞壁。證明細(xì)胞壁存在的方法：質(zhì)壁分離技術(shù)（蔗糖溶液），姬姆薩染色（壁綠色，質(zhì)紅色），制成原生質(zhì)體，電子顯微鏡觀察。革蘭氏陽(yáng)性菌細(xì)胞壁：化學(xué)組分簡(jiǎn)單，只由90％的肽聚糖和10％磷壁酸肽聚糖：分子由肽和聚糖兩部分組成，肽有四肽尾（按L型和D型交替連接而成）和肽橋，聚糖則由N－乙酰葡萄糖胺（NAG）和N－乙酰胞壁酸（NAM）相互間隔通過(guò)β－1、4－糖苷鍵（溶菌酶水解）連接而成，呈長(zhǎng)鏈骨架結(jié)構(gòu)。磷壁酸：主要為甘油磷壁酸或核糖醇磷壁酸。分為壁磷酸和膜磷酸。壁磷酸與肽聚糖上的NAG共價(jià)連接，可用稀酸或稀堿提?。荒ち姿崾歉视土姿崤c膜上的磷脂共價(jià)結(jié)合，用45％的熱酚或熱水提取。主要生理功能：由于含有較多的負(fù)電荷而吸收Mg2＋，而提高一些合成酶的活性；儲(chǔ)藏磷元素；增強(qiáng)某些致病菌對(duì)宿主細(xì)胞的粘連，避免被白細(xì)胞吞噬以及抗補(bǔ)體的作用；賦予G＋菌以特異表面抗原；可為噬菌體的吸附位點(diǎn)。革蘭氏陰性菌的細(xì)胞壁肽聚糖：1－2層為薄層，四肽尾的第三個(gè)氨基酸為內(nèi)消旋的二氨基庚二酸（m－DAP），無(wú)肽橋，單體之間僅通過(guò)肽尾直接相連，故松散、機(jī)械強(qiáng)度較差。外膜：位于細(xì)胞壁外層，由脂多糖、磷脂和脂蛋白等組成。脂多糖由類(lèi)脂A、核心多糖和O－特異側(cè)鏈三部分組成。其中類(lèi)脂A是G－菌的致病物質(zhì)－內(nèi)毒素的物質(zhì)基礎(chǔ)；O－特異側(cè)鏈種類(lèi)極多，決定其表面抗原決定簇的多樣性。外膜蛋白：是鑲嵌在LPS和磷脂層外膜上的蛋白。有兩種孔蛋白，限制或控制某些物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞，一種脂蛋白將外膜與肽聚糖內(nèi)壁層上的蛋白牢固連接。缺壁細(xì)菌：在自然界長(zhǎng)期進(jìn)化和實(shí)驗(yàn)室菌種的自發(fā)突變中發(fā)生細(xì)胞壁缺陷的細(xì)菌或者在實(shí)驗(yàn)室用人為的方法獲得的缺壁細(xì)菌。缺壁突變－L型細(xì)菌實(shí)驗(yàn)室或宿主體內(nèi)形成基本去盡－原生質(zhì)體（G＋）缺壁細(xì)菌人工去壁部分去掉－球狀體（G－）在自然界長(zhǎng)期進(jìn)化中形成－支原體（細(xì)胞膜中含有甾醇）革蘭氏染色的機(jī)制：革蘭氏發(fā)明，薩頓提出，彼弗里奇證明。結(jié)晶紫和碘在細(xì)胞膜內(nèi)形成水不溶的復(fù)合物，G＋菌的細(xì)胞壁較厚，肽聚糖網(wǎng)層次多和交聯(lián)緊密，故乙醇脫色時(shí)，因失水反而網(wǎng)孔縮小，因此該復(fù)合物留在壁內(nèi)，使其仍呈紫褐色；反之G－菌則正相反，且由于其外膜的類(lèi)脂迅速溶解，使薄而松散的肽聚糖層網(wǎng)孔變大，結(jié)晶紫碘復(fù)合物溶出而無(wú)色，故被染成復(fù)染的顏色紅色。2、細(xì)胞質(zhì)膜：是緊貼在細(xì)胞壁內(nèi)側(cè)，包圍細(xì)胞質(zhì)的一層柔軟、脆弱且富有彈性的半透性薄膜，是重要的代謝活動(dòng)中心，對(duì)于細(xì)菌的呼吸、能量的產(chǎn)生、運(yùn)動(dòng)、生物合成、內(nèi)外物質(zhì)的交換運(yùn)送等均有重要的作用。由磷脂和蛋白質(zhì)組成。3、擬核：位于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，是一種沒(méi)有核膜、沒(méi)有核仁、沒(méi)有固定形態(tài)、結(jié)構(gòu)也較簡(jiǎn)單的原始形態(tài)的核，其實(shí)質(zhì)是一個(gè)大型環(huán)狀的雙鏈DNA分子，是負(fù)載細(xì)菌遺傳信息的物質(zhì)基礎(chǔ)。4、細(xì)胞質(zhì)：是由細(xì)胞質(zhì)膜包圍著的，除擬核以外一切透明、膠狀、顆粒狀物質(zhì)的總稱(chēng)。具有維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境平衡等多種功能，分散于細(xì)胞質(zhì)中的核糖體顆粒是蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所。內(nèi)含物主要有PHB聚β－羥丁酸、磁小體和羧化酶。PHB存在于許多細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)內(nèi)屬于類(lèi)脂性質(zhì)的碳源類(lèi)貯藏物，不溶于水，可溶于氯仿，用尼羅蘭或蘇丹黑染色，具有貯藏能量、碳源和降低細(xì)胞滲透壓的作用。由于其具有無(wú)毒、可塑和易降解的特性，故被認(rèn)為是生產(chǎn)醫(yī)用塑料、生物降解塑料的良好原料。磁小體：趨磁細(xì)菌中含有的大小均勻、數(shù)目不等的磁小體，其成分為Fe3O4，外有一層膜包裹，是單磁疇晶體，無(wú)毒、大小均勻。功能是導(dǎo)向作用，即借鞭毛游向該菌最有利的環(huán)境處生活。目前認(rèn)為該菌有實(shí)用前景，可生產(chǎn)磁性定向藥物或抗體，以及制造生物傳感器等。細(xì)菌細(xì)胞的特殊結(jié)構(gòu)包括鞭毛、菌毛、莢膜、芽孢等，是某些細(xì)菌在某生長(zhǎng)階段具有的結(jié)構(gòu)。鞭毛：是某些細(xì)菌表面著生的一至數(shù)根由細(xì)胞內(nèi)伸出的細(xì)長(zhǎng)、波曲的絲狀體，具有運(yùn)動(dòng)的功能。鞭毛在菌體上的著生位置、數(shù)目因種而異。2、菌毛（又名纖毛）：是在細(xì)菌體表的比鞭毛更細(xì)、更短、直硬，且數(shù)量較多（250～300根）的絲狀體，與細(xì)菌吸附或性結(jié)合有關(guān)。3、莢膜：是某些細(xì)菌向細(xì)胞壁表面分泌的一層厚度不定的膠狀物質(zhì)，它猶如穿在菌體表面的一件外套，用顯微鏡觀察，中心部位是細(xì)菌菌體，在暗色背景下莢膜呈透明狀環(huán)繞菌體，具有抗干燥，抗吞噬和附著作用。4、芽孢：是某些細(xì)菌于生長(zhǎng)后期，在細(xì)胞內(nèi)形成的一個(gè)圓形、橢圓形或圓柱形、厚壁、含水量極低和具有極強(qiáng)的抗熱、抗輻射、抗化學(xué)藥物和抗靜水壓等特性的休眠體，，稱(chēng)為內(nèi)生孢子，亦稱(chēng)芽孢?？胺Q(chēng)生命世界之最，所以有些細(xì)菌在環(huán)境條件不利于生長(zhǎng)繁殖時(shí)便會(huì)形成芽孢。能產(chǎn)生芽孢的多為桿菌，產(chǎn)芽孢母細(xì)胞的外殼稱(chēng)芽孢囊。芽孢在菌體內(nèi)的位置、形狀、大小因種而異，有中央位、端位、近端位等。在有些細(xì)菌中，芽孢的直徑小于菌體直徑，這些細(xì)菌稱(chēng)為芽孢桿菌，為好氧細(xì)菌；在另一些細(xì)菌中，芽孢的直徑大于菌體直徑，使整個(gè)菌體呈梭形或鼓塑形，這些細(xì)菌稱(chēng)為梭狀芽孢桿菌，為厭氧菌。在球菌和螺菌中，只有少數(shù)種類(lèi)有芽孢。芽孢形成和結(jié)構(gòu)芽孢的形成是一個(gè)極其復(fù)雜的過(guò)程，包括形態(tài)結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分等多方面的變化。光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡觀察研究的結(jié)果，表明芽孢的形成在結(jié)構(gòu)上主要經(jīng)歷以下幾個(gè)階段：①核物質(zhì)融合成軸絲狀（桿狀）。②在細(xì)胞中央或一端，細(xì)胞膜內(nèi)陷形成隔膜包圍核物質(zhì)，產(chǎn)生一個(gè)小細(xì)胞。③小細(xì)胞被原來(lái)的細(xì)胞膜包圍，生成前孢子。前孢子實(shí)質(zhì)上是一個(gè)被兩層同心膜包圍著的原生質(zhì)體，抗輻射。④前孢子再向外分泌芽孢肽聚糖、DPA（吡啶二羧酸），積累鈣離子，再經(jīng)脫水，形成皮層、芽孢衣等多層膜，最后成為成熟的芽孢，由于細(xì)胞壁的潰溶而釋放出來(lái)。芽泡形成過(guò)程中在化學(xué)成分方面也發(fā)生很大變化。生芽孢的細(xì)胞大量吸收鈣離子并大量合成營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞中沒(méi)有的吡啶二羧酸。在成熟的芽孢中，芽孢原生質(zhì)體含有極高的吡啶二羧酸鈣DPA-Ca，在新合成的、具有特殊化學(xué)構(gòu)造的外層（皮層和孢子衣，有時(shí)還有芽孢外壁）中也有這種物質(zhì)。芽孢的壁含有一種特殊的肽聚糖－芽孢肽聚糖。同時(shí)，芽孢中還含有一些特殊的蛋白質(zhì)。芽孢的萌發(fā)：剛形成的芽孢總是處于休眠狀態(tài)。熱處理（如65℃放置幾十分鐘）可以使芽孢加速活化。芽孢萌發(fā)時(shí)首先發(fā)生吸脹作用，隨之折光性和抗性喪失，繼而呼吸作用開(kāi)始，顯出代謝活性，芽孢物質(zhì)（干重）的30％變?yōu)榭扇芪镝尦?，營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞壁迅速合成，最后，新形成的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞從孢子衣里萌發(fā)出來(lái)。萌發(fā)通常有三種方式：赤道脫出，末端脫出，斜出。芽孢耐熱機(jī)制：滲透調(diào)節(jié)皮層膨脹學(xué)說(shuō)認(rèn)為芽孢的耐熱性在于芽孢衣對(duì)多價(jià)陽(yáng)離子和水分的透性很差，皮層由于含有大量交聯(lián)度低、負(fù)電荷強(qiáng)的芽孢肽聚糖，其與低價(jià)的陽(yáng)離子一起使皮層的離子強(qiáng)度很高，從而使皮層產(chǎn)生極高的滲透壓去奪取芽孢核心的水份，其結(jié)果造成皮層的充分膨脹，而有生命的核心部分的細(xì)胞質(zhì)卻變得高度失水，因此，具極強(qiáng)的耐熱性。伴孢晶體：少數(shù)芽孢桿菌如蘇云金芽孢桿菌在形成芽孢的同時(shí)，會(huì)在芽孢旁形成一顆菱形或雙錐形的堿溶性蛋白質(zhì)晶體－（δ）內(nèi)毒素，稱(chēng)為伴孢晶體。對(duì)200多種昆蟲(chóng)尤其是鱗翅目昆蟲(chóng)的幼蟲(chóng)有毒殺作用，蛋白質(zhì)晶體的毒性是有高度專(zhuān)性的，對(duì)其他動(dòng)物與植物完全沒(méi)有毒性，故是一種理想的有利于環(huán)保的生物農(nóng)藥。研究芽孢的意義：1．分類(lèi)鑒定不同細(xì)菌的芽孢具有不同的特點(diǎn)，從形狀、大小、表面特征，直到與菌體的關(guān)系等都有不同的表現(xiàn)，因此可以作為分類(lèi)鑒定的依據(jù)或參考。2．科研材料由于芽孢獨(dú)特的產(chǎn)生方式，成為研究形態(tài)發(fā)生和遺傳控制的好材料。3．保存菌種芽孢對(duì)不良環(huán)境有很強(qiáng)的抵抗力，可以保持生命力達(dá)數(shù)十年之久，在自然界使細(xì)菌度過(guò)惡劣的環(huán)境，在實(shí)驗(yàn)室是保存菌種的好材料。4．分離菌種芽孢的耐熱性有助于芽孢細(xì)菌的分離。將含菌懸浮液進(jìn)行熱處理，殺死所有營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞，可以篩選出形成芽孢的細(xì)菌種類(lèi)。5．生物殺蟲(chóng)。這種殺蟲(chóng)劑的生產(chǎn)，并不需將蛋白質(zhì)分離出來(lái)，只需培養(yǎng)大量細(xì)菌，在其形成芽孢并產(chǎn)生晶體時(shí)收獲、干燥，做成粉劑即可第二節(jié)真核微生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)細(xì)胞核具有核膜，能進(jìn)行有絲分裂、細(xì)胞質(zhì)中存在線粒體等細(xì)胞器的生物。真核微生物包括真菌、顯微藻類(lèi)、原生動(dòng)物以及地衣等。細(xì)胞壁（真菌和藻類(lèi)）：主要成分是多糖（葡聚糖、甘露聚糖、纖維素、幾丁質(zhì)等），另有少量的蛋白質(zhì)和脂類(lèi)。酵母菌的細(xì)胞壁：甘露聚糖、蛋白質(zhì)、葡聚糖、幾丁質(zhì)和少量的脂質(zhì)。葡聚糖有兩類(lèi)β－1、3和β－1、6葡聚糖，位于細(xì)胞壁內(nèi)層，起維持酵母細(xì)胞的機(jī)械強(qiáng)度作用。絲狀真菌的細(xì)胞壁：由外到內(nèi)依次為葡聚糖、糖蛋白、纖維素和幾丁質(zhì)。藻類(lèi)的細(xì)胞壁：纖維素、雜多糖及少量的蛋白質(zhì)和脂類(lèi)。除壁的方式為蝸牛酶水解或葡聚糖酶、甘露聚糖酶、纖維素酶和幾丁質(zhì)酶等混合酶水解。鞭毛和纖毛與原核微生物鞭毛的區(qū)別主要是鞭桿為：“9＋2”結(jié)構(gòu)，基體為“9＋0”結(jié)構(gòu)。運(yùn)動(dòng)方式為彎曲運(yùn)動(dòng)。細(xì)胞器1、核糖體：又稱(chēng)核蛋白體，是存在于一切細(xì)胞中的無(wú)膜包裹的顆粒狀細(xì)胞器，具有合成蛋白質(zhì)的功能，主要成分由表到內(nèi)是蛋白質(zhì)（40％）和RNA（60％），共價(jià)結(jié)合形成。真核生物內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和細(xì)胞基質(zhì)中的核糖體為80S，其它細(xì)胞器如線粒體、葉綠體中的為70S。2、線粒體：是一種進(jìn)行氧化磷酸化反應(yīng)的重要細(xì)胞器，其功能是把蘊(yùn)藏在有機(jī)物中的化學(xué)潛能轉(zhuǎn)化為生命活動(dòng)所需的通用能源ATP，故為真核生物的“動(dòng)力車(chē)間”。由雙層膜包裹而成，內(nèi)膜上有嵴、基粒和四種脂蛋白復(fù)合體，嵴增大進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的面積；基?；騀1顆粒為ATP合成酶復(fù)合體，四種脂蛋白是電子傳遞鏈（呼吸鏈）的組成部分。3、葉綠體：將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，并通過(guò)光合作用將CO2和H2O合成葡萄糖等碳水化合物，放出O2的綠色顆粒狀細(xì)胞器。課后思考題那些特征可用于區(qū)別真核生物與原核生物？什么是缺壁細(xì)菌？試述其各自的特點(diǎn)和意義。用滲透調(diào)節(jié)皮層膨脹學(xué)說(shuō)解釋芽孢的耐熱機(jī)制。簡(jiǎn)述線粒體和葉綠體的主要特征及功能。第三章微生物的營(yíng)養(yǎng)微生物的營(yíng)養(yǎng)主要是研究和闡明營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在微生物生命活動(dòng)過(guò)程中的生理功能，以及微生物細(xì)胞從外界環(huán)境攝取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的機(jī)制。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)：那些能夠滿(mǎn)足微生物機(jī)體生長(zhǎng)、繁殖和完成各種生理活動(dòng)所需的物質(zhì)稱(chēng)為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。微生物獲得和利用營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的過(guò)程稱(chēng)為營(yíng)養(yǎng)。第一節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)要求微生物細(xì)胞的化學(xué)組成1．化學(xué)元素：C、H、O、N、P、S、K、Mg、Ca、Fe等為主要元素Zn、Mn、Na、Cl、Mo、Se、Co、Cu、W、Ni、B等為微量元素。組成微生物細(xì)胞的各類(lèi)化學(xué)元素的比例因微生物的種類(lèi)不同而異；也隨菌齡及營(yíng)養(yǎng)條件的不同而發(fā)生變化。2．化學(xué)成分及其分析對(duì)細(xì)胞有機(jī)物成分的分析常采用兩種方式：一是用化學(xué)方法直接抽提細(xì)胞內(nèi)的各種有機(jī)物成分，再加以定性和定量分析；另一種是先將細(xì)胞破碎，獲得不同的亞顯微結(jié)構(gòu)，再分析這些結(jié)構(gòu)的化學(xué)成分。對(duì)細(xì)胞無(wú)機(jī)物成分的分析則將干細(xì)胞在高溫爐（如馬沸爐）中焚燒成灰，再采用無(wú)機(jī)化學(xué)常規(guī)分析法可定性定量分析出灰分中的各種無(wú)機(jī)元素含量。灰分：干細(xì)胞于高溫爐（550℃）中焚燒后而剩下的各種無(wú)機(jī)元素的氧化物的總稱(chēng)（混合物）。水：是一切細(xì)胞維持正常生命活動(dòng)所必不可少的，一般占細(xì)胞重量的70％－90％。（濕重－干重）/濕重×100％營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及其生理功能根據(jù)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在有機(jī)體中的生理功能不同，可將其分為碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽、生長(zhǎng)因子和水五大類(lèi)。1．碳源：在微生物生長(zhǎng)過(guò)程中為微生物提供碳素來(lái)源的物質(zhì)。在細(xì)胞中經(jīng)一系列復(fù)雜的生物化學(xué)反應(yīng)后變?yōu)槲⑸镒陨淼募?xì)胞物質(zhì)和代謝產(chǎn)物。其中化能異養(yǎng)菌還能產(chǎn)生生物能。微生物利用碳源物質(zhì)具有選擇性，其順序依次為：糖類(lèi)[單糖（己糖﹥戊糖）﹥雙糖﹥淀粉﹥纖維素、純多糖﹥雜多糖]﹥有機(jī)酸﹥醇﹥脂﹥烴﹥HCO3-、CO2(自養(yǎng)菌)﹥蛋白質(zhì)、核酸等。2．氮源：在微生物生長(zhǎng)過(guò)程中為微生物提供氮素來(lái)源的物質(zhì)。一般不作為能源，只有消化細(xì)菌和少數(shù)厭氧菌在厭氧條件下利用氨基酸作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。常用的蛋白質(zhì)類(lèi)：蛋白胨、魚(yú)粉、蠶蛹粉、黃豆餅粉、花生餅粉、玉米漿、牛肉膏、酵母膏等。微生物對(duì)氮源的利用也具有選擇性，對(duì)主要以氨基酸和肽等較易吸收的蛋白質(zhì)降解產(chǎn)物和NH3+、NO3-形式存在的氮源的利用速度快，稱(chēng)為速效氮源；對(duì)主要以大分子蛋白質(zhì)形式存在，需進(jìn)一步降解成小分子的氨基酸和肽后才能利用吸收的氮源稱(chēng)為遲緩氮源。即速效氮源有利于菌體生長(zhǎng)，后者有利于代謝產(chǎn)物的形成。在發(fā)酵生產(chǎn)中常利用微生物的這一特性，將兩者按一定比例制成混合氮源，以控制菌體生長(zhǎng)時(shí)期與代謝產(chǎn)物形成時(shí)期的協(xié)調(diào)，達(dá)到提高產(chǎn)量降低成本的目的。酶的活性中心組成部分3．無(wú)機(jī)鹽：維持生物大分子和細(xì)胞結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性在機(jī)體的生理功能調(diào)節(jié)并維持細(xì)胞的滲透壓平衡、控制氧化還原電位作為某些化能自養(yǎng)菌生長(zhǎng)的能源物質(zhì)微量元素對(duì)微生物生長(zhǎng)是必需的，若缺乏則會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞生理活性降低甚至停止生長(zhǎng)；若過(guò)量則對(duì)機(jī)體產(chǎn)生毒害作用，而且單獨(dú)一種過(guò)量毒害更大，因此配制培養(yǎng)基時(shí)要控制其在正常的范圍內(nèi)，并注意各種微量元素之間的比例協(xié)調(diào)。通常情況下沒(méi)有必要向培養(yǎng)基中添加微量元素。4．生長(zhǎng)因子：指那些微生物生長(zhǎng)所必需而且需要量很少，但微生物自身又不能合成或合成量不足以滿(mǎn)足機(jī)體生長(zhǎng)需要的有機(jī)化合物。根據(jù)生長(zhǎng)因子的化學(xué)結(jié)構(gòu)和它們?cè)跈C(jī)體中的生理功能不同，將其分為維生素、氨基酸與堿基（嘌呤和嘧啶）三大類(lèi)。5．水：生理功能主要有：①起到溶劑與運(yùn)輸介質(zhì)的作用，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收與代謝產(chǎn)物的分泌必須以水為介質(zhì)才能完成；②參與細(xì)胞內(nèi)一系列化學(xué)反應(yīng)；③維持蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子穩(wěn)定的天然構(gòu)象；④因?yàn)樗谋葻岣?，是熱的良?dǎo)體，能有效地吸收代謝反應(yīng)產(chǎn)生的能量并及時(shí)散發(fā)出體外，從而有效控制細(xì)胞溫度；⑤通過(guò)水合作用和脫水作用控制由多亞基組成的結(jié)構(gòu)，如酶、鞭毛等。水活度：指在一定的溫度和壓力條件下，溶液的蒸汽壓力與同樣條件下的純水蒸氣壓力之比，即aw＝PW/PW0。三、微生物的營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型微生物種類(lèi)繁多，其營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型比較復(fù)雜，依據(jù)不同，劃分結(jié)果亦不同。根據(jù)碳源、能源及電子供體性質(zhì)的不同，將絕大多數(shù)微生物分為：表3－1微生物的營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型能源碳源電子供體例子光能無(wú)機(jī)自養(yǎng)型光能CO2和HCO3-為唯一碳源還原性無(wú)機(jī)物如水、H2S、H2等著色細(xì)菌、藍(lán)細(xì)菌光能有機(jī)異養(yǎng)型光能有機(jī)物有機(jī)物紅螺細(xì)菌化能無(wú)機(jī)自養(yǎng)型化學(xué)能－無(wú)機(jī)物氧化CO2和HCO3-為唯一或主要碳源還原性無(wú)機(jī)物如H2S、Fe2+、NO2-、NH3等氫、鐵、硫細(xì)菌和消化細(xì)菌等化能有機(jī)異養(yǎng)型化學(xué)能－有機(jī)物氧化有機(jī)物有機(jī)物多為中間代謝物絕大多數(shù)細(xì)菌、所有真菌其中化能有機(jī)異養(yǎng)型又分為腐生型和寄生型等，而且該類(lèi)型也能固定CO2，總之不同類(lèi)型之間的界限不是絕對(duì)的，有的類(lèi)型在不同條件下會(huì)發(fā)生改變，如紫色非硫細(xì)菌在沒(méi)有有機(jī)物時(shí)同化CO2，表現(xiàn)為自養(yǎng)型，反之則為異養(yǎng)型；在有光照和厭氧條件下表現(xiàn)為光能營(yíng)養(yǎng)型，無(wú)光和好氧條件下，又為化能營(yíng)養(yǎng)型。營(yíng)養(yǎng)缺陷型：某些菌株由于發(fā)生基因突變而喪失合成某種或某些對(duì)該菌生長(zhǎng)比不可少的物質(zhì)（通常是生長(zhǎng)因子）的能力，必須從外界環(huán)境獲得該物質(zhì)才能生長(zhǎng)繁殖，這種突變型菌株稱(chēng)為營(yíng)養(yǎng)缺陷型。第二節(jié)培養(yǎng)基培養(yǎng)基是指人工配制的，適合微生物生長(zhǎng)繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)。一、配制培養(yǎng)基的原則1．選擇適宜的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)：首先要依據(jù)微生物的營(yíng)養(yǎng)要求配制針對(duì)性強(qiáng)的培養(yǎng)基。由于微生物營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型復(fù)雜，不同微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需求不一樣，同一種微生物在不同的營(yíng)養(yǎng)條件下會(huì)產(chǎn)生不同的代謝產(chǎn)物。如：①培養(yǎng)自養(yǎng)型微生物的培養(yǎng)基，由簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物組成，不需要有機(jī)物；②培養(yǎng)光能微生物則還需要光照提供能源；③培養(yǎng)化能自養(yǎng)型的微生物，培養(yǎng)基中還要添加該菌所需的提供能源的無(wú)機(jī)化合物；④谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)中，培養(yǎng)菌種的培養(yǎng)基與發(fā)酵培養(yǎng)基的營(yíng)養(yǎng)成分就有很大差異。表3－2幾種類(lèi)型的培養(yǎng)基組成成分氧化硫硫桿菌培養(yǎng)基大腸桿菌培養(yǎng)基牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基高氏I號(hào)合成培養(yǎng)基查氏合成培養(yǎng)基LB培養(yǎng)基主要作用牛肉膏5碳源（能源）、氮源、無(wú)機(jī)鹽、生長(zhǎng)因子蛋白胨1010碳源（能源）、氮源、生長(zhǎng)因子酵母浸膏5氮源、生長(zhǎng)因子葡萄糖5碳源（能源）蔗糖30碳源（能源）可溶性淀粉20碳源（能源）CO2來(lái)自空氣碳源(NH4)SO40．4氮源、無(wú)機(jī)鹽NH4H2PO41氮源、無(wú)機(jī)鹽、緩沖劑KNO31氮源、無(wú)機(jī)鹽NaN033氮源、無(wú)機(jī)鹽MgSO4?7H2O0．50.20.50.5無(wú)機(jī)鹽FeSO40．010.010.01無(wú)機(jī)鹽KH2PO44無(wú)機(jī)鹽、緩沖劑K2HPO410.51無(wú)機(jī)鹽、緩沖劑NaCl550.510無(wú)機(jī)鹽KCl無(wú)機(jī)鹽CaCl20．25無(wú)機(jī)鹽S10能源H2O1000ml溶劑PH7．07.0～7.27.0～7.27.2～7.4自然7．0滅菌條件121℃20min112℃30min121℃20min121℃20min121℃20min121℃20min2.營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度及配比合適：培養(yǎng)基中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度合適時(shí)微生物才能生長(zhǎng)良好，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度過(guò)低不能滿(mǎn)足微生物正常生長(zhǎng)需求，濃度過(guò)高時(shí)則可能對(duì)微生物生長(zhǎng)起抑制作用。培養(yǎng)基中各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之間的濃度配比（尤其是C/N）也能直接影響微生物的生長(zhǎng)繁殖或產(chǎn)物的形成和積累。例如：①谷氨酸發(fā)酵過(guò)程中C/N為1/4時(shí)，菌體大量繁殖，谷氨酸積累少；為1/3時(shí)，菌體繁殖受抑制，谷氨酸產(chǎn)量大量增加。②抗生素發(fā)酵生產(chǎn)過(guò)程中，則通過(guò)控制速效氮（或碳）源與遲效效氮（或碳）源之間的比例來(lái)控制菌體生長(zhǎng)與抗生素的合成協(xié)調(diào)。3．控制pH條件：培養(yǎng)基的pH值必須控制在一定的范圍內(nèi)，以滿(mǎn)足不同類(lèi)型微生物的生長(zhǎng)繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物。各類(lèi)微生物生長(zhǎng)繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物的最適pH條件各不同：一般來(lái)說(shuō)，真細(xì)菌生長(zhǎng)的pH在7.0～7.5，真菌生長(zhǎng)在4.5～6.0或者是自然pH。在微生物生長(zhǎng)繁殖和代謝過(guò)程中，由于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被分解利用和代謝產(chǎn)物的形成與積累，會(huì)導(dǎo)致培養(yǎng)基pH發(fā)生變化，所以通常在培養(yǎng)基中加入緩沖劑。緩沖劑組成的緩沖系統(tǒng)只能在一定的范圍內(nèi)起調(diào)節(jié)作用，故對(duì)產(chǎn)酸量很大的菌，其培養(yǎng)基中則需要加CaCO3等來(lái)調(diào)節(jié)。4．控制氧化還原電位（Ф）：不同類(lèi)型的微生物生長(zhǎng)對(duì)Ф的要求不一樣，一般好氧菌的Ф在＋0.1以上，通常在＋0.3～＋0.4V為宜；厭氧菌只能在Ф低于＋0.1V的條件下生長(zhǎng)；兼性微生物一般在Ф為＋0.1以上時(shí)為好氧，以下時(shí)發(fā)酵。由于Ф值與pH有關(guān)，所以也受代謝產(chǎn)物的影響。5．原料來(lái)源的選擇：應(yīng)盡量利用廉價(jià)且易于獲得的原料作為培養(yǎng)基的成分，以利于降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。6．滅菌處理：要獲得純培養(yǎng)，就必須避免雜菌污染，對(duì)培養(yǎng)基一般采用高壓蒸汽滅菌，以徹底殺滅培養(yǎng)基中的雜菌。一般用1.05kg/cm2(121.3℃)持續(xù)滅20min或者0.56kg/cm2(112.6℃)下維持30min。某些含有特殊成分如血清等則需過(guò)濾除菌或間歇滅菌，有些由于一起滅菌會(huì)產(chǎn)生沉淀或分解，則需分別滅菌后在混合或者加鰲合劑如乙二胺四乙酸（EDTA）等。二、培養(yǎng)基的類(lèi)型及應(yīng)用培養(yǎng)基之類(lèi)繁多，根據(jù)其成分、物理狀態(tài)和用途可將其分為多種類(lèi)型。1．按成分不同劃分天然培養(yǎng)基：含有的化學(xué)成分還不清楚或不恒定的天然有機(jī)物，成本較低，亦稱(chēng)為非化學(xué)限定培養(yǎng)基。如牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、LB培養(yǎng)基、豆芽汁培養(yǎng)基和馬鈴薯培養(yǎng)基等。合成培養(yǎng)基：由化學(xué)成分完全了解的物質(zhì)配制而成的培養(yǎng)基。成本較高，重復(fù)性好，常用來(lái)進(jìn)行微生物的營(yíng)養(yǎng)需求、代謝、分類(lèi)鑒定、生物量測(cè)定、菌種選育及遺傳分析等方面的研究。如高氏1號(hào)合成培養(yǎng)基、查氏合成培養(yǎng)基半合成培養(yǎng)基。2．根據(jù)物理狀態(tài)劃分依據(jù)凝固劑的有無(wú)和含量多少。液體培養(yǎng)基：培養(yǎng)基中不加任何凝固劑。通過(guò)攪拌或振蕩可以增加培養(yǎng)基的通氣量，同時(shí)使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)分布均勻，故常用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)以及在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行微生物的基礎(chǔ)理論和應(yīng)用研究。固體培養(yǎng)基：在液體培養(yǎng)基中加入一定量的凝固劑（瓊脂、明膠或硅膠），使其成為固體培養(yǎng)基。主要用于進(jìn)行微生物的分離純化、分類(lèi)鑒定、活菌計(jì)數(shù)以及菌種保藏等。理想的凝固劑應(yīng)具備的條件：①不被所培養(yǎng)的微生物分解利用；②在所培養(yǎng)的微生物生長(zhǎng)溫度范圍內(nèi)保持固體狀態(tài)，即凝固劑的凝固點(diǎn)溫度不能太低和量不能太少；③凝固劑對(duì)所培養(yǎng)的微生物無(wú)毒害作用；④凝固劑在滅菌過(guò)程中不會(huì)被破壞；⑤透明度好，粘著力強(qiáng)；⑥配制方便且價(jià)格便宜。天然固體培養(yǎng)基－天然固體基質(zhì)制成的培養(yǎng)基。如酒曲、棉子殼培養(yǎng)基等。（3）半固體培養(yǎng)基：其凝固劑的含量比較少，一般瓊脂含量為0.2～0.7%。主要用作觀察微生物的運(yùn)動(dòng)特征、分類(lèi)鑒定及效價(jià)測(cè)定等。3．按用途劃分（1）基礎(chǔ)培養(yǎng)基：含一般微生物生長(zhǎng)繁殖所需的基本營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)。如LB培養(yǎng)基、牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基等。（2）加富培養(yǎng)基：在基礎(chǔ)培養(yǎng)基中加入某些特殊營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)制成的一類(lèi)營(yíng)養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基。如：血清、血液、動(dòng)物組織液、牛奶等，為半合成培養(yǎng)基。主要用來(lái)對(duì)營(yíng)養(yǎng)要求苛刻的異養(yǎng)微生物進(jìn)行富集培養(yǎng)和分離。（3）選擇培養(yǎng)基：用來(lái)將某種或某類(lèi)微生物從混雜的微生物群體中分離出來(lái)的培養(yǎng)基。即根據(jù)不同種類(lèi)微生物的特殊營(yíng)養(yǎng)要求或?qū)δ撤N化學(xué)物質(zhì)敏感性不同，在培養(yǎng)基中加入相應(yīng)的特殊營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)或化學(xué)物質(zhì)，抑制不需要的微生物的生長(zhǎng)，有利于所需微生物的生長(zhǎng)，從而達(dá)到分離所需微生物的目的。（4）鑒別培養(yǎng)基：在培養(yǎng)基中加入某種能與某種微生物在培養(yǎng)基中生長(zhǎng)后產(chǎn)生的某種代謝產(chǎn)物發(fā)生明顯特征反應(yīng)的特殊化學(xué)物質(zhì)，達(dá)到分離鑒別和篩選該種微生物目的的培養(yǎng)基。（5）其他培養(yǎng)基：分析培養(yǎng)基、還原性培養(yǎng)基、組織培養(yǎng)物培養(yǎng)基等。第三節(jié)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞（運(yùn)輸方式）營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)能否被微生物利用的關(guān)鍵是這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)能否進(jìn)入微生物細(xì)胞。影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的因素主要有三個(gè)：一是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)本身的性質(zhì)即相對(duì)分子量的大小、溶解性、電負(fù)性和極性等。二是微生物所處的環(huán)境。如溫度。PH、離子強(qiáng)度、誘導(dǎo)物質(zhì)、抑制劑和解偶聯(lián)劑等。溫度通過(guò)影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的溶解度、細(xì)胞膜的流動(dòng)性及運(yùn)輸系統(tǒng)的活性來(lái)影響微生物的吸收能力；pH和離子強(qiáng)度通過(guò)影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的電離程度來(lái)影響其進(jìn)入細(xì)胞的能力；誘導(dǎo)物質(zhì)通過(guò)誘導(dǎo)運(yùn)輸系統(tǒng)形成而有利于微生物吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；抑制劑和解偶聯(lián)劑等通過(guò)與原生質(zhì)膜上的物質(zhì)發(fā)生作用而影響物質(zhì)的運(yùn)輸速率。三是微生物細(xì)胞的透過(guò)屏障。主要由原生質(zhì)膜、細(xì)胞壁、莢膜及粘液層等組成的結(jié)構(gòu)。尤其是原生質(zhì)膜對(duì)跨膜運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)具有選擇性，這是本節(jié)的重點(diǎn)，根據(jù)運(yùn)輸物質(zhì)的特點(diǎn)，將運(yùn)輸方式分為擴(kuò)散、促進(jìn)擴(kuò)散、主動(dòng)運(yùn)輸和膜泡運(yùn)輸。一、擴(kuò)散營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)通過(guò)原生質(zhì)膜上的含水小孔，由胞內(nèi)外高濃度的環(huán)境向低濃度的環(huán)境進(jìn)行非特異性的擴(kuò)散?？椎拇笮『托螤顚?duì)擴(kuò)散的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有選擇性。物質(zhì)在擴(kuò)散過(guò)程中，既不與膜上的各類(lèi)分子發(fā)生反應(yīng)，自身分子結(jié)構(gòu)也不發(fā)生變化，是一種純粹的物理學(xué)過(guò)程，不消耗能量，動(dòng)力來(lái)自物質(zhì)在膜內(nèi)外的濃度差，直到達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)主要是水和相對(duì)分子量小、脂溶性和極性小的物質(zhì)（如脂肪酸、乙醇、甘油和某些氨基酸等）。二、促進(jìn)擴(kuò)散與擴(kuò)散的區(qū)別是：被運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)需要借助載體的作用（胞內(nèi)外的親和力不同）才能進(jìn)入細(xì)胞，具有較高的專(zhuān)一性。不消耗能量，載體與被運(yùn)輸物質(zhì)在這個(gè)過(guò)程中都不發(fā)生化學(xué)變化，載體蛋白為透過(guò)酶，大多是誘導(dǎo)酶。運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)主要有氨基酸、單糖、維生素及無(wú)機(jī)鹽。三、主動(dòng)運(yùn)輸是微生物的主要運(yùn)輸方式，與前兩者相比，其重要特點(diǎn)是在物質(zhì)運(yùn)輸過(guò)程中需要消耗能量，且可以進(jìn)行逆濃度運(yùn)輸，需要載體蛋白。具體的方式有初級(jí)主動(dòng)運(yùn)輸、次級(jí)主動(dòng)運(yùn)輸、基團(tuán)移位、Na＋、K＋—ATP酶系統(tǒng)及ATP偶聯(lián)主動(dòng)運(yùn)輸?shù)取?．初級(jí)主動(dòng)運(yùn)輸：由電子傳遞系統(tǒng)、ATP酶或細(xì)菌嗜紫紅質(zhì)引起的質(zhì)子運(yùn)輸方式。主要由于原核微生物是在細(xì)胞膜上產(chǎn)能，從而在膜內(nèi)外形成質(zhì)子濃度差，使膜處于沖能狀態(tài)即形成能化膜。2．次級(jí)主動(dòng)運(yùn)輸：通過(guò)初級(jí)主動(dòng)運(yùn)輸建立的能化膜在質(zhì)子濃度差消失的過(guò)程中，往往偶聯(lián)其它物質(zhì)的運(yùn)輸。3．基團(tuán)移位：經(jīng)過(guò)一個(gè)復(fù)雜的運(yùn)輸系統(tǒng)—磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)（PTS）來(lái)完成物質(zhì)的運(yùn)輸，物質(zhì)和酶在運(yùn)輸過(guò)程中發(fā)生化學(xué)變化。即被運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)在進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的過(guò)程中被磷酸化。4．Na＋、K＋—ATP酶系統(tǒng)：亦稱(chēng)Na＋，K＋泵系統(tǒng)。該酶利用ATP的能量將Na＋由細(xì)胞內(nèi)泵到胞外，并將K＋泵如胞內(nèi)，從而使胞內(nèi)的Na＋濃度低，K＋濃度高，而且不受環(huán)境中Na＋、K＋濃度高低的影響。5．膜泡運(yùn)輸：主要存在于原生動(dòng)物尤其是變形蟲(chóng)中的一種運(yùn)輸方式。分為胞飲和胞吞作用兩種。練習(xí)題培養(yǎng)基、碳源、氮源、生長(zhǎng)因子、選擇培養(yǎng)基、加富培養(yǎng)基等名詞解釋。課后P95的1、3、4題。第四章微生物的代謝第一節(jié)代謝概論代謝：指發(fā)生在有機(jī)體中的各種化學(xué)反應(yīng)的總稱(chēng)，是一切生命有機(jī)體的基本特征，主要由分解代謝和合成代謝（同化和異化作用）兩個(gè)過(guò)程組成。分解代謝：指細(xì)胞將復(fù)雜的大分子有機(jī)物通過(guò)酶系的催化，分解為簡(jiǎn)單的小分子物質(zhì)并釋放能量ATP和還原力[H]的生化反應(yīng)。合成代謝：指活細(xì)胞利用簡(jiǎn)單的小分子物質(zhì)合成復(fù)雜大分子，并同時(shí)消耗能量和還原力的生化反應(yīng)。合成代謝與分解代謝的關(guān)系：復(fù)雜大分子?簡(jiǎn)單小分子＋ATP＋[H]前者是后者的基礎(chǔ)，為其提供酶等，后者又為前者提供原料、能量及還原力，兩者相互偶聯(lián)，共同決定著生命的存在和發(fā)展。4．根據(jù)代謝過(guò)程中產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物在生命中的作用不同，代謝又被分成初級(jí)代謝與次級(jí)代謝兩種類(lèi)型。初級(jí)代謝：能使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)體的結(jié)構(gòu)物質(zhì)或?qū)C(jī)體具有生理活性作用的物質(zhì)，或?yàn)闄C(jī)體生長(zhǎng)提供能量的一類(lèi)代謝類(lèi)型。次級(jí)代謝：存在于植物和微生物中并在他們一定生長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)出現(xiàn)的一類(lèi)代謝類(lèi)型。次級(jí)代謝產(chǎn)物有抗生素、生長(zhǎng)刺激素、生物堿、色素等。第二節(jié)微生物產(chǎn)能代謝能量代謝：生物體把外界環(huán)境中的各種形式的最初能源轉(zhuǎn)換成對(duì)一切生命活動(dòng)都能使用的通用能源ATP的過(guò)程。日光光能營(yíng)養(yǎng)菌最初能源有機(jī)物化能異養(yǎng)菌通用能源ATP還原態(tài)無(wú)機(jī)物化能自養(yǎng)菌生物氧化：指發(fā)生在生物體內(nèi)的一系列產(chǎn)能性氧化反應(yīng)的總稱(chēng)。一、化能異養(yǎng)菌的生物氧化和產(chǎn)能異養(yǎng)微生物生物氧化有機(jī)物的方式，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中電子受體的不同可分為發(fā)酵和呼吸兩種類(lèi)型，而呼吸又分為有氧呼吸和無(wú)氧呼吸兩種方式。1．底物脫氫的四條主要途徑以單糖作為典型的生物氧化底物，可通過(guò)EMP、HMP、ED和磷酸解酮酶途徑（PK和HK途徑）四條途徑將單糖降解為丙酮酸，同時(shí)產(chǎn)生其它小分子中間代謝物、能量和還原力，該過(guò)程稱(chēng)為糖酵解。EMP途徑（2）HMP途徑（生化已講過(guò)不在闡述）該處需掌握各途徑的關(guān)鍵酶（特征性酶）、生理學(xué)意義及底物水平磷酸化的定義。（3）ED途徑：是細(xì)菌特有的，可單獨(dú)存在的從葡萄糖氧化產(chǎn)生丙酮酸的另一條途徑。ATPADPNADP＋NADPH葡萄糖葡萄糖－6－磷酸葡萄糖酸－6－磷酸丙酮酸2－酮－3脫氧－葡萄糖酸－6－磷酸（KDPG）EMP甘油醛－3－磷酸關(guān)鍵酶為KDPG醛縮酶，1分子的葡萄糖經(jīng)ED途徑最后產(chǎn)生1分子ATP，1分子NADPH和1分子NADH，2分子的丙酮酸。（4）磷酸解酮酶途徑：是明串珠菌進(jìn)行異型乳酸發(fā)酵過(guò)程中分解己糖和戊糖的途徑。關(guān)鍵酶是磷酸解酮酶，有根據(jù)解酮酶（或底物）的不同，分為PK（磷酸戊糖解酮酶的）和HK（磷酸己糖解酮酶的）途徑。乙酰磷酸乙酸PK途徑：戊糖木酮糖－5－磷酸磷酸甘油醛丙酮酸乳酸HK途徑：6－p－果糖乙酰磷酸乙酸核糖2葡萄糖4－p－赤蘚糖3－p－甘油醛5－p－6－p－果糖木酮糖7－p－景天庚酮糖5－p－核糖5－p－核酮糖5－p－木酮糖2乙酰磷酸乙酸5－p－木酮糖2甘油醛－3－p2乳酸2．發(fā)酵：狹義指微生物細(xì)胞在無(wú)氧條件下，將有機(jī)物氧化（底物脫氫）所產(chǎn)生的還原力[H]或電子直接交給某一內(nèi)源氧化性中間代謝物，并通過(guò)底物水平磷酸化產(chǎn)生ATP的低效產(chǎn)能過(guò)程。廣義指任何大規(guī)模生產(chǎn)微生物產(chǎn)品的過(guò)程。（1）由EMP途徑中丙酮酸出發(fā)的發(fā)酵：不同微生物可進(jìn)行多種發(fā)酵，且同一微生物在不同條件下又可產(chǎn)生不同的代謝產(chǎn)物。乙醛乙醇（酵母菌的同型酒精發(fā)酵C1C2、C5C6）乳酸（同型乳酸發(fā)酵）草酰乙酸琥珀酸丙酸丙甲酸H2酮CO2乙酸酸乙酰～CoA乙醇（還原）乙酰乳酸3－羥基丁酮（乙酰甲基甲醇）2，3－丁二醇（產(chǎn)氣）CO2H2堿性胍基CO2二乙酰紅色化合物乙醛乙醇丁酸丁醇（酸性）乙?！獵oA乙酰乙?！獵oA丙酮2－丙醇丙酮丁醇發(fā)酵：是迄今為止由嚴(yán)格厭氧菌所進(jìn)行的唯一能大規(guī)模生產(chǎn)的發(fā)酵產(chǎn)品。丙酮：丁醇：乙醇＝3：6：1（重量比）Ⅱ型甘油發(fā)酵：乙醛在有HSO3-的條件下產(chǎn)生乙醛?HSO3，不能做受體，從而磷酸二羥丙酮被還原成甘油。Ⅲ型甘油發(fā)酵：堿性條件下，乙醛發(fā)生歧化反應(yīng)產(chǎn)生乙醇和乙酸，使磷酸二羥丙酮積累而被還原成甘油。由PK（HMP）途徑進(jìn)行的發(fā)酵：異型乳酸發(fā)酵。通過(guò)ED途徑進(jìn)行的發(fā)酵：細(xì)菌的酒精發(fā)酵產(chǎn)生的乙醇為C2C5、C5C6。利用氨基酸的發(fā)酵－Stickland反應(yīng)：少數(shù)厭氧梭菌利用氨基酸做碳氮源和能源，以一種氨基酸做氫的供體，以另一種氨基酸做氫的受體而產(chǎn)能的獨(dú)特發(fā)酵類(lèi)型。以丙酮酸和甘氨酸間的發(fā)酵為例說(shuō)明其生化機(jī)制。CoASHCO2PCoASHADP+PiATPNH3丙氨酸丙酮酸乙酰CoA乙?！姿嵋宜酦AD＋NADH2NAD＋NADH2甘氨酸2乙酸甘氨酸NH3NH33．呼吸作用：微生物在降解底物的過(guò)程中，將釋放出的電子（或H）交給NAD（P）＋、FAD或FMN等電子載體，再經(jīng)電子傳遞系統(tǒng)傳給外源電子受體，從而生產(chǎn)水或其他還原型產(chǎn)物并釋放出能量的過(guò)程。其中以氧作為最終電子受體的稱(chēng)為有氧呼吸；以氧化型化合物作為最終電子受體的稱(chēng)為無(wú)氧呼吸。丙酮酸NAD＋CoASHNAD＋＋H＋NADH＋H＋CO2乙酰輔酶ANAD＋草酰乙酸蘋(píng)果酸檸檬酸H2O延胡索酸NAD（P）＋異檸檬酸FADH2NAD（P）H2琥珀酸FAD草酰琥珀酸CoASHNADH＋H＋NAD＋CO2GTP琥珀酰輔酶α－酮戊二酸GDP + P iCO2CoASH三羧酸循環(huán)（1）有氧呼吸：糖經(jīng)酵解成丙酮酸后，在有氧條件下，進(jìn)入TCA循環(huán)（三羧酸循環(huán)），被徹底氧化生產(chǎn)CO2和水，同時(shí)釋放大量能量。呼吸鏈：是位于原核微生物細(xì)胞膜上或真核微生物線粒體膜上的由一系列氧化還原電勢(shì)不同的氫傳遞體（或電子傳遞體）組成的一組鏈狀傳遞順序，能把氫或電子從低氧化還原勢(shì)的化合物處傳遞給高氧化還原勢(shì)化合物或分子氧，同時(shí)釋放大量能量ATP。NADH脫氫酶、黃素蛋白、鐵硫蛋白、細(xì)胞色素、醌及其化合物。2．無(wú)氧呼吸：某些厭氧和兼性厭氧微生物在無(wú)氧條件下進(jìn)行無(wú)氧呼吸。根據(jù)最終電子受體不同又分為無(wú)機(jī)鹽呼吸（如硝酸鹽、硫酸鹽、硫和碳酸鹽呼吸等）和延胡索酸呼吸。分解性代謝產(chǎn)物及其檢查方法通過(guò)生化試驗(yàn)的方法檢測(cè)細(xì)菌對(duì)各種基質(zhì)的代謝作用及其代謝產(chǎn)物，借以區(qū)別和鑒定細(xì)菌的種類(lèi)。與此有關(guān)的試驗(yàn)稱(chēng)為細(xì)菌的生化反應(yīng)。（1）糖發(fā)酵試驗(yàn)（2）吲哚試驗(yàn)（indoletest）：有色氨酸酶，能分解色氨酸形成吲哚；用（對(duì)二甲基氨基苯甲醛）加入細(xì)菌蛋白胨水培養(yǎng)液中，吲哚與試劑中的對(duì)二甲基氨基苯甲醛結(jié)合，呈紅色反應(yīng)，形成玫瑰吲哚，為吲哚試驗(yàn)陽(yáng)性。不出現(xiàn)紅色，為陰性。（3）甲基紅試驗(yàn)（methylredtest）：pH偏酸，當(dāng)以甲基紅為指示劑測(cè)定pH時(shí)，培養(yǎng)液呈紅色，為甲基紅試驗(yàn)陽(yáng)性；呈桔黃色，為陰性。（4）V-P試驗(yàn)（Voges-Proskauertest）：分解葡萄糖產(chǎn)生丙酮酸，二分子丙酮酸縮合成乙酰甲基甲醇。若在培養(yǎng)液中加入氫氧化鉀，生成紅色化合物，稱(chēng)為V-P陽(yáng)性。反之則為V-P陰性。（5）枸櫞酸鹽利用試驗(yàn)（citrateutilizationtest）（6）硫化氫試驗(yàn)吲哚試驗(yàn)、甲基紅試驗(yàn)、V-P試驗(yàn)、枸櫞酸鹽利用試驗(yàn)可縮寫(xiě)為IMViC試驗(yàn)。大腸桿菌的IMViC結(jié)果為++--；產(chǎn)氣桿菌為--++。二、化能自養(yǎng)微生物的生物氧化化能自養(yǎng)型微生物包括消化細(xì)菌、硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌和氫細(xì)菌等。1．氨的氧化：消化細(xì)菌氧化NH3和NO2－無(wú)機(jī)氮化合物產(chǎn)生能量來(lái)同化CO2。消化細(xì)菌分為亞消化細(xì)菌和消化細(xì)菌兩類(lèi)，前者將NH3氧化成亞硝酸，后者將亞硝酸氧化成硝酸。都是專(zhuān)性好氧的革蘭氏陽(yáng)性菌，無(wú)芽孢，生長(zhǎng)緩慢。這兩類(lèi)細(xì)菌往往是伴生在一起，在它們共同作用下將銨鹽氧化成硝酸鹽，避免亞硝酸積累所產(chǎn)生的毒害作用。這類(lèi)細(xì)菌在自然界氮素循環(huán)中也起著重要作用。由于NO2－的氧化還原電勢(shì)高，故H＋和e只能從細(xì)胞色素a1部位進(jìn)入呼吸鏈，若順著呼吸鏈傳遞至O2，一次僅產(chǎn)1分子的ATP；而逆著呼吸鏈傳遞，一次則需要消耗大量的ATP后才能產(chǎn)生1分子的[H]，同化過(guò)程更需要大量的能量ATP和還原力[H]，所以消化細(xì)菌雖然生長(zhǎng)緩慢，且土壤中即使有很少的消化細(xì)菌菌體，而消化作用卻很旺盛。2．硫的氧化：硫桿菌能氧化一種或多種還原態(tài)或部分還原態(tài)的硫化物（包括硫元素、硫化物、硫代硫酸鹽、多硫酸鹽和亞硫酸鹽）獲得能量。由于硫細(xì)菌能將硫化物或元素硫氧化成硫酸，因而硫細(xì)菌生長(zhǎng)的結(jié)果將導(dǎo)致環(huán)境pH值的明顯下降，有的可下降到2以下。因此，這在細(xì)菌是極為耐酸的機(jī)體。它們中有的可以在pH值為1~2的環(huán)境中生長(zhǎng)。3．鐵的氧化：氧化亞鐵硫桿菌能利用亞鐵氧化成高鐵獲得能量，由于當(dāng)培養(yǎng)基的pH偏高時(shí)，亞鐵氧化成高鐵所釋放的能量不能偶聯(lián)ATP合成；只有當(dāng)培養(yǎng)基的pH低時(shí)，亞鐵氧化成高鐵所釋放的能量才能偶聯(lián)ATP合成，因此這類(lèi)細(xì)菌只有在pH4以下的環(huán)境中生長(zhǎng)。已被用作細(xì)菌冶金（瀝濾），利用該菌將FeSO4氧化成Fe2(SO4)3，后者為浸礦劑，能將銅等有色金屬不斷地從低品位的礦石中溶解出來(lái)，成為硫酸銅等鹽類(lèi)的溶液，再用廢鐵粉等金屬置換或用離子交換等方法來(lái)獲取其中的銅等有色金屬或其它稀有金屬。溶礦－黃銅礦：CuFeS2+2Fe2(SO4)3+2H2O+3O2→CuSO4+5FeSO4+2H2SO4赤銅礦：Cu2O+Fe2(SO4)3+H2SO4→CuSO4+2FeSO4+H2O輝銅礦：Cu2S+2Fe2(SO4)3→2CuSO4+4FeSO4+S4．氫的氧化：氫細(xì)菌都是革蘭氏陰性的兼性化能自養(yǎng)菌，能利用分子氫氧化產(chǎn)生的能量同化CO2，也能利用其他有機(jī)物生長(zhǎng)。電子直接從氫傳遞給電子傳遞系統(tǒng)，經(jīng)呼吸鏈傳遞產(chǎn)生能量ATP。三、能量轉(zhuǎn)換在產(chǎn)能代謝過(guò)程中，微生物通過(guò)底物水平磷酸化和氧化磷酸化將某種物質(zhì)氧化而釋放的能量?jī)?chǔ)存于ATP等高能分子中，光能微生物則通過(guò)光合磷酸化將光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能儲(chǔ)存于ATP中。1．底物水平磷酸化：物質(zhì)在生物氧化過(guò)程中產(chǎn)生的含高能鍵的化合物直接偶聯(lián)ATP或GTP的合成的產(chǎn)能方式。2．氧化磷酸化：物質(zhì)在氧化過(guò)程中形成的NAD（P）H和FADH2可通過(guò)位于線粒體膜和細(xì)菌質(zhì)膜上的電子傳遞系統(tǒng)將電子傳遞給氧或其他氧化型物質(zhì)，同時(shí)產(chǎn)生ATP的過(guò)程。ATP合成的機(jī)制：①英國(guó)學(xué)者米切爾1961年提出的化學(xué)滲透偶聯(lián)假說(shuō)，其中心思想是電子傳遞過(guò)程中導(dǎo)致膜內(nèi)外出現(xiàn)質(zhì)子濃度差，從而將能量蘊(yùn)藏在質(zhì)子勢(shì)中，質(zhì)子勢(shì)推動(dòng)質(zhì)子由膜外進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，在此過(guò)程中通過(guò)存在膜上的F1-F0ATP酶偶聯(lián)ATP的形成；②美國(guó)科學(xué)家博耶提出構(gòu)象變化偶聯(lián)假說(shuō)，其中心思想是質(zhì)子勢(shì)推動(dòng)的質(zhì)子跨膜運(yùn)輸啟動(dòng)并驅(qū)使F1-F0ATP酶構(gòu)象發(fā)生變化，導(dǎo)致該酶的催化部位對(duì)ADP和Pi的親和力發(fā)生改變，并促進(jìn)ATP的產(chǎn)生和釋放。3．光合磷酸化：當(dāng)一個(gè)葉綠素（或菌綠素）分子吸收光量子后變?yōu)榧せ顟B(tài)，導(dǎo)致其釋放一個(gè)電子而處于氧化狀態(tài)，釋放出的電子通過(guò)電子傳遞系統(tǒng)逐步釋放出能量，同時(shí)形成ATP。這種由光能引起葉綠素分子逐出電子，并通過(guò)電子付遞來(lái)產(chǎn)生ATP的方式稱(chēng)為光合磷酸化。分為環(huán)式光合磷酸化和非環(huán)式光合磷酸化兩種。環(huán)式光合磷酸化：在光合細(xì)菌中，菌綠素（P870）吸收光量子被激活，釋放出高能電子變?yōu)檠趸瘧B(tài)，釋放出的高能電子依次通過(guò)鐵氧還蛋白、輔酶Q、細(xì)胞色素b和c的傳遞并將能量轉(zhuǎn)換成ATP，電子再返回菌綠素本身，從而使菌綠素分子回復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)。由于在這種光合磷酸化里，電子是從葉綠素分子逐出，通過(guò)由電子傳遞體組成的環(huán)形途徑又回到葉綠素分子本身，因而又稱(chēng)為環(huán)式光合磷酸化。其表示式為：NADP+nPi→nATP②非環(huán)式光合磷酸化：還有一種類(lèi)型是光合系統(tǒng)Ⅰ的葉綠素分子P700吸收光量子逐出高能電子以后，高能電子通過(guò)電子載體鐵氧還蛋白還原NADP，使之生成NADPH2；在光合系統(tǒng)Ⅱ的葉綠素分子P680吸收光量子逐出高能電子，該電子通過(guò)電子傳遞后傳給光合系統(tǒng)Ⅰ的葉綠素分子，使P700還原，同時(shí)產(chǎn)生ATP。失去電子的P680，由水的光解產(chǎn)生的電子還原，因而這種產(chǎn)生ATP的方式稱(chēng)為非環(huán)式光合磷酸化,反應(yīng)式為：2NADP＋+2ADP+2Pi+2H2O→2NADPH+2H＋+2ATP+O2。有的光合細(xì)菌雖然只有一個(gè)光合系統(tǒng)，但是由于從光反應(yīng)中心釋放出的高能電子用于還原NAD＋生產(chǎn)NADH。菌綠素的還原依靠外源電子供體如S2032－、H2S等，并同時(shí)偶聯(lián)ATP的生成。由于該電子傳遞途徑也沒(méi)有形成環(huán)式回路，故也稱(chēng)為非環(huán)式光合磷酸化。反應(yīng)式為：NAD＋+H2S+ADP+Pi→NADPH+H＋+ATP+S。第三節(jié)耗能代謝（合成代謝）本節(jié)主要自學(xué)，只簡(jiǎn)述微生物特有的合成代謝途徑－生物固氮和肽聚糖的合成。生物固氮：為僅次于光合作用的第二大生物化學(xué)反應(yīng)，是分子N2通過(guò)固氮微生物固氮酶系的催化而形成氨的生化過(guò)程。1．固氮的生化機(jī)制：固氮反應(yīng)的必要條件－ATP、[H]；固氮酶和嚴(yán)格的無(wú)氧微環(huán)境；還原底物N2；鎂離子。固氮酶－含有兩種成分鐵蛋白和鉬鐵蛋白。前者與ATP結(jié)合并使之水解放能，用來(lái)活化電子，為電子活性中心；鉬鐵蛋白為N的絡(luò)合中心。這兩種成分對(duì)氧均敏感，遇氧宜失活。固氮的生化途徑：H＋H2ATPADP+PiNAD(P)HFD（鐵氧還蛋白）鐵蛋白鉬鐵蛋白Fld（黃素氧還蛋白）Mg2＋6H＋＋N22NH3形成的氨可與酮酸結(jié)合形成各種氨基酸，再進(jìn)一步合成有關(guān)化合物。固氮酶還可催化乙炔形成乙烯的反應(yīng)，而乙烯、乙炔極易精確測(cè)定，故乙炔還原法常被用來(lái)測(cè)定固氮酶的活性。2．好氧性固氮菌固氮酶的抗氧機(jī)制：固氮酶對(duì)氧極其敏感，且一旦遇氧就會(huì)很快導(dǎo)致不可逆失活，而大多數(shù)固氮酶為好氧菌，要利用氧來(lái)呼吸和產(chǎn)能，故其發(fā)展出多種抗氧機(jī)制來(lái)解決其既需氧又需防止氧對(duì)固氮酶損傷的矛盾。主要有：呼吸保護(hù)、構(gòu)象保護(hù)、異形胞保護(hù)和根瘤菌的由豆血紅蛋白專(zhuān)門(mén)運(yùn)輸氧。二、肽聚糖的合成（1）首先在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)合成UDP－N－乙酰葡萄糖胺和UDP－N－乙酰胞壁酸肽；（2）合成肽聚糖亞單位－二糖肽；（3）肽聚糖亞單位轉(zhuǎn)接到細(xì)胞壁上的生長(zhǎng)點(diǎn)上；（4）通過(guò)轉(zhuǎn)肽反應(yīng)形成完整的肽聚糖分子。6－P－G→6－P－果糖→6-P-葡萄糖胺→1－P－葡萄糖胺N－乙酰葡萄糖胺－1磷酸GlnGlu[H]乙酰CoACoAUDP－N－乙酰葡萄糖胺UDP－N－乙酰胞壁酸→→→→→UTPPPiPEPPi4ATPUDP－N－乙酰胞壁酸肽UDP－N－乙酰胞壁酸肽由細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)到膜上的載體磷脂酸上，放出UMP。然后UDP－N－乙酰葡萄糖胺轉(zhuǎn)到胞壁酸上，生成雙糖肽脂焦磷酸，再由膜內(nèi)表面轉(zhuǎn)移到膜外表面，連接到細(xì)胞壁的生長(zhǎng)點(diǎn)上，放出載體脂焦磷酸。脂焦磷酸再脫去一個(gè)磷酸（桿菌肽抑制）成為有生物活性的載體脂磷酸進(jìn)行下一步反應(yīng)。多個(gè)肽聚糖單位連接到細(xì)胞壁上之后，通過(guò)轉(zhuǎn)肽反應(yīng)（青霉素抑制），發(fā)生交聯(lián)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，并放出一個(gè)D－Ala。第四節(jié)微生物代謝的調(diào)節(jié)微生物的體積極小，而所處的環(huán)境條件卻十分多變，每個(gè)細(xì)胞要在復(fù)雜多變的環(huán)境條件下生存、繁殖，就必須具備一整套發(fā)達(dá)的代謝調(diào)節(jié)系統(tǒng)。微生物可以在三個(gè)水平上對(duì)其代謝進(jìn)行調(diào)節(jié)：酶活性的調(diào)節(jié)、酶合成的調(diào)節(jié)和細(xì)胞內(nèi)區(qū)域化調(diào)節(jié)。一、酶活性的調(diào)節(jié)指一定數(shù)量的酶，通過(guò)其分子構(gòu)象或分子結(jié)構(gòu)的改變來(lái)調(diào)節(jié)其催化反應(yīng)的速率，包括酶共價(jià)修飾和變構(gòu)調(diào)節(jié)兩種方式。變構(gòu)調(diào)節(jié)：某一代謝途徑的末端產(chǎn)物過(guò)量積累，使其與該途徑的第一個(gè)酶或是最關(guān)鍵反應(yīng)的酶結(jié)合抑制了底物與酶活性中心的結(jié)合，從而調(diào)節(jié)反應(yīng)速度，以避免末端產(chǎn)物過(guò)量積累的現(xiàn)象。共價(jià)修飾調(diào)節(jié)：共價(jià)調(diào)節(jié)酶通過(guò)修飾酶催化其多肽鏈上某些基團(tuán)進(jìn)行可逆的共價(jià)修飾，使之處于活性和非活性的互變狀態(tài)，從而導(dǎo)致調(diào)節(jié)酶的活化或抑制，以控制代謝的速度和方向。二、分支合成途徑調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)方式比較復(fù)雜，每一個(gè)分支途徑的末端產(chǎn)物控制分支點(diǎn)后的第一個(gè)酶，同時(shí)又對(duì)整個(gè)途徑的第一個(gè)酶有部分的抑制作用，分支代謝的反饋調(diào)節(jié)方式有多種。同工酶調(diào)節(jié)：催化同一生化反應(yīng)而分子結(jié)構(gòu)有差異的一組酶，分別受不同末端產(chǎn)物的反饋調(diào)節(jié)，且只有幾種末端產(chǎn)物同時(shí)過(guò)量時(shí)，才能完全抑制反應(yīng)的進(jìn)行。協(xié)同反饋抑制：分支代謝途徑中的幾種末端產(chǎn)物同時(shí)都過(guò)量時(shí)，才能抑制共同途徑中的第一個(gè)酶，單種過(guò)量不起作用的反饋調(diào)節(jié)。累積反饋抑制：每一分支途徑的末端產(chǎn)物按一定百分比單獨(dú)抑制共同途徑中的第一個(gè)酶，且互不干擾，當(dāng)各種末端產(chǎn)物共同存在時(shí)，它們的抑制是累積的。順序反饋抑制：分支途徑中的各種末端產(chǎn)物不能直接抑制代謝途徑中的第一個(gè)酶，而是分別抑制分支點(diǎn)后的反應(yīng)步驟，造成分支點(diǎn)上的中間產(chǎn)物積累，從而又反饋抑制第一個(gè)酶的活性，這種有順序性的反饋抑制方式稱(chēng)為順序反饋抑制。二、酶合成調(diào)節(jié)在遺傳水平上調(diào)節(jié)酶的合成量，包括酶合成的誘導(dǎo)和阻遏。酶合成的誘導(dǎo)機(jī)制1961年法國(guó)人雅各布和莫諾提出乳糖操縱子模型：認(rèn)為E.coli的乳糖操縱子由調(diào)節(jié)基因、控制基因和結(jié)構(gòu)基因組成。調(diào)節(jié)基因：是編碼產(chǎn)生阻遏蛋白的基因，當(dāng)培養(yǎng)基中其它的可利用糖存在即無(wú)乳糖或同時(shí)有葡萄糖等易利用糖存在時(shí)，該基因便轉(zhuǎn)錄、翻譯出阻遏蛋白與操縱基因特異結(jié)合，而使之失活，并阻止RNA聚合酶的移動(dòng)，從而抑制誘導(dǎo)酶——β－半乳糖苷酶的合成?？刂苹颍何挥趩?dòng)基因和結(jié)構(gòu)基因間的一段堿基順序，能與阻遏物結(jié)合，以次來(lái)決定結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄能否進(jìn)行。當(dāng)培養(yǎng)基中只有乳糖時(shí)，乳糖分子便與阻遏蛋白結(jié)合，使控制基因被釋放，RNA聚合酶便催化結(jié)構(gòu)基因進(jìn)行轉(zhuǎn)錄、翻譯合成β－半乳糖苷酶等與乳糖有關(guān)的酶。酶合成的阻遏包括降解物阻遏和末端產(chǎn)物阻遏降解物阻遏：在一種培養(yǎng)基中同時(shí)存在兩種以上底物時(shí)，其中一種底物被優(yōu)先利用，而催化其他底物被利用的酶的合成被某些中間代謝物或末端產(chǎn)物的過(guò)量積累所阻遏的現(xiàn)象。二次生長(zhǎng)現(xiàn)象：在含有兩種底物的培養(yǎng)基中培養(yǎng)微生物時(shí)，由于該菌首先利用易利用的底物，而催化另一底物的酶被抑制，在前一底物完全耗盡后，才開(kāi)始利用后一底物，從而產(chǎn)生了在兩個(gè)對(duì)數(shù)期間隔一個(gè)生長(zhǎng)延滯期的“二次生長(zhǎng)現(xiàn)象”。末端產(chǎn)物阻遏：某代謝途徑末端產(chǎn)物的過(guò)量積累而引起的有關(guān)酶的合成阻遏。三、細(xì)胞區(qū)域化調(diào)節(jié)利用細(xì)胞中的區(qū)域化作用對(duì)不同的代謝進(jìn)行調(diào)節(jié)，使不同的代謝途徑和不同的酶類(lèi)在細(xì)胞中各自的空間分布，有利于代謝途徑順利進(jìn)行，互不干擾，且各代謝途徑之間還可以相互協(xié)調(diào)和制約。第五節(jié)微生物次級(jí)代謝與次級(jí)代謝產(chǎn)物一、初級(jí)代謝與次級(jí)代謝次級(jí)代謝是一類(lèi)存在于某些生物（如植物和微生物）當(dāng)中的特殊代謝類(lèi)型。指這些生物為了避免在初級(jí)代謝過(guò)程中的某種中間代謝產(chǎn)物積累所造成的不利作用，而在一定的生長(zhǎng)時(shí)期，以初級(jí)代謝產(chǎn)物為前體，合成一些對(duì)自身的生命活動(dòng)無(wú)明確功能、分子結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的物質(zhì)，以有利于生存代謝類(lèi)型。這一過(guò)程的產(chǎn)物稱(chēng)為次級(jí)代謝產(chǎn)物。根據(jù)其作用可分為抗生素、激素、生物堿、毒素及維生素等。初級(jí)代謝與次級(jí)代謝的關(guān)系：前者是后者的基礎(chǔ)，后者是前者的繼續(xù)與發(fā)展。初級(jí)代謝的關(guān)鍵性中間產(chǎn)物往往是次級(jí)代謝的前體；次級(jí)代謝一般在菌體對(duì)數(shù)生長(zhǎng)后期或穩(wěn)定期間進(jìn)行，但會(huì)受到環(huán)境條件的影響；某些催化次級(jí)代謝的酶的專(zhuān)一性不高；次級(jí)代謝產(chǎn)物的合成，因菌株不同而異，甚至因不同環(huán)境條件而異，故與分類(lèi)地位無(wú)關(guān)；質(zhì)粒與次級(jí)代謝的關(guān)系密切，控制著多種抗生素的合成。二、次級(jí)代謝的調(diào)節(jié)1．初級(jí)代謝產(chǎn)物的調(diào)節(jié)由于次級(jí)代謝一般以初級(jí)代謝產(chǎn)物為前體，因此必然會(huì)受到初級(jí)代謝產(chǎn)物的調(diào)節(jié)。如青霉素的合成會(huì)受到賴(lài)氨酸的強(qiáng)烈抑制，因?yàn)棣粒被憾崾呛铣少?lài)氨酸和青霉素的共同前體，賴(lài)氨酸過(guò)量會(huì)抑制該反應(yīng)的第一個(gè)酶，從而也抑制了青霉素的合成，因此生產(chǎn)用的高產(chǎn)菌株中乙酰乳酸合成酶對(duì)賴(lài)氨酸的反饋抑制更不敏感，且該酶的含量比低產(chǎn)菌株的高兩倍以上；再如甲硫氨酸對(duì)頭孢霉素C合成有促進(jìn)作用，因?yàn)榘腚装彼崾羌琢虬彼岷皖^孢霉素C合成途徑中的共同前體物，當(dāng)前者累積時(shí)反饋抑制了半胱氨酸的分解和阻止了由半胱氨酸繼續(xù)合成甲硫氨酸，導(dǎo)致半胱氨酸進(jìn)入頭孢霉素C的合成。2．分解代謝物的調(diào)節(jié)（碳、氮代謝物的調(diào)節(jié)）一般能被微生物快速利用的碳源和氮源的分解產(chǎn)物能明顯阻遏次級(jí)代謝酶系的合成，因此，只有在對(duì)數(shù)后期或穩(wěn)定期，這類(lèi)底物被完全耗盡后，才能解除阻遏作用，使次級(jí)代謝產(chǎn)物得以合成。誘導(dǎo)作用及產(chǎn)物的反饋抑制末端產(chǎn)物即抗生素的過(guò)量積累也與初級(jí)代謝一樣能反饋抑制其合成酶系，主要存在于青霉素、氯霉素、卡那霉素、嘌呤霉素、霉酚酸和殺真菌素的生物合成途徑中。因此，要提高抗生素發(fā)酵單位就需不斷地用遺傳學(xué)方法篩選出抗末端產(chǎn)物抑制的高產(chǎn)菌株。表4－1次級(jí)代謝產(chǎn)物的反饋調(diào)節(jié)產(chǎn)生菌產(chǎn)物調(diào)節(jié)作用產(chǎn)黃青霉（Pen.chrysogenum）青霉素高濃度能抑制青霉素的合成委內(nèi)瑞拉鏈霉菌（Str.venezuelae）氯霉素阻遏第一個(gè)酶：芳香胺合成酶卡那霉素鏈霉菌（Str.Kanamyceticus）卡那霉素阻遏乙?；D(zhuǎn)移酶白黑鏈霉菌（Str.Alboniger）嘌呤霉素抑制O－去甲基嘌呤霉素甲基轉(zhuǎn)移酶匍枝青酶（Pen.Stoloniferum）霉酚酸抑制合成途徑最后一步轉(zhuǎn)甲基酶此外，培養(yǎng)基中的磷酸鹽、溶解氧、金屬離子及細(xì)胞膜透性對(duì)次級(jí)代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生也有一定的影響。課后思考題課本P127。名次解釋?zhuān)捍x、呼吸（有氧、無(wú)氧）、氧化磷酸化、光合作用、光合磷酸化（環(huán)式、非環(huán)式）、發(fā)酵、生物固氮、乙醛酸循環(huán)、卡爾文循環(huán)、酶活性調(diào)節(jié)、誘導(dǎo)酶、二次生長(zhǎng)現(xiàn)象等。是非題：①用KOH把CO2去掉，會(huì)使好氧的化能異氧菌生長(zhǎng)的更好。（）②微生物的生物氧化有發(fā)酵和呼吸，二者的不同在于電子的傳遞方式，即是否通過(guò)呼吸鏈。（）③所有異養(yǎng)型微生物在任何條件下都不能同化CO2。（）④酵母菌的甘油發(fā)酵是由酵解途徑產(chǎn)生的，故該發(fā)酵過(guò)程不需要通氧。（）⑤兼性厭氧的酵母，無(wú)論在什么情況下，只要其生長(zhǎng)的環(huán)境有O2，便不會(huì)產(chǎn)生乙醇。（）⑥鑒定大腸桿菌時(shí)，IMVIC試驗(yàn)結(jié)果為--++。（）4．選擇題（將正確的答案序號(hào)填入括號(hào)內(nèi)，每題1分，共10分）（1）硝化細(xì)菌屬于（）微生物。A、光能自養(yǎng)B、光能異養(yǎng)C、化能自養(yǎng)D、化能異養(yǎng)（2）酵母菌進(jìn)行甘油發(fā)酵的產(chǎn)物是（）A、乙醇+CO2B、甘油+乙醇+乙酸+CO2C、甘油+乙醇+CO2D、甘油+乙醛—HSO3+CO2（3）IMViC是鑒別大腸桿菌和產(chǎn)氣桿菌的四項(xiàng)生化指標(biāo)，兩菌的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是（）A、++--和--++B、--++和++--C、+--+和-++-D、-++-和+--+(4)乳酸桿菌等細(xì)菌由（）途徑進(jìn)行同型乳酸發(fā)酵，其產(chǎn)物是（）。A、EMPB、HMPC、EDD、乳酸E、乳酸、CO2、酒精(5)化能自養(yǎng)菌生長(zhǎng)緩慢的主要原因是（）。A、自然界中CO2供應(yīng)不足B、環(huán)境中的其他生物的抑制作用C、生長(zhǎng)所需的能量不足D、合成作用所需還原劑的獲得要消耗大量ATP(6)乳酸鏈球菌在無(wú)氧條件下，葡萄糖經(jīng)發(fā)酵成為（）。A、乳酸B、乳酸+乙酸C、乙醇+CO2D、乳酸+乙醇(7)綠色細(xì)菌和藍(lán)細(xì)菌的光合作用基本過(guò)程相同，其差別在于供氫體。前者是（），后者是（）。A、S2O2－3B、SO2－4C、延胡索酸D、H2O（8）由EMP途徑進(jìn)行的發(fā)酵有（）。A、異型乳酸發(fā)酵B、同型乳酸發(fā)酵C、細(xì)菌酒精發(fā)酵D、酵母酒精發(fā)酵（9）化學(xué)滲透假說(shuō)解釋?zhuān)ǎ?。氨基酸轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷?lèi)分子B、糖酵解過(guò)程淀粉分子分解為葡萄糖分子C、捕獲的能量在ATP分子中D、用光作為能源合成葡萄糖分子（10）微生物代謝中，硝酸鹽和硫酸鹽可作為電子受體是在（）。A、無(wú)酶時(shí)B、無(wú)ATP時(shí)C、無(wú)氧時(shí)D、有細(xì)胞色素時(shí)5、填空體某些細(xì)菌能固定CO2，他們通過(guò)▁▁▁▁使CO2還原成▁▁▁▁，CO2的受體是▁▁▁▁▁。肽聚糖的基本重復(fù)單位由▁▁▁▁、▁▁▁▁和▁▁▁▁組成。微生物產(chǎn)生能量的主要方式有▁▁▁▁▁▁▁▁、▁▁▁▁▁▁▁▁、▁▁▁▁▁▁▁▁。糖解途徑的關(guān)鍵酶和代表性微生物為EMP▁▁▁▁▁▁、HMP▁▁▁▁▁▁、ED▁▁▁▁▁。生物固氮所具備的條件是▁▁▁、▁▁▁▁、▁▁▁▁、▁▁▁▁。要富集脫硫弧菌，培養(yǎng)基必須含有供氫體▁▁▁，受氫體是▁▁▁及▁▁▁的環(huán)境條件。藍(lán)細(xì)菌可以固氮和進(jìn)行放氧性光合作用，是因?yàn)楣痰讪x▁▁▁里進(jìn)行，放氧性光合作用在▁▁▁▁里進(jìn)行。底物分子丟失電子并從中獲得能量的化學(xué)反應(yīng)，通常稱(chēng)為▁▁▁▁。6、填表格（1）環(huán)境條件對(duì)酵母代謝及生長(zhǎng)的影響：培養(yǎng)條件呼吸類(lèi)型受氫體產(chǎn)生能量代謝終產(chǎn)物生長(zhǎng)情況有O2無(wú)O2（2）比較異養(yǎng)微生物的生物氧化的三種類(lèi)型類(lèi)型氧化的底物氧化產(chǎn)物末端電子受體微生物代表比較硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌微生物名稱(chēng)營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型呼吸類(lèi)型C源能源與氧關(guān)系電子受體7．畫(huà)出表示E.coli在含有少量葡萄糖和乳糖的培養(yǎng)液中的生長(zhǎng)曲線在圖中用虛線畫(huà)出糖的消耗曲線。為什么細(xì)菌會(huì)出現(xiàn)這樣的生長(zhǎng)曲線稱(chēng)為什么效應(yīng)

第五章微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制生長(zhǎng)：生物在適宜的條件下，不斷地從外界吸取養(yǎng)料，通過(guò)代謝作用，合成自身結(jié)構(gòu)物質(zhì)成分，使細(xì)胞物質(zhì)有規(guī)律地、不可逆增加，導(dǎo)致體積增大的生物學(xué)過(guò)程。繁殖：?jiǎn)渭?xì)胞微生物由于細(xì)胞分裂而