微生物的生理与代谢

1、微生物的生理与代谢,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,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,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,微生物的营养物质,碳源 （carbon source） 氮源（nitrogen source） 无机盐（mineral salts） 生长因子（gr

2、owth factor） 水（water,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,微生物的碳源谱,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,三、无机盐 大量元素：P

3、 S K Mg Ca Na Fe等。 微量元素：Co Zn Mo Cu Mn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,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,五、水 水是微生物营养中

4、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,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

5、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,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,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,按培养基的成分 合成培养基 天然培养基 半合成培养基,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,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,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7.27.6 3.温度 多数病原菌最适3

6、7,一）生长繁殖的条件,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,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2030分钟一代,二分裂繁殖,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,酵母菌的出芽繁殖,酵母菌的出芽繁殖,酵母的裂殖,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,细菌数目的对数,培

7、养时间,细菌总数,活菌数,1,2,3,4,5,细菌的生长曲线,群体生长繁殖规律,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,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,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,稳定期的特点,生长率为0

8、，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,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,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,混浊 沉淀 菌膜,液体培养基中,沉淀生长,混浊生长,菌膜生长,固体培养基中生长情况 分离培养： 菌落（colon

9、y）： 单个细菌分裂繁殖成一堆肉眼可见的细菌集团,固体培养基中,菌落（R型,菌落（S型,菌苔,各种细菌的菌落,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,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,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25030分钟或1804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,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菌产生的蛋白质,毒素,如葡萄球菌产生的金黄色色素、绿脓杆菌产生的绿脓素，可用于鉴别细菌,色素,柠檬色,白色,具抑菌或杀菌作用，但抑菌谱窄，主要用于细菌分型 和流行病的调查,杀菌或抑菌作用，用于治疗感染性疾病,如维生素B6、B12、K