第二章细菌生理学

1、1第二章第二章 细菌生理学细菌生理学细菌的生理活动包括摄取和合成营养物质细菌的生理活动包括摄取和合成营养物质, ,进行新陈代谢及生长繁殖。进行新陈代谢及生长繁殖。整个生理活动整个生理活动的中心是新陈代谢的中心是新陈代谢, ,细菌的代谢活动十分活细菌的代谢活动十分活跃而且多样化跃而且多样化, ,乃至繁殖迅速是其显著的特乃至繁殖迅速是其显著的特点。点。研究细菌的生理活动不仅是基础生物学科研究细菌的生理活动不仅是基础生物学科的范畴的范畴, ,而且与医学、环境卫生、工农业生而且与医学、环境卫生、工农业生产等都密切相关。产等都密切相关。2细菌生理活动包括：细菌生理活动包括：摄取和合成营养物质摄取和合成营

2、养物质细菌的新陈代谢细菌的新陈代谢细菌的生长繁殖细菌的生长繁殖3一一、化学组成化学组成占细胞总重量占细胞总重量75%-90%蛋白质蛋白质、糖类、脂类、核酸、糖类、脂类、核酸钾、钠、铁、镁、钙等钾、钠、铁、镁、钙等肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸等肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸等水：水：有机物：有机物：无机离子：无机离子：特有成分：特有成分：微生物细胞的化学组成微生物细胞的化学组成5(一一)、水分：、水分：生命活动离不开水。生命活动离不开水。占细菌体重的占细菌体重的7580%。分为。分为 结合水：结合水：与菌体其他成份结合，不参与渗透作用也与菌体其他成份结合，不参与渗透作用也 不易冻结和蒸发。不易冻结和蒸发。 游

3、离水：游离水：呈游离状态是细菌体内重要溶剂，参加一呈游离状态是细菌体内重要溶剂，参加一 系列生化反应。系列生化反应。 6( (二二) )、无机盐：、无机盐：占细菌重量的占细菌重量的2%3%;常量营养元素常量营养元素: P、 K、 Ca、 Mg、 Na、Cl、 S等等微量营养元素微量营养元素: Cu、 Fe、 Zn、 Mn、 Si、Al、Co等。等。作用作用:u构成菌体成分构成菌体成分u作为酶的组成部分作为酶的组成部分,维持酶的活性维持酶的活性u调节渗透压调节渗透压71.1.蛋白质和含氮化合物：蛋白质和含氮化合物： 占细菌的重量占细菌的重量50%50%80%;80%; 包括：复合蛋白包括：复合蛋

4、白: :核蛋白、糖蛋白、脂蛋白；核蛋白、糖蛋白、脂蛋白； 简单蛋白简单蛋白: :球蛋白、白蛋白、麦谷蛋白球蛋白、白蛋白、麦谷蛋白 作用作用: :构成菌体的主要成分构成菌体的主要成分; ;作为酶作为酶, ,催化代谢反应催化代谢反应; ;2 .核酸：核酸：DNA:存在于染色体和质粒中存在于染色体和质粒中。RNA:存在于细胞质和细胞膜中。存在于细胞质和细胞膜中。是细菌的遗传物质是细菌的遗传物质。( (三三) )、有机物、有机物83.3.糖类：糖类： 主要以多糖、脂多糖、粘多糖形式存在，并与脂类、主要以多糖、脂多糖、粘多糖形式存在，并与脂类、蛋白质形成复合物。蛋白质形成复合物。 构成细胞壁、菌体抗原、

5、荚膜。构成细胞壁、菌体抗原、荚膜。 G G细胞壁中脂多糖与肠杆菌科细菌的分群定型有关。细胞壁中脂多糖与肠杆菌科细菌的分群定型有关。4.4.脂类：脂类： 占菌体干重的占菌体干重的1-10%1-10%。 包括中性脂肪、脂肪酸、类脂包括中性脂肪、脂肪酸、类脂 大肠杆菌大肠杆菌3.6-7.9%;3.6-7.9%;枯草杆菌枯草杆菌3-4%;3-4%;结核杆菌结核杆菌22.3%22.3%9二二、物理性状物理性状光学性质光学性质半透明半透明体表面积体表面积体积小、表面积大体积小、表面积大带电现象带电现象革兰阳性菌革兰阳性菌 pH23革兰阴性菌革兰阴性菌 pH45半透性半透性细胞壁、膜有半透性细胞壁、膜有半透

6、性渗透压渗透压中性环境带负电荷中性环境带负电荷革兰阳性菌革兰阳性菌 2025大气压大气压革兰阴性菌革兰阴性菌 56大气压大气压101 、光学性质光学性质细菌为半透明体细菌为半透明体, ,当光线照射至细菌当光线照射至细菌, ,部分被吸部分被吸收收, ,部分被折射部分被折射, ,故细菌悬液呈混浊状态。故细菌悬液呈混浊状态。菌数越多浊度越大菌数越多浊度越大, ,使用比浊法或分光光度计使用比浊法或分光光度计可以粗略地估计细菌的数量。由于细菌具有这可以粗略地估计细菌的数量。由于细菌具有这种光学性质种光学性质, ,可用相差显微镜观察其形态和结可用相差显微镜观察其形态和结构。构。11122 、表面积表面积

7、细菌体积微小细菌体积微小, ,相对表面积大。有利于同外相对表面积大。有利于同外界进行物质交换。界进行物质交换。133 、带电现象带电现象 细菌固体成分的细菌固体成分的50%-80% 50%-80% 是蛋白质是蛋白质, ,蛋白蛋白质由兼性离子氨基酸组成。质由兼性离子氨基酸组成。 革兰阳性菌革兰阳性菌pHpH为为2-32-3, ,革兰阴性菌革兰阴性菌pHpH为为4 45 5, ,故在近中性或弱碱性环境中故在近中性或弱碱性环境中, ,细菌均带细菌均带负电荷负电荷, ,尤以前者所带负电荷更多。尤以前者所带负电荷更多。 细菌的带电现象与细菌的染色反应、凝细菌的带电现象与细菌的染色反应、凝集反应、抑菌和杀

8、菌作用等都有密切关集反应、抑菌和杀菌作用等都有密切关系。系。14 NH3-NH4酸性酸性 蛋白质蛋白质 氨基酸组成氨基酸组成 COOH-COO-碱性碱性 在一定的在一定的pH条件下，细菌所带正电荷数相等，此时的条件下，细菌所带正电荷数相等，此时的pH值称值称 为为 等电点。等电点。 G+等电点：等电点：1.9-2.9; G等电点：等电点：4-5 一般培养基一般培养基pH7.27.6之间，故之间，故G，G+都带负电荷。都带负电荷。15 阳离子染料：碱性染料带正电荷，而细菌带负电荷，阳离子染料：碱性染料带正电荷，而细菌带负电荷，故细菌学上的染料大都为碱性染料。如美兰，碱性复故细菌学上的染料大都为碱

9、性染料。如美兰，碱性复红，结晶紫，沙黄，苯胺染料，孔雀绿等。红，结晶紫，沙黄，苯胺染料，孔雀绿等。 阴离子染料：酸性染料带负电荷又叫阴离子染料，伊阴离子染料：酸性染料带负电荷又叫阴离子染料，伊红，酸性复红，胭脂红。红，酸性复红，胭脂红。 中性染料：瑞特氏中性染料：瑞特氏164 、半透性、渗透压半透性、渗透压半透性半透性 细菌的细胞壁和细胞膜都有半透性细菌的细胞壁和细胞膜都有半透性, ,允允许水及部分小分子物质用过许水及部分小分子物质用过, ,有利于吸收营养和有利于吸收营养和排出代谢产物。排出代谢产物。 渗透压渗透压 细菌体内含有高浓度的营养物质和无机细菌体内含有高浓度的营养物质和无机盐盐, ,

10、一般革兰氏阳性菌的渗透压高达一般革兰氏阳性菌的渗透压高达20-2520-25个大气个大气压压, ,革兰氏阴性菌为革兰氏阴性菌为5-65-6个大气压。细菌所处一般个大气压。细菌所处一般环境相对低渗环境相对低渗, ,但有坚韧细胞壁的保护不致崩裂。但有坚韧细胞壁的保护不致崩裂。若处于比菌内渗透压更高的环境中若处于比菌内渗透压更高的环境中, ,菌体内水分菌体内水分逸出逸出, ,胞质浓缩胞质浓缩, ,细菌就不能生长繁殖。细菌就不能生长繁殖。17 细胞质中含有各种蛋白质，其结构、成分、细胞质中含有各种蛋白质，其结构、成分、功能各不相同，为多相胶体功能各不相同，为多相胶体propro，因此在细胞，因此在细胞

11、内可同时进行性质不同的生化反应，结果细胞内可同时进行性质不同的生化反应，结果细胞外浓度低的物质可以被选择性吸收而浓缩于外浓度低的物质可以被选择性吸收而浓缩于C C内。内。5 5、多相胶体性质：、多相胶体性质：186、比重 决定于菌体内水分和其他物质的多少决定于菌体内水分和其他物质的多少. . 一般大于一般大于1 1 灵杆菌灵杆菌 1.0541.054 枯草杆菌枯草杆菌 1.2-1.3(1.35)1.2-1.3(1.35) 一个细菌的重量约为一个细菌的重量约为 1X101X10-9-91X101X10-10 -10 19第二节第二节 细菌的营养与代谢细菌的营养与代谢一、一、细菌的营养要求细菌的营

12、养要求 微生物需要从外界获得营养物质微生物需要从外界获得营养物质, ,而而这些营养物质主要以有机和无机化合物的这些营养物质主要以有机和无机化合物的形式为微生物所利用形式为微生物所利用, ,也有小部分以分子也有小部分以分子态的气体形式被微生物利用。态的气体形式被微生物利用。 20u氮源（氮源（nitrogen sourcenitrogen source）u碳源碳源 （carbon sourcecarbon source）u无机盐（无机盐（mineral saltsmineral salts）u生长因子（生长因子（growth factorgrowth factor）u水（水（waterwater

13、） 细菌的营养要求细菌的营养要求211 碳源碳源( source of carbon) u在细菌生长过程中为细菌提供在细菌生长过程中为细菌提供碳素碳素来源。来源。u在细胞内经过一系列复杂的化学变化后成为在细胞内经过一系列复杂的化学变化后成为微生物自身的细胞物质微生物自身的细胞物质( (如糖类、脂、蛋白如糖类、脂、蛋白质等质等) )和代谢产物和代谢产物, ,碳可占一般细菌细胞干重碳可占一般细菌细胞干重的一半。的一半。u同时同时, ,绝大部分碳源物质在细胞内生化反应绝大部分碳源物质在细胞内生化反应过程中还能为机体提供维持生命活动所需的过程中还能为机体提供维持生命活动所需的能源能源, ,因此碳源物质

14、通常也是能源物质。因此碳源物质通常也是能源物质。u但是有些以但是有些以COCO2 2作为唯一或主要碳源的微生物作为唯一或主要碳源的微生物生长所需的能源则并非来自碳源物质。生长所需的能源则并非来自碳源物质。22常见碳源及种类常见碳源及种类微生物利用的碳源物质主要有糖类、有机酸、微生物利用的碳源物质主要有糖类、有机酸、醇、脂类、烃、醇、脂类、烃、COCO2 2及碳酸盐等。及碳酸盐等。 微生物利用碳源物质具有选择性微生物利用碳源物质具有选择性, ,糖类是一般微糖类是一般微生物较容易利用的良好碳源和能源物质。生物较容易利用的良好碳源和能源物质。葡萄糖、果糖、麦芽糖、蔗糖、淀粉、半乳糖、葡萄糖、果糖、麦

15、芽糖、蔗糖、淀粉、半乳糖、乳糖、甘露糖、纤维二糖、纤维素、半纤维素、乳糖、甘露糖、纤维二糖、纤维素、半纤维素、 甲壳素、本质素等甲壳素、本质素等单糖优于双糖单糖优于双糖, ,已糖优于戊糖已糖优于戊糖, ,淀粉优于纤维素淀粉优于纤维素, ,纯多糖优于杂多糖纯多糖优于杂多糖微生物的碳源谱微生物的碳源谱24碳源物质利用的选择性碳源物质利用的选择性目前在微生物工业发酵中所利用的碳源物质目前在微生物工业发酵中所利用的碳源物质主要是单糖、怡糖、糖蜜主要是单糖、怡糖、糖蜜( (制糖工业副产品制糖工业副产品) )、淀粉淀粉( (玉米粉、山芋粉、野生植物淀粉玉米粉、山芋粉、野生植物淀粉) )、麸、麸皮、米糠等。

16、皮、米糠等。例如在以葡萄糖和半乳糖为碳源的培养基中，例如在以葡萄糖和半乳糖为碳源的培养基中，大肠杆菌大肠杆菌(Escherichia coli)(Escherichia coli)首先利用葡萄首先利用葡萄糖糖, ,然后利用半乳糖然后利用半乳糖, ,前者称为大肠杆菌的前者称为大肠杆菌的速速效碳源效碳源，后者称为，后者称为迟效碳源迟效碳源。25凡是可以构成微生物细胞和代谢产物中氮素凡是可以构成微生物细胞和代谢产物中氮素来源的营养物质都称为氮源。来源的营养物质都称为氮源。氮源功能：氮源功能： 为微生物提供合成细胞物质代谢产物的原为微生物提供合成细胞物质代谢产物的原料，料， 氮源一般不做能源，只有硝化

17、细菌利用氮源一般不做能源，只有硝化细菌利用铵盐，亚硝酸盐作氮源铵盐，亚硝酸盐作氮源,同时也作能源。同时也作能源。2 2、氮源、氮源( (nitroginnitrogin source) source)微生物氮源谱微生物氮源谱27氮源种类：氮源种类：分子态氮：固氮微生物以分子氮为唯分子态氮：固氮微生物以分子氮为唯一氮源一氮源 l无机态氮：硝酸盐、铵盐几乎所有微无机态氮：硝酸盐、铵盐几乎所有微生物能利用生物能利用 l有机态氮：蛋白质及其降解产物有机态氮：蛋白质及其降解产物 a、速性氮源：实验常用牛肉膏、蛋白质、速性氮源：实验常用牛肉膏、蛋白质、酵母膏做氮源酵母膏做氮源 b、迟速性氮源：生产用玉米浆

18、、豆饼、迟速性氮源：生产用玉米浆、豆饼、葵花饼、花生饼葵花饼、花生饼 等。等。28氮源利用的选择性氮源利用的选择性土霉素产生菌土霉素产生菌-利用玉米浆比利用黄豆饼粉利用玉米浆比利用黄豆饼粉和花生饼粉的速度快和花生饼粉的速度快 29u构成微生物细胞的组成成分。构成微生物细胞的组成成分。u调解微生物细胞的渗透压，调解微生物细胞的渗透压，pH值和氧化还原电位。值和氧化还原电位。u有些无机盐如有些无机盐如S、Fe还可做为自养微生物的能源。还可做为自养微生物的能源。 u构成酶活性基的组成成分，维持酶活性。构成酶活性基的组成成分，维持酶活性。Mg、 Ca、K是多种酶的激活剂。是多种酶的激活剂。 3 3、无

19、机盐（、无机盐（mineral saltsmineral salts） 30n 构成微生物细胞构成微生物细胞以以C C、H H、O O、N N、P P、S S六种元素六种元素为主，约占细胞干重的为主，约占细胞干重的9595以上；以上；n CaCa、K K 、MgMg、FeFe为大量元素，以无机盐阳离子为大量元素，以无机盐阳离子形式被吸收，配培养基进要加磷酸盐、硫酸盐。形式被吸收，配培养基进要加磷酸盐、硫酸盐。n ZnZn、CaCa、MnMn、CoCo、MoMo等微量元素，在微生物培等微量元素，在微生物培养中有养中有0.1PPM0.1PPM就可以了，自来水原料中已经够就可以了，自来水原料中已经够

20、用，不需另加。用，不需另加。无机盐种类无机盐种类31元素元素人为提供形式人为提供形式生生 理理 功功 能能PKH2PO4、K2HPO4核酸、磷酸和辅酶的成分核酸、磷酸和辅酶的成分SMgSO4含硫氨基酸、含硫维生素成分含硫氨基酸、含硫维生素成分KKH2PO4、K2HPO4酶的辅因子、维持电位差和渗透压酶的辅因子、维持电位差和渗透压NaNaCl维持渗透压、某些细菌和蓝细菌需要维持渗透压、某些细菌和蓝细菌需要CaCa(NO3)2、CaCl2胞外酶稳定剂、蛋白酶辅因子、细菌芽孢和真胞外酶稳定剂、蛋白酶辅因子、细菌芽孢和真菌孢子形成菌孢子形成MgMgSO4固氮酶辅因子、叶绿素成分固氮酶辅因子、叶绿素成分

21、FeFeSO4Cyt成分；合成叶绿素、白成分；合成叶绿素、白喉毒素和毒素和氯高铁血高铁血红素所需红素所需MnMnSO4超超氧化物氧化物歧化酶、氨肽酶、化酶、氨肽酶、L-阿拉伯糖异构酶糖异构酶等的辅因子等的辅因子CuCuSO4氧化酶、氧化酶、酪氨酸酶的辅因子氨酸酶的辅因子CoCoSO4VB12复合物的成分、肽酶的辅因子复合物的成分、肽酶的辅因子ZnZnSO4碱性磷酸酶、脱氢酶、肽酶、脱羧酶辅因子碱性磷酸酶、脱氢酶、肽酶、脱羧酶辅因子Mo(NH4)6Mo7O24固氮酶和同化型及异化型硝酸盐还原酶的成分固氮酶和同化型及异化型硝酸盐还原酶的成分32通常指那些微生物生长所必需而且需要量很小通常指那些微生

22、物生长所必需而且需要量很小, ,但微生物自身不能合成或合成量不足以满足机体但微生物自身不能合成或合成量不足以满足机体生长需要的有机化合物。各种微生物需求的生长生长需要的有机化合物。各种微生物需求的生长因子的种类和数量是不同的。分类：维生素因子的种类和数量是不同的。分类：维生素 、氨基酸与嘌呤及嘧啶三大类。氨基酸与嘌呤及嘧啶三大类。功能功能 作为酶的辅基或辅酶参与新陈代谢作为酶的辅基或辅酶参与新陈代谢; ;合成核苷、核苷酸和核酸。合成核苷、核苷酸和核酸。4 4、生长因子（、生长因子（growth factorgrowth factor）33维生素：维生素：u有的微生物自己不能合成维生素，需要外有

23、的微生物自己不能合成维生素，需要外加，主要是加，主要是B族维生素、硫胺素、叶酸、泛族维生素、硫胺素、叶酸、泛酸、核黄素等。酸、核黄素等。 34 各种菌合成各种菌合成AA的能力有很大差别，一般的能力有很大差别，一般G菌强菌强于于G，大肠杆菌自己能合成全部大肠杆菌自己能合成全部AA，沙门氏菌沙门氏菌能合成大部分能合成大部分AA，有的菌合成有的菌合成AA能力极弱，如能力极弱，如肠道串珠菌需从外界补充肠道串珠菌需从外界补充19种种AA。 氨基酸氨基酸35 嘧啶和嘌呤是核酸和辅嘧啶和嘌呤是核酸和辅E的重要组分，是许多的重要组分，是许多微生物必须的生长因素。微生物必须的生长因素。 有些微生物不仅不能合成嘧

24、啶和嘌呤，而且不有些微生物不仅不能合成嘧啶和嘌呤，而且不能将补充的嘧啶和嘌呤结合在核苷酸上，还必能将补充的嘧啶和嘌呤结合在核苷酸上，还必须供给核苷酸，有的菌需补充卟啉或其衍生物，须供给核苷酸，有的菌需补充卟啉或其衍生物，还有的菌需供给（低碳）脂肪酸等。还有的菌需供给（低碳）脂肪酸等。碱基：碱基：365 5、水、水u微生物细胞含水约占细胞鲜重的微生物细胞含水约占细胞鲜重的70709090，水作，水作用是多方面的。用是多方面的。u水的功能：是细胞中生化反应的良好介质；营养水的功能：是细胞中生化反应的良好介质；营养物质和代谢产物都必须溶解在水里，才能被吸收物质和代谢产物都必须溶解在水里，才能被吸收或

25、排出体（细胞）外；水的比热高，能有效的吸或排出体（细胞）外；水的比热高，能有效的吸收代谢过程中放出的热量，不致使细胞的温度骤收代谢过程中放出的热量，不致使细胞的温度骤然上升；维持细胞的膨压（控制细胞形态）。然上升；维持细胞的膨压（控制细胞形态）。37二、细菌的营养类型二、细菌的营养类型1根据碳素来源区分：根据碳素来源区分：（1）自养菌：只能从无机物中取得碳源的细菌，利用）自养菌：只能从无机物中取得碳源的细菌，利用CO2 ，H2CO3合成有机物。如硝化菌。合成有机物。如硝化菌。（2）异养菌：凡是从有机物中取得碳源的细菌叫异养菌。）异养菌：凡是从有机物中取得碳源的细菌叫异养菌。只能利用有机碳合成所

26、需的含碳有机物，大部分是病原菌。只能利用有机碳合成所需的含碳有机物，大部分是病原菌。2据能量来源分为据能量来源分为（1）光能营养菌：将光能转变为化学能的细菌，土壤和水）光能营养菌：将光能转变为化学能的细菌，土壤和水中细菌中细菌。（2）化能营养菌：）化能营养菌：从无机物和有机物中取得能量的细菌。从无机物和有机物中取得能量的细菌。大部分细菌属于这种类型。大部分细菌属于这种类型。38营养类型营养类型自养菌异养菌以以简单的无机物为原简单的无机物为原料，合成菌体成分料，合成菌体成分以多种有机物为原料，以多种有机物为原料，合成菌体成分并获能合成菌体成分并获能量量39（1）光能自养菌：凡是以光能作为能源，分

27、解无机物进行生物合）光能自养菌：凡是以光能作为能源，分解无机物进行生物合 成的细菌。硫菌科成的细菌。硫菌科（2）化能自养菌：）化能自养菌：利用某些无机化合物（如利用某些无机化合物（如NH3、H2S、Fe2O3） 取得能量，以二氧化碳作为碳素来源取得能量，以二氧化碳作为碳素来源合成所需合成所需 的有机物。如的有机物。如 硝化细菌科硝化细菌科（3）光能异养菌：能量来源于光合作用，以有机物作为碳源。红）光能异养菌：能量来源于光合作用，以有机物作为碳源。红 硫菌科硫菌科（4）化能异养菌：能量来源于化学反应，以有机物作为碳源。）化能异养菌：能量来源于化学反应，以有机物作为碳源。 病原菌病原菌综上区分，细

28、菌有综上区分，细菌有4 4种营养类型：种营养类型：40u腐生型：腐生型：利用无生命的有机物获得营养物质利用无生命的有机物获得营养物质u寄生型寄生型：从活的寄生体内获取营养物质。：从活的寄生体内获取营养物质。u中间类型中间类型（兼性腐生或兼性寄生）如大肠杆（兼性腐生或兼性寄生）如大肠杆菌。菌。41营养类型营养类型 主要碳源主要碳源 能源能源 代表菌代表菌 光能自养养型 二氧化碳二氧化碳 光能光能 蓝细菌蓝细菌 光能异养异养型 有机物有机物 光能光能 红螺细菌红螺细菌 化能自养养型 二氧化碳二氧化碳 无机物无机物 硫杆菌硫杆菌 化能异养异养型 有机物有机物 有机物有机物 大肠杆菌大肠杆菌 42四种

29、营养类型划分不是绝对的四种营养类型划分不是绝对的 红螺菌既可利用光能，也可利用化能红螺菌既可利用光能，也可利用化能。 氢单胞菌是异养和自养的过渡型（称兼性自养型）。氢单胞菌是异养和自养的过渡型（称兼性自养型）。43u单纯扩散单纯扩散（simple diffusionsimple diffusion）u促进扩散促进扩散（facilitated diffusionfacilitated diffusion）u主动运输主动运输(active transport)(active transport)u基团移位基团移位(group translocation)(group translocation)三

30、、细菌体内外物质的运送三、细菌体内外物质的运送44 物质进入细胞的动力是细胞内外的浓度差。物质进入细胞的动力是细胞内外的浓度差。 这种运输方式不消耗能量。这种运输方式不消耗能量。 没有特异性，被运输物质不与膜上物质发生任何反应，没有特异性，被运输物质不与膜上物质发生任何反应，物质不发生化学变化。物质不发生化学变化。 单纯扩散单纯扩散(simple diffusion)特点特点452 促进扩散促进扩散(facilitated diffusion)膜载体（载体蛋白）特点膜载体（载体蛋白）特点 有很强的特异性有很强的特异性 在运输过程中，本身不发生化。在运输过程中，本身不发生化。 能加快物质运输的速

31、度。能加快物质运输的速度。 46u促进扩散促进扩散(facilitated diffusion)过程：过程： 膜载体在膜外与营养物质亲合力强，与这种物质结合，进膜载体在膜外与营养物质亲合力强，与这种物质结合，进入细胞后亲合力降低释放营养物质。像渡船一样，膜外装入细胞后亲合力降低释放营养物质。像渡船一样，膜外装货，膜内卸货，这种扩散方式比单纯扩散速度快。膜内外货，膜内卸货，这种扩散方式比单纯扩散速度快。膜内外亲合力的改变与载体分子构型改变有关。亲合力的改变与载体分子构型改变有关。u促进扩散特点促进扩散特点 物质运输动力是细胞外的浓度差。物质运输动力是细胞外的浓度差。 运输过程不消耗能量。运输过程

32、不消耗能量。 有膜载体参加，膜载体（渗透酶）有特异性。运输葡萄糖有膜载体参加，膜载体（渗透酶）有特异性。运输葡萄糖 的载体只运输葡萄糖。的载体只运输葡萄糖。473 3 主动运输主动运输(active transport)(active transport) ATP ADP + Pi 恢复恢复原构像原构像再循环再循环耗能构像耗能构像 改变改变膜上膜上膜外膜外膜内膜内移位移位结合结合48 被运送的物质可逆浓度梯度进入细胞内要消耗能量，必被运送的物质可逆浓度梯度进入细胞内要消耗能量，必需有能量参加。需有能量参加。 有膜载体参加，膜载体发生构型变化有膜载体参加，膜载体发生构型变化 被运送物质不发生任何

33、变化被运送物质不发生任何变化。主动运输特点主动运输特点49基团移位：是在研究糖的运输时发现的一种主基团移位：是在研究糖的运输时发现的一种主动运输方式。动运输方式。运输过程中需要能量，被运输的物质发生化学运输过程中需要能量，被运输的物质发生化学变化的运输叫基团移位。变化的运输叫基团移位。许多糖就是靠基团移位进行运输的。许多糖就是靠基团移位进行运输的。这种运输方式是通过磷酸转移酶系统来运输营这种运输方式是通过磷酸转移酶系统来运输营养物质的。养物质的。 4 4 基团移位基团移位(group translocation)(group translocation)5051运输方式运输方式浓度浓度载体载体

34、耗能耗能运送分子发生运送分子发生变化变化单纯扩散单纯扩散高高低低不需要不需要不耗能不耗能不变化不变化促进扩散促进扩散高高低低需要需要不耗能不耗能不变化不变化主动运输主动运输低低高高需要需要耗能耗能不变化不变化基团转位基团转位低低高高需要需要耗能耗能变化变化运输方式：运输方式：52四四、细菌的新陈代谢细菌的新陈代谢 细菌生长和繁殖速度极快细菌生长和繁殖速度极快, ,超过动物细胞超过动物细胞1010100100倍。倍。 细菌利用各种化合物作为能源的能力远远强于动物细胞。细菌利用各种化合物作为能源的能力远远强于动物细胞。 细菌对营养的需求比动物细胞更为多种多样细菌对营养的需求比动物细胞更为多种多样,

35、 ,因为它们有因为它们有多种代谢旁路。多种代谢旁路。 细菌可利用超常流水线式生产的方式合成大分子物质。细菌可利用超常流水线式生产的方式合成大分子物质。 细菌能产生诸如肽聚糖、脂多糖、磷壁酸等特殊物质。细菌能产生诸如肽聚糖、脂多糖、磷壁酸等特殊物质。细菌与动物真核生物新陈代谢的主要区别细菌与动物真核生物新陈代谢的主要区别5354 细菌的酶细菌的酶 胞外酶；胞内酶；固有酶；诱导酶等。胞外酶；胞内酶；固有酶；诱导酶等。 细菌的呼吸细菌的呼吸 细菌借助酶系统对物质进行分解氧化，从细菌借助酶系统对物质进行分解氧化，从中获得它所需要的能量的过程。中获得它所需要的能量的过程。55细菌体内存在多种酶，据酶存在

36、部位和产生条件分为：细菌体内存在多种酶，据酶存在部位和产生条件分为：1胞内酶：胞内酶：存在于细菌细胞内的酶，大部分属于参与呼吸过程的存在于细菌细胞内的酶，大部分属于参与呼吸过程的 酶类。酶类。2胞外酶：胞外酶：细菌合成后被分泌到细胞外的酶。如水解酶将大分子细菌合成后被分泌到细胞外的酶。如水解酶将大分子 量物质分解成小分子量物质，便于吸收。量物质分解成小分子量物质，便于吸收。3固有酶：固有酶：细菌本身所固有的酶。如脱氢酶。细菌本身所固有的酶。如脱氢酶。4诱导酶：诱导酶：在诱导物存在下，因适应环境而产生的酶类。如大在诱导物存在下，因适应环境而产生的酶类。如大 肠杆菌的半乳糖苷酶肠杆菌的半乳糖苷酶(

37、 (一一) ) 细菌的酶细菌的酶565限制性核酸内切酶：限制性核酸内切酶：存在于细菌的细胞内，它对异种存在于细菌的细胞内，它对异种DNA可可 以识别，并能将其在一定的碱基部位切割，使异种以识别，并能将其在一定的碱基部位切割，使异种DNA断裂。断裂。 EcoRI：来自大肠杆菌来自大肠杆菌 Hind：流感嗜血杆菌流感嗜血杆菌 BamHI：淀粉液化芽胞杆菌淀粉液化芽胞杆菌6修饰酶：修饰酶：对对DNA进行修饰，使进行修饰，使DNA特定部位碱基甲基化，从特定部位碱基甲基化，从 而可保护自身的而可保护自身的DNA不被限制酶分解。不被限制酶分解。7与毒力有关的酶：与毒力有关的酶：透明质酶（结缔组织）胶原酶（

38、结缔组织透明质酶（结缔组织）胶原酶（结缔组织）血浆凝固酶，溶纤维蛋白酶，卵磷脂酶（魏氏梭菌产生）血浆凝固酶，溶纤维蛋白酶，卵磷脂酶（魏氏梭菌产生） 57根据细菌对游离氧的需要，将细菌分为：根据细菌对游离氧的需要，将细菌分为：（1 1）需氧呼吸菌（需氧菌）：呼吸时必须有充足的氧，在）需氧呼吸菌（需氧菌）：呼吸时必须有充足的氧，在无氧的条件下不能生长，在高层振荡培养时，生长在表面。无氧的条件下不能生长，在高层振荡培养时，生长在表面。假单胞菌假单胞菌（2 2）厌氧呼吸菌（厌氧菌）：必须在无氧的条件下才能生）厌氧呼吸菌（厌氧菌）：必须在无氧的条件下才能生长，在高层振荡培养时，生长在试管底部。坏死杆菌，

39、肉毒长，在高层振荡培养时，生长在试管底部。坏死杆菌，肉毒梭菌梭菌（3 3）兼性厌氧菌：需）兼性厌氧菌：需O O2 2兼性厌氧，在无氧或有氧的条件下均兼性厌氧，在无氧或有氧的条件下均能生长，在高层振荡培养时，生长整个培养基。肠杆菌能生长，在高层振荡培养时，生长整个培养基。肠杆菌( (二二) ) 细菌的呼吸细菌的呼吸58氧化型和发酵型的区分氧化型和发酵型的区分氧化型呼吸：呼吸在有氧环境下进行，受氧化型呼吸：呼吸在有氧环境下进行，受氢体是分子氧的叫氧化型呼吸，简称呼吸。氢体是分子氧的叫氧化型呼吸，简称呼吸。发酵型呼吸：呼吸在无氧环境中进行，受发酵型呼吸：呼吸在无氧环境中进行，受氢体不是分子氧，而是其

40、它无机物或有机氢体不是分子氧，而是其它无机物或有机物称之为厌氧呼吸或发酵。物称之为厌氧呼吸或发酵。5960( (三三) ) 细菌的分解代谢细菌的分解代谢 1.1.糖的分解代谢过程糖的分解代谢过程: : CO CO2 2 H H2 2 H H2 2O O 酸酸( (甲甲 乙乙 丙丙 丁丁 乳酸等乳酸等) )多糖多糖单糖单糖丙酮酸丙酮酸 醛醛 醇醇 酮酮612.2.蛋白质的分解代谢过程蛋白质的分解代谢过程 无机物无机物(水水,NH3,CO2,H2S)蛋白质蛋白质 氨基酸氨基酸 含碳有机物含碳有机物(甲胺甲胺 尸胺等尸胺等) 甲烷甲烷,酚酚,吲哚吲哚,尿素等尿素等 623.3.脂肪的分解代谢过程脂肪

41、的分解代谢过程: : 脂肪 甘油 + + 脂肪酸 氧化 丙酮酸丙酮酸 羧基丙醛 过氧 化物 臭氧 水63根据细菌具有不完全相同的酶，根据细菌具有不完全相同的酶， 分解不同营养物质的特点，分解不同营养物质的特点， 用生化方法来鉴定细菌用生化方法来鉴定细菌称：细菌的生化反应64常见的生化反应常见的生化反应对对糖糖的的发发酵酵对对蛋蛋白白质质的的发发酵酵枸橼酸盐利用试验枸橼酸盐利用试验尿素酶试验尿素酶试验甲基红试验甲基红试验吲哚试验吲哚试验硫化氢试验硫化氢试验单糖发酵试验单糖发酵试验VP试验试验其其他他试试验验65 糖发酵试验糖发酵试验u不同细菌分解糖类的能力和代谢产物不同。不同细菌分解糖类的能力和代谢产物不同。例加大肠埃希菌能发酵葡萄糖和乳糖例加大肠埃希菌能发酵葡萄糖和乳糖; ;而伤而伤寒沙门菌可发酵葡萄糖寒沙门菌可发酵葡萄糖, ,但不能发酵乳糖。但不能发酵乳糖。u即使两种细菌均可发酵同一糖类即使两种细菌均可发酵同一糖类, ,其结果也其结果也不尽相同不尽相同; ;如大肠埃希菌有甲酸脱氢酶如大