微生物学第六章微生物产能
第六章微生物的生长及其控制
第六章微生物的生长及其控制微生物不论其在自然条件下还是在人为条件下发生作用，都是通过“以数取胜”或“以量取胜”。
生长和繁殖就是保证微生物获得巨大数量的必要前提。
微生物生长是指由于细胞成分的增加导致微生物的个体大小、群体数量或两者的增长。
个体细胞生长：细胞内组分的增加，导致细胞总量（体积、质量、大小）扩个体繁殖：是微生物个体生长到一定阶段，由于细胞结构的复制与重建并通由于微生物个体微小，以个体为对象研究其生长和繁殖十分不便，常以群体数量的变化来研究微生物的生长。
在微生物学中，凡说“生长”一般均指群体生长，这与研究大型生物有所不同。
群体生长：指在一定时间和条件下，微生物细胞总量的增加。
既有量变也有质变。
三者之间的关系：个体生长→个体繁殖→群体生长群体生长＝个体生长＋个体繁殖第一节测定生长繁殖的方法测定生长的方法是以原生质含量的增加为基础，测定繁殖是建立在计算个体数目上。
一、测生长量直接方法：测菌体细胞（数）量、菌体体积、菌体质量等；间接方法：根据细胞内某种物质的含量或某种代谢活动强度间接测定。
（一）直接法1、测体积这是一种粗放的方法。
将待测培养液放在刻度离心管中作自然沉降或离心沉降，观察其体积。
污泥沉降比（SV）：为含有污泥的混合液在量筒中静置30 min后所形成的沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分数，以%表示。
又叫30 min沉淀率。
该参数是评定活性污泥质量的重要指标之一。
正常范围为15-30%。
2、称重此法的原理是根据每个细胞有一定的重量而设计的。
它可以用于单细胞、多细胞以及丝状体微生物生长的测定。
包括称干重（DCW）和湿重。
将一定体积的样品通过离心或过滤将菌体分离出来，经洗涤，再离心后直接称重，求出湿重。
如果是丝状体微生物，过滤后用滤纸吸去菌丝之间的自由水，再称重求出湿重。
不论是细菌样品还是丝状菌样品，可以将它们放在已知重量的平皿或烧杯内，于105℃烘干至恒重，取出放入干燥器内冷却，再称量，求出微生物干重。
微生物学 06 微生物的生长与控制-08级
第二节 微生物培养法 一、实验室培养法
（一）固体培养
1.好氧菌：试管斜面、平板等。 2.厌氧菌 （1）高层琼脂柱：加还原剂,石蜡封口。
（2）Hungate滚管
①厌氧菌计数：铜柱除氧→预还原 培养基、稀释液制备→稀释样品 →滚管→培养→计数。
②预还原培养基和稀释液制备
煮沸驱氧→分装到螺口厌氧滚管
2.获得同步生长的方法
同步培养法诱导法来自筛选法化学诱导 物理诱导
过滤法 区带密度梯度离心法 膜洗脱法
（1）环境条件诱导法
① 温度：适宜和不适宜交替处理，如芽孢杆菌。
② 培养基成分控制
营养不足和营养丰富交替培养； 含抗生素和完全培养基交替培养；
③ 光照和黑暗交替：用于光合细菌。
（2）筛选法
二、分批培养细菌的生长规律 1.分批培养和连续培养 （1）分批培养 菌体→接种到定量的培养基中（不再补充和更换），
有害废物的积累（酸、醇、毒素等）→pH、氧化
还原势等不合适。
③应用 生产上，延长该时期→提高产量（补料、调pH、 提高通气量等）。收获细胞及初级产物的最佳时 期（如乳酸、柠檬酸、SCP等，其产生和细胞生长 同步）。 生物测定维生素、氨基酸和碱基的最佳时期。
（4）衰亡期
负生长，出现衰退形，释放芽孢和次生产物，细 胞死亡、自溶。比其他各时期时间长。
注：稳定期后期或衰亡期→收获次生产物最佳时 期（其产生和细胞生长不同步）。
三、丝状微生物的群体生长规律
孢子接种→液体培养基→培 养（产生孢子否？）。 以时间为横坐标，菌丝干重 为纵坐标，绘曲线。 包括：停滞期；迅速生长期； 衰亡期。 菌 丝 体 干 重
四、微生物纯培养生长的测定 指群体生长（细胞数目或生长量）的测定。
06第六章 微生物的生长及控制
1. 微生物生长繁殖的pH值
大多数细菌、放线菌喜欢生活在中性偏碱的环境中， 细菌最适的pH在7.0~8.0之间，放线菌的最适pH在7.5~8.5 之间； 而酵母菌和霉菌刚好相反，适合在偏酸的条件下生 长，霉菌的最适pH值在4.0~5.8之间，酵母菌在3.8~6.0之 间。
2. pH值对微生物生长的影响
稀释倒平板法
操作较麻烦，对 好氧菌、热敏感 菌效果不好！
2. 膜过滤培养法
菌数低的样品（如水）→ 膜过滤 → 培养 → 菌落计数
3. 显微镜直接计数法
缺点：
① 不能区分死菌与活菌 ② 不适于对运动细菌的计数 ③ 需要相对高的细菌浓度 ④ 个体小的细菌在显微镜下难以观察
4. 比浊法
5. 重量法
为什么氧气存在能够抑制甚至杀死厌氧菌？
氧气进入菌体后，能接受电子而产生不同还原性的氧 离子，如过氧离子、过氧化物自由基。过氧化物自由基和过 氧离子都是很强的氧化剂，对微生物有毒，能氧化微生物过 程中所必需的酶。 好氧菌、兼性需氧菌以及微量需氧菌体内含有过氧化 物歧化酶（SOD)和过氧化氢酶。这两种酶能将过氧化物自由 基和过氧离子还原成没有毒性的水分子，所以它们不会被氧 气所杀死。耐氧菌虽没有过氧化氢酶，但有过氧化物酶，能 合成SOD，而不会被氧毒害。 厌氧菌体内都没有这些酶，所以不能忍受氧气。
将单位体积培养液中的菌体，用清水洗净， 然后放入干燥器内加热或减压干燥，最后测定其 干重。一般来说，干重约为湿重的10~20%，即 1mg干菌 = 5~10mg湿菌 = 4~5×109个菌体。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 6.氮量法(生理指标法)
微生物细胞的含氮量一般比较稳定，所以 常作为生长量的指标。如细菌含氮量约为菌体 干重的14%。含氮量乘以6.25即可粗测出其蛋白 质含量。
微生物学课后习题(第二部分)
微生物学课后习题（第二部分）第六章微生物的生长及其控制复习思考题1.名词解释:生长,繁殖,活菌染色法,菌落形成单位(cfu),同步生长,生长产量常数(Y),恒浊器,怛化器,连续发酵,嗜冷菌,中温菌,嗜热菌,最适生长温度,专性好氧菌,兼性厌氧菌,微好氧菌,耐氧菌,厌氧菌,超氧阴离子自由基,超氧化物岐化酶(SOD),PRAS培养基,厌氧罐,亨盖特滚管技术,厌氧手套箱,摇瓶培养,曲,曲法培养,通风曲,污染,巴氏消毒法,间歇灭菌法,连续加压蒸气灭菌法,梅拉特反应,石碳酸系数,抗生素,抗代谢药物,选择毒力,(抗生素)效价,半合成抗生素,6-APA,生物药物素。
2.什么叫典型生长曲线?它可分几期?划分的依据是什么? 3.延滞期有何特点?如何缩短延滞期?4.指数期有何特点?处于此期的微生物有何应用?5.什么叫生长速率常数(R)?什么叫代时(G)?它们如何计算?6.稳定期为何会到来?有何特点?7.什么叫连续培养?有何优点?为何连续时间是有限的? 8.什么是高密度培养,如何保证好氧菌的高密度培养? 9.目前,一般认为氧对厌氧菌毒害的机机制是什么?10.微生物培养过程中pH变化的规律如何?如何调整? 11.微生物培养装置的类型和发展有哪些规律?12.什么叫发酵罐?试用简图表示并注明其主要构造和运转要点。
13.现代试验室中,培养厌氧菌的“三大件”是什么?试设计一表格比较三者的特点。
14.试述生产实践上微生物培养装置发展的几大趋势,并总结其中的一般规律。
15.试列表比较灭菌、消毒、防腐和化疗的异同,并各举若干实例。
16.利用加压蒸气对培养基进行灭菌时,常易带来哪些不利影响?如何避免? 17.影响湿热灭菌效果的主要因素有哪些?在实践中应如何正确对待? 18.试以磺胺及其增效剂TMF 为例,说明化学治疗剂的作用机制。
19.什么叫抗菌谱?试举五例。
20.抗生素对微生物的作用机制分几类?试各举一例。
21.什么叫抗药性(耐药性)?其产生途径有哪些?试以磺胺药为例加以说明。
微生物学 第六章 微生物的代谢
6-磷酸-果糖
磷酸己糖酮解酶
4-磷酸-赤藓糖 +-核糖
戊糖酮解酶
乙酸
3--磷酸甘油醛+ 乙酰磷酸
乳酸 乙酸
1 G 乳酸 + 1.5乙酸 + 2.5 ATP
三、发酵（fermentantion） 1、定义
广义：利用微生物生产有用代谢一种生产方式。 狭义：厌氧条件下，以自身内部某些中间代谢 产物作为最终氢（电子）受体的产能过程 特点： 1）通过底物水平磷酸化产ATP； 2）葡萄糖氧化不彻底，大部分能量存在于 发酵产物中； 3）产能率低； 4）产多种发酵产物。
乙醛脱氢酶
乙醇脱氢酶
乙酸 乙醇
草酰乙酸
丙酸
志贺氏菌无此酶，故发酵G 不产气。
b 丁二醇发酵（2，3--丁二醇发酵） —— 肠杆菌、沙雷氏菌、欧文氏菌等 丙酮酸
V.P.试验的原理：
乙酰乳酸
红色物质
（乙酰乳酸脱氢酶）
3-羟基丁酮
（OH-、O2）
精氨酸胍基
乙二酰
丁二醇
中性
其中两个重要的鉴定反应：
1 、V．P．实验 2、甲基红（M.R）反应
微生物学-第六章 微生物的生长及其控制
步骤：
菌悬液通过微孔滤膜，细胞吸附其上；反置滤膜，以新鲜 培养液通过滤膜，洗掉浮游细胞；除去起始 洗脱液 后就可 以得 到刚刚分裂下来 的新生细胞， 即为同步培养。
4 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 ÿ
二、单细胞微生物的典型生长曲线
1.平板菌落计数法
最常用的活菌计数法。将适当稀释的菌液倾注平板 或涂布在平板表面，经适当温度培养后，以平板上出 现的菌落数乘以稀释度就可计数出原菌液的含菌量。 直径9cm 的平板上出现菌落数一般以50～500个为 宜。按照国家标准规定的样品菌落数总数测定的计数 原则，以平板菌落数在30～300个之间为报告依据。 适用范围： 中温、好氧和兼性厌氧、能在营养琼脂上生长的微 生物。
生长曲线概念： 定量描述液体培养基中微生物群体生长规律的 实验曲线，称为生长曲线。 生长曲线的制作： 把少量纯种单细胞微生物接种到一定体积的培养液 中后，在适宜的条件下培养，如果以细胞数目的对数 值为纵坐标，以培养时间为横坐标，就可以绘制出分 批培养条件下微生物的生长曲线。
每种细菌都有各自的典型生长曲线，但它们的生长 过程却有着共同的规律性。一般可以将生长曲线划分为 四个时期，即迟缓期、对数期、稳定期和衰亡期。
技术要求： 样品充分混匀，操作熟练快速（15~20min完成操 作），严格无菌操作； 注意事项： 每一支吸管只能用于一个稀释度，样品混匀处理， 倾注平板时的培养基温度； 误差： 多次稀释造成的误差是主要来源，其次还有由于样 品内菌体分布不均匀、以及不当操作。
2. 液体稀释法
对样品做10倍连续稀释，从适宜的3个连续稀 释度 中各取5ml 试 样，接 种 3组共9 支装有培养液 的试管中（每管接入1ml ）。经培养后，记录每个 稀 释 度 出 现 生 长 的 试 管 数 ， 然 后 查 M.P.N. 表 （most probable number，最大可能数），根据 样品稀释倍数就可计算出其中的活菌含量。
微生物学第二版参考答案
微生物学第二版参考答案微生物学第二版参考答案微生物学是研究微生物的科学，涉及到生物学、医学、环境科学等多个学科领域。
对于学习微生物学的学生来说，掌握正确的参考答案是提高学习效果的关键。
本文将为大家提供微生物学第二版参考答案，帮助大家更好地理解和掌握微生物学的知识。
第一章：微生物的概述1. 微生物的定义：微生物是一类不能用肉眼观察到的生物，包括细菌、真菌、病毒和原生动物等。
2. 微生物的分类：微生物可以根据其细胞结构、生活方式和遗传物质等特征进行分类。
3. 微生物的重要性：微生物在生态系统中起着重要的角色，如参与物质循环、维持生态平衡等。
第二章：微生物的结构和功能1. 细菌的结构：细菌包括细胞壁、细胞膜、细胞质、核糖体和核酸等结构。
2. 细菌的功能：细菌具有多样的功能，如合成蛋白质、分解有机物、产生抗生素等。
3. 真菌的结构：真菌包括菌丝、孢子、菌核和菌盖等结构。
4. 真菌的功能：真菌可以分解有机物、产生酶、参与土壤生态系统等。
第三章：微生物的生长和繁殖1. 微生物的生长：微生物的生长包括营养摄取、代谢、生长分裂等过程。
2. 微生物的繁殖：微生物可以通过二分裂、芽生、孢子形成等方式进行繁殖。
3. 微生物的生长曲线：微生物的生长曲线包括潜伏期、指数期、平台期和死亡期等阶段。
第四章：微生物的遗传与变异1. 微生物的遗传物质：微生物的遗传物质包括DNA和RNA，其中DNA是主要的遗传物质。
2. 微生物的遗传变异：微生物可以通过基因突变、基因重组等方式发生遗传变异。
3. 微生物的遗传传递：微生物的遗传信息可以通过垂直传递和水平传递进行传递。
第五章：微生物的代谢与生态1. 微生物的代谢类型：微生物的代谢包括光合作用、呼吸作用、发酵作用等多种类型。
2. 微生物的生态功能：微生物在生态系统中参与物质循环、能量转化等功能。
3. 微生物的微生态系统：微生物可以形成微生态系统，如肠道微生态系统、土壤微生态系统等。
第六章：微生物与人类1. 微生物与人类的关系：微生物与人类有着密切的关系，如参与人体免疫、引起疾病等。
沈萍微生物学第六章
丝状真菌细胞的顶端生长
图 4
丝状真菌菌丝细胞顶端生长模型
图 示 Allomyces macrogynus 菌丝的顶端生长
第四节
环境对生长的影响及 生长的测定
一.环境对微生物生长的影响
1.营养物质 1.营养物质 (nutrient) 2.水的活性 2.水的活性 (water activity) 微生物aw 微生物aw范围 aw= 0.6 --- 0.99 aw范围 细菌要求 aw 较高 霉菌要求 aw 较低
图示 丝状真菌的沉淀生长
起始培养时菌丝体
培养18小时后的菌丝体 培养18小时后的菌丝体
影响因素： 影响因素： 接种体积的大小、接种物是否凝集、 接种体积的大小、接种物是否凝集、以及菌丝体是 否易于断裂等因素的综合作用决定着丝状微生物是 丝状生长还是沉淀生长。 丝状生长还是沉淀生长。 工业发酵意义： 工业发酵意义： 丝状微生物在液体培养中的生长方式在工业生产中 很重要，因为它影响发酵过程的通气性、 很重要，因为它影响发酵过程的通气性、生长速率 搅拌能耗及菌丝体与发酵液的分离难易等。 、搅拌能耗及菌丝体与发酵液的分离难易等。
2）对数生长期
特点 • 生长速率最快，细胞呈指数增长 生长速率最快， • 生长速率恒定，代时最短 生长速率恒定， • 代谢旺盛，细胞成分平衡发展 代谢旺盛，细胞成分平衡发展, • 群体的生理特性较一致
【南昌大学】优质课《微生物学》 第-六-章--微生物的生长及其控制方法
迟缓期出现的原因：调整代谢 在生产实践中缩短迟缓期的常用手段：
(1)通过遗传学方法改变种的遗传特性使迟缓期缩短；
(2)利用对数生长期的细胞作为种子； (3)尽量使接种前后所使用的培养基组成不要相差太大； (4)适当扩大接种量
南昌大学
食品院食品微生物组
对数生长期(Log phase)：
又称指数生长期(Exponential phase)，在生长曲线中，紧接着迟 缓期的一段细胞数以几何级数增长的时期。 对数生长期特点： 平衡生长； 酶系活跃、代谢旺盛；生长速率常数R最大、代 时最短。 是研究微生物基本代谢的良好材料。它也常在生产上用作种 子，使微生物发酵的迟缓期缩短，提高经济效益。
南昌大学 食品院食品微生物组
3. 稳定生长期(Stationary phase)：
由于营养物质消耗，代谢产物积累和pH等环境变化，逐步不 适宜于细菌生长，导致生长速率降低直至零。
稳定生长期又称恒定期或最高生长期，此时培养液中活细菌 数最高并维持稳定。
南昌大学
食品院食品微生物组
4. 衰亡期(Decline或Death phase)：
南昌大学
食品院食品微生物组
（二）恒浊连 续培养
概念：在恒浊器内，调节培养基流速，使细菌培养液浊度保 持恒定的连续培养方法。 原理：维持菌浓度不变。 特点：基质过量，菌以最高速率生长；但工艺复杂，烦琐。
在恒浊连续培养中装有浊度计，借光电池检测培养室中的浊 度(即菌液浓度)，并根据光电效应产生的电信号的强弱变化， 自动调节新鲜培养基流入和培养物流出培养室的流速。
南昌大学
食品院食品微生物组
对数生长期(Log phase)的重要参数：
（1）繁殖代数（n）
X2=2n . X1 lgX2=lgX1 ＋n lg2 n =（lgX2-lgX1）/lg2 =3.322（lgX2-lgX1）
第六章 微生物的新陈代谢 第二节 分解代谢与合成代谢的联系-文档资料
的间隔程度低，故反应的控制主要在简单的酶分子
水平上进行。
二、代谢物回补顺序
代谢物回补顺序（anaplerotic sequence），又称代谢 物补偿途径或添补途径（replenishment pathway），
是指能补充两用代谢途径中因合成代谢而消耗的中间代谢
物的那些反应。
作用：当重要产能途径中的关键中间代谢物必须被
在乙醛酸循环中有两个关键酶——它们可使丙酮酸和乙酸等化合物 合成4C二羧酸，以保证微生物正常生物合成的需要。
乙醛酸循环的总反应式：2丙酮酸→琥珀酸＋2CO2
乙醛酸循环中的两个关键反应：
具有乙醛酸循环的微生物，普遍是好氧菌， 例如可用乙酸作唯一碳源生长的一些细菌，包括 Acetobacter（醋杆菌属）、 Azotobacter（固氮菌属）、 E.coli、
径，可使TCA循环不仅具有高效产能功能，而且还兼有 可为许多重要生物合成反应提供有关中间代谢物的功 能，Eg.草酰乙酸可合成天冬氨酸， α －酮戊二酸可 合成谷氨酸，琥珀酸可合成叶卟啉等。
苹果酸合酶 （malate synthase，MS）
异柠檬酸裂合酶 （isocitrate lyase，ICL）
微生物学
浙江工业大学生物技术系
裘娟萍 钟卫鸿 邱乐泉 汪琨
第二节 分解代谢和合成 代谢的联系
分解代谢与合成代谢在生物
体内是偶联进行的，它们之间的
关系是对立统一的。
分解代谢与合成代谢的关系图
联接分解代谢与合成代谢的中间代谢物有12种。
一、两用代谢途径
凡在分解代谢和合成代谢中均具有功能的代谢途径， 称为两用代谢途径（amphibolic pathway）。
大量用作生物合成的原料而抽走时，仍可保证能量代 谢的正常进行。
微生物学课后习题(周德庆).doc
微生物学课后习题（周德庆）第一章原核生物的形态、构造和功能复习思考题1．试设计一张表格，比较一下6个大类原核生物的主要特性。
2．典型细菌的大小和重量是多少？试设想几种形象化的比喻并加以说明。
3．试图示G+和G-细菌细胞壁的主要构造，并简要说明其异同。
4．试图示肽聚糖的模式构造，并指出G+和G-细菌肽聚糖结构的差别。
5．什么是缺壁细菌？试列表比较4类缺壁细菌的形成、特点和实际应用。
6．试述革兰氏染色法的机制并说明此法的重要性。
7．何谓“拴菌试验”？它何以能证明鞭毛的运气机制？8．渗透调节皮层膨胀学说是如何解释芽孢耐热机制的？9．什么是菌落？试讨论细菌的细胞形态与菌落形态间的相关性。
10．名词解释：磷壁酸，LPS，假肽聚糖，PHB，伴胞晶体，基内菌丝，孢囊链霉菌，横割分裂，异形胞，原体与始体，类支原体，羧酶体，孢囊，磁小体。
第二章真核微生物的形态、构造和功能复习思考题1．试解释菌物、真菌、酵母菌、霉菌和蕈菌。
2．试图示并说明真核微生物“9+2”型鞭毛的构造和生理功能。
3．试简介真菌所特有的几种细胞器――膜边体、几丁质酶体和氢化酶体。
4．什么是单细胞蛋白（SCP）？为什么酵母菌是一种优良的单细胞蛋白？5．试图示 Saccharomyces cerevisiae 的生活史，并说明其各阶段的特点。
6．试简介菌丝、菌丝体、菌丝球、真酵母、假酵母、芽痕、蒂痕、真菌丝、假菌丝等名词。
7．霉菌的营养菌丝和气生菌丝各有何特点？它们分别可分化出哪些特化结构8．试以 Neurospora crassa 为例，说明菌丝尖端细胞的分化过程及其成分变化。
9．试列表比较各种真菌孢子的特点。
10．细菌、放线菌、酵母菌和霉菌四大类微生物的菌落有何不同？为什么？11．为什么说蕈菌也是真核微生物？12．什么叫锁状联合？其生理意义如何？试图示其过程。
13．试比较细菌、放线菌、酵母菌和霉菌细胞壁成分的异同，并讨论它们的原生质体制备方法。
第三章病毒和亚病毒复习思考题1．什么是真病毒？什么是亚病毒？2．病毒的一般大小如何？试图示病毒的典型构造。
普通微生物学课后习题及答案第六章
微生物的个体生长：指细胞物质有规律地、不可逆地增加，导致细胞体积扩大的生物学过程。
繁殖：引起生命个体数量增加的生物学过程。
微生物细胞数目的检测方法：显微直接计数法：用计数板在光学显微镜下直接观察细胞并进行计数的方法。
活菌计数法：通过测定样品在培养基上形成的菌落数来间接确定其活菌的方法，计数依据是在稀释情况下一个菌落由一个活细胞繁殖形成，又称平板菌落计数法。
微生物生物量的测定方法：1、湿重法将微生物培养液离心，收集细胞沉淀物，然后称重。
2、干重法将离心得到的细胞沉淀物置于100~105℃的烘箱中干燥过夜至水分去除，然后再称重。
3、比浊法细菌培养物在其生长过程中，由于原生质含量的增加，会引起培养物混浊度的增加。
在一定浓度范围内，悬液中细胞的数量与透光量成反比，与光吸收值成正比。
因此利用分光光度计在450nm~650mn的某一波长可以测定培养物的光吸收值来确定细胞量。
4、生理指标法与微生物生长量相平行的生理指标很多，可根据实验目的和条件适当选用。
一般微生物细胞的含氮量比较稳定，故可用凯氏定氮法等测定其总氮量，再乘以系数6.25即为粗蛋白含量。
蛋白质含量越高，说明菌体数和细胞物质量越高。
1、丝状微生物菌丝长度测定法将真菌接种在琼脂平皿的中央，定时测定菌落的直径或面积。
2、培养料中菌体生长速率测定法主要测定一定时间内固体培养料中菌丝体向前延伸的距离。
3、单个菌丝顶端生长速率测定法可利用湿室培养法对丝状微生物进行培养，定时将湿室中的培养有微生物的载玻片置于显微镜下，借助目镜测微尺测定一定时间内单个菌丝的伸长长度。
微生物的同步生长与同步培养方法同步培养法：使培养物中所有的微生物细胞都处于相同的生长阶段的培养方法。
同步生长：指这种培养物中所有微生物细胞都处于同一生长阶段，并都能同时分裂的生长方式。
获得微生物同步生长的方法主要有两类：环境条件诱导法：采用物理或化学因子使微生物细胞生长进行到某个阶段停止下来，使先到该阶段的微生物细胞不能进入下个阶段，待全部群体细胞都到达该生长阶段后，再除去该因子，使全部群体细胞同时进入下个生长阶段，达到诱导微生物细胞同步生长的目的。
微生物学课件 第六章 微生物代谢
ATP ADP+P
Fd
(Fe4S4)2
FeMoCo N2
3、CO2同化
①乙醛酸循环 ②丙酮酸羧化支路 ③甘油酸途径：乙醇酸、草酸、甘氨酸底物， 转化为乙醛酸，缩合成羟基丙酮酸半醛，还原成甘 油酸进入EMP途径。
4、糖类的合成
单糖的合成；多糖的合成。
5、氨基酸的合成
氨基化作用；转氨基作用；前体碳骨架合成。
e-
e- Bph
e- QA e- QB e-
Q库
ADP+Pi Cyt.bc1 ATP
逆电子传递 外源H2
NAD(P) NAD(P)H2
P700 e- Cyt.c2
外源电子供体H2S等
非环式光合磷酸化 （non-cyclic photophosphorylation）
1/202 2H+
叶绿素b
e- Ⅱ
③膜透性调节； ④能荷调节； ⑤诱导作用：类似物诱导； ⑥磷酸盐调节。
（1）CO2的固定：空气中的CO2同化成细胞物质的 过程。
①卡尔文循环
②还原性三羧酸循环固定CO2
乙酰CoA
丙酮酸
磷酸烯醇式丙酮酸
草酰乙
酸
琥珀酰CoA
α-酮戊二酸
柠檬酸
乙酸
乙酰CoA
③还原单酸循环
不消耗能量，Fd由H2或NADH2提供电子，由乙酰
CoA 丙酮酸
草酰乙酸
乙酸
2、生物固氮
固氮微生物(nitrogen –fixing organisms, diazotrophs）
代谢调控：利用遗传学方法或其它生物学方法，人 为地改变和控制生物的代谢途径，生产有用物质或进行 有益服务。
二、微生物产能代谢
【微生物生物学】第六章考点总结2
【微⽣物⽣物学】第六章考点总结2微⽣物的营养要求：碳源—⽆机碳源，有机碳源；氮源—⽆机氮源，有机氮源；⽆机盐—主要元素，微量元素⽣长因⼦—维⽣素，⽣物素；⽔；能源微⽣物的六类营养要素：碳源，氮源，⽆机盐，⽣长因⼦，能源，⽔营养物质及其⽣理功能：⽔分—功能：（1）溶剂与运输介质（吸收与分泌）（2）参与细胞内⽣化反应（3）维持蛋⽩、核酸等⽣物⼤分⼦稳定的天然构象及细胞正常形态（4）⽐热⼤，控制细胞内温度变化（5）通过⽔合与脱⽔控制多亚基组成的结构，如酶、微管、鞭⽑的组装与分离碳源—有机碳源：糖类(单糖,寡糖,多糖)，有机酸,醇,脂类,烃类，芳⾹族化合物⽆机碳源：⼆氧化碳，碳酸氢钠，碳酸钠—功能：构成细胞物质的主要成分(⾻架)能源(分解代谢过程中产⽣)氮源—有机氮：蛋⽩及其降解物（胨、肽、氨基酸），核酸、尿素、嘌呤、嘧啶等⽆机氮：N2，硝酸盐，铵盐—功能：提供微⽣物⽣长、繁殖所需氮素营养；合成细胞含氮化合物，能源（⾃养菌）能源—化学物质：有机、⽆机化合物辐射能：光⽆机盐—⼤量元素: P, S, K, Mg, Ca, Na微量元素(≤ 0.1mg/L): Mn, Cu, Co, Zn, Mo , Fe—功能：（1）维持⽣物⼤分⼦和细胞结构的稳定；（2）酶活性中⼼的组成部分；（3）调节细胞渗透压平衡；（4）控制细胞氧化还原电位；（5）某些⾃养微⽣物的能源⽣长因⼦—种类：维⽣素（B族为主）、⽣物素、烟酰胺、氨基酸、胺类、甾醇、嘌呤、嘧啶—功能：参与新陈代谢，促进微⽣物⽣长光能⽆机营养型：具有光合⾊素，利⽤光能并以⽔或还原态⽆机物为供氢体来同化CO2光合⾊素：主要⾊素：叶绿素，菌绿素辅助⾊素：类胡萝⼘素，藻胆素（捕获光能，强光下保护作⽤）产氧光合作⽤：利⽤光能分解⽔⽽产⽣O2，还原CO2为有机物（藻类、蓝细菌内含叶素）光能CO2+H2O———→[CH2O]+O2↑叶绿素不产氧光合作⽤：吸收光能, 以还原态⽆机硫化物（H2S）为氢或电⼦供体同化CO2（光合细菌：紫⾊细菌，绿⾊细菌等）光能CO2+2H2S——→*CH2O]+H2O+S菌绿素⽣活环境：光照，厌氧，富含有机质，H2，硫化物⾮环式光合磷酸化系统PSII→PSI：P680--P680*--Ph--Q A--Q B--Qpool--Cyt bf-P700--P700*--FeS--Fd--Fp--NAD(P)HQ B—Qpool：⾮环式电⼦流（产⽣质⼦动⼒）Cyt bf—Fd：环式电⼦流（产⽣质⼦动⼒）环式光合磷酸化系统（紫⾊细菌）P870—P870*--Bph--Q A--Q B—Qpool—Cyt bc1---Cyt c2—P870---NAD(P)HQpool---NAD(P)H：反向电⼦流（耗能）光能有机营养型：利⽤光能，以简单有机物（醇、有机酸）为供氢体同化CO2CH3光能│CO2+2CH2-CHOH——→*CH2O]+2CH3COCH3+H2O菌绿素化能⽆机营养型：通过氧化⽆机物取得能量，并以CO2为唯⼀或主要碳源1. 硝化细菌（亚硝化细菌群，硝化细菌群）2.硫(化)细菌（通过氧化还原态的⽆机硫化物（H2S、S、S2O32-、SO32-）获得能量, 同化CO2）3. 铁细菌（氧化Fe2+为Fe3+获取能量并同化CO2）4. 氢细菌（具有氢化酶，从氢的氧化获取能量，同化CO2）**区别于异养型的产氢细菌，具有氢酶，氧化氢获得能量，但不能同化CO2化能有机营养型：⼤多数微⽣物以有机物为碳源和能源腐⽣型，寄⽣型，兼性寄⽣营养类型能源供氢体基本碳源实例光能⽆机光⽆机物⼆氧化碳蓝细菌, 光合细菌光能有机光有机物⼆氧化碳红螺菌科细菌，简单有机物化能⽆机⽆机物⽆机物⼆氧化碳硝化细菌等化能有机有机物有机物有机物⼤多数细菌和真菌影响物质进⼊细胞的因素：1. 营养物质本⾝的性质（分⼦量、溶解性、电负性等）；2. 微⽣物所处环境（温度、pH、离⼦强度）；3. 微⽣物细胞的透过屏障（细胞壁、细胞膜、荚膜、粘液层等的孔径⼤⼩，松紧程度）微⽣物吸收营养物质的⽅式：1、膜泡运输（吞噬作⽤）—吸附期，膜伸展期，膜泡迅速形成期，附着膜泡形成期，膜泡释放期特点：1. 主要存在于原⽣动物（变形⾍）中；2. 细胞膜内陷包裹营养物,由胞外进⼊胞内;2、被动扩散—由细胞质膜内外营养物的浓度差⽽产⽣的物理扩散作⽤。
《微生物学》复习思考题
绪论1、名词解释：微生物，微生物学，种，菌株、品系、克隆，菌落，菌苔。
2、简述微生物学发展史上5个时期的特点和代表人物。
3、微生物共有哪五大共性？其中最基本的是哪一个？为什么？4、微生物分类学有哪3项具体任务？试加以简述。
5、种以上的分类单元分几级？6、何谓三域学说？7、何谓（G+C）mol% 值？它在微生物分类鉴定中有何应用？第一章原核微生物的形态、构造和功能1、名词解释：原核生物，细菌，缼壁细菌，原生质体，芽孢，伴孢晶体，放线菌，2、细菌的基本有哪些？3、图示细菌细胞构造。
4、试比较G+和G-细菌细胞壁的异同。
5、简述革兰氏染色法的机制并说明此法的重要性。
6、渗透调节皮层膨胀学说是如何解释芽孢的耐热机制的？7、简述链霉菌形态构造特点。
第二章真核微生物的形态、构造和功能1、名词解释：真核微生物，酵母菌，生活史，霉菌，无性孢子，有性孢子，子实体，2、简述真菌的特点。
3、简述酵母菌的特点。
4、图示酵母菌细胞构造，并指出其细胞壁的结构特点。
5、简述酵母菌的繁殖方式，图示酿酒酵母的生活史并说明各阶段的特点。
6、霉菌的有性和无性孢子主要有哪些？7、细菌、放线菌、酵母菌、霉菌四大类微生物的菌落有何不同？为什么？8、试比较细菌、放线菌、酵母菌和霉菌细胞壁成分的异同，并讨论它们原生质体制备方法。
13、什么叫锁状联合？其生理意义如何？14、霉菌的营养菌丝和气生菌丝各有何特点？它们分别可分化出哪些特化结构？第三章病毒和亚病毒1、名词解释：病毒，真病毒，亚病毒，噬菌斑，烈性噬菌体，温和噬菌体，溶原菌，溶原性。
2、病毒粒有哪几种对称体制？每种对称又有几类特殊外形？3、什么叫烈性噬菌体？简述其裂解性生活史。
4、什么是一步生长曲线？它可分几期？各期有何特点？第四章微生物的营养和培养基1、名词解释：自养微生物，异养微生物，营养，营养物，C/N，氨基酸自养型生物，氨基酸异养型生物，生长因子，大量元素，微量元素，培养基。
2、指出四大类微生物的最适生长pH范围及常用的培养基名称。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ED途径
ED途径的特点
•葡萄糖经转化为2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸后， 经脱氧酮糖酸醛缩酶催化，裂解成丙酮酸和3-磷酸 甘油醛， 3-磷酸甘油醛再经EMP途径转化成为丙酮 酸。结果是1分子葡萄糖产生2分子丙酮酸，1分子 ATP。 •ED途径的特征反应是关键中间代谢物2-酮-3-脱氧6-磷酸葡萄糖酸（KDPG）裂解为丙酮酸和3-磷酸甘 油醛。ED途径的特征酶是KDPG醛缩酶. •反应步骤简单，产能效率低. • 此途径可与EMP途径、HMP途径和TCA循环相连 接，可互相协调以满足微生物对能量、还原力和不 同中间代谢物的需要。好氧时与TCA循环相连，厌 氧时进行乙醇发酵.
菌名 酿酒酵母 产朊假丝酵母 灰色链霉菌 产黄青霉 大肠杆菌 铜绿假单胞菌 嗜糖假单胞菌 枯草杆菌 氧化葡萄糖杆菌 真养产碱菌 运动发酵单胞菌 藤黄八叠球菌 EMP（%） 88 66~81 97 77 72 — — 74 — — — 70 HMP（%） 12 19~34 3 23 28 29 — 26 100 — — 30 ED（%） — — — — — 71 100 — — 100 100 —
葡萄糖的 酵解作用
( 又称：Embden -Meyerhof -Parnas途径， 简称：EMP途径)
活化
葡萄糖激活 的方式 己糖异构酶 磷酸果糖激酶 磷酸果糖激酶 果糖二磷酸醛缩酶
氧化
甘油醛-3-磷酸脱氢酶 磷酸甘油酸激酶
甘油酸变位酶
移位
烯醇酶
磷酸化
丙酮酸激酶
EMP途径特点：
葡萄糖分子经转化成1， 6—二磷酸果糖后，在醛 缩酶的催化下，裂解成两 个三碳化合物分子，即磷 酸二羟丙酮和3-磷酸甘油 醛。 3-磷酸甘油醛被进 一步氧化生成2分子丙酮 酸， 1分子葡萄糖可降解成2分 子3-磷酸甘油醛，并消耗 2分子ATP。2分子3-磷酸 甘油醛被氧化生成2分子 丙酮酸，2分子NADH2和4 分子ATP。
•Example: 40 kjoules = 40/4.184 = 9.56 kcal
一、 生物氧化 分解代谢实际上是物质在生物体内经过一系 列连续的氧化还原反应， 逐步分解并释放能量 的过程，这个过程也称为生物氧化，是一个本能 代谢过程。 在生物氧化过程中释放的能量可被微生物直 接利用，也可通过能量转换存储在高能化合物 （如ATP）中，以便逐步被利用，还有部分能量 以热的形式释放到环境中。 不同类型微生物进行生物氧化所利用的物质是不 同的，异养微生物利用有机物，自养微生物利用 无机物，通过生物氧化进行产能代谢。
1.EMP途径
反应步骤：10步 反应简式：耗能阶段 C6 2ATP 总反应式： C6H12O6+2NAD++2ADP+2Pi 2CH3COCOOH+2NADH+2H++2ATP+2H2O 特点：基本代谢途径，产能效率低，提供多种中间代谢物作 为合成代谢原料，有氧时与 TCA环连接，无氧时丙酮酸 及其进一步代谢产物乙醛被还原成各种发酵产物，与发 酵工业有密切关系。 2C3 产能阶段 2NADH+H+ 2丙酮酸 4ATP 2ATP
HMP途径降解葡萄糖的三个阶段
•HMP是一条葡萄糖不经EMP途径和TCA循环 途径而得到彻底氧化，并能产生大量 NADPH+H+形式的还原力和多种中间代谢产 物的代谢途径 •1. 葡萄糖经过几步氧化反应产生核酮糖-5-磷 酸和CO2 •2. 核酮糖-5-磷酸发生同分异构化或表异构化 而分别产生核糖-5-磷酸和木酮糖-5-磷酸 •3.上述各种戊糖磷酸在无氧参与的情况下发生 碳架重排，产生己糖磷酸和丙糖磷酸
EMP途径关键步骤
1. 葡萄糖磷酸化→1.6二磷酸果糖(耗能) 2. 1.6二磷酸果糖→2分子3-磷酸甘油醛 3. 3-磷酸甘油醛→丙酮酸
总反应式：
葡萄糖+2NAD+2Pi+2ADP →2丙酮酸+2NADH2+2ATP
CoA ↓丙酮酸脱氢酶 乙酰CoA， 进入TCA
葡萄糖激活的方式
•好氧微生物：通过需要Mg2+和ATP的己糖激酶 •厌氧微生物：通过磷酸烯醇式丙酮酸-磷酸转移 酶系统，在葡萄糖进入细胞时即完成了磷酸化
磷酸果糖激酶
•EMP途径的关键酶，在生物中有此酶就
意味着存在EMP途径 •需要ATP和Mg++ •在活细胞内催化的反应是不可逆的反应
（二） HMP途径 (戊糖磷酸途径)
（Hexose Monophophate Pathway）
是从葡萄糖-6-磷酸开始，即在单磷酸己 糖基础上开始降解，故称为单磷酸己糖途径。 大多好氧和兼性厌氧微生物中都有HMP 途径，而且在同一微生物中往往同时存在 EMP和HMP途径，单独具其一者少。
第一节 微生物的产能代谢
能量代谢是新陈代谢中的核心问题。 中心任务：把外界环境中的各种初级能源转
光能营养菌
最初能源
日光
化能自养菌
通用能源
还原态无机物
Energy = capacity to do work
•Cells require energy, either as light (phototrophs), inorganic chemicals (chemolithotrophs), or organic chemicals (chemoorganotrophs). •Measured in calories (heat unit) or joules (work unit). 1 calorie = 4.1840 joules. •Physicists & chemists use joules; biologists typically use calories. Some biochemistry and microbiology texts use kilocalories, others have converted to kilojoules. I will use kcal. To compare lecture values (kcal) with text values (kJ), multiply by 4.184.
由表可见，在微生物细胞中，有的同 时存在多条途径来降解葡萄糖，有的只有 一种。在某一具体条件下，拥有多条途径 的某种微生物究竟经何种途径代谢，对发 酵产物影响很大。
（三）ED途径
又称2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡糖酸（KDPG）裂解途径。 1952年在Pseudomonas saccharophila中发现，后来证明 存在于多种细菌中（革兰氏阴性菌中分布较广）。 ED 途径可不依赖于EMP和HMP途径而单独存在，是少数 缺乏完整EMP途径的微生物的一种替代途径，未发现 存在于其它生物中。 在G-分布较广，特别是假单胞菌和固氮菌的某些菌 株中较多存在。 ED可不依赖于EMP、HMP而单独存在。但对于靠 底物水平磷酸化获得ATP的厌氧菌而言，ED途径不 如EMP经济。
HMP途径： 葡萄糖经转化成6-磷酸葡萄糖酸后， 在6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶的催化下， 裂解成5-磷酸戊糖和CO2。 磷酸戊糖进一步代谢有两种结局， ①磷酸戊糖经转酮—转醛酶系催化， 又生成磷酸己糖和磷酸丙糖（3-磷 酸甘油醛），磷酸丙糖借EMP途径 的一些酶，进一步转化为丙酮酸。 称为不完全HMP途径。 ②由六个葡萄糖分子参加反应，经 一系列反应，最后回收五个葡萄糖 分子，消耗了1分子葡萄糖（彻底 氧化成CO2 和水），称完全HMP途 径。
ED途径的总反应
•
• • ATP • • •
ATP ADP
C6H12O6 KDPG
2ATP NADH2
NADPH2 2丙酮酸
6ATP
(有氧时经过呼吸链)
2乙醇
（无氧时进行细菌乙醇发酵）
ED途径的总反应（续）
ATP
C6H12O6 KDPG 2ATP NADH+H+ 2丙酮酸 有氧时经呼吸链 无氧时 进行发酵 ATP 6ATP 2乙醇
NADPH+H+
关键反应：2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸的裂解 催化的酶：6-磷酸脱水酶，KDPG醛缩酶 相关的发酵生产：细菌酒精发酵 优点：代谢速率高，产物转化率高，菌体生成 少，代谢副产物少，发酵温度较高，不必定期 供氧。 缺点：pH5，较易染菌；细菌对乙醇耐受力低
葡萄糖三条降解途径在不同微生物中的分布
发酵种类很多，以微生物发酵葡萄糖最重要。生物 体内葡萄糖被降解成丙酮酸的过程称为糖酵解 （glylolysis）。主要分为四个途径：EMP途径、 HMP途径、ED途径、解酮酶途径。 （1）EMP途径（Embden-Meyerhof parthway） 分为两个阶段： 第一阶段：不涉及氧化还原反应及能量释放的准 备阶段，只生成两分子的主要中间代谢产物：甘油 醛3-磷酸 第二阶段：发生氧化还原反应，合成ATP并形成 两分子丙酮酸，每氧化一个葡萄糖分子，中间过程 耗两个ATP，生成4个ATP，净得两分子ATP。 EMP途径可为微生物的生理活动提供ATP和NADH，其 中间产物又可为微生物合成代谢提供骨架，并在一 定条件下可逆转合成糖。
4 ATP 2ATP 2 丙酮酸 2NADH2
2CH3COCOOH+2NADH2+2H++2ATP+2H2O
HMP途径的总反应
6 葡萄糖-6-磷酸+12NADP++6H2O
5 葡萄糖-6-磷酸+12NADPH+12H++12CO2+Pi
HMP途径的重要意义
•为核苷酸和核酸的生物合成提供戊糖-磷酸。 •产生大量NADPH2，一方面为脂肪酸、固醇等物质的合成提 供还原力，另方面可通过呼吸链产生大量的能量。 •与EMP途径在果糖-1，6-二磷酸和甘油醛-3-磷酸处连接，可 以调剂戊糖供需关系。 •途径中的赤藓糖、景天庚酮糖等可用于芳香族氨基酸合成、 碱基合成、及多糖合成。 •途径中存在 3~7碳的糖，使具有该途径微生物的所能利用利 用的碳源谱更为更为广泛。 •通过该途径可产生许多种重要的发酵产物。如核苷酸、若干 氨基酸、辅酶和乳酸（异型乳酸发酵）等。 •HMP 途径在总的能量代谢中占一定比例，且与细胞代谢活 动对其中间产物的需要量相关。