第七章 第二节、微生物代谢与生长
微生物的生长及其控制
生长曲线反映的是群体的生长规律，不是但个细胞的生长 规律。 掌握微生物是生长曲线在生产实践中具有重要意义。 如：医学进行G＋ 的鉴定，通常采用对数期的菌体，因为 这时G＋反应最典型；工业上生产食品酵母，要在稳定期
可以用重量、体积、密度或浓度来衡量。
由于微生物的个体极小，所以常用群体生长来反映个体生 长的状况。只有群体生长在微生物的研究和应用中，才有 实际意义。 单细胞微生物的群体生长具有明显的规律，且受到外界环 境因素影响，所以可以通过控制外界的环境因素对微生物
是生长加以控制。
研究生长规律需要解决三个前提：
耐氧菌
厌氧菌 严格厌氧菌
四、营养物质
营养物质对微生物的生长速率影响很大，营养丰富则生长 快，繁殖迅速；反之则反。
第四节 微生物生长的控制
微生物的生长繁殖对外界环境产生好或坏的影响 对人类而言，微生物有其有益的一面，同时也存在着危害 人类的一面。 必须对环境中的有害微生物施加影响，控制其生长繁殖。 一般通过消毒、灭菌、防腐等手段达到消灭有害微生物的
o
o
最高温度oC 20
生存环境 常年低温环境，如 地球两极、海洋深 处 海洋、湖泊、土壤、 冷泉、冰箱等 广泛分布，人和动 植物体表面等
耐冷微生物
0-5
25-40（37） 45
中温微生物
5-15
20-35
45
嗜热微生物30Fra bibliotek50-60
70-80
温泉、堆肥、热水 器等环境中
均为古菌，热泉、 火山口等处
超嗜热微生 物
第七章微生物的次级代谢及其调节
第七章微生物的次级代谢及其调节授课内容：第一节次级代谢与次级代谢产物第二节次级代谢产物的生物合成第三节次级代谢的特点第四节次级代谢的生理功能第七章微生物的次级代谢第一节次级代谢与次级代谢产物一、次级代谢的概念微生物在一定的生长时期（一般是稳定生长期），以初级代谢产物为前体，合成一些对微生物的生命活动没有明确功能的物质过程。
是某些微生物为了避免在代谢过程中某种代谢产物的积累造成的不利作用而产生的一类有利于生存的代谢类型。
这一过程的产物称为次级代谢产物。
也有把初级代谢产物的非生理量的积累，看成是次级代谢产物，例如微生物发酵产生的维生素、柠檬酸、谷氨酸等。
二、次级代谢产物的类型（一）根据产物的作用分类根据次级代谢产物的作用可以分为抗生素、激素、生物碱、毒素及维生素等类型。
1、抗生素：这是微生物、植物和动物所产生的，具有在低浓度下有选择地抑制或杀灭其他微生物或肿瘤细胞的功能的一类次级产物。
目前从自然界发现和分离的抗生素已有5000种；通过化学结构的改造，共制备了约3万余种半合成抗生素。
青霉素、链霉素、四环素类、红霉素、新生霉素、多粘霉素、利福平、放线菌素（更生霉素）、博莱霉素（争光霉素）等达数百种抗生素已进行工业生产。
以青霉素类、头孢菌素类、四环素类、氨基糖苷类及大环内酯类最常用。
2、激素：微生物产生的一些可以刺激动、植物生长或性器官发育的一类次级物质。
例如赤霉菌产生的赤霉素。
3、维生素：作为次生物质，是指在特定条件下，微生物产生的远远超过自身需要量的那些维生素，例如丙酸细菌产生维生素B；分枝杆菌产生吡哆素和烟酰胺；假单胞菌产生生物素；12以及霉菌产生的核黄素和β-胡萝卜素等。
4、生物碱：大部分生物碱是由植物产生的碱性含氮有机物。
麦角菌可以产生麦角菌生物碱。
5、色素：是一类本身具有颜色并能使其他物质着色的高分子有机物质。
不少微生物在代谢过程中产生各种有色的产物。
例如由黏质赛氏杆菌产生灵菌红素，在细胞内积累，使菌落呈红色。
第7章微生物的生长(简)
连续培养原理
原理：当微生物在单批培养方式下生长达到对数期后期时， 一方面以一定的速度流进新鲜培养基并搅拌，另一方面以溢流
方式流出培养液，使培养物达到动态平衡，其中的微生物就能 长期保持对数期的平衡生长状态和稳定的生长速率。
连续流入 新鲜培养液
单批培养 恒浊法 恒化法
lg细胞数（个/ml）
连续培养
单批培养
④衰亡期(decline phase) 细菌死亡率逐渐增加，群体中活菌数目急剧下降， 出现了“负生长”。其中有一段时间，活菌数呈几何级 数下降，故有人称之为“对数死亡阶段”。 这一阶段的细胞，有的开始自溶，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， 有的细胞内多液泡，革兰氏染色反应的阳性菌变成阴性 反应等。
小液滴法：将经过适当稀释后的样品制成小液滴，在显 微镜下选取只含一个细胞的液滴来进行纯培养物的分离。
第一节 微生物生长的测定
在微生物学情况进行测定
1、培养平板计数法 2、膜过滤培养法 3、显微镜直接计数法
三. 以生物量为指标测定微生物的生长
认识延迟期的特点及原因对实践的指导意义：
◆在发酵工业上需设法尽量缩短延迟期； 采取的缩短lag phase 的措施有： ①增加接种量； （群体优势----适应性增强） ②采用对数生长期的健壮菌种；
③调整培养基的成分，在种子基中加入发酵培养基的 某些成分。 ④选用繁殖快的菌种
◆在食品工业上，尽量在此期进行消毒或灭菌
抑制大多数其它微生物的生长，使待分 离的微生物生长更快, 数量上升 直接挑取待分离的微生物的菌落获得纯培养。 ＊利用选择培养基进行直接分离 ＊富集培养
利用选择培养基分离
微生物学 第七章 微生物的生长与控制
右图表示的是一个细胞经 过若干代分裂后的情况。 如图可见，每经过一个代 时，细胞数目就增加一倍， 呈指数增加，因而被称为 指数生长，这就是单细胞 群体生长的特征。 即： X2 = X1•2n
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生长曲线的制作
生长曲线的制作：
接种
适温培养 定时取样测 定生长量
一、测生长量（微生物生长量和生理指标测定法）
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1、直接法 （1）粗放的测体积法 （2）精确的称干重法
将一定量的菌液中的菌体通过离心或过滤分离出来， 然后烘干(干燥温度可采用105℃、100℃或80℃)、称 重。一般干重为湿重的10%～20%，而一个细菌细胞 一般重约10-12～10-13g。
Contents
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1 第一节 测定微生物生长繁殖的方 2 第二节 微生物的生长规律 3 第三节 影响微生物生长的主要因 4 第四节 微生物培养法 1 第五节 有害微生物的控制
第一节 测定微生物生长繁殖的方法
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纯培养(pure culture)——微生物学中把从一个细 胞或一群相同的细胞经过培养繁殖而得到的后代, 称纯培养。
牛奶
37 26
S. lactis
乳糖肉汤 37 48
Azotobacter chroococcum（褐球固氮菌） 葡萄糖
25 344~46
Mycobacterium tuberculosis（结核分枝杆菌）组合
37 792~93
Nitrobacter agilis（活跃硝化杆菌）
组合
27 1200
3．影响指数期微生物代时长短的因素 LOGO
该法适合菌浓较高的样品。
例：大肠杆菌一个细胞一般重约10–12~10–13g，100ml培
微生物的代谢
2）存在多种呼吸链 3）产能效率低； 4）生长缓慢，产细胞率低。
3、光能自养或异氧微生物的产能代谢
指具有捕捉光能并将它用于合成ATP和产生NADH或 NADPH的微生物。 分为不产氧光合微生物和产氧光合微生物 。 前者利用还原态无机物H2S，H2或有机物作还原C02的 氢供体以生成NADH和NADPH。后者由H2O分子光解产物 H’和电子形成还原力(NADPH+H’)
乳酸脱氢酶 乳酸 丙酮酸甲酸解酶 乙酰-CoA +甲酸
1G
丙酮酸
磷酸转乙酰基酶
乙醛脱氢酶
乙酸激酶
乙醇脱氢酶
E.coli与志贺氏菌的区别：
葡萄糖发酵试验：
PEP羧化酶
E.coli、产气肠杆菌
甲酸（甲酸氢解酶、HC+O）2 + H2
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
（乙酰乳酸脱氢酶）
乙酰乳酸
3-羟基丁酮
V.P.试验的原理：
（OH-、O2）
红色物质 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
产气肠杆菌： V.P.试验（+），甲基红（-） E.coli： V.P.试验（-），甲基红（+）
4）丙酮-丁醇发酵
生物氧化的形式：某物质与氧结合、脱氢或脱电子三种
生物氧化的功能为：
产能（ATP）、产还原力[H]和产小分子中间代谢物
微生物直接利用
生物 氧化
微生物的生长和代谢过程
微生物的生长和代谢过程微生物是地球上最古老的生命体系之一，也是最微小的生命体之一。
微生物的数量多达几十亿个，遍布整个地球，生存于各种各样的环境中，包括陆地、海洋、空气、水和土壤。
微生物的生长和代谢过程是微生物学的重要内容。
一、微生物的生长微生物的生长是生态系统中必不可少的一个环节。
微生物的生长有四个阶段：潜伏期、指数期、平稳期和衰退期。
1.潜伏期潜伏期是微生物在生长前的一段时间，此时微生物的代谢活动非常缓慢。
微生物通常需要消耗原料来制造细胞结构和细胞组分，以支持其后续的繁殖和生长。
2.指数期在指数期，微生物以指数级增长。
随着生长，微生物吞食周围环境中的营养物质，使细胞体积增大，并逐渐分裂成两个相同大小的细胞。
这个过程通常持续几个小时到几天不等。
3.平稳期在平稳期，微生物的数量已经达到最大值，即细胞数量与营养物质的消耗率达到平衡。
此时，微生物代谢活动维持平衡，同时分裂和死亡的速度也在平衡状态。
4.衰退期在衰退期，微生物数量开始下降，这可能是由于缺乏营养物质、pH值或温度变化等因素引起的。
二、微生物的代谢微生物代谢过程是微生物生长和繁殖的基础。
微生物代谢过程可以分为两种类型：有氧代谢和厌氧代谢。
1.有氧代谢在有氧代谢中，微生物使用氧气来促进其代谢过程。
这种代谢方式在微生物学中被称为呼吸作用。
有氧代谢包括三个主要过程：糖酵解、Krebs循环和氧化磷酸化。
微生物使用糖作为能量来源，将其转化为ATP（三磷酸腺苷）。
2.厌氧代谢在厌氧代谢中，微生物不使用氧气，而是使用其他氧化剂来促进其代谢过程。
这种代谢方式分为六种类型：乳酸发酵、酒精发酵、丙酮酸发酵、醋酸发酵、硫酸还原和甲烷生成。
厌氧代谢产生的ATP产量比有氧代谢少，但可以在没有氧气的条件下生存。
三、微生物在工业中的应用微生物在食品、药品、造纸、纺织、塑料、清洁剂等众多领域中发挥着重要作用。
微生物的应用可以提高生产效率、改善产品质量和带来环境效益。
1.生物制药微生物制药是一种生产生物制品的过程，包括各种药品，如抗生素、疫苗和酶等。
微生物的代谢
• 三、微生物的呼吸类型： 微生物的呼吸类型：
根据M与分子态度的关系，即微生物在生活 中是否需要O2，可以将M分为以下几个类型： 1、好氧性M：凡是生活中需要O2的M； 、好氧性 ： 大多数细菌，所有的放线菌和霉菌都属此类 型。它们以有氧呼吸进行生物氧化，以分子态氧 作为最终电子（和氢）的受体，产生较多的能量。 在自然界中，好氧性M的种类和数量都是最多的。
•
一、酶：酶是由生活细胞产生的具有 蛋白质性质的有机催化剂
酶的特性：① 酶具有蛋白质的一切性 凡是能破坏蛋白质结构， 质。凡是能破坏蛋白质结构，使蛋白质变性 的因素都可以使酶失去活性。 的因素都可以使酶失去活性。② 酶具有高 效的催化作用和专一性。 效的催化作用和专一性。正是由于这种高度 的专一性，才能使M体内进行着数目众多的、 复杂的化学反应有条不紊地进行。
第四节
微生物细胞物质的合成
微生物的细胞物质主要是由蛋白质、核酸、 碳水化合物和类脂等组成。合成这些大分子有机 化合物需要大量能量和原料。能量来自营养物质 的分解，重于原料，可以是M从外界吸收的小分 子化合物，但更多的是从营养物质的分解中获得。 从这里可以看出：分解作用与合成作用之间相互 依赖的密切关系，由于它们之间的相互依赖偶联 进行，M才能具有旺盛的生命活动和正常的生长 繁殖。因而在自然界中得以生存和发展。
• 二、影响酶反应速度的因素
环境条件影响酶的反应速度。 酶反应速度： （一）酶反应速度：即酶活力，通常是以单位 的时间内底物的减少或产物的增加来表示。 离体酶的反应速度在一定的时间内能保持恒 定。但随着时间的延长，反应速度会逐渐下降， 出现反应速度下降的原因很多。为了准确的表示 酶的活力，应以反应的初速度为标准。
（二）氧化磷酸化作用：生物利用化合物氧化 二 氧化磷酸化作用： 过程中所释放的能量，进行磷酸化生成ATP的作 过程中所释放的能量，进行磷酸化生成 的作 用。 生物氧化方式： 1、呼吸作用：以分子态氧作为最终电子 、呼吸作用： （和氢）受体的氧化作用。或有氧呼吸作用； 2、无氧呼吸作用：以无机氧化物（如NO3-、 、无氧呼吸作用： NO2-、SO4-2，SO3-2等）中的氧作为最终电子 （和氢）受体的氧化作用称为无氧呼吸作用。 3、发酵作用：发酶作用是指电子（氢）供 、发酵作用： 体和电子（氢）受体都是有机化合物的氧化作用。
微生物的生长与代谢途径
微生物的生长与代谢途径微生物是指无法看见肉眼的微小生命体，它们可以分为细菌、真菌、病毒、藻类、原生动物等多种类型。
微生物虽小，但是在自然界中发挥着不可或缺的作用，它们不仅可以进行生物分解和有害物质降解，还能够对人类的健康和生存环境起到积极的影响。
微生物实现这些功能主要依靠其独特的生长与代谢途径。
一、微生物的基本生长方式微生物主要通过三种方式进行生长，即单倍体有丝分裂、双倍体无丝分裂和单倍体无丝分裂。
其中单倍体无丝分裂是最常见的一种方式，它适用于大部分细菌和真菌的生长和繁殖。
在这种方式下，微生物的DNA会反复复制，逐渐形成两份完全相同的染色体，然后物质逐渐分散，紧接着细胞膜合拢并且分裂成两个新的细胞体，两个新的细胞体完全相同，等待下一次分裂。
二、微生物的代谢途径微生物的代谢途径通常被分为呼吸代谢和发酵代谢两种方式，后者通常适用于无氧环境下的微生物。
下面将详细介绍微生物的两种代谢途径。
1. 呼吸代谢微生物进行呼吸代谢时，需要在细胞内部通过氧化还原反应转化化学能，并将其贮存进入细胞内ATP。
ATP是细胞生存的主要能量来源，也是许多代谢过程的动力源。
微生物呼吸代谢的过程大致可分为三个阶段：第一阶段是膜电荷生成阶段，微生物利用外源性电子将能量转移入细胞膜中，并降低膜内电位。
这个阶段通常通过细胞内酶和呼吸细胞色素系来实现。
第二阶段是电子转移阶段，在这个阶段中，内部的酶酶与色素通常会依次传递电子，进一步减少氧化废物和尝试将电流引入细胞内。
最后是膜上色素酶机制，它使用膜上色素来催化最终的能量合成，将能量储存在ATP分子中。
此时，在膜内和膜外会形成巨大的质子梯度，同时这个梯度还能够驱动一些其他的代谢反应来进行形态、种群动态上的微调。
2. 发酵代谢发酵代谢是微生物在无氧环境下的另外一种代谢途径，这种代谢方式缺乏氧气作为电子受体，于是微生物将代谢产物再次还原为低能量形态，以产生ATP的能力为动力，同时也产生发酵过程中特殊的代谢产物。
微生物的新陈代谢
丙酮酸脱羧为乙醛，被NADH还原为乙醇。 具有ED途径的细菌有嗜糖假单胞菌、铜绿假单胞菌、 荧光假单胞菌、林氏假单胞菌、真养产碱菌等。
4、TCA循环（三羧酸循环、柠檬酸循环）
丙酮酸经过一系列循环式反应而彻底氧化脱羧，形成CO2、 H2O和NADH2的过程。在各种好氧微生物中普遍存在。在真核 微生物中在线粒体（基质）内进行；在原核生物中，在细胞质 中进行。只有琥珀酸脱氢酶，在线粒体或原核细胞中都是结合 在膜上。
（3）HMP途径在微生物生命活动中的重要意义 ①供应合成原料：提供戊糖-P、赤藓糖-P； ②产还原力：产生12NADPH2； ③作为固定CO2的中介：自养微生物CO2的中介（核酮
糖-5-P在羧化酶的催化下固定CO2并形成核酮糖-15二磷酸）； ④扩大碳源利用范围：为微生物利用C3～C7多种碳源 提供了必要的代谢途径； ⑤连接EMP途径：为生物合成提供更多的戊糖。
a
糖酵解途径，己糖二磷酸途径）
ATP
果糖-1，6- 二磷A酸DP
EMP途径意义： 为细胞生命活动提 供ATP 和 NADH
a :耗能反应
b :氧化还原反应
磷酸二羟丙酮
甘油醛-3-磷酸
NAD+
NADH+H+
1，3-二磷酸甘油酸
底物水平磷酸化
ADP
3-磷酸甘油酸 ATP
2-磷酸甘油酸
b
磷酸烯醇式丙酮酸
底物水平磷酸化
产生己糖磷酸和丙糖磷酸。
5-磷酸-木酮糖 6-磷酸-景天庚酮糖
6-磷酸-果糖 6-磷酸-葡萄糖
5-磷酸-核糖 3-磷酸-甘油醛
4-磷酸-赤藓糖 6-磷酸-果糖 6-磷酸-葡萄糖
第二节微生物的营养代谢和生长
第二节微生物的营养代谢和生长一、选择题1．以下表达中不正确的选项是A ．碳源主要用于构成微生物的细胞物质和一些代谢产物B ．微生物最常用的氮源是铵盐和硝酸盐C ．蛋白质既可作碳源，又可作氮源，分解成氨基酸后还可作生长因子D ．牛肉膏只能作氮源，而不能为生物提供能量2．由NH 4NO 3、KNO 3、KH 2PO 4、CaCl 2、NaHCO 3、一些微量元素和水按一定比例配成的营养液适宜于培育A ．根瘤菌B ．绿藻C ．酵母菌D ．变形虫 3．〔多项选择〕培育硝化细菌和圆褐固氮菌的培育基中的碳源、氮源的区别是 A ．前者需氮源，后者需无机碳源 B ．前者需氮源，后者需无机碳源 C ．前者不需碳源，后者不需氮源 D ．前者需无机碳源，后者需无机氮源 4．〔多项选择〕某同窗在培育金黄葡萄球菌时，不慎被其它细菌污染了，你以为以下何种方法能协助他培育成功A ． 在培育基中加青霉素B ．在培育基中加高浓度食盐C ．用蒸气停止灭菌D ．先用固体培育基分别，然后再培育上培育，可将自生固氮菌与其它细菌分开，对培育的要求是①加抗生素 ②不加抗生素 ③加氮素 ④不加氮素 ⑤加葡萄糖 ⑥不加葡萄糖 ⑦37℃恒温箱培育 ⑧28 ℃--30℃温度下培育A ．①③⑤⑦B ．②④⑥⑧C ．②④⑤⑧D ．①④⑥⑦7．甲、乙、丙是三种微生物，下表I 、Ⅱ、Ⅲ是用来培育微生物的三种培育基。
甲、乙、丙都能在Ⅲ中正常生长繁衍；甲能在I 中正常生长繁衍，而乙和丙都不能；乙能在Ⅱ中正常生长繁衍，甲、丙都不能。
以下说法正确的选项是C ．甲是异养微生物、乙是固氮微生物、丙足自养微生物D ．甲是固氮微生物、乙是自养微生物、丙是异养微生物 8．甲烷氧化菌可应用的碳源是A ．二氧化碳B ．碳酸氢钠C ．甲醇D ．葡萄糖9．实验进程中需求对SARS 病毒停止培育，那么应选用的培育基为 A ．活的植物细胞 B ．无氮培育基 C ．蛋白胨 D ．植物血清 10．以下生物所含DNA 分子最小的是A.细菌B.噬菌体C.Y 染色体D.烟草花叶病毒11．制造新颖风味的泡菜，都是应用乳酸发酵来添加泡菜的风味，那么，乳酸菌种主要来自 A 乳酸菌接种 B 泡菜时的凉开水C 泡菜时菜缸中的空气 D 泡菜的原料 12．以下微生物代谢产物中没有菌种特异性的一组是①氨基酸 ②核苷酸 ③多糖 ④毒素 ⑤激素 ⑥脂类 ⑦维生素 ⑧抗生素 ⑨色素 A ．①②③④⑤B ．①②③⑥⑦C ．①③⑤⑥⑦D ．①③⑦⑧⑨13．以下图代表细菌中的反响顺序。
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反馈抑制
其它实例：谷氨酸棒杆菌的精氨酸合成
2.分支代谢途径中的反馈抑制：
在分支代谢途径中，反馈抑制的情况较为复杂，为了避免在 一个分支上的产物过多时不致同时影响另一分支上产物的供 应，微生物发展出多种调节方式。主要有： 同功酶的调节， 顺序反馈，协同反馈，积累反馈调节等。
五、微生物的代谢调控
• 微生物代谢过程中的自我调节 • 酶活性的调节 • 酶合成的调节
☆微生物自我调节代谢的方式
1.控制营养物质透过细胞膜进入细胞
如：只有当速效碳源或氮源耗尽时，微生物才合 成迟效碳源或氮源的运输系统与分解该物质的酶 系统。
2.通过酶的定位控制酶与底物的接触 3.控制代谢物流向:
1、有氧呼吸
概念:是以分子氧作为最终电子(或氢)受体的氧化 过程；是最普遍、最重要的生物氧化方式。 途径：EMP,TCA循环 特点：必须指出，在有氧呼吸作用中，底物的氧化 作用不与氧的还原作用直接偶联，而是底物在氧化 过程中释放的电子先通过电子传递链（由各种电子 传递体，如NAD,FAD,辅酶Q和各种细胞色素组成） 最后才传递到氧。
在工业发酵和科研中通常采取一定的措施缩短延滞期：
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适当扩大接种量等方式缩短迟缓期，克服不良的 影响。
2.对数期
特点：细菌数量呈对数增加；生长速度常数R最大；酶系活跃， 细菌代谢旺盛；群体中的细胞化学组成及形态、生理特征一 致，且细菌的形态、大小、染色性均典型，对外界环境因素 的作用比较敏感。
影响指数期微生物增代时间的因素 菌种；营养成分；营养物的浓度 发酵工业上尽量延长该期，以达到较高的菌体密度； 实验室研究细菌生物学性状和做药敏试验选取用对数期细菌 为佳（多数为8~18h培养的培养物）
• 特点：
3.稳定期
1 生长速率常数R等于0 2 菌体产量达到了最高值 3 合成次生代谢产物 4 细菌形态和生理发生改变，细胞内出现储藏物质， 芽孢菌内开始 产生芽孢，G+菌可被染成G-菌。 • 产生原因： 营养物尤其是生长限制因子的耗尽 营养物的比例失调，如碳氮比不合适 通过补充营养物质或取走代谢产物或改善培 有害代谢废物的积累（酸、醇、毒素等） 养条件，如对好氧菌进行通气、搅拌或振荡 物化条件（pH、氧化还原势等）不合适 等 获得更多的代谢产物
热计等设备来测定相应的指标。
常用于对微生物的快速鉴定与检测
三 微生物的生长规律
（一）、细菌群体生长规律
在不补充营养物质或移去培养物， 保持整个培养液体积不变条件下， 以时间为横坐标，以菌数为纵坐 标，根据不同培养时间时细菌数 量的变化，可以作出一条反映细 菌在整个培养期间菌数变化规律 的曲线。
生长曲线
（一）、 微生物的能量代谢
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换成 对一切生命活动都能使用的能源——ATP。
化能异养菌 有机物 光能营养菌 化能自养菌
最初能源
日光
通用能源
还原态无机物
生物氧化的功能：
产能(ATP) 产还原力【H】 小分子中间代谢物
底物脱氢的途径
生长曲线可分：
延滞期
对数期 稳定期 衰亡期
1.延滞期
将少量菌种接入新鲜培养基后，在开始一段时间内菌 数不立即增加，或增加很少，生长速度接近于零。也 称延迟期、适应期。 迟缓期的特点：细菌不分裂，菌数不增加，但细胞内 合成代谢活跃，胞内核酸、蛋白质的量均增加，细胞 体积变大。
影响迟缓期的因素：菌种、菌龄、接种量以及接种前 后培养基成分的差异等。加入酶激活剂如Mg2+能缩短 迟缓期。
• 凡使反应速度加快的称正反馈；
• ）； 凡使反应速度减慢的称负反馈（反馈抑制
• 反馈抑制——主要表现在某代谢途径的末端产物 过量时可反过来直接抑制该途径中第一个酶的活 性。主要表现在氨基酸、核苷酸合成途径中。
• 特点：作用直接、效果快速、末端产物浓度降低 时又可解除
（二）反馈抑制的类型
1.直线式代谢途径中的反馈抑制：
4.衰亡期
• 特点： 1 R为负值 2 细胞的形态发生变化，出现畸形、菌体变长 、肿胀或扭曲 3 释放次生代谢产物，芽孢等 4 菌体开始自溶
• 产生原因： 生长条件的进一步恶化，有害代谢产物大量积 累，使细胞内的分解代谢大大超过合成代谢，继 而导致菌体的死亡
研究细菌生长曲线的意义
在无菌制剂和输液的制备时，为减少菌数的增加，要把灭菌工序放在迟 缓期； 在大量培养细菌时，选择适当的菌种、菌龄、培养基及控制培养条件， 以缩短迟缓期； 对数生长期的细菌生长繁殖快，代谢旺盛，利用此时期的细菌作为连续 发酵的种子； 实验室工作中，多采用对数期的细菌进行细菌形态结构、生理代谢等方 面的研究。 稳定期时细菌代谢产特增多并达到最大，发酵工业上，为获得更多的代 谢产物如：氨基酸、抗生素等，适当补充营养物，延长稳定期； 形成芽孢的细菌，选择衰退期作为保藏菌种。
2、无氧呼吸
某些厌氧和兼性厌氧微生物在无氧条件下进行无氧呼吸； 无氧呼吸的最终电子受体不是氧，而是NO3-、NO2-、 SO42-、S2O32-、CO2等无机物，或延胡索酸（fumarate） 等有机物。 由于部分能量随电子转移传给最终电子受体，所以生成的 能量不如有氧呼吸产生的多。
3、发酵作用
2.重量法 以干重、湿重直接衡量微生物群体的生物量；
通过样品中蛋白质、核酸含量的测定间接推算 微生物群体的生物量；
测定多细胞及丝状真菌生长情况的有效方法
3.生理指标测定法
微生物的生理指标，如呼吸强度，耗氧量、酶活性、 生物热等与其群体的规模成正相关。
样品中微生物数量多或生长旺盛，这些指标愈明显， 因此可以借助特定的仪器如瓦勃氏呼吸仪、微量量
（一）、酶活性的调节
通过改变现成的酶分子活性来调节新陈代谢的速率的方式。 是酶分子水平上的调节，属于精细的调节。 （一）调节方式：包括两个方面： 1、酶活性的激活：在代谢途径中后面的反应可被较前面的反 应产物所促进的现象；常见于分解代谢途径。 如：粗糙脉孢霉的异柠檬酸脱氢酶的活性受柠檬酸促进 2、酶活性的抑制：包括：竞争性抑制和反馈抑制。 概念：反馈：指反应链中某些中间代谢产物或终产物对该途 径关键酶活性的影响。
二、微生物生长的测定
评价培养条件、营养物质 等对微生物生长的影响； 评价不同的抗菌物质对微生物 产生抑制(或杀死)作用的效果；
客观地反映微生物生长的规律；
微 生 物 生 长
微 生 物 生 长 测 量 方 法
计数法
重
量
法
生理指标法
1. 计数法
a.直接法 利用血球计数 板，在显微镜 下计算一定容 积里样品中微 生物的数量。
（1）、同功酶调节——isoenzyme
定义：催化相同的生化反应，而酶分子结构有差别的一组酶 。 意义：在一个分支代谢途径中，如果在分支点以前的一个较 早的反应是由几个同功酶催化时，则分支代谢的几个最终 产物往往分别对这几个同功酶发生抑制作用。———某一 产物过量仅抑制相应酶活，对其他产物没影响。 举例：大肠杆菌的天冬氨酸族氨基酸合成的调节
缺点： 不能区分死菌与活菌； 不适于对运动细菌的计数； 需要相对高的细菌浓度； 个体小的细菌在显微镜下难以观察；
b.简接法 原理是每个活细菌在适宜的培养基和良好的生长条件下可 以通过生长形成菌落。 C、比浊法 根据菌悬液的光吸收值能反映出细菌细胞浓度的原理，用浊度 计或分光光度计测出细菌悬液的光吸收值，由此计算细菌的细 胞数。
（3）、合作反馈抑制
定义：两种末端产物同时存在时，共同的反馈抑制作 用大于二者单独作用之和。 举例：在嘌呤核苷酸合成中，磷酸核糖焦磷酸酶受 AMP和GMP （和IMP）的合作反馈抑制，二者共同存在 时，可以完全抑制该酶的活性。而二者单独过量时， 分别抑制其活性的70%和10%。
（4）积累反馈抑制
（2）、协同反馈抑制
定义：分支代谢途径中几个末端产物同时过量时 才能抑制共同途径中的第一个酶的一种反馈调节 方式。 举例：谷氨酸棒杆菌（Corynebacterium glutamicum） 多粘芽孢杆菌（Bacillus polymyxa） 天冬氨酸族氨基酸合成中天冬氨酸激 酶受赖氨酸和苏氨酸的协同反馈抑制和阻遏。
四、细菌的新陈代谢
新陈代谢：发生在活细胞中的各种分解代谢（catabolism ）和合成代谢（anabolism）的总和。 新陈代谢 = 分解代谢 + 合成代谢 分解代谢：指复杂的有机物分子通过分解代谢酶系的催化 ，产生简单分子、腺苷三磷酸（ATP）形式的能量和还原 力的作用。 合成代谢：指在合成代谢酶系的催化下，由简单小分子、 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱTP形式的能量和还原力一起合成复杂的大分子的过程。
第七章 第二节、微生物生长代谢
生长
生物个体由小到大的增长，即表现 为细胞组分与结构在量方面的增加 指生物个体数目的增加
繁殖
在单细胞微生物中，生长繁殖的速度很快，而 且两者始终交替进行，个体生长与繁殖的界限难 以划清，因此实际上常群体生长作为衡量微生物 生长的指标。 群体生长的实质是包含着个体细胞生长与繁 殖交替进行的过程
活性位点:与底物结合 变构位点:
与抑制剂结合,构象变化,不能与底物结合 与激活剂结合, 构象变化,促进与底物结合
变构酶
（四）、酶合成的调节
• 通过调节酶的合成量进而调节代谢速率的调节机 制，是基因水平上的调节，属于粗放的调节，间 接而缓慢。 • 1.诱导(induction)：是酶促分解底物或产物诱使 微生物细胞合成分解代谢途径中有关酶的过程。 微生物通过诱导作用而产生的酶称为诱导酶（为 适应外来底物或其结构类似物而临时合成的酶类 ）。
一种终产物的积累,导致前一中间产物的积累，通过 后者反馈抑制合成途径关键酶的活性，使合成终止。 举例：枯草芽孢杆菌芳香族氨基酸合成的调节