第7章微生物生理学
微生物生理复习题及答案
微⽣物⽣理复习题及答案第⼀章绪论1、什么是微⽣物⽣理学？研究热点是什么？微⽣物⽣理学是从⽣理⽣化的⾓度研究微⽣物的形态与发⽣、结构与功能、代谢与调节、⽣长于繁殖等的机理，以及这些过程与微⽣物⽣长发育以及环境之间的关系的学科。
研究热点：环境修复；微⽣物发电、⽣物燃料；资源开发利⽤。
2、简要说明微⽣物⽣理学与其他学科的关系。
微⽣物⽣理学既是⼀门基础学科⼜是⼀门应⽤学科。
它的发展与其他学科有着密切的联系，既依赖于微⽣物学、⽣物化学、细胞⽣物学、遗传学基础学科的理论和技术，还需要数学、物理学、化学、化学⼯程、电⼦信息学和设备制造⼯程等的理论和技术。
3、简述微⽣物⽣理学中常⽤的技术与⽅法。
（1）电⼦显微技术，⼀种公认的研究⽣物⼤分⼦、超分⼦复合体及亚细胞结构的有⼒⼿段，也是研究微⽣物不可缺少的⼿段。
(2)DNA分⼦铺展技术，可⽤来检查细菌、噬菌体的染⾊体结构，还可进⾏动态跟踪。
（3）超速离⼼技术（4）光谱分析技术，包括可见光光度法（定量分析），紫外分光光度法，荧光分光光度法，红外分光光度法。
(5）层析技术，⼀种基于被分离物质的物理、化学及⽣物学特性的不同，使它们再某种基质中移动速度不同⽽进⾏分离和分析的⽅法。
纸层析，薄层层析，柱层析。
（6）电泳技术，⽤于对样品进⾏分离鉴定或提纯的技术。
等电聚焦电泳，双向电泳，⽑细管电泳，变性梯度凝胶电泳。
（7）同位素⽰踪技术，利⽤放射性核素作为⽰踪剂对研究对象进⾏标记的威廉分析⽅法。
（8）基因芯⽚与⾼通量测序技术第⼆章微⽣物的细胞结构与功能1.细胞壁及细胞膜的⽣理作⽤是什么？(2)控制细胞⽣长扩⼤(3)参与胞内外信息的传递(4)防御功能(5)识别作⽤（ps1、维持细胞形状,控制细胞⽣长，保护原⽣质体。
细胞壁增加了细胞的机械强度,并承受着内部原⽣质体由于液泡吸⽔⽽产⽣的膨压,从⽽使细胞具有⼀定的形状,这不仅有保护原⽣质体的作⽤,⽽且维持了器官与植株的固有形态.另外,壁控制着细胞的⽣长,因为细胞要扩⼤和伸长的前提是要使细胞壁松弛和不可逆伸展.2.细胞壁参与了物质运输与信息传递细胞壁允许离⼦、多糖等⼩分⼦和低分⼦量的蛋⽩质通过,⽽将⼤分⼦或微⽣物等阻于其外。
微生物生理学实验教案
微⽣物⽣理学实验教案实验⼀酸乳制品中乳酸菌的分离⼀、实验⽬的学会并掌握从酸乳中分离乳酸菌的技术进⼀步巩固⽆菌操作技术。
⼆、实验原理酸乳中乳酸菌的分离采⽤溴甲酚绿（BCG）⽜乳营养琼脂平板分离法。
溴甲酚绿指⽰剂在酸性环境中呈黄⾊，在碱性环境中呈蓝⾊。
在分离培养基（pH6.8）中加⼊溴甲酚绿指⽰剂后呈蓝绿⾊，乳酸菌在该培养基中⽣长并分解乳糖，产⽣乳酸，使菌落呈黄⾊，菌落周围的培养基也变为黄⾊。
乳酸可⽤纸上层析法鉴别。
三、实验器材1、材料：市售酸奶2、培养基：（1） BCG脱脂乳粉培养基：A(溶液)：脱脂奶粉100g，⽔500mL，加⼊1.6%溴甲酚绿（B.C.G）⼄醇溶液1mL，80℃灭菌20min。
B(溶液)：酵母膏10g，⽔500mL，琼脂20g，pH6.8，121℃灭菌20min以⽆菌操作趁热将A B溶液混合均匀后倒平板。
（2）10%脱脂乳粉培养基：脱脂乳粉10g，⽔100mL，121℃灭菌20min。
2、器材：涂布器、培养⽫、⽆菌⽣理盐⽔/⽆菌⽔四、操作步骤1、制备BCG⽜乳营养琼脂培养基。
①称取脱脂奶粉10g，溶于50mL⽔中，加⼊1.6%溴甲酚绿酒精溶液0.1mL，0.075MPa压⼒下灭菌20min。
②另取琼脂2g，溶于50mL⽔中，加酵母膏1g，溶解后调pH值⾄6.8，0.1MPa压⼒下灭菌20min。
③趁热将上述两液以⽆菌操作混合均匀，倒平板4个。
2、梯度稀释：将样品以10倍稀释法稀释⾄10-6，取其中10-5、10-6 2个稀释度的稀释液各0.1~0.2mL，分别置于上述各营养平板上，⽤⽆菌涂布器依次涂布2个⽫，置43℃培养48h，如出现圆形稍扁平的黄⾊菌落及其周围培养基亦为黄⾊者初步定为乳酸菌。
3、将典型菌落转⾄10%脱脂乳发酵管，43℃培养8~24h，若⽜乳管凝固，⽆⽓泡，呈酸性，镜检细胞杆状或链球状，⾰兰⽒染⾊呈阳性，则将其连续传代若⼲次，43℃培养，挑选出在3~4h能凝固的乳管，保存备⽤。
临床微生物与检验 第7章 细菌的感染与免疫
微生物
疾病
痢疾志贺菌
细菌性痢疾
伤寒、鼠伤寒沙门菌
伤寒、胃肠炎
肠侵袭性大肠埃希菌
类似痢疾
肺炎链球菌
脑膜炎、肺炎
流感嗜血杆菌
脑膜炎、肺炎
李斯特单胞菌
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
李斯特菌病
结核分枝杆菌
结核病
布鲁菌
布鲁菌病(波状热)
耶尔森菌
鼠疫、胃肠炎
伯氏疏螺旋体
莱姆病
梅毒螺旋体
梅毒
出现菌细 胞表面
介导这些 细菌侵入 上皮细胞
侵袭素介导细菌侵入上皮细胞或通过胞饮细菌进入细胞。
（2）产生有害代谢产物：H2O2 、细菌 素（如大肠菌素）等可杀伤病原菌；
（3）营养竞争作用
正常菌群的生理学作用 (二)
2.营养作用 大肠埃希菌、乳酸杆菌、双岐杆菌
在肠道合成维生素B、K以及叶酸等。 3.免疫作用
正常菌群作为抗原刺激、促进免疫 器官发育。双岐杆菌可诱导产生SIgA， 激活固有层CD4+ T细胞。
阴道 尿道
乳酸杆菌、白假丝酵母菌、类白喉棒状杆菌、大肠埃希菌等 表皮葡萄球菌、类白喉棒状杆菌、耻垢分枝杆菌等
正常菌群的生理学作用
1.生物拮抗（antagonism） 2.营养作用 3.免疫作用 4.抗衰老作用 5.抗肿瘤作用
正常菌群的生理学作用 (一)
1.生物拮抗 （antagonism）
（1）竞争黏附作用：正常菌群黏附，形 成保护性生物膜，阻止病原菌定植；
三、 微生态平衡与失调
微生态平衡（microeubiosis）——指正常微生物群 与其宿主生态环境在长期进化过程中形成生理性组 合的动态平衡。
微生态失调（microdysbiosis）——指正常微生物群 与其宿主之间的平衡,在外界环境的影响下被破坏， 由生理性组合转变为病理性组合状态。
微生物生理学
一、氨基酸的分泌
表3-10 乳酸发酵短杆菌细胞内磷脂含量与谷氨酸分泌的关系
干燥菌体内磷脂含量/% 菌体外L-谷氨酸量 /mg.mL-1
2.0
15.4
2.2
12.1
3.1
1.9
3.6
1.2
▪ 谷氨酸发酵控制
生物素：作为催化脂肪酸生物合成最初反应的关键 酶乙酰CoA的辅酶，参与脂肪酸的生物合成，进而 影响磷酯的合成。
三、胞外酶的分泌
第四章 异养微生物的生物氧化 第五章 自养微生物的生物氧化 第六章 微生物的合成代谢
第七章 微生物代谢调节
一、微生物代谢过程中的自我调节
☆微生物代谢调节系统的特点：精确、可塑性强，细胞水 平的代谢调节能力超过高等生物。
成因：细胞体积小，所处环境多变。 举例：大肠杆菌细胞中存在2500种蛋白质，其中上千 种是催化正常新陈代谢的酶。每个细菌细胞的体积只 能容纳10万个蛋白质分子，所以每种酶平均分配不到 100个分子。如何解决合成与使用效率的经济关系？ 解决方式：组成酶（constitutive enzyme）经常以高 浓度存在，其它酶都是诱导酶（inducible enzyme）， 在底物或其类似物存在时才合成，诱导酶的总量占细 胞总蛋白含量的10%。
E、在生物素丰富时，培养中途如果添加青霉素、 头孢霉素C，可以使谷氨酸生成。青霉素的作用 机制与控制生物素、控制油酸或添加表面活性剂 以及控制甘油的机制都不同。
添加青霉素是抑制细菌细胞壁的后期合成，
对细胞壁糖肽生物合成系统起作用。这是因为青 霉素取代合成糖肽的底物而和酶的活性中心结合， 使网状结构连接不起来，结果形成不完全的细胞 壁。没有细胞壁保护的细胞膜由于膜内外的渗透 压差，是细胞膜受到机械损伤，失去了作为渗透 障碍物的作用，从而使谷氨酸排出。另一种解释 是：青霉素虽不能抑制磷脂的合成，但能造成磷 脂向胞外分泌。表6-5
微生物生理学复习大纲
微⽣物⽣理学复习⼤纲第三章微⽣物营养与物质运输1、微⽣物六⼤营养要素碳源、氮源、能源、⽔、⽣长因⼦、⽆机盐2、微⽣物五种营养物质的运输⽅式单纯扩散、促进扩散、主动运输、基团转移、膜泡运输3、五种营养物质的运输⽅式的异同单纯扩散：这种形式不需要能量，是以物质在细胞内外的浓度差为动⼒，即基于分⼦的热运动⽽进⾏的物质运输过程。
当外界的营养物质的浓度⾼于细胞内该物质的浓度时，通过扩散作⽤使物质进⼊细胞内促进扩散：是顺浓度梯度，将外界物质运⼊细胞内，不需要能量。
与被动运输不同的是，这种形式需要⼀种存在于膜上的载体蛋⽩参与运输。
主动运输：是营养物质逆浓度差和膜电位差运送到细胞膜内的过程。
主动运输过程不仅像促进扩散⼀样需要载体蛋⽩，⽽且还需要能量。
基团转移：许多原核⽣物还可以通过基团转移来吸收营养物质。
在这⼀过程中营养物质在通过细胞膜的转移时发⽣化学变化。
这种运输⽅式也需要能量，类似主动运输。
膜泡运输：⼩分⼦物质的跨膜运输主要通过载体实现，⼤分⼦和颗粒物质的运输则主要通过膜泡运输。
第五章⾃养微⽣物的⽣物氧化1、光合磷酸化是指光能转变为化学能的过程。
2、环式光和磷酸化与⾮环式的异同：环式光合磷酸化：是存在于光合细菌中的⼀种原始产能机制，可在厌氧条件下进⾏，产物只有ATP，⽆NADP(H)，也不产⽣分⼦氧，是⾮放氧型光合作⽤。
环式光和磷酸化：⾼等植物和蓝细菌与其他光合细菌不同，它们可以裂解⽔，以提供细胞合成的还原能⼒。
它们含有光合系统Ⅰ和光合系统Ⅱ，这两个系统偶联，进⾏⾮环式光合磷酸化。
特点是不仅产⽣ATP，⽽且还产⽣NADP（H）和释放氧⽓，是放氧型光合作⽤第四章、异氧微⽣物的⽣物氧化（⼀）EMP 途径因葡萄糖是以1,6-⼆磷酸果糖(FDP)开始降解的，故⼜称双磷酸⼰糖途径（HDP ），这条途径包括⼗个独⽴⼜彼此连续的反应。
其总反应是：C6H12O6+2(ADP＋Pi+NAD+)→2CHCOCOOH+2(A TP+NADH+H+)葡萄糖经EMP途径⽣成两分⼦丙酮酸，同时产⽣两个A TP，整个反应受ADP、Pi和NAD ＋含量的控制。
微生物生理学
微生物生理学简介微生物生理学是研究微生物（包括细菌、真菌、病毒等）在生理上的活动和代谢过程的学科。
微生物在地球上广泛存在，并在各个生态系统中扮演着重要角色。
了解微生物生理学有助于我们理解微生物的生命活动和其与环境之间的相互关系。
本文将从微生物的生长、代谢、运动等方面介绍微生物生理学的基本知识。
微生物的生长微生物的生长是指微生物个体数量的增加。
微生物可以通过两种主要方式进行繁殖：有丝分裂和无丝分裂。
有丝分裂适用于真菌和一些原生动物，通过细胞核的分裂和细胞质的分裂来产生新的个体。
无丝分裂适用于细菌和病毒等微生物，在此过程中，微生物通过复制DNA并将其分配给新形成的细胞来繁殖。
微生物的生长受到一系列因素的影响，包括温度、pH值、营养物质和氧气含量等。
不同的微生物对这些环境因素的要求各不相同。
例如，嗜热菌可以在高温环境中生长，而嗜冷菌则适应于低温环境。
微生物的代谢微生物通过代谢产生能量和合成生物分子。
代谢过程可以分为两个主要类型：有氧代谢和厌氧代谢。
有氧代谢是指微生物在氧气存在的情况下进行的代谢过程，产生较多的能量。
厌氧代谢是指微生物在氧气缺乏的条件下进行的代谢过程，产生较少的能量。
微生物通过新陈代谢和合成代谢来维持生理功能。
新陈代谢是指分解有机物质以产生能量的过程，合成代谢是指合成微生物所需的有机物质和细胞组件的过程。
微生物的运动微生物可以有不同的运动方式，包括游动、滑动和极纤毛等。
游动是指微生物利用鞭毛或纤毛等结构在液体中进行活动。
滑动是指微生物利用纤毛或假足等结构在固体表面上移动。
极纤毛是一种很短的纤毛，存在于细菌和某些原生动物中，用于以一种像旋转的方式推动细胞。
微生物的运动与其环境之间的相互作用密切相关。
微生物通过感知环境中的化学物质浓度、光照和温度等刺激来调整自己的运动方式。
这种对环境的感知和反应既可以是积极的，也可以是消极的，有助于微生物适应不同的生态环境。
结论微生物生理学作为一个重要的学科，研究微生物在生理上的活动和代谢过程。
《环境生物学》 第七章
结论： （1）生化呼吸线位于内源呼吸线之上，表明该有机物或废水可被微生物 氧化分解。两条呼吸线之间的距离越大，有机物或废水的生物降解性越好； 反之亦然（图7-1A）。 （2）生化呼吸线与内源呼吸线基本重合，表明该有机物不能被活性污泥 微生物氧化分解，但对微生物的生命活动无抑制作用（图7-1B）。 （3）生化呼吸线位于内源呼吸线之下，说明该有机物不能被微生物分解， 且对微生物生长产生了有害抑制作用，生化呼吸线越接近横坐标，抑制作 用越大（图7-1C）。 3、测定相对耗氧速率曲线
第七章 生物净化和治理的传 统方法
[本章要点]
本章介绍了环境生物技术的定义、研究 内容和在环境领域中的应用，阐述了微生物 处理污染物的特点、原理、影响因素和传统 微生物处理法的工作原理和方法。
环境生物技术（environmental biotechnology）诞生的背景：
由于人们的生产，生活活动对环境造成了各种各样的污染，人类 的生存和发展面临着严峻的挑战，迫使人类必须发动一场“环境革命” 来拯救自身，环境生物技术因此而诞生并日益受到重视，人们把生物 技术开发和应用的注意力转向环境保护。
6.废物强化处理技术研究
7.环境的生物监控技术研究
四个热门方向：
基因工程菌从实验室进入模拟系统和现场应用过程中，如何解决其遗传 稳定性、功能高效性和生态安全性等方面问题
开发废物资源化和能源化技术，利用废物生产单细胞蛋白、生物塑料、 生物农药、生物肥料以及利用废物生产生物能源，例如甲烷、氢气、乙醇 等
耗氧速率就是单位生物量在单位时间内的耗氧量，生物量可用活性污
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
2003 7 微生物生理学- 产能 - 发酵类型
实质：丙酮酸的进一步转化。 微生物代谢的特点（与其他高等生物相比） ◎ 代谢产物类型多； ◎ 发酵类型多。 据葡萄糖发酵产物不同可将发酵分为不同类型 ◎酵母菌：乙醇发酵，甘油发酵； ◎细菌：乳酸发酵，丁酸发酵， 丙酮发酵，丁醇发酵， 琥珀酸发酵，混合酸发酵等
乙醇发酵
多种微生物可以发酵葡萄糖产生乙醇。酵母菌的 乙醇发酵（厌氧条件下，酵母菌将糖转化为酒精并 放出CO2的过程）是一种应用与研究最早、发酵机
关键酶：铁氧化还原酶；
能量：1G→丁酸发酵→ 1丁酸+3ATP；
转化：丁酸发酵→丙酮、丁醇发酵；
丁酸发酵过程中，当pH降低至pH= 4.5时， 丁酸发酵转化为丙酮、丁醇发酵。
葡萄糖
2NAD
+
2Pi 1 2ADP 2ATP
丁酸 Pi CoA 9 乙酰CoA
乙酰磷酸 ADP 乙酸 10 ATP 8
丙酸发酵： 琥珀酸-丙酸途径 丙酸细菌细胞中进行 产物：丙酸
L-乳酸
2
2-羟丙酰C oA
1
3 D-乳酸 丙烯酰CoA 5 2H 丙酮酸 CoA 6 CO 2 2H 丙酰 CoA 2 4
丙酸发酵： 丙烯酸途径 丙酸细菌细胞中进行 产物：丙酸，乙酸
CoA
乙酰 CoA P 7 ADP CoA
乙酸
ATP
2NADH
2 丙酮酸 2Fd
2H2
3 2FdH 2
丁酰CoA
丁酸发酵： 丁酸细菌， 专性厌氧
NAD
+
2 2 3丁烯酰CoA H2 O
2 乙酰CoA
CoA
4
6
乙酰乙酰CoA 5 L(+ )－ β －羟丁酰CoA
NADH
绪论_微生物学
1676年，微生物学的先驱 年 荷兰人列文虎克（ 荷兰人列文虎克（Antony van leeuwenhoek）首次 ） 观察到了细菌。他没有上 观察到了细菌。 过大学， 过大学，是一个只会荷兰 语的小商人，但却在 语的小商人，但却在1680 年被选为英国皇家学会的 会员。 会员。
法国人巴斯德（Louis Pasteur） 法国人巴斯德（ ） （1822～1895） ～ ）
4,653,728 bp
Parkhill et al., Nature, 413 523-527 (2001) 413,
研究发现鼠疫杆菌的基因 组表现出很强的“流动性” 人类并不处在鼠疫杆菌的主要生活 路途上，只是它偶尔绕到界外时的 牺牲品罢了。
传播媒介—跳蚤
冤啊！
SARS病毒 病毒
艾滋病病毒(HIV) 艾滋病病毒
12 3.4 1.04 1.4 2.3
30 25 25 20 26
4.1× 4.1×103 10.6 2.1 2.64 4.92
藻 类
硅藻 草履虫
为微生物学基本理论研究带来了极大的便利： 为微生物学基本理论研究带来了极大的便利：
使科研周期大大缩短，效率提高 使科研周期大大缩短，
在生产实践中有重要的意义： 在生产实践中有重要的意义：
微生物学
内
绪论
容
学时分配
2 14 6 4 6 8 4 4 2 4 2
第一章至第三章： 微生物的形态与构造 第一章至第三章： 第四章 微生物的营养与培养基 第五章 微生物的代谢与发酵 第六章 微生物的生长及其控制 第七章 微生物的遗传变异与育种 第八章 微生物生态 第九章 传染与免疫 第十章 微生物分类与鉴定 微生物产品的论证 机动
2.7× 2.7×1011 1.2× 1.2×1024 8.2× 8.2×103 7.0× 7.0×1013
微生物生理学
微生物生理学微生物生理学，简单来说就是研究微生物的生命活动和代谢规律。
微生物是一类生命活动丰富、功能多样的生物，对各种化合物都有代谢能力，常常作为重要的工业菌来使用。
微生物生理学研究更是应用广泛，如农业、医学、食品、环保等领域。
下面，我们从微生物的代谢入手，探讨一下微生物生理学的一些基本概念和应用。
第一部分微生物代谢微生物代谢是微生物生理学的核心之一。
代谢是生命活动的基本过程，包括有机物的分解与合成，能量的产生与利用等。
在微生物代谢中，可以分为两种类型，即可以在顺应郭中生存的化能型微生物和以化学反应为生存基础的化学型微生物。
1.1 化能型微生物化能型微生物，也叫做碳源化微生物，可以分解有机物质并利用氮气、二氧化碳等化合物产生大量的能量，从而完成其生存过程。
常见的化能型微生物有产酸菌、膜糖体菌等。
这些微生物能够利用糖类、脂肪、蛋白、醇等有机物质产生能量，产生的能量可以用于合成细胞组分或响应外界刺激。
此外，还可以利用无机物质进行能量代谢，例如硫化氢细菌可以利用硫化氢合成ATP。
1.2 化学型微生物化学型微生物，也叫做于外营养物质微生物，不依靠外界有机体大量提供生存必需物质，而是通过化学反应来获得维持基本功能的能量和生物分子。
最典型的例子是大多数甲烷杆菌，它们不依赖于外部有机体大量提供生命必需物质，而是利用甲烷和碳酸盐进行代谢反应，获得能量和所需化合物质。
与化能型微生物不同的是，化学型微生物更多的是通过化学反应来维持生命活动和代谢。
第二部分微生物生理学的应用微生物生理学的应用十分广泛，从食品工业到医学领域，都可以利用到微生物生理学知识。
下面，我们重点介绍其中几个应用。
2.1 食品工业微生物在食品工业中起着极其重要的作用。
酸奶、芝士、酱油等食品的生产离不开微生物的应用。
微生物可以发酵，产生酸、酸性物质、酵素、蛋白质等，根据不同的产品需要，制定不同的菌种和发酵条件，从而生产出不同的食品。
2.2 医学领域微生物在医学领域的应用十分广泛。
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
【大学考试资料】-微生物生理学核心复习要点
1.写出三个以上你所熟知的微生物生理学奠基人（中英文均可，英文可只写Familyname）及各自主要贡献（一句话）。
2.微生物细胞的显微和亚显微结构，按照在细胞中的部位与功能，可分为哪三部分？各自包括哪些主要结构？3.比较G+、G-真细菌的细胞壁结构、组成。
（G+：肽聚糖、磷壁酸、壁醛酸、表面蛋白；G-：脂多糖、脂蛋白、磷脂、蛋白质）4.从嗜热菌的细胞壁和细胞膜的结构特点来阐释其耐热的机理。
5.不同真菌细胞壁中多糖组成的一般规律。
6.微生物细胞膜的生理功能?7.真细菌细胞膜的主要脂类有：8.酵母细胞中有关甾醇的情况。
9.细菌鞭毛和真核微生物鞭毛的组成、特点及运动方式。
10.哪些细菌具有发达的内膜系统？为什么？11.细胞型微生物需要的营养物可分为哪五类？12.依据微生物获取能源、碳源、氢或电子供体的方式，将微生物分为哪四种营养方式？13.化能无机营养菌的四大类群为：14.微生物对小分子营养物质的吸收主要通过哪四种方式，各有何特点？15.基团转运的典型例子有哪两种，大概情况如何？16.到目前为止，大肠杆菌中发现了两种蛋白质转运系统，分别是：17.影响营养物质进入细胞的因素有哪些？18.参与促进扩散的膜运输蛋白一般可分为哪两种？19.4种运送小分子营养物质方式的比较。
20.什么是有氧呼吸、无氧呼吸、发酵？21.ATP几乎是生物组织和细胞能够直接利用的唯一能源。
除了ATP外，一些特定的高能化合物如：PEP、1,3-2P-GA、酰基磷酸 (Ac-P)、酰基硫代酯(ScCoA)等也可以作为能量载体。
22.化能异养微生物的有氧分解代谢可划分为哪三个阶段，具体内容如何？23.合成代谢与分解代谢的关系24.25.简述淀粉酶、纤维素酶、蛋白酶及果胶酶等胞外酶的组成、产生菌的种类及在有机物质转化和农业生产中的作用。
26.分解脂肪的微生物都具有脂肪酶。
在脂肪酶作用下，脂肪水解为甘油和脂肪酸。
甘油经糖酵解和三羧酸循环作用可被迅速地降解。
普通微生物复习资料123
普通微生物学复习思考题第一章绪论1、什么是微生物，包括哪些类群？简述五界分类系统和三原界的联系和区别。
答：微生物是包括细菌，病毒，真菌，以及一些小型的原生生物。
显微藻类等在内的一个大类生物群体五界系统：原核生物界，原生生物界真菌界植物动物三原界：细菌域古细菌真核生物2、简述微生物的特点。
答：1 个体小面积大2生长旺盛，繁殖快3代谢类型多，活性强4易异变5种类多3、简述A. Leeuwenhock ，L.Pastuer，R.koch，J.Lister等人对微生物学的贡献。
A.Fleming，S.Waksman的重要发现。
答：A. Leeuwenhock 为安东列文胡可解密围观世界第一人用自制的显微镜观察到微小的生物L.Pastuer通过曲颈瓶实验否定了自然发生学说R.koch发现结核病的病原菌用固体培养基分离纯化微生物，配置培养基L.Pastuer，R.koch巴修德柯赫为代表的科学家将微生物的形态观察推进到微生物的生理学研究阶段A.Fleming 发现青霉素S.Waksman 发现链霉素第二章微生物的纯培养和显微技术1、何谓纯培养？分离方法有几种？试以某种微生物为例说明如何从土壤中分离得到一个微生物的纯培养体。
答：纯培养获得大量同一祖先后代的过程分离方法：1使用固体培养基获得春培养分离方法：1固体培养基获得纯培养--细菌真菌放线菌2使用液体培养基获得纯培养--蓝细菌，单细胞藻类原生动物3使用显微镜解刨镜操作获得纯培养==单细胞的挑选1涂布平板法2稀释到平板法3平板划线法4稀释摇管法分离土壤中的微生物纯培养体2、何谓无菌技术？如何使用这些技术？答：无菌技术：在分离转接和培养纯培养物防止被其他微生物污染其自身也不污染操作环境的技术无菌技术：培养基采用高压蒸汽灭菌一般用0.1013Mpa，121.3度15-30min的还制灭菌含糖培养基在0.156KG|cm2 112.度15-30min进行灭菌3、简述菌种保藏的方法。
微生物学习题解答-08
微生物学习题解答绪论1．什么是微生物？广义，狭义微生物是一切肉眼看不见或者看不清的微小生物的总称。
微生物：指一些个体微小，结构简单，大多单细胞，少数多细胞，有的甚至没有细胞结构，一般肉眼难以看清的低等生物的总称。
·微生物所包括的类群（研究对象）：无细胞结构的病毒、亚病毒（类病毒、拟病毒、朊病毒）；具有原核细胞的真细菌、放线菌、古生菌；具有真核细胞的真菌（酵母菌、霉菌、蕈菌）、单细胞藻类和原生动物2．简述为微生物学上5个时期的发展特点和代表人物史前期朦胧阶段。
史前期是指人类还未见到微生物个体尤其是细菌细胞前的一段漫长的历史时期，约在距今8000年前一直至公元1676年间。
代表人物：各国劳动人民。
特点：1〉未见微生物的个体;2〉凭实践经验利用微生物的有益活动初创期形态描述阶段。
从1676年列文虎克用自制的单式显微镜观察到细菌的个体起，直至1861年近200年的时间。
在这一时期中，人们对微生物的研究仅停留在形态描述的低级水平上，而对它们的生理活动及其与人类实践活动的关系却未加研究，因此，微生物学作为一门学科在当时还未形成代表人物：列文虎克特点：1〉自制单式显微镜，观察到细菌等微生物个体。
2〉出于个人爱好对一些微生物形态进行描述。
奠基期生理水平研究阶段。
从1861年巴斯德根据曲颈瓶试验彻底推翻生命的自然发生说并建立胚种学说（germtheory）起，直至1897年的一段时间。
代表人物：巴斯德，科赫特点：①建立了一系列研究微生物所必要的独特方法和技术，从而解决了认识微生物的第二、三、四个障碍；②借助于良好的研究方法，开创了寻找病原微生物的“黄金时期”；③把微生物学的研究从形态描述推进到生理学研究的新水平；④开始客观上以辩证唯物主义的“实践—理论—实践”的思想方法指导科学实验；⑤微生物学以独立的学科形式开始形成，但当时主要还是以其各应用性分支学科的形式存在发展期生化水平研究阶段（1897~1953）1897年德国人E．Buchner用无细胞酵母菌压榨汁中的“酒化酶”（zymase）对葡萄糖进行酒精发酵成功，从而开创了微生物生化研究的新时代。
微生物生理学
微生物生理学微生物，这个微小却又充满神秘力量的世界，一直以来都在我们身边默默地发挥着巨大的作用。
而微生物生理学，就是探索微生物生命活动规律和机制的科学领域。
想象一下，那些我们肉眼无法直接看到的微小生物，它们有着自己独特的生活方式和生理过程。
微生物生理学，就像是一把神奇的钥匙，帮助我们打开这个微观世界的大门，去了解它们是如何生存、繁衍和与周围环境相互作用的。
首先，让我们来谈谈微生物的营养需求。
微生物虽然小，但它们也需要“吃东西”来获取能量和构建自身的物质。
不同的微生物有着不同的“口味”。
有的喜欢利用简单的糖类，比如葡萄糖；有的则能够分解复杂的有机物，甚至可以利用无机物来合成自身所需的物质。
例如，自养型微生物能够通过光合作用或者化能合成作用，将无机物转化为有机物质，从而满足自身的生长和代谢需求。
而异养型微生物则需要从外界摄取现成的有机物作为营养来源。
微生物获取营养的方式也是多种多样的。
有的通过扩散作用吸收周围环境中的小分子物质；有的则通过主动运输，耗费能量将所需的物质“拉”进体内。
而且，微生物对于营养物质的吸收和利用还受到环境因素的影响。
比如，温度、pH 值、渗透压等条件的变化，都可能影响微生物对营养物质的吸收效率和利用方式。
接下来，我们来看看微生物的代谢过程。
代谢就像是微生物体内的一场繁忙的“工厂生产活动”。
微生物通过一系列复杂的化学反应，将摄入的营养物质转化为能量和各种生物分子。
其中，呼吸作用和发酵作用是微生物获取能量的重要方式。
呼吸作用类似于我们人类的呼吸过程，但微生物的呼吸方式更加多样。
有的进行有氧呼吸，充分利用氧气来产生大量的能量；有的在无氧条件下进行无氧呼吸，也能获取一定的能量维持生命活动。
发酵作用则是一种特殊的代谢方式，在无氧或缺氧的条件下，微生物通过分解有机物产生少量的能量和代谢产物。
微生物的代谢产物也是丰富多样的，有的是对人类有益的，比如抗生素、维生素等；有的则可能是有害的，比如毒素。
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（二）产物
1分子葡萄糖 2丙酮酸 （细菌乙醇发酵） 1 ATP 1 NADPH 菌株：运动发酵单胞菌 丙酮酸 乙醇 (微生物特有途径)
四、磷酸酮解途径
磷酸酮解途径又称 PK 途径 肠膜明串珠菌,乳酸杆菌属 特征酶：磷酸木酮糖酮解酶 产物 : 乳酸、乙醇、CO.
五、各代谢途径利用的比例
第二节 TCA循环与中间产物积累
6
[ 能源：ATP ]
丙酮酸羧化酶
（4）丙酮酸+CO2+ATP
草酰乙酸+NAD+Pi
乙酰CoA羧化
（5）乙酰CoA+ATP
丙二酰CoA+ADP+Pi
[ 分子内能 ]
PEP羧化酶
（6）PEP+CO2
草酰乙酸+Pi
PEP羧化激酶
（7）PEP+CO2+GDP
草酰乙酸+GTP
( PEP：磷酸烯醇式丙酮酸)
第一节 葡萄糖分解的四种途径
一、E M P途径
10步 丙酮酸, 不可逆反应3步
（一）从葡萄糖
葡萄糖激酶 （1）葡萄糖+ATP
6－磷酸葡萄糖+ADP
磷酸果糖激酶 （2）6－磷酸果糖+ATP 1.6二磷酸果糖 丙酮酸激酶 （3）磷酸烯醇丙酮酸+ADP 丙酮酸+ATP
（三）受到调节
（1 ）葡糖激酶: 激活. 受6－磷酸葡糖反馈抑制, Pi的
（2）磷酸果糖激酶: 受ATP、O2、柠檬酸抑制 （3）丙酮酸激酶: 受ATP、乙酰COA抑制
E M P途径
EMP的总反应式 为: C6H12O6+2NAD+ 2ADP+2Pi 2CH3COCOOH +2NADH+2H +2ATP+2H2O
二、己糖单磷酸途径
（一）HMP途径（Fig3-4）
分为两个阶段：
第四节 能量与糖代谢调节
一、能荷：（Energy charge） [ATP] + 0.5 ×[ADP] 能荷（%）= [ATP] + [ADP] + [AMP]
×100%
分子：含有两个高能磷酸键的腺苷酸分子数 分母：腺苷酸分子数的总数 能荷：指在细胞内每单位腺苷部分所含高能磷酸键 平均数量的一半。
第五节 专一性发酵途径
一、酵母菌三型发酵
1. 乙醇发酵、EMP、乙醇 厌氧、 pH < 7 丙酮酸脱羧酶 乙醛受氢体（3-7） 2．甘油发酵 正常的乙醇发酵条件，但加入NaHSO3，产甘油（少 量乙醇） 乙醛与亚硫酸氢钠起加成反应（不能作受氢体） 3．三型发酵（产甘油、乙醇、乙酸） 在一型发酵基础上，pH变为7.6（升高），2个乙醛 分子间进行歧化反应。
二、能荷调节
细胞通过改变ATP、ADP、AMP三者 比例来调节其代谢活动，称能荷调节。 能荷对糖代谢的调节（Fig 6-1） 当能荷低时，由于胞内AMP、ADP浓度 高，它激活糖类分解酶，并解除ATP对酶的 抑制作用，使糖类分解加快。 当能荷高时，胞内ATP浓度高，它抑制 与糖分解有关的关键酶活性，激活与糖元 合成有关的酶。
有些细菌以乙酸为基质，用于细胞生长. 细胞中存在乙酸激酶，磷酸转乙酰酶。将乙 酸转变成乙酰CoA后，进入乙醛酸循环。
乙酸激酶 (1)乙酸 乙酰磷酸 磷酸转乙酰酶 乙酰CoA
( 2)乙醛酸循环 关键酶：异柠檬酸裂解酶，苹果酸合成酶
乙醛酸循环是TCA 环的变体.,是TCA环中间产物的回补方式. 乙醛酸循环
（Fig 6-1）能荷对糖代谢的调节
三、巴斯德效应
EMP
已知酵母菌，利用葡萄糖 受关键酶控制：（1）已糖激酶（HK） （2）磷酸果糖激酶（PFK） （3）丙酮酸激酶（PK）
乙醇
如以上酶的活性受到抑制，乙醇发酵途径就会受阻，最重要 的是磷酸果糖激酶，它受ATP和TCA环中间产物抑制，受 ADP、AMP、Pi激活，当氧气供应充足时，丙酮酸→TCA产 生大量ATP和TCA环中间产物。 机理是能荷调节，外界因素（O2），内部决定因素（PFK）
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3. 大肠杆菌工程菌构建。
大肠杆菌生长迅速，底物广。将运动发酵单胞菌的 丙酮酸脱羧酶，醇脱氢酶基因在不同启动子控制 下引入大肠杆菌，构建了乙醇合成途径。
二、乳酸三型发酵
1．同型乳酸发酵（3-8） 菌株：乳酸杆菌属，乳酸链球菌属 经EMP途径生成丙酮酸，再被还原成乳酸。 特征酶，乳酸脱氢酶。 产物单一，只有乳酸。 2．异型乳酸发酵 菌株：短乳酸杆菌，肠膜明串珠菌。 经磷酸酮解途径。 特征酶：磷酸酮解酶，乳酸脱氢酶。 产物除乳酸外，还有乙醇。
1.柠檬酸合成酶
2.异柠檬酸脱H酶
3.酮戊二酸脱H酶
4.苹果酸脱H酶
三、总反应式 C6H12O6 + 6O2 +38ADP + 38Pi ——→ 6CO2 + 6H2O + 38ATP 四、厌氧微生物获得 TCA 环中间代谢物的途 径 氧化支路和还原支路
第三节 CO2固定反应和乙醛酸循环
一、异养微生物的CO2同化
酵母菌很多优点，乙醇耐受力强。pH低不易染菌，安全菌株。 但局限于不能利用淀粉及寡糖和戊糖。通过基因工程手段将 木糖还原酶，木糖醇脱氢酶，木酮糖激酶转入酵母。可利用 木糖生产乙醇。
2. 运动发酵单胞菌工程菌构建。
运动发酵单胞菌是安全菌株，转化率高，生产率 是酵母菌的2.5倍.但只能利用葡萄糖、果糖和蔗 糖。 将木糖异构酶、木酮糖激酶、转酮酶、转醛酶转 入运动发酵单胞菌后可 利用木糖产生乙醇，转化 率86％。
（三）产物
一个循环 1分子葡萄糖———→1分子 3－P甘油醛 3分子CO2 6分子NADPH2 彻底氧化 1分子葡萄糖——————→6分子CO2 完全分解 12分子 NADPH2 12分子NADPH2经呼吸链产生36个ATP。
三、E D途径
（一）ED途径的特点 由 HMP 和 EMP 的各一部分组成，只有两步反应是 ED特有的。 特征酶： （1）6－磷酸葡萄糖酸脱水酶。 （ 2 ） 2 －酮－ 3 －脱氧－ 6 －磷酸葡萄糖酸醛缩酶 （KDPG） 关键酶：KDPG醛缩酶 催化的反应：KDPG的3.3裂解
HMP途径
（二）代谢途径特点
1 ．在 HMP 途径中形成了 C3 、 C4 、 C5 、 C6 、 C7等中间产物。 2 ．通过转酮醇酶和转醛醇酶作用，使 C6 糖再生。 3 ．葡萄糖直接脱 H 和脱羧，不必经过 C3 糖阶段。 4 ． 需 要 NADP 参 与 反 应 ， 产 生 大 量 NADPH2。
一、丙酮酸脱H酶复合体 丙酮酸脱H酶
丙酮酸
乙酰CoA（有氧）
复合体 此酶在好氧条件下才合成 受到NADH，乙酰CoA和ATP抑制
二、乙酰CoA经TCA被彻底氧化
第一个控制点 1、柠檬酸合成酶（是限速反应的酶） 受到： ATP，NADH，琥珀酰CoA抑制 AMP激活 2．异柠檬酸脱H酶，是第二个控制点 受：ADP，NAD，Mg2+激活 受：ATP，NADH抑制 3．α－酮戊二酸脱H酶（第三个调节酶） 它与丙酮酸脱H酶体系相似 受琥珀酰CoA,NADH，ATP抑制 4．苹果酸脱H酶（第4个调节酶） 受：草酰乙酸反馈抑制
1.乙醇发酵
2.甘油发酵
三型发酵
燃料乙醇产生菌代谢工程研究
2004年巴西燃料乙醇产量1200万吨,美国1000万吨，2010 年生物燃料应占5.75﹪,2020年应占20﹪。 燃料乙醇产业化,要具备良好的菌株。（微生物学报2006.46.4) .菌株必须具备3点: 高浓度乙醇耐受力,高乙醇转化率(90﹪),较高的生产 力 (1g∕L∕h )。 代谢工程菌高产乙醇 1. 利用淀粉,戊糖及纤维素的工程酵母构建。
1．由磷酸己糖生成戊糖
6－P葡萄糖 + NADP 6－P葡萄糖酸 + NADPH + H+ 6－P葡萄糖脱氢酶
6－P葡萄糖酸 + NADP 5－P核酮糖 + NADPH + H+ + CO2 6－P葡萄糖酸脱氢酶
2．磷酸戊糖之间通过基团转移反应，重新合 成己糖 TK：转酮醇酶 TA：转醛醇酶 TK 、 TA 酶催化的反应是 HMP 途径中的特 有反应 特征酶
第七章 糖、能量代谢与调节
有机物在机体内进行生物氧化， 根据氧化还原反应中，电子受体不同 分为三类：
碳原子 一类、发酵：有机物————→发酵产物 ↓电子流向 物质内部的氧化还原作用 碳原子 二类、有氧呼吸：有机物————→CO2 ↓电子流向 O2 碳原子 三类、厌氧呼吸：有机物————→CO2 ↓电子流向 NO3 －1 SO4 －2 CO3－2 Fe+3等
二、自养微生物CO2的固定
自养微生物 除以上固定CO2的反应外，具有以下 特定的途径。 1．卡尔文循环途径（Calvin cycle）（光合细菌， 紫色硫细菌）固定CO2的途径分为三个阶段： CO2的固定，CO2的还原，CO2受体再生。
（1）CO2的固定
1.5－二磷酸核酮糖 + CO2
羧化酶 C6——
3．双歧发酵途径 两歧双歧杆菌 途径包括：HMP、PK、EMP各途径的一部 分。 特征酶：6－P果糖酮解酶、乙酸激酶（另： 5－P木酮糖酮解酶，乳酸脱氢酶） 产物乳酸和乙酸。
第七章结束
2．固定CO2的乙酰COA途径
此途径也称还原性三羧酸循环。某些光合细 菌如绿硫细菌，此类绿菌属缺少卡尔文循 环，具有乙酰COA途径。
特征酶：丙酮酸合成酶 α－酮戊二酸合成酶 特点：此途径只能固定CO2和贮存，不能将 CO2直接转变成糖。需铁氧还蛋白参与羧化 反应
固定CO2的乙酰COA途径
3．乙醛酸循环
3－P甘油酸 3－P甘油酸