微生物的生理
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微生物生理
但实际上，进入微生物细胞物质不停地被生长代谢所利 用，浓度不停降低，细胞外物质不停地进入细胞。这种扩散 是非特异性，没有运载蛋白质（渗透酶）参加，也不与膜上 分子发生反应，本身分子结构也不发生改变。但膜上小孔大 小和形状对被扩散营养物质分子大小有一定选择性。因为单 纯扩散不需要能量作用，所以，物质不能进行逆浓度交换。
铁等主要化学元素组成, 其中碳、氢、氧、氮是组成有机
物质四大元素, 大约占干物质90％～97％。其余3％～10％
是矿物质元素（表3-1）。除上述磷、硫、钾、钙、镁、铁
外, 还有一些含量极微钼、锌、锰、硼、钴、碘、镍、钒
等微量元素。这些矿质元素对微生物生长也起着主要作用。
但微生物细胞化学组成随种类、培养条件及菌龄不一样在
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微生物生理
3.1 微生物营养 3.2 微生物生长 3.3 微生物生长控制 3.4 微生物代谢
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微生物生理
3.1 微生物营养
微生物同其它生物一样都是含有生命, 需要从它生活环 境中吸收所需各种营养物质来合成细胞物质和提供机体进行 各种生理代谢所需能量, 使机体能进行生长与繁殖。微生物 从环境中吸收营养物质并加以利用过程即称为微生物营养 （nutrition）。营养物质是微生物进行各种生理活动物质 基础。
食品微生物学 第三章微生物的生理 第二节微生物的生长
微生物的生理
（1）微生物的生长曲线 将少量单细胞微生物纯菌种接 种到新鲜的液体培养基中，在最适条件下培养，在培养过程 中定时测定细胞数量，以细胞数的对数为纵坐标，时间为横 坐标，可以画出一条有规律的曲线，这就是微生物的生长曲 线（growth curve）。生长曲线严格说应称为繁殖曲线，因 为单细胞微生物，如细菌等都以细菌数增加作为生长指标。 这条曲线代表了细菌在新的适宜环境中生长繁殖至衰老死亡 的动态变化。根据细菌生长繁殖速度的不同可将其分为四个 时期（见图3-1）。
微生物的生理
第三章
微生物的生理
3.1 微生物的营养 3.2 微生物的生长 3.3 微生物生长的控制 3.4 微生物的代谢
微生物的生理
3.2 微生物的生长
3.2.1 微生物生长与繁殖
微生物在适宜的条件下，不断从周围环境中吸收营养物 质，并转化为细胞物质的组分和结构。同化作用的速度超过 了异化作用，使个体细胞质量和体积增加，称为生长。单细 胞微生物，如细菌个体细胞增大是有限的，体积增大到一定 程度就会分裂，分裂成两个大小相似的子细胞，子细胞又重 复上述过程，使细胞数目增加，称为繁殖。单细胞微生物的 生长实际是以群体细胞数目的增加为标志的。霉菌和放线菌 等丝状微生物的生长主要表现为菌丝的伸长和分枝，其细胞 数目的增加并不伴随着个体数目的增多而增加。
微生物的生理
（4）比浊法 在细菌培养生长过程中，由于细胞数量的 增加，会引起培养物混浊度的增高，使光线透过量降低。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 密度成正比。比浊管是用不同浓度的BaCl2与稀H2SO4配制成 的10支试管，其中形成的BaSO4有10个梯度，分别代表10个 相对的细菌浓度（预先用相应的细菌测定）。某一未知浓度 的菌液只要在透射光下用肉眼与某一比浊管进行比较，如果 两者透光度相当，即可目测出该菌液的大致浓度。 如果要 作精确测定，则可用分光光度计进行。在可见光的450～ 650nm波段内均可测定。
微生物在生态系统中的生理和生态功能
微生物在生态系统中的生理和生态功能微生物是生态系统中最基础的成分之一，它们的生理和生态功能在整个生态系统中起着至关重要的作用。
微生物是有机物质分解和元素循环的主要驱动力之一，同时还参与了多种生态系统过程，如生产力、物质转化和营养平衡等。
在此文中，将讨论微生物在生态系统中的生理和生态功能。
微生物的生理功能微生物通过其各种生理反应来影响整个生态系统。
微生物可以利用光能或化学反应能力，将简单的无机物质转换成有机物质，进而支配着整个生态系统的能量流和物质转化。
例如，植物通过光合作用将二氧化碳和水转换成葡萄糖，而微生物利用这些葡萄糖作为能源。
微生物也能够利用各种无机盐化合物和气体，例如硝酸盐和氨气，将它们转换成有机物质。
此外，微生物还可以利用各种生物物质，包括碳水化合物、脂类、蛋白质和核酸等，为整个生态系统提供能量。
微生物的生态功能微生物的生态功能包括了加速土壤有机质分解、维护土壤结构和增强土壤肥力等，对整个生态系统起着重要作用。
微生物可以通过分解植物和动物遗体，将其转化为可被植物吸收的养分。
同时，微生物可以分解化学污染物和有毒物质，将其转化为无毒的有机物和无机物。
另外，微生物还可以对土壤结构和质量起着重要作用。
有些微生物会将土壤颗粒粘合在一起，形成透气性较好的团聚体，使土壤积水、侵蚀等问题减少。
此外，微生物可以通过分解各种有机物，增加土壤的肥力。
微生物在生态系统中的规律微生物在生态系统中的规律可以总结为四条：1.微生物的分布和数量受到环境因素的影响。
温度、湿度、水分、氧气和营养物含量是影响微生物数量和分布的主要因素。
2.微生物在生态系统中的作用是复杂的、多方面的和广泛的。
微生物参与营养循环、能量储存、分解生物残渣、保持土壤结构、抑制病原体生长和维持生物多样性等多种作用。
3.微生物的功能和物质转化能力具有强大的适应性。
微生物可以通过适应性变化，使其在不同生态系统中发挥不同的功能。
4.微生物在生态系统中的作用是互相联系的，系统内的一种微生物可以影响到另一种微生物的数量和功能，并且整个微生物群落是可塑的、复杂的和动态变化的。
第六章 微生物的生理特性1
微生物利用废水营养的情况
细菌往往优先利用易被吸收的有机物质。 如果这种物质的量已经满足要求，它就不再利 用其它的物质了。在工业废水的生物处理中， 常加入生活污水补充工业废水中某些营养物质 的不足。加多少酌情而定，否则反而会把细菌 养“娇”，不利于工业废水的处理。因为生活 污水中的有机物比工业废水中的有机物易被吸 收利用。
4、光能异养（photorganotroph)
属于这一营养类型的细菌很少，如红 螺菌中的一些细菌以这种方式生长。一般 来说，光能营养型细菌生长时大多需要 生长因子。 碳源——有机物作供氢体和碳源，要有CO2存在。 能源——光
红螺菌
光能 CH3 [CH2O] +2CH3COCH3+H2O CHOH CO2 ＋ 2 光合色素 CH3 红螺菌(Rhodospirillum sp．)属于光合细菌(Photosynthetic Bacteria，PSB)的一种，广泛分布于江河、湖泊、海洋等水域环境 中，尤其在有机物污染的积水处数量较多。
氧化还原电位又称氧化还原电势（redox potential），是度量 某氧化还原系统中的还原剂释放电子或氧化剂接受电子趋势 的一种指标，其单位是V（伏）或mV（毫伏）。
不同类型微生物生长对氧化还原电位的要求不同
好氧性微生物：+0.1伏以上时可正常生长,以+0.3～+0.4伏为宜； 厌氧性微生物：低于+0.1伏条件下生长； 兼性厌氧微生物：+0.1伏以上时进行好氧呼吸, +0.1伏以下时进行发酵。
α w=Pw/Pow 式中Pw代表溶液蒸汽压力, POw代表纯水蒸汽压力。
纯水α w为1.00,溶液中溶质越多, α w越小
微生物一般在α w为0.60～0.99的条件下生长, α w过低时, 微生物生长的迟缓期延长, 生长速率和总生长量减少。 微生物不同，其生长的最适α w不同。
微生物生理—微生物生长规律
一、生长与繁殖的概念
4、个体生长：微生物细胞个体吸收营养物质，进行新陈 代谢，原生质与细胞组分的增加为个体生长。
5、群体生长：群体中个体数目的增加。可以用重量、体 积、密度或浓度来衡量
群体生长 = 个体生长 + 个体繁殖
二、微生物的生长曲线
一条典型的生长曲线至少可以分为： 迟缓期，对数期，稳定期和衰亡期等四个生长时期
新的培养基，最终可全部死亡。此期细菌的菌体变形或 自溶，染色不典型，难以进行鉴定。
小结
1)生长与繁殖的概念：生长、繁殖、发育、 个体生长、群体生长
2)微生物的生长曲线：迟缓期、对数期、稳 缓期 是细菌植入到新环境后的一个适应阶段。此时菌
体增大，代谢活跃，合成并积累所需酶系统。RNA含 量明显增多，但DNA的量无变化，此时细菌数并不增 加。这一过程一般约需1~4 h。
二、微生物的生长曲线
2、对数期 细菌此时生长迅速，以恒定速度进行分裂繁殖，
活菌数以几何级数增长，达到顶峰，生长曲线接近一 条斜的直线。一般而言，该期的病原菌致病力最强， 其形态、染色特性及生理活性均较典型，对抗菌药物 等的作用较为敏感。大肠杆菌的对数期可持续6~10 h。
二、微生物的生长曲线
3、稳定期 此时因营养的消耗、代谢产物的蓄积等，细菌繁殖
速度下降，死亡数逐步上升，新繁殖的活菌数与死菌数 大致持平。该期细菌的形态及生理性状常有改变，革兰 氏阳性菌此时可染成阴性。毒素等代谢产物大多此时产 生。大肠杆菌的稳定期持续约8 h。
二、微生物的生长曲线
4、衰亡期 细菌开始大量死亡，死菌数超过活菌数。如不移植到
微生物的生长规律
主要内容
生长与繁殖的概念 微生物的生长曲线
一、生长与繁殖的概念
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。
食品微生物学 第三章微生物的生理 第四节微生物的代谢
第三章
微生物的生理
3.1 微生物的营养 3.2 微生物的生长 3.3 微生物生长的控制 3.4 微生物的代谢
微生物的生理
3.4 微生物的代谢
代谢（metabolism）是微生物细胞与外界环境不断进行 物质交换的过程，即微生物细胞不停地从外界环境中吸收适 当的营养物质，在细胞内合成新的细胞物质并储存能量，这 是微生物生长繁殖的物质基础，同时它又把衰老的细胞和不 能利用的废物排出体外。因而它是细胞内各种生物化学反应 的总和。由于代谢活动的正常进行，保证的微生物的生长繁 殖，如果代谢作用停止，微生物的生命活动也就停止。因此 代谢作用与微生物细胞的生存和发酵产物的形成紧密相关。 微生物的代谢包括微能量代谢和物质代谢两部分。
微生物的生理
第四阶段：2-磷酸甘油酸转变为丙酮酸。这一阶段包括 以下两步反应：
① 2-磷酸甘油酸在烯醇化酶的催化下生成磷酸烯醇式丙 酮酸。
反应中脱去水的同时引起分子内部能量的重新分配，形 成一个高能磷酸键，为下一步反应做了准备。
微生物的生理
② 磷酸烯醇式丙酮酸在丙酮酸激酶的催化下，转变为 丙酮酸。
GDP+ Pi GTP 琥珀酰CoA 琥珀酸硫激酶 琥珀酸 + CoASH
琥珀酰CoA在琥珀酸硫激酶的催化下，高能硫酯键被水 解生成琥珀酸，并使二磷酸鸟苷（GDP）磷酸化形成三磷酸 鸟苷（GTP）。这是三羧酸循环中唯一的一次底物水平磷酸 化。
微生物的生理
⑥琥珀酸脱ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ生成延胡索酸
FAD
FADH2
琥珀酸
NAD+
NADH +H+
苹果酸
草酰乙酸
苹果酸脱氢酶
TCA循环的总反应式如下：
关于微生物的生理生化反应
【试验器材】
白胨中的色氨酸产生吲哚和丙酮酸。对二甲基氨基苯甲醛遇吲哚形成玫瑰
1．菌种
吲哚〔红色〕。但并非全部的微生物都具有分解色氨酸产生吲哚的能力，
枯草芽孢杆菌，大肠杆菌，金黄色葡萄球菌，铜绿假单胞菌，一般变
因此吲哚试验可以作为一个生物化学检测的指标。
形杆菌，产气肠杆菌。
色氨酸水解反应：
2．培育基
1
在接种后，轻缓摇动试管，使其匀称，防止倒置的小管进入气泡。
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〔3〕将接过种和作为对比的 6 支试管均置 37℃中培育 24~48h。
变为红色者为阳性，变为黄色者为阴性。
〔4〕观看各试管颜色改变及德汉氏小管中有无气泡。
【试验结果】
卢戈氏碘液，甲基红指示பைடு நூலகம்等。
基红指示剂由橙黄色〔pH6.3〕转变为红色〔pH4.2〕，即甲基红反应。尽
4．仪器和其他用品
管全部的肠道微生物都能发酵葡萄糖产生有机酸，但这个试验在区分大肠
无菌平板，无菌试管，接种环，试管架等。
杆菌和产气肠杆菌上仍旧是有价值的。这两个细菌在培育的早期均产生有
【操作步骤】
机酸，但大肠杆菌在培育后期仍能维持酸性 pH4，而产气肠杆菌则转化有
1．淀粉水解试验
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〔1〕将固体淀粉培育基溶化后冷却至 50℃左右，无菌操作制成平板。
〔2〕用记号笔在平板底部划成 4 部分，分别在 4 部分表上菌名。
〔2〕用记号笔在平板底部划成 4 个部分。
〔3〕用无菌操作将枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和铜
微生物的生理与代谢
微生物的生理与代谢微生物是由单细胞生物组成的一个广泛的群体，其种类繁多，包括细菌、真菌、病毒等等。
虽然微生物微小无形，但是它们对人类生存和健康产生着极为重要的影响。
微生物不仅寄生在人体内，还广泛分布在海洋、土壤、空气等环境中。
微生物的生理与代谢研究是微生物学领域的一个重要内容，本文将介绍微生物的生理代谢过程以及其应用。
一、微生物的生理代谢过程微生物的生理代谢过程包括能量代谢和非能量代谢两个部分。
能量代谢主要通过三种生化途径来完成：糖酵解、无氧呼吸和有氧呼吸。
糖酵解是指将葡萄糖等简单碳水化合物分解，产生能量，同时生成乳酸等代谢产物。
无氧呼吸是指微生物在缺氧环境下，通过代谢糖类、脂肪酸或其他有机物质，产生ATP能量，并释放出二氧化碳和水等副产物。
而有氧呼吸则需要氧气参与，将有机物质完全氧化成CO2和H2O，并同时产生ATP能量。
非能量代谢主要包括一些特定的代谢途径。
例如产生酸性物质的乳酸发酵、醋酸发酵和丙酮酸发酵等；发酵坚果及肉类的曲霉、产奶酪的嗜热乳酸菌等。
此外，微生物还可以利用硫化氢、氨气和甲烷等无机化合物进行生物氧化或利用CO2进行光合作用。
二、微生物生理代谢的应用微生物的能量代谢和非能量代谢的研究无疑对现代生物技术的发展产生了很大的影响。
下面我们将依次介绍微生物在食品加工、生物污染控制、医药开发等方面的应用。
1. 食品加工微生物在食品加工中的应用是微生物学的一个重要领域。
比如酿酒，麦芽中的淀粉可以利用酵母发酵成乙醇和二氧化碳；制作奶酪的过程中，乳糖发酵成乳酸，使其凝固，形成奶酪。
此外，微生物还可以生产酸奶和豆浆等发酵食品，以及开发富含菌株蛋白质的饲料等。
2. 生物污染控制微生物在环境污染治理方面的应用也十分广泛，例如：在一些含高浓度污染物的土壤中，可以通过微生物进行生物清洁；微生物菌剂能够适用于受污染的土地疏浚，去除污染物，以及清除水体中的有毒化学物质等。
微生物菌剂选择合适的菌株可以有效地控制生物污染。
第六章 微生物的生理特性
第一节
微生物的营养
（一）、配制原则 1、目的明确：根据不同细菌或微生物的 营养需要配制或选用不同的培养基。 举例： 见前述曝气池微生物群体的培养基，放 线菌、霉菌、酵母菌、氧化亚铁硫杆菌 的培养基等。其它查资料
第一节
微生物的营养
2、营养协调：注意各种营养物质的浓度及配比，同 时要注意考虑添加生长因子。（自行设计或自作配 方时） 例如：废水的好氧生物处理营养要求： BOD5：N：P=l00：5：1 3、理化条件适宜：指培养基的pH值等。（自行设计 或自作配方时） 例如：好氧生物处理时，水的pH值应在6~9之间最 佳。
第一节
微生物的营养
3、能源 能源——能为微生物生命活动提供最初能 量来源的营养物质和辐射能（光能）。 能源的种类如下。
第一节
微生物的营养
第一节
微生物的营养
4、生长因子 生长因子——是一类调节微生物正常代谢所 必需，但不能利用简单的碳、氮源自行合成 的有机物。 即某些微生物在生长过程中不能自身合成的， 同时又是生长所必需的须由外界供给的营养 物质。 生长因子包括：维生素，碱基（嘌呤、嘧 啶），氨基酸等等。
第一节 微生物的营养
水处理中的污水
图6-2
液体培养基
第一节 微生物的营养
（2）、固体培养基 固体培养基——外观呈固体状的培养基。 一般是在液体培养基中加入 2%左右的琼脂作为凝固 剂。 固体培养基主要用于普通的微生物学研究等，如菌 种的分离、菌落计数与菌种保藏等。 有机固体废弃物也可以看作为固体培养基。 马铃薯片、大米、馒头、米饭、米糠、木屑等均属 固体培养基。 典型的固体培养基见下图。
第一节 微生物的营养
6-3 细菌、放线菌、青霉菌固体培养基 上的典型群体特征
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。
《环境微生物学》微生物生理
微生物的物质转运与排泄
膜转运机制
微生物通过细胞膜上的转运蛋白 和通道蛋白实现物质的主动和被 动转运，维持细胞内环境稳态。
物质排泄
微生物通过多种方式将代谢废物 和过剩物质排出体外，以维持细
胞内外环境平衡。
抗性机制
部分微生物具有排出有害物质和 抗生素的抗性机制，这些机制有 助于微生物在污染环境中存活和
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微生物的共生与拮抗
共生关系
微生物间存在多种共生关系，如互惠共生、寄生共生等，它们通过相互合作，共同利用资源，促进彼 此的生长发育。
拮抗作用
某些微生物会分泌抗生素等物质，抑制或杀死其它微生物的生长，以获取更多的生态位和资源。
微生物的菌群互作与生态平衡
菌群互作
环境中存在大量的微生物菌群，它们之 间通过相互作用，形成一个复杂的网络 ，影响着整个生态系统的稳定性和功能 。
氮、磷去除
某些微生物具有硝化、反硝化作用，能够去除废水中的氮、磷等营 养物质，防止水体富营养化。
生物膜技术
利用微生物在载体表面形成生物膜，通过生物膜对废水的吸附、降 解作用，提高废水处理效率。
微生物在固废处理与资源化中的应用
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堆肥技术
利用微生物对有机固体废弃物进行好氧堆肥，将 有机物质转化为稳定的腐殖质，实现有机废弃物 的减量化和资源化。
微生物能利用多种营养物 质，包括有机物、无机物 、气体等，表现出极高的 营养类型多样性。
代谢途径多样性
微生物具有多种代谢途径 ，包括好氧呼吸、厌氧呼 吸、发酵等，能够适应不 同环境和底物。
物质循环作用
微生物通过分解和合成作 用，参与环境中物质循环 ，对生态系统稳定和平衡 起到重要作用。
微生物的生理.
5.2.2光能异养型
以光为能源，具有光合色素，需要有机 物作为碳源和供氢体。
5.2.3化能自养型
利用无机物氧化放出的化学能作为能 源，常见的微生物有：硫化细菌、硝化 细菌等。
5.2.4化能异养型 这类微生物能源来自有机物氧化所产
生的化学能。分为：腐生微生物和寄生微 生物。
集团位移是指被运输物质在膜内受到 化学修饰，以被修饰的形式进入细胞的物 质运输方式。
• 确定微生物对营养物质的需求从两方面考虑，一方面，分 析微生物的化学成分；另一方面，测定微生物对外源物质 的需要。
• 微生物的成分分析表明，微生物细胞由碳、氢、氧、氮等 化学元素组成。其中碳、氢、氧、氮、硫、磷六种元素占 细胞干重的97%。
• 这些元素主要以水、有机物、无机物和无机盐的形式存在 于细胞中。水是主要成分，占细胞含量的80%左右。水、 有机质、无机质等物质共同赋予细胞遗传性、通透性和生 化活性。
对于少数微生物来说，既可利用无机 含氮化合物作为氮源，也可利用有机含 氮化合物作为氮源。
4.无机盐： 无机盐或矿物元素在微生物的生命活
动中起着十分重要的作用。 主要功能是：①构成细胞的组成成分；
②作为酶的组成成分； ③维持酶的活性； ④调节细胞渗透压； ⑤作为某些自养菌的能源。
（1）磷：细胞中矿质元素中磷含量最高， 是合成核酸、磷脂及高能磷酸化合物的 重要原料。
（5）钙：是某些酶的激活剂，参与细胞 膜通透性的调节。
（6）微量元素：除上述元素外，微生物 生长还需要其他微量元素，这些元素往 往参与酶的组成或作为酶的调节因子。
5.水：
水是微生物细胞的主要组成成分，占细胞 干重的70%-80%，水在代谢过程中起着重要作 用。
主要生理作用有：①重要组成成分；
正常微生物群的生理作用
正常微生物群的生理作用
正常微生物群的生理作用主要包括：
1. 帮助消化：正常微生物群可以帮助消化食物中的一些难以消化的物质，特别是在大肠中。
2. 产生营养物质：正常微生物群可以分解一些未被消化的食物成分，产生必需的营养物质，如维生素、氨基酸等。
3. 抑制病原菌：正常微生物群可以通过抢占营地、分泌抗菌物质等方式抑制病原菌的生长和繁殖，从而维护肠道健康。
4. 提高免疫力：正常微生物群可以激活免疫系统，提高机体的免疫力，对于预防和治疗某些疾病具有重要作用。
5. 维护肠道健康：正常微生物群可以维护肠壁屏障，保持肠道黏膜的完整性，防止有害物质进入循环系统，从而对肠道健康发挥重要作用。
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一级结构 二级结构 三级结构 四级结 构
蛋白质的分子结构
1、氨基酸在蛋白质多肽链中的排列顺序链接成 多肽链 2、主要由肽键和二硫键 维持结构 3、是多肽链本身的结构
蛋白质的分子结构
1.蛋白质的二级结构是指多肽链本身折叠或 盘曲所形成的局部空间构象 2.维持蛋白质二级结构主要依靠氢键 3.主要类型是α一螺旋 4、是多肽链形成的初级空间结构
1/[V]
-1/Km
1/Vmax
1/[S]
Hale Waihona Puke onod 方程1942年Mond采用纯菌种在培养基溶液中进行 微生物生长实验研究,提出了微生物生长速度和底 物浓度之间的关系。
➢ 微生物增长是底物降解的结果 ➢ 把微生物与废水中有机物浓度联系起来
• μ ——微生物比生长速率（S-1）； • μmax——微生物最大比生长速率(S-1)； • Cs——限制性底物浓度(g/L)； • Ks——饱和常数，即当μ=1/2μmax时的底物浓度。
§1微生物代谢作用的催化剂——酶
一、酶的组成 • 单成分酶：只含蛋白质（酶蛋白） • 双成分酶（全酶）
酶蛋白＋活性基团（辅酶或辅基）
有机物+金属离子
酶的功能
• 酶蛋白:催化生化反应加速进行 • 活性基团:传递电子、原子或化学基
团 • 金属离子:传递电子、起激活剂作用
并决定催化反应的性质
重要的辅酶或辅基
四、酶的分类与命名
• 根据酶在细胞的不同部位
– 胞外酶 – 胞内酶
• 根据作用底物的不同
– 淀粉酶 – 蛋白酶 – 脂肪酶 – 纤维素酶 – 核糖核酸酶
四、酶的分类与命名 ——根据化学反应类型
1.氧化还原酶类
AH2+B→A+BH2
2.转移酶类
AR+B → A+BR
3.水解酶类
AB+H2O → AOH+BH
酶的活力与测定
酶活力
测定方法 化学分析法 光吸收法 量气法 酶分析法
2、酶的浓度和底物浓度对酶促反应 速度的影响
图1
图2
3、温度对酶促反应速度的影响
（T+10℃）的反应速度
V
最适 ➢ Q10=T—的—反—应—速—度———
➢ Q10=1.4~2.0
➢ 温度过低 ➢ 温度过高
T
4、pH对酶促反应速度的影响
酶的命名（2）——氢第受系一体亚统为亚命N类A名D 法
一种酶只有一种名称
该酶在亚亚类
中的顺序号
包括酶的系统命名和4个数字分类的酶编号
乳酸+NAD+→丙酮酸+NADH+H+
乳酸：NAD氧化还原酶（EC1.1.1.27)
底 物
反 应
酶 学 委
第一亚类 被氧化的基团 第一大类, 为CHOH
名 类 员 即氧化还原酶类
➢ Km反映了酶与底物亲和力大小， Km大，酶与底物 亲和力小， Km小，酶与底物亲和力大。
➢ 当V=Vmax/2时 [S]= Km ， Km是酶促反应速度为 最大反应速度一半时的底物浓度。
➢ Km可应用双倒数法（Lineweaver-Burk）求得
双倒数法求Km 1/V=(Km/Vmax) ×1/[S]+1/Vmax
称 型会
五、酶的催化特性
• 催化性共性 • 专一性
– 绝对专一 – 相对专一 – 立体异构专一
• 反应条件温和性 • 易失活（敏感性） • 高效性
酶与底物结合机理
——锁和钥匙模型
酶就象一把锁,酶的底物或底物分子 的一部分犹如钥匙,能专一性地插入酶 的活性中心部位而发生反应。
刚性
酶与底物结合机理 ——诱导楔合学说 • 酶的活性中心结构与底物原本并非 恰巧吻合 • 底物分子与酶接触时，可诱导酶的 活性中心结构发生构象改变
六、影响酶活力的因素
酶促反应的动力学方程式
中间产物学说
vK vm m a S x S
Kmk2k 1k3
米－曼公式 P113
当[S]很高时
V→Vmax Vmax=K3[E]
v k3[E][S] Km [S]
v vmax[S] Km [S]
(Km
k2
k3 k1
)
米氏常数(Km)的意义
➢ Km是酶的特性常数，与酶的种类、性质有关，与酶 浓度无关。
• Monod方程是典型的均衡生长模型，其基本假设如下： • 1) 细胞的生长为均衡式生长，因此描述细胞生长的唯一变量是细胞的浓度； • 2) 培养基中只有一种基质是生长限制性基质，而其他组分为过量，不影响细胞的生长； • 3) 细胞的生长视为简单的单一反应，细胞得率为一常数。
影响酶促反应速率的因素
• 铁卟啉：传递电子 • 辅酶A：转酰基反应 • NAD(辅酶I)和NADP(辅酶II)：传递氢 • FMN （黄素单核苷酸）和FAD（黄素
腺嘌呤二核苷酸）：传递氢 • 辅酶Q（CoQ)：传递氢和电子 • AMP、ADP、ATP
二、酶蛋白结构
氨基酸→肽链→蛋白质
•一级结构 •二级结构 •三级结构 •四级结构
4.裂解酶类
AB → A+B
5.异构酶类
A → A’
6.合成酶类
A+B+ATP → AB+ADP+Pi
酶的命名（1）——习惯命名法
1.一般采用底物+反应类型而命名
如:蛋白水解酶、乳酸脱氢酶、磷酸己糖异构酶
2.对水解酶类 ➢只要底物名称即可 如:蔗糖酶、胆硷酯酶、蛋白酶 ➢有时在底物名称前冠以酶的来源 如:唾液淀粉酶
V
最适 • 酶的作用与基质的
电离状态有关
PH
5、激活剂对酶促反应速度的影响
激活剂
——能使酶活性提高的物质
•必需激活剂
——缺乏时酶将丧失其催化能力
•非必需激活剂 ——缺乏时酶仍有催化能力，但效率低
6、抑制剂对酶促反应速度的影响P119
抑制剂——减弱、抑制、破坏酶活力的物质
– 不可逆抑制——抑制剂与酶分子上某些基团 以共价键方式结合，导致酶活性下降或丧失 ，且不可恢复。
柔性
酶蛋白的构型与催化功能的关系
▪ 一级结构与催化功能的关系
是多肽链本身的结构，是酶的基本化学结构
▪ 二、三级结构与催化功能的关系
是维持酶的活性中心所必须具备的空间结构
▪ 四级结构与催化功能的关系
取决于活性中心是否破坏
▪ 破坏酶结构的环境因素
• 物理：加热、紫外线、超声波、强烈搅拌、 α射线、β射线、Χ射线 • 化学：浓酸、浓碱、酚、醛、重金属
蛋白质的分子结构
1. 蛋白质在二级结构形式的基础上进一步盘 曲.折叠而形成特定格式的三级结构 2. 三级结构主要依靠疏水键、氢键、盐键维 持
蛋白质的分子结构
由两个以上具有三级结构的多肽链组成的，蛋白 质的这种结构形式称为蛋白质的四级结构。
三、酶的活性中心
——在酶蛋白中，与底物相结合，直接起 催化作用的氨基酸微区。