细菌生理学
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。
细菌的代谢途径和生理学
细菌的代谢途径和生理学细菌是一种非常微小的单细胞生物体，在自然界中广泛存在。
它们以不同的方式代谢，并借此从它们所处的环境中获得能量。
在本文中，我们将深入探讨细菌的代谢途径和生理学。
1. 介绍细菌是一种原生生物体，它们没有真正的细胞核并以不同的方式代谢。
在不同的代谢途径中，细菌会利用不同的物质来获得能量并进行生长，如糖类、氮气和硫磺等。
不同的代谢方式也意味着细菌在不同的情况下需要不同的营养物质和适宜的环境进行生长和繁殖。
下面将对几种常见的细菌代谢途径和生理学进行讨论。
2. 厌氧代谢在厌氧代谢中，细菌不需要氧气来进行代谢。
相反，它们使用有机物质作为电子受体，并通过产生有机酸或气体等末端代谢产物来获得能量。
这些电子受体包括硝酸盐、铁、二氧化碳和多种有机化合物等。
厌氧菌可以分为两大类：以无机物质作为电子受体的和以有机物质作为电子受体的。
利用有机物质的厌氧菌包括放线菌、厌氧发酵菌和厌氧硝化菌。
厌氧发酵菌以糖类为能量来源，并产生乳酸、丙酮酸和乙醇等有机酸，这些有机酸可以再用于某些其他生物和过程的代谢。
厌氧硝化菌使用硝酸盐作为电子受体，并产生氮气。
3. 好氧代谢好氧代谢是指细菌通过使用氧气来进行代谢过程。
这种代谢方式通常发生在需要较高氧气含量的环境中，如水和土壤中。
使用氧气作为电子受体可以获得更多能量，同时产生的代谢产物也更少。
大多数好氧细菌使用氧气来进行呼吸作用，并产生水和二氧化碳。
这些细菌包括链球菌、葡萄球菌和变形菌等。
也有一些好氧菌可以使用光合作用来获得能量，如紫细菌和绿细菌等。
4. 混合代谢混合代谢在很大程度上是指任意组合厌氧和好氧代谢方式。
几乎所有细菌都可以采用混合代谢方式来进行代谢，并且根据环境和生长条件的不同，它们可以调整代谢方式以适应不同的情况。
例如，在自然环境中，某些良性细菌可以通过厌氧代谢来进行代谢，由于相应条件的突发变化，它们之后切换到好氧代谢的方式，以来适应新的环境。
5. 总结在细菌的代谢途径和生理学中，不同的细菌使用不同的代谢策略来获得能量、产生废物和进行生长。
细菌的分类方法
（一）生理学与生物化学分类法细菌的形态，染色以及细菌的特殊结构是最早和最基本的分类依据；而细菌的生理生化特征一直作为分类的主要依据。
目前，以生理生化学作细菌分类的广泛采用方法有两种，即传统分类法和数值分类法。
1.传统分类法：传统分类的原则是将生物的基本性质分为主要的和次要的（主次原则），然后将主次顺序一级一级地往下分，直至最小区分。
按细胞形态、革兰染色性、鞭毛及代谢特点作为较高一级分类依据。
科、属、种水平的分类主要依靠生化特性和抗原结构。
2.数值分类法：数值分类法集数字、电子、信息及自动化分析技术于一体，将细菌的一些基本性质视为同等重要（等重要原则），采用标准化、成品化和配套生化反应试剂条，检测细菌的数十个生理生化特性。
每个细菌都能产生一套阴阳性结果，然后转换成数字，通过电子计算机进行复杂计算，比较每一株与其他类同株，测定其相似度。
根据相似度，区分细菌的种群，并确定各种细菌的亲缘关系。
（二）遗传学分类法遗传学分类是以细菌的核酸、蛋白质等在组成的同源程度分类。
该分类法具有下述的优点：①对细菌的“种”有一个较为一致的概念；②使分类不会出现经常性或根本性的变化；③可制定可靠的细菌鉴定方案；④有利于了解细菌的进化和原始亲缘关系。
目前较为稳定的应用遗传学的细菌分类方法有下列几种： 1.DNAG+Cmol％测定。
2.核酸同源值测定。
3.核糖体RNA碱基序列测定。
简述正常菌群的生理学作用
简述正常菌群的生理学作用
正常菌群是指在人体内部和外部常驻的一种微生物群体，其中包含了多种不同种类的细菌、真菌和病毒等微生物。
这些微生物与人体之间存在着密切的关系，对于人体的生理和生化功能有着非常重要的作用。
正常菌群的生理学作用主要有以下几个方面：
1.保护人体免受病原微生物的侵袭。
正常菌群可以在人体内部形成一种生物屏障，阻止病原微生物进入人体内部并引起感染。
这种生物屏障的作用是通过争夺营养物质、占据空间等方式实现的。
2.帮助人体消化食物。
正常菌群在人体内部生长繁殖，可以分解食物中的多种复杂物质，如膳食纤维、碳水化合物、蛋白质等，将其转化为人体易于吸收利用的营养成分。
3.促进人体免疫功能的发挥。
正常菌群可以激活人体免疫系统，刺激人体产生免疫球蛋白、白细胞等免疫细胞，提高人体的免疫力，抵抗病原微生物的侵袭。
4.调节人体代谢功能。
正常菌群可以产生多种代谢产物，如短链脂肪酸、维生素等，这些代谢产物可以调节人体的代谢功能，维持人体内部环境的稳定和平衡。
总之，正常菌群在人体内部和外部的存在和发挥具有非常重要的生理学作用，对于人体的健康和生存都起着至关重要的作用。
因此，我们应该注重保持正常菌群的平衡，避免破坏和破坏正常菌群。
- 1 -。
细菌生理学
（二）、细菌的物理性状 光学性质：细菌为半透明体。。 表面积 带电现象
与染色、凝集、抑杀菌有关系 半透性 渗透压
6
二、 细菌的营养与生长繁殖
（一） 根据细菌所利用的能源和碳源的不同， 将细菌分为两大营养类型——自养菌和异养菌。 •自养菌(autotroph)：以简单的无机物为原料，合成 菌体成分。化能自养和光能自养菌 •异养菌(heterotroph)：以多种有机物为原料，合成 菌体成分并获得能量。异养菌包括腐生菌(saprophyte) 和寄生菌(parasite)。
2
基本内容
细菌的理化性状 细菌的营养与生长繁殖 细菌的代谢产物及其意义 细菌的人工培养 细菌的分类与命名
3
Hale Waihona Puke 一、 细菌的理化性状（一） 细菌的化学组成 成分 水、无机盐、蛋白质、糖类、脂质、核酸 元素 特有化学组成
4
化学组成
水
75-90%
5
蛋白质、糖类、脂质 核酸、无机盐
肽聚糖、胞壁酸、 磷壁酸、D型AA、 DAP、吡啶二羧酸
色氨酸
吲哚（靛基质）
+
二甲基氨 基苯甲醛
玫瑰吲哚（红色）
26
（+） （—）
IMViC：常用于肠道杆菌的鉴定 吲哚(indol)、甲基红(methyl red) 、VP 及 (citrateutilization)试验的合称. 例如 大肠杆菌为“+ + - -”
产气杆菌为“- - + +”
27
(二)合成代谢产物及其医学意义
水
10
营养成分 糖类
功效作用 合成菌体成分；供给能量
氨基酸、蛋白质
合成菌体成分
磷、硫、钾、钠、 钙、镁、铁、钴、 锌、锰、铜等
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。
细菌生理学检查法--微生物生化反应
－－微生物生化反应
生化反应来测定微生物的代谢产物，生化反应常用来 鉴别一些在形态和其它方面不易区别的微生物。
糖酵解试验 淀粉水解试验 V-P试验 甲基红（Methyl Red）试验 靛基质（Imdole）试验 枸椽酸盐试验： 尿素酶（Urease）试验 三糖铁（TSI）琼脂试验
细菌生理学检查法
a. uninoculated b. little change/alkaline/-/c. alkaline/acid/-/+ d. acid/acid/+/+ e. acid/acid/+/-
细菌生理学检查法
－－沙门氏菌的TSI试验
1、未接种
2、尿素酶阳性 3、尿素酶阴性
细菌生理学检查法
－－三糖铁（TSI）琼脂试验
本试验可同时观察乳糖和蔗糖发酵产酸或产酸产气（变黄）；产生硫化氢（变 黑）。葡萄糖被分解产酸可使斜面先变黄，但因量少，生成的少量酸，因接触 空气而氧化，加之细菌利用培养基中含氮物质，生成碱性产物，故使斜面后来 又变红，底部由于是在厌氧状态下，酸类不被氧化，所以仍保持黄色。
细菌生理学检查法
－－柠檬酸盐试验
某些细菌能利用柠檬酸盐作为碳源，及磷酸铵作为氮源，将枸椽酸盐分解为 二氧化碳，培养基反应后成碱性，由于指示剂的作用，培养基变为兰色。
细菌生理学检查法
－－尿素酶（Urease）试验
有些细菌能产生尿素酶，将尿素分解、产生2个分子的氨，使培养基变为碱性， 酚红呈粉红色。
细菌生理学检查法
－－甲基红（MR）试验
肠杆菌科各菌属都能发酵葡萄糖，在分解葡萄糖过程中产生丙酮酸，进一步分解中， 由于糖代谢的途径不同，可产生乳酸，琥珀酸、醋酸和甲酸等大量酸性产物，可使培 养基PH值下降至pH4.5以下，使甲基红指示剂变红。
细菌生理学
沙门菌、变形杆菌＋
Pb2S/FeS黑色沉淀
H2S 试验
（7）尿素分解试验
• 变形杆菌有尿素酶，能分解尿素产氨， 使培养基变碱，以酚红为指示剂则变红， 为＋。
• 沙门菌尿素分解试验-。
尿
素
对照
阳性
阴性
分
解
试
验
（二）细菌的合成代谢
• 合成代谢的特殊产物 • 致病作用：热原质、毒素或毒性酶类 • 鉴别作用：色素、细菌素 • 治疗药用作用：抗生素、维生素等
+1.5~2.5%琼脂
半固体培养基 液体培养基
固体培养基
观察细菌动力 大量繁殖细菌 细菌的分离和纯化
短期保存菌种
2、按形式不同分类：
固体平板培养基 液体培养基 固体斜面培养基 半固体高层培养基
3、按用途分类：
（1）基础培养基 （2）营养培养基 （3）选择培养基 （4）鉴别培养基 （5）厌氧培养基
• （1）糖发酵试验
• 不同微生物利用糖的能力不同，即使同一种 糖，代谢途径不同、分解终末产物不同。
糖
酸
pH值下降，指示剂改变颜色，
试验＋
酸+气
阳性结果
糖
阴性结果
发
酵
试
验
（2）甲基红试验（methyl red）
葡萄糖
丙酮酸
各种酸类（甲酸、乙酸、）
pH≤4.5
指示剂甲基红变红，试验＋
阳性
阴性
甲 基 红 试 验
4.气体 多数细菌生长繁殖需要O2与CO2 。 O2用以氧化营养物质产生能量，供细菌生长 繁殖之用。 CO2与体内某些有机酸结合参与 三羧酸循环和蛋白质与核酸的合成。大部分 细菌在代谢过程中产生的CO2即可满足自身需 要，但少数细菌，如布氏菌、脑膜炎球菌等 在初次分离时需提供5%10%的CO2 。
嗜酸耐盐细菌的生理学特征与适应策略研究
嗜酸耐盐细菌的生理学特征与适应策略研究嗜酸耐盐细菌是一种能够在极端条件下生存的微生物，它们可以在高浓度盐和酸性环境中生长繁殖，需要特殊的生理学和适应策略。
本文将深入探讨它们的生理学特征和适应策略，以帮助人们更好地了解和利用这些微生物。
一、嗜酸耐盐细菌的生理学特征嗜酸耐盐细菌是一种厌氧菌，需要高浓度盐和酸性环境才能生长和繁殖。
它们通常生长在盐浓度大于15%的环境中，同时pH值也要在1.5到4.5之间。
这种精细而独特的适应能力与它们的细胞内结构和代谢有关。
首先，嗜酸耐盐细菌的细胞膜结构与普通细菌不同。
它们在细胞膜上富含酸性磷脂和长链脂肪酸，这种膜结构使它们能够在高盐环境中维持渗透平衡。
此外，嗜酸耐盐细菌还会通过钠质子泵蛋白调节细胞内外钠离子浓度差，以保持细胞内稳定。
其次，嗜酸耐盐细菌的代谢方式也与普通细菌不同。
它们通常利用氧化铁、硫化物等优化供体合成ATP，而不是通过有机物代谢。
这种代谢方式可以减少细胞间能量争夺和竞争，提高细胞的净能量利用效率。
除此之外，研究表明，嗜酸耐盐细菌的细胞壁、胞质基质和细胞内蛋白质等生物大分子在高盐环境中也会发生一系列特殊的生化反应和结构调整，以适应嗜酸耐盐环境。
二、嗜酸耐盐细菌的适应策略嗜酸耐盐细菌通过多种适应策略来应对高盐和酸性环境的挑战。
第一种策略是细胞膜上的调节。
钠-质子交换机和钾-钠共转运蛋白是最重要的调节机制之一，可以使细胞钠离子浓度减少，并且在高浓度的钠盐情况下维持细胞内外的渗透平衡。
此外，高浓度盐会导致细胞失水，而嗜酸耐盐细菌会产生氨基酸和多糖来吸收水分，以保持细胞内的水分和渗透平衡。
第二种策略是代谢通路上的调节。
这部分调节涉及能量合成和利用的过程。
研究表明，嗜酸耐盐细菌的代谢过程会发生一些适应性变化，它们可将不同的基质转换成ATP，并且会寻找最有效率的产生ATP的途径，以优化代谢通路。
另外，细胞中存在一些与酸性环境相关的蛋白质，可以帮助细胞稳定代谢通路，防止损伤。
细菌的分类和鉴定
（一）生理学与生化学分类法
主要以细菌的形态、染色以及细菌的特 殊结条件等等。 主要有两种方法 1、传统分类法
2、数值分类法
1、传统分类法
主要以细菌的形态、生理特征为分类基 础，选择一些较稳定的生物学性状如细菌的 形态结构、染色性、培养特性、生化反应、 抗原性等作为依据，然后按主次顺序逐级区 分。
（二）生理生化特征
包括营养类型、与氧的关系、对温度的适应 性、碳水化合物的代谢试验、蛋白质和氨基酸的 代谢试验及的碳源和氮源利用试验、各种酶类试 验、抑菌试验等等。 生理生化特征特点： 对微生物生理生化特征的比较也是对微生物 基因组的间接比较； 测定生理生化特征比直接分析基因组要容易；
六、微生物分类鉴定的依据
根据微生物分类学中使用的技术和方法，可 把它们分成四个不同的水平：
①细胞形态和行为水平； ②细胞组分水平； ③蛋白质水平； ④基因组水平。
在微生物分类学发展的早期，主要的分类鉴 定指标是以在细胞形态和习性为主，可称为经典 的分类鉴定法
七、细菌的分类方法
生物分类的传统指标
1、DNA G+C mol%测定
DNA分子两条链上4种碱基的总分子量 为100，测定其中G+C或A+T摩尔百分比， 能反应出细菌间DNA分子的同源程度，习惯 上以G+C 作为细菌的分类标记。 不同菌属间的G+C mol%范围很大，在 25%~75%之间，但同一种细菌G+C mol% 相当稳定，不受菌龄、培养条件和其它外界 因素影响，亲缘关系越近的细菌，它们G+C mol%越接近（但并非G+C mol%越接近， 亲缘关系就越近？？？）。
细菌的命名依据“国际细菌命名法规” 的规 定，学名用拉丁文，遵循“双名法”。即每一种 细菌的拉丁文名称由属名和种名两部分构成，属
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。
细菌的生理学
在高等生物里这两个过程能够显著分开，但在低等尤其 是在单细胞生物中，因为细胞小，这两个过程是紧密联
络又极难划分过程。
细菌的生理学
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一个微生物细胞
适当外界条件，吸收营养物质，进行代谢 假如同化作用速度超出了异化作用
个体生长 原生质总量（重量、体积、大小）就不停增加
假如各细胞组分是按恰当百分比增加时，则到达一 定程度后就会发生繁殖，引发个体数目标增加。
营养吸收和代谢
细菌的生理学
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三、细菌摄取营养物质机制
被动扩散 主动运转系统
细菌的生理学
第9页
1.被动扩散
单纯扩散 是一个最简单物质交换方式。细胞 膜两侧物质靠浓度差(浓度梯度)进行分子扩散，不 需要能量。此种方式无特异性或选择性，细胞内外 溶质浓度平衡时，扩散便停顿，不是物质运输主要 方式。如02、水、乙醇等。
细菌的生理学
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单纯扩散与促进扩散比较
细菌的生理学
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2．主动运输(Active transport)
主动运输是广泛存在于微生物中一个主要物质运 输方式。
细菌的生理学
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（1）依赖于周浆间隙结合蛋白转运系统 （periplasmic-binding protein-dependent transport system）:
基本内容
细菌理化性状 细菌营养与生长繁殖 细菌新陈代谢和能量转换 细菌人工培养 细菌分类
细菌的生理学
第1页
第一节 细菌理化性状
一、细菌化学组成
成份
水、无机盐、蛋白质、糖类、脂质、核酸
元素
碳、氢、氧、氮、磷、硫
特有化学组成
肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸、D型氨基酸、二氨基庚二酸、吡 啶二羧酸等
简述正常菌群的生理学作用
简述正常菌群的生理学作用正常菌群是指人体内存在的一种特定的微生物群落，主要包括细菌、真菌和病毒等微生物。
这些微生物与人体共生共存，对维持人体的健康起着重要的生理学作用。
正常菌群在消化系统中发挥着重要的作用。
肠道是人体消化吸收的主要场所，正常菌群可以促进食物的消化和吸收。
它们分解复杂的食物成分，产生有益的代谢产物，如维生素、短链脂肪酸和氨基酸等，有助于增强人体免疫力，维持肠道正常的生理功能。
正常菌群还可以竞争性地占据肠道内的生存空间，抑制病原菌的生长，防止病原菌侵袭引发肠道感染。
正常菌群对调节免疫系统起着重要作用。
人体免疫系统是维持人体健康的重要保护系统，正常菌群通过与免疫系统的相互作用，调节和平衡免疫功能。
它们可以促进免疫细胞的发育和功能，增强机体对病原微生物的抵抗能力。
正常菌群还能够调节免疫系统的反应性，防止过度的免疫反应导致自身免疫性疾病的发生。
研究表明，肠道菌群失调与多种疾病的发生密切相关，如肠炎、自身免疫性疾病和过敏等。
正常菌群还对维持肠道黏膜屏障起着重要作用。
肠道黏膜屏障具有防止有害物质进入血液循环的重要功能。
正常菌群通过竞争性占据肠道内的空间，防止有害菌的繁殖，维持肠道黏膜屏障的完整性。
同时，它们还可以促进肠道黏膜细胞的生长和修复，增强黏膜屏障的功能，防止有害物质的渗透。
正常菌群还参与人体代谢的调节。
它们可以影响人体内的能量代谢和物质代谢过程，调节血糖、血脂的水平，降低肥胖和代谢综合征的风险。
研究表明，肠道菌群的失调与肥胖、糖尿病等代谢性疾病的发生有关。
正常菌群在人体内发挥着重要的生理学作用。
它们参与消化吸收、免疫调节、维持肠道黏膜屏障和调节人体代谢等多个方面，对人体健康起着至关重要的作用。
因此，保持正常菌群的平衡和稳定对于维持人体健康至关重要。
为了维持正常菌群的平衡，我们应该保持良好的饮食习惯，增加膳食纤维的摄入，避免过度使用抗生素和抗菌药物，适当进行体育锻炼，保持良好的生活习惯。
第一章02细菌生理学
3. 四种营养类型
第 ❖光能自养菌：以光能作为能源，分解无机物进行
一 生物合成的细菌。如红硫菌科的一些细菌。
章
原 核
❖ 化能自养菌：利用某些无机化合物(如NH3、H2S、
氧化亚铁等)取得能量，以CO2作为碳源，合成所
细 需要的有机物。如硝化细菌科的细菌。
V - VP（Voges-Proskauer）试验
葡萄糖→丙酮酸→乙酰甲基甲醇 →二乙酰→红色化合物 +
胍基化合物
葡萄糖→丙酮酸 × × 乙酰甲基甲醇
-
-+
M - 甲基红（methyl red）实验
葡萄糖→丙酮酸→乙酰甲基甲醇 葡萄糖→丙酮酸
甲基红 甲基红 +
-
+
C -枸橼酸盐利用（citrate utilization）试验
核 脂。用于细菌的分离、纯化、生物活性检测等。
细 胞 微
✓半固体培养基：将加入液体培养基的琼脂减半即
成为半固体培养基。可作穿刺试验，观察细菌的
生 运动力及短期保藏菌种等。
物
1.在液体培养基上的生长特点
表面生长 均匀混浊生长 沉淀生长
液 体 培 养 基
2.在半固体培养基上的生长特征
半 固 体 培 养 基
利用枸橼酸盐生长 +
不能利用
-
-
+
I-吲哚（indol）试验
色氨酸→吲哚→玫瑰吲哚 ↑
吲哚试剂
-+
IMViC试验
I - 吲哚（indol）试验
M - 甲基红（methyl red）试验 V - VP（Voges-Proskauer）试验 C -枸橼酸盐利用（citrate utilization）试验
微生物第二章 细菌的生理学
细菌类型 生长范围 最适生长温度 嗜冷菌 -5~30℃ 10~20℃ 嗜温菌 10~45℃ 20~40℃ 嗜热菌 25~95℃ 50~60℃
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3．氢离子浓度（pH）
H+影响代谢过程酶活性，从而影响营养物质吸收。多 数细菌最适pH7.2-7.6。 每种细菌都有一个可生长的pH范围,以及最适生长pH。 嗜中性细菌生长的pH范围是6.0～8.0 嗜酸性细菌最适生长pH可低至3.0 嗜碱性细菌最适生长pH可高达10.5。 多数病原菌最适pH为7.2～7.6,在宿主体内极易生存； 个别细菌如霍乱弧菌在 pH8.4-9.2 生长最好 , 结核分枝 杆菌生长的最适pH为6.5-6.8.
系列生化反应。
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(二)、无机盐：
占细菌重量的2%～3%; 常量营养元素:
P、 K、 Ca、 Mg、 Na、Cl、 S等 微量营养元素: Cu、 Fe、 Zn、 Mn、 Si、Al、Co等。 作用: 构成菌体成分 作为酶的组成部分,维持酶的活性 调节渗透压
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(三)、有机物
1.蛋白质和含氮化合物：
第二章 细菌生理学
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。整个生理活动 的中心是新陈代谢,细菌的代谢活动十分活 跃而且多样化,乃至繁殖迅速是其显著的特 点。
研究细菌的生理活动不仅是基础生物学科 的范畴,而且与医学、环境卫生、工农业生 产等都密切相关。
1
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第一节 细菌的理化性状
（4）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
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腐生型：利用无生命的有机物获得营养物质 寄生型：从活的寄生体内获取营养物质。
中间类型（兼性腐生或兼性寄生）如大肠杆 菌。
光合细菌生理学和生态学研究
光合细菌生理学和生态学研究在生态学和微生物学领域里，光合细菌是一组十分重要的微生物。
它们可以通过光合作用将环境中的无机物质转化为有机物质，并产生氧气。
这些微生物是地球上最早出现的微生物之一，并在很长一段历史时间里，在氧化事件之前占据了主导地位。
现在，我们可以通过对光合细菌的生理和生态学进行深入的研究，来更好地了解它们的生活方式和生态地位。
生理学研究光合细菌的生理学研究主要涉及它们的代谢能力、组织结构等方面内容。
在代谢方面，光合细菌采用不同的途径产生能量，包括产生ATP的光合作用、化学合成ATP的氧化还原反应等。
此外，它们还能够通过异养代谢与其他种类的细菌合作，来获取生存所需的营养物质。
在组织结构方面，光合细菌的细胞结构同样值得研究。
不像其他细菌有单一的细胞结构，光合细菌种类繁多，具有不同的细胞形态和组织结构。
例如，紫色光合细菌是光合生物的主要类别之一，具有比较复杂的细胞结构，包括光合体、类囊体、类胰蛋白体等。
通过对其组织结构的进一步研究，可以更好地了解这些细菌的光合作用和能量转化过程。
此外，光合细菌还与光周期、温度、养分等环境因素息息相关。
因此，将这些因素纳入研究内容，可以更好地揭示光合细菌的生理特征和适应性。
生态学研究光合细菌在地球生态系统中扮演着重要的角色。
通过对光合细菌生态学的深入研究，我们可以更好地了解其在水生生态系统中的调节作用，并探寻其生态功能的多样性和适应性。
在水生生态系统中，光合细菌是主要产生有机物质的微生物之一。
它们通过光合作用将饵料转化为有机物质，并在此过程中产生氧气。
这样，它们就能够维持水生生态系统的环境基础，为其他微生物和生物提供生活所需的氧气和有机物质。
不同的水生生态系统中，光合细菌的种类和数量有着不同的分布规律。
例如，在河流和湖泊这种相对稳定的系统中，紫色光合细菌是较为常见的一类细菌。
而在海洋生态系统中，绿色光合细菌和硅藻则比较占优势。
此外，水质和水体富营养化程度、水体流动状况等因素也会影响光合细菌的数量和种类。
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第一节 细菌的物理性状 一、细菌的化学组成:水、无机盐、蛋白质、糖类、脂质 和核酸
水
有机物
无机离子
特有成分
75-90%
C、H、 N、O、 S、P
肽聚糖 K、Na、 胞壁酸 Fe、Mg、 磷壁酸 D型氨基酸 Ca、CI DAP DPA
二、细菌的物理性 状
光学性质
表面积 带电现象 半透性 渗透压
基团转移
第三节 细菌的新陈代谢
一、细菌的能量代谢 发酵：以有机物（NAD）作为最终受氢体的生物 氧化作用，厌氧菌。 1.糖发酵 2.磷酸戊糖途径 呼吸：以无机物为受氢体 1.需氧呼吸：以分子氧（O2）作为最终受氢体的 生物氧化作用。需氧菌、兼性厌氧菌。 2.厌氧呼吸：以NO3-、NO2-、SO42-、CO2等无机 物作为最终受氢体的生物氧化作用。厌氧菌。
第四节 细菌的生长与繁殖
一、影响细菌生长的环境因素 （一）营养物质： （二）氢离子浓度（pH）：绝大多数最适宜pH7.2~7.6 （三）温度：嗜温菌，37摄氏度。 （四）气体环境： 1.专性需氧菌：结核分枝杆菌 2.微需氧菌 ：在低氧压（<5%）下生长最好，空肠弯曲菌 3.兼性厌氧菌：大多数病原菌 4.专性厌氧菌：破伤风梭菌 ①缺乏氧化还原电势较高的呼吸酶：细胞色素、细胞色素氧化酶 ②缺乏分解有毒氧基团的酶： 2 O2-+2H+ (SOD) H2O2 + O2 ,2 H2O2 (触酶） H2O+O2 H2O2 +AH2 （过氧化氢酶）2H2O+A
1. “菌落”是指 A.不同种细菌在培养基上生长繁殖而形成肉眼可见的细胞集团 B.细菌在培养基上生长繁殖而形成肉眼可见的细胞集团 C.一个细菌在培养基上生长繁殖而形成肉眼可见的细胞集团 D.一个细菌细胞 E.从培养基上脱落的细菌 2．何种培养基可检查细菌的动力 A. 固体培养基 B.半固体培养基 C. 液体培养基 D.选择培养 基 E. 营养培养基 3. 对数期的细菌 A.代谢活跃，体积增大，但不分裂增殖 B. 细菌分裂繁殖较 快，菌数以几何数增大 C.细菌的繁殖数与死亡数几乎相等 D.死菌数超过活菌数 E. 4．一些抗菌药物在细菌生长的哪一时期杀菌效果好 A．迟缓期 B．对数生长期 C． 稳定期 D．衰退期 E． 以上均不是
二、细菌的代谢产物 （一）分解性代谢产物和细菌的生化反应： 1、糖发酵试验：-、+、⊕
细菌 大肠埃希菌 伤寒沙门菌 葡萄糖 ⊕ + 乳糖 ⊕ -
2、甲基红试验（M）:
细菌 大肠埃希菌 产气肠杆菌 葡萄糖 丙酮酸 丙酮酸 乙酰甲基甲醇 pH，显色 ≤4.5，红色 >5.4，橘黄色
3 、VP试验：乙酰甲基甲醇在碱性环境下可被氧 化生成二乙酰，再与胍基反应生成红色化合物。
4 、枸橼酸盐利用试验（ C）：以枸橼酸盐为碳源，生 成碳酸盐，培养基 pH升高，加入溴麝香草酚蓝由淡 蓝色变成深蓝色。 5、吲哚试验（I）:
吲哚（靛基质）+对二甲基氨基苯甲醛 吲哚 （大肠埃希菌、变形杆菌、霍乱弧菌）
玫瑰
6、硫化氢试验：变形杆菌、沙门菌 H2S+硫酸亚铁（醋酸铅） 黑色 7、尿素酶试验：尿素酶分解尿素产氨，使pH值变为碱 性。酚红变为红色。 IMViC主要用于肠道杆菌的鉴别。大肠埃希菌为++--， 产气肠杆菌为--++。
5．下列物质中不是细菌合成代谢产物的一种是 A．色素 B．细菌素 C．热原质 D．抗毒 素 E．抗生素 6. 根据细菌对营养物质的需求，可将细菌分为 _____和_____。 7 半固体培养基多用于检测细菌_____，液体 培养基多用于细菌_____。 8. 根据菌落的特点，可将菌落分为光滑型菌落、 _____和_____。 9. 细菌色素分为_____和_____两种。 10.细菌生长繁殖的条件包括充足的_____、 适宜的_____、适合的酸碱度和必须的气体环 境。
需要利用有机物作 为营养和能源； 腐生菌:以动植物 尸体和腐败变质食 物作为营养物; 寄生菌:寄生在活 的动植物或人体的， 以宿主体内有机物 作为营养来源。
二、细菌的营养物质
三、细菌摄取营养物质的机制
被动扩散
简单扩散 易化扩散
主动转运系统
依赖于周浆间隙 结合蛋白的转运 系统
化学渗透转运系统
浊度计和分光光度计,估计细菌数量
物体单位体积所具有的表面积称作比面积
G+菌的pI为2～3，G-菌的pI为4～5
允许水及小分子物质通过 G+:20~25类型 自养菌 异养菌
以无机物作为 原料及能量来 源，合成菌体 成分。 (CO2 、 CO32- 、 N2 、 NH3 、 NO2- 、 NO3-)
四、人工培养细菌的用途
（一）在医学中的应用 1.感染性疾病的病原学诊断：细菌分离培 养、鉴定、药敏实验 2.细菌学研究 3.生物制品的制备 （二）在工农业生产中的应用 （三）在基因工程中的应用
小结：
1.细菌分解代谢和合成代谢的代谢产物在 鉴别细菌、引起疾病和治疗疾病中的意义； 2.细菌生长曲线的分期及各期的特点； 3.细菌人工培养的条件； 4.培养基的分类、制备及细菌在培养基上 的生长现象。
按物理性状 1.固体培养基 2.半固体培养基 3.液体培养基
三、细菌在培养基中的生长 情况
1、固体培养基 菌落：一个细菌在固体培养基上经过 一定时间培养后，形成的肉眼可见 的单个细菌集团。 光滑型（S）、粗糙型（R）、黏液型 （ M） 菌苔：几个菌落融合 在一起。
细菌菌落
2、液体培养基 细菌在液体培养基中生长，多数出现均匀混 浊状态，少数出现沉淀及生成菌膜现象。 3、半固体培养基 细菌穿刺接种后， 有鞭毛菌可沿穿刺线 向周围扩散生长，无 鞭毛菌仅沿穿刺线生长。
（五）渗透压：嗜盐菌
二、细菌的生长与繁殖
（一）细菌个体的生长繁殖： 细菌以简单的二分裂法繁殖。 代时：细菌分裂数量倍增所需的时间。 多数细菌的代时为20~30分钟。 （二）细菌群体的生长繁殖： 生长曲线可以人为地分4个期： 迟缓期(A)：细菌数量不增，体积增大。1~4小时。 对数期(B)：也称指数期，是细菌生长最迅速的阶段。细菌 以恒定的速度分裂，菌数呈几何级数增长。8～18小时。 稳定期(C)：细菌繁殖数与死亡数几乎相等，活菌数保持稳 定。 衰亡期(D)：细菌死亡数超过繁殖数，活菌数下降。
（二）合成性代谢产物及其医学上的意义： 热原质（致热原）：是细菌合成的一种注入 人体或动物体内能引起发热反应的物质。 毒素及侵袭性酶： 色素：分脂溶性和水溶性。 抗生素：有些微生物在代谢过程中可产生一 些能抑制或杀死某些其他微生物或癌细胞的 物质。主要由放线菌和真菌产生。 细菌素：某些菌株产生的具有抗菌作用的蛋 白质。 维生素：大肠埃希菌合成维生素B、K。
第五节 细菌的人工培养
一、培养细菌的方法：分离培养、纯培养 二、培养基 培养基是将细菌所需要的各种营养物质合理的配置成为细 菌生长繁殖的基质
按营养组分和用途 1.基础培养基 ：营养肉汤、营养琼脂、蛋白胨水 2.增菌培养基 ：通用、专用 3.选择培养基 ：SS 4.鉴别培养基 ：EMB 5.厌氧培养基 ：庖肉培养基