微生物生理部分
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—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：
第4章 微生物的生理(续)
2、好氧呼吸
好氧呼吸是一种最普遍和最重要的生物 氧化方式，其特点是在有氧条件下，底 物按常规方式脱氢后，经完整的呼吸链 递氢，最终由分子氧接受氢并产生水和 释放能量。
仍然以葡萄糖为例子，讲解好氧呼吸过程
葡萄糖的好氧呼吸分为两个阶段： 1、糖酵解阶段，形成丙酮酸，即EMP途径酵 解阶段 2、丙酮酸有氧分解阶段，即三羧酸循环 （TCA循环）阶段
有氧呼吸中传递电子的一系列偶联反应，由NAD 或NADP、FAD或FMN、辅酶Q、细胞色素等组成。其 功能是传递电子和产生ATP。
在好氧呼吸中，由EMP和TCA产生的［H］（ NADH+H+和FADH2 ），通过电子传递体系（呼吸链 ），最终到达分子氧，形成水。在这一传递过程中， 产生ATP（称为氧化磷酸化）。
产物
微生物
乙醇、CO2
酵母菌属（Saccharomyces)
乳酸
乳酸细菌属（Lactobacillus)
乳酸异型发酵 混合酸发酵 丁二醇发酵 丁酸发酵
乳酸、乙酸、乙醇、CO2
明串球菌属（Leuconostoc)
乳酸、乙酸、乙醇、甲酸、CO2、H2
大肠埃希氏菌（Escherichia coli)
丁二醇、乳酸、乙酸、乙醇、CO2、 H2
AH2 + B → A + BH2
供氢体 受氢体
AH2→A + 2H+ + 2e- 失去电子伴随脱氢 B + 2H+ + 2e-→BH2 得到电子伴随加氢或脱氧
1、发酵
定义：无外源电子受体的条件下，底物脱氢后所产生 的还原力［H］未经呼吸链传递而直接交给某一内 源性中间代谢物接受，以实现底物水平磷酸化产能 的一类生物氧化反应。
微生物的五大营养要素及其生理功能
微生物的五大营养要素及其生理功能微生物是一类极为微小的生物体，包括细菌、真菌和病毒等。
它们以各种不同的方式获取营养，以维持其正常的生物学功能。
微生物的五大营养要素是碳、氮、磷、硫和微量元素。
下面将逐个介绍这些营养要素及其生理功能。
1.碳（C）：碳是微生物体内最重要的元素之一，它是构成有机物的基础。
微生物利用碳来合成细胞组成部分，如蛋白质、核酸、脂质和多糖。
碳还用于能量代谢过程中的有机物氧化，从而获取生命活动所需的能量。
微生物可以从有机和无机源中获取碳。
典型的有机源包括葡萄糖、果糖和乳糖等，而无机源主要是二氧化碳。
2.氮（N）：氮是微生物体内蛋白质和核酸的重要组成元素。
微生物通过氮的转化过程将氨、硝酸盐或有机氮转化为氨基酸，然后合成蛋白质。
微生物还能从一些无机氮化合物中获取能量，如硝酸盐的还原过程能产生反应所需的能量。
3.磷（P）：磷在微生物体内存在于DNA、RNA、ATP（三磷酸腺苷）和磷脂等有机物中。
微生物利用磷合成核酸和能量储存分子ATP，在细胞代谢和生长中起着重要作用。
磷还是微生物体内多元酸和磷脂酰胆碱等重要分子的组成元素。
4.硫（S）：硫在微生物体内存在于蛋白质和核酸的硫氨基酸（如蛋氨酸和半胱氨酸）中。
硫原子具有特定的化学性质，在蛋白质的折叠和稳定性中起着重要作用。
硫还参与微生物体内的代谢反应，如硫酸盐的还原和硫酸胺基酸的反应。
5.微量元素：微生物还需要一些微量元素来完成其生物学功能。
常见的微量元素包括铁（Fe）、锰（Mn）、镁（Mg）、锌（Zn）、铜（Cu）、钴（Co）和钼（Mo）等。
这些微量元素在微生物体内作为辅酶或酶的一部分，参与细胞的代谢过程。
总体而言，微生物的五大营养要素对其生物学功能起着至关重要的作用。
这些要素不仅是构成微生物体结构的基本组成成分，还是微生物体内许多重要化学反应的催化剂。
通过碳、氮、磷、硫和微量元素的摄取和转化，微生物能够完成其代谢过程、细胞增殖、免疫反应和生物修复等生理功能。
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。
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；
微生物学 细菌的生理
气体 根据细菌代谢时对分子氧的需要与否， 可以分为四类。
1．专性需氧菌 (obligate aerobe) 具有 完善的呼吸酶系统，需要分子氧作为受氢体以 完成需氧呼吸，仅能在有氧环境下生长。如结 核分枝杆菌、霍乱弧菌。
2 ． 微 需 氧 菌 (microaerophilic bacterium) 在低氧压 (5％～6％) 生长最好， 氧浓度＞10％对其有抑制作用。如空肠弯曲菌、 幽门螺杆菌。
各类无机盐的功用如下：①构成有机化合物， 成为菌体的成分；②作为酶的组成部分，维持 酶的活性；③参与能量的储存和转运；④调节 菌体内外的渗透压；⑤某些元素与细菌的生长 繁殖和致病作用密切相关。
生长因子 许多细菌的生长还需一些自身不 能合成的生长因子 (growth factor)，通常为 有机化合物，包括维生素、某些氨基酸、嘌呤、 嘧啶等。少数细菌还需特殊的生长因子，如流 感嗜血杆菌需要X、V两种因子，X因子是高铁 血红素，V因子是辅酶I或辅酶Ⅱ，两者为细菌 呼吸所必需。
枸橼酸盐利用 (citrate utilization)
枸橼酸盐利用 (citrate utilization) 试验 当某些细菌 (如产气肠杆菌) 利用铵盐作为唯一 氮源，并利用枸橼酸盐作为唯一碳源时，可在 枸橼酸盐培养基上生长，分解枸橼酸盐生成碳 酸盐，并分解铵盐生成氨，使培养基变为碱性， 是为该试验阳性。
合成代谢产物及其在医学上的意义
热原质 (pyrogen) 或称致热原。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。热原质即其细胞壁的脂多糖。热原质 耐高温，高压蒸气灭菌 (121℃、20min )亦 不被破坏，250℃高温干烤才能破坏热原质。
毒素与侵袭性酶 细菌产生外毒素和内毒素 两类毒素。外毒素 (exotoxin) 是多数革兰阳 性菌和少数革兰阴性菌在生长繁殖过程中释放 到菌体外的蛋白质；内毒素 (endotoxin) 是 革兰阴性菌细胞壁的脂多糖,当菌体死亡崩解后 游离出来。
微生物生理学总结
微⽣物⽣理学总结第⼆章微⽣物的结构和功能微⽣物⽣理学：是微⽣物学的分⽀学科，是从⽣理⽣化的⾓度研究微⽣物细胞的形态学结构和功能、新陈代谢、⽣长繁殖等微⽣物⽣命活动规律的学科。
细胞结构⾰兰⽒阳性菌细胞壁：由肽聚糖和磷壁酸组成⾰兰⽒阴性菌细胞壁外壁层：位于肽聚糖层的外部。
类脂A脂多糖: 核⼼多糖o-特异侧链包括: 脂蛋⽩蛋⽩质层: 基质蛋⽩外壁蛋⽩磷脂.内壁层：紧贴胞膜,仅由1-2层肽聚糖分⼦构成,占细胞壁⼲重5— 10%,⽆磷壁酸。
细胞壁的基本⾻架——肽聚糖肽聚糖：是由N—⼄酰胞壁酸（NAM）和N—⼄酰葡糖胺（NAG）以及少数氨基酸短肽链组成的亚单位聚合⽽成的⼤分⼦复合体。
肽聚糖单体：是由NAG 、NAM 、肽尾、肽桥构成。
青霉素（D-丙氨酰-D-丙氨酸的结构类似物，两者互相竞争转肽酶的活性中⼼）:作⽤于肽聚糖肽桥的联结，即抑制肽聚糖的合成，故仅对⽣长着的菌有效，主要是G+菌。
⾰兰⽒染⾊原理：G+ 菌：细胞壁厚，肽聚糖含量⾼，交联度⼤，当⼄醇脱⾊时，肽聚糖因脱⽔⽽孔径缩⼩，故结晶紫-碘复合物被阻留在细胞内，细胞不能被酒精脱⾊，仍呈紫⾊。
G¯菌：肽聚糖层薄，交联松散，⼄醇脱⾊不能使其结构收缩，因其含脂量⾼,⼄醇将脂溶解，缝隙加⼤，结晶紫-碘复合物溶出细胞壁，酒精将细胞脱⾊，细胞⽆⾊，沙黄复染后呈红⾊。
古细菌细胞壁没有肽聚糖、胞壁酸和D-氨基酸，含有假太聚糖⾻架是以β-1，3糖苷键交替连接⽽成，缺壁细菌原⽣质体：⽤青霉素等抗⽣素或者溶菌酶处理G+菌⽽得到的去壁完整的球形体。
原⽣质球：⽤青霉素等抗⽣素或溶菌酶处理G-细菌⽽得到的去壁不完全的近球形体。
L型细菌：某些细菌在特定环境条件下因基因突变⽽产⽣的⽆壁类型。
在⼀定条件下L型细菌能发⽣回复突变⽽恢复为有壁的正常细菌。
⽀原体：在进化过程中天⽣⽆壁的原核微⽣物。
细胞质膜;:要由磷脂双分⼦层和蛋⽩质构成。
细菌细胞与真核细胞的质膜很相似，但不含胆固醇等甾醇细胞质及其内含物细胞质：是在细胞膜内除核区以外的⼀切半透明、胶体状、颗粒状物质的总称。
微生物生理部分名解
微生物生理部分名解速效氮源：实验室常用牛肉膏、蛋白质、酵母膏做氮源。
速效氮源，通常是有利于机体的生长，迟效氮源有利于代谢产物的形成。
生长因子（growth factor）通常指那些微生物生长所必需而且需要量很少，但微生物自身不能合成或合成量不足以满足机体生长需要的有机化合物。
主要包括维生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶（碱基）及其衍生物，此外还有甾醇、胺类、脂肪酸等等。
一般来自动、植物体，是（1）微生物在生长过程中不能自已合成的（2）生长繁殖必需的（3）需要量较少的（4）外界加入的的有机物。
生长因子谱：维生素、氨基酸、嘌呤(或嘧啶)；提供方式：原料：酵母膏、玉米浆、肝浸出液、麦芽汁、新鲜动植物组织。
水活度：在相同的温度、压力下，溶液中水的蒸汽压和纯水蒸汽压之比。
细菌>酵母菌>霉菌、放线菌>耐盐菌0.9~0.99 0.88 0.8 0.76微生物营养缺陷型：某些菌株发生突变(自然突变或人工诱变)后，失去合成某种(或某些)对该菌株生长必不可少的物质(通常是生长因子如氨基酸、维生素)的能力，必须从外界环境获得该物质才能生长繁殖，这种突变型菌株称为营养缺陷型(auxotroph)，相应的野生型菌株称为原养型(prototroph)。
营养缺陷型菌株常用于代谢途径改造以及作为筛选标记。
航天育种是指利用航天卫星或高空气球使细胞在微重力、超真空和强辐射的环境下产生有利突变，进而培育新品种的方法。
DNA Shuffling:指DNA分子的体外重组，是基因在分子水平上进行有性重组(Sexual Recombination)。
stress response：细菌多生于动态多变的环境中(温度,pH,压力,氧化,营养,以及各种化学物质刺激等),细菌存在一个整体调控网络可以快速调节大量基因表达来快速适应这种环境变化,这种调控网络被称为stress response系统。
stress response systems在细菌中高度相似的,有一些在真核细胞和古菌中也是保守的(如热休克反应)。
微生物生理—微生物的营养需求
一、微生物细胞的化学组成
微生物细胞中几种主要元素的含量 （细胞干重的百分数）
元素 碳 氮 氢 氧
细菌
50 15 8 20
酵母菌
49.8 12.4
6.7 31.1
霉菌
47.9 5.2 6.7 40.2
一、微生物细胞的化学组成
微生物细胞的化学组成
主要成分
水分（占鲜重的%）
占
蛋白质
干 碳水化合物
重
脂肪
为碳源。 • 主要作用：碳源物质通过复杂的化学变化来构成微生物自身
的细胞物质和代谢产物；同时多数碳源物质在细胞内生化反 应过程中还能为机体提供维持生命活动的能量。
二、微生物的六大营养要素
2、 氮源 • 概念：凡是可以被微生物用来构成细胞物质的或代谢产物中
氮素来源的营养物质通称为氮源物质。 • 主要作用：氮源物质常被微生物用来合成细胞中含氮物质，
一、微生物的营养类型
1、 光能无机自养型 光能无机自养型 ，也称光能自养型，这是一类能
以CO2为唯一碳源或主要碳源并利用光能进行生长的 的微生物，它们能以无机物如水、硫化氢、硫代硫酸 钠或其他无机化合物使CO2固定还原成细胞物质，并 且伴随元素氧（硫）的释放。
藻类、蓝细菌和光合细菌属于这一类营养类型。
由地透过膜向浓度较低的一侧扩散的过程，其驱动力是 细胞膜两侧物质的浓度差，即浓度梯度，不需要由外界 提供任何形式的能量。一旦细胞膜两侧的物质浓度梯度 消失，单纯扩散就停止。
二、营养物质进入细胞的方式
2、促进扩散（被动的物质跨膜运输方式） 有些物质借助于细胞膜上的一些与它们进行特异性结
合的载体蛋白，从浓度高的一侧透过膜向浓度低的一侧 扩散，不能逆浓度运输，不消耗能量，运输速率与膜内 外物质的浓度差成正比，这种扩散叫促进扩散。
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℃
26
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。
5
(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
6
(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
2
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
33
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。
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光能异养微生物
亦光能有机营养型
这类微生物是利用光作为能源，利用简单有机 物作为供氢体
红螺细菌利用异丙醇作为供氢体进行光合作用 并积累丙酮
CH3 2
CH3
CHOH+CO2色素2CH3COCH3+CH2O+H2O
化能自养微生物
微生物生理部分
第三章 第四章 第五章
微生物的营养 微生物的代谢和发酵 微生物的生长与环境条件
第三章 微生物的营养
第一节 微生物的六种营养要素 一、微生物细胞的化学组成 二、微生物的营养物质及其功能
第二节 微生物的营养类型* 第三节 营养物质进入细胞的方式（复习为主） 第四节 培养基*
一、选用和设计培养基的原则和方法 二、培养基的种类
据培养微生物目的不同，适当调整配方
1.实验室普通培养用 2.实验室分析培养用
生理、代谢、遗传… 3.生产用培养基
是否种子培养基？ 产物成分 例如生产氨基酸类含氮量高的代谢产物时， 氮源的比例就应高些
注意各营养物质的浓度和配比
碳氮比(C/N) 碳源与氮源的相对比例 例如谷氨酸发酵 C／N比为4／l时则大量繁
3.培养基的功能来分
根据使用目的，又可将培养基分为：
加富培养基 鉴别培养基 选择培养基 …
选择培养基
在培养基中加入某种化学物质或杀菌剂以抑制不 需要的菌种生长，而促进某种目的菌的生长。
加以纤维素为惟一碳源的选择培养基可以分离到分 解纤维素生物。
分离放线菌可在培养基中加入l0％的酚液数滴，可 抑制细菌和霉菌。
一、选用和设计培养基
1.四个原则 2.四种方法
1.几个原则
根据不同微生物类型，配制不同 的培养基 根据培养微生物目的的不同，在 配方上应做相应的调整 要注意各营养物质的浓度和配比 例如谷氨酸发酵 调节适宜的酸碱度
据不同微生物类型，配制培养基
1.分类系统的不同 细菌、放线菌、霉菌、酵母菌
2.微生物营养类型不同 自养、异养…
一、微生物细胞的化学组成
类同于其他生物细胞（参考p99）
化学物质：水分；蛋白质；核酸；糖类；脂类 等
化学元素： C、H、O、N约占细胞干重的90-97%； 约占细胞干重的3-10%的矿质元素，主要是K、 Mg、S、Ca、Na等； 其他为一些微量元素
二、微生物的营养物质及其功能
1. 碳源（碳素营养） 2. 氮源（氮素营养） 3. 能源 4. 生长因子（生长因素） 5. 无机盐（矿物营养） 6. 水
食用菌
基本概念
营养是指生物体从外部环境摄取其生 命活动所必需的能量和物质，以满 足其生长和繁殖需要的一种生理功 能。
营养物则指具有营养功能的物质。
第一节 微生物的六种营养要素
一、微生物细胞的化学组成 C、H、O、N、P、S……
二、微生物的营养物质及其功能
碳源 氮源 能源 生长因子 无机盐 水
殖菌体，若为3／l时则积累大量的谷氨 酸。 水 自来水、蒸馏水、去离子水
调节适宜的理化因素
1.调节适宜的酸碱度(pH)* pH的内源调节 利用磷酸缓冲液系统 利用碳酸钙缓冲作用
2.渗透压、水活度(aw) 等渗溶液、高渗溶液、低渗溶液 水活度微生物可以利用的自由水含量
(aw)=溶液蒸汽压/纯水蒸气压 3.氧化还原电势
微生物的aw
食品的aw
2.四种方法
设计培养基的方法 首先模拟自然条件 其次查阅相关文献 第三要科学设计 在此基础上实验调整
模拟自然条件
原理 微生物可以生长繁殖的地方，此处一定具
有该微生物生长的条件。
细菌的肉汤培养基 放线菌的土壤培养基 霉菌 酵母菌
查阅相关文献
1.原始菌株文献 2.原始方法文献 3.近期研究文献
运送的物质有磷酸、钙离子、钠离子、葡萄糖等， 是真核生物的一种普遍的运输机制。
3.主动运送
主动运送是微生物吸收营养的主要机制。 它的特异性载体蛋白在运送溶质的过程中，需
要消耗能量；可逆梯度浓度进行运送。 由主动运输的营养物主要有无机离子、有机离
子和一些糖类（例如大肠杆菌的乳糖运输）。
一、选用和设计培养基的原则和方法 1.四个原则 2.四种方法
二、培养基的种类 1.按对培养基成分的了解来分 2.按培养基外观的物理状态来分 3.培养基的功能来分
培养基(medium)
人们为了进行科学研究、生产微生物制品 以及出于其他目的，经常要把所需要的 微生物在人为提供的生长条件下进行培 养。于是根据微生物的类型以及所需营 养的不同，为它们配制了各种食物套餐， 也就是培养基。
EMB
加富培养基
在培养基中加入额外的营养物质以使要的 微生物大量增殖
如分离石蜡发酵的酵母菌采用的加富培养 基 石蜡 20g NH4NO3 3g NaCl 0.5g
KH2P04 4g MgSO4·7H20 1g
酵母膏 O.5g 水 1000m1 5.4
pH5.1—
加富培养基的选择性是相对的，在这种培 养基上生长的微生物并不是一个纯种， 而是营求相同的微生物类群。
分离酵母霉菌可在培养基中加入抗菌素如青霉素、 链霉素以抑制细菌的生长。
分离G-细菌加入胆盐，抑制G+细菌生长 …
鉴别培养基
用来区别不同微生物种类的培养基称为鉴 别培养基
鉴别培养基也被用来作分离某种微之用 如区别大肠杆菌和产气杆菌可采用伊红 甲
基蓝培养基(EMB)。在这个培养基肠杆菌菌 落呈黑色带金属光泽，产气杆菌菌落较大， 呈棕色。
膏、蛋白胨、尿素等天然成分
能源
概念：提供最初能量来源的营养物或 辐射能
分类：光能、化能（有机物；无机物）
水
功能：溶剂（维持细胞胶体状态）； 调节细胞温度；作为营养物质。少数 微生物能利用水中的氢作为还原CO2时 的还原剂。
生长因子
微生物量少，但可以促进生长的有机化合 物的总称。
功能：（参阅p104）
概述
营养是微生物生长的先决条件。 营养为一切生命活动提供了必需的物质基础，它
是一切生命活动的起点。有了营养，才可以进 一步进行代谢、生长和繁殖，并可能为人们提 供种种有益的代谢产物。 熟悉微生物的营养知识，是研究和利用微生物的 必要基础，有了营养理论，就能更自觉和有目 的的选用或设计符合微生物生理要求或有利于 生产实践应用的培养基。
无机盐
主要元素和微量元素之分 功能：主要元素构成细胞成分、与细胞透
性有关；微量元素辅酶或酶的辅基
生长因子的功能
酵母膏成分
无机盐作用
第二节 微生物的营养类型*
根据微生物利用的能源和消 耗的碳源不同，将微生物 大体上分为四种营养类型：
光能自养微生物 光能异养微生物 化能自养微生物 化能异养微生物
4.基团移位
基团移位既需特异性载体蛋白又要耗能，而且溶 质在运送前后会发生分子结构改变的运送方式。
基因移位主要用于运送葡萄糖、果糖、甘露糖、 核昔酸、丁酸和腺嘌呤等物质。以葡萄糖为例、 每输入一个葡萄糖分子，就需要消耗一个ATP的能 量。
四种运输方式的比较p计
应用培养基设计原则
试验调整
生长谱试验
二、培养基的种类
1.按对培养基成分的了解来分 2.按培养基外观的物理状态来分 3.培养基的功能来分
1.按对培养基成分的了解来分
天然培养基 采用化学成分还不清楚或化 学成分很不恒定的天然有机物为原料制 成的培养基。天然有机物是动、植物组 织等，如牛肉膏、蛋白陈、酵母膏等。
序号 分类标准
营养类型
1 以能源分
光能营养型(photoproth)
化能营养型(chemotroph
2 以氢供体分
无机营养型(lithotroph)
有机营养型(organotroph)
3 以碳源分
自养型(autotroPh)
异养型(heterotroph)
4 以合成
氨基酸自养型
氨基酸能力分 氨基酸异养型
复习题
1. 微生物细胞的化学组成有哪些？ 2. 微生物细胞的营养吸收方式有那几种？ 3. 举例说明微生物的营养类型。 4. 微生物培养基如何分类？有何作用？ 5. 设计试验方案，选择可以发酵牛奶的菌
株。(思考题)
碳源（碳素营养）
概念：凡构成微生物生物细胞和代 谢产物中碳架来源的营养物
碳源的分类： （自养微生物、异养微生物）
作用：碳架结构；提供能量 实验中常见碳源：葡萄糖等糖类物
质；牛肉膏、蛋白胨等天然成分
氮源（氮素营养）
概念： 来源： 分类： （氨基酸自养型、氨基酸异养性） 作用：细胞成分；一般不提供能源 实验中常见氮源:(NH4)2SO4；牛肉
化能无机营养 (化能自养型)
化能有机营养 (化能异养型)
能源 氢的供体 光 无机物
光 有机物 无机物 无机物 有机物 有机物
基本碳源 二氧化碳
二氧化碳 有机物 二氧化碳 有机物
微生物 举例
蓝细菌 绿硫菌 藻类
紫色非 硫细菌
硝化菌 氢细菌
大多数
第三节 营养物质进入细胞的方式
一、吞噬作用 二、渗透吸收作用*
这类微生物具有氧化一定的无机物 的能力，例如NH4，N02，H2S， FeCO3等。利用氧化无机物时产生 的能量把CO2合成有机碳水化合物。
这类细菌有硝化细菌、氧化硫、硫 杆菌、氧化铁铁杆菌等
2NH3+2O2亚硝酸细菌2HNO2+4H++能量 CO2+4H+—[CH2O]+H2O
2FeCO3+3H2O+1/2O2铁细菌2Fe(OH)2+2CO2+能量 CO2+H2O—[CH2O]+O2