微生物生理学课件笔记整理

绪论

微生物营养类型

微生物营养:指微生物获得与利用营养物质的过程

➢无机营养型微生物:以CO2作唯一碳源,不需要有机养料的微生物

➢有机营养型微生物:只以适宜的有机化合物作为营养物质的微生物

1.光能无机营养型:以日光为能源,以CO2为碳源合成细胞有机物的营养类型

2.光能有机营养型：以日光为能源，以外源有机物为碳源和供氢体合成细胞

内物质的营养类型

3.化能无机营养型:通过以氧化无机物释放出的能量还原CO2成为细胞有机

物的营养类型

4.化能有机营养型:用有机物分解时释放出的能量将有机物分解的中间产物

1、光能无机营养型（光能自养型）photolithoautotroph

（１）不产氧光合作用

代表菌种：绿硫菌、紫硫菌

CO2+2H2S （CH2O）+H2O+2S

（２）产氧光合作用

代表菌种：蓝细菌、藻类

CO2+H2O （CH2O）+O2

（３）嗜盐古细菌

以紫膜进行特殊的光能转化

２、光能有机营养型（光能异养型）photoorganoheterotroph

在以二氧化碳为主要碳源时，需要以有机物作为供氢体，利用光能将二氧化碳还原成细胞物质，它们的细胞中含有光合色素，生长时大多需要外源的

生长因子，例如

红螺菌（Rhodospirillum）

3、化能无机营养型（化能自养型）Chemolithoautotroph

化能自养型化能自养菌还原CO2而需要的ATP和还原力[H] 是通过氧化无机底物（NH4+、NO2-、H2S、H2和Fe2+等）来实现的。

化能自养细菌的能量代谢主要有三个特点：

①无机底物的氧化直接与呼吸链发生联系。由脱氢酶或氧化还原酶催化的无机底物脱氢或脱电子后，直接进入呼吸链传递。这与异养微生物葡萄糖氧化要经过EMP和TCA等途径的复杂代谢过程不同。

②呼吸链的组分更为多样化，氢或电子可从任一组分进入呼吸链。

③产能效率即P／O比一般要比异养微生物更低。

４、化能有机营养型(化能异养型, Chemorganoheterotroph)

从有机物氧化过程中获得能量，并以有机物作为主要碳源进行生长。又可根据它们利用有机物的特性分为腐生菌和寄生菌，以及它们之间的过渡类型。

上述营养型的划分不是绝对的，在它们中间存在着很多过渡类型。例如：氢单胞菌，在完全是无机养料的环境中，通过氢和氧化获得能量，同化二氧化碳，营自养生活；当环境中有有机物时，直接利用有机物碳架物质而营异养生活。又如：红螺菌，在光照下能利用光能生长，在暗处有氧条件下，可通过氧化有机物获得能量，实现生长，表现为化能营养型。

为避免混乱，一般认为依据营养型分类以最简单的营养条件为根据，即光能营养型先于化能营养型，自养型先于异养型。

微生物的代谢特点（以及微生物研究生理的优点）

①代谢速率快（V/S大）

②代谢的多样性

③代谢研究的易操作性

代谢途径：中间产物与中产物，直线代谢途径（一般为分解代谢）与分枝代谢途径（一般为合成代谢），两向代谢途径

细胞壁结构

1. 真菌细胞壁组成

①肽聚糖②脂多糖③磷壁酸质④分枝菌酸

2. T古生菌细胞壁组成

①假肽聚糖②酸性杂多糖③糖蛋白

3. 酵母细胞壁组成

①甘露聚糖蛋白②葡聚糖③chitin（几丁质）④纤维素⑤others

纤维素的分解：

纤维素分子的基本结构: β-1,4糖苷键，酮多糖，椅式构象，全部舒展，氢键交联成网状结构

淀粉：β-1,4糖苷键，β-1,6糖苷键，连接松散，加热易糊化

原生质膜：

I. 原核细胞中

1. 磷脂中异常脂肪酸，

2. 质脂，

3. 糖脂，

4. 二醚磷脂酰甘油，

5. 鲨烯，

6. 脂类色素

II. 真核微生物中

1.酵母甾醇，

2. 麦角甾醇

分解代谢

单糖分解途径：

1.EMP（糖酵解）途径

②碳架结构变化

②生理意义：a. 产生ATP, b. 产生NADH2, c. 小分子碳架，d. 生糖。

③分布广泛。

④歧路：（兼性）好氧菌中的丙酮醛支路。

笔记：EMP途径又叫二磷酸己糖途径，原因是1,6-二磷酸果糖酶为该途径的特征酶。

其过程一般为激活----氧化-----产能。小分子碳架指c3,c4

2.HMP途径

①经典途径

② Williams等发现的新途径。

③生理功能：a. 提供多种碳架，b. 产生NADPH2，c. 产生Ru5P。

④分布广泛。

⑤与EMP的联系。

笔记：HMP途径又叫单磷酸己糖途径，不是严格的分解代谢途径

3.ED途径

①碳架结构的变化

②特点：a. KDPG, b. 特征酶： KDPG醛缩酶，c. ATP。

③分布：主要限于Pseudomonas

笔记：1. ED途径比HMP途径短

2.KDPG通过裂解产生丙酮酸和甘油醛，只有一半产生了ATP，故ATP产生数

量比EMP途径少近一半，但产热多。

3.其过程为：激活---氧化----脱水

4. WD途径（裂解直接产物为乙酰磷酸）

①碳架结构变化：a. PK途径（磷酸-戊糖分解）， b. HK途径（己糖分解）。

②特点：a. 特征酶为磷酸解酮酶，b. 特征反应…。

③生理意义：a. 仅分布在少数细菌中， b. PK途径为戊糖分解的重要途径， c.

H K途径为己糖分解的重要途径。

笔记：1常用程度:HMP>EMP>ED>WD

2这四个途径都从葡萄糖开始

从Glc到Pyr四条途径的总结：

1.如何确定？a. 特征酶，b. 放射性同位素标记。

2.丙酮酸代谢（氧化或者还原，为共同代谢产物必经之路）

丙酮酸代谢的途径：

①发酵:a. 乙醇发酵，b. 乳酸发酵，c. 丁酸型发酵，d. 丙酸发酵，e. 混合酸和丁二醇发酵；

② TCA （呼吸）

a.乙醇发酵

酵母的乙醇发酵——现象、产物与机理：

第一型发酵（在pH4.5-3.5时，产物为乙醇。）

第二型发酵（在3%的NaHSO3时，产物为甘油和乙醇。）

第三型发酵（在pH7.6时，产物为乙醇、乙酸和甘油。），高渗发酵（例如当环境中的NaCl为0.5-1.0mol/L时，产物主要为甘油。）

细菌的乙醇发酵：经ED途径

笔记：

1.利用酵母进行酒精发酵的优点是抗高渗，缺点是只能利用葡萄糖

2.利用细菌进行酒精发酵的有点是可利用木糖，缺点是不抗高渗