微生物生理生化概述
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微生物生理生化
• 微生物生理生化是： • 1）研究微生物形态、结构与功能、生长 与繁殖、代谢与调节等基础上， • 2）应用生物化学的方法，从反应机理上 研究微生物的生长、代谢过程中的物质 转化规律、遗传规律与代谢调控方式等 • 3）一门综合学科。
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1.6 微生物类型简述
• 一、古细菌：产甲烷菌、嗜盐菌 • • • • • 细菌 光合细菌 原生动物： 藻类 真菌 • 二、原核微生物：放线菌
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1.5 生物化学的发展简史
• Emil Fischer 首次证明蛋白质是多肽，提出来并验证酶 的“锁-匙”学说，合成糖化酶与嘌呤，1902年获诺贝 尔奖, 成为生物化学的创始人。 • 1903年提出Biochemistry，生物化学才成为一门独立的 学科，在此之前，分别由有机化学和生理学分别研究。 • 随后共有9位在生物化学领域做出贡献的科学家获诺贝 尔奖。 • 2001年Venter( 美国）完成了人类基因组的草图测序。 • 我国生物化学的开拓者：吴宪教授，1931年提出了 “蛋白质变性概念”。
3）能量代谢途径多样。能量产生方式因好氧、厌氧或兼性 生活而有所不同。光合细菌、好氧菌与厌氧菌分别通过光 合磷酸化、氧化磷酸化与由底物水平磷酸化获得能量。
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1.4 生物化学
1）生物化学-----是介于生物与化学之间的边缘学科，是利用 化学的理论和方法研究生物的一门学科。它是研究生命物质 的化学组成、结构及生命过程中各种化学变化的科学。 2）研究内容------是阐述构成生物体的基本物质（生物大分 子——糖类、脂类、蛋白质、核酸）的结构、性质及其在生 命活动（如生长、生殖、代谢、运动等）过程中的变化规律 （物质代谢和能量代谢）。 3）微生物生化是研究微生物的生长、代谢过程中的生物化 学过程与规律。
第三阶段：20世纪50年代开始，主要特点是研究
生物大分子的结构与功能。生物化学以及物理学、微生物 学、遗传学、细胞学等其他学科的渗透，产生了分子生物 学，成为生物化学的主体。
•
蛋白质和核酸是两类主要的生物大分子，它们的研究 在50年代取得了重大进展。
• 1）DNA 双螺旋模型的提出打开了生物遗传奥秘的大门。 完满地解释了DNA的自我复制，在后来的发展中又阐明了 转录与转译的机理，提出了中心法则并破译出遗传密码。 • 2）1973年重组DNA获得成功，从此开创了基因工程。自 1977年以后，用这一技术先后成功地制造了生长激素释放 抑制激素、胰岛素、干扰素、生长激素等。
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• 3）在生物大分子的合成方面，1965年中国科学家首次 合成了结晶牛胰岛素，合成的产物经受了严格的物理 及化学性质和生物学活性的检验，证明与天然胰岛素具 有相同的结构和生物活性。 • 4）1982年用基因工程生产的人胰岛素获得美、英、联 邦德国、瑞士等国政府批准出售而正式工业化。 • 5）继美国科学家1972年人工合成DNA后，中国科学家 在1981年首先合成具有天然生物活力酵母丙氨酸tRNA。 • 6）英美等国科学家在 DNA序列分析及人工合成方面作 出了重大贡献。DNA自动合成仪（PCR仪）的问世， 大大简化了人工合成基因的工作。
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• 生物化学的发展大体可分为 3个阶段。 • 第一阶段：19世纪末-20纪30年代，静态描述性阶段---生物体各种组成成分及理化性质的研究。 • 1）进行分离、纯化、结构测定、合成。 • 2）测定了很多糖、氨基酸结构，确定糖构型，确立了酶 是蛋白质这一概念。 • 3）发现了一系列维生素与激素。 •
• 主要内容有 ： 1) 微生物细胞的化学组成； 2) 微生物营养和营养物质的吸收； 3）微生物的产能代谢； 4）百度文库生物合成与耗能代谢，微生物的代谢调节； 5）微生物的生长、繁殖与环境关系。
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1.2 发展简史
1）19世纪70年代，酿酒、动植物病害、人类疾病防治和 土壤微生物等研究，微生物生理学开始兴盛。 2）1905年，哈登和杨发现磷酸盐对酒精发酵的作用； 1911年，诺伊贝格开始对酒精发酵做系统研究； 3）20世纪30年代，生物化学进展又推动了对微生物代谢 研究。克勒伊沃和范尼尔等人说明了某些微生物的相 互关系和生理学问题。 4） 1933年，克勒伊沃建立了摇床培养技术，导致现代化 微生物工业深层培养的生理研究和应用。 5） 现代同位素、电子显微镜、超速离心、微量快速生物 化学分析及生物化学突变株技术推动研究发展。
第二阶段：20世纪30～50年代，研究生物体内物质
的变化，即代谢途径，所以称动态生化阶段。 • 1）确定了糖酵解、三羧酸循环及脂肪分解等代谢途径。 • 2）呼吸、光合作用及腺苷三磷酸 (ATP)在能量转换中关键 位置有深入的认识。 • 3）50～60年代阐明AA、嘌呤、嘧啶及脂肪酸等合成途径。
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•
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1.3 微生物代谢特点
1）营养与能量类型多样。生理类型复杂，动物--异养生活； 植物--自养；化能--自养类群、共生或寄生类群。 2）物质代谢途径多样。 （1）碳同化上，微生物有许多特殊代谢途径，产生有机酸、 维生素、多糖等有用产物，也产生氧化烃、芳香族能清除 污染环境的物质。还产生抗生素、色素、毒素等次级代谢 产物。 （2）氮利用上，有能利用各种形式氮的微生物类群。
• 二、真核微生物： 后生动物
• 四、非细胞类型：病毒、亚病毒等。
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微生物生理生化
市政工程专业
二0一一年七月
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第一章 第二章
概述 微生物营养 微生物新陈代谢 微生物的生活条件 糖类物质结构与能功 糖代谢 蛋白质化学 核酸化学与代谢 •脂类代谢 物质代谢途径的联系与调控
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主 要 内 容
第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章
第一章概述
1.1 微生物生理学基本概念 • 微生物生理学主要研究：微生物的形态、结构与 功能、生长与繁殖、代谢与调节等的作用机理的一门 学科。
微生物生理生化
• 微生物生理生化是： • 1）研究微生物形态、结构与功能、生长 与繁殖、代谢与调节等基础上， • 2）应用生物化学的方法，从反应机理上 研究微生物的生长、代谢过程中的物质 转化规律、遗传规律与代谢调控方式等 • 3）一门综合学科。
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1.6 微生物类型简述
• 一、古细菌：产甲烷菌、嗜盐菌 • • • • • 细菌 光合细菌 原生动物： 藻类 真菌 • 二、原核微生物：放线菌
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1.5 生物化学的发展简史
• Emil Fischer 首次证明蛋白质是多肽，提出来并验证酶 的“锁-匙”学说，合成糖化酶与嘌呤，1902年获诺贝 尔奖, 成为生物化学的创始人。 • 1903年提出Biochemistry，生物化学才成为一门独立的 学科，在此之前，分别由有机化学和生理学分别研究。 • 随后共有9位在生物化学领域做出贡献的科学家获诺贝 尔奖。 • 2001年Venter( 美国）完成了人类基因组的草图测序。 • 我国生物化学的开拓者：吴宪教授，1931年提出了 “蛋白质变性概念”。
3）能量代谢途径多样。能量产生方式因好氧、厌氧或兼性 生活而有所不同。光合细菌、好氧菌与厌氧菌分别通过光 合磷酸化、氧化磷酸化与由底物水平磷酸化获得能量。
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1.4 生物化学
1）生物化学-----是介于生物与化学之间的边缘学科，是利用 化学的理论和方法研究生物的一门学科。它是研究生命物质 的化学组成、结构及生命过程中各种化学变化的科学。 2）研究内容------是阐述构成生物体的基本物质（生物大分 子——糖类、脂类、蛋白质、核酸）的结构、性质及其在生 命活动（如生长、生殖、代谢、运动等）过程中的变化规律 （物质代谢和能量代谢）。 3）微生物生化是研究微生物的生长、代谢过程中的生物化 学过程与规律。
第三阶段：20世纪50年代开始，主要特点是研究
生物大分子的结构与功能。生物化学以及物理学、微生物 学、遗传学、细胞学等其他学科的渗透，产生了分子生物 学，成为生物化学的主体。
•
蛋白质和核酸是两类主要的生物大分子，它们的研究 在50年代取得了重大进展。
• 1）DNA 双螺旋模型的提出打开了生物遗传奥秘的大门。 完满地解释了DNA的自我复制，在后来的发展中又阐明了 转录与转译的机理，提出了中心法则并破译出遗传密码。 • 2）1973年重组DNA获得成功，从此开创了基因工程。自 1977年以后，用这一技术先后成功地制造了生长激素释放 抑制激素、胰岛素、干扰素、生长激素等。
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• 3）在生物大分子的合成方面，1965年中国科学家首次 合成了结晶牛胰岛素，合成的产物经受了严格的物理 及化学性质和生物学活性的检验，证明与天然胰岛素具 有相同的结构和生物活性。 • 4）1982年用基因工程生产的人胰岛素获得美、英、联 邦德国、瑞士等国政府批准出售而正式工业化。 • 5）继美国科学家1972年人工合成DNA后，中国科学家 在1981年首先合成具有天然生物活力酵母丙氨酸tRNA。 • 6）英美等国科学家在 DNA序列分析及人工合成方面作 出了重大贡献。DNA自动合成仪（PCR仪）的问世， 大大简化了人工合成基因的工作。
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• 生物化学的发展大体可分为 3个阶段。 • 第一阶段：19世纪末-20纪30年代，静态描述性阶段---生物体各种组成成分及理化性质的研究。 • 1）进行分离、纯化、结构测定、合成。 • 2）测定了很多糖、氨基酸结构，确定糖构型，确立了酶 是蛋白质这一概念。 • 3）发现了一系列维生素与激素。 •
• 主要内容有 ： 1) 微生物细胞的化学组成； 2) 微生物营养和营养物质的吸收； 3）微生物的产能代谢； 4）百度文库生物合成与耗能代谢，微生物的代谢调节； 5）微生物的生长、繁殖与环境关系。
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1.2 发展简史
1）19世纪70年代，酿酒、动植物病害、人类疾病防治和 土壤微生物等研究，微生物生理学开始兴盛。 2）1905年，哈登和杨发现磷酸盐对酒精发酵的作用； 1911年，诺伊贝格开始对酒精发酵做系统研究； 3）20世纪30年代，生物化学进展又推动了对微生物代谢 研究。克勒伊沃和范尼尔等人说明了某些微生物的相 互关系和生理学问题。 4） 1933年，克勒伊沃建立了摇床培养技术，导致现代化 微生物工业深层培养的生理研究和应用。 5） 现代同位素、电子显微镜、超速离心、微量快速生物 化学分析及生物化学突变株技术推动研究发展。
第二阶段：20世纪30～50年代，研究生物体内物质
的变化，即代谢途径，所以称动态生化阶段。 • 1）确定了糖酵解、三羧酸循环及脂肪分解等代谢途径。 • 2）呼吸、光合作用及腺苷三磷酸 (ATP)在能量转换中关键 位置有深入的认识。 • 3）50～60年代阐明AA、嘌呤、嘧啶及脂肪酸等合成途径。
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1.3 微生物代谢特点
1）营养与能量类型多样。生理类型复杂，动物--异养生活； 植物--自养；化能--自养类群、共生或寄生类群。 2）物质代谢途径多样。 （1）碳同化上，微生物有许多特殊代谢途径，产生有机酸、 维生素、多糖等有用产物，也产生氧化烃、芳香族能清除 污染环境的物质。还产生抗生素、色素、毒素等次级代谢 产物。 （2）氮利用上，有能利用各种形式氮的微生物类群。
• 二、真核微生物： 后生动物
• 四、非细胞类型：病毒、亚病毒等。
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微生物生理生化
市政工程专业
二0一一年七月
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第一章 第二章
概述 微生物营养 微生物新陈代谢 微生物的生活条件 糖类物质结构与能功 糖代谢 蛋白质化学 核酸化学与代谢 •脂类代谢 物质代谢途径的联系与调控
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主 要 内 容
第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章
第一章概述
1.1 微生物生理学基本概念 • 微生物生理学主要研究：微生物的形态、结构与 功能、生长与繁殖、代谢与调节等的作用机理的一门 学科。