微生物生理学笔记整理

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与供氢体合成细胞内

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)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与还原力[H] 就是通过氧化无机底物(NH4+、NO2-、H2S、H2与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与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与寄生菌,以及它们之间的过渡类型。

上述营养型的划分不就是绝对的,在它们中间存在着很多过渡类型。例如:氢单胞菌,在完全就是无机养料的环境中,通过氢与氧化获得能量,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,原因就是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,不就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与甘油醛,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。