食品微生物-課件

1、食品微生物主講劉紹緒論 一、微生物與微生物學(xué) 二、微生物學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史 三、食品微生物及其任務(wù)四、食品微生物學(xué)及其他學(xué)科的關(guān)系 五、食品微生物的發(fā)展前景一、微生物與微生物學(xué)（一）微生物及其生物學(xué)特點(diǎn)微生物的基本概念及種類什么是微生物常見的微生物種類生物學(xué)分類位置2.微生物的生物學(xué)特點(diǎn)（第2頁）種類多、分布廣生長(zhǎng)繁殖快，代謝能力強(qiáng)遺傳穩(wěn)定性差，容易變異（二）微生物學(xué)及其分支學(xué)科1.微生物學(xué)什么是微生物學(xué)微生物學(xué)的研究目的2.微生物學(xué)的分支學(xué)科根據(jù)基礎(chǔ)理論研究?jī)?nèi)容不同根據(jù)研究的微生物類群不同根據(jù)微生物的應(yīng)用領(lǐng)域不同根據(jù)微生物的生境不同二、微生物學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史1.史前時(shí)期釀酒、面醬、食醋等工藝根瘤菌的問

2、題蒸煮消毒技術(shù)鼠疫的傳染性種牛痘技術(shù)2.啟蒙時(shí)期顯微鏡的發(fā)明者虎克顯微鏡在微生物學(xué)發(fā)展史 上的作用3.形成時(shí)期巴斯德的貢獻(xiàn)解釋酒曲的作用；解釋食品腐敗變質(zhì) 的原因；發(fā)明巴氏殺菌法，解決了酒 類變質(zhì)的問題.柯赫的貢獻(xiàn)病原微生物研究方面；微生物培養(yǎng)法（固體培養(yǎng)基）；微生物染色。巴斯德科赫4.微生物學(xué)的發(fā)展病原微生物方面免疫學(xué)方面微生物抑制劑方面微生物代謝方面三、食品微生物學(xué)及其任務(wù)1.研究的主要微生物類群真菌：霉菌、酵母細(xì)菌：乳酸菌等病毒2.研究?jī)?nèi)容酒類發(fā)酵微生物食品發(fā)酵微生物引起食品變質(zhì)的微生物食物中毒微生物3.發(fā)展前景估計(jì)菌種篩選、優(yōu)化及應(yīng)用研究機(jī)理研究檢驗(yàn)技術(shù)研究其他方面第一章 細(xì)菌和放線菌

3、 什么是細(xì)菌？第一節(jié) 細(xì)菌的大小和形態(tài) 一、細(xì)菌的大小1.計(jì)量單位、表示方法、大致范圍計(jì)量單位：微米表示方法：球菌以直徑；桿菌以寬*長(zhǎng) 大致范圍2.測(cè)量方法及注意事項(xiàng)測(cè)量方法：用測(cè)微尺（目鏡、物鏡） 注意事項(xiàng)：菌種、菌齡、培養(yǎng)條件、 制片技術(shù)、染色方法、儀器種類、 操作技術(shù)等二、細(xì)菌的形態(tài)1.球菌球菌的排列方式雙球菌鏈球菌四聯(lián)球菌八疊球菌葡萄球菌2.桿菌桿菌的排列方式單桿菌桿菌掃描鏡照片鏈桿菌3.螺旋菌弧菌螺旋菌第二節(jié) 細(xì)菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)一、基本結(jié)構(gòu)1.細(xì)胞壁主要成份：肽聚糖、垣酸(磷壁酸)、脂類等功能：固定外形；保護(hù)；與運(yùn)動(dòng)有關(guān)；參與物質(zhì)交換； 和分裂有關(guān)細(xì)胞壁的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（3）.細(xì)菌細(xì)胞革蘭氏染

4、色1884年革蘭姆克里斯琴(Christian Gram)發(fā)明；細(xì)菌常被分成兩類：G+和G-。染色反應(yīng)的差別是由于兩類細(xì)菌的 細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)的差異引起。步 驟方 法結(jié)果陽性(G+)陰性(G-)初 染結(jié)晶紫30s紫 色紫 色媒染碘液30s（魯 戈氏液）仍為紫色仍為紫 色脫 色95%乙醇1020s保持紫色脫去紫 色復(fù) 染蕃紅(或復(fù) 紅)3060s仍顯紫色紅 色革蘭氏染色革蘭氏陽性菌革蘭氏陰性菌革蘭氏陽性菌與革蘭氏陰性菌混合染色2.細(xì)胞膜（1）結(jié)構(gòu)（2）功能：控制物質(zhì)交換；酶存在場(chǎng)所；參與細(xì) 胞壁合成；分泌胞外酶（3）膜蛋白的特點(diǎn)：可動(dòng)性：（水平、垂直）；區(qū)域性（不同功能的蛋白質(zhì)位于膜上的不同 位置）3

5、.細(xì)胞質(zhì)主要成份：水、蛋白質(zhì)、脂類、 少量多糖和無機(jī)鹽。功能：酶的場(chǎng)所；新陳代謝場(chǎng)所； 儲(chǔ)藏。(3）特點(diǎn)：容易被堿性染料著色。4.核質(zhì)成份：核酸（DNA）功能：傳遞遺傳信息5.質(zhì)粒（核質(zhì)以外游離的環(huán)狀雙股DNA)；含有非生命必須基 因，能夠自我復(fù)制?？蓮囊粋€(gè)細(xì)胞轉(zhuǎn)移另一個(gè)細(xì)胞。在基因 工程中有重要作用。6.其他中體（間體）；異染顆粒；核糖體； 內(nèi)含物如肝糖、淀粉粒、脂肪粒、 硫滴、氣泡、液泡等。二、特殊結(jié)構(gòu)1.莢膜（1）概念（13頁）成份：多肽和多糖、水功能：碳源和能源儲(chǔ)藏 抗干燥抗吞噬與致病性有關(guān)細(xì)菌莢膜鏡檢照片細(xì)菌莢膜電鏡照片2.鞭毛（14頁）（成份為蛋白質(zhì)；功能為運(yùn)動(dòng)器官）細(xì)菌鞭毛結(jié)構(gòu)示

6、意圖單生鞭毛、叢生鞭毛、對(duì)生鞭毛、周生鞭毛單毛菌大腸桿菌O157的鞭毛端生從毛菌3.纖毛（菌毛、散毛）細(xì)菌纖毛性纖毛4.芽孢（14頁）（概念必須掌握）細(xì)菌產(chǎn)生芽孢后鏡檢照片第三節(jié) 細(xì)菌的生長(zhǎng)與繁殖 一、寄生與腐生根據(jù)細(xì)菌生態(tài)習(xí)性不同分為兩種類型：寄生型 和腐生型腐生型：從無生命的有機(jī)物中獲得營(yíng)養(yǎng)物。 如：引起食品腐敗的霉菌和細(xì)菌。釀酒應(yīng)用的微生 物大都屬于此類。寄生型：必須在活的有機(jī)體內(nèi)，從寄主體內(nèi) 獲得營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。絕對(duì)寄生兼性寄生二、細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖的條件營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)酸堿度：一般細(xì)菌需要pH7.27.6溫度：大多數(shù)37左右。氣體：主要是對(duì)氧氣的需求情況。需氧菌：結(jié)核分支桿菌等厭氧菌：某些芽孢桿菌等兼性

7、厭氧菌：大腸桿菌等微氧菌：較少三、細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖速度與生長(zhǎng)曲線1.細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖速度細(xì)菌繁殖速度的特點(diǎn)限制因素2.細(xì)菌生長(zhǎng)曲線（1）什么是細(xì)菌生長(zhǎng)曲線將細(xì)菌接種在一定量的人工液 體培養(yǎng)基中，其生長(zhǎng)過程是有一定 規(guī)律的，以菌數(shù)的常用對(duì)數(shù)為縱坐 標(biāo)，以生長(zhǎng)時(shí)間為橫坐標(biāo)，得出一 條曲線叫做細(xì)菌生長(zhǎng)曲線。細(xì)菌的生長(zhǎng)曲線（2）細(xì)菌生長(zhǎng)曲線的四個(gè)時(shí)期及特點(diǎn)（見書）a 延遲期b 對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期c 平衡期d 衰亡期注意：1.各個(gè)時(shí)期的菌體細(xì)胞特點(diǎn)及影響因素能夠畫出細(xì)菌生長(zhǎng)曲線，標(biāo)出各個(gè)時(shí)期根據(jù)細(xì)菌生長(zhǎng)曲線說明一些問題四、細(xì)菌的培養(yǎng)性狀1.菌落（colony）單個(gè)微生物在適宜的固體培養(yǎng)基表 面或內(nèi)部生長(zhǎng)繁殖到一定程度，

8、可以形 成肉眼可見的、有一定形態(tài)結(jié)構(gòu)的子細(xì) 胞群體，稱為菌落。當(dāng)固體培養(yǎng)基表面眾多菌落連成一 片時(shí)，便成為菌苔(1awn) 。2、菌落特征 各種細(xì)菌在一定條件下形成的菌落 具有一定的穩(wěn)定性和專一性特征，稱為 菌落特征。 菌落特征是衡量菌種純度、辨認(rèn)和 鑒定菌種的重要依據(jù)。3.菌落特征描述 菌落特征包括大小，形狀，隆起形 狀，邊緣情況，表面狀態(tài)，表面光澤， 質(zhì)地，顏色，透明度等。第四節(jié)放線菌放線菌是一類單細(xì)胞原核生長(zhǎng)成絲狀的微生物。 自然界中分布很廣，主要存在于土壤中，尤其在有 機(jī)質(zhì)豐富的中性、偏堿性土壤中含量高。突出特點(diǎn) 是產(chǎn)生各種抗生素，目前已發(fā)現(xiàn)有1700多種。其中 在臨床和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上使用

9、的有數(shù)十種，如鏈霉素、 土霉素、金霉素、卡那霉素、慶大霉素、慶豐霉素、 景崗霉素等。放線菌還產(chǎn)生各種酶及維生素。在皮 革生產(chǎn)、石油脫蠟、烴類發(fā)酵、污水處理等方面都 有應(yīng)用。放線菌大多數(shù)是腐生菌，少數(shù)是寄生菌， 也能引起植物病害、食品腐敗，如馬鈴薯瘡痂病、 甜菜瘡痂病等。一、放線菌的形態(tài)與構(gòu)造 1.放線菌的形態(tài) 放線菌菌體為單細(xì)胞，菌落由分枝發(fā)達(dá) 的菌絲組成。2.放線菌的結(jié)構(gòu) 根據(jù)放線菌菌絲的形態(tài)和功能分為營(yíng)養(yǎng) 菌絲（基內(nèi)菌絲）、氣生菌絲和孢子絲三種。（1）營(yíng)養(yǎng)菌絲 又稱為初級(jí)菌絲體、一級(jí)菌絲體或基內(nèi)菌 絲，匍匐生長(zhǎng)于培養(yǎng)基內(nèi)，主要生理功能是 吸收營(yíng)養(yǎng)物。 營(yíng)養(yǎng)菌絲一般無隔膜；直徑0.2-0.8

10、m； 長(zhǎng)度差別很大；短的小于100 m，長(zhǎng)的可達(dá) 600 m；有的產(chǎn)生色素：黃、橙、紅、紫、藍(lán)、 綠、灰、褐、黑等，包括脂溶性和水溶性， 脂溶性色素局限于菌絲，水溶性色素可在培 養(yǎng)基中擴(kuò)散。氣生菌絲又稱為二級(jí)菌絲。營(yíng)養(yǎng)菌絲體發(fā)育到一定時(shí) 期，長(zhǎng)出培養(yǎng)基外并伸向空間的菌絲為氣生菌絲。孢子絲當(dāng)氣生菌絲發(fā)育到一定程度，其上分化出可 形成孢子的菌絲即為孢子絲，又名產(chǎn)孢絲或繁殖 菌絲。3.放線菌的菌落特征 放線菌的菌落由菌絲體組成，一般 圓形，初期光平，后期產(chǎn)生皺褶。在光 學(xué)顯微鏡下觀察，菌落周圍具有輻射狀 菌絲。據(jù)種的不同分為兩類。（1）由大量產(chǎn)生分枝的和氣生菌絲的菌種所形成 的菌落，如鏈霉菌。特點(diǎn)：

11、菌落小而不蔓延，質(zhì)地致密，表面呈緊密的 絨狀，堅(jiān)實(shí)，干燥，多皺，與培養(yǎng)基結(jié)合緊密， 不易挑取，或挑起后不易破碎。有時(shí)氣生菌絲體 呈同心圓環(huán)狀，大量孢子布滿整個(gè)菌落表面后， 形成絮狀、粉狀或顆粒狀的典型放線菌菌落。有 的產(chǎn)生色素。（硬質(zhì)）（2）由不產(chǎn)生大量菌絲的種類形成，如諾卡氏菌。 特點(diǎn)：菌落粘著力差，結(jié)構(gòu)呈粉質(zhì)狀，用針挑 取則粉碎。（粉質(zhì)）二、放線菌的繁殖 1.產(chǎn)生孢子繁殖 放線菌主要通過形成無性孢子的方式進(jìn)行繁殖。 放線菌生長(zhǎng)到一定階段，一部分菌絲形成孢子絲，孢子絲成熟便分化形成許多孢子，稱為分生孢 子。孢子呈白、黃、綠、淡紫、粉紅、藍(lán)、褐、灰 等顏色。菌絲片斷繁殖 也可利用菌絲片斷進(jìn)行繁

12、殖。又分為凝聚分裂 和橫隔分裂。孢子囊孢子：在孢子囊中形成孢子。三、放線菌的分類 主要根據(jù)形態(tài)學(xué)特征進(jìn)行分類，如菌絲形狀、 孢子絲形狀、孢子的形態(tài)及孢子表面狀態(tài)等。四、發(fā)酵工業(yè)中常見的放線菌諾卡氏菌屬：利福霉素等鏈霉菌屬：鏈霉素、土霉素等小單孢菌屬：慶大霉素等游動(dòng)放線菌屬：抗腫瘤藥物第二章 真菌第一節(jié) 概述一、什么是真菌1.真菌與真核細(xì)胞微生物真核細(xì)胞微生物包括：真菌、單細(xì)胞藻 類和原生動(dòng)物。共同特點(diǎn)是含明顯細(xì)胞核,有 核膜，核膜將細(xì)胞質(zhì)與細(xì)胞核明顯分開。真菌與原生動(dòng)物的區(qū)別：真菌有細(xì)胞壁 而原生動(dòng)物沒有；與單細(xì)胞藻類的區(qū)別：藻 類有光合色素，能進(jìn)行光合作用。真菌與菌物狹義真菌：分類學(xué)上的真菌

13、界。廣義真菌（菌物）：真菌、假真菌、共生菌等。 如真菌、菌根菌、地衣型菌、卵菌和粘菌類。真菌的定義具有真核細(xì)胞結(jié)構(gòu)，除部分菌群為單細(xì)胞 外，多數(shù)為分枝或不分枝的絲狀體，能進(jìn)行有 性繁殖和無性繁殖，無根、莖、葉的分化，不 含光合色素，不能進(jìn)行光合作用，以寄生或腐 生方式生活的一類微生物。3.真菌的菌絲和菌絲體菌絲：構(gòu)成真菌的基本單位。是一種管狀的細(xì) 絲，大都無色透明，寬度一般為3-10微米，比細(xì)菌 和放線菌大幾倍到幾十倍，菌絲尖端生長(zhǎng)并產(chǎn)生許 多分枝，成分枝的菌絲。菌絲體：分枝的菌絲相互交錯(cuò)成團(tuán)則稱為菌絲 體。有隔菌絲和無隔菌絲無隔菌絲：多核，只有核分裂，細(xì)胞不分裂。 有隔菌絲：有隔膜，每個(gè)細(xì)胞

14、中有1到多個(gè)核。菌絲的發(fā)育過程有隔菌絲和無隔菌絲4.真菌的菌落什么是真菌的菌落：在自然或人工培養(yǎng)基 上由一段菌絲或一個(gè)（或一堆）孢子發(fā)展而成 的菌絲體的群體。菌落形態(tài)：在一定的培養(yǎng)條件下（溫度、 培養(yǎng)基種類），培養(yǎng)一定時(shí)間（一般310天） 后，呈現(xiàn)的形態(tài)、大小、顏色、紋飾以及菌絲 組成。其外觀結(jié)構(gòu)可分為：疏松、緊密、平坦、 光滑、皺褶、絲絨狀、氈狀、絮狀、毛狀、繩 狀、蠟狀或皮革狀等等。酵母菌的菌落酵母菌的菌落霉菌的菌落三、真菌的分類情況1.按真菌分類學(xué)分類：藻狀菌綱：約有200多個(gè)屬共1500多個(gè)種。 子囊菌綱：約有1700多個(gè)屬共26000多個(gè)種。 擔(dān)子菌綱：約有24000多個(gè)種。半知菌綱

15、：約有26000多個(gè)種。2.按傳統(tǒng)習(xí)慣分類 霉菌：絲狀真菌。酵母菌：酵母狀真菌。 蕈菌：大型真菌三、真菌與人類的關(guān)系1.食品制造酵母：面包、啤酒、白酒。霉菌：白酒、水解糖、豆腐乳、醬油、 檸檬酸和酶制劑。食用菌平菇、香菇、金針菇、銀耳、黑木耳和茯苓。名貴真菌：夏草菌、靈芝和猴頭。真菌毒素：黃曲霉毒素、鐮刀霉毒素、蕈毒。第二節(jié) 酵母菌酵母是一類以單細(xì)胞為主、以出芽為主 要繁殖方式的真菌。已知有幾百種。用途：除了做發(fā)酵劑以外，還可作為動(dòng)物和 人的營(yíng)養(yǎng)原料。害處：使果汁、果醬、蜂蜜、酒類和肉類變 質(zhì)。一、酵母的形態(tài)和大小酵母的形態(tài)酵母菌細(xì)胞呈卵圓形、圓形或圓柱形。酵母細(xì)胞的大?。杭?xì)胞寬約15m，長(zhǎng)約

16、530m。酵母細(xì)胞形態(tài)酵母細(xì)胞1000倍酵母細(xì)胞掃描電鏡照片酵母細(xì)胞電鏡照片二、酵母的細(xì)胞結(jié)構(gòu)酵母菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)有細(xì)胞壁、細(xì)胞質(zhì)膜、 細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)及內(nèi)含物。細(xì)胞壁組分有：葡聚糖、甘露聚糖、蛋白質(zhì) 及脂類等。細(xì)胞質(zhì)膜與原核生物基本相同，但含有固醇 (麥角甾醇)。細(xì)胞核具有核膜、核仁和染色體，核膜上有 大量核孔。細(xì)胞質(zhì) 含有大量RNA、核糖體、中心 體、線粒體、中心染色質(zhì)、內(nèi)質(zhì)膜、液泡 等。內(nèi)含物 在老齡菌中有因營(yíng)養(yǎng)過剩而形 成一些內(nèi)含物，如：異染顆粒、肝糖、脂 肪粒、蛋白質(zhì)和多糖。三 、酵母的繁殖方式和生活史1. 無性繁殖（1）芽殖是酵母菌進(jìn)行無性繁殖的主要 方式。有多邊出芽、兩端出芽和三邊出芽。

17、 成熟的酵母菌細(xì)胞，先長(zhǎng)出一個(gè)小芽，芽細(xì)胞長(zhǎng)到一定程度，脫離母細(xì)胞繼續(xù)生長(zhǎng)， 爾后再形成新個(gè)體。問題：芽殖的中染色體套數(shù)有無變化？酵母細(xì)胞芽殖過程裂殖 少數(shù)種類的酵母菌與細(xì)菌一樣， 借細(xì)胞橫分裂而繁殖。無性孢子繁殖 *擲孢子(ballistospore) 在卵圓形的細(xì)胞上形成小梗，小梗上形成 孢子。孢子成熟后通過一種噴射機(jī)制將孢子 射出。 *厚垣孢子(chalmydospore） 在假絲的頂端形成厚垣孢子。2.有性繁殖兩個(gè)鄰近的性別不同的細(xì)胞各自形成突 起，隨即相互接觸，局部融合形成通道，再 通過質(zhì)配、核配和減數(shù)分裂，形成4或8個(gè)子 核。每個(gè)子核與周圍的原生質(zhì)結(jié)合形成孢子 壁，稱為子囊孢子，原

18、來融合后的細(xì)胞稱為 子囊。酵母有性孢子的產(chǎn)生過程3.酵母的生活史上代個(gè)體經(jīng)過一系列生長(zhǎng)發(fā)育而產(chǎn)生下 一代個(gè)體的全部歷程，就叫該生物的生活史 或生命周期（life cycle)。根據(jù)營(yíng)養(yǎng)體細(xì)胞存 在形式的不同，可將酵母分成三種類型：?jiǎn)坞p倍體型 單倍體型 雙倍體型（1）單雙倍體型（如釀酒酵母）釀酒酵母的生活史特點(diǎn)：*營(yíng)養(yǎng)體一般以出芽方式繁殖；*營(yíng)養(yǎng)體可以單倍體形式存在，也可以2倍體形式存在；*在特定條件下進(jìn)行有性繁殖。（特定條件一般指特制的培養(yǎng)基。如石膏塊培養(yǎng)基、 胡蘿卜條培養(yǎng)基等）（2）單倍體型單倍體型酵母生活史特點(diǎn)：*營(yíng)養(yǎng)體細(xì)胞為單倍體；*無性繁殖一裂殖方式繁殖；*二倍體不能獨(dú)立生活，二倍體期

19、很短。（3）雙倍體型雙倍體型酵母生活史（路德類酵母）特點(diǎn)：*營(yíng)養(yǎng)體為二倍體，不斷進(jìn)行芽殖， 此階段較長(zhǎng)；*單倍體子囊孢子在子囊內(nèi)發(fā)生結(jié)合；*單倍體形式僅以子囊孢子形式存在， 故不能獨(dú)立生活。四、酵母的分類*酵母不是分類學(xué)上的名詞，它們從屬 于真菌的子囊菌綱和半知菌綱中。*酵母的分類主要依據(jù)是形態(tài)特征和生 理生化特性。形態(tài)特征包括在麥汁瓊脂上的菌落形態(tài)、 顏色、質(zhì)地，在麥芽汁中及載片培養(yǎng)時(shí)營(yíng)養(yǎng) 細(xì)胞的形態(tài)、大小繁殖方式、子囊孢子的形 態(tài)及大小等。生理生化特性主要是物質(zhì)代謝情況。五、食品中常見的酵母（見教材）（一）酵母屬（Saccharomyces）（二）畢赤氏酵母屬（Pichia）（三）漢遜氏酵

20、母屬（Hansenula)）（四）假絲酵母屬（Candida）（五）紅酵母屬（Rhodotorula）（六）球擬酵母屬（Torulopsis）（七）絲孢酵母屬（Trichosporon）第三節(jié) 霉菌霉菌不是分類學(xué)上的名詞。霉菌是絲狀 真菌的通稱，凡生長(zhǎng)在營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)上形成絨毛 狀或棉絮狀菌絲體的真菌，統(tǒng)稱為霉菌。一、霉菌的形態(tài)與結(jié)構(gòu)1.菌絲和菌絲體（1）菌絲霉菌菌絲細(xì)胞結(jié)構(gòu)（2）菌絲體菌絲通過頂端生長(zhǎng)進(jìn)行延伸，并多次 重復(fù)分支而形成微細(xì)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由許多 菌絲相互交織而形成的一個(gè)菌絲集團(tuán)。2.菌絲的分化（1）營(yíng)養(yǎng)菌絲（基內(nèi)菌絲）和氣生菌絲假根 是根霉屬(Rhizopus)真菌的匍匐 枝與基質(zhì)接觸處

21、分化形成的根狀菌絲，在顯 微鏡下假根的顏色比其它菌絲要深，它起固 著和吸收營(yíng)養(yǎng)的作用。吸器 是某些寄生性真菌從菌絲上產(chǎn)生 出來的旁枝，侵入寄主細(xì)胞內(nèi)形成指狀、球 狀或叢枝狀結(jié)構(gòu)，用以吸收寄主細(xì)胞中的養(yǎng) 料。菌核 是由菌絲團(tuán)組成的一種硬的休眠體， 一般有暗色的外皮，在條件適宜時(shí)可以生出 分生孢子梗、菌絲子實(shí)體等。子實(shí)體 是由真菌的營(yíng)養(yǎng)菌絲和生殖菌絲 纏結(jié)而成的具有一定形狀的產(chǎn)孢結(jié)構(gòu)，如傘 菌的子實(shí)體呈傘狀。3.霉菌菌落 霉菌菌落疏松，呈絨毛狀、絮狀或蜘蛛網(wǎng) 狀，比細(xì)菌菌落大幾倍到十幾倍；霉菌孢子的 形狀、構(gòu)造和顏色以及產(chǎn)生的色素使得霉菌菌 落表現(xiàn)出不同結(jié)構(gòu)和色澤特征。二、霉菌的繁殖方式和生活史1

22、.無性繁殖（1）孢（子）囊孢子孢子囊電鏡照片（2）分生孢子（3）節(jié)孢子（裂生孢子、粉孢子）（4）厚垣孢子（厚膜孢子）2.有性孢子（1）接合孢子接合孢子照片（2）子囊孢子（3）卵孢子3.霉菌的生活史三、霉菌的分類霉菌分類主要依據(jù)形態(tài)學(xué)特征包括： 菌落特征菌絲形態(tài)、結(jié)構(gòu)，有無隔膜孢子類型孢子形狀、表面狀態(tài) 其它方面四、常見的霉菌1.毛霉（講稿）毛霉照片400倍2.根霉（講稿）3.曲霉（講稿）4.青霉（講稿）青霉生殖菌絲電鏡照片第三章 病毒及其它類型微生物 第一節(jié) 病毒概述：病毒(virus)是指已知生物中個(gè)體極為微 小，不具備細(xì)胞結(jié)構(gòu)，專性（活細(xì)胞）寄生的 一類微生物。從19世紀(jì)90年代以來發(fā)現(xiàn)的

23、一千 多種病毒中，絕大多數(shù)是對(duì)人類有害的，由微 生物引起的人類傳染性疾病中，有80%左右屬 于病毒類。并且，最近二、三十年以來，許多 導(dǎo)致人類死亡的病毒正在不斷出現(xiàn)，給社會(huì)造 成了難以估量的損失。因此，了解病毒的特點(diǎn)、 結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成，對(duì)防治病毒食源性疾病，具 有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。一、病毒的特點(diǎn)1. 個(gè)體極為微小大多數(shù)病毒都小于細(xì)菌，可以通過細(xì)菌過 濾器，只有在電子顯微鏡下才能直接觀察和測(cè) 定，細(xì)菌的大小以m表示。病毒的大小則以 nm來表示，一般在10-300nm之間，與蛋白質(zhì) 分子的大小十分接近。2.不具備細(xì)胞結(jié)構(gòu)大多數(shù)病毒都是由蛋白質(zhì)與核酸組成的， 而且只含單一類型的核酸(DNA或RNA

24、)。3.專性寄生病毒不具備獨(dú)立進(jìn)行新陳代謝的酶系 統(tǒng)，必須在易感寄生的活體細(xì)胞（寄主） 中才能繁殖，在活體外不表現(xiàn)任何生命特 征。二、病毒的形態(tài)與大小形態(tài)病毒的基本形態(tài)分為球狀、桿狀、蝌蚪狀，此外， 還有卵形、磚形、絲形等。動(dòng)物病毒和真菌病毒多呈 球狀，如皰疹病毒、蘑菇病毒；少數(shù)如彈形或者磚形， 如狂犬病毒，痘病毒，植物病毒多呈桿狀，如苜?；?葉病毒，少數(shù)為球狀，如牽?；ㄈ~病毒；細(xì)菌病毒多 為蝌蚪狀，也有微球形及絲狀。如八一噬菌體為蝌蚪 狀。大小以納米（nm)表示 ，一般幾到幾百納米三、病毒的結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分芯髓：DNA或RNA，但只有一種。衣殼：有衣殼粒組成，成分為蛋白質(zhì)。囊膜：脂類和蛋白質(zhì)。

25、尾部：侵染細(xì)菌的病毒(噬菌體）有尾部。 成分為蛋白質(zhì)。病毒的一般結(jié)構(gòu)四、病毒的復(fù)制（繁殖）吸附：病毒與寄主細(xì)胞結(jié)合。穿入：病毒進(jìn)入細(xì)胞中（多種方式）。脫殼：脫掉病毒的衣殼（多種方式） 。物質(zhì)合成：在病毒遺傳信息的指令下，利用寄 主細(xì)胞中的物質(zhì)合成病毒的零件。裝配和釋放利用合成的零件，裝配成新的病毒。吸附侵入物質(zhì)合成（1）初步裝配裝配釋放另一種侵染方式五、噬菌體噬菌體模型Bacteriophage and practiceIndustrial fermentationBiological controlGene engineering, phageSubvirus（亞病毒）Virus that

26、contains only nucleic acid or protein. 1 Viroid（類病毒）Single-stranded RNA 2 Prions（朊病毒）protein infectionMad cow diseaseScrapie in sheep其它病毒簡(jiǎn)介SARSSevere acute respiratory syndromeHIVhuman immunodeficiency virus (人 類免疫缺陷病毒)AIDS: acpuired immune deficiency syndrome(獲得性免疫缺陷綜合癥)艾滋病病毒模型艾滋病病毒模型艾滋病病毒感染生物組織球形病

27、毒粒子動(dòng)物組織中的病毒粒子煙草花葉病毒植物病毒Prushiner朊病毒核磁共振大腸桿菌T4噬菌體病毒感染植物病毒感染花朵病毒模型毛絨玩具第二節(jié) 其它類型的微生物 一、螺旋體螺旋體為細(xì)長(zhǎng)、波狀彎曲的單細(xì)胞原核微 生物，歸于螺旋體目螺旋體科，共有5個(gè)屬， 由疏螺旋體屬（Borelia）、脊螺旋體屬（ristis pira）、鉤端螺旋體屬（Lept-ospira）、螺旋體屬（Spirochaeta）和密螺旋體屬（Treonema） 組成 。二、支原體也稱霉形體、類菌質(zhì)體，是介于病毒與立克 次氏體之間的單細(xì)胞原核微生物，是支原體科中 的唯一屬。廣泛分布在土壤、污水、昆蟲、脊椎 動(dòng)物及人體中，大多數(shù)具有

28、致病性。是已知可自由生活的最小生物。三、立克次氏體是一類介于細(xì)菌和病毒之間的專性寄生原 核微生物。美國(guó)病理學(xué)家Howard Taylor Ricketts（1871-1910）于1909年研究斑疹傷寒， 并首次發(fā)現(xiàn)了這個(gè)病害的病原菌，第二年不 幸感染斑疹傷寒而犧牲。為了紀(jì)念他，把這 類病原體命名為立克次氏體。四、衣原體衣原體是專性寄生物，為各種脊椎動(dòng)物（包括和其它哺乳類）的細(xì)胞寄生菌或致病 菌。除去鸚鵡熱衣原體對(duì)磺胺類具有抗性外， 大多數(shù)對(duì)磺胺及抗菌素敏感。第四章 微生物生理第一節(jié) 微生物細(xì)胞的化學(xué)組成與營(yíng)養(yǎng)需求 微生物細(xì)胞的化學(xué)成分以有機(jī)物和無機(jī)物兩種狀態(tài)存在。有機(jī)物包含各種大分 子，它們是

29、蛋白質(zhì)、核酸、脂類和糖類， 占細(xì)胞干重的99%。無機(jī)成分包括小分子 無機(jī)物和各種離子，占細(xì)胞干重的1%。微生物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)應(yīng)該包含 有組成細(xì)胞的各種化學(xué)元素，即構(gòu)成細(xì)胞 物質(zhì)的碳素來源的碳源物質(zhì)，構(gòu)成細(xì)胞物 質(zhì)的氮素來源的氮源物質(zhì)和一些含有K、 Na、Mg、Ca、Fe、Mn、Cu、Co、Zn、 Mo元素的無機(jī)鹽。微生物生長(zhǎng)所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)主要是 以的有機(jī)物和無機(jī)物的形式提供的，小部 分由氣體物質(zhì)供給。微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)按 其在機(jī)體中的生理作用可區(qū)分為：碳源、 氮源、無機(jī)鹽、生長(zhǎng)因子和水五大類。一、水分水是微生物生長(zhǎng)所必不可少的。水在細(xì) 胞中的生理功能主要有：1.起到溶劑與運(yùn)輸介質(zhì)的作用營(yíng)養(yǎng)

30、物質(zhì)的吸收與代謝產(chǎn)物的分泌必須 以水為介質(zhì)才能完成；參與細(xì)胞內(nèi)一系列化學(xué)反應(yīng)；維持蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子穩(wěn)定的天 然構(gòu)象；因?yàn)樗谋葻岣?，是熱的良好?dǎo)體，能有效 地吸收代謝過程中產(chǎn)生的熱并及時(shí)地將熱迅速 散發(fā)出體外，從而有效地控制細(xì)胞內(nèi)溫度的變 化；保持充足的水分是細(xì)胞維持自身正常形態(tài) 的重要因素；微生物通過水合作用與脫水作用控制由多亞 基組成的結(jié)構(gòu)，如酶、微管、鞭毛及病毒顆粒 的組裝與解離。二、碳源什么是碳源在微生物生長(zhǎng)過程中為微生物提供碳素 來源的物質(zhì)稱為碳源(source of carbon)。碳源的種類從簡(jiǎn)單的無機(jī)含碳化合物如CO2和碳酸 鹽到各種各樣的天然有機(jī)化合物都可以作為 微生

31、物的碳源，但不同的微生物利用含碳物 質(zhì)具有選擇性，利用能力有差異。3.碳源的生理作用碳源物質(zhì)通過復(fù)雜的化學(xué)變化來構(gòu)成微 生物自身的細(xì)胞物質(zhì)和代謝產(chǎn)物；同時(shí)多數(shù)碳源物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)生化反應(yīng)過 程中還能為機(jī)體提供維持生命活動(dòng)的能量；但有些以CO2為唯一或主要碳源的微生 物生長(zhǎng)所需的能源則不是來自CO2。種類碳源物質(zhì)備注糖葡萄糖、果糖、麥芽糖、蔗糖、淀粉、 半乳糖、乳糖、甘露糖、纖維二糖、纖 維素、半纖維素、甲殼素、木質(zhì)素等單糖優(yōu)于雙糖，己糖優(yōu)于戊糖，淀粉優(yōu) 于纖維素，純多糖優(yōu)于雜多糖。有機(jī)酸糖酸、乳酸、檸檬酸、延胡索酸、低級(jí) 脂肪酸、高級(jí)脂肪酸、氨基酸等與糖類比效果較差，有機(jī)酸較難進(jìn)入細(xì) 胞，進(jìn)入細(xì)胞

32、后會(huì)導(dǎo)致pH下降。當(dāng)環(huán)境 中缺乏碳源物質(zhì)時(shí)，氨基酸可被微生物 作為碳源利用。醇乙醇在低濃度條件下被某些酵母菌和醋酸菌 利用。脂脂肪、磷脂主要利用脂肪，在特定條件下將磷脂分 解為甘油和脂肪酸而加以利用。烴天然氣、石油、石油餾分、石蠟油等利用烴的微生物細(xì)胞表面有一種由糖脂 組成的特殊吸收系統(tǒng)，可將難溶的烴充 分乳化后吸收利用。CO2CO2為自養(yǎng)微生物所利用。碳酸鹽NaHCO3、CaCO3、白堊等為自養(yǎng)微生物所利用。其他芳香族化合物、氰化物 蛋白質(zhì)、核酸等利用這些物質(zhì)的微生物在環(huán)境保護(hù)方面 有重要作用。當(dāng)環(huán)境中缺乏碳源物質(zhì)時(shí)，可被微生物 作為碳源而降解利用。微生物對(duì)碳源的需求情況三、氮源什么是氮源凡

33、是可以被微生物用來構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì) 的或代謝產(chǎn)物中氮素來源的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)通稱 為氮源(source of nitrogen)物質(zhì)。氮源的種類能被微生物所利用的氮源物質(zhì)有蛋白 質(zhì)及其各類降解產(chǎn)物、銨鹽、硝酸鹽、亞 硝酸鹽、分子態(tài)氮、嘌呤、嘧啶、脲、酰 胺、氰化物。3.氮源生理作用氮源物質(zhì)常被微生物用來合成細(xì)胞中 含氮物質(zhì)，少數(shù)情況下可作能源物質(zhì)，如 某些厭氧微生物在厭氧條件下可利用某些 氨基酸作為能源。微生物對(duì)氮源的利用具有選擇性，如 玉米漿相對(duì)于豆餅粉，NH4+相對(duì)于NO3-為 速效氮源。銨鹽作為氮源時(shí)會(huì)導(dǎo)致培養(yǎng)基 pH值下降，稱為生理酸性鹽，而以硝酸鹽 作為氮源時(shí)培養(yǎng)基pH值會(huì)升高，稱為生理 堿性鹽

34、。種類氮源物質(zhì)備注蛋白質(zhì) 類蛋白質(zhì)及其不同 程度降解產(chǎn)物(胨、肽、氨基 酸等)大分子蛋白質(zhì)難進(jìn)入細(xì)胞，一些真菌和少數(shù)細(xì)菌 能分泌胞外蛋白酶，將大分子蛋白質(zhì)降解利用， 而多數(shù)細(xì)菌只能利用相對(duì)分子質(zhì)量較小降解產(chǎn)物氨及銨 鹽NH3、 (NH4)2SO4等容易被微生物吸收利用硝酸鹽KNO3等容易被微生物吸收利用分子氮N2固氮微生物可利用，但當(dāng)環(huán)境中有化合態(tài)氮源時(shí) 固氮微生物就失去固氮能力其他嘌呤、嘧啶、脲 胺、酰胺、氰化 物大腸桿菌不能以嘧啶作為唯一氮源，在氮限量的 葡萄糖培養(yǎng)基上生長(zhǎng)時(shí)，可通過誘導(dǎo)作用先合成 分解嘧啶的酶，然后再分解并利用嘧啶可不同程 度地被微生物作為氮源加以利用，微生物對(duì)氮源的需求

35、情況四、無機(jī)鹽無機(jī)鹽(inorganic salt)是微生物生長(zhǎng) 必不可少的一類營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，它們?cè)跈C(jī)體 中的生理功能主要是作為酶活性中心的 組成部分、維持生物大分子和細(xì)胞結(jié)構(gòu) 的穩(wěn)定性、調(diào)節(jié)并維持細(xì)胞的滲透壓平 衡、控制細(xì)胞的氧化還原電位和作為某 些微生物生長(zhǎng)的能源物質(zhì)等。元素化合物形式(常用)生理功能磷KH2PO4，K2HPO4核酸、核蛋白、磷脂、輔酶及ATP等高能分子的 成分，作為緩沖系統(tǒng)調(diào)節(jié)培養(yǎng)基pH硫(NH4)2SO4， MgSO4含硫氨基酸(半胱氨酸、甲硫氨酸等)、維生素的 成分，谷胱甘肽可調(diào)節(jié)胞內(nèi)氧化還原電位鎂MgSO4己糖磷酸化酶、異檸檬酸脫氫酶、核酸聚合酶等 活性中心組分，葉綠素

36、和細(xì)菌葉綠素成分鈣CaCl2，Ca(NO3)2某些酶的輔因子，維持酶(如蛋白酶)的穩(wěn)定性， 芽孢和某些孢子形成所需，建立細(xì)菌感受態(tài)所需鈉NaCl細(xì)胞運(yùn)輸系統(tǒng)組分，維持細(xì)胞滲透壓，維持某些 酶的穩(wěn)定性鉀KH2PO4，K2HPO4某些酶的輔因子，維持細(xì)胞滲透壓，某些嗜鹽細(xì) 菌核糖體的穩(wěn)定因子鐵FeSO4細(xì)胞色素及某些酶的組分，某些鐵細(xì)菌的能源物 質(zhì)，合成葉綠素、白喉毒素所需無機(jī)鹽及其生理功能元 素生理功能鋅存在于乙醇脫氫酶、乳酸脫氫酶、堿性磷酸酶、 醛縮酶、RNA與DNA聚合酶中錳存在于過氧化物歧化酶、檸檬酸合成酶中鉬存在于硝酸鹽還原酶、固氮酶、甲酸脫氫酶中硒存在于甘氨酸還原酶、甲酸脫氫酶中鈷存在

37、于谷氨酸變位酶中銅存在于細(xì)胞色素氧化酶中鎢存在于甲酸脫氫酶中鎳存在于脲酶中，為氫細(xì)菌生長(zhǎng)所必需微量元素的生理功能五、 生長(zhǎng)因子什么是生長(zhǎng)因子生長(zhǎng)因子(growth factor)通常指那些微生 物生長(zhǎng)所必需而且需要量很小，但微生物自 身不能合成或合成量不足以滿足機(jī)體生長(zhǎng)， 需要外源提供的有機(jī)化合物。生長(zhǎng)因子分類根據(jù)生長(zhǎng)因子的化學(xué)結(jié)構(gòu)和它們?cè)跈C(jī)體 中的生理功能的不同，可將生長(zhǎng)因子分為維 生素(vitamin)、氨基酸與嘌呤與嘧啶三大類。維生素在機(jī)體中所起的作用主要是作為酶的輔基或輔酶參與新陳代謝；有些微生物自身缺乏合成某些氨基酸的能力，因此必須在培養(yǎng)基中補(bǔ)充這些氨基酸或 含有這些氨基酸的小肽類物

38、質(zhì)，微生物才能 正常生長(zhǎng)；嘌呤與嘧啶作為生長(zhǎng)因子在微生物機(jī)體內(nèi)的作用主要是作為酶的輔酶或輔基，以及用 來合成核苷、核苷酸和核酸?；衔锎x中的作用對(duì)氨基苯甲酸四氫葉酸的前體，一碳單位轉(zhuǎn)移的輔酶生物素催化羧化反應(yīng)的酶的輔酶輔酶M甲烷形成中的輔酶葉酸四氫葉酸包括在一碳單位轉(zhuǎn)移輔酶中泛酸輔酶A的前體硫辛酸丙酮酸脫氫酶復(fù)合物的輔基尼克酸NAD、NADP的前體，它們是許多脫氫酶的輔酶吡哆素(B6)參與氨基酸和酮酶的轉(zhuǎn)化核黃素(B2)黃素單磷酸(FMN)和FAD的前體，它們是黃素蛋白的輔 基鉆胺素(B12)輔酶B12包括在重排反應(yīng)里(為谷氨酸變位酶)硫胺素(B1)硫胺素焦磷酸脫羧酶、轉(zhuǎn)醛醇酶和轉(zhuǎn)酮醇酶的輔

39、基維生素K甲基酮類的前體，起電子載體作用(如延胡索酸還原酶)氧肟酸促進(jìn)鐵的溶解性和向細(xì)胞中的轉(zhuǎn)移維生素及其在代謝中的作用第二節(jié) 微生物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的攝取 一、微生物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收機(jī)制 1.滲透壓的關(guān)系膜孔的關(guān)系電荷的關(guān)系攝入物質(zhì)分子的大小及帶電二、微生物細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)交換方式1.簡(jiǎn)單擴(kuò)散2.協(xié)助擴(kuò)散主動(dòng)運(yùn)輸?shù)?步3.主動(dòng)運(yùn)輸主動(dòng)運(yùn)輸?shù)?步主動(dòng)運(yùn)輸?shù)?步主動(dòng)運(yùn)輸?shù)?步4.基團(tuán)轉(zhuǎn)位基團(tuán)轉(zhuǎn)位第1步基團(tuán)轉(zhuǎn)位第2步基團(tuán)轉(zhuǎn)位第3步基團(tuán)轉(zhuǎn)位第4步第三節(jié) 微生物的營(yíng)養(yǎng)類型微生物在其長(zhǎng)期進(jìn)化過程中，由于生態(tài) 環(huán)境的影響，逐漸分化成各種營(yíng)養(yǎng)類型。根 據(jù)微生物對(duì)碳源的要求是無機(jī)的碳化合物（如二氧化碳、碳酸鹽）或是有機(jī)碳化

40、合物 可以把微生物分成自養(yǎng)型微生物和異養(yǎng)型微 生物兩大類。將碳源物質(zhì)的性質(zhì)和代謝能量 的來源結(jié)合將微生物分為光能自養(yǎng)型、光能 異養(yǎng)型、化能自養(yǎng)型和化能異養(yǎng)型四種營(yíng)養(yǎng) 類型。一、光能自養(yǎng)型光能無機(jī)自養(yǎng)型 也稱光能自養(yǎng)型，這 是一類能以CO2為唯一碳源或主要碳源并利 用光能進(jìn)行生長(zhǎng)的微生物，它們能以無機(jī)物 如水、硫化氫、硫代硫酸鈉或其他無機(jī)化合 物為電子供體，使CO2固定還原成細(xì)胞物質(zhì)， 并且伴隨元素氧（硫）的釋放。藻類、藍(lán)細(xì) 菌和光合細(xì)菌屬于這一類營(yíng)養(yǎng)類型。2222葉綠素H O 光 能 CH O O CO菌綠素2222CO 2H S 光能 CH O H O 2S藍(lán)細(xì)菌：光合細(xì)菌：二、光能異養(yǎng)型光

41、能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型 或稱光能異養(yǎng)型，這類 微生物不能以CO2作為唯一碳源或主要碳源， 以小分子有機(jī)物作為碳源，并需以有機(jī)物作 為供氫體，利用光能將CO2還原為細(xì)胞物質(zhì)。 紅螺屬的一些細(xì)菌就是這一營(yíng)養(yǎng)類型的代表。光能 光合色素2(CH32CH 3 COCH232CH 2 O H 2 O) CHOHCO光能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型細(xì)菌在生長(zhǎng)時(shí)通 常需要外源的生長(zhǎng)因子三、化能自養(yǎng)型化能無機(jī)自養(yǎng)型 ，這類微生物利用無 機(jī)物氧化過程中放出的化學(xué)能作為它們生 長(zhǎng)所需的能量，以CO2或碳酸鹽作為的唯一 或主要碳源進(jìn)行生長(zhǎng)，利用電子供體如氫 氣、硫化氫、二價(jià)鐵離子或亞硝酸鹽等使 CO2還原成細(xì)胞物質(zhì)。屬于這類微生物的類 群有硫化

42、細(xì)菌、硝化細(xì)菌、氫細(xì)菌與鐵細(xì) 菌等2222H 1 O H O 56.7千卡四、化能異養(yǎng)型化能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型 ，這類微生物生長(zhǎng)所 需的能量來自有機(jī)物氧化過程放出的化學(xué) 能，生長(zhǎng)所需要的碳源主要是一些有機(jī)化 合物，如淀粉、糖類、纖維素、有機(jī)酸等， 也即化能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型微生物里的有機(jī)物通 常既是它們生長(zhǎng)的碳源物質(zhì)又是能源物質(zhì)。 大多數(shù)微生物屬于化能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型：絕大 多數(shù)的細(xì)菌、全部真菌、原生動(dòng)物以及病 毒。劃分 依據(jù)營(yíng)養(yǎng)類型特點(diǎn)碳源自養(yǎng)型(autotrophs)以CO2為唯一或主要碳源異養(yǎng)型(heterotrophs)以有機(jī)物為碳源能源光能型(phototrophs)以光為能源化能型(chemotroph

43、s)以有機(jī)物氧化釋放的化學(xué)能為 能源電子 供體無機(jī)型(lithotrophs)以還原性無機(jī)物為電子供體有機(jī)型(organotrophs)以有機(jī)物為電子供體微生物營(yíng)養(yǎng)類型營(yíng)養(yǎng)類型電子供體碳源能源代表類群光能自養(yǎng)型H2、H2S、 或H2OCO2光能著色細(xì)菌、藍(lán)細(xì)菌 藻類光能異養(yǎng)型有機(jī)物有機(jī)物光能紅螺細(xì)菌化能自養(yǎng)型H2、H2S、Fe2+、NH3、 或NO-2CO2化學(xué)能(無機(jī)物氧化)氫細(xì)菌、硫桿菌、 亞硝化單胞菌屬 (Nitrosomonas)、 硝化桿菌屬 (Nitrobacter)、甲 烷桿菌屬 (Methanobacteriu m)、醋酸桿菌屬 (Acetobacter)化能異養(yǎng)型有機(jī)物有機(jī)物

44、化學(xué)能(有機(jī)物氧化)假單胞菌屬、芽孢 桿菌屬、乳酸菌屬 真菌、原生動(dòng)物微生物的營(yíng)養(yǎng)類型 第四節(jié) 微生物的酶和呼吸 一、微生物的酶系統(tǒng)微生物生命活動(dòng)中無論同化作用還是異化作用都是細(xì)胞內(nèi) 進(jìn)行的一系列的生物化學(xué)反應(yīng)，而這些生化反應(yīng)絕大多數(shù)是在 特定酶的參與下進(jìn)行的，酶推動(dòng)著微生物體內(nèi)代謝的進(jìn)行。不 同的微生物具有不同的酶系統(tǒng)，因此在微生物體內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生不 同的生化反應(yīng)，由于微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收以及吸收后代謝 產(chǎn)物的不同，從而表現(xiàn)出微生物某些生理生化特性的不同。因 此，微生物的一切生命活動(dòng)取決于酶，沒有酶就沒有種類繁多 的微生物生命活動(dòng)現(xiàn)象，也就沒有微生物。由于微生物的種類 極其繁多，幾乎所有天然生

45、物的酶類，都可以從微生物中找到； 微生物生長(zhǎng)繁殖快，代謝能力非常強(qiáng)，這些特點(diǎn)都為微生物在 工業(yè)酶制劑生產(chǎn)上的利用提供了其它生物所不能比擬的優(yōu)勢(shì)。1.微生物酶的種類（1）產(chǎn)生條件分*固有酶 微生物在所處的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)中能固定 產(chǎn)生的酶，不論營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)中有無該酶的作用 底物存在，都不影響該種酶的產(chǎn)生。*適應(yīng)酶 又稱誘導(dǎo)酶，這種酶的產(chǎn)生取決于 營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)中有無底物的存在。有底物存在時(shí)， 能誘導(dǎo)微生物產(chǎn)生催化它的酶；底物不存在 時(shí)，則催化它的酶也不能產(chǎn)生。按照催化反應(yīng)的類型分氧化還原酶 、轉(zhuǎn)移酶 、水解酶 、裂解酶 、 異構(gòu)酶 、合成酶 等。按照微生物酶存在和作用部位分*胞外酶（exo-enzyme）胞外酶由

46、微生物細(xì)胞 產(chǎn)生后分泌到細(xì)胞外，在細(xì)胞外起催化作用。 胞外酶能分解環(huán)境中不能透過細(xì)胞膜的大分 子化合物，如淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)等，使 其水解成簡(jiǎn)單的小分子物質(zhì)后供微生物吸收。 胞外酶主要是水解酶類，大多是在細(xì)胞質(zhì)膜 上合成，然后釋放到細(xì)胞外去的。*胞內(nèi)酶（endo-enzyme）胞內(nèi)酶由微生物細(xì) 胞產(chǎn)生后只能在細(xì)胞內(nèi)起催化作用。胞內(nèi)酶 能將吸收的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)一步合成或分解成細(xì) 胞所需要的物質(zhì)，并在分解代謝過程中獲得 能量。胞內(nèi)酶多數(shù)是氧化還原酶，如細(xì)胞色 素氧化酶。2.微生物酶的提取和應(yīng)用微生物酶的提取利用微生物制取酶制劑，其基本過程如 下：微生物選育（細(xì)菌、酵母、霉菌、放線 菌）培養(yǎng)分離（離心

47、、過濾、研磨、超 聲波破碎、自溶）提純（鹽析、溶液抽提、 離子交換法）酶制劑。酶制劑及應(yīng)用（教材）二、微生物的呼吸作用微生物在生命活動(dòng)中需要能量，主要是 通過生物氧化而獲得。所謂生物氧化就是指 細(xì)胞內(nèi)代謝場(chǎng)所進(jìn)行的氧化作用。它們?cè)谘?化過程中能分段產(chǎn)生和釋放大量的能量，并 以高能鍵形式儲(chǔ)藏在ATP分子內(nèi)，供需要時(shí) 利用。 這個(gè)氧化過程就是呼吸作用。1.好（有）氧呼吸以分子氧作為最終電子受體的生物氧化 過程，稱為好氧呼吸。許多異養(yǎng)微生物在有 氧條件下，以有機(jī)物作為呼吸底物，通過呼 吸而獲得能量。以葡萄糖為例，通過EMP(糖 酵解）途徑和TCA（三羧酸循環(huán)）被徹底氧 化成二氧化碳和水，生成38個(gè)A

48、TP，化學(xué)反 應(yīng)式為：C6H12O6+6O2+38ADP+38Pi6CO2+6H2O+38ATP2.厭氧呼吸以無機(jī)氧化物作為最終電子受體的生物氧化 過程，稱為厭氧呼吸。能起這種作用的化合物有 硫酸鹽、硝酸鹽和碳酸鹽。這是少數(shù)微生物的呼 吸過程。例如脫氮小球菌將葡萄糖氧化成二氧化 碳和水，而把硝酸鹽還原成亞硝酸鹽，反應(yīng)式如 下：-C6H12O6+12NO3 6CO2+6H2O+12NO2-+429000卡3.發(fā)酵作用如果電子供體是有機(jī)化合物，而最終電子 受體也是有機(jī)化合物的生物氧化過程稱為發(fā)酵 作用。在發(fā)酵過程中，有機(jī)物既是被氧化了基 質(zhì)，又是最終的電子受體，但是由于氧化不徹 底，所以產(chǎn)能比較少

49、。酵母菌利用葡萄糖進(jìn)行 酒精發(fā)酵，只釋放54000卡熱量，其中只有 23000卡貯存于ATP中，其余又以熱的形式散 失，反應(yīng)式如下：C6H12O6+2ADP+2Pi2C2H5OH+2CO2+2ATP思考：微生物的呼吸作用的生理功能是什么？三、微生物的呼吸類型分類好氧微生物：主要進(jìn)行有氧呼吸；厭氧微生物：主要進(jìn)行厭氧呼吸；兼性厭氧微生物：有氧時(shí)有氧呼吸，無氧 時(shí)厭氧呼吸或發(fā)酵；微氧微生物：進(jìn)行低水平的有氧呼吸。第六節(jié) 微生物的分解代謝 一、糖的分解微生物將多糖降解后，單糖代謝的主要 途徑有：EMP途徑（Embden-Meverhef-Par nus Pathway），HMP途徑（Hexose-M

50、ono- Phosphate Pathway），ED途徑（Entner-Do udorofPathway），Pk途徑（Phosphoketola se pathway），等四種。1.EMP途徑第一階段可認(rèn)為是不涉及氧化還原反應(yīng)及能量釋放的準(zhǔn)備階段，只是生成兩分子的主要 中間代謝產(chǎn)物：甘油醛-3-磷酸。第二階段發(fā)生氧化還原反應(yīng)，合成ATP并形成兩分子的丙酮酸?？偡磻?yīng)式為：C6H12O6+2NAD+2(ADP+Pi) 2CH3COCOOH+2ATP+2NADH22.HMP途徑稱磷酸戊糖途徑，單磷酸己糖途徑總反應(yīng)式 為:C6H12O6+3H2O+ADP+Pi+6NADP+NAD3CO2+CH3COC

51、OOH+ATP+6NADH2+NAD H23. ED途徑也稱2-酮-3-脫氧-6-磷酸葡萄糖酸途徑。 總 反 應(yīng) 式 ： C6H12O6ADP+Pi+NADP+NAD2 CH3COCOOH +ATP+ NADPH2+ NADH24. PK途徑也稱磷酸解酮酶途徑。丙酮酸的去向在有氧條件下生成的丙酮酸可被進(jìn)一 步代謝，進(jìn)入三羧酸循環(huán)，氧化成二氧化碳 和水，放出大量能量。在無氧條件下，不同的微生物分解丙酮酸后會(huì)積累不同的代謝產(chǎn)物。主要途徑有：乙醇發(fā)酵 ；乳酸發(fā)酵；丙酸發(fā)酵；丁酸發(fā) 酵；混合酸發(fā)酵等。二、蛋白質(zhì)的分解蛋白質(zhì)的分解蛋白質(zhì)-蛋白酶-多肽、氨基酸氨基酸的分解脫氨作用：氧化脫氨、還原脫氨、水

52、解脫氨等。脫羧作用：有相應(yīng)的氨基酸脫羧酶催 化完成。3.氨基酸的轉(zhuǎn)化三、脂肪的分解酯鍵的分解在脂肪酶的作用下水解成甘油和脂肪酸。脂肪酸的分解通過-氧化作用生成大量能量和乙酰輔酶-A， 乙酰輔酶-A進(jìn)入三羧酸循環(huán)。氧化形成二氧化碳和水，并生成能量。參與物質(zhì)轉(zhuǎn)化各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)分解代謝的關(guān)系思考：微生物分解代謝的生理功能是什么？第七節(jié) 微生物的合成代謝 一、微生物合成代謝的概念所謂合成代謝，是指微生物利用能量將簡(jiǎn) 單的無機(jī)或有機(jī)的小分子前體物質(zhì)同化成高分 子物質(zhì)，參與生化反應(yīng)或作為細(xì)胞結(jié)構(gòu)物質(zhì)。二、合成代謝的條件微生物合成代謝時(shí)，必須具備三個(gè)條件， 那就是代謝能量、小分子前體物質(zhì)和還原劑, 只有具備了

53、這三個(gè)基本條件，合成代謝才能進(jìn) 行。三、物質(zhì)合成1.碳水化合物的合成原料：?jiǎn)翁恰⒂袡C(jī)酸、二氧化碳、醛、醇等； 酶：聚合酶；產(chǎn)物：淀粉、纖維素、肝糖、果膠物質(zhì)等；去向：構(gòu)成細(xì)胞、貯藏物質(zhì)、特殊結(jié)構(gòu)（莢 膜）等。2.脂類物質(zhì)的合成原料：有機(jī)酸或無機(jī)酸、醇類； 酶：轉(zhuǎn)酰酶、縮合酶、還原酶等； 產(chǎn)物：磷脂、脂肪、蠟質(zhì)等；去向：構(gòu)成細(xì)胞（脂蛋白）、貯藏（油 滴）。3.氨基酸和蛋白質(zhì)的合成 原料：氮素營(yíng)養(yǎng)；酶：轉(zhuǎn)氨酶、轉(zhuǎn)酰酶、縮合酶等；產(chǎn)物：合成氨基酸后，按遺傳信息合成蛋白 質(zhì)。去向：結(jié)構(gòu)組成、形成功能蛋白（酶、毒素 等）4.核酸的合成原料：核糖、核酸；酶：聚合酶、連接酶、解旋酶等。 產(chǎn)物：核糖核酸、脫氧

54、核糖核酸； 去向：構(gòu)成遺傳物質(zhì)。5.次生代謝產(chǎn)物什么是次生代謝產(chǎn)物微生物合成代謝過程中，由非正常代謝 產(chǎn)生，積累于細(xì)胞內(nèi)，獨(dú)立于細(xì)胞結(jié)構(gòu)之外， 非生活必需的物質(zhì)。由于這些產(chǎn)物往往是在 生長(zhǎng)停止后才開始合成，所以常稱為次生代 謝產(chǎn)物。種類抗生素、生長(zhǎng)刺激素、毒素、色素等。思考：微生物合成代謝的生理功能是什么？四、分解代謝和合成代謝的關(guān)系發(fā)酵工業(yè)，涉及最多的是化能異養(yǎng)型微 生物。這些微生物合成代謝所需要的代謝能 量、小分子前體物質(zhì)和還原劑都是從復(fù)雜的 有機(jī)物中獲得。獲得代謝能量、小分子前體 物質(zhì)和還原劑的過程也是微生物對(duì)吸收的營(yíng) 養(yǎng)物質(zhì)的分解代謝的過程，所以，分解代謝 和合成代謝是不能分開的，兩者

55、在生物體內(nèi) 是有條不紊的平衡過程。第五章 環(huán)境因素對(duì)微生物的影響微生物廣泛存在于自然界，同其它生物 一樣，必然不斷經(jīng)受周圍環(huán)境中各種因素的 影響。環(huán)境條件適宜，微生物能進(jìn)行正常的 新陳代謝，旺盛的生長(zhǎng)繁殖；環(huán)境條件不適 宜，微生物代謝活動(dòng)就會(huì)受到影響，發(fā)生相 應(yīng)的改變，引起一些變異（形態(tài)等方面）； 在環(huán)境條件改變過于劇烈，可導(dǎo)致微生物的 主要代謝機(jī)能發(fā)生障礙，生長(zhǎng)可受到抑制， 甚至可發(fā)生嚴(yán)重變異或死亡。第一節(jié)溫度對(duì)微生物的影響 一、微生物的溫度類群1.嗜冷微生物這類微生物生長(zhǎng)溫度大多數(shù)在1030， 特例可達(dá)34左右。它們常生活在寒冷的地 方，例如地球的兩極、冷泉、深海以及冷藏場(chǎng) 所，是冷藏食品

56、中的主要變質(zhì)菌。例如假單孢 菌中有些嗜冷的菌株在低溫下生長(zhǎng)，常造成冷 藏食品的腐敗。雪藻張文敬教授首次在斯瓦爾巴德群島郎伊爾賓冰川上發(fā)現(xiàn)冰 川雪藻，也是這次中國(guó)伊力特.沐林北極科學(xué)探險(xiǎn)考察隊(duì)目前取 得的重要科考成果。極地雪藻Chlamydomonasnivalis是一種淡水的單細(xì)胞綠藻,在分類學(xué)上屬于綠藻門(Chlorophata)、綠藻綱(Chlorophyceae)、團(tuán)藻目(Volvocales)有人用不同劑量的紫外線輻射極地雪藻，測(cè)定了色素含量、 蛋白質(zhì)和總脂含量以及自由基清除能力的變化。結(jié)果表明，極 地雪藻具有較強(qiáng)的抵抗紫外輻射的能力，紫外輻射后細(xì)胞葉綠 素和類胡蘿卜素含量增加，增幅隨

57、著輻射時(shí)間的延長(zhǎng)而加大。 紫外輻射能使極地雪藻細(xì)胞中蝦青素含量顯著提高。UV-B輻射后，極地雪藻的基本生化成分含量發(fā)生了較為明顯的變化:蛋 白質(zhì)含量隨輻射時(shí)間的增長(zhǎng)而逐漸降低,輻射8h后降低了18.3%， 而總脂含量則逐步增加,輻射8h后增加了32.0%。經(jīng)過不同時(shí)間 UV-B輻射培養(yǎng)以后，極地雪藻在有機(jī)溶劑系統(tǒng)中的清除自由 基能力有所提高?？茖W(xué)家采集樣本2.中溫型微生物這類微生物的生長(zhǎng)溫度范圍在1045之 間。最適生長(zhǎng)溫度為1837,自然界中絕大 多數(shù)微生物都屬于這一大類。生產(chǎn)中的有益微 生物、造成人畜致病和食品腐敗的有害微生物 也是這一類型。在這一類中又可分為室溫型微 生物和體溫型微生物。

58、大多數(shù)植物病原菌和許 多土壤微生物是室溫型微生物，它們的最適生 長(zhǎng)溫度為2028；人和溫血?jiǎng)游锏募纳鷮?于體溫型微生物，它們的最適生長(zhǎng)溫度與其宿 主體溫接近，在3745之間。一 般 細(xì) 菌一般放線菌一 般 霉 菌3.嗜熱性微生物它們生長(zhǎng)溫度范圍在2580之間，最適 溫度在5055之間，它們常存在于溫泉、堆 肥中等環(huán)境中。它們參與堆肥中有機(jī)質(zhì)的分解 作用。土壤中也有高溫菌。在發(fā)酵工業(yè)中，如 果能找到嗜熱菌作為菌種，可縮短生產(chǎn)周期， 防止雜菌污染。在食品工業(yè)中，雖經(jīng)高溫滅菌， 但成品中仍有一些嗜熱微生物存在。海底黑煙囪二、微生物對(duì)溫度的適應(yīng)程度溫度是影響生物機(jī)體的重要因素之一。溫 度的改變必然影

59、響生物體內(nèi)所進(jìn)行的許多生化 反應(yīng)，進(jìn)而影響著它們的生命活動(dòng)。在一定的溫度范圍內(nèi)，每種微生物都有自 己的生長(zhǎng)溫度三基點(diǎn)：最低生長(zhǎng)溫度、最適生 長(zhǎng)溫度和最高生長(zhǎng)溫度。在生長(zhǎng)溫度三基點(diǎn)內(nèi)， 微生物都能生長(zhǎng)，但生長(zhǎng)速度不一樣。微生物 只有處于最適生長(zhǎng)溫度時(shí)，生長(zhǎng)速度才最快， 增代時(shí)間最短。三、低溫對(duì)微生物的影響1.冰點(diǎn)以上的低溫低溫環(huán)境對(duì)微生物生長(zhǎng)不利，但只要有可 利用的水分存在，一般都有微生物生存和生長(zhǎng)。微生物能在低溫下生長(zhǎng)的機(jī)制尚不很清楚， 但至少有兩方面的因素。一是其細(xì)胞內(nèi)具有在 低溫下仍可有效工作的酶；二是具有低溫下仍 可有效輸送物質(zhì)的細(xì)胞膜。2.冰凍對(duì)微生物的影響微生物在受冰凍時(shí)，細(xì)胞內(nèi)的游

60、離水形成 晶體，冰晶體對(duì)微生物細(xì)胞有機(jī)械損傷作用； 由于游離水被冰凍，細(xì)胞失去了可利用的水份， 造成生理干燥狀態(tài)，使有機(jī)質(zhì)的形成和分解不 能正常進(jìn)行；細(xì)胞內(nèi)由于缺水，細(xì)胞質(zhì)濃縮而 使粘度增大，電解質(zhì)濃度增加，細(xì)胞質(zhì)的pH值 和膠體狀態(tài)發(fā)生改變，甚至?xí)鸺?xì)胞質(zhì)內(nèi)蛋 白質(zhì)變性等。速凍危害??；反復(fù)凍融使損傷加強(qiáng)。四、高溫對(duì)微生物的影響微生物對(duì)高溫比較敏感，如果超過了微生 物所適應(yīng)的最高生長(zhǎng)溫度，一般較敏感的微生 物就會(huì)立即死亡。1.熱對(duì)微生物的影響作用機(jī)理高溫之所以對(duì)微生物產(chǎn)生不良影響是因?yàn)?高溫可以引起細(xì)胞原生質(zhì)膠體變性，使酶結(jié)構(gòu) 等受損，細(xì)胞機(jī)能失調(diào)。如果環(huán)境溫度大大超 過最高生長(zhǎng)溫度，則細(xì)胞