高職工業(yè)微生物學(xué)

高職工業(yè)微生物學(xué)第1頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四復(fù)習(xí)第2頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四2.有性孢子繁殖兩個(gè)性細(xì)胞結(jié)合產(chǎn)生新個(gè)體的過程。分三個(gè)階段：（1）質(zhì)配：兩個(gè)性細(xì)胞結(jié)合，細(xì)胞質(zhì)融合，成為雙核細(xì)胞，每個(gè)核均含單倍染色體（n+n）。（2）核配：兩個(gè)核融合，成為二倍體接合子核，此時(shí)核的染色體數(shù)是二倍（2n）。（3）減數(shù)分裂：具有雙倍體的細(xì)胞核經(jīng)過減數(shù)分裂，核中的染色體數(shù)目又恢復(fù)到單倍體狀態(tài)。復(fù)習(xí)第3頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四3.霉菌的生活史從孢子開始，經(jīng)過發(fā)芽、生長成為菌絲體，再由菌絲體經(jīng)過無性繁殖和有性繁殖產(chǎn)生孢子。無性繁殖階段；菌絲體（營養(yǎng)體）在適宜的條件下產(chǎn)生無性孢子，無性孢子萌發(fā)形成新的菌絲體，多次重復(fù)。有性繁殖階段；在發(fā)育后期，在一定條件下，在菌絲體上分化出特殊性器官（細(xì)胞），質(zhì)配、核配、減數(shù)分裂后形成單倍體孢子，再萌發(fā)形成新的菌絲體。復(fù)習(xí)第4頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四三、霉菌的代表屬（一）毛霉（二）根霉（三）青霉（四）曲霉（五）鏈孢霉屬（六）頭孢霉屬復(fù)習(xí)第5頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四四、霉菌與人類的關(guān)系（一）病原性霉菌1.淺部感染真菌2.深部感染真菌3.霉菌毒素（二）霉菌與制藥工業(yè)復(fù)習(xí)第6頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四第三節(jié)大型真菌能產(chǎn)生肉眼即可看清的大型子實(shí)體的真菌。一、形態(tài)和結(jié)構(gòu)基本構(gòu)成為子實(shí)體和菌絲體菌絲體三個(gè)發(fā)育階段初生菌絲：單倍體二生菌絲：以鎖狀聯(lián)合方式增殖細(xì)胞。三生菌絲：二生菌絲特化形成。形成各種子實(shí)體。子實(shí)體由營養(yǎng)菌絲和繁殖菌絲組成，是產(chǎn)生孢子的結(jié)構(gòu)。復(fù)習(xí)第7頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四二、繁殖方式及生活史大型真菌一般屬于擔(dān)子菌門和子囊菌門。（一）繁殖方式無性繁殖：芽殖、裂殖和分生孢子有性繁殖：產(chǎn)生擔(dān)子和擔(dān)孢子（二）生活史即擔(dān)子菌的有性世代。復(fù)習(xí)第8頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四三、大型真菌與制藥工業(yè)（一）藥用大型真菌資源銀耳、茯苓、豬苓、靈芝、冬蟲夏草、馬勃等（二）藥用真菌有效化學(xué)成分1.多糖2.萜類化合物甾醇類（三）藥用大型真菌發(fā)酵工藝的研究復(fù)習(xí)第9頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四病毒病毒是非細(xì)胞型微生物。其體積微小，結(jié)構(gòu)簡單，必須在活細(xì)胞內(nèi)增殖。病毒的大小與形態(tài)：病毒的大小：完整的成熟病毒顆粒稱為病毒體。病毒體的測量單位是納米。病毒的形態(tài)：動(dòng)物病毒多為球形，少數(shù)為彈狀、磚塊狀。噬菌體為蝌蚪狀。復(fù)習(xí)第10頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四病毒的結(jié)構(gòu)與化學(xué)組成化學(xué)組成：主要為核酸和蛋白質(zhì)核酸：DNA或RNA病毒蛋白：結(jié)構(gòu)蛋白和酶蛋白結(jié)構(gòu)：內(nèi)部：核心，主要為核酸。即病毒的基因組，DNA或RNA。決定病毒的遺傳、變異和復(fù)制。此外有少量酶蛋白。外部：衣殼，為蛋白質(zhì)。由多肽殼粒組成。有螺旋、２０面體、復(fù)合三種對(duì)稱類型?？杀Ｗo(hù)病毒的核酸、介導(dǎo)病毒侵入宿主細(xì)胞，并有抗原性。衣殼與核心一起稱為核衣殼，構(gòu)成最簡單的病毒體。復(fù)習(xí)第11頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四包膜：是病毒在成熟過程中以出芽方式穿過宿主細(xì)胞，向細(xì)胞外釋放時(shí)獲得的。由病毒自身的蛋白質(zhì)與宿主細(xì)胞膜或核膜的脂質(zhì)和少量糖類構(gòu)成。有保護(hù)作用，并與病毒的感染有關(guān)。包膜表面常有不同形狀的突起，稱為包膜子粒或刺突。為蛋白質(zhì)，有多種作用。復(fù)習(xí)第12頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四病毒的增殖病毒的增殖：以復(fù)制的方式增殖。一個(gè)復(fù)制周期可分為吸附、穿入、脫殼、生物合成、裝配與釋放五個(gè)步驟。復(fù)習(xí)第13頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四噬菌體一、噬菌體的生物學(xué)性狀噬菌體是感染細(xì)菌、真菌、放線菌或螺旋體等微生物的病毒，在葡萄球菌和志賀菌中首先發(fā)現(xiàn)。病毒的特性：個(gè)體微小，可以通過細(xì)菌濾器沒有完整的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，由蛋白質(zhì)和核酸組成專性細(xì)胞內(nèi)寄生的微生物分布極廣復(fù)習(xí)第14頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四形態(tài)個(gè)體小，需用電子顯微鏡觀察蝌蚪形、微球形和絲形結(jié)構(gòu)大多數(shù)噬菌體呈蝌蚪形，由頭部和尾部兩部分組成化學(xué)組成蛋白質(zhì)構(gòu)成噬菌體的頭部的衣殼及尾部，保護(hù)核酸。核酸-遺傳物質(zhì)復(fù)習(xí)第15頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四二、噬菌體的增殖1.吸附和穿入2.生物合成轉(zhuǎn)錄形成mRNA，轉(zhuǎn)譯成噬菌體所需的酶、調(diào)節(jié)蛋白和結(jié)構(gòu)蛋白。以噬菌體核酸為模板，通過核酸多聚酶催化作用，大量復(fù)制子代噬菌體的基因核酸。3.成熟與釋放蛋白質(zhì)和核酸合成后，在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)按一定程序裝配成成熟的噬菌體。當(dāng)子代達(dá)一定數(shù)目后，菌細(xì)胞突然裂解，釋放出的噬菌體又能感染新的敏感細(xì)菌。有些絲形噬菌體以出芽方式逐個(gè)釋放。復(fù)習(xí)第16頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四三、噬菌斑及噬菌體效價(jià)分離：在液體培養(yǎng)基中，噬菌現(xiàn)象可使渾濁菌液變?yōu)槌吻濉Ｔ诠腆w培養(yǎng)基中，適量噬菌體和宿主菌液混合后接種培養(yǎng)，培養(yǎng)基表面可有透亮的溶菌空斑出現(xiàn)。噬菌體的滴定一個(gè)空斑系由一個(gè)噬菌體復(fù)制增殖并裂解細(xì)菌后形成的，稱為噬斑（plaque）。通過噬斑計(jì)數(shù)，可測知一定體積內(nèi)的噬斑形成單位數(shù)目，即噬菌體的數(shù)量。常以每毫升噬菌體液能出現(xiàn)的噬菌斑（PFC/ml）表示噬菌體的效價(jià)或滴度。復(fù)習(xí)第17頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四四、噬菌體的一步生長曲線烈性噬菌體在感染的初、中期，沒有噬菌體繁殖的跡象，最后只有在宿主細(xì)胞破裂后才能看到噬菌體數(shù)目大量增加。此種繁殖過程為一步生長。復(fù)習(xí)第18頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四噬菌體復(fù)制（繁殖）的三個(gè)階段：1、吸附期：游離的噬菌體吸附到宿主細(xì)胞2、潛伏期：從噬菌體吸附到細(xì)胞到釋放出新噬菌體的最短時(shí)期3、裂解期：隨著菌體不斷破裂，新噬菌體數(shù)目增加，直到最高值。將細(xì)胞裂解后測定病毒的數(shù)量。前期可將培養(yǎng)物先離心去上清以消除未吸附病毒的影響取培養(yǎng)物直接測定病毒數(shù)量將培養(yǎng)物過濾去細(xì)胞后測定病毒數(shù)量第19頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四隱蔽期（eclipseperiod）在潛伏期的前一段，受染細(xì)胞內(nèi)檢測不到感染性病毒，后一階段，感染性病毒在受染細(xì)胞內(nèi)的數(shù)量急劇增加。自病毒在受染細(xì)胞內(nèi)消失到細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)新的感染性病毒的時(shí)間為為隱蔽期。隱蔽期病毒在細(xì)胞內(nèi)存在的動(dòng)力學(xué)曲線呈線性函數(shù)，而非指數(shù)關(guān)系，從而證明子代病毒顆粒是由新合成的病毒基因組與蛋白質(zhì)經(jīng)裝配成熟，而不是通過雙分裂方式產(chǎn)生的。裂解量每個(gè)受染細(xì)胞所產(chǎn)生的子代病毒顆粒的平均數(shù)目。其值等于潛伏期受染細(xì)胞的數(shù)目除以穩(wěn)定期受染細(xì)胞所釋放的全部子代病毒數(shù)目，即等于穩(wěn)定期病毒效價(jià)與潛伏期病毒效價(jià)之比。第20頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四五、噬菌體與宿主細(xì)胞生活周期1.烈性噬菌體2.溫和噬菌體溶原性細(xì)菌（lysogenicbacterium）：攜帶溶原性噬菌體的細(xì)菌，此狀態(tài)稱為溶原狀態(tài)（lysogeny）。前噬菌體（prophage）整合在細(xì)菌基因組中的噬菌體基因組稱為前噬菌體。溶原性：前噬菌體偶爾可自發(fā)或在某些理化和生物因素的誘導(dǎo)下脫離宿主菌基因組而進(jìn)入溶菌周期，產(chǎn)生成熟噬菌體，導(dǎo)致細(xì)菌裂解。溫和噬菌體的這種產(chǎn)生成熟噬菌體顆粒和溶解宿主菌的潛在能力稱為溶原性（lysogeny）。噬菌體免疫狀態(tài)：溶原性細(xì)菌具有抵抗同種或近緣噬菌體重復(fù)感染的能力。第21頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四噬菌體溶菌性周期和溶原性周期第22頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四六、噬菌體的應(yīng)用

鑒定未知的細(xì)菌噬菌體與宿主菌的關(guān)系有高度特異性，可用于未知細(xì)菌的鑒定和分型。如應(yīng)用傷寒沙門菌Vi噬菌體可將有Vi抗原的傷寒沙門菌分成96個(gè)噬菌體型。分子生物學(xué)的研究工具噬菌體基因數(shù)量少，結(jié)構(gòu)比細(xì)菌和高等細(xì)胞簡單得多，而且容易獲得大量的突變體。λ噬菌體可用來構(gòu)建基因文庫第23頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四細(xì)菌感染的診斷與治療應(yīng)用噬菌體效價(jià)增長試驗(yàn)可檢測標(biāo)本中的相應(yīng)細(xì)菌。在懷疑有某種細(xì)菌存在的標(biāo)本中，加入一定數(shù)量的已知噬菌體，37℃孵育6~8h，再測定該噬菌體的效價(jià)。輔助治療，如應(yīng)用銅綠假單胞菌噬菌體治療創(chuàng)口感染。遺傳工程基因工程載體噬菌體展示技術(shù)第24頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四第五章微生物的營養(yǎng)1.微生物的營養(yǎng)物質(zhì)2.培養(yǎng)基第25頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四第一節(jié)微生物的營養(yǎng)物質(zhì)營養(yǎng)：微生物從外部環(huán)境中攝取和利用營養(yǎng)物質(zhì)，以滿足正常生長和繁殖需要的一種生理過程。營養(yǎng)物質(zhì)：能滿足微生物生長、繁殖及完成各種生理活動(dòng)所需要的物質(zhì)的統(tǒng)稱。微生物為了生存就必須從環(huán)境中吸取各種物質(zhì)以合成細(xì)胞物質(zhì)、提供能量以及在新陳代謝中起調(diào)節(jié)作用。第26頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四一、微生物細(xì)胞的化學(xué)組成（一）化學(xué)元素主要元素：碳、氫、氧、氮、磷、硫、鉀、鎂、鈣、鐵（其中前六種占細(xì)菌細(xì)胞干重的97%）。微量元素：鋅、錳、鈉、氯、鉬、硒、鈷、銅、鎢、鎳、硼。第27頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四（二）組成物質(zhì)及生理功能1.水：占細(xì)胞總重70%～90%，以游離水和結(jié)合水兩種形式存在。第28頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四2.固形成分（1）蛋白質(zhì)：簡單蛋白和復(fù)合蛋白重要的結(jié)構(gòu)物質(zhì)，酶或輔酶，參與物質(zhì)運(yùn)輸，參與細(xì)胞的生長繁殖和遺傳變異。（2）核酸遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)，多與蛋白質(zhì)結(jié)合。（3）糖類復(fù)雜的組成成分如真菌多糖，脂多糖等；游離形式的如糖原和淀粉。（4）脂類：脂肪、磷脂、糖脂、甾醇等細(xì)胞組分，儲(chǔ)藏物質(zhì)第29頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四微生物細(xì)胞化學(xué)組成含量的區(qū)別主要成分細(xì)菌酵母菌霉菌水分（占細(xì)胞鮮重的%）75~8570~8085~90占細(xì)胞干重的%蛋白質(zhì)50~8032~7514~15碳水化合物12~2827~637~40脂肪5~202~154~40核酸10~206~81無機(jī)鹽2~303.8~76~12第30頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四（三）營養(yǎng)要素及主要作用1.碳源凡是可以被微生物用來構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)的或代謝產(chǎn)物中碳素來源的營養(yǎng)物質(zhì)。生理功能構(gòu)成菌體組分能量的來源組成代謝產(chǎn)物來源無機(jī)碳：CO2及碳酸鹽有機(jī)碳：糖類、醇類、脂類、有機(jī)酸和烴類等。第31頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四微生物的碳源譜第32頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四微生物工業(yè)發(fā)酵中用做碳源的原料傳統(tǒng)種類糖類（單糖，飴糖）；淀粉（玉米粉、山芋粉、野生植物、淀粉等）；麩皮；各種米糠等代糧發(fā)酵：纖維素、石油、CO2、H2微生物利用碳源物質(zhì)具有選擇性。不同種類微生物利用碳源物質(zhì)的能力也有差別。微生物不同，利用上述含碳化合物的能力不同，如假單胞菌屬中的某些種可以利用90種以上的不同類型的碳源物質(zhì)；而某些甲基營養(yǎng)型細(xì)菌只能利用甲醇或甲烷等一碳化合物進(jìn)行生長。第33頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四2.氮源凡用來構(gòu)成菌體物質(zhì)或代謝產(chǎn)物中氮素來源的營養(yǎng)源。生理功能提供合成細(xì)胞中含氮物，如蛋白質(zhì)、核酸，以及含氮代謝物等的原料；少數(shù)細(xì)菌可以銨鹽、硝酸鹽等氮源為能源。來源無機(jī)氮源：銨鹽、硝酸鹽、尿素及氨等；氮?dú)夥肿樱汗痰?。能吸收并利用環(huán)境中游離氮?dú)庾鳛榈?，借助一些特殊的酶將分子態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為氨和其他氮化物——固氮作用。有機(jī)氮源：動(dòng)植物蛋白質(zhì)及其不同程度的降解物，如魚粉、牛肉膏、蛋白胨等。第34頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四微生物的氮源譜類型元素水平化合物水平培養(yǎng)基原料水平有機(jī)碳N·C·H·O·X復(fù)雜蛋白質(zhì)、核酸等牛肉膏、酵母膏、餅粕粉、蠶蛹粉等N·C·H·O尿素、一般氨基酸、簡單蛋白質(zhì)等尿素、蛋白胨、明膠等無機(jī)碳N·HNH3、銨鹽等(NH4)2SO4等N·O硝酸鹽等KNO3等NN2空氣第35頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四實(shí)驗(yàn)室常用的氮源有碳酸銨、硝酸鹽、硫酸銨、尿素、蛋白胨、牛肉膏、酵母膏等。生產(chǎn)上常用的氮源有硝酸鹽、銨鹽、尿素、氨以及蛋白含量較高的魚粉、蠶蛹粉、黃豆餅粉、花生餅份、玉米漿等。速效氮源無機(jī)氮源或以蛋白質(zhì)降解產(chǎn)物形式存在的有機(jī)氮源可以直接被菌體吸收利用。速效氮源通常有利于機(jī)體的生長。遲效氮源蛋白氮必須通過水解之后降解成胨、肽、氨基酸等才能被機(jī)體利用。遲效氮源有利于代謝產(chǎn)物的形成。第36頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四3.能源能為微生物的生命活動(dòng)提供最初能量來源的營養(yǎng)物或輻射能。異養(yǎng)微生物的能源就是其碳源單功能營養(yǎng)物：如輻射能雙功能營養(yǎng)物：NH4+是硝酸細(xì)菌的能源和氮源三功能營養(yǎng)物：如N.C.H.O是異養(yǎng)微生物的能源、碳源及氮源。第37頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四4.無機(jī)鹽為細(xì)胞生長提供必需的各種金屬元素及一些微量元素，以滿足細(xì)菌細(xì)胞生理活動(dòng)的需要。所需的量主要元素：1~0.1mg，磷、硫、鎂、鉀、鈣、鈉等。微量元素：1×10-7g，鐵、銅、鋅、錳、鉆等。一般微生物生長所需要的無機(jī)鹽有：硫酸鹽、磷酸鹽、氯化物以及含有鈉、鉀、鎂、鐵等金屬元素的化合物。生理功能第38頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四無機(jī)鹽大量元素微量元素一般功能特殊功能細(xì)胞內(nèi)一般分子成分(如P，S，Ca，Mg，F(xiàn)e等)生理調(diào)節(jié)物質(zhì)化能自養(yǎng)菌的能源(S、Fe2+、NH4+、NO2-)無氧呼吸時(shí)的氫受體(NO3-、SO42-)維持滲透壓酶的激活劑pH的穩(wěn)定酶的激活劑（Cu2+、Mn2+、Zn2+等）特殊分子結(jié)構(gòu)成分（Co、Mo等）第39頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四5.生長因子一類對(duì)微生物正常生活所不可缺少而需要量又不大，但微生物自身不能用簡單的碳源或氮源合成，或合成量不足以滿足機(jī)體生長需要的有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)。B族維生素、某些氨基酸、嘌呤、嘧啶。缺乏合成生長因子能力的微生物稱為“營養(yǎng)缺陷型”微生物。營養(yǎng)缺陷型微生物是由于自發(fā)或誘發(fā)突變等原因從野生型菌株產(chǎn)生的需要提供特定生長素物質(zhì)才能生長的菌株。不需要生長因子而能在基礎(chǔ)培養(yǎng)基上生長的菌株為野生型(wildtype)。第40頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四生理功能構(gòu)成酶的活性基成份細(xì)胞核酸的組成物質(zhì)提供代謝中電子載體對(duì)生長因子的需要一般用量：1~50毫微克/ml；可通過給培養(yǎng)基加入酵母膏、血清、豆芽浸液、玉米漿等供給。第41頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四二、微生物的營養(yǎng)類型根據(jù)生長所需要的營養(yǎng)物質(zhì)的性質(zhì)（碳源），可將生物分成兩種基本的營養(yǎng)類型異養(yǎng)型生物：在生長時(shí)需要以復(fù)雜的有機(jī)物質(zhì)作為營養(yǎng)物質(zhì)自養(yǎng)型生物：在生長時(shí)能以簡單的無機(jī)物質(zhì)作為營養(yǎng)物質(zhì)而微生物既有異養(yǎng)型的也有自養(yǎng)型的，大多數(shù)微生物屬于異養(yǎng)型生物，少數(shù)微生物屬于自養(yǎng)型生物。第42頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四根據(jù)生長時(shí)能量的來源不同，又可將生物分成兩種類型化能營養(yǎng)型生物：依靠化合物氧化釋放的能量進(jìn)行生長光能營養(yǎng)型生物：依靠光能進(jìn)行生長動(dòng)物和大部分微生物屬于化能營養(yǎng)型生物，它們從物質(zhì)的氧化過程中獲得能量。植物和少部分微生物屬于光能營養(yǎng)型生物。按供氫體分無機(jī)營養(yǎng)型生物有機(jī)營養(yǎng)型生物第43頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四微生物的基本營養(yǎng)類型營養(yǎng)類型基本碳源能源供氫體實(shí)例光能無機(jī)營養(yǎng)型（光能自養(yǎng)型）CO2光能無機(jī)物（H2S、S、H2或H2O等）藍(lán)細(xì)菌，紫硫細(xì)菌，綠硫細(xì)菌，藻類光能有機(jī)營養(yǎng)型（光能異養(yǎng)型）CO2及簡單有機(jī)物光能有機(jī)物紅螺菌科的細(xì)菌（紫色無硫細(xì)菌）化能無機(jī)營養(yǎng)型（化能自養(yǎng)型）CO2或碳酸鹽化學(xué)能（無機(jī)物）無機(jī)物（NH4+、NO2-、S、H2S、H2、Fe2+等）硝化細(xì)菌，硫化細(xì)菌，鐵細(xì)菌，氫細(xì)菌，硫磺細(xì)菌等化能有機(jī)營養(yǎng)型（化能異養(yǎng)型）有機(jī)物化學(xué)能（有機(jī)物）有機(jī)物絕大多數(shù)細(xì)菌和全部真核微生物第44頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四（一）光能自養(yǎng)型：能以CO2作為主要或唯一的碳源，以水、硫化氫、硫代硫酸鈉或其他無機(jī)化合物作為供氫體并利用光能進(jìn)行生長。如藍(lán)細(xì)菌、藻類、綠硫細(xì)菌、紅硫細(xì)菌等。第45頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四（二）光能異養(yǎng)型：不能以CO2或碳酸鹽作為主要或唯一的碳源，而是以有機(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)。如紅螺細(xì)菌。光能異養(yǎng)型細(xì)菌在生長時(shí)大多數(shù)需要外源的生長因子。第46頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四（三）化能自養(yǎng)型：能夠以CO2或碳酸鹽作為主要或唯一的碳源，以無機(jī)物氧化釋放的化學(xué)能為能源，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)。如硫化細(xì)菌、硝化細(xì)菌、氫細(xì)菌與鐵細(xì)菌。它們?cè)谧匀唤缥镔|(zhì)轉(zhuǎn)換過程中起著重要的作用。亞硝化細(xì)菌2NH4++3O2→2NO2-+2H2O+4H++132Kcal硫化細(xì)菌:通過氧化還原態(tài)的無機(jī)硫化物（H2S、S、S2O32-、SO32-）獲得能量（硫桿菌屬，硫微螺菌屬）H2S+1/2O2

→S+H2O+50.1Kcal鐵細(xì)菌：氧化Fe2+為Fe3+獲取能量并同化2Fe2++1/2O2+2H+→2Fe3++H2O+21.2Kcal第47頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四（四）化能異養(yǎng)型：微生物生長所需的能量來自有機(jī)物氧化過程放出的化學(xué)能，所需要的碳源主要是有機(jī)化合物，如淀粉、糖類、纖維素、有機(jī)酸等。此型微生物利用的有機(jī)物通常既是它們生長的碳源物質(zhì)又是能源物質(zhì)。大多數(shù)微生物屬于化能有機(jī)營養(yǎng)型：包括絕大多數(shù)的細(xì)菌、全部真菌、原生動(dòng)物及所有的致病微生物都是化能異養(yǎng)營養(yǎng)型。第48頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四腐生型：利用無生命的有機(jī)物質(zhì)為碳源，如動(dòng)植物尸體和殘?bào)w。寄生型：利用有生命的有機(jī)物質(zhì)作為碳源，主要借助寄生方式生活在活體細(xì)胞或組織間隙中，從體內(nèi)獲得生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)。主要為致病性的病原菌。中間類型（兼性腐生或兼性寄生）如結(jié)核桿菌、痢疾桿菌就是兼性寄生菌。第49頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四營養(yǎng)類型劃分不是絕對(duì)的紅螺菌既可利用光能，也可不利用（黑暗）氫單胞菌是異養(yǎng)和自養(yǎng)的過渡型（稱兼性自養(yǎng)型）自養(yǎng)與異養(yǎng)的區(qū)別不是能否利用CO2，而在于是否以CO2式碳酸鹽為唯一的碳源。自養(yǎng)型以無機(jī)碳化物為碳源，異養(yǎng)型雖然也可利用CO2，但必須在有機(jī)碳存在情況下。第50頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四三、營養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸簡單擴(kuò)散借助細(xì)胞內(nèi)外營養(yǎng)物質(zhì)的濃度梯度，使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)通過細(xì)菌細(xì)胞的壁膜屏障結(jié)構(gòu)從高濃度向低濃度擴(kuò)散。是一個(gè)不需要代謝能的運(yùn)輸方式。不需要載體參與。物質(zhì)運(yùn)輸?shù)乃俾瘦^慢：速率與胞內(nèi)外營養(yǎng)物質(zhì)的濃度差有關(guān)，即隨細(xì)胞膜內(nèi)外該物質(zhì)濃度差的降低而減小，直到胞內(nèi)外物質(zhì)濃度相同水、甘油、乙醇、某些氨基酸和氣體分子。第51頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四促進(jìn)擴(kuò)散借助細(xì)胞內(nèi)外營養(yǎng)物質(zhì)的濃度梯度和載體蛋白（透過酶），使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)通過細(xì)菌細(xì)胞的壁膜屏障結(jié)構(gòu)，進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的過程。透過酶的參與加快了養(yǎng)料的運(yùn)輸速度。透過酶多為誘導(dǎo)酶。只有在環(huán)境中存在某種養(yǎng)分時(shí)才誘導(dǎo)合成相應(yīng)的透過酶。特異性，即一定的透過酶只能與一定的養(yǎng)料離子或結(jié)構(gòu)相近的分子結(jié)合促進(jìn)擴(kuò)散的動(dòng)力仍然是養(yǎng)料在細(xì)胞質(zhì)膜內(nèi)外的濃度差，不消耗能量。由于透過酶數(shù)量有限而表現(xiàn)出飽和效應(yīng)。氨基酸、單糖、維生素及無機(jī)鹽等。第52頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四主動(dòng)運(yùn)輸借助細(xì)胞膜上的底物特異性載體并消耗一定的能量，將溶質(zhì)從低濃度的一面通過細(xì)胞膜向高濃度的一面轉(zhuǎn)移的方式，是微生物吸收營養(yǎng)的主要方式。大多數(shù)氨基酸、糖類、離子（K+，Na+，HPO42-，HSO42-）等。需要載體蛋白參與。需要消耗代謝能（質(zhì)子動(dòng)力和鈉鉀泵）?？梢赃M(jìn)行逆濃度運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)輸方式?？梢愿淖冞\(yùn)輸?shù)牡钠胶恻c(diǎn)。具有高度的選擇性。載體轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白單向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白同向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白反向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白第53頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四基團(tuán)轉(zhuǎn)移基團(tuán)轉(zhuǎn)位是一種特殊的主動(dòng)運(yùn)輸，與普通的主動(dòng)運(yùn)輸相比，營養(yǎng)物質(zhì)在運(yùn)輸?shù)倪^程中發(fā)生了化學(xué)變化（糖在運(yùn)輸?shù)倪^程中發(fā)生了磷酸化）。其余特點(diǎn)與主動(dòng)運(yùn)輸相同。主要運(yùn)輸葡萄糖、果糖、甘露糖、核苷酸、丁酸和嘌呤等物質(zhì)。這些物質(zhì)在運(yùn)輸過程中被磷酸化，進(jìn)入細(xì)胞后，不能再滲透到細(xì)胞外。其中的磷酸基團(tuán)來源于胞內(nèi)的磷酸烯醇式丙酮酸（PEP），因此，也將基團(tuán)轉(zhuǎn)位稱為磷酸烯醇式丙酮酸-磷酸糖轉(zhuǎn)移酶運(yùn)輸系統(tǒng)（PTS），簡稱磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)。第54頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四主動(dòng)運(yùn)輸基團(tuán)轉(zhuǎn)移第55頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)磷酸烯醇式丙酮酸-磷酸糖轉(zhuǎn)移酶運(yùn)輸系統(tǒng)（PTS）通常由5種蛋白質(zhì)組成，包括酶Ⅰ、酶Ⅱ（有a、b、c三個(gè)亞基）和一種低相對(duì)分子質(zhì)量的熱穩(wěn)定蛋白（HPr）。酶Ⅰ和HPr是非特異的細(xì)胞質(zhì)蛋白，酶Ⅱa是可溶性細(xì)胞質(zhì)蛋白，親水性酶Ⅱb與位于細(xì)胞膜上的酶Ⅱc相結(jié)合。在糖的運(yùn)輸過程中，PEP上的磷酸基團(tuán)逐步通過酶Ⅰ、HPr的磷酸化與去磷酸化作用，最終在酶Ⅱ的作用下，轉(zhuǎn)移到糖，生成磷酸糖釋放于細(xì)胞質(zhì)中。第56頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四四種運(yùn)輸營養(yǎng)物質(zhì)方式的比較第57頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四第二節(jié)培養(yǎng)基培養(yǎng)基：應(yīng)科研或生產(chǎn)的需要，由人工配制的、適合于不同微生物生長繁殖或積累代謝產(chǎn)物用的營養(yǎng)基質(zhì)（混合養(yǎng)料）。特點(diǎn)：任何培養(yǎng)基都應(yīng)具備微生物所需要的六大營養(yǎng)要素，且應(yīng)比例適當(dāng)。所以一旦配成必須立即滅菌。用途：促使微生物生長；積累代謝產(chǎn)物；分離微生物菌種；鑒定微生物種類；微生物細(xì)胞計(jì)數(shù)；菌種保藏；制備微生物制品。第58頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四一、培養(yǎng)基的配制原則選擇適宜的營養(yǎng)物質(zhì)營養(yǎng)物的濃度與比例應(yīng)恰當(dāng)物理化學(xué)條件適宜培養(yǎng)基的的滅菌處理及無菌狀態(tài)的維持第59頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四選擇適宜的營養(yǎng)物質(zhì)即根據(jù)不同微生物的營養(yǎng)需要配制不同的培養(yǎng)基。不同營養(yǎng)類型的微生物，其對(duì)營養(yǎng)物的需求差異很大。如自養(yǎng)型微生物的培養(yǎng)基完全可以（或應(yīng)該）由簡單的無機(jī)物質(zhì)組成。異養(yǎng)微生物的培養(yǎng)基至少需要含有一種有機(jī)物質(zhì)，但有機(jī)物的種類需適應(yīng)所培養(yǎng)微生物的特點(diǎn)。按微生物的主要類群來說，它們所需要的培養(yǎng)基成分也不同：細(xì)菌：牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基放線菌：高氏一號(hào)培養(yǎng)基霉菌：查氏合成培養(yǎng)基酵母菌：麥芽汁第60頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四營養(yǎng)物的濃度與比例濃度過高——微生物的生長起抑制作用濃度過小——不能滿足微生物生長的需要。碳氮比（C/N）直接影響微生物生長與繁殖及代謝物的形成與積累，故常作為考察培養(yǎng)基組成時(shí)的重要指標(biāo)。速效性氮（或碳）源與遲效性氮（或碳）源的比例各種金屬離子間的比例第61頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四物理化學(xué)條件適宜1.pH值：各類微生物的最適生長pH值各不相同細(xì)菌：7.0~7.6，放線菌：7.5~8.0，酵母菌：3.8~6.0，霉菌：4.0~5.8在微生物的生長和代謝過程中，由于營養(yǎng)物質(zhì)的利用和代謝產(chǎn)物的形成與積累，培養(yǎng)基的初始pH值會(huì)發(fā)生改變，為了維持培養(yǎng)基pH值的相對(duì)恒定，通常采用下列兩種方式：內(nèi)源調(diào)節(jié)：在培養(yǎng)基里加一些緩沖劑或不溶性的碳酸鹽，調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的碳氮比。外源調(diào)節(jié)：按實(shí)際需要不斷向發(fā)酵液內(nèi)加酸或堿液第62頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四2.水活度水活度值是指在一定的溫度和壓力條件下，溶液的蒸氣壓力與同樣條件下純水蒸氣壓力之比，即w＝Pw／P0w。式中Pw代表溶液蒸氣壓力，P0w代表純水蒸氣壓力。純水w為1.00，溶液中溶質(zhì)越多，w越小。微生物一般在w為0.60-0.99的條件下生長，w過低時(shí)，微生物生長的遲緩期延長，比生長速率和總生長量減少。細(xì)菌生長最適w較酵母菌和霉菌高，而嗜鹽微生物生長最適w則較低。第63頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四3.氧化還原電勢：不同類型微生物生長對(duì)氧化還原電位（Eh）的要求不同。好氧微生物在Eh值為+0.1V以上時(shí)，可正常生長，一般以+0.3～0.4V為宜；可通過增加通氣量、加入氧化劑（或O2）進(jìn)行調(diào)節(jié)。厭氧微生物在Eh值低于+0.1V條件時(shí)可正常生長。兼性厭氧微生物在Eh值大于+0.1V以上時(shí)進(jìn)行有氧呼吸，低于+0.1V時(shí)進(jìn)行無氧發(fā)酵。對(duì)專性厭氧微生物而言，自由氧對(duì)其有毒害作用，培養(yǎng)基的氧化還原電位調(diào)節(jié)就十分重要。培養(yǎng)厭氧微生物時(shí)，除了在配制培養(yǎng)基、滅菌、接種和培養(yǎng)等一系列操作中采用嚴(yán)格的厭氧技術(shù)除去氧氣外，還要在培養(yǎng)基中加入還原劑，降低其氧化還原電位。第64頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四培養(yǎng)基的滅菌及無菌維持新配制好的培養(yǎng)基必須立即滅菌。高壓蒸氣滅菌一般培養(yǎng)基：1.05Kg/cm2,121.3℃,15-30min含糖培養(yǎng)基：0.56Kg/cm2,112.6℃,15-30min根據(jù)培養(yǎng)基的應(yīng)用目的選擇原料及其來源。是培養(yǎng)菌體還是積累代謝產(chǎn)物？是實(shí)驗(yàn)室種子培養(yǎng)還是大規(guī)模發(fā)酵？代謝產(chǎn)物是初級(jí)代謝產(chǎn)物還是次級(jí)代謝產(chǎn)物？第65頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四二、培養(yǎng)基的類型根據(jù)營養(yǎng)成分的來源劃分天然培養(yǎng)基、合成培養(yǎng)基、半合成培養(yǎng)基根據(jù)物理狀態(tài)劃分液體培養(yǎng)基、固體培養(yǎng)基、半固體培養(yǎng)基根據(jù)用途劃分基礎(chǔ)培養(yǎng)基、加富培養(yǎng)基（完全培養(yǎng)基）、鑒別培養(yǎng)基、選擇培養(yǎng)基、菌種保藏培養(yǎng)基、分析培養(yǎng)基等根據(jù)微生物種類劃分細(xì)菌培養(yǎng)基、放線菌培養(yǎng)基、酵母菌培養(yǎng)基、霉菌培養(yǎng)基等。第66頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四天然培養(yǎng)基(complexmedium)利用化學(xué)成分還不完全清楚或不恒定的天然物質(zhì)，（如肉湯、蛋白胨、麥芽汁、酵母汁、豆芽汁、玉米粉、牛奶、血清等）制成的培養(yǎng)基，天然培養(yǎng)基比較經(jīng)濟(jì)，除實(shí)驗(yàn)室外，更適宜于生產(chǎn)上大規(guī)模地培養(yǎng)微生物。合成（組合）培養(yǎng)基(syntheticmedium)由化學(xué)成分完全了解的物質(zhì)配制而成的培養(yǎng)基，組成成分精確、清楚，重復(fù)性強(qiáng)，但微生物生長較慢，且價(jià)格昂貴，一般適于在實(shí)驗(yàn)室范圍內(nèi)研究微生物營養(yǎng)需要、代謝、分類鑒定、生物測定以及菌種選育、遺傳分析等方面的工作。如高氏培養(yǎng)基、察氏培養(yǎng)基等。半合成培養(yǎng)基(semi-definedmedium)在合成培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上添加些天然成份，以更有效地滿足微生物對(duì)營養(yǎng)物的需要，如馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)基。第67頁，共72頁，2023年，2月20日，星期四液