第二章細菌生理學

1、1第二章第二章 細菌生理學細菌生理學細菌的生理活動包括攝取和合成營養(yǎng)物質(zhì)細菌的生理活動包括攝取和合成營養(yǎng)物質(zhì), ,進行新陳代謝及生長繁殖。進行新陳代謝及生長繁殖。整個生理活動整個生理活動的中心是新陳代謝的中心是新陳代謝, ,細菌的代謝活動十分活細菌的代謝活動十分活躍而且多樣化躍而且多樣化, ,乃至繁殖迅速是其顯著的特乃至繁殖迅速是其顯著的特點。點。研究細菌的生理活動不僅是基礎生物學科研究細菌的生理活動不僅是基礎生物學科的范疇的范疇, ,而且與醫(yī)學、環(huán)境衛(wèi)生、工農(nóng)業(yè)生而且與醫(yī)學、環(huán)境衛(wèi)生、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等都密切相關(guān)。產(chǎn)等都密切相關(guān)。2細菌生理活動包括：細菌生理活動包括：攝取和合成營養(yǎng)物質(zhì)攝取和合成營

2、養(yǎng)物質(zhì)細菌的新陳代謝細菌的新陳代謝細菌的生長繁殖細菌的生長繁殖3一一、化學組成化學組成占細胞總重量占細胞總重量75%-90%蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)、糖類、脂類、核酸、糖類、脂類、核酸鉀、鈉、鐵、鎂、鈣等鉀、鈉、鐵、鎂、鈣等肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸等肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸等水：水：有機物：有機物：無機離子：無機離子：特有成分：特有成分：微生物細胞的化學組成微生物細胞的化學組成5(一一)、水分：、水分：生命活動離不開水。生命活動離不開水。占細菌體重的占細菌體重的7580%。分為。分為 結(jié)合水：結(jié)合水：與菌體其他成份結(jié)合，不參與滲透作用也與菌體其他成份結(jié)合，不參與滲透作用也 不易凍結(jié)和蒸發(fā)。不易凍結(jié)和蒸發(fā)。 游

3、離水：游離水：呈游離狀態(tài)是細菌體內(nèi)重要溶劑，參加一呈游離狀態(tài)是細菌體內(nèi)重要溶劑，參加一 系列生化反應。系列生化反應。 6( (二二) )、無機鹽：、無機鹽：占細菌重量的占細菌重量的2%3%;常量營養(yǎng)元素常量營養(yǎng)元素: P、 K、 Ca、 Mg、 Na、Cl、 S等等微量營養(yǎng)元素微量營養(yǎng)元素: Cu、 Fe、 Zn、 Mn、 Si、Al、Co等。等。作用作用:u構(gòu)成菌體成分構(gòu)成菌體成分u作為酶的組成部分作為酶的組成部分,維持酶的活性維持酶的活性u調(diào)節(jié)滲透壓調(diào)節(jié)滲透壓71.1.蛋白質(zhì)和含氮化合物：蛋白質(zhì)和含氮化合物： 占細菌的重量占細菌的重量50%50%80%;80%; 包括：復合蛋白包括：復合蛋

4、白: :核蛋白、糖蛋白、脂蛋白；核蛋白、糖蛋白、脂蛋白； 簡單蛋白簡單蛋白: :球蛋白、白蛋白、麥谷蛋白球蛋白、白蛋白、麥谷蛋白 作用作用: :構(gòu)成菌體的主要成分構(gòu)成菌體的主要成分; ;作為酶作為酶, ,催化代謝反應催化代謝反應; ;2 .核酸：核酸：DNA:存在于染色體和質(zhì)粒中存在于染色體和質(zhì)粒中。RNA:存在于細胞質(zhì)和細胞膜中。存在于細胞質(zhì)和細胞膜中。是細菌的遺傳物質(zhì)是細菌的遺傳物質(zhì)。( (三三) )、有機物、有機物83.3.糖類：糖類： 主要以多糖、脂多糖、粘多糖形式存在，并與脂類、主要以多糖、脂多糖、粘多糖形式存在，并與脂類、蛋白質(zhì)形成復合物。蛋白質(zhì)形成復合物。 構(gòu)成細胞壁、菌體抗原、

5、莢膜。構(gòu)成細胞壁、菌體抗原、莢膜。 G G細胞壁中脂多糖與腸桿菌科細菌的分群定型有關(guān)。細胞壁中脂多糖與腸桿菌科細菌的分群定型有關(guān)。4.4.脂類：脂類： 占菌體干重的占菌體干重的1-10%1-10%。 包括中性脂肪、脂肪酸、類脂包括中性脂肪、脂肪酸、類脂 大腸桿菌大腸桿菌3.6-7.9%;3.6-7.9%;枯草桿菌枯草桿菌3-4%;3-4%;結(jié)核桿菌結(jié)核桿菌22.3%22.3%9二二、物理性狀物理性狀光學性質(zhì)光學性質(zhì)半透明半透明體表面積體表面積體積小、表面積大體積小、表面積大帶電現(xiàn)象帶電現(xiàn)象革蘭陽性菌革蘭陽性菌 pH23革蘭陰性菌革蘭陰性菌 pH45半透性半透性細胞壁、膜有半透性細胞壁、膜有半透

6、性滲透壓滲透壓中性環(huán)境帶負電荷中性環(huán)境帶負電荷革蘭陽性菌革蘭陽性菌 2025大氣壓大氣壓革蘭陰性菌革蘭陰性菌 56大氣壓大氣壓101 、光學性質(zhì)光學性質(zhì)細菌為半透明體細菌為半透明體, ,當光線照射至細菌當光線照射至細菌, ,部分被吸部分被吸收收, ,部分被折射部分被折射, ,故細菌懸液呈混濁狀態(tài)。故細菌懸液呈混濁狀態(tài)。菌數(shù)越多濁度越大菌數(shù)越多濁度越大, ,使用比濁法或分光光度計使用比濁法或分光光度計可以粗略地估計細菌的數(shù)量。由于細菌具有這可以粗略地估計細菌的數(shù)量。由于細菌具有這種光學性質(zhì)種光學性質(zhì), ,可用相差顯微鏡觀察其形態(tài)和結(jié)可用相差顯微鏡觀察其形態(tài)和結(jié)構(gòu)。構(gòu)。11122 、表面積表面積

7、細菌體積微小細菌體積微小, ,相對表面積大。有利于同外相對表面積大。有利于同外界進行物質(zhì)交換。界進行物質(zhì)交換。133 、帶電現(xiàn)象帶電現(xiàn)象 細菌固體成分的細菌固體成分的50%-80% 50%-80% 是蛋白質(zhì)是蛋白質(zhì), ,蛋白蛋白質(zhì)由兼性離子氨基酸組成。質(zhì)由兼性離子氨基酸組成。 革蘭陽性菌革蘭陽性菌pHpH為為2-32-3, ,革蘭陰性菌革蘭陰性菌pHpH為為4 45 5, ,故在近中性或弱堿性環(huán)境中故在近中性或弱堿性環(huán)境中, ,細菌均帶細菌均帶負電荷負電荷, ,尤以前者所帶負電荷更多。尤以前者所帶負電荷更多。 細菌的帶電現(xiàn)象與細菌的染色反應、凝細菌的帶電現(xiàn)象與細菌的染色反應、凝集反應、抑菌和殺

8、菌作用等都有密切關(guān)集反應、抑菌和殺菌作用等都有密切關(guān)系。系。14 NH3-NH4酸性酸性 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 氨基酸組成氨基酸組成 COOH-COO-堿性堿性 在一定的在一定的pH條件下，細菌所帶正電荷數(shù)相等，此時的條件下，細菌所帶正電荷數(shù)相等，此時的pH值稱值稱 為為 等電點。等電點。 G+等電點：等電點：1.9-2.9; G等電點：等電點：4-5 一般培養(yǎng)基一般培養(yǎng)基pH7.27.6之間，故之間，故G，G+都帶負電荷。都帶負電荷。15 陽離子染料：堿性染料帶正電荷，而細菌帶負電荷，陽離子染料：堿性染料帶正電荷，而細菌帶負電荷，故細菌學上的染料大都為堿性染料。如美蘭，堿性復故細菌學上的染料大都為堿

9、性染料。如美蘭，堿性復紅，結(jié)晶紫，沙黃，苯胺染料，孔雀綠等。紅，結(jié)晶紫，沙黃，苯胺染料，孔雀綠等。 陰離子染料：酸性染料帶負電荷又叫陰離子染料，伊陰離子染料：酸性染料帶負電荷又叫陰離子染料，伊紅，酸性復紅，胭脂紅。紅，酸性復紅，胭脂紅。 中性染料：瑞特氏中性染料：瑞特氏164 、半透性、滲透壓半透性、滲透壓半透性半透性 細菌的細胞壁和細胞膜都有半透性細菌的細胞壁和細胞膜都有半透性, ,允允許水及部分小分子物質(zhì)用過許水及部分小分子物質(zhì)用過, ,有利于吸收營養(yǎng)和有利于吸收營養(yǎng)和排出代謝產(chǎn)物。排出代謝產(chǎn)物。 滲透壓滲透壓 細菌體內(nèi)含有高濃度的營養(yǎng)物質(zhì)和無機細菌體內(nèi)含有高濃度的營養(yǎng)物質(zhì)和無機鹽鹽, ,

10、一般革蘭氏陽性菌的滲透壓高達一般革蘭氏陽性菌的滲透壓高達20-2520-25個大氣個大氣壓壓, ,革蘭氏陰性菌為革蘭氏陰性菌為5-65-6個大氣壓。細菌所處一般個大氣壓。細菌所處一般環(huán)境相對低滲環(huán)境相對低滲, ,但有堅韌細胞壁的保護不致崩裂。但有堅韌細胞壁的保護不致崩裂。若處于比菌內(nèi)滲透壓更高的環(huán)境中若處于比菌內(nèi)滲透壓更高的環(huán)境中, ,菌體內(nèi)水分菌體內(nèi)水分逸出逸出, ,胞質(zhì)濃縮胞質(zhì)濃縮, ,細菌就不能生長繁殖。細菌就不能生長繁殖。17 細胞質(zhì)中含有各種蛋白質(zhì)，其結(jié)構(gòu)、成分、細胞質(zhì)中含有各種蛋白質(zhì)，其結(jié)構(gòu)、成分、功能各不相同，為多相膠體功能各不相同，為多相膠體propro，因此在細胞，因此在細胞

11、內(nèi)可同時進行性質(zhì)不同的生化反應，結(jié)果細胞內(nèi)可同時進行性質(zhì)不同的生化反應，結(jié)果細胞外濃度低的物質(zhì)可以被選擇性吸收而濃縮于外濃度低的物質(zhì)可以被選擇性吸收而濃縮于C C內(nèi)。內(nèi)。5 5、多相膠體性質(zhì)：、多相膠體性質(zhì)：186、比重 決定于菌體內(nèi)水分和其他物質(zhì)的多少決定于菌體內(nèi)水分和其他物質(zhì)的多少. . 一般大于一般大于1 1 靈桿菌靈桿菌 1.0541.054 枯草桿菌枯草桿菌 1.2-1.3(1.35)1.2-1.3(1.35) 一個細菌的重量約為一個細菌的重量約為 1X101X10-9-91X101X10-10 -10 19第二節(jié)第二節(jié) 細菌的營養(yǎng)與代謝細菌的營養(yǎng)與代謝一、一、細菌的營養(yǎng)要求細菌的營

12、養(yǎng)要求 微生物需要從外界獲得營養(yǎng)物質(zhì)微生物需要從外界獲得營養(yǎng)物質(zhì), ,而而這些營養(yǎng)物質(zhì)主要以有機和無機化合物的這些營養(yǎng)物質(zhì)主要以有機和無機化合物的形式為微生物所利用形式為微生物所利用, ,也有小部分以分子也有小部分以分子態(tài)的氣體形式被微生物利用。態(tài)的氣體形式被微生物利用。 20u氮源（氮源（nitrogen sourcenitrogen source）u碳源碳源 （carbon sourcecarbon source）u無機鹽（無機鹽（mineral saltsmineral salts）u生長因子（生長因子（growth factorgrowth factor）u水（水（waterwater

13、） 細菌的營養(yǎng)要求細菌的營養(yǎng)要求211 碳源碳源( source of carbon) u在細菌生長過程中為細菌提供在細菌生長過程中為細菌提供碳素碳素來源。來源。u在細胞內(nèi)經(jīng)過一系列復雜的化學變化后成為在細胞內(nèi)經(jīng)過一系列復雜的化學變化后成為微生物自身的細胞物質(zhì)微生物自身的細胞物質(zhì)( (如糖類、脂、蛋白如糖類、脂、蛋白質(zhì)等質(zhì)等) )和代謝產(chǎn)物和代謝產(chǎn)物, ,碳可占一般細菌細胞干重碳可占一般細菌細胞干重的一半。的一半。u同時同時, ,絕大部分碳源物質(zhì)在細胞內(nèi)生化反應絕大部分碳源物質(zhì)在細胞內(nèi)生化反應過程中還能為機體提供維持生命活動所需的過程中還能為機體提供維持生命活動所需的能源能源, ,因此碳源物質(zhì)

14、通常也是能源物質(zhì)。因此碳源物質(zhì)通常也是能源物質(zhì)。u但是有些以但是有些以COCO2 2作為唯一或主要碳源的微生物作為唯一或主要碳源的微生物生長所需的能源則并非來自碳源物質(zhì)。生長所需的能源則并非來自碳源物質(zhì)。22常見碳源及種類常見碳源及種類微生物利用的碳源物質(zhì)主要有糖類、有機酸、微生物利用的碳源物質(zhì)主要有糖類、有機酸、醇、脂類、烴、醇、脂類、烴、COCO2 2及碳酸鹽等。及碳酸鹽等。 微生物利用碳源物質(zhì)具有選擇性微生物利用碳源物質(zhì)具有選擇性, ,糖類是一般微糖類是一般微生物較容易利用的良好碳源和能源物質(zhì)。生物較容易利用的良好碳源和能源物質(zhì)。葡萄糖、果糖、麥芽糖、蔗糖、淀粉、半乳糖、葡萄糖、果糖、麥

15、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、乳糖、甘露糖、纖維二糖、纖維素、半纖維素、 甲殼素、本質(zhì)素等甲殼素、本質(zhì)素等單糖優(yōu)于雙糖單糖優(yōu)于雙糖, ,已糖優(yōu)于戊糖已糖優(yōu)于戊糖, ,淀粉優(yōu)于纖維素淀粉優(yōu)于纖維素, ,純多糖優(yōu)于雜多糖純多糖優(yōu)于雜多糖微生物的碳源譜微生物的碳源譜24碳源物質(zhì)利用的選擇性碳源物質(zhì)利用的選擇性目前在微生物工業(yè)發(fā)酵中所利用的碳源物質(zhì)目前在微生物工業(yè)發(fā)酵中所利用的碳源物質(zhì)主要是單糖、怡糖、糖蜜主要是單糖、怡糖、糖蜜( (制糖工業(yè)副產(chǎn)品制糖工業(yè)副產(chǎn)品) )、淀粉淀粉( (玉米粉、山芋粉、野生植物淀粉玉米粉、山芋粉、野生植物淀粉) )、麩、麩皮、米糠等。

16、皮、米糠等。例如在以葡萄糖和半乳糖為碳源的培養(yǎng)基中，例如在以葡萄糖和半乳糖為碳源的培養(yǎng)基中，大腸桿菌大腸桿菌(Escherichia coli)(Escherichia coli)首先利用葡萄首先利用葡萄糖糖, ,然后利用半乳糖然后利用半乳糖, ,前者稱為大腸桿菌的前者稱為大腸桿菌的速速效碳源效碳源，后者稱為，后者稱為遲效碳源遲效碳源。25凡是可以構(gòu)成微生物細胞和代謝產(chǎn)物中氮素凡是可以構(gòu)成微生物細胞和代謝產(chǎn)物中氮素來源的營養(yǎng)物質(zhì)都稱為氮源。來源的營養(yǎng)物質(zhì)都稱為氮源。氮源功能：氮源功能： 為微生物提供合成細胞物質(zhì)代謝產(chǎn)物的原為微生物提供合成細胞物質(zhì)代謝產(chǎn)物的原料，料， 氮源一般不做能源，只有硝化

17、細菌利用氮源一般不做能源，只有硝化細菌利用銨鹽，亞硝酸鹽作氮源銨鹽，亞硝酸鹽作氮源,同時也作能源。同時也作能源。2 2、氮源、氮源( (nitroginnitrogin source) source)微生物氮源譜微生物氮源譜27氮源種類：氮源種類：分子態(tài)氮：固氮微生物以分子氮為唯分子態(tài)氮：固氮微生物以分子氮為唯一氮源一氮源 l無機態(tài)氮：硝酸鹽、銨鹽幾乎所有微無機態(tài)氮：硝酸鹽、銨鹽幾乎所有微生物能利用生物能利用 l有機態(tài)氮：蛋白質(zhì)及其降解產(chǎn)物有機態(tài)氮：蛋白質(zhì)及其降解產(chǎn)物 a、速性氮源：實驗常用牛肉膏、蛋白質(zhì)、速性氮源：實驗常用牛肉膏、蛋白質(zhì)、酵母膏做氮源酵母膏做氮源 b、遲速性氮源：生產(chǎn)用玉米漿

18、、豆餅、遲速性氮源：生產(chǎn)用玉米漿、豆餅、葵花餅、花生餅葵花餅、花生餅 等。等。28氮源利用的選擇性氮源利用的選擇性土霉素產(chǎn)生菌土霉素產(chǎn)生菌-利用玉米漿比利用黃豆餅粉利用玉米漿比利用黃豆餅粉和花生餅粉的速度快和花生餅粉的速度快 29u構(gòu)成微生物細胞的組成成分。構(gòu)成微生物細胞的組成成分。u調(diào)解微生物細胞的滲透壓，調(diào)解微生物細胞的滲透壓，pH值和氧化還原電位。值和氧化還原電位。u有些無機鹽如有些無機鹽如S、Fe還可做為自養(yǎng)微生物的能源。還可做為自養(yǎng)微生物的能源。 u構(gòu)成酶活性基的組成成分，維持酶活性。構(gòu)成酶活性基的組成成分，維持酶活性。Mg、 Ca、K是多種酶的激活劑。是多種酶的激活劑。 3 3、無

19、機鹽（、無機鹽（mineral saltsmineral salts） 30n 構(gòu)成微生物細胞構(gòu)成微生物細胞以以C C、H H、O O、N N、P P、S S六種元素六種元素為主，約占細胞干重的為主，約占細胞干重的9595以上；以上；n CaCa、K K 、MgMg、FeFe為大量元素，以無機鹽陽離子為大量元素，以無機鹽陽離子形式被吸收，配培養(yǎng)基進要加磷酸鹽、硫酸鹽。形式被吸收，配培養(yǎng)基進要加磷酸鹽、硫酸鹽。n ZnZn、CaCa、MnMn、CoCo、MoMo等微量元素，在微生物培等微量元素，在微生物培養(yǎng)中有養(yǎng)中有0.1PPM0.1PPM就可以了，自來水原料中已經(jīng)夠就可以了，自來水原料中已經(jīng)夠

20、用，不需另加。用，不需另加。無機鹽種類無機鹽種類31元素元素人為提供形式人為提供形式生生 理理 功功 能能PKH2PO4、K2HPO4核酸、磷酸和輔酶的成分核酸、磷酸和輔酶的成分SMgSO4含硫氨基酸、含硫維生素成分含硫氨基酸、含硫維生素成分KKH2PO4、K2HPO4酶的輔因子、維持電位差和滲透壓酶的輔因子、維持電位差和滲透壓NaNaCl維持滲透壓、某些細菌和藍細菌需要維持滲透壓、某些細菌和藍細菌需要CaCa(NO3)2、CaCl2胞外酶穩(wěn)定劑、蛋白酶輔因子、細菌芽孢和真胞外酶穩(wěn)定劑、蛋白酶輔因子、細菌芽孢和真菌孢子形成菌孢子形成MgMgSO4固氮酶輔因子、葉綠素成分固氮酶輔因子、葉綠素成分

21、FeFeSO4Cyt成分；合成葉綠素、白成分；合成葉綠素、白喉毒素和毒素和氯高鐵血高鐵血紅素所需紅素所需MnMnSO4超超氧化物氧化物歧化酶、氨肽酶、化酶、氨肽酶、L-阿拉伯糖異構(gòu)酶糖異構(gòu)酶等的輔因子等的輔因子CuCuSO4氧化酶、氧化酶、酪氨酸酶的輔因子氨酸酶的輔因子CoCoSO4VB12復合物的成分、肽酶的輔因子復合物的成分、肽酶的輔因子ZnZnSO4堿性磷酸酶、脫氫酶、肽酶、脫羧酶輔因子堿性磷酸酶、脫氫酶、肽酶、脫羧酶輔因子Mo(NH4)6Mo7O24固氮酶和同化型及異化型硝酸鹽還原酶的成分固氮酶和同化型及異化型硝酸鹽還原酶的成分32通常指那些微生物生長所必需而且需要量很小通常指那些微生

22、物生長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體但微生物自身不能合成或合成量不足以滿足機體生長需要的有機化合物。各種微生物需求的生長生長需要的有機化合物。各種微生物需求的生長因子的種類和數(shù)量是不同的。分類：維生素因子的種類和數(shù)量是不同的。分類：維生素 、氨基酸與嘌呤及嘧啶三大類。氨基酸與嘌呤及嘧啶三大類。功能功能 作為酶的輔基或輔酶參與新陳代謝作為酶的輔基或輔酶參與新陳代謝; ;合成核苷、核苷酸和核酸。合成核苷、核苷酸和核酸。4 4、生長因子（、生長因子（growth factorgrowth factor）33維生素：維生素：u有的微生物自己不能合成維生素，需要外有

23、的微生物自己不能合成維生素，需要外加，主要是加，主要是B族維生素、硫胺素、葉酸、泛族維生素、硫胺素、葉酸、泛酸、核黃素等。酸、核黃素等。 34 各種菌合成各種菌合成AA的能力有很大差別，一般的能力有很大差別，一般G菌強菌強于于G，大腸桿菌自己能合成全部大腸桿菌自己能合成全部AA，沙門氏菌沙門氏菌能合成大部分能合成大部分AA，有的菌合成有的菌合成AA能力極弱，如能力極弱，如腸道串珠菌需從外界補充腸道串珠菌需從外界補充19種種AA。 氨基酸氨基酸35 嘧啶和嘌呤是核酸和輔嘧啶和嘌呤是核酸和輔E的重要組分，是許多的重要組分，是許多微生物必須的生長因素。微生物必須的生長因素。 有些微生物不僅不能合成嘧

24、啶和嘌呤，而且不有些微生物不僅不能合成嘧啶和嘌呤，而且不能將補充的嘧啶和嘌呤結(jié)合在核苷酸上，還必能將補充的嘧啶和嘌呤結(jié)合在核苷酸上，還必須供給核苷酸，有的菌需補充卟啉或其衍生物，須供給核苷酸，有的菌需補充卟啉或其衍生物，還有的菌需供給（低碳）脂肪酸等。還有的菌需供給（低碳）脂肪酸等。堿基：堿基：365 5、水、水u微生物細胞含水約占細胞鮮重的微生物細胞含水約占細胞鮮重的70709090，水作，水作用是多方面的。用是多方面的。u水的功能：是細胞中生化反應的良好介質(zhì)；營養(yǎng)水的功能：是細胞中生化反應的良好介質(zhì)；營養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物都必須溶解在水里，才能被吸收物質(zhì)和代謝產(chǎn)物都必須溶解在水里，才能被吸收或

25、排出體（細胞）外；水的比熱高，能有效的吸或排出體（細胞）外；水的比熱高，能有效的吸收代謝過程中放出的熱量，不致使細胞的溫度驟收代謝過程中放出的熱量，不致使細胞的溫度驟然上升；維持細胞的膨壓（控制細胞形態(tài)）。然上升；維持細胞的膨壓（控制細胞形態(tài)）。37二、細菌的營養(yǎng)類型二、細菌的營養(yǎng)類型1根據(jù)碳素來源區(qū)分：根據(jù)碳素來源區(qū)分：（1）自養(yǎng)菌：只能從無機物中取得碳源的細菌，利用）自養(yǎng)菌：只能從無機物中取得碳源的細菌，利用CO2 ，H2CO3合成有機物。如硝化菌。合成有機物。如硝化菌。（2）異養(yǎng)菌：凡是從有機物中取得碳源的細菌叫異養(yǎng)菌。）異養(yǎng)菌：凡是從有機物中取得碳源的細菌叫異養(yǎng)菌。只能利用有機碳合成所

26、需的含碳有機物，大部分是病原菌。只能利用有機碳合成所需的含碳有機物，大部分是病原菌。2據(jù)能量來源分為據(jù)能量來源分為（1）光能營養(yǎng)菌：將光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能的細菌，土壤和水）光能營養(yǎng)菌：將光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能的細菌，土壤和水中細菌中細菌。（2）化能營養(yǎng)菌：）化能營養(yǎng)菌：從無機物和有機物中取得能量的細菌。從無機物和有機物中取得能量的細菌。大部分細菌屬于這種類型。大部分細菌屬于這種類型。38營養(yǎng)類型營養(yǎng)類型自養(yǎng)菌異養(yǎng)菌以以簡單的無機物為原簡單的無機物為原料，合成菌體成分料，合成菌體成分以多種有機物為原料，以多種有機物為原料，合成菌體成分并獲能合成菌體成分并獲能量量39（1）光能自養(yǎng)菌：凡是以光能作為能源，分

27、解無機物進行生物合）光能自養(yǎng)菌：凡是以光能作為能源，分解無機物進行生物合 成的細菌。硫菌科成的細菌。硫菌科（2）化能自養(yǎng)菌：）化能自養(yǎng)菌：利用某些無機化合物（如利用某些無機化合物（如NH3、H2S、Fe2O3） 取得能量，以二氧化碳作為碳素來源取得能量，以二氧化碳作為碳素來源合成所需合成所需 的有機物。如的有機物。如 硝化細菌科硝化細菌科（3）光能異養(yǎng)菌：能量來源于光合作用，以有機物作為碳源。紅）光能異養(yǎng)菌：能量來源于光合作用，以有機物作為碳源。紅 硫菌科硫菌科（4）化能異養(yǎng)菌：能量來源于化學反應，以有機物作為碳源。）化能異養(yǎng)菌：能量來源于化學反應，以有機物作為碳源。 病原菌病原菌綜上區(qū)分，細

28、菌有綜上區(qū)分，細菌有4 4種營養(yǎng)類型：種營養(yǎng)類型：40u腐生型：腐生型：利用無生命的有機物獲得營養(yǎng)物質(zhì)利用無生命的有機物獲得營養(yǎng)物質(zhì)u寄生型寄生型：從活的寄生體內(nèi)獲取營養(yǎng)物質(zhì)。：從活的寄生體內(nèi)獲取營養(yǎng)物質(zhì)。u中間類型中間類型（兼性腐生或兼性寄生）如大腸桿（兼性腐生或兼性寄生）如大腸桿菌。菌。41營養(yǎng)類型營養(yǎng)類型 主要碳源主要碳源 能源能源 代表菌代表菌 光能自養(yǎng)養(yǎng)型 二氧化碳二氧化碳 光能光能 藍細菌藍細菌 光能異養(yǎng)異養(yǎng)型 有機物有機物 光能光能 紅螺細菌紅螺細菌 化能自養(yǎng)養(yǎng)型 二氧化碳二氧化碳 無機物無機物 硫桿菌硫桿菌 化能異養(yǎng)異養(yǎng)型 有機物有機物 有機物有機物 大腸桿菌大腸桿菌 42四種

29、營養(yǎng)類型劃分不是絕對的四種營養(yǎng)類型劃分不是絕對的 紅螺菌既可利用光能，也可利用化能紅螺菌既可利用光能，也可利用化能。 氫單胞菌是異養(yǎng)和自養(yǎng)的過渡型（稱兼性自養(yǎng)型）。氫單胞菌是異養(yǎng)和自養(yǎng)的過渡型（稱兼性自養(yǎng)型）。43u單純擴散單純擴散（simple diffusionsimple diffusion）u促進擴散促進擴散（facilitated diffusionfacilitated diffusion）u主動運輸主動運輸(active transport)(active transport)u基團移位基團移位(group translocation)(group translocation)三

30、、細菌體內(nèi)外物質(zhì)的運送三、細菌體內(nèi)外物質(zhì)的運送44 物質(zhì)進入細胞的動力是細胞內(nèi)外的濃度差。物質(zhì)進入細胞的動力是細胞內(nèi)外的濃度差。 這種運輸方式不消耗能量。這種運輸方式不消耗能量。 沒有特異性，被運輸物質(zhì)不與膜上物質(zhì)發(fā)生任何反應，沒有特異性，被運輸物質(zhì)不與膜上物質(zhì)發(fā)生任何反應，物質(zhì)不發(fā)生化學變化。物質(zhì)不發(fā)生化學變化。 單純擴散單純擴散(simple diffusion)特點特點452 促進擴散促進擴散(facilitated diffusion)膜載體（載體蛋白）特點膜載體（載體蛋白）特點 有很強的特異性有很強的特異性 在運輸過程中，本身不發(fā)生化。在運輸過程中，本身不發(fā)生化。 能加快物質(zhì)運輸?shù)乃?/p>

31、度。能加快物質(zhì)運輸?shù)乃俣取?46u促進擴散促進擴散(facilitated diffusion)過程：過程： 膜載體在膜外與營養(yǎng)物質(zhì)親合力強，與這種物質(zhì)結(jié)合，進膜載體在膜外與營養(yǎng)物質(zhì)親合力強，與這種物質(zhì)結(jié)合，進入細胞后親合力降低釋放營養(yǎng)物質(zhì)。像渡船一樣，膜外裝入細胞后親合力降低釋放營養(yǎng)物質(zhì)。像渡船一樣，膜外裝貨，膜內(nèi)卸貨，這種擴散方式比單純擴散速度快。膜內(nèi)外貨，膜內(nèi)卸貨，這種擴散方式比單純擴散速度快。膜內(nèi)外親合力的改變與載體分子構(gòu)型改變有關(guān)。親合力的改變與載體分子構(gòu)型改變有關(guān)。u促進擴散特點促進擴散特點 物質(zhì)運輸動力是細胞外的濃度差。物質(zhì)運輸動力是細胞外的濃度差。 運輸過程不消耗能量。運輸過程

32、不消耗能量。 有膜載體參加，膜載體（滲透酶）有特異性。運輸葡萄糖有膜載體參加，膜載體（滲透酶）有特異性。運輸葡萄糖 的載體只運輸葡萄糖。的載體只運輸葡萄糖。473 3 主動運輸主動運輸(active transport)(active transport) ATP ADP + Pi 恢復恢復原構(gòu)像原構(gòu)像再循環(huán)再循環(huán)耗能構(gòu)像耗能構(gòu)像 改變改變膜上膜上膜外膜外膜內(nèi)膜內(nèi)移位移位結(jié)合結(jié)合48 被運送的物質(zhì)可逆濃度梯度進入細胞內(nèi)要消耗能量，必被運送的物質(zhì)可逆濃度梯度進入細胞內(nèi)要消耗能量，必需有能量參加。需有能量參加。 有膜載體參加，膜載體發(fā)生構(gòu)型變化有膜載體參加，膜載體發(fā)生構(gòu)型變化 被運送物質(zhì)不發(fā)生任何

33、變化被運送物質(zhì)不發(fā)生任何變化。主動運輸特點主動運輸特點49基團移位：是在研究糖的運輸時發(fā)現(xiàn)的一種主基團移位：是在研究糖的運輸時發(fā)現(xiàn)的一種主動運輸方式。動運輸方式。運輸過程中需要能量，被運輸?shù)奈镔|(zhì)發(fā)生化學運輸過程中需要能量，被運輸?shù)奈镔|(zhì)發(fā)生化學變化的運輸叫基團移位。變化的運輸叫基團移位。許多糖就是靠基團移位進行運輸?shù)?。許多糖就是靠基團移位進行運輸?shù)摹＿@種運輸方式是通過磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)來運輸營這種運輸方式是通過磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)來運輸營養(yǎng)物質(zhì)的。養(yǎng)物質(zhì)的。 4 4 基團移位基團移位(group translocation)(group translocation)5051運輸方式運輸方式濃度濃度載體載體

34、耗能耗能運送分子發(fā)生運送分子發(fā)生變化變化單純擴散單純擴散高高低低不需要不需要不耗能不耗能不變化不變化促進擴散促進擴散高高低低需要需要不耗能不耗能不變化不變化主動運輸主動運輸?shù)偷透吒咝枰枰哪芎哪懿蛔兓蛔兓鶊F轉(zhuǎn)位基團轉(zhuǎn)位低低高高需要需要耗能耗能變化變化運輸方式：運輸方式：52四四、細菌的新陳代謝細菌的新陳代謝 細菌生長和繁殖速度極快細菌生長和繁殖速度極快, ,超過動物細胞超過動物細胞1010100100倍。倍。 細菌利用各種化合物作為能源的能力遠遠強于動物細胞。細菌利用各種化合物作為能源的能力遠遠強于動物細胞。 細菌對營養(yǎng)的需求比動物細胞更為多種多樣細菌對營養(yǎng)的需求比動物細胞更為多種多樣,

35、 ,因為它們有因為它們有多種代謝旁路。多種代謝旁路。 細菌可利用超常流水線式生產(chǎn)的方式合成大分子物質(zhì)。細菌可利用超常流水線式生產(chǎn)的方式合成大分子物質(zhì)。 細菌能產(chǎn)生諸如肽聚糖、脂多糖、磷壁酸等特殊物質(zhì)。細菌能產(chǎn)生諸如肽聚糖、脂多糖、磷壁酸等特殊物質(zhì)。細菌與動物真核生物新陳代謝的主要區(qū)別細菌與動物真核生物新陳代謝的主要區(qū)別5354 細菌的酶細菌的酶 胞外酶；胞內(nèi)酶；固有酶；誘導酶等。胞外酶；胞內(nèi)酶；固有酶；誘導酶等。 細菌的呼吸細菌的呼吸 細菌借助酶系統(tǒng)對物質(zhì)進行分解氧化，從細菌借助酶系統(tǒng)對物質(zhì)進行分解氧化，從中獲得它所需要的能量的過程。中獲得它所需要的能量的過程。55細菌體內(nèi)存在多種酶，據(jù)酶存在

36、部位和產(chǎn)生條件分為：細菌體內(nèi)存在多種酶，據(jù)酶存在部位和產(chǎn)生條件分為：1胞內(nèi)酶：胞內(nèi)酶：存在于細菌細胞內(nèi)的酶，大部分屬于參與呼吸過程的存在于細菌細胞內(nèi)的酶，大部分屬于參與呼吸過程的 酶類。酶類。2胞外酶：胞外酶：細菌合成后被分泌到細胞外的酶。如水解酶將大分子細菌合成后被分泌到細胞外的酶。如水解酶將大分子 量物質(zhì)分解成小分子量物質(zhì)，便于吸收。量物質(zhì)分解成小分子量物質(zhì)，便于吸收。3固有酶：固有酶：細菌本身所固有的酶。如脫氫酶。細菌本身所固有的酶。如脫氫酶。4誘導酶：誘導酶：在誘導物存在下，因適應環(huán)境而產(chǎn)生的酶類。如大在誘導物存在下，因適應環(huán)境而產(chǎn)生的酶類。如大 腸桿菌的半乳糖苷酶腸桿菌的半乳糖苷酶(

37、 (一一) ) 細菌的酶細菌的酶565限制性核酸內(nèi)切酶：限制性核酸內(nèi)切酶：存在于細菌的細胞內(nèi)，它對異種存在于細菌的細胞內(nèi)，它對異種DNA可可 以識別，并能將其在一定的堿基部位切割，使異種以識別，并能將其在一定的堿基部位切割，使異種DNA斷裂。斷裂。 EcoRI：來自大腸桿菌來自大腸桿菌 Hind：流感嗜血桿菌流感嗜血桿菌 BamHI：淀粉液化芽胞桿菌淀粉液化芽胞桿菌6修飾酶：修飾酶：對對DNA進行修飾，使進行修飾，使DNA特定部位堿基甲基化，從特定部位堿基甲基化，從 而可保護自身的而可保護自身的DNA不被限制酶分解。不被限制酶分解。7與毒力有關(guān)的酶：與毒力有關(guān)的酶：透明質(zhì)酶（結(jié)締組織）膠原酶（

38、結(jié)締組織透明質(zhì)酶（結(jié)締組織）膠原酶（結(jié)締組織）血漿凝固酶，溶纖維蛋白酶，卵磷脂酶（魏氏梭菌產(chǎn)生）血漿凝固酶，溶纖維蛋白酶，卵磷脂酶（魏氏梭菌產(chǎn)生） 57根據(jù)細菌對游離氧的需要，將細菌分為：根據(jù)細菌對游離氧的需要，將細菌分為：（1 1）需氧呼吸菌（需氧菌）：呼吸時必須有充足的氧，在）需氧呼吸菌（需氧菌）：呼吸時必須有充足的氧，在無氧的條件下不能生長，在高層振蕩培養(yǎng)時，生長在表面。無氧的條件下不能生長，在高層振蕩培養(yǎng)時，生長在表面。假單胞菌假單胞菌（2 2）厭氧呼吸菌（厭氧菌）：必須在無氧的條件下才能生）厭氧呼吸菌（厭氧菌）：必須在無氧的條件下才能生長，在高層振蕩培養(yǎng)時，生長在試管底部。壞死桿菌，

39、肉毒長，在高層振蕩培養(yǎng)時，生長在試管底部。壞死桿菌，肉毒梭菌梭菌（3 3）兼性厭氧菌：需）兼性厭氧菌：需O O2 2兼性厭氧，在無氧或有氧的條件下均兼性厭氧，在無氧或有氧的條件下均能生長，在高層振蕩培養(yǎng)時，生長整個培養(yǎng)基。腸桿菌能生長，在高層振蕩培養(yǎng)時，生長整個培養(yǎng)基。腸桿菌( (二二) ) 細菌的呼吸細菌的呼吸58氧化型和發(fā)酵型的區(qū)分氧化型和發(fā)酵型的區(qū)分氧化型呼吸：呼吸在有氧環(huán)境下進行，受氧化型呼吸：呼吸在有氧環(huán)境下進行，受氫體是分子氧的叫氧化型呼吸，簡稱呼吸。氫體是分子氧的叫氧化型呼吸，簡稱呼吸。發(fā)酵型呼吸：呼吸在無氧環(huán)境中進行，受發(fā)酵型呼吸：呼吸在無氧環(huán)境中進行，受氫體不是分子氧，而是其

40、它無機物或有機氫體不是分子氧，而是其它無機物或有機物稱之為厭氧呼吸或發(fā)酵。物稱之為厭氧呼吸或發(fā)酵。5960( (三三) ) 細菌的分解代謝細菌的分解代謝 1.1.糖的分解代謝過程糖的分解代謝過程: : CO CO2 2 H H2 2 H H2 2O O 酸酸( (甲甲 乙乙 丙丙 丁丁 乳酸等乳酸等) )多糖多糖單糖單糖丙酮酸丙酮酸 醛醛 醇醇 酮酮612.2.蛋白質(zhì)的分解代謝過程蛋白質(zhì)的分解代謝過程 無機物無機物(水水,NH3,CO2,H2S)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 氨基酸氨基酸 含碳有機物含碳有機物(甲胺甲胺 尸胺等尸胺等) 甲烷甲烷,酚酚,吲哚吲哚,尿素等尿素等 623.3.脂肪的分解代謝過程脂肪

41、的分解代謝過程: : 脂肪 甘油 + + 脂肪酸 氧化 丙酮酸丙酮酸 羧基丙醛 過氧 化物 臭氧 水63根據(jù)細菌具有不完全相同的酶，根據(jù)細菌具有不完全相同的酶， 分解不同營養(yǎng)物質(zhì)的特點，分解不同營養(yǎng)物質(zhì)的特點， 用生化方法來鑒定細菌用生化方法來鑒定細菌稱：細菌的生化反應64常見的生化反應常見的生化反應對對糖糖的的發(fā)發(fā)酵酵對對蛋蛋白白質(zhì)質(zhì)的的發(fā)發(fā)酵酵枸櫞酸鹽利用試驗枸櫞酸鹽利用試驗尿素酶試驗尿素酶試驗甲基紅試驗甲基紅試驗吲哚試驗吲哚試驗硫化氫試驗硫化氫試驗單糖發(fā)酵試驗單糖發(fā)酵試驗VP試驗試驗其其他他試試驗驗65 糖發(fā)酵試驗糖發(fā)酵試驗u不同細菌分解糖類的能力和代謝產(chǎn)物不同。不同細菌分解糖類的能力和代謝產(chǎn)物不同。例加大腸埃希菌能發(fā)酵葡萄糖和乳糖例加大腸埃希菌能發(fā)酵葡萄糖和乳糖; ;而傷而傷寒沙門菌可發(fā)酵葡萄糖寒沙門菌可發(fā)酵葡萄糖, ,但不能發(fā)酵乳糖。但不能發(fā)酵乳糖。u即使兩種細菌均可發(fā)酵同一糖類即使兩種細菌均可發(fā)酵同一糖類, ,其結(jié)果也其結(jié)果也不盡相同不盡相同; ;如大腸埃希菌有甲酸脫氫酶如大