最新-第二章-園藝學(xué)專業(yè)-課件

第二章微生物的營養(yǎng)和代謝第一節(jié)微生物的營養(yǎng)物質(zhì)和營養(yǎng)類型第二節(jié)微生物的能量代謝第三節(jié)微生物的分解代謝第四節(jié)微生物的合成代謝第二章微生物的營養(yǎng)和代謝第一節(jié)微生物的營養(yǎng)物質(zhì)和營養(yǎng)類型1第一節(jié)微生物的營養(yǎng)物質(zhì)和營養(yǎng)類型兩者關(guān)系并比較課本概念：營養(yǎng)物質(zhì)是微生物生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，而營養(yǎng)是微生物維持和延續(xù)其生命形式的一種生理過程。營養(yǎng)物質(zhì)---那些能夠滿足微生物機體生長、繁殖和完成各種生理活動所需的物質(zhì)稱為營養(yǎng)物質(zhì)(nutrient)。概念營養(yǎng)---微生物從外界環(huán)境中獲取和利用營養(yǎng)物質(zhì)的過程稱為營養(yǎng)（nutrition)。營養(yǎng)類型——依據(jù)微生物生命活動所需的能量來源的不同和所利用的營養(yǎng)物質(zhì)的差別，將微生物分成不同的類別，稱作微生物的營養(yǎng)類型。第一節(jié)微生物的營養(yǎng)物質(zhì)和營養(yǎng)類型兩者關(guān)系并比較課本概念：營2一、營養(yǎng)元素及其功能微生物細(xì)胞水：70%-90%干物質(zhì)

無機鹽（灰分）有機物蛋白質(zhì)、糖、脂、核酸、維生素等及其降解產(chǎn)物細(xì)胞化學(xué)元素組成：主要元素：碳、氫、氧、氮、磷、硫、鉀、鎂、鈣、鐵等；微量元素：鋅、錳、鈉、氯、鉬、硒、鈷、銅、鎢、鎳、硼等。一、營養(yǎng)元素及其功能微生物細(xì)胞水：70%-90%干物質(zhì)無機3微生物的五大營養(yǎng)要素：

水碳素營養(yǎng)（碳源）氮素營養(yǎng)（氮源）礦質(zhì)元素（無機鹽）生長因子微生物的五大營養(yǎng)要素：4水水是微生物生命活動所必不可少的。水在細(xì)胞中的生理功能主要有：（1）微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)與排泄代謝產(chǎn)物的媒介；（2）維持細(xì)胞膨脹壓，保持細(xì)胞膠體狀態(tài)；（3）參與細(xì)胞內(nèi)一系列化學(xué)反應(yīng)，如光合作用與呼吸作用；（4）維持蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子天然構(gòu)象的穩(wěn)定；（5）水的比熱高，又是熱的良導(dǎo)體，能有效地吸收代謝過程中產(chǎn)生的熱并及時地將其散發(fā)出體外，從而有效地控制細(xì)胞內(nèi)溫度的變化。水水是微生物生命活動所必不可少的。5碳素營養(yǎng)碳素營養(yǎng)的生理作用：（1）碳素物質(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；（2）多數(shù)碳源物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)生化反應(yīng)過程中還能為機體提供維持生命活動的能量；但是，以CO2為唯一或主要碳源的微生物生長所需的能源則不是來自CO2。也稱作碳源，在微生物生長過程中為微生物提供碳素的營養(yǎng)物質(zhì)。從簡單的無機含碳化合物如CO2和碳酸鹽到各種各樣的天然有機化合物都可以作為微生物的碳源，但不同的微生物利用含碳物質(zhì)具有選擇性，利用能力也有差異。碳素營養(yǎng)碳素營養(yǎng)的生理作用：也稱作碳源，在微6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。有機酸糖酸、乳酸、檸檬酸、延胡索酸、低級脂肪酸、高級脂肪酸、氨基酸等與糖類比效果較差，有機酸較難進(jìn)入細(xì)胞，進(jìn)入細(xì)胞后會導(dǎo)致pH下降。當(dāng)環(huán)境中缺乏碳源物質(zhì)時，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)、肽、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，可被微生物作為碳源而降解利用。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、7能被微生物利用的氮源有：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。氮源的作用：氮源物質(zhì)能被微生物用來合成細(xì)胞中含氮化合物，極少數(shù)情況下可作為能源，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。微生物對氮源的利用具有選擇性，如玉米漿相對于豆餅粉，NH4+相對于NO3-為速效氮源。銨鹽作為氮源時會導(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培養(yǎng)基pH值會升高，稱為生理堿性鹽。氮素營養(yǎng)亦稱作氮源，凡能被微生物用來構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)或代謝產(chǎn)物中氮素成分的營養(yǎng)物質(zhì)通稱為氮源(sourceofnitrogen)。能被微生物利用的氮源有：蛋白質(zhì)及其各類降解產(chǎn)物、銨鹽、硝酸鹽8種類氮源物質(zhì)說明蛋白質(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)菌只能利用相對分子質(zhì)量較小其降解產(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，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)基上生長時，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種類氮源物質(zhì)說明蛋白質(zhì)類蛋白質(zhì)及其不同程度降解產(chǎn)物(胨9氨基酸的自養(yǎng)與異養(yǎng)型：能以銨鹽、硝酸鹽或尿素等無機氮源為唯一氮源合成自身所需的全部含氮有機物，稱作氨基酸自養(yǎng)型微生物。那些不能以無機氮源合成所需的全部氨基酸而必需從環(huán)境中攝取某些必需氨基酸的微生物，稱作氨基酸異養(yǎng)型微生物。能以空氣中氮氣（N2）為唯一氮源，通過固氮酶將其還原為氨（NH3），再進(jìn)一步合成細(xì)胞所需的全部有機含氮化合物的微生物稱作固氮微生物。氨基酸的自養(yǎng)與異養(yǎng)型：10礦物質(zhì)營養(yǎng)亦稱作無機鹽(inorganicsalt)是微生物生長必不可少的一類營養(yǎng)物質(zhì)，它們在機體中的生理功能主要是：（1）構(gòu)成細(xì)胞的結(jié)構(gòu)成分（2）作為酶的活性中心的組成部分，維持酶的活性；（3）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)胞的氧化還原電位等；（4）作為某些微生物生長的能源物質(zhì)，如鐵細(xì)菌。分作常量元素與微量元素：常量元素：磷、硫、鉀、鎂、鈣、鈉等；微量元素：鋅、錳、氯、鉬、硒、鈷、銅、鎢、鎳、硼等。礦物質(zhì)營養(yǎng)亦稱作無機鹽(inorganic11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)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。元素化合物形式(常用)生理功能磷KH2PO4，K2HPO4核12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)菌生長所必需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13生長因子(growthfactor)通常指那些微生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生長需要的有機化合物。生長因子生長因子主要包括：維生素(vitamin)、氨基酸與嘌呤與嘧啶三大類。其功用：維生素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)基中補充這些氨基酸或含有這些氨基酸的小肽類物質(zhì)，微生物才能正常生長；嘌呤與嘧啶作為生長因子在微生物機體內(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。生長因子(growthfactor)通常指那些微生物生長所14化合物代謝中的作用對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鈷胺素(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)移化合物代謝中的作用對氨基苯甲酸四氫葉酸的前體，一碳單位轉(zhuǎn)15二、微生物的營養(yǎng)類型（四種）1.光能無機營養(yǎng)型（光能自養(yǎng)型）(photolithoautotrophy)2.光能有機營養(yǎng)型（光能異養(yǎng)型）(photoorganoheterophy)3.化能無機營養(yǎng)型（化能自養(yǎng)型）(chemolithoautotrophy)4.化能有機營養(yǎng)型（化能異養(yǎng)型）(chemoorganoheterotrophy)

二、微生物的營養(yǎng)類型（四種）1.光能無機營養(yǎng)型（光能自養(yǎng)型）161.光能無機營養(yǎng)型光能無機營養(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)行生長的的微生物，它們能以無機物如水、硫化氫、硫代硫酸鈉或其他無機化合物為電子和氫供體，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)菌屬于這一類營養(yǎng)類型。1.光能無機營養(yǎng)型光能無機營養(yǎng)型也稱光能自養(yǎng)型，17這與高等植物光合作用是一致的。這與藻類、藍(lán)細(xì)菌和高等植物是不同的。光合細(xì)菌：

藻類和藍(lán)細(xì)菌：這與高等植物光合作用是一致的。這與藻類、藍(lán)細(xì)菌和高等植物是不182.光能有機營養(yǎng)型光能有機營養(yǎng)型或稱光能異養(yǎng)型，這類微生物以CO2或簡單有機物作為碳源，以CO2為碳源時需要有機物作為供氫體，利用光能將CO2還原為細(xì)胞物質(zhì)。紅螺屬的一些細(xì)菌就是這一營養(yǎng)類型的代表：

光能有機營養(yǎng)型細(xì)菌在生長時通常需要外源的生長因子。

2.光能有機營養(yǎng)型光能有機營養(yǎng)型或稱光能異養(yǎng)型，這類微193.化能無機營養(yǎng)型化能無機營養(yǎng)型或稱化能自養(yǎng)型，這類微生物利用無機物氧化過程中放出的化學(xué)能作為它們生長所需的能量，以CO2或碳酸鹽作為的唯一或主要碳源進(jìn)行生長，利用電子供體如氫氣、硫化氫、二價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細(xì)菌、硝化細(xì)菌、氫細(xì)菌與鐵細(xì)菌等（參見微生物的產(chǎn)能方式）。例如氫細(xì)菌：3.化能無機營養(yǎng)型化能無機營養(yǎng)型或稱化能自養(yǎng)型，這類204.化能有機營養(yǎng)型化能有機營養(yǎng)型或稱化能異養(yǎng)型，這類微生物生長所需的能量來自有機物氧化過程放出的化學(xué)能，生長所需要的碳源主要是一些有機化合物，如淀粉、糖類、纖維素、有機酸等，也即化能有機營養(yǎng)型微生物里的有機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營養(yǎng)型：絕大多數(shù)的細(xì)菌、全部真菌、原生動物以及病毒（？）。如果化能有機營養(yǎng)型微生物利用的有機物不具有生命活性，則是腐生型；若是生活在生活細(xì)胞內(nèi)從寄生體內(nèi)獲得營養(yǎng)物質(zhì)，則是寄生型。4.化能有機營養(yǎng)型化能有機營養(yǎng)型或稱化能異養(yǎng)型，這類微21劃分依據(jù)營養(yǎng)類型特點碳源自養(yǎng)型(autotrophs)以CO2為唯一或主要碳源異養(yǎng)型(heterotrophs)以有機物為碳源能源光能營養(yǎng)型(phototrophs)以光為能源化能營養(yǎng)型(chemotrophs)以有機物或無機物氧化釋放的化學(xué)能為能源電子供體無機營養(yǎng)型(lithotrophs)以還原態(tài)無機物為電子供體有機營養(yǎng)型(organotrophs)以有機物為電子供體微生物營養(yǎng)類型劃分小結(jié)劃分營養(yǎng)類型特點碳源自養(yǎng)型(autotrophs)以CO2為22營養(yǎng)類型電子供體碳源能源代表類群光能無機營養(yǎng)型H2、H2S、S、或H2OCO2光能著色細(xì)菌、藍(lán)細(xì)菌、藻類光能有機營養(yǎng)型有機物CO2或有機物光能紅螺細(xì)菌化能無機營養(yǎng)型H2、H2S、Fe2+、NH3、或NO-2CO2化學(xué)能(無機物氧化)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(Methanobacterium)、醋酸桿菌屬(Acetobacter)化能有機營養(yǎng)型有機物有機物化學(xué)能(有機物氧化)假單胞菌屬、芽孢桿菌屬、乳酸菌屬、真菌、原生動物營養(yǎng)類型電子供體碳源能源代表類群光能無機營養(yǎng)型H2、H2S、23三、微生物攝取營養(yǎng)的方式營養(yǎng)物的攝取方式：胞吞作用滲透吸收√營養(yǎng)物通過滲透方式進(jìn)入細(xì)胞的第一屏障是細(xì)胞壁，細(xì)胞壁可允許通過的物質(zhì)的分子量為800u,（u為原子量單位，1u≈1.66×10-27Kg）因此，大分子物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞前需要胞外酶對其進(jìn)行分解。營養(yǎng)物進(jìn)入細(xì)胞的方式有：

簡單擴散促進(jìn)擴散主動運輸基團轉(zhuǎn)位（移）三、微生物攝取營養(yǎng)的方式營養(yǎng)物的攝取方式：胞吞作用營養(yǎng)物通過24營養(yǎng)物質(zhì)吸收與代謝產(chǎn)物的分泌，涉及到物質(zhì)的運輸，而關(guān)鍵是細(xì)胞膜。營養(yǎng)物質(zhì)吸收與代謝產(chǎn)物的分泌，25

簡單擴散不耗能跨膜促進(jìn)擴散運輸

主動運送耗能

基團移位

26又稱作被動運輸(passivetransport)營養(yǎng)物依靠細(xì)胞膜內(nèi)外濃度差，從高濃度到低濃度擴散進(jìn)行運輸。細(xì)胞膜是一道屏障，但是細(xì)胞膜有通透性。運輸?shù)哪芰渴菨舛忍荻人纬傻膭菽??？蛇\輸營養(yǎng)物：氧、二氧化碳、乙醇、氨基酸等小分子；親脂性分子。簡單擴散(simplediffusion)又稱作被動運輸(passivetransport27人工脂雙層膜對不同分子的透過作用人工脂雙層膜對不同分子的透過作用28水的擴散——滲透水的擴散——滲透29細(xì)胞對滲透的反應(yīng)細(xì)胞對滲透的反應(yīng)30需要特異性載體蛋白(carrierprotein)，有：滲透酶(permease)（大多為誘導(dǎo)酶）、移位酶（traslocase）、移位蛋白（traslocator）。原理：每種載體蛋白運輸相應(yīng)的物質(zhì)。利用膜內(nèi)、膜外被運輸物質(zhì)和載體蛋白的親和力的不同。從高濃度到低濃度。運輸?shù)哪芰渴菨舛忍荻人纬傻膭菽堋Ｅe例：釀酒酵母對各種糖、氨基酸和維生素的吸收，及大腸桿菌對甘油的吸收。促進(jìn)擴散(facilitateddiffusion)需要特異性載體蛋白(carrierprotein)，有：31短桿菌肽構(gòu)成的通道短桿菌肽構(gòu)成的通道32單純擴散和促進(jìn)擴散的比較單純擴散和促進(jìn)擴散的比較33是微生物吸收營養(yǎng)的主要方式需要特異性載體蛋白需要能量來改變載體蛋白的構(gòu)象是逆濃度梯度的運輸主動運送(activetransport)是微生物吸收營養(yǎng)的主要方式主動運送(activetran34ABC運輸系統(tǒng)ABC運輸系統(tǒng)（ATP-bindingcassettetransportsystem）利用ATP提供能量的運輸過程不同的轉(zhuǎn)運器可轉(zhuǎn)運離子、氨基酸、核苷酸、多糖、多肽、甚至蛋白質(zhì)ABC運輸系統(tǒng)ABC運輸系統(tǒng)（ATP-bindin35第一個被發(fā)現(xiàn)的真核細(xì)胞的ABC轉(zhuǎn)運器——多藥抗性蛋白（multidrugresistanceprotein,MDR）第一個被發(fā)現(xiàn)的真核細(xì)胞的ABC轉(zhuǎn)運器——多藥抗性蛋白36鈉離子運輸鈉離子主動運送。

1antiport,對向運輸過程：質(zhì)子從胞外（高濃度）到胞內(nèi)（低濃度），同時鈉離子從胞內(nèi)（低濃度）到胞外（高濃度）。2symport,同向運輸過程：鈉離子從胞外（高濃度）到胞內(nèi)（低濃度），同時營養(yǎng)物質(zhì)從胞外（高濃度）到胞內(nèi)（低濃度）。鈉離子同向運輸在真核細(xì)胞的糖和氨基酸吸收中起重要作用鈉離子運輸鈉離子主動運送。鈉離子同向運輸在真核細(xì)37Na+,K+-ATP酶系統(tǒng)，一種重要的離子通道蛋白。作用：富集K+存在于原生質(zhì)膜上面Na+,K+-ATP酶系統(tǒng)，一種重要的離子通道蛋白。作用：38基團移位(grouptranslocation)在運輸過程中，物質(zhì)分子發(fā)生了化學(xué)變化。每輸入一個葡萄糖分子，就要消耗一個ATP的能量?；鶊F移位(grouptranslocation)在運輸過39細(xì)菌PTS運輸。(PTS:phosphotransferasesystem基團移位細(xì)菌PTS運輸。(PTS:phosphotransfe40最新-第二章-園藝學(xué)專業(yè)-課件41胞飲作用胞吞作用胞吐作用胞飲作用胞吞作用胞吐作用42胞吞作用、胞飲作用和胞吐作用胞吞作用、胞飲作用和胞吐作用43四、培養(yǎng)基培養(yǎng)基(medium，culturemedium)是一種人工配制的、適合微生物生長繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物用的營養(yǎng)基質(zhì)。蠟狀芽孢桿菌瓊脂培養(yǎng)基

四、培養(yǎng)基培養(yǎng)基(medium，cultur44配制培養(yǎng)基的原則1.滿足微生物的營養(yǎng)需求每種培養(yǎng)基中要含有適當(dāng)?shù)奶荚?、氮源、無機鹽以及生長因子。當(dāng)然，還需要水。細(xì)菌：牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基放線菌：高氏一號培養(yǎng)基酵母菌：麥芽汁培養(yǎng)基霉菌：查氏培養(yǎng)基馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基配制培養(yǎng)基的原則1.滿足微生物的營養(yǎng)需求每種452.各種各營養(yǎng)物的濃度及比例合適各種營養(yǎng)物的濃度和比例要適宜。設(shè)計培養(yǎng)基前，需要分析微生物的細(xì)胞成分，由此得到各種營養(yǎng)物的比例；設(shè)計培養(yǎng)基時，需要用正交試驗法試驗各種營養(yǎng)物的比例與濃度。

碳氮比（C/N），即培養(yǎng)基中碳元素與氮元素含量之比；也指還原糖與粗蛋白質(zhì)含量之比。一般培養(yǎng)基C/N為6/1；真菌培養(yǎng)基的C/N為10/1。2.各種各營養(yǎng)物的濃度及比例合適各種營養(yǎng)物463.物理化學(xué)條件適宜各類微生物都有其生長繁殖的最適pH值、氧化還原電位和滲透壓，配制培養(yǎng)基時需要調(diào)節(jié)到相應(yīng)的值。涉及：pH值，一般：細(xì)菌嗜中性微堿，最適pH7.0~7.5；放線菌偏堿，pH7.5及以上；酵母菌及霉菌嗜酸，pH4.6~6.0。需要緩沖液成分調(diào)節(jié)pH，例如，磷酸鹽、碳酸鈣（CaCO3）等。氧化還原電位：利用還原劑調(diào)節(jié)，如維生素C、巰基乙醇等滲透壓：嗜鹽微生物需要高滲環(huán)境，一般加入2.8~6.2mol/LNaCl來實現(xiàn)。3.物理化學(xué)條件適宜各類微生物都有其生長繁47培養(yǎng)基的類型及應(yīng)用按對培養(yǎng)基中營養(yǎng)物的化學(xué)成分的了解程度來區(qū)分：

復(fù)合培養(yǎng)基（天然培養(yǎng)基）——利用動植物或微生物的組織、器官或由其得到的提取物制成的培養(yǎng)基。如牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基。其化學(xué)成分復(fù)雜，營養(yǎng)豐富，取材容易，配制方便，但是成分不穩(wěn)定，實驗重復(fù)結(jié)果差。

合成培養(yǎng)基（限定培養(yǎng)基）——用化學(xué)成分已知的化學(xué)物質(zhì)配制的培養(yǎng)基。如高氏一號培養(yǎng)基、查氏培養(yǎng)基。其化學(xué)成分明確，實驗重復(fù)好，適合于生理生化研究。但是，配制復(fù)雜，費用高，微生物在其上生長較慢。半合成培養(yǎng)基——由部分天然材料和部分純化學(xué)藥品制成的培養(yǎng)基。例如馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基（PDA培養(yǎng)基）。培養(yǎng)基的類型及應(yīng)用按對培養(yǎng)基中營養(yǎng)物的化學(xué)成分的了48按培養(yǎng)基的物理狀態(tài)分為：

液體培養(yǎng)基（liquidmedium）——培養(yǎng)基中未加凝固劑。用途：大量培養(yǎng)微生物、研究生理代謝等。固體培養(yǎng)基（solidmedium）——一般加有足量凝固劑；凝固劑瓊脂含量在1.5～2.5％。用途：由于固體培養(yǎng)基能提供表面，形成單菌落，因此可用于：菌種分離、鑒定、保藏等。半固體培養(yǎng)基（semi-solidmedium）——凝固劑含量不足，一般瓊脂含量約為0.5~0.7%。用途：觀察細(xì)菌的運動、測定噬菌體效價等。按培養(yǎng)基的物理狀態(tài)分為：49凝固劑的特點：不被微生物分解利用；生長溫度范圍內(nèi)保持固體狀態(tài)；凝固點溫度對微生物無害；不因滅菌而破壞；透明度好、配制方便、價格低。凝固劑：

瓊脂，常用，熔點95℃以上，凝固點45℃；

明膠，熔點、凝固點均約22℃，用于細(xì)菌的鑒

定試驗；

硅膠，用于無機營養(yǎng)型微生物（化能自養(yǎng)微生物）

培養(yǎng)，固氮菌、土壤微生物的研究試驗。凝固劑的特點：凝固劑：

瓊脂，常用，熔點9550按培養(yǎng)基的用途或功能分為：選擇培養(yǎng)基（selectedmedium）——根據(jù)某種微生物生長的特殊要求或?qū)δ承┗瘜W(xué)物理因素的抗性而設(shè)計的培養(yǎng)基?？梢宰屢活愇⑸镌谄渲姓ＩL而其它微生物生長緩慢甚至不能生長的培養(yǎng)基。用途：將混合菌中所需的目的微生物分離出來。例如：馬丁氏培養(yǎng)基葡萄糖10g蛋白胨5gK2HPO41gMgSO4·7H2O0.5g瓊脂20gH2O1000ml另外加有抑制細(xì)菌生長的孟加拉紅（1/3萬），鏈霉素（30單位/每毫升）或金霉素（2單位/毫升）。

按培養(yǎng)基的用途或功能分為：51富集培養(yǎng)基（enrichedmedium）——一種常用的選擇培養(yǎng)基，培養(yǎng)基中有選擇性營養(yǎng)物，達(dá)到富集某種微生物的目的。鑒別培養(yǎng)基（differentialmedium）——培養(yǎng)基中加入了化學(xué)指示劑或加入了能與微生物的代謝產(chǎn)物發(fā)生顯色反應(yīng)的化學(xué)試劑，在培養(yǎng)前后發(fā)生顯色反應(yīng)，以區(qū)別微生物，用于微生物的鑒定。例如：大腸桿菌鑒定培養(yǎng)基：伊紅美藍(lán)培養(yǎng)基。加富培養(yǎng)基——普通培養(yǎng)基中添加了特殊的營養(yǎng)物，如血清、組織浸出液等，以適應(yīng)特殊的、營養(yǎng)需求苛刻的微生物的營養(yǎng)需求的培養(yǎng)基。富集培養(yǎng)基（enrichedmedium）52培養(yǎng)基3：牛肉膏3g蛋白胨10gNaCl5gH2O1000mLpH?培養(yǎng)基1：葡萄糖5gNH4H2PO41gNaCl5gMgSO4·7H2O0.2gK2HPO41gH2O1000mLpH?培養(yǎng)基2：S10gMgSO4·7H2O0.5g(NH4)2SO40.4gFeSO40.01gKH2PO44gCaCl20.25gH2O1000mLpH?是什么培養(yǎng)基，即名稱？pH值是多少？有何用途？培養(yǎng)基3：培養(yǎng)基1：培養(yǎng)基2：是什么培養(yǎng)基，即名稱？53第二節(jié)微生物的能量代謝代謝（metabolism）：發(fā)生在活細(xì)胞中的各種分解代謝（catabolism）和合成代謝（anabolism）的總和。新陳代謝=分解代謝+合成代謝代謝的概念第二節(jié)微生物的能量代謝代謝（metabolism）：代謝的54分解代謝：

指復(fù)雜的有機物分子通過分解代謝酶系的催化，產(chǎn)生簡單分子、腺苷三磷酸（ATP）形式的能量和還原力的作用。亦稱異化作用合成代謝：

指在合成代謝酶系的催化下，由簡單小分子、ATP形式的能量和還原力一起合成復(fù)雜的大分子的過程。亦稱同化作用復(fù)雜分子（有機物）分解代謝簡單小分子ATP[H]合成代謝分解代謝：復(fù)雜分子分解代謝簡單小分子ATP[H]合成代謝55按物質(zhì)轉(zhuǎn)化方式分：

分解代謝：指細(xì)胞將大分子物質(zhì)降解成小分子物質(zhì)，并在這個過程中產(chǎn)生能量。合成代謝：是指細(xì)胞利用簡單的小分子物質(zhì)合成復(fù)雜大分子的過程。在這個過程中要消耗能量。物質(zhì)代謝和能量代謝：物質(zhì)代謝：物質(zhì)在體內(nèi)轉(zhuǎn)化的過程。能量代謝：伴隨物質(zhì)轉(zhuǎn)化而發(fā)生的能量形式相互轉(zhuǎn)化。按物質(zhì)轉(zhuǎn)化方式分：物質(zhì)代謝和能量代謝：56一、細(xì)胞中的氧化反應(yīng)與能量的產(chǎn)生微生物的能量有光能和化學(xué)能，光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能被細(xì)胞利用。細(xì)胞內(nèi)的能量轉(zhuǎn)化總是涉及氧化還原反應(yīng)：氧化：失去電子，或者失去氫，得到氧，屬脫氫作用，有電子供體和氫供體；還原：得到電子，得到氫，失去氧，有電子受體和氫受體。電子遞體，氫遞體：在電子和氫的最初供體和最終受體之間，代謝中傳遞電子和氫。氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)總是偶聯(lián)發(fā)生。一、細(xì)胞中的氧化反應(yīng)與能量的產(chǎn)生微生物的能量有光能和化學(xué)能，57氧化還原電位（還原勢）：表示物質(zhì)接受電子而被還原的趨勢，以H2為參比對象，可用于必較物質(zhì)被還原的難易程度。符號是E0′，單位是V（伏），mV（毫伏）。2H++2e-H2E0′=–421mV1/2O2+2H2+2e-H2OE0′=+816mV氧化還原系統(tǒng)成員（呼吸鏈組分）具有其還原勢E0′值（見P45表2-4）氧化還原電位（還原勢）：表示物質(zhì)接受電子而被還原的趨勢，2H58二、高能化合物和ATP的合成細(xì)胞中的高能化合物高能鍵——一般認(rèn)為能釋放能量在20.9kJ/mol以上能量的化學(xué)鍵是高能鍵。高能化合物——在水解過程中釋放大量自由能的有機分子。自由能的符號△Go′，其中o′表示標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，即pH7，25℃的狀態(tài)；“–”代表負(fù)值，說明體系中有自由能釋放，反應(yīng)可以進(jìn)行；“+”表示體系是需能反應(yīng)，需要吸收能量才能進(jìn)行。二、高能化合物和ATP的合成細(xì)胞中的高能化合物高能鍵——一般59細(xì)胞中的高能化合物：（見P46表2-5）ATP（其中兩個磷酸鍵為高能鍵）乙酰磷酸1,3-二磷酸甘油酸氨甲酰磷酸肌酸磷酸磷酸烯醇式丙酮酸細(xì)胞中的高能化合物：（見P46表2-5）60細(xì)胞合成ATP（產(chǎn)能代謝）的途徑底物水平磷酸化氧化磷酸化光合磷酸化細(xì)胞合成ATP（產(chǎn)能代謝）的途徑底物水平磷酸化61

---底物分子中的能量直接以高能鍵形式轉(zhuǎn)移給ADP生成ATP，這個過程稱為底物水平磷酸化，這一磷酸化過程在胞漿和線粒體中進(jìn)行，包括有：

1.底物水平磷酸化

(substratelevelphosphorylation)---底物分子中的能量直接以高能鍵形式轉(zhuǎn)移給ADP生成AT62氧化和磷酸化是兩個不同的概念。氧化是底物脫氫或失電子的過程，而磷酸化是指ADP與Pi合成ATP的過程。在原核細(xì)胞或真核細(xì)胞的線粒體中氧化與磷酸化這兩個過程是緊密地偶聯(lián)在一起的，即氧化釋放的能量用于ATP合成，這個過程就是氧化磷酸化，氧化是磷酸化的基礎(chǔ)，而磷酸化是氧化的結(jié)果。2.氧化磷酸化(oxidativephosphorylation)P/O值：表示電子傳遞磷酸化的效率，即每消耗1個氧原子所形成ATP數(shù)。氧化和磷酸化是兩個不同的概念。氧化是底物脫氫或63最新-第二章-園藝學(xué)專業(yè)-課件64最新-第二章-園藝學(xué)專業(yè)-課件65ATP復(fù)合酶的形態(tài)（a）電鏡照片；（b）根據(jù)電鏡照片繪制的模式圖和各部分的大小。ATP復(fù)合酶的形態(tài)66最新-第二章-園藝學(xué)專業(yè)-課件67氧化磷酸化的化學(xué)滲透學(xué)說

呼吸鏈與氧化磷酸化偶聯(lián)示意

氧化磷酸化的化學(xué)滲透學(xué)說呼吸鏈與氧化磷酸化偶聯(lián)示意683.光合磷酸化（1）光合色素

細(xì)菌的光合色素：葉綠素菌綠素輔助色素等（2）光合單位光合系統(tǒng)I光合系統(tǒng)II（3）光合作用

1）環(huán)式光合磷酸化2）非環(huán)式光合磷酸化3）古細(xì)菌光合磷酸化3.光合磷酸化（1）光合色素（3）光合作用691）環(huán)式光合磷酸化1）環(huán)式光合磷酸化702）非環(huán)式光合磷酸化（植物）2）非環(huán)式光合磷酸化（藍(lán)細(xì)菌）2）非環(huán)式光合磷酸化（細(xì)菌）2）非環(huán)式光合磷酸化（植物）2）非環(huán)式光合磷酸化（藍(lán)細(xì)菌）2713）古細(xì)菌光合磷酸化嗜鹽菌特有的無葉綠素或菌綠素參與的獨特光合作用；嗜鹽菌的細(xì)胞膜制備物可分離出紅色和紫色兩個組分；紅膜：在有氧條件下可進(jìn)行氧化磷酸化產(chǎn)能；主要成分為類胡蘿卜素、細(xì)胞色素和黃素蛋白等；紫膜：在缺氧條件下，能利用光能的介導(dǎo)獲得能量；主要成分為細(xì)菌視紫紅質(zhì)和類脂；細(xì)菌視紫紅質(zhì)的功能與葉綠素相似，能吸收光能，并在光量子的驅(qū)動下起著質(zhì)子泵的作用；3）古細(xì)菌光合磷酸化嗜鹽菌特有的無葉綠素或菌綠素參與的獨特光72三、微生物細(xì)胞中能量的釋放和利用發(fā)酵發(fā)酵的概念

在生物氧化中，發(fā)酵（Fermentation）是指在生物氧化中發(fā)酵是指無氧條件下，底物脫氫后所產(chǎn)生的還原力不經(jīng)過呼吸鏈傳遞而直接交給一內(nèi)源氧化性中間代謝產(chǎn)物的一類低效產(chǎn)能反應(yīng)。在發(fā)酵工業(yè)上，發(fā)酵是指任何利用厭氧或好氧微生物來生產(chǎn)有用代謝產(chǎn)物的一類生產(chǎn)方式。產(chǎn)能

1mol（摩爾）葡萄糖酒精發(fā)酵釋放能量225.72kJ（54kcal）。（每克分子ATP的末端磷酸水解的△G0′為-31.8kJ（-7.6千卡）

）三、微生物細(xì)胞中能量的釋放和利用發(fā)酵發(fā)酵的概念73發(fā)酵的途徑

葡萄糖在厭氧條件下分解葡萄糖的產(chǎn)能途徑主要有EMP、HMP、ED和PK途徑。發(fā)酵的種類

依據(jù)發(fā)酵產(chǎn)物之不同有：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、丁二醇發(fā)酵、及乙酸發(fā)酵等。發(fā)酵的途徑發(fā)酵的種類74有氧呼吸有氧呼吸的概念微生物在降解底物的過程中，將釋放出的電子交給NAD(P)+、FAD或FMN等電子載體，再經(jīng)電子傳遞系統(tǒng)傳給外源電子受體O2，從而生成水并釋放出能量ATP的過程。葡萄糖經(jīng)有氧呼吸徹底氧化后產(chǎn)生的能量，部分以ATP的形式貯存起來，部分以熱的形式釋放。在糖酵解中，每個己糖可產(chǎn)生2個ATP和2個NADH。因而糖酵解時每分子己糖可產(chǎn)生6個ATP。在三羧酸循環(huán)中，每分子己糖或2分子丙酮酸產(chǎn)生2分子ATP和8個NADH。這些線粒體內(nèi)的NADH經(jīng)氧化后，每個NADH可產(chǎn)生3個ATP，合計24個ATP。另外2個UQH2（全醌）經(jīng)氧化磷酸化后產(chǎn)生4個ATP。由此可見，三羧酸循環(huán)可產(chǎn)生30個ATP。這30個ATP加上糖酵解產(chǎn)生的6個ATP，即每個己糖經(jīng)呼吸作用完全氧化共產(chǎn)生36個ATP。有氧呼吸有氧呼吸的概念微生物在降解底物的過程中，將釋放出的75最新-第二章-園藝學(xué)專業(yè)-課件76在呼吸終產(chǎn)物方面，只有ATP是可以利用的能量。每克分子ATP的末端磷酸水解的△G0′為-31.8kJ（-7.6千卡）。36molATP的末端磷酸水解的△G0′約為-1140kJ。因此，呼吸作用的效率為-1140/-2870，約為40％。其余的60％以熱的形式散失了。1摩爾（mol，克分子）葡萄糖或果糖完全氧化時的自由能變化（△G0′）為-2870kJ（-686千卡）。

在呼吸終產(chǎn)物方面，只有ATP是可以利用的能量。77無氧呼吸硝酸還原作用硫酸還原作用沼氣發(fā)酵某些微生物在氧化底物時，將電子與氫離子經(jīng)呼吸鏈傳遞，其末端的電子受體不是氧而是氧化態(tài)的無機物。最終產(chǎn)生能量并積累還原態(tài)的無機物。

NO3－NO2－SO42－CO2

可作為電子受體的物質(zhì)：反硝化細(xì)菌脫硫弧菌產(chǎn)甲烷細(xì)菌無氧呼吸硝酸還原作用硫酸還原作用沼氣發(fā)酵某些微生78能量生成效率低于O2。若KNO3為最終電子受體，1mol葡萄糖可以釋放出121.22kJ（29kcal）的自由能。能量的消耗生物合成運動營養(yǎng)的運輸生物發(fā)光生物熱能量生成效率低于O2。若KNO3為最終電子受體79第三節(jié)微生物的分解代謝一、己糖的分解糖酵解和三羧酸循環(huán)通過糖酵解與三羧酸循環(huán)使葡萄糖在有氧的條件下徹底氧化生CO2和水。整體可以分作4步：糖酵解丙酮酸生成乙酰輔酶A生成進(jìn)入三羧酸循環(huán)進(jìn)入呼吸鏈產(chǎn)能第三節(jié)微生物的分解代謝一、己糖的分解糖酵解和三羧酸循環(huán)801.糖酵解的EMP途徑活化移位磷酸化己糖異構(gòu)酶果糖二磷酸醛縮甘油醛-3-磷酸脫氫酶甘油酸變位酶烯醇酶丙酮酸激酶葡萄糖激活的方式結(jié)果產(chǎn)生：2ATP2NADH1.糖酵解的EMP途徑活化移位磷酸化己糖異構(gòu)酶果糖二磷酸醛812.乙酰輔酶A的生成3.三羧酸循環(huán)（TCA循環(huán)）2.乙酰輔酶A的生成3.三羧酸循環(huán)（TCA循環(huán)）82糖酵解的其他途徑1.HMP途徑2.ED途徑糖酵解的其他途徑1.HMP途徑2.ED途徑83葡萄糖經(jīng)轉(zhuǎn)化成6-磷酸葡萄糖酸后，在6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶的催化下，裂解成5-磷酸戊糖和CO2。磷酸戊糖進(jìn)一步代謝有兩種結(jié)局，①磷酸戊糖經(jīng)轉(zhuǎn)酮—轉(zhuǎn)醛酶系催化，又生成磷酸己糖和磷酸丙糖（3-磷酸甘油醛），磷酸丙糖借EMP途徑的一些酶，進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為丙酮酸。稱為不完全HMP途徑。②由六個葡萄糖分子參加反應(yīng)，經(jīng)一系列反應(yīng)，最后回收五個葡萄糖分子，消耗了1分子葡萄糖（徹底氧化成CO2和水），稱完全HMP途徑。HMP途徑(戊糖磷酸途徑)（HexoseMonophophatePathway）1.HMP途徑葡萄糖經(jīng)轉(zhuǎn)化成6-磷酸葡萄糖酸后，在6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶的84HMP途徑HMP途徑85最新-第二章-園藝學(xué)專業(yè)-課件862.ED途徑又稱2-酮-3-脫氧-6-磷酸葡糖酸（KDPG）裂解途徑。存在于多種細(xì)菌中（革蘭氏陰性菌中分布較廣）。ED途徑可不依賴于EMP和HMP途徑而單獨存在，是少數(shù)缺乏完整EMP途徑的微生物的一種替代途徑，未發(fā)現(xiàn)存在于其它生物中。

ATPADPNADP+NADPH2葡萄糖6-磷酸-葡萄糖6-磷酸-葡萄酸

~~激酶

（與EMP途徑連接）

~~氧化酶

(與HMP途徑連接)EMP途徑3-磷酸-甘油醛~~脫水酶2-酮-3-脫氧-6-磷酸-葡萄糖酸EMP途徑丙酮酸~~醛縮酶有氧時與TCA環(huán)連接無氧時進(jìn)行細(xì)菌發(fā)酵2.ED途徑又稱2-酮-3-脫氧-6-磷酸葡糖酸（KDPG87EMP、HMP和ED途徑的比較EMP、HMP和ED途徑的比較88二、丙酮酸代謝的多樣性酒精發(fā)酵乳酸發(fā)酵丁酸發(fā)酵二、丙酮酸代謝的多樣性酒精發(fā)酵乳酸發(fā)酵丁酸發(fā)酵89①酵母型酒精發(fā)酵②同型乳酸發(fā)酵③丙酸發(fā)酵④混合酸發(fā)酵⑤2,3—丁二醇發(fā)酵⑥丁酸發(fā)酵丙酮酸的發(fā)酵產(chǎn)物①酵母型酒精發(fā)酵丙酮酸的發(fā)酵產(chǎn)物90酒精發(fā)酵酒精發(fā)酵91第四節(jié)微生物的合成代謝一、無機養(yǎng)分的同化無機養(yǎng)分包括：二氧化碳氮素硫酸鹽第四節(jié)微生物的合成代謝一、無機養(yǎng)分的同化無機養(yǎng)分包括：92二氧化碳的同化1.自養(yǎng)微生物對CO2的固定利用卡爾文循環(huán)固定CO2。二氧化碳的同化1.自養(yǎng)微生物對CO2的固定利用卡爾文循環(huán)固932.自養(yǎng)微生物對CO2的固定異養(yǎng)微生物固定CO2是利用三羧酸循環(huán)中的酶進(jìn)行催化，合成產(chǎn)物多是三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物例如：PEP羧化酶PEP+CO2草酰乙酸+Pi丙酮酸羧化酶丙酮酸+CO2+ATP+H2O草酰乙酸+ADP+Pi2.自養(yǎng)微生物對CO2的固定異養(yǎng)微生物固定94蘋果酸羧化酶丙酮酸+CO2+NAD(P)H草酰乙酸+NAD(P)蘋果酸羧化酶α-酮戊二酸+CO2+NAD(P)H異檸檬酸+NAD(P)

95氮素的同化1.硝酸鹽的同化還原UtilizationofNitrogenbyPlantsPathwaysofNitrogenAssimilationinRoots氮素的同化1.硝酸鹽的同化還原Utilizationof96Nitrogenase(legumesonly,inassociationwithnitrogen-fixingbacteria)2.Nitrateuptakesystem3.Nitratereductase(NR)4.Nitritereductase(NiR)5.Glutaminesynthetase(GS)6.Glutamatesynthase(GOGAT)7.Glutamatedehydrogenase(GDH)8.Phosphoenolpyruvatecarboxylase(PEPcase)9.Ferredoxinpyridinenucleotidereductase

10.Asparaginesynthetase

11.Glutamate-oxaloacetateaminotransferase

Nitrogenase(legumesonly,in972.氨的同化NADHα-酮戊二酸+NH3谷氨酸

谷氨酸脫氫酶ATP谷氨酸+NH3谷氨酰胺

谷氨酰胺合成酶2.氨的同化98生物固氮反應(yīng)的六大要素：ATP的供應(yīng)；還原力[H]及其傳遞載體；固氮酶；(nif基因編碼)還原底物—N2；鎂離子；嚴(yán)格的厭氧微環(huán)境；3.分子態(tài)氮的同化固氮作用生物固氮反應(yīng)的六大要素：ATP的供應(yīng)；3.分子態(tài)氮的同化固99硫酸鹽的同化還原SulfateuptakeandassimilationPathwayofsulfateassimilationinbacteriaAPS：腺苷磷酸硫酸酐PAPs：磷酸腺苷磷酸硫酸硫酸鹽的同化還原Sulfateuptakeandass100EnzymesandGenes1.SulfatepermeasecysP,cysT,cysW,cysA,cysZ,sbp.2.ATPsulfurylase(Sulfateadenylyltransferase)[EC2.7.7.4]cysD,cysN.3.APSkinase(Adenylylsulfatekinase)[EC2.7.1.25]cysC.4.PAPSreductase(PAPSsulfotransferase)[EC1.8.99.4]cysH.5.Sulfitereductase[EC1.8.1.2]cysG,cysI,cysJ.6.Cysteinesynthase(O-Acetyl-L-serine(thiol)lyaseAandBorO-Acetylserinesulfhydrylase)[EC4.2.99.8]cysK,cysM.7.Cystathioninegamma-synthase(O-Succinylhomoserine(thiol)-lyase)[EC4.2.99.9]metB.8.B-Cystathionase(Cystathioninebeta-lyase)[EC4.4.1.8]metC.9.5-Methyltetrahydropteroyltriglutamate:homocysteineS-methyltransferaseand5-Methyltetrahydrofolate:homocysteineS-methyltransferase(Methioninesynthase)[EC2.1.1.13and2.1.1.14]metE,metH.10.SerineO-acetyltransferase[EC2.3.1.30]cysE.11.CysteinesynthaseB[EC4.2.99.9]cysM.13.gamma-Glutamylcysteinesynthetase[EC6.3.2.2]gsh1.14.Glutathionesynthetase(Glutathionesynthase)[EC6.3.2.3]gshB.15.Phytochelatinsynthase(Glutathionegamma-glutamylcysteinyltransferase)[EC2.3.2.15]?EnzymesandGenes101二、大分子前體物的合成一、單糖的合成二、氨基酸的合成三、核苷酸的合成二、大分子前體物的合成一、單糖的合成二、氨基酸的合成三、核苷102最新-第二章-園藝學(xué)專業(yè)-課件103多糖的合成肽聚糖的合成和細(xì)胞壁的增長三、細(xì)胞結(jié)構(gòu)大分子物質(zhì)的合成多糖的合成肽聚糖的合成和細(xì)胞壁的增長三、細(xì)胞結(jié)構(gòu)大分子物質(zhì)的104初生代謝及其產(chǎn)物微生物在生長起初到穩(wěn)定期前，合成的結(jié)構(gòu)簡單、產(chǎn)量較大、用于自身細(xì)胞結(jié)構(gòu)物合成的代謝。初生代謝產(chǎn)物：氨基酸、脂肪酸，糖類及分解代謝的中間產(chǎn)物等。次生代謝及其產(chǎn)物某些微生物生長到穩(wěn)定期前后，以初生代謝產(chǎn)物為前體，通過復(fù)雜的次生代謝途徑所進(jìn)行合成代謝，合成一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的代謝產(chǎn)物，但不為細(xì)胞生長所必需，且產(chǎn)量較低。次生代謝產(chǎn)物：核苷酸、多肽類、萜烯類、芳香類等。四、微生物的次生代謝產(chǎn)物初生代謝及其產(chǎn)物四、微生物的次生代謝產(chǎn)物105微生物次生代謝物的合成途徑糖代謝延伸途徑莽草酸延伸途徑氨基酸延伸途徑乙酸延伸途徑微生物次生代謝物的合成途徑106抗生素·生物發(fā)光青霉素、鏈霉素、金霉素等生長刺激劑赤霉素、吲哚乙酸、奈乙酸等維生素硫胺素、核黃素、B12、吡哆醛等色素花青素類、紅曲素等毒素白喉毒素、破傷風(fēng)毒素、肉毒毒素、黃曲霉毒素等生物堿麥角生物堿次級代謝產(chǎn)物的種類：抗生素107謝謝!再見！最新-第二章-園藝學(xué)專業(yè)-課件108第二章微生物的營養(yǎng)和代謝第一節(jié)微生物的營養(yǎng)物質(zhì)和營養(yǎng)類型第二節(jié)微生物的能量代謝第三節(jié)微生物的分解代謝第四節(jié)微生物的合成代謝第二章微生物的營養(yǎng)和代謝第一節(jié)微生物的營養(yǎng)物質(zhì)和營養(yǎng)類型109第一節(jié)微生物的營養(yǎng)物質(zhì)和營養(yǎng)類型兩者關(guān)系并比較課本概念：營養(yǎng)物質(zhì)是微生物生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，而營養(yǎng)是微生物維持和延續(xù)其生命形式的一種生理過程。營養(yǎng)物質(zhì)---那些能夠滿足微生物機體生長、繁殖和完成各種生理活動所需的物質(zhì)稱為營養(yǎng)物質(zhì)(nutrient)。概念營養(yǎng)---微生物從外界環(huán)境中獲取和利用營養(yǎng)物質(zhì)的過程稱為營養(yǎng)（nutrition)。營養(yǎng)類型——依據(jù)微生物生命活動所需的能量來源的不同和所利用的營養(yǎng)物質(zhì)的差別，將微生物分成不同的類別，稱作微生物的營養(yǎng)類型。第一節(jié)微生物的營養(yǎng)物質(zhì)和營養(yǎng)類型兩者關(guān)系并比較課本概念：營110一、營養(yǎng)元素及其功能微生物細(xì)胞水：70%-90%干物質(zhì)

無機鹽（灰分）有機物蛋白質(zhì)、糖、脂、核酸、維生素等及其降解產(chǎn)物細(xì)胞化學(xué)元素組成：主要元素：碳、氫、氧、氮、磷、硫、鉀、鎂、鈣、鐵等；微量元素：鋅、錳、鈉、氯、鉬、硒、鈷、銅、鎢、鎳、硼等。一、營養(yǎng)元素及其功能微生物細(xì)胞水：70%-90%干物質(zhì)無機111微生物的五大營養(yǎng)要素：

水碳素營養(yǎng)（碳源）氮素營養(yǎng)（氮源）礦質(zhì)元素（無機鹽）生長因子微生物的五大營養(yǎng)要素：112水水是微生物生命活動所必不可少的。水在細(xì)胞中的生理功能主要有：（1）微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)與排泄代謝產(chǎn)物的媒介；（2）維持細(xì)胞膨脹壓，保持細(xì)胞膠體狀態(tài)；（3）參與細(xì)胞內(nèi)一系列化學(xué)反應(yīng)，如光合作用與呼吸作用；（4）維持蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子天然構(gòu)象的穩(wěn)定；（5）水的比熱高，又是熱的良導(dǎo)體，能有效地吸收代謝過程中產(chǎn)生的熱并及時地將其散發(fā)出體外，從而有效地控制細(xì)胞內(nèi)溫度的變化。水水是微生物生命活動所必不可少的。113碳素營養(yǎng)碳素營養(yǎng)的生理作用：（1）碳素物質(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；（2）多數(shù)碳源物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)生化反應(yīng)過程中還能為機體提供維持生命活動的能量；但是，以CO2為唯一或主要碳源的微生物生長所需的能源則不是來自CO2。也稱作碳源，在微生物生長過程中為微生物提供碳素的營養(yǎng)物質(zhì)。從簡單的無機含碳化合物如CO2和碳酸鹽到各種各樣的天然有機化合物都可以作為微生物的碳源，但不同的微生物利用含碳物質(zhì)具有選擇性，利用能力也有差異。碳素營養(yǎng)碳素營養(yǎng)的生理作用：也稱作碳源，在微114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。有機酸糖酸、乳酸、檸檬酸、延胡索酸、低級脂肪酸、高級脂肪酸、氨基酸等與糖類比效果較差，有機酸較難進(jìn)入細(xì)胞，進(jìn)入細(xì)胞后會導(dǎo)致pH下降。當(dāng)環(huán)境中缺乏碳源物質(zhì)時，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)、肽、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，可被微生物作為碳源而降解利用。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、115能被微生物利用的氮源有：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。氮源的作用：氮源物質(zhì)能被微生物用來合成細(xì)胞中含氮化合物，極少數(shù)情況下可作為能源，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。微生物對氮源的利用具有選擇性，如玉米漿相對于豆餅粉，NH4+相對于NO3-為速效氮源。銨鹽作為氮源時會導(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培養(yǎng)基pH值會升高，稱為生理堿性鹽。氮素營養(yǎng)亦稱作氮源，凡能被微生物用來構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)或代謝產(chǎn)物中氮素成分的營養(yǎng)物質(zhì)通稱為氮源(sourceofnitrogen)。能被微生物利用的氮源有：蛋白質(zhì)及其各類降解產(chǎn)物、銨鹽、硝酸鹽116種類氮源物質(zhì)說明蛋白質(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)菌只能利用相對分子質(zhì)量較小其降解產(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，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)基上生長時，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種類氮源物質(zhì)說明蛋白質(zhì)類蛋白質(zhì)及其不同程度降解產(chǎn)物(胨117氨基酸的自養(yǎng)與異養(yǎng)型：能以銨鹽、硝酸鹽或尿素等無機氮源為唯一氮源合成自身所需的全部含氮有機物，稱作氨基酸自養(yǎng)型微生物。那些不能以無機氮源合成所需的全部氨基酸而必需從環(huán)境中攝取某些必需氨基酸的微生物，稱作氨基酸異養(yǎng)型微生物。能以空氣中氮氣（N2）為唯一氮源，通過固氮酶將其還原為氨（NH3），再進(jìn)一步合成細(xì)胞所需的全部有機含氮化合物的微生物稱作固氮微生物。氨基酸的自養(yǎng)與異養(yǎng)型：118礦物質(zhì)營養(yǎng)亦稱作無機鹽(inorganicsalt)是微生物生長必不可少的一類營養(yǎng)物質(zhì)，它們在機體中的生理功能主要是：（1）構(gòu)成細(xì)胞的結(jié)構(gòu)成分（2）作為酶的活性中心的組成部分，維持酶的活性；（3）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)胞的氧化還原電位等；（4）作為某些微生物生長的能源物質(zhì)，如鐵細(xì)菌。分作常量元素與微量元素：常量元素：磷、硫、鉀、鎂、鈣、鈉等；微量元素：鋅、錳、氯、鉬、硒、鈷、銅、鎢、鎳、硼等。礦物質(zhì)營養(yǎng)亦稱作無機鹽(inorganic119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)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。元素化合物形式(常用)生理功能磷KH2PO4，K2HPO4核120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)菌生長所必需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121生長因子(growthfactor)通常指那些微生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生長需要的有機化合物。生長因子生長因子主要包括：維生素(vitamin)、氨基酸與嘌呤與嘧啶三大類。其功用：維生素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)基中補充這些氨基酸或含有這些氨基酸的小肽類物質(zhì)，微生物才能正常生長；嘌呤與嘧啶作為生長因子在微生物機體內(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。生長因子(growthfactor)通常指那些微生物生長所122化合物代謝中的作用對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鈷胺素(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)移化合物代謝中的作用對氨基苯甲酸四氫葉酸的前體，一碳單位轉(zhuǎn)123二、微生物的營養(yǎng)類型（四種）1.光能無機營養(yǎng)型（光能自養(yǎng)型）(photolithoautotrophy)2.光能有機營養(yǎng)型（光能異養(yǎng)型）(photoorganoheterophy)3.化能無機營養(yǎng)型（化能自養(yǎng)型）(chemolithoautotrophy)4.化能有機營養(yǎng)型（化能異養(yǎng)型）(chemoorganoheterotrophy)

二、微生物的營養(yǎng)類型（四種）1.光能無機營養(yǎng)型（光能自養(yǎng)型）1241.光能無機營養(yǎng)型光能無機營養(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)行生長的的微生物，它們能以無機物如水、硫化氫、硫代硫酸鈉或其他無機化合物為電子和氫供體，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)菌屬于這一類營養(yǎng)類型。1.光能無機營養(yǎng)型光能無機營養(yǎng)型也稱光能自養(yǎng)型，125這與高等植物光合作用是一致的。這與藻類、藍(lán)細(xì)菌和高等植物是不同的。光合細(xì)菌：

藻類和藍(lán)細(xì)菌：這與高等植物光合作用是一致的。這與藻類、藍(lán)細(xì)菌和高等植物是不1262.光能有機營養(yǎng)型光能有機營養(yǎng)型或稱光能異養(yǎng)型，這類微生物以CO2或簡單有機物作為碳源，以CO2為碳源時需要有機物作為供氫體，利用光能將CO2還原為細(xì)胞物質(zhì)。紅螺屬的一些細(xì)菌就是這一營養(yǎng)類型的代表：

光能有機營養(yǎng)型細(xì)菌在生長時通常需要外源的生長因子。

2.光能有機營養(yǎng)型光能有機營養(yǎng)型或稱光能異養(yǎng)型，這類微1273.化能無機營養(yǎng)型化能無機營養(yǎng)型或稱化能自養(yǎng)型，這類微生物利用無機物氧化過程中放出的化學(xué)能作為它們生長所需的能量，以CO2或碳酸鹽作為的唯一或主要碳源進(jìn)行生長，利用電子供體如氫氣、硫化氫、二價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細(xì)菌、硝化細(xì)菌、氫細(xì)菌與鐵細(xì)菌等（參見微生物的產(chǎn)能方式）。例如氫細(xì)菌：3.化能無機營養(yǎng)型化能無機營養(yǎng)型或稱化能自養(yǎng)型，這類1284.化能有機營養(yǎng)型化能有機營養(yǎng)型或稱化能異養(yǎng)型，這類微生物生長所需的能量來自有機物氧化過程放出的化學(xué)能，生長所需要的碳源主要是一些有機化合物，如淀粉、糖類、纖維素、有機酸等，也即化能有機營養(yǎng)型微生物里的有機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營養(yǎng)型：絕大多數(shù)的細(xì)菌、全部真菌、原生動物以及病毒（？）。如果化能有機營養(yǎng)型微生物利用的有機物不具有生命活性，則是腐生型；若是生活在生活細(xì)胞內(nèi)從寄生體內(nèi)獲得營養(yǎng)物質(zhì)，則是寄生型。4.化能有機營養(yǎng)型化能有機營養(yǎng)型或稱化能異養(yǎng)型，這類微129劃分依據(jù)營養(yǎng)類型特點碳源自養(yǎng)型(autotrophs)以CO2為唯一或主要碳源異養(yǎng)型(heterotrophs)以有機物為碳源能源光能營養(yǎng)型(phototrophs)以光為能源化能營養(yǎng)型(chemotrophs)以有機物或無機物氧化釋放的化學(xué)能為能源電子供體無機營養(yǎng)型(lithotrophs)以還原態(tài)無機物為電子供體有機營養(yǎng)型(organotrophs)以有機物為電子供體微生物營養(yǎng)類型劃分小結(jié)劃分營養(yǎng)類型特點碳源自養(yǎng)型(autotrophs)以CO2為130營養(yǎng)類型電子供體碳源能源代表類群光能無機營養(yǎng)型H2、H2S、S、或H2OCO2光能著色細(xì)菌、藍(lán)細(xì)菌、藻類光能有機營養(yǎng)型有機物CO2或有機物光能紅螺細(xì)菌化能無機營養(yǎng)型H2、H2S、Fe2+、NH3、或NO-2CO2化學(xué)能(無機物氧化)