微生物研專業(yè)知識講座

細(xì)胞化學(xué)組成：元素：C、H、O、NP、K、Ca、Mg、S等礦物元素存在形式：有機(jī)物、無機(jī)物

微生物六種營養(yǎng)要素微生物研專業(yè)知識講座第1頁微生物營養(yǎng)要素碳源、氮源、能源、生長因子、無機(jī)鹽、水碳源(carbonsource)：有機(jī)碳源碳水化合物脂烴無機(jī)碳源Na2CO3，CO2等

微生物研專業(yè)知識講座第2頁氮源(nitrogensource)有機(jī)氮源蛋白胨，黃豆粉，玉米漿無機(jī)氮源銨鹽，硝酸鹽，N2速效氮源遲效氮源微生物研專業(yè)知識講座第3頁能源(energysource)化學(xué)物質(zhì)有機(jī)物無機(jī)物輻射能通用能源:ATP微生物研專業(yè)知識講座第4頁主要有三類：氨基酸維生素核苷酸酵母膏，玉米漿，肝浸汁，麥芽汁維生素：1—50ug/L

氨基酸：20—50ug/L

堿基：10—20ug/L

核苷或核苷酸：200—ug/L生長因子(growthfactor)微生物生長所必需且需要量很小，但微生物本身不能合成或合成量不足以滿足機(jī)體生長需要有機(jī)化合物

微生物研專業(yè)知識講座第5頁提供礦物元素和微量元素?zé)o機(jī)鹽微生物研專業(yè)知識講座第6頁大量（主要/宏量）元素macroelementsP、S、K、Na、Ca、Mg等需要量：10-3~10-4mol/L微量元素microelementsFe、Mn、Cu、Co、Zn、Mo等需要量：10-6~10-8mol/L微生物研專業(yè)知識講座第7頁“生理酸性鹽”與“生理堿性鹽”生理酸性鹽因?yàn)槠潢栯x子中氮被微生物選擇性吸收利用而造成培養(yǎng)基pH下降鹽。如(NH4)2SO4

生理堿性鹽因?yàn)槠潢庪x子中氮被微生物選擇性吸收利用而造成培養(yǎng)基pH上升鹽。如NaNO3微生物研專業(yè)知識講座第8頁水是良好溶劑生化反應(yīng)在水中進(jìn)行水比熱大水微生物研專業(yè)知識講座第9頁水有效性常以水活度值(wateractivity,

w)表示。水活度值是指在一定溫度和壓力條件下，溶液蒸氣壓力與一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。微生物普通在

w為0.60-0.99條件下生長微生物研專業(yè)知識講座第10頁幾類微生物生長最適

w微生物

w普通細(xì)菌0.91酵母菌0.88霉菌0.80嗜鹽細(xì)菌0.76嗜鹽真菌0.65嗜高滲酵母0.60微生物研專業(yè)知識講座第11頁

微生物營養(yǎng)類型依據(jù)碳源和能源劃分

能源碳源化學(xué)能光能有機(jī)物化能異養(yǎng)型光能異養(yǎng)型無機(jī)物化能自養(yǎng)型光能自養(yǎng)型微生物研專業(yè)知識講座第12頁光能自養(yǎng)型是一類能以CO2為唯一碳源或主要碳源并利用光能進(jìn)行生長微生物，它們能以無機(jī)物如水、硫化氫、硫代硫酸鈉或其它無機(jī)化合物為電子供體，使CO2固定還原成細(xì)胞物質(zhì)，而且伴隨元素氧（硫）釋放。微生物研專業(yè)知識講座第13頁藻類、藍(lán)細(xì)菌和光合細(xì)菌屬于這一類營養(yǎng)類型

藻類和藍(lán)細(xì)菌：這與高等植物光合作用是一致。這與藻類、藍(lán)細(xì)菌和高等植物是不一樣。光合細(xì)菌（紅硫細(xì)菌）：

微生物研專業(yè)知識講座第14頁光能異養(yǎng)型光能異養(yǎng)型，不能以CO2作為唯一碳源或主要碳源，需以有機(jī)物作為電子供體，利用光能將CO2還原為細(xì)胞物質(zhì)。微生物研專業(yè)知識講座第15頁紅螺菌屬一些細(xì)菌：微生物研專業(yè)知識講座第16頁化能自養(yǎng)型利用無機(jī)物氧化過程中放出化學(xué)能作為它們生長所需能量，以CO2或碳酸鹽作為唯一或主要碳源進(jìn)行生長，利用電子供體如氫氣、硫化氫、二價(jià)鐵離子或亞硝酸鹽等使CO2還原成細(xì)胞物質(zhì)屬于這類微生物類群有硫化細(xì)菌、硝化細(xì)菌、氫細(xì)菌與鐵細(xì)菌等。微生物研專業(yè)知識講座第17頁NH3、亞硝酸（NO2-）等無機(jī)氮化物能夠被一些化能自養(yǎng)細(xì)菌用作能源亞硝化細(xì)菌：硝化細(xì)菌：將氨氧化為亞硝酸并取得能量將亞硝酸氧化為硝酸并取得能量這兩類細(xì)菌往往伴生在一起，在它們共同作用下將銨鹽氧化成硝酸鹽，防止亞硝酸積累所產(chǎn)生毒害作用。微生物研專業(yè)知識講座第18頁硫細(xì)菌（sulfurbacteria）能夠利用一個(gè)或各種還原態(tài)或部分還原態(tài)硫化合物（包含硫化物、元素硫、硫代硫酸鹽、多硫酸鹽和亞硫酸鹽）作能源。綠色硫細(xì)菌（greensulfurbacteria）CO2+2H2S→(HCHO)+2S+H2O微生物研專業(yè)知識講座第19頁以嗜酸性氧化亞鐵硫桿菌（Thiobacillusferrooxidans）為例：從亞鐵到高鐵狀態(tài)鐵氧化，對于少數(shù)細(xì)菌來說也是一個(gè)產(chǎn)能反應(yīng)，但從這種氧化中只有少許能量能夠被利用。該菌生長會造成形成大量Fe3+（Fe(OH)3）。能利用亞鐵進(jìn)行氧化產(chǎn)能細(xì)菌通常也能夠氧化硫化物產(chǎn)能，所以確保細(xì)菌生活低pH環(huán)境（產(chǎn)生大量硫酸）微生物研專業(yè)知識講座第20頁氧化亞鐵硫桿菌（Thiobacillusferrooxidans）在富含F(xiàn)eS2煤礦中繁殖，產(chǎn)生大量硫酸和Fe(OH)3，從而造成嚴(yán)重環(huán)境污染。它生長只需要FeS2及空氣中O2和CO2，所以要預(yù)防其破壞性大量繁殖唯一可行方法是封閉礦山，使環(huán)境恢復(fù)到原來無氧狀態(tài)。微生物研專業(yè)知識講座第21頁氫是微生物細(xì)胞代謝中常見代謝產(chǎn)物，很多細(xì)菌都能經(jīng)過對氫氧化取得生長所需要能量。能以氫為電子供體，以O(shè)2為電子受體，以CO2為唯一碳源進(jìn)行生長細(xì)菌被稱為氫細(xì)菌：氫氧化可經(jīng)過電子和氫離子在呼吸鏈上傳遞產(chǎn)生ATP和用于細(xì)胞合成代謝所需要還原力能量代謝：4H2＋2O2→4H2O(氧化反應(yīng))合成代謝：2H2＋CO2→（CH2O）＋H2O（還原反應(yīng)）總反應(yīng)：6H2＋2O2＋CO2→（CH2O）＋5H2O微生物研專業(yè)知識講座第22頁化能異養(yǎng)型生長所需能量來自有機(jī)物氧化過程放出化學(xué)能，生長所需要碳源主要是一些有機(jī)化合物，如淀粉、糖類、纖維素、有機(jī)酸等有機(jī)物通常既是它們生長碳源物質(zhì)又是能源物質(zhì)。微生物研專業(yè)知識講座第23頁大多數(shù)微生物屬于化能有機(jī)營養(yǎng)型：絕大多數(shù)細(xì)菌、全部真菌、原生動物、病毒。假如化能有機(jī)營養(yǎng)型微生物利用有機(jī)物不含有生命活性，則是腐生型；若是生活在生活細(xì)胞內(nèi)從寄生體內(nèi)取得營養(yǎng)物質(zhì)，則是寄生型。微生物研專業(yè)知識講座第24頁不一樣營養(yǎng)類型之間界限并非絕對異養(yǎng)型微生物并非絕對不能利用CO2；自養(yǎng)型微生物也并非不能利用有機(jī)物進(jìn)行生長；有些微生物在不一樣生長條件下生長時(shí),其營養(yǎng)類型也會發(fā)生改變；比如紫色非硫細(xì)菌(purplenonsulphurbacteria)：沒有有機(jī)物時(shí)，同化CO2，

為自養(yǎng)型微生物；有機(jī)物存在時(shí)，利用有機(jī)物進(jìn)行生長，為異養(yǎng)型微生物；光照和厭氧條件下，利用光能生長，為光能營養(yǎng)型微生物；黑暗與好氧條件下，依靠有機(jī)物氧化產(chǎn)生化學(xué)能生長，為化能營養(yǎng)型微生物微生物研專業(yè)知識講座第25頁培養(yǎng)基(medium，culturemedium)是一個(gè)人工配制、適合微生物生長繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物用混合養(yǎng)料。培養(yǎng)基微生物研專業(yè)知識講座第26頁按對培養(yǎng)基成份了解來分：天然培養(yǎng)基組合培養(yǎng)基按培養(yǎng)基外觀物理狀態(tài)來分：固體培養(yǎng)基半固體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基按培養(yǎng)基特殊功效來分：選擇培養(yǎng)基判別培養(yǎng)基培養(yǎng)基種類及其應(yīng)用微生物研專業(yè)知識講座第27頁天然培養(yǎng)基(undefinedmedium)，又稱復(fù)合培養(yǎng)基(complexmedium)較經(jīng)濟(jì)，普通用于大規(guī)模生產(chǎn)；組合培養(yǎng)基(definedmedium)，或稱合成培養(yǎng)基(syntheticmedium)較昂貴，普通用于研究工作（代謝、遺傳分析）；特點(diǎn)是組份準(zhǔn)確，重復(fù)性好。微生物研專業(yè)知識講座第28頁葡萄糖5gNH4H2PO41gNaCl5gMgSO4.7H2O0.2gK2HPO41gH2O1000ml牛肉膏3g蛋白胨10gNaCl5gH2O1000ml微生物研專業(yè)知識講座第29頁固體培養(yǎng)基(solidmedium)普通加有凝固劑；凝固劑含量普通為1.5～2.5％；用途：因?yàn)楣腆w培養(yǎng)基能提供表面，形成單菌落，所以可用于：菌種分離、判定、保藏等。半固體培養(yǎng)基(semi-solidmedium)凝固劑含量普通約為0.5%；用途：觀察細(xì)菌運(yùn)動、測定噬菌體效價(jià)等。液體培養(yǎng)基(liquidmedium)培養(yǎng)基中沒有凝固劑；用途：大量培養(yǎng)微生物、碩士理代謝等。微生物研專業(yè)知識講座第30頁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(diǎn)溫度對微生物無害；不因滅菌而破壞；透明度好、配制方便、價(jià)格低。作為凝固劑條件微生物研專業(yè)知識講座第31頁微生物研專業(yè)知識講座第32頁選擇培養(yǎng)基(selectedmedium)能夠讓一類微生物在其中正常生長而其它微生物生長遲緩甚至不能生長培養(yǎng)基。用途：將混合菌中所需目標(biāo)微生物分離出來。加富培養(yǎng)基(enrichedmedium)是一個(gè)慣用選擇培養(yǎng)基。判別培養(yǎng)基(differentialmedium)能夠讓不一樣微生物生長時(shí)表現(xiàn)出不一樣形態(tài)特征培養(yǎng)基。用途：細(xì)菌學(xué)檢驗(yàn)、遺傳研究微生物研專業(yè)知識講座第33頁選擇培養(yǎng)基應(yīng)用實(shí)例-I微生物研專業(yè)知識講座第34頁選擇培養(yǎng)基應(yīng)用實(shí)例-II微生物研專業(yè)知識講座第35頁選擇培養(yǎng)基應(yīng)用實(shí)例-III－－

分離真菌馬丁氏選擇培養(yǎng)基葡萄糖10g蛋白胨5gK2HPO41gMgSO4.7H2O0.5g瓊脂20gH2O1000ml另外加有抑制細(xì)菌生長孟加拉紅（1/3萬），鏈霉素（30單位/每毫升）和金霉素（2單位/毫升）微生物研專業(yè)知識講座第36頁經(jīng)典特征經(jīng)典金黃色葡萄球菌為灰黑色菌落，其外圍有一不透明圈判別培養(yǎng)基——金黃色葡萄球菌在BP瓊脂上經(jīng)典特征

微生物研專業(yè)知識講座第37頁陰性陽性VP試驗(yàn)大腸桿菌：－產(chǎn)氣桿菌：+微生物研專業(yè)知識講座第38頁陽性陰性對照甲基紅試驗(yàn)大腸桿菌：+產(chǎn)氣桿菌：－微生物研專業(yè)知識講座第39頁營養(yǎng)物質(zhì)吸收與代謝產(chǎn)物分泌，包括到物質(zhì)運(yùn)輸，而關(guān)鍵是細(xì)胞膜

營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞方式微生物研專業(yè)知識講座第40頁

單純擴(kuò)散不耗能跨膜促進(jìn)擴(kuò)散運(yùn)輸

主動運(yùn)輸耗能

基團(tuán)移位微生物研專業(yè)知識講座第41頁又稱被動運(yùn)輸(passivetransport)

氧、二氧化碳、乙醇、一些氨基酸等小分子；親脂性分子從高濃度到低濃度擴(kuò)散來運(yùn)輸。它利用細(xì)胞膜通透性，細(xì)胞膜是一道屏障。單純擴(kuò)散(simplediffusion)微生物研專業(yè)知識講座第42頁單純擴(kuò)散水?dāng)U散——滲透微生物研專業(yè)知識講座第43頁滲透無細(xì)胞壁時(shí)滲透微生物研專業(yè)知識講座第44頁輸送機(jī)制：經(jīng)過親水小孔或脂雙分子層。

J=Ddc/dx

J：擴(kuò)散速度

D：擴(kuò)散系數(shù)

dc/dx：該物質(zhì)濃度梯度影響原因：分子大小、溶解性、極性和環(huán)境溫度等微生物研專業(yè)知識講座第45頁需要特異性載體蛋白(carrierprotein)，(離子載體、通道蛋白)有特異性，每種載體蛋白運(yùn)輸對應(yīng)物質(zhì)。原理：利用膜內(nèi)、膜外被運(yùn)輸物質(zhì)和載體蛋白親和力不一樣。從高濃度到低濃度。促進(jìn)擴(kuò)散(facilitateddiffusion)微生物研專業(yè)知識講座第46頁促進(jìn)擴(kuò)散模型微生物研專業(yè)知識講座第47頁單純擴(kuò)散和促進(jìn)擴(kuò)散比較微生物研專業(yè)知識講座第48頁

（一）離子載體（ionophore）是疏水性小分子，可溶于雙脂層，以提升所轉(zhuǎn)運(yùn)離子通透率?？蓜与x子載體（mobileioncarrier）通道離子載體（channelformer）微生物研專業(yè)知識講座第49頁可動離子載體：如纈氨霉素（valinomycin）在膜一側(cè)結(jié)合K+，順著電化學(xué)梯度經(jīng)過脂雙層，在膜另一側(cè)釋放K+，且能往返進(jìn)行微生物研專業(yè)知識講座第50頁通道離子載體：如短桿菌肽A（granmicidin）微生物研專業(yè)知識講座第51頁（二）通道蛋白橫跨質(zhì)膜親水性通道，允許適當(dāng)大小離子順濃度梯度經(jīng)過，故又稱離子通道鉀泄漏通道門通道（gatedchannel）。微生物研專業(yè)知識講座第52頁是微生物吸收營養(yǎng)主要方式需要特異性載體蛋白需要能量來改變載體蛋白構(gòu)象是逆濃度梯度運(yùn)輸主動運(yùn)輸(activetransport)微生物研專業(yè)知識講座第53頁主動運(yùn)輸-IABC運(yùn)輸系統(tǒng)（ATP-bindingcassettetransportsystem）——利用ATP提供能量運(yùn)輸過程。