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1、微生物生理学 Microbial Physiology,郝 勃 ,Chapter 1 Introduction to Microbial Physiology,1-1 微生物生理学的定义与内容,1-3 微生物生理学的发展史概要：以名人及其贡献为里程碑,定义: 微生物生理学是微生物学的分支学科，着重研究微生物生命活动的规律以及与周围环境的关系,Main Contents:微生物生物化学,1-4 课程的考试与计分方法 1-5 如何学习本课程？,1-2 微生物代谢概论,1.1.1 Main Contents Chapter 1 Regulation of Prokaryotic Gene Expre
2、ssion Chapter 2 Cell Structure and Function Chapter 3 General Pathways of Carbohydrate Metabolism Chapter 4 Energy Production and Metabolite Transport Chapter 5 Metabolism of Substrates other than Glucose Chapter 6 Fermentation Pathway Chapter 7 Photosynthesis and Inorganic Metabolism Chapter 8 Lipi
3、ds and Sterols Chapter 9 Nitrogen Metabolism Chapter 10 Biosynthesis and Metabolism of Amino Acids Chapter 11 Secondary Metabolism of Microbes,1.1.2 Main Topics of Microbial Physiology,Fig. 1-4 Capsules of Streptococcus pneumoniae,Fig. 1-5 Microbial appendages （P6） (a) Flagella of Samonella typhimur
4、ium,Fig. 1-5 Microbial appendages （P6） (b) Pili of Escherichia coli,Fig.1-15 Mature spore of Clostridium botulinum (肉毒梭菌). Shown is a wall-defined, multilayered exporium (E), an electron-dense outer coat layer, a thick inner coat (C) and a less dense cortex (CX). The darkly stained ribosomes (R) and
5、 nucleoid areas (N) are clearly differentiated in the spore interior. Bar equals 0.2 m. From p19 of the text.,From p14 of the text, Fig.1-10 the whole network of metabolism would be put in,1.1.3 微生物的营养类型,微生物营养:指微生物获得与利用营养物质的过程 无机营养型微生物:以CO2作唯一碳源,不需要有机养料的微生物 有机营养型微生物:只以适宜的有机化合物作为营养物质的微生物 光能无机营养型:以日光为
6、能源,以CO2为碳源合成细胞有机物的营养类型 光能有机营养型：以日光为能源，以外源有机物为碳源和供氢体合成细胞内物质的营养类型 化能无机营养型:通过以氧化无机物释放出的能量还原CO2成为细胞有机物的营养类型 化能有机营养型:用有机物分解时释放出的能量将有机物分解的中间产物合成新的有机物的营养类型,概 念,表1-1 微 生 物 营 养 类 型,1、光能无机营养型（光能自养型） photolithoautotroph （）不产氧光合作用 代表菌种：绿硫菌、紫硫菌 CO2+2H2S （CH2O）+H2O+2S （）产氧光合作用 代表菌种：蓝细菌、藻类 CO2+H2O （CH2O）+O2 （）嗜盐古细
7、菌 以紫膜进行特殊的光能转化,、光能有机营养型（光能异养型） photoorganoheterotroph 在以二氧化碳为主要碳源时，需要以有机物作为供氢体， 利用光 能将二氧化碳还原成细胞物质，它们的细胞中含有光 合色素，生长时大多需要外源的生长因子，例如 红螺菌（Rhodospirillum） CO2+2CH3CHOHCH3 （CH2O）+H2O+2CH3COCH3,3、化能无机营养型（化能自养型） Chemolithoautotroph 化能自养型化能自养菌还原CO2而需要的ATP和还原力 H 是通过氧化无机底物（NH4+、NO2-、H2S、H2 和 Fe2+ 等）来实现的。,化能自养细
8、菌的能量代谢主要有三个特点： 无机底物的氧化直接与呼吸链发生联系。由脱氢酶或氧化还原酶 催化的无机底物脱氢或脱电子后，直接进入呼吸链传递。这与异养微生物葡萄糖氧化要经过EMP和TCA等途径的复杂代谢过程不同。 呼吸链的组分更为多样化，氢或电子可从任一组分进入呼吸链。 产能效率即PO比一般要比异养微生物更低。,、化能有机营养型 (化能异养型 , Chemorganoheterotroph) 从有机物氧化过程中获得能量，并以有机物作为主要碳源进行生长。又可根据它们利用有机物的特性分为腐生菌和寄生菌，以及它们之间的过渡类型。,上述营养型的划分不是绝对的，在它们中间存在着很多过渡类型。例如：氢单胞菌，
9、在完全是无机养料的环境中，通过氢和氧化获得能量，同化二氧化碳，营自养生活；当环境中有有机物时，直接利用有机物碳架物质而营异养生活。又如：红螺菌，在光照下能利用光能生长，在暗处有氧条件下，可通过氧化有机物获得能量，实现生长，表现为化能营养型。 为避免混乱，一般认为依据营养型分类以最简单的营养条件为根据，即光能营养型先于化能营养型，自养型先于异养型。,Tab. 1-2 Nutritional Requirements of Some Organotrophs,1. 代谢的基本概念以及代谢的微生物特点,2. 研究微生物代谢的常用方法,1-2 微生物代谢概论,2.1 静息细胞：定义与获得方法,2.3
10、放射性同位素示踪：two tricks,2.2 Warburg压力计:用于气体的测定,2.4 代谢途径阻断突变株：auxotroph & idiotroph (naught) mutant,1.2.1 代谢的基本概念以及代谢的微生物特点,1. 代谢的基本概念,代谢：分解代谢与合成代谢,代谢途径：中间产物与中产物，直线代谢途径与分枝代谢途径，两向代谢途径,代谢的生理功能：初级代谢与次级代谢,2. 代谢的微生物特点,代谢速率快,代谢的多样性,代谢研究的易操作性,2.1 静息细胞：定义与获得方法,静息细胞：在人工培养条件中内源性营养物 质消耗殆尽的微生物细胞,静息细胞应用：研究微生物对于外源性（营养
11、）物质的利用,静息细胞的获得举例：,2种同位素示踪方法,1. 同位素竞争法 A* B C A 2. 逐次标记法,Fig 1-24: Warburg respirator,1.2.2 研究微生物代谢的常用方法,图1-25 以 E.coli 的营养缺陷型突变株确认色氨酸生物合成途径中间产物的实验操作,左为生长实验，培养基中加入4种生长因子（表13）；右为互补实验，在培养基中加入微量的蛋白胨,M1,M2,W,M3,1-2,2-3,3-1,表13 E.coli 营养缺陷性突变株M1、M2、M3和野生株W在不同的补充培养基 中的生长（+）或不长（-）,1.2.2 研究微生物代谢的常用方法,表1-4 著名
12、学者对微生物生理的贡献,1-4 课程的考试与计分方法,主要参考书,1. Albert G. Moat, John W. Foster and Michael P. Spector, Microbial Physiology (4th Edition) Wiley-Liss, Inc., New York, 2002. 2. 李季伦 主编，微生物生理学，北京：中国农业出版社，1994年 3. 卫扬保， 微生物生理学，武汉：武汉大学出版社，1991年。 4. 李铭亮，微生物生理学，台北：芸轩图书出版社，2002年 5. 杨生玉 等主编，微生物生理学，北京：化学工业出版社，2007年,1-5 如何学习本课程？,建议： 1 提高认识，高度重视 2 听讲 3 研读教材课件 4 勤与任课老师交流 5 适当参考其他教材 6 总结考试经验,
