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1、细菌学总论生理详解演示文稿第一页，共一百零五页。优选细菌学总论生理第二页，共一百零五页。学习要求学习要求l1、说出细菌生长繁殖的条件、繁殖速度及、说出细菌生长繁殖的条件、繁殖速度及方式方式l2、简述与医学有关的细菌合成代谢产物及、简述与医学有关的细菌合成代谢产物及其意义其意义l3、描述细菌在培养基中的生长现象，简述、描述细菌在培养基中的生长现象，简述常用培养基的类型常用培养基的类型l4、词解、词解l 热原质热原质 第三页，共一百零五页。一、细菌的营养（一）细菌的营养类型（一）细菌的营养类型自养菌 autotroph异养菌 heterotroph最初最初能源能源有机物有机物日光日光还原态无机物还
2、原态无机物化能化能异养菌异养菌异养菌异养菌光能光能自养菌自养菌自养菌自养菌化能化能自养菌自养菌自养菌自养菌通用能源通用能源ATPATP第四页，共一百零五页。分类原则分类原则 l按能量来源；l根据微生物生长所需根据微生物生长所需碳源物质碳源物质的性质的性质；l根据生物合成中供氢体的性质。微生物的营养类型第五页，共一百零五页。1.1.按能量来源分按能量来源分: :1）化能营养型： 依 靠 物 质 氧 化 过 程 中 放 出 能 量 进 行 生 长 的 一 类 微 生 物，经氧化还原反应获能。微生物的营养类型根据能量转化为ATP的机制，将微生物分为两种基本代谢形式：2）光能营养型： 利用光能进行生活
3、的微生物。 此类微生物通过机体内特殊的光合色素将光能转化为化学能，然后供机体利用。第六页，共一百零五页。2根据微生物生长所需碳源的性质分：根据微生物生长所需碳源的性质分：自养型微生物：以简单无机物作为营养物 质的一类微生物。可固定 CO2构成细胞碳架。异养型微生物：以复杂有机物作为营养物 质的一类微生物。细胞碳 架由同化有机物而获得。微生物的营养类型第七页，共一百零五页。3 3根据生物合成中供氢体的性质分：根据生物合成中供氢体的性质分： 微生物的营养类型无机营养型：电子供体为无机物有机营养型：电子供体为有机物第八页，共一百零五页。营养类型营养类型1、光能无机自养型（光能自养） Photolit
4、hotrophic autotrophy (Photoautotrophy) 主要类群：藻类、紫硫细菌、绿硫细菌、蓝细菌等.2、光能无机异养型（光能异养） Photolithotrophic heterotrophy (Photoheterotrophy) 主要类群：紫色非硫细菌、红螺菌微生物的营养类型结合三种分类原则，可以将微生物分为结合三种分类原则，可以将微生物分为4种类型种类型第九页，共一百零五页。 Chemolithotrophic autotrophy (Chemotoautotrophy) 主要类群：硫氧化细菌、硝化细菌、氢细菌、 铁细菌微生物的营养类型3、化能无机自养型（化能自养
5、）4、化能有机异养型（化能异养）Chemoorganotriphic heterotrophy (Chemoheterotrophy) 主要类群；原生生物、真菌、大多数非光 合作用的细菌,绝大多数工业M。 第十页，共一百零五页。根据利用有机物的特性分P117： 腐生菌；利用无生命的有机物为生长碳源。 寄生菌：从寄主体内获得生长所需的营养物质。 兼性菌：既可腐生又可营寄生生活的微生物。微生物的营养类型l 混合营养型（混合营养型（mixotrophy)：以有机物为碳：以有机物为碳 源，源，既有自养又有异养代谢过程。既有自养又有异养代谢过程。l 营养类型的变化依赖于环境营养类型的变化依赖于环境第十一
6、页，共一百零五页。 （二）细菌的营养物质（二）细菌的营养物质 1.能否经过一定的方式进入细胞；能否经过一定的方式进入细胞；2.是否具有相应的酶，使进入细胞是否具有相应的酶，使进入细胞 的物的物质用于细菌的新陈代谢。质用于细菌的新陈代谢。第十二页，共一百零五页。微生物细胞的化学组成 元素组成：元素组成： 主要元素：C、H、O、N、P、S （占细胞总重的97%） C/N = 5:1 微量元素：Fe、Na、K、Ca、Mg、 Mn、Cu、Co、Zn等 元素组成可因元素组成可因菌种的种类、菌龄、培养基组成、培养菌种的种类、菌龄、培养基组成、培养条件、分析方法条件、分析方法等而有所不同。等而有所不同。第十
7、三页，共一百零五页。元素在细胞内存在形式：元素在细胞内存在形式：1有机物：蛋白质、糖、脂类、核酸、 维生素及其降解产物和代 谢中间产物;2无机物：1)参与有机物组成， 2)单独存在于细胞质内无 机盐等无机物质中微生物细胞的化学组成 第十四页，共一百零五页。营养物质的功能：营养物质的功能： 提供能量；提供能量； 提供合成原料；提供合成原料； 调节代谢活动进行；调节代谢活动进行； 提供适宜代谢环境。提供适宜代谢环境。第十五页，共一百零五页。1.水 功能：1）微生物体内外的溶媒。2）水是原生质胶体的结构组分，并参与细胞 内许多生化反应。3）水具传热快，比热高，热容量大等物理性 质，有利于调节细胞温度
8、和保持环境温度 稳定。 营养物质及其功能第十六页，共一百零五页。2. 碳源物质 凡可被用来构成细胞物质或代谢产物中碳素来源凡可被用来构成细胞物质或代谢产物中碳素来源的营养物质。的营养物质。 1）种类：糖类及其衍生物（多糖：如淀粉、 纤维素、麸皮、米糠等；饴糖；单 糖。）脂类、 烃、 醇、 有机酸、 芳香族、无机碳等2）功能： 提供合成细胞物质的原料 提供能源 菌种鉴定营养物质及其功能第十七页，共一百零五页。3. 氮源物质 凡用来构成菌体物质或代谢产物中氮素来源的凡用来构成菌体物质或代谢产物中氮素来源的营养物质。营养物质。 营养物质及其功能1）种类:无机氮：铵盐、硝酸盐、亚硝酸 盐、尿素、氨、N
9、2等； 有机氮：牛肉膏、蛋白胨、鱼粉、 花生饼粉、黄豆饼粉、 玉米浆等。第十八页，共一百零五页。2) 功能a.合成细胞中含氮物，如蛋白质、核酸等；b.少数可作为能源物质。营养物质及其功能第十九页，共一百零五页。4.无机盐 指微生物生长必需的金属元素：由硫酸盐、指微生物生长必需的金属元素：由硫酸盐、 磷酸磷酸盐、氯化物等供给。盐、氯化物等供给。营养物质及其功能功能：1、构成细胞结构组分； 2、作为酶组分或活化剂； 3、参与能量传递或提供能源； 4、维持结构稳定性； 5、调节渗透压。第二十页，共一百零五页。l磷：原料，K2HPO4 与KH2PO4l硫：组成成分，MgSO4l镁：激活剂， MgSO4
10、等l钾：激活剂、阳离子之一， K2HPO4 l 与 KH2PO4第二十一页，共一百零五页。l钙：激活剂、阳离子之一， 水溶性钙盐l钠：阳离子之一，调节渗透压，外高内低l微量元素微量元素：锰、锌、钴、铜等第二十二页，共一百零五页。5. 5. 生长因子生长因子营养物质及其功能 是维持微生物正常生活所不可缺少而需要量又是维持微生物正常生活所不可缺少而需要量又不大的特殊营养物质。不大的特殊营养物质。定义定义: : 它是一类对微生物正常生活所不可缺少而需它是一类对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合成的有机营要量又不大，但微生物自身不能用合成的有机营养物质。不同微生物需求的生长因
11、子的种类和数养物质。不同微生物需求的生长因子的种类和数量不同。量不同。例：例： 支原体支原体-胆固醇胆固醇 流感血杆菌流感血杆菌-亚铁血红素亚铁血红素第二十三页，共一百零五页。（三）细菌摄取营养物质的机制（三）细菌摄取营养物质的机制第二十四页，共一百零五页。1. 被动扩散 2. 主动运转系统 （1） 促进扩散 (facilitated diffusion) （2） 主动运输 (active transport) （3） 基团移位 (group translocation) 营养物质的运输营养物质的运输第二十五页，共一百零五页。1.1.被动扩散被动扩散(simplediffusionorpass
12、ivediffusion)特点：特点：v扩散是非特异性的营养物质吸收方式：如营养物质通过细胞膜中的含水小孔，由扩散是非特异性的营养物质吸收方式：如营养物质通过细胞膜中的含水小孔，由高浓度的胞外环境向低浓度的胞内扩散；高浓度的胞外环境向低浓度的胞内扩散；v 在扩散过程中营养物质的结构不发生变化：即既不与膜上的分子发生反应，本身的在扩散过程中营养物质的结构不发生变化：即既不与膜上的分子发生反应，本身的分子结构也不发生变化；分子结构也不发生变化；v 物质运输的速率较慢：速率与胞内外营养物质的浓度差有关，即随细胞膜内外该物质运输的速率较慢：速率与胞内外营养物质的浓度差有关，即随细胞膜内外该物质浓度差的
13、降低而减小，直到胞内外物质浓度相同；物质浓度差的降低而减小，直到胞内外物质浓度相同；v不需要载体参与；扩散是一个不需要代谢能的运输方式：因此，物质不能进行逆不需要载体参与；扩散是一个不需要代谢能的运输方式：因此，物质不能进行逆浓度运输。浓度运输。v可运送的养料有限：限于水、溶于水的气体，及可运送的养料有限：限于水、溶于水的气体，及分子量小，脂溶性、极性小的营养物质。分子量小，脂溶性、极性小的营养物质。第二十六页，共一百零五页。第二十七页，共一百零五页。被动扩散模式图被动扩散模式图细胞膜外细胞膜外细胞膜内细胞膜内细胞膜细胞膜第二十八页，共一百零五页。2. 主动运转系统（1）依赖于周浆间隙结合蛋白
14、的转运系统（促进扩散促进扩散）（2）化学渗透驱使转运系统（主动运输主动运输）（3）基团转移第二十九页，共一百零五页。（1 1）促进扩散）促进扩散(facilitateddiffusion)特点：特点：在促进扩散过程中在促进扩散过程中v 营养物质本身在分子结构上也不会发生变化营养物质本身在分子结构上也不会发生变化v 不消耗代谢能量，故不能进行逆浓度运输不消耗代谢能量，故不能进行逆浓度运输v 运输的速率由胞内外该物质的浓度差决定运输的速率由胞内外该物质的浓度差决定v需要细胞膜上的载体蛋白（透过酶）参与物质运输需要细胞膜上的载体蛋白（透过酶）参与物质运输v被运输的物质与载体蛋白有高度的特异性被运输的
15、物质与载体蛋白有高度的特异性v养料浓度过高时养料浓度过高时,与载体蛋白出现饱和效应与载体蛋白出现饱和效应 注：注：促进扩散的运输方式多见于真核微生物中，例如通常在厌氧生活的酵母菌中，某些促进扩散的运输方式多见于真核微生物中，例如通常在厌氧生活的酵母菌中，某些物质的吸收和代谢产物的分泌是通过这种方式完成的。物质的吸收和代谢产物的分泌是通过这种方式完成的。第三十页，共一百零五页。促进扩散模式图促进扩散模式图细胞膜细胞膜细胞膜外细胞膜外细胞膜内细胞膜内恢复原构象恢复原构象移位移位再再循循环环结结合合构构象象改改变变第三十一页，共一百零五页。促进扩散第三十二页，共一百零五页。促进扩散第三十三页，共一百
16、零五页。（2）主动运输）主动运输(Activetransport)特点：特点：物质在主动运输的过程中物质在主动运输的过程中v 需要消耗代谢能需要消耗代谢能v 可以进行逆浓度运输的运输方式可以进行逆浓度运输的运输方式v 需要载体蛋白参与需要载体蛋白参与v 对被运输的物质有高度的立体专一性对被运输的物质有高度的立体专一性v 被运输的物质在转移的过程中不发生任何化学变化被运输的物质在转移的过程中不发生任何化学变化注：注：不同的微生物在主动运输过程中所需的能量的来源不同，好氧微生物中直接来自呼吸不同的微生物在主动运输过程中所需的能量的来源不同，好氧微生物中直接来自呼吸能，厌氧微生物主要来自化学能，光合微生物中则主要来自光能能，厌氧微生物主要来自化学能，光合微生物中则主要来自光能 。 主动运输是微生物吸收营养物质的主要方式。主动运输是微生物吸收营养物质的主要方式。第三十四页，共一百零五页。主动运输模式图主动运输模式图细胞膜细胞膜细胞膜外细胞膜外细胞膜内细胞膜内恢复原构象恢复原构象移位移位再再循循环环结结合合构构象象改改变变ADP+PiADP+PiATPATP第三十五页，共一百零五页。主动运输第三
