揭陽學(xué)院《微生物》期末復(fù)習(xí)5～8

1、A228浪險工作室收集制作1第五章微生物的代謝新陳代謝簡稱代謝，泛指發(fā)生在活細(xì)胞中的各種分解代謝和合成代謝的總和。第一節(jié)微生物的酶合成代謝和分解代謝、耗能代謝和產(chǎn)能代謝是一個對立統(tǒng)一的過程，它們在生物體中偶聯(lián)進行。細(xì)胞靠什么完成這些反應(yīng)？是酶，微生物的新陳代謝是在酶系統(tǒng)的催化下協(xié)調(diào)地進行的。一、酶與一般催化劑的比較（一）催化共性（二）酶的特性（三）微生物酶產(chǎn)生的特點1微生物繁殖快、生活周期短、產(chǎn)量高2微生物種類繁多，酶的品種齊全3工業(yè)生

2、產(chǎn)效益高二、酶的分類（一）根據(jù)酶在細(xì)胞中的活動部分分類培養(yǎng)時存在于細(xì)胞內(nèi)的酶稱為胞內(nèi)酶，分泌到細(xì)胞外的稱胞外酶。（二）根據(jù)酶的生成方式分類分為誘導(dǎo)酶和固有酶。（三）根據(jù)酶催化反應(yīng)的類型分類四、工業(yè)上常用的微生物酶（一）淀粉水解酶類葡萄糖生成酶β—淀粉酶α—淀粉酶異淀粉酶（二）蛋白質(zhì)酶來自微生物的蛋白酶主要是枯草桿菌蛋白酶、黑曲霉蛋白酶等。（三）纖維素酶纖維素酶的產(chǎn)生菌有：細(xì)菌、放線菌、霉菌以及各種高等真菌（如蘑菇）等。但真正用于生產(chǎn)的纖

3、維素酶的菌種主要是霉菌，特別是綠色木霉、黑曲霉、青霉和根霉。第二節(jié)微生物的產(chǎn)能代謝能量代謝是新陳代謝的核心問題最初能源→1.有機物(化能異養(yǎng)菌)→通用能源（ATP）最初能源→2.日光(光能營養(yǎng)菌)→通用能源（ATP）最初能源→3.無機物(化能自養(yǎng)菌)→通用能源（ATP）能量(3個去處)1.直接利用；2.ATP；3.環(huán)境中一、微生物細(xì)胞中能量的釋放——生物氧化生物氧化:物質(zhì)在生物體內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化還原反應(yīng)，逐步分解并釋放能量的過程，稱為

4、生物氧化。生物氧化的功能：產(chǎn)能（ATP）、產(chǎn)還原力[H]、產(chǎn)小分子中間代謝物生物氧化的類型：有氧呼吸、無氧呼吸、發(fā)酵（一）發(fā)酵概念：在生物氧化中發(fā)酵是指在無氧條件下，微生物以有機物分解不徹底的中間產(chǎn)物為受氫體，同時產(chǎn)生各種代謝產(chǎn)物并釋放少量能量的生物氧化過程。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。發(fā)酵途徑：葡萄糖在厭氧條件下分解產(chǎn)能的途徑主要有EMP、HMP、ED和磷酸解酮酶途徑。發(fā)酵類型：根據(jù)

5、發(fā)酵產(chǎn)物的種類有乙醇發(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。酵母型乙醇發(fā)酵酵母菌的乙醇發(fā)酵應(yīng)嚴(yán)格控制三個條件：厭氧、培養(yǎng)基中不含NaHSO3、pH﹤7.6。（二）呼吸作用概念:底物在脫氫酶作用下脫下的氫和電子，經(jīng)過呼吸鏈的傳遞，最終與外源的分子氧或無機氧化物結(jié)合，并釋放能量的過程。呼吸作用與發(fā)酵作用的根本區(qū)別在于：電子載體不是將電子直接傳遞給底物降解的中間產(chǎn)物，而是交給電子傳遞系統(tǒng)，逐步釋放出能量后再交給

6、最終電子受體。1.有氧呼吸概念:是以分子氧作為最終電子(或氫)受體的氧化過程；是最普遍、最重要的生物氧化方式。特點：必須指出，在有氧呼吸作用中，底物的氧化作用不與氧的還原作用直接偶聯(lián)，而是底物在氧化過程中釋放的電子先通過電子傳遞鏈（由各種電子傳遞體，如NAD，F(xiàn)AD，輔酶Q和各種細(xì)胞色素組成）最后才傳遞到氧。2.無氧呼吸概念：以無機氧化物中的氧作為最終電子（和氫）受體的氧化作用。一些厭氧和兼性厭氧微生物在無氧條件下進行無氧呼吸。無機氧化

7、物：如NO3、NO2、SO42、S2O32等。在無氧呼吸過程中，電子供體和受體之間也需要細(xì)胞色素等中間電子遞體，并伴隨有磷酸化作用，底物可被徹底氧化，可產(chǎn)生較多能量，但不如有氧呼吸產(chǎn)生的能量多。以無機物作為電子最終受體的呼吸作用（化合物氧化脫下的氫和電子經(jīng)呼吸鏈傳遞，最終交給無機氧化物NO3、NO2、SO42、S或CO2等或延胡索酸等有機物的過程。）二、能量的轉(zhuǎn)換——磷酸化作用將生物氧化過程中釋放出的自由能轉(zhuǎn)移，使ADP（腺苷二磷酸）形

8、成ATP（腺苷三磷酸）的過程稱為磷酸化作用。ADP能量→ATP（一）氧化磷酸化利用生物氧化放出的能量進行磷酸化生成ATP的過程。底物水平磷酸化電子傳遞磷酸化（二）光合磷酸化以光合色素為媒介，將光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的過程。1環(huán)式光合磷酸化2非環(huán)式光合磷酸化第三節(jié)微生物的代謝產(chǎn)物初級代謝產(chǎn)物：如氨基酸、核苷酸、蛋白質(zhì)、核酸、糖類等，是菌體生長繁殖所必需的。次級代謝產(chǎn)物二、微生物的次生代謝產(chǎn)物概念：次生代謝物是指某些微生物生長到穩(wěn)定期前后，以結(jié)構(gòu)

9、簡單、代謝途徑明確、產(chǎn)量較大的初生代謝物作前體，通過復(fù)雜的次生代謝途徑所合成的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的化學(xué)物。種類：抗生素、生長刺激素、維生素、毒素、色素等（一）抗生素根據(jù)抗生素的生物來源分類：放線菌產(chǎn)生的抗生素。迄今約有80%的抗生素是由放線菌產(chǎn)生的。其中鏈霉菌屬產(chǎn)生的抗生素最多。常用的抗細(xì)菌抗生素有鏈霉素、卡那霉素、四環(huán)素、土霉素、紅霉素等。真菌產(chǎn)生的抗生素。主要來源于半知菌亞門的青霉菌屬和頭孢菌屬，如青霉菌屬的青霉素和灰黃霉素、頭孢菌屬的頭孢菌

10、素等。A228浪險工作室收集制作3干重法濕重法（2）含氮量測定法（3）核酸含量測定法（4）生理指標(biāo)法（二）單細(xì)胞微生物的群體生長規(guī)律1.細(xì)菌的群體生長特征細(xì)菌以裂殖的方式繁殖，一個細(xì)菌細(xì)胞分裂成兩個細(xì)胞的間隔被稱為世代，一個世代所需的時間就是代時，有時也被稱為倍增時間。2.細(xì)菌生長曲線把少量純種單細(xì)胞微生物接種到恒容積的液體培養(yǎng)基中后，在適宜的條件下培養(yǎng)，它們的群體就會有規(guī)律地生長起來。如果以細(xì)胞數(shù)目的對數(shù)值作縱坐標(biāo)，以培養(yǎng)時間作橫坐標(biāo)

11、，就可以畫出一條有規(guī)律的曲線，這就是微生物的典型生長曲線。典型生長曲線：不補充營養(yǎng)物不移去培養(yǎng)物保持培養(yǎng)體積不變（1）延滯期概括說：分裂遲緩、代謝活躍將少量菌種接入新鮮培養(yǎng)基后，在開始一段時間內(nèi)菌數(shù)不立即增加，或增加很少，生長速度接近于零。也稱延遲期、適應(yīng)期。A、特點：①生長速率常數(shù)等于零②細(xì)胞形態(tài)變大或增長③細(xì)胞內(nèi)RNA尤其是rRNA含量增高④合成代謝活躍，核糖體、酶類和ATP的合成加快⑤對外界不良條件例如NaCl溶液濃度、溫度和抗生

12、素等化學(xué)藥物的反應(yīng)敏感。B、原因：延滯期的出現(xiàn)，可能是因為在接種到新鮮培養(yǎng)液的細(xì)胞中，一時還缺乏分解或催化有關(guān)底物的酶，或是缺乏充足的中間代謝物。為產(chǎn)生誘導(dǎo)酶或合成有關(guān)的中間代謝物，就需要有一段適應(yīng)期，于是出現(xiàn)了生長的延滯期。C、影響延滯期長短的因素:(1)菌種的特性(2)接種齡（3）接種量（4）培養(yǎng)基成分D、在工業(yè)發(fā)酵和科研中通常采取一定的措施縮短延滯期：①通過遺傳學(xué)方法改變種的遺傳特性使遲緩期縮短；②利用對數(shù)生長期的細(xì)胞作為“種子”

13、；③盡量使接種前后所使用的培養(yǎng)基組成不要相差太大；④適當(dāng)擴大接種量等方式縮短遲緩期，克服不良的影響。E、應(yīng)用：發(fā)酵工業(yè)上需盡量縮短該期，以降低生產(chǎn)成本；在食品工業(yè)上，盡量在此期進行消毒或滅菌。（2）對數(shù)期概括說：菌體數(shù)目按幾何級數(shù)增加特點：①生長速率常數(shù)R最大②細(xì)胞進行平衡生長，菌體內(nèi)各種成分最為均勻③酶系活躍，代謝旺盛應(yīng)用:指數(shù)期的微生物因其整個群體的生理特性較一致、細(xì)胞成分平衡發(fā)展和生長速率恒定，故可①作為代謝、生理等研究的良好材料

14、；②是增殖噬菌體的最適宿主菌齡；③也是發(fā)酵生產(chǎn)中用作“種子”的最佳種齡。（3）穩(wěn)定期概括說：菌體產(chǎn)量達到了最高點A、特點:①生長速率常數(shù)R等于0，總菌數(shù)達到最高水平；②細(xì)胞開始貯存糖原、異染顆粒和脂肪等貯藏物；③某些細(xì)菌在穩(wěn)定期開始合成抗生素等次生代謝產(chǎn)物；④多數(shù)芽孢桿菌在這時開始形成芽孢。B、穩(wěn)定期到來的原因:①營養(yǎng)物尤其是生長限制因子的耗盡；②營養(yǎng)物的比例失調(diào)，例如C／N比值不合適等；③酸、醇、毒素或H2O2等有害代謝產(chǎn)物的累積；④

15、pH、氧化還原勢、溫度等物化條件越來越不適宜。C、獲得更多的菌體物質(zhì)或代謝產(chǎn)物采取措施：補充營養(yǎng)物質(zhì)或取走代謝產(chǎn)物或改善培養(yǎng)條件，如對好氧菌進行通氣、攪拌或振蕩等。D、應(yīng)用:穩(wěn)定期是以生產(chǎn)菌體或與菌體生長相平行的代謝產(chǎn)物，例如單細(xì)胞蛋白、乳酸等為目的的一些發(fā)酵生產(chǎn)的最佳收獲期。此外，由于對穩(wěn)定期到來的原因進行研究，還促進了連續(xù)培養(yǎng)技術(shù)的設(shè)計和研究。（4）衰亡期概括說：整個群體呈現(xiàn)出負(fù)生長A、特點:①個體死亡的速度超過新生的速度；②細(xì)胞形

16、態(tài)多樣，部分自溶；③產(chǎn)生或釋放抗生素等次生代謝產(chǎn)物；芽孢釋放B、產(chǎn)生衰亡期的原因:主要是外界環(huán)境對繼續(xù)生長越來越不利，從而引起細(xì)胞內(nèi)的分解代謝大大超過合成代謝，繼而導(dǎo)致菌體死亡。(三)絲狀微生物的群體生長絲狀微生物的純培養(yǎng)采用孢子接種，在液體培養(yǎng)基中震蕩培養(yǎng)或深層通氣加攪拌培養(yǎng)，菌絲體通過斷裂繁殖不形成產(chǎn)孢結(jié)構(gòu)?？梢杂镁z干重作為衡量生長的指標(biāo)，即以時間為橫坐標(biāo)，以菌絲干重為縱坐標(biāo)，繪制生長曲線。第二節(jié)微生物生長的環(huán)境條件微生物與所處的

17、環(huán)境之間具有復(fù)雜的相互影響和相互作用：一方面，各種各樣的環(huán)境因素對微生物的生長和繁殖有影響；另一方面，微生物生長繁殖也會影響和改變環(huán)境。研究環(huán)境因素與微生物之間的關(guān)系，可以通過控制環(huán)境條件來利用微生物有益的一面，同時防止它有害的一面。一、溫度從微生物整體來看：生長的溫度范圍一般在12℃～100℃極端下限為30℃，極端上限為105～300℃。但對于特定的某一種微生物：只能在一定溫度范圍內(nèi)生長，在這個范圍內(nèi)，每種微生物都有自己的生長溫度三基

18、點，即最低、最適、最高生長溫度。(二)pH微生物生長過程中機體內(nèi)發(fā)生的絕大多數(shù)的反應(yīng)是酶促反應(yīng)，而酶促反應(yīng)都有一個最適pH范圍，在此范圍內(nèi)只要條件適合，酶促反應(yīng)速率最高，微生物生長速率最大，因此微生物生長也有一個最適生長的pH范圍。微生物最低pH最適pH最高pH細(xì)菌3～56.5～7.58～10酵母菌2～34.5～5.57～8霉菌1～34.5～5.57～8為了維持培養(yǎng)基pH的相對恒定，通常在培養(yǎng)基中加入pH緩沖劑、備用堿，或在進行工業(yè)發(fā)酵