搜索
2.2细菌的生理特征营养：是指生物体从外部环境中摄取对其生命活动必需的能量和物质，以满足正常生长和繁殖需要的一种基本生理功能。2.2.1细菌的营养类型划分细胞重量（湿重）水70~90%干物质10~30%无机盐10%有机物90%碳水化合物蛋白质脂肪DNARNA等组成微生物细胞（一）化学组成微生物的六种营养要素1碳源2氮源3能源4矿质元素5生长因素6水分（二）营养物质1碳源有机碳源无机碳源CO2CO32-（提供细胞碳素来源的物质）糖类蛋白质脂肪有机酸2氮源（提供细菌细胞氮素来源的物质）有机氮源蛋白质蛋白胨氨基酸无机氮源NH4ClNH4NO33能源（提供能量来源的营养物质和辐射能）能源化学物质（化能营养型）辐射能：光能自养和光能异养微生物的能源（光能营养型）有机物：化能异养微生物的能源（同碳源）无机物：化能自养微生物的能源（不同于碳源）4生长因子概念：某些微生物生长过程中不能利用简单的碳、氮源自身合成，同时又是生长必需的有机物。主要包括维生素类碱基、卟啉等5无机盐作用：构成细胞的组分成分，如H3PO4是DNA和RNA的重要组成成分。酶的组成成分，如蛋白质和氨基酸的—SH。酶的激活剂，如Mg2+、K+。维持适宜的渗透压，如Na+、K+、Cl-。自养型细菌的能源，如S，Fe2+。大量元素：C、H、O、N、P、S微量元素：Mn、Co、Cu、Zn、Mo6水营养物质的溶剂。运输物质的载体。生物化学反应的场所。维持一定的温度。作用:除蓝细菌等少数微生物能利用水中的氢来还原CO2以合成糖类以外，其他微生物并非真正把水当作营养物。1.不同微生物对每一种营养元素需要的数量不同。并要求各营养元素有一定的比例。2.细菌往往优先利用易被吸收的有机物质。微生物利用营养的说明营养类型根据细菌所需碳源和能源的不同，营养类型分四类：自养型光能无机营养型化能无机营养型异养型光能有机营养型化能有机营养型1光能无机营养型又叫自养微生物。又称光能自养型微生物。如：藻类、蓝细菌、光合细菌（紫硫细菌、绿硫细菌）碳源——以CO2为惟一碳源能源——光转变为ATP如：蓝细菌、藻类CO2+H2O[CH2O]+O2↑光能叶绿素2化能无机营养型（chemolithotroph)又叫自养微生物。又称化能自养型微生物。如：氢细菌、硫化细菌、铁细菌、硝化细菌。分布在土壤、水域中，在自然界物质转化中作用重大。碳源——以CO2为惟一碳源。能源——无机物氧化产生能量。如：硝化细菌2NH3+2O2CO2+4H+2HNO2+4H++ATP[CH2O]+H2O3光能有机营养型（photorganotroph)又叫异养微生物。又称光能异养型微生物。如：紫色非硫细菌与绿色非硫细菌，属于这一营养类型的微生物种类很少碳源——有机物作供氢体和碳源，要有CO2存在。能源——光4化能有机营养型(chemoorganotroph)又叫异养微生物。又称化能异养型微生物。绝大多数细菌、放线菌和全部真菌、病毒。如大肠杆菌，枯草杆菌，链霉菌，根霉，曲霉。碳源——有机物能源——有机物氧化获得。2.2.2酶及影响酶活力的因素一酶及其命名和分类二酶的作用特性三酶促反应的影响因素一酶及其命名和分类1酶的概念：生物细胞自己合成的一种催化剂，其基本成分是蛋白质，催化效率比一般无机催化剂高得多。可分为：蛋白酶、核酸酶及抗体酶等。2酶的命名和分类胞内酶胞外酶存在部位组成酶诱导酶存在方式简单酶结合酶组成成分催化的反应类型水解酶、氧化还原酶、转移酶、合成酶、裂解酶等二酶的作用特性1酶的作用特点具有蛋白质的各种特性分子量大、两性化合物、不耐高温、易被毒物破坏量少，催化效率高专一性强温和。常温、常压、接近中性就可以起作用酶活力的可调性。离体酶具活性。2酶的活性与活性中心酶活性即是酶活力。指催化一定化学反应的能力。反应速度越快，酶活性越高。国际酶学会议1961条规定：1酶活性单位是指在25℃最适pH及底物浓度等条件下，在1min内转化1μmol底物的酶量比酶活性是指单位重量酶蛋白所具有的酶活性单位数。（1）酶的活性•酶的活性中心是指酶蛋白肽链中由少数几个氨基酸残基组成的具有一定空间构象的与催化作用密切相关的区域。•酶的活性中心分2个功能部位：结合部位和催化部位•“诱导楔合”假说：当酶分子与基质分子接近时，酶蛋白受基质分子的的诱导，构象发生有利于基质结合的变化，并形成酶—基质中间复合物，在此基础上互补楔合进行反应，最终生成反应产物。（2）酶的活性中心三酶促反应的影响因素酶促反应与酶活力有关。影响酶促反应（酶活力）的因素有：1温度2pH值3基质浓度4毒物或抑制剂1温度★要求：保证酶最适宜的温度条件。每种酶都有自己的最适温度。最适反应温度：能形成最大反应速度的温度.微生物体内酶的30～60℃1β-半乳糖苷酶2酰化氨基酸水解酶3葡萄糖异构酶2pH值★大多数酶pH6~7废水生物处理保持pH6~9为什么pH值影响酶活力？酶蛋白是两性电解质。酶活性在特定的电荷状态下发挥。酸性系统，越倾向于酸，正电荷越多。碱性系统，越倾向于碱，负电荷越多。酸碱都会降低酶活甚至失活最适pH值：能保持最大酶活性的PH值约在6～9中性居多。3基质浓度[S]★在一定范围内反应速度随基质浓度的提高而加快，但当基质浓度很大时，反应速度就与基质浓度无关了。3基质浓度[S]★υ：反应速度V最大:最大反应速度Km:米氏常数(酶催化反应中中间复合物ES分解速度与生成速度之比)S：基质浓度米－门公式：υ=V最大SKm+S（1）当Km=S时，υ=，当基质浓度等于米氏常数时，酶促反应速度为最大反应速度的一半。（2）当S《Km时，υ=，υ与S成正比，反应速度随S增大而增大。一级反应。（3）当S》Km时，υ=V最大，随基质浓度的增大，反应速度不变，为最大反应速度。零级反应V最大2V最大SKm米－门公式：υ=V最大SKm+S4毒物或抑制剂（1）可逆的化学结构与基质相似，争先与酶结合，减少了酶与正式基质结合的机会。（2）不可逆的与蛋白质化合形成不溶性盐类沉淀，破坏酶的作用。如重金属盐类Fe3+、Hg2+、Ag+与带负电的酶蛋白结合沉淀。2.2.3细菌的呼吸类型及产物一微生物的新陈代谢二呼吸作用的本质三微生物的呼吸类型一：微生物的新陈代谢•新陈代谢：简称代谢，是推动一切生命活动的动力源，通常指在活细胞中的各种合成代谢与分解代谢的总和。•合成代谢：又称同化作用或合成作用，是微生物不断从外界吸收营养物质，合成细胞物质的过程，在此过程中需要吸收能量。•分解代谢：又称异化作用或分解作用，是微生物将自身或外来的各种复杂有机物分解为简单化合物的过程，在此过程中有能量释放。二：呼吸作用的本质1呼吸作用的本质★微生物在氧化分解基质的过程中，释放电子，生成水或其他还原性物质，并释放能量的过程。在生物氧化中，呼吸基质脱下的氢和电子经载体传递，最终交给受体的生物学过程。2发生哪些生物学现象呢？复杂的有机物变成简单的物质CO2、H2O等。发生能量的转换（合成物质、维持生命活动）产生中间产物（继续分解、作为原料合成机体物质。吸收、同化各种营养。二：呼吸作用的本质有机物分解和合成过程中都有电子转移;氧化，即为物质失去电子，同时伴随脱氢或加氧;还原，即为获得电子，同时可能伴随加氢或脱氧;大多数微生物代谢过程中电子来源与脱氢反应。因此电子供体又称供氢体，电子受体又称受氢体。基本概念：三：微生物的呼吸类型根据基质脱氢后，最终受氢体（电子受体）的不同，微生物呼吸分为三类：呼吸类型电子受体好氧呼吸自由氧厌氧呼吸硝酸盐、硫酸盐等无机氧化物发酵小分子有机物（基质氧化后的中间产物）三：微生物的呼吸类型:好氧呼吸举例异养微生物大肠杆菌氧化葡萄糖（有机物）：C6H12O6+6O26CO2+6H2O+2872KJ葡萄糖好氧分解分为两个阶段：(1)糖酵解（EMP）途径，经过10步反应由1个六碳糖变为2个三碳糖（丙酮酸）(2)经过三羧酸(TCA)循环（柠檬酸循环，Kerb循环），10步反应，丙酮酸变为二氧化碳＋水。在好氧呼吸过程中，基质被氧化较彻底，获得的ATP多，最终产物积累少。二微生物的呼吸类型厌氧呼吸主要种类：（1）硝酸盐呼吸无氧条件下，微生物利用硝酸盐作为最终电子受体，将其还原为NO2、NO、N2O，直至N2的过程反硝化细菌：C6H12O6+4NO3-6CO2+2N2+6H2O+1758KJ二微生物的呼吸类型厌氧呼吸主要种类：（2）碳酸盐呼吸以CO2或碳酸盐作为最终电子受体的无氧呼吸产甲烷菌：CO2+4H2CH4+2H2O+135.6KJ二微生物的呼吸类型（3）发酵（狭义）最终电子受体：基质氧化后的中间产物特点：氧化不彻底，产能底，可积累大量中间产物举例：以中间产物丙酮酸为受氢体，葡萄糖被还原成乳酸。二微生物的呼吸类型根据微生物与氧气的关系，微生物可以分为：1好氧（好气）微生物2厌氧（嫌气）微生物3兼性微生物三：微生物的呼吸类型第四节环境因素对微生物生长的影响一温度二氢离子浓度三氧化还原电位四干燥五渗透压六光及辐射七化学药剂1灭菌(sterilization)：用理化方法杀死物体表面及内部所有微生物（包括芽孢）的过程灭菌剂2消毒（disinfection)：用理化方法杀死病原微生物的措施消毒剂3防腐（antisepsis)：用理化方法抑制霉腐微生物生长的措施(理化因素）。防腐剂（抑菌剂）4无菌操作：防止微生物进入物体的技术。5无菌：指没有活的微生物（包括芽孢）存在概念一温度所有的微生物生长有三种基本温度最低生长温度最适生长温度最高生长温度下限上限最适温温度一定时间内的生长量（二）高温灭菌、低温抑菌高温灭菌干热灭菌湿热灭菌火焰灭菌★烘箱内干燥热空气灭菌★巴斯德消毒法间歇灭菌法高压蒸汽灭菌法★★高温灭菌：高温蛋白质凝固变性，酶失活。煮沸法1干热灭菌1）火焰灭菌：常用酒精灯、接种环特点：彻底、迅速。1干热灭菌2）干燥热空气箱灭菌用法：160-170℃,2小时（利用热空气灭菌)特点：由于空气传热穿透力差，菌体在脱水状态下不易杀死。所以温度高、时间长。适用：玻璃器皿、金属器械等耐高温的固体物。2湿热灭菌1）煮沸法方法原理：煮沸100℃，5分钟，能杀死一般细菌的繁殖体。许多芽胞需经煮潮5～6小时才死亡。水中加入2%碳酸钠，可提高其沸点达105℃。既可促进芽胞的杀灭，又能防止金属器皿生锈。适用：用于饮水和一般器械（刀剪、注射器等）的消毒。2湿热灭菌2）巴斯德消毒法（巴氏消毒法）原理：利用热力杀死液体中的病原菌或一般的杂菌，同时不致严重损害其质量的消耗方法。一般方法：加热至一定温度(一般为60℃～85℃),持续15秒到30分钟,然后迅速冷却。牛奶消毒法：1）63℃加热30秒；2）72℃下15秒，然后立即冷却。2湿热灭菌3）间歇灭菌法原理：各种微生物的营养体在100℃温度下半小时即可被杀死。而其芽孢和孢子在这种条件下却不会失去生活力。一般方法：用100℃、30分钟杀死培养基内杂菌的营养体，然后将这种含有芽孢和孢子的培养基在温箱内或室温下放置24小时，使芽孢和孢子萌发成为营养体。这时再以100℃处理半小时，再放置24小时。如此连续灭菌3次，即可达到完全灭菌的目的2湿热灭菌4）高压蒸气灭菌说明：在专门的压力蒸汽灭菌器中进行的，是热力灭菌中使用最普遍、效果最可靠的一种方法。优点是穿透力强，灭菌效果可靠，能杀灭所有微生物。。方法：一般121℃（1kg/cm2或15磅/英寸2），20-30min。适用：耐高温物品如培养基，无菌水低温抑菌低温可延缓微生物的生理活动(故采用低温保藏微生物)。◆.酶在低温下仍起作用◆.微生物质膜中不饱和脂肪酸含量高(低温下仍保持半流体状态)实验室常用4摄氏度左右保存菌种二氢离子浓度（pH值）微生物生活的pH在4.0～9.0之间细菌：pH7.0-7.6;酵母、霉菌:pH5-6;放线菌:pH7.6-8pH对微生物影响•影响细胞膜蛋白及胞外水解酶的活性，从而影响营养物的正常吸收与转运2.影响营养物的解离与吸收。主要影响一些极性营养物如脂肪酸、氨基酸三氧化还原电位（Eh值）V氧化还原电位与氧气多少有关