微生物生理学课件笔记整理共8页文档.doc

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1、如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流微生物生理学课件笔记整理【精品文档】第 8 页 绪论微生物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 1. 光能无机营养型:以日光为能源,以CO2为碳源合成细胞有机物的营养类型 2. 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3. 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 4. 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

2、有机物的营养类型 微生物营养类型营 养 类 型能 源碳 源代 表 类 群自养型光能无机营养光CO2蓝细菌、绿色硫细菌、嗜盐细菌化能无机营养无机物CO2硝化细菌、硫化细菌异养型光能有机营养光有机物与CO2红螺菌化能有机营养有机物有机物进一步分为腐生菌和寄生菌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） photoorganohet

3、erotroph 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）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T

4、CA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，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

5、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。 微生物的代谢特点（以及微生物研究生理的优点）代谢速率快（V/S大）代谢的多样性代谢研究的易操作性代谢途径：中间产物与中产物，直线代谢途径（一般为分解代谢）与分枝代谢途径（一般为合成代谢），两向代谢途径细胞壁结构1. 真菌细胞壁组成肽聚糖脂多糖磷壁酸质分枝菌酸 2. T古生菌细胞壁组成 假肽聚糖 酸性杂多糖 糖蛋白3. 酵母细胞壁组成 甘露聚糖蛋白葡聚糖 chitin（几丁质） 纤维素others纤维素的分解：纤维素分子的基本结构

6、: -1,4糖苷键，酮多糖，椅式构象，全部舒展，氢键交联成网状结构淀粉：-1,4糖苷键，-1,6糖苷键，连接松散，加热易糊化原生质膜：I. 原核细胞中 1. 磷脂中异常脂肪酸，2. 质脂，3. 糖脂， 4. 二醚磷脂酰甘油，5. 鲨烯，6. 脂类色素II. 真核微生物中1. 酵母甾醇，2. 麦角甾醇分解代谢单糖分解途径：1. EMP（糖酵解）途径 碳架结构变化 生理意义：a. 产生ATP, b. 产生NADH2, c. 小分子碳架，d. 生糖。 分布广泛。 歧路：（兼性）好氧菌中的丙酮醛支路。笔记：EMP途径又叫二磷酸己糖途径，原因是1,6-二磷酸果糖酶为该途径的特征酶。其过程一般为激活-氧化

7、-产能。小分子碳架指c3,c42. HMP途径 经典途径 Williams等发现的新途径。 生理功能：a. 提供多种碳架，b. 产生NADPH2，c. 产生Ru5P。 分布广泛。 与EMP的联系。笔记：HMP途径又叫单磷酸己糖途径，不是严格的分解代谢途径3. ED途径 碳架结构的变化 特点：a. KDPG, b. 特征酶： KDPG醛缩酶，c. ATP。 分布：主要限于Pseudomonas笔记：1. ED途径比HMP途径短2. KDPG通过裂解产生丙酮酸和甘油醛，只有一半产生了ATP，故ATP产生数量比EMP途径少近一半，但产热多。3. 其过程为：激活-氧化-脱水4. WD途径（裂解直接产物

8、为乙酰磷酸） 碳架结构变化：a. PK途径（磷酸-戊糖分解）， b. HK途径（己糖分解）。 特点：a. 特征酶为磷酸解酮酶，b. 特征反应。 生理意义：a. 仅分布在少数细菌中， b. PK途径为戊糖分解的重要途径， c. H K途径为己糖分解的重要途径。笔记：1常用程度:HMPEMPEDWD 2这四个途径都从葡萄糖开始从Glc到Pyr四条途径的总结：1.如何确定？a. 特征酶，b. 放射性同位素标记。2.丙酮酸代谢（氧化或者还原，为共同代谢产物必经之路）丙酮酸代谢的途径： 发酵:a. 乙醇发酵，b. 乳酸发酵，c. 丁酸型发酵，d. 丙酸发酵，e. 混合酸和丁二醇发酵； TCA （呼吸）

9、a. 乙醇发酵酵母的乙醇发酵现象、产物与机理： 第一型发酵（在pH4.5-3.5时，产物为乙醇。 ）第二型发酵（在3%的NaHSO3时，产物为甘油和乙醇。）第三型发酵（在pH7.6时，产物为乙醇、乙酸和甘油。 ） ，高渗发酵（例如当环境中的NaCl为0.5-1.0mol/L时，产物主要为甘油。）细菌的乙醇发酵：经ED途径笔记：1. 利用酵母进行酒精发酵的优点是抗高渗，缺点是只能利用葡萄糖2. 利用细菌进行酒精发酵的有点是可利用木糖，缺点是不抗高渗3. 乙醛乙醇，在野生酵母中，逆反应速率远大于正反应速率，乙醛-乙酰辅酶a-三羧酸循环；改良型，逆反应速率远小于正反应速率4. 第二型发酵中乙醇少量，

10、但不能完全阻断5. 丙酮酸脱氢酶是乙醇发酵的关键性酶6. 影响乙醇发酵的条件：O2浓度，葡萄糖浓度7. 第三型发酵的那NACL来自现加NAOH水解，再加HCL中和乳酸发酵：同型乳酸发酵：经过EMP途径(芽孢乳杆菌，杆状乳酸菌)只生成乳酸异型乳酸发酵：经过PK途径（球状乳酸菌） 乳酸+乙酸+co2双歧乳酸发酵：经过HK途径（两性双岐乳酸杆菌） 乳酸+乙酸+乙醇笔记：1.乳酸菌是统称，不是分类名称，微好氧或者厌氧 2.丙酮酸 乳酸 3.产乳酸量：同型异型双岐脂肪烃类的脂肪烃类的分解： 脂肪烃的分解的三种启始羟化方式：a. 单末端氧化，b. 双末端氧化，c. 亚末端氧化 脂肪烃的分解的二个生化前提：

11、a. O2 b. 羟化酶（单氧酶） 2. 芳香烃的分解的三阶段 芳香烃的分解启始：从各类芳香烃长途或短途到邻苯二酚。 邻苯二酚的分解：在双氧酶的催化下，邻位裂解（产物：琥珀酸+乙酸）或间位裂解（产物：丙酮酸+乙醛）方式 邻苯二酚的邻位裂解或间位裂解产物的继续分解3. 一碳化合物的氧化 还原态一碳化合物的基本类别：a. CH4 b. CHO c. CH+N d. CO笔记：只含C,H的一碳化合物-细菌能氧化利用含C,H,O一碳化合物-细菌和酵母都能氧化利用无机化能自养菌的主要群落：笔记：脱硫硫杆菌的应用：土壤肥力的流失，污水治理H2 的微生物氧化（只有细菌能进行）1. 氢细菌的概貌: G，兼性化

12、能自养2. H2的生物氧化机制： 反应式 4H2+2O2 - 4H2O 2H2+CO2 - CH2O+H2O 6H2+2O2+CO2 - CH2O+5H2O 能量产生：通过氧化磷酸化，氧化4H2 产生1分子ATP（例如，真养产碱杆菌的两种氢酶：可溶性的氢酶氧化H2 产生NADH，存在细胞膜上的颗粒性的氢酶氧化H2 与呼吸链偶联，从VK2 始，至Cytb/a，产生ATP）含S化合物的微生物氧化S的生物氧化 (from H2S to SO42-) 类型: 长途类型，以氧化硫杆菌 (Thiobacillus thiooxidans)为代表，在S的生物氧化过程中有多种多硫酸中间产物。4S2- - 2S

13、2O32- - S4O62- - SO32- +S3O62- - 4SO32- -4SO42- 短途类型，以排硫杆菌（Th.thioparus）为代表，仅有SO32-为中间产物。S - SO32- - SO42-笔记：1.氧化还原电位更低，途径更长，产能更多 2氧化一分子硫，至少产生6.5分子ATP微生物的光合磷酸化主要差异（这类光合细菌，均不产氧气）第四章 微生物的合成代谢1.自养性c02的固定（1）calvin cycle (植物，蓝细菌和化能自养细菌：fe细菌，s细菌) （2）还原三羧酸循环（光合细菌：紫色细菌，绿色细菌，蓝绿细菌，嗜盐细菌）（3）还原单羧酸循环2.异养性co2的固定笔记

14、：还原三羧酸循环为原核细胞特有的自养型co2固定方式网上参考：氨基酸的生物合成：1.氨基酸分子中各基团的来源：氨的来源：a.环境，b.胞内含氮化合物，c.生物固氮，d.由NO3-还原 。 硫的来源 ： a.环境，b.胞内含硫化合物，c.胞内同化型还原SO42- 。 碳架结构的来源氨基酸的生物合成途径： 氨基化作用：a.还原氨基化，b.直接氨基化。c. 酰氨化。 转氨基作用， 从头合成由初生氨基酸合成次生氨基酸， D-氨基酸，由消旋酶或D-氨基酸转氨酶催化产生。笔记：1.若碳架已经具备，则途径（1），（2），（4），如谷氨酸，谷氨酰胺，天冬氨酸的合成 若碳架结构不具备，则途径（3） 2.D-氨基

15、酸的合成：先通过合成L-氨基酸，再通过消旋酶转化为D-氨基酸 3.初生氨基酸与次生氨基酸。初生氨基酸有四个，分别为缬氨酸Val，丝氨酸Ser，谷氨酸Glu，天冬酰胺Asp微生物合成氨基酸的特点：1.微生物特有的途径，例1：细菌或低等真菌的L-Lys（赖氨酸）的合成。2.微生物特有的酶催化过程，例2：细菌合成精氨酸过程中N-乙酰谷氨酸的生成。3.微生物特有的代谢空间，例3：细菌的orinithine cycle4.微生物合成途径的多样性，例4：细菌中 Cys（半胱氨酸）的三种合成途径5.细菌的D-型氨基酸的合成，经过消旋酶或D-型氨基酸转氨酶催化笔记： 嘧啶碱基单独成环，嘌呤碱基由组氨酸合成代谢

16、的分支产生 细菌需要D-氨基酸主要是用于肽聚糖的合成，而真菌没有 细菌合成赖氨酸Lys的中间产物:二氢吡啶二羧酸，四氢吡啶二羧酸 DAP是原核微生物赖氨酸合成过程中的重要中间代谢产物 并环合成是通过脂肪酸合成途径后再环化而成的 芳香族氨基酸合成的中间代谢产物有预苯酸邻氨基苯甲酸，对氨基苯甲酸，分枝酸次级代谢的类型:1根据终产物对其它生物的作用：抗生素，激素，生物碱，毒素，色素，维生素。 2根据次级代谢与初级代谢的关系分类次级代谢（三种抗生素）举例：1.青霉素和头孢霉素C的合成，主要步骤为聚合，结构修饰，无装配；2.链霉素的合成，主要步骤为结构修饰（+装配），无聚合反应；3.红霉素的合成，主要步

17、骤为聚合反应（+结构修饰），无装配 。笔记：1. 链霉素由waksman首次发现2弗莱明首次发现的是异青霉素N3. 青霉素中的环的命名：第一个环为噻唑环，第二个环为噻嗪环4. 头孢霉素C由顶头孢霉产生，其五元环到六元环的扩环反应导致其稳定性很好5. 链霉素由三个部分组成：链霉胺，链霉糖，链霉胍6. 组成异青霉素N的三个氨基酸分别为aaa（-氨基己二酸），val（丙氨酸），cys（半胱氨酸）7. 红霉素主要抑制革兰氏阳性菌次级代谢的微生物特点：1.次级代谢以初级代谢为前提，并且受初级代谢的调节。2.次级代谢一般在菌体生长后期发生。3.结构修饰中酶专一性低，是多衍生产物的主因。4.次级代谢的菌株特异性。5.次级代谢与染色体外遗传有关。笔记：不同属不同种有相同的次级代谢，但同种同属次级代谢产物却存在差异；同种同属不同菌株，次级代谢产物可能不同