《微生物的生理》PPT课件.ppt

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1、微生微生物的物的生理生理生理生理生理生理生命活动机理（食、住）生命活动机理（食、住）生命活动生命活动营养、呼吸、环境卫生营养、呼吸、环境卫生营养物及其获取方式营养物及其获取方式营养营养营养物质的营养物质的代谢代谢 呼吸呼吸那些环境因素使细菌病、死？那些环境因素使细菌病、死？环境卫生环境卫生营养物的种类、用途及营养物的吸收方式营养物的种类、用途及营养物的吸收方式水、盐、水、盐、水、盐、水、盐、“粮食粮食粮食粮食”异养自养；吸收方式异养自养；吸收方式异养自养；吸收方式异养自养；吸收方式四种四种四种四种 如何代谢？不同代谢类型的细菌分类如何代谢？不同代谢类型的细菌分类光能光能光能光能化能；好氧化能；

2、好氧化能；好氧化能；好氧厌氧；寄生厌氧；寄生厌氧；寄生厌氧；寄生腐生腐生腐生腐生！学会养细菌！学会养细菌食（营养、呼吸）住（环境卫生环境因素对细菌的影响）温度、电位、温度、电位、pH、渗透压、光线、毒物渗透压、光线、毒物学会学会养好养好细菌细菌（其他微生物与之类似）（其他微生物与之类似）酶酶及及其其作作用用 各种生物包括细菌细胞内几乎所有生化反应都需要酶的各种生物包括细菌细胞内几乎所有生化反应都需要酶的各种生物包括细菌细胞内几乎所有生化反应都需要酶的各种生物包括细菌细胞内几乎所有生化反应都需要酶的催化。作为生物催化剂酶具有催化。作为生物催化剂酶具有催化。作为生物催化剂酶具有催化。作为生物催化剂

3、酶具有高效性、专一性、温和的高效性、专一性、温和的高效性、专一性、温和的高效性、专一性、温和的催化条件催化条件催化条件催化条件等优点，同时由于酶的化学本质是蛋白质，因等优点，同时由于酶的化学本质是蛋白质，因等优点，同时由于酶的化学本质是蛋白质，因等优点，同时由于酶的化学本质是蛋白质，因而也有而也有而也有而也有容易失活容易失活容易失活容易失活的缺点。的缺点。的缺点。的缺点。酶是生物催化剂，酶制剂已经开始应用于三废治酶是生物催化剂，酶制剂已经开始应用于三废治酶是生物催化剂，酶制剂已经开始应用于三废治酶是生物催化剂，酶制剂已经开始应用于三废治理理理理 绝大多数酶是绝大多数酶是绝大多数酶是绝大多数酶是

4、蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质，根据根据根据根据化学组成化学组成化学组成化学组成可以把酶分为简单酶、可以把酶分为简单酶、可以把酶分为简单酶、可以把酶分为简单酶、结合酶；根据结合酶；根据结合酶；根据结合酶；根据结构的不同结构的不同结构的不同结构的不同酶可以分为单体酶、聚合酶；根酶可以分为单体酶、聚合酶；根酶可以分为单体酶、聚合酶；根酶可以分为单体酶、聚合酶；根据据据据存在位置存在位置存在位置存在位置的不同酶又有胞内酶和胞外酶之分，根据的不同酶又有胞内酶和胞外酶之分，根据的不同酶又有胞内酶和胞外酶之分，根据的不同酶又有胞内酶和胞外酶之分，根据催化催化催化催化反应性质反应性质反应性质反应性质的不同，酶分为

5、水解酶、氧化还原酶、转移酶、的不同，酶分为水解酶、氧化还原酶、转移酶、的不同，酶分为水解酶、氧化还原酶、转移酶、的不同，酶分为水解酶、氧化还原酶、转移酶、异构化酶、裂解酶、合成酶等。异构化酶、裂解酶、合成酶等。异构化酶、裂解酶、合成酶等。异构化酶、裂解酶、合成酶等。酶的活力酶的活力酶的活力酶的活力大小用酶所催化反应的反应速度来表示，影响大小用酶所催化反应的反应速度来表示，影响大小用酶所催化反应的反应速度来表示，影响大小用酶所催化反应的反应速度来表示，影响酶酶酶酶促反应速度的因素有促反应速度的因素有促反应速度的因素有促反应速度的因素有 、等。等。等。等。酶浓度、底物浓度、温度、酶浓度、底物浓度、

6、温度、酶浓度、底物浓度、温度、酶浓度、底物浓度、温度、pHpH、抑制剂、激活剂等。抑制剂、激活剂等。抑制剂、激活剂等。抑制剂、激活剂等。酶促反应动力学酶促反应动力学1.底物浓度对酶反应速度的影响底物浓度对酶反应速度的影响SvVmax一级反应v=k S零级反应v=kE用中间产物学说中间产物学说解释底物浓度与反应速度关系曲线的二相现象：S +EESE+P当底物浓度很低时，有多余的酶没与底物结合，随着底物浓度的增加，中间络合物的浓度不断增高。当底物浓度较高时，溶液中的酶全部与底物结合成中间产物，虽增加底物浓度也不会有更多的中间产物生成。2.米氏方程式（米氏方程式（Michaelis-Menten e

7、quation）k1k2k3设km=k2+k3k1v=VmaxSkm+S（kmS，v=kS；kmS，v=Vmax）3.米氏常数的意义米氏常数的意义km=S则：v=Vmax/2意义意义：（1）km是酶的一个基本的特征常数是酶的一个基本的特征常数。其大小与酶的浓度无关，而与具体的底物有关，且随着温度、pH和离子强度而改变。（2）从）从km可判断酶的专一性和天然底物可判断酶的专一性和天然底物。Km最小的底物，通常就是该酶的最适底物，也就是天然底物。底底底底物物物物影影影影响响响响酶酶酶酶反反反反应应应应速速速速度度度度的的的的方方方方程程程程表表表表达达达达式式式式米米氏氏方方程程 v v反应速度；

8、反应速度；反应速度；反应速度；V V最大反应速度；最大反应速度；最大反应速度；最大反应速度；S S底物浓度；底物浓度；底物浓度；底物浓度；KmKm米氏常数米氏常数米氏常数米氏常数 KmKm大小反映了酶与底物亲合力的大小。大小反映了酶与底物亲合力的大小。大小反映了酶与底物亲合力的大小。大小反映了酶与底物亲合力的大小。若若若若 v v总污染物微生物降解速度；总污染物微生物降解速度；总污染物微生物降解速度；总污染物微生物降解速度；V V（KX)KX)最大速度；最大速度；最大速度；最大速度；X X微生物浓度微生物浓度微生物浓度微生物浓度KsKsKsKsKs微生物与底物亲和的大小微生物与底物亲和的大小微

9、生物比增长速度微生物比增长速度最大比增长速度最大比增长速度莫氏方程莫氏方程微生物生长速度的方程微生物生长速度的方程微生物生长速度的方程微生物生长速度的方程劳伦斯方程劳伦斯方程污染物生物降解速度方程污染物生物降解速度方程污染物生物降解速度方程污染物生物降解速度方程第二节第二节 微生物的营养微生物的营养 提问提问提问提问：如何知道细菌所需的营养物种类呢？：如何知道细菌所需的营养物种类呢？：如何知道细菌所需的营养物种类呢？：如何知道细菌所需的营养物种类呢？单单单单因因因因子子子子或或或或复复复复合合合合因因因因子子子子培培培培养养养养试试试试验验验验、由由由由细细细细胞胞胞胞化化化化学学学学组组组组

10、成成成成进进进进行行行行推推推推断。断。断。断。一、细菌营养物组成及生理功能一、细菌营养物组成及生理功能 传统上传统上根据功能不同对营养物归类根据功能不同对营养物归类水、无机盐和碳源、氮源、能源、生水、无机盐和碳源、氮源、能源、生长因子等长因子等。（一）水（一）水提问：提问：水对细菌有哪些作用？水对细菌有哪些作用？1)溶剂作用溶剂作用2)运输物质的载体运输物质的载体3)参与生化反应参与生化反应(如脱水、加水反应如脱水、加水反应)（二）无机盐（二）无机盐（二）无机盐（二）无机盐 阴离子盐：阴离子盐：磷酸盐、硫酸盐、氯化物、碳酸盐、碳酸氢盐。磷酸盐、硫酸盐、氯化物、碳酸盐、碳酸氢盐。阳离子盐：阳离

11、子盐：氨、钾、钠、钙、镁、铁的盐氨、钾、钠、钙、镁、铁的盐P和和S、Fe、Mg的需求量较大的需求量较大 同时还需要锌、锰、钴、铝、铜、硼、钒、镍等微量元素。同时还需要锌、锰、钴、铝、铜、硼、钒、镍等微量元素。提问：提问：无机盐的功能是什么？无机盐的功能是什么？1)1)辅基；辅基；辅基；辅基；2)2)酶的激活剂；酶的激活剂；酶的激活剂；酶的激活剂；3)3)特殊细菌的能源特殊细菌的能源特殊细菌的能源特殊细菌的能源；铁细菌、硫细菌分别以铁和硫为产能物质。铁细菌、硫细菌分别以铁和硫为产能物质。铁细菌、硫细菌分别以铁和硫为产能物质。铁细菌、硫细菌分别以铁和硫为产能物质。4 4）维持一定的渗透压。）维持一

12、定的渗透压。）维持一定的渗透压。）维持一定的渗透压。（三）碳源和能源（三）碳源和能源（三）碳源和能源（三）碳源和能源1 1）碳源）碳源）碳源）碳源 种类？种类？种类？种类？有机物、无机碳化合物有机物、无机碳化合物有机物、无机碳化合物有机物、无机碳化合物 随细菌不同，各有偏好随细菌不同，各有偏好随细菌不同，各有偏好随细菌不同，各有偏好 细菌细菌细菌细菌最喜好的碳源是？最喜好的碳源是？最喜好的碳源是？最喜好的碳源是？供碳元素来源的物质供碳元素来源的物质供碳元素来源的物质供碳元素来源的物质 细菌细胞中的碳素含量占细菌细胞中的碳素含量占细菌细胞中的碳素含量占细菌细胞中的碳素含量占干物质质量的干物质质量

13、的干物质质量的干物质质量的5050左右左右左右左右。细菌对碳素的需求量最大。碳源作用碳源作用碳源作用碳源作用 细细细细胞胞胞胞的的的的碳碳碳碳骨骨骨骨架架架架、大大大大多多多多还还还还是是是是能源物质能源物质能源物质能源物质。糖糖尤其是葡萄糖及其多糖2 2）能源）能源）能源）能源细菌的能源种类细菌的能源种类细菌的能源种类细菌的能源种类化学能、光能化学能、光能化学能、光能化学能、光能所有细菌细胞内能量所有细菌细胞内能量所有细菌细胞内能量所有细菌细胞内能量传递体都是传递体都是传递体都是传递体都是ATP营养型细菌分类营养型细菌分类营养型细菌分类营养型细菌分类根据根据根据根据碳源碳源碳源碳源不同不同不

14、同不同分为分为分为分为无机营养无机营养无机营养无机营养有有有有机营养机营养机营养机营养（或（或（或（或自养自养自养自养异养异养异养异养）提问：提问：提问：提问：哪些物质可以产生化哪些物质可以产生化哪些物质可以产生化哪些物质可以产生化学能？学能？学能？学能？有机碳源有机碳源有机碳源有机碳源 特殊的无机物特殊的无机物特殊的无机物特殊的无机物（如（如（如（如S、Fe)提问：提问：提问：提问：什么样的细菌利用光什么样的细菌利用光什么样的细菌利用光什么样的细菌利用光能？能？能？能？含有含有含有含有光合色素光合色素光合色素光合色素 无机营养细菌（无机营养细菌（无机营养细菌（无机营养细菌（自养菌自养菌自养菌

15、自养菌）无机（自养）无机（自养）无机（自养）无机（自养）COCO2 2、COCO和和和和COCO3 32-2-提问：提问：提问：提问：能否也利用有机物呢？能否也利用有机物呢？能否也利用有机物呢？能否也利用有机物呢？绝绝大大多多数数能能，“能能能能吃吃吃吃苦苦苦苦也也也也能能能能享享享享福福福福”，优优优优先先先先利利利利用用用用；又根据又根据又根据又根据能源能源不同不同不同不同又分为光能自养型光能自养型光能自养型光能自养型细菌和化能自养型化能自养型化能自养型化能自养型细菌。（1）光能自养细菌）光能自养细菌（无氧有光）（无氧有光）（无氧有光）（无氧有光）只有只有只有只有紫紫硫细菌硫细菌和和和和绿

16、绿硫细菌硫细菌 紫硫、绿硫细菌紫硫、绿硫细菌紫硫、绿硫细菌紫硫、绿硫细菌代谢方式代谢方式代谢方式代谢方式 光照光照光照光照 CO2 +H H2 2S S CH2O（糖）+H2O +2S2S 菌绿素菌绿素（与叶绿素大同小异）（与叶绿素大同小异）（与叶绿素大同小异）（与叶绿素大同小异）提问：提问：在自然界的作用是什么呢？在自然界的作用是什么呢？早期无氧地球，清除早期无氧地球，清除早期无氧地球，清除早期无氧地球，清除H2S毒物毒物（H H2 2S S类似类似植物光合作用植物光合作用中的中的H H2 2O O）较洁净的光照池塘无氧臭（较洁净的光照池塘无氧臭（较洁净的光照池塘无氧臭（较洁净的光照池塘无氧

17、臭（H H2 2S)S)区区区区紫硫细菌紫硫细菌湖中湖中4 4mm硫化物硫化物*这个深度紫硫这个深度紫硫细菌多细菌多?（2 2）化能自养细菌化能自养细菌化能自养细菌化能自养细菌（有氧）（有氧）（有氧）（有氧）提问：提问：提问：提问：什么是化能自养菌？什么是化能自养菌？什么是化能自养菌？什么是化能自养菌？自养自养自养自养碳源碳源碳源碳源COCO3 3 化能化能化能化能以以以以？物质物质物质物质氧化产能氧化产能S、H2S、H2、NH3、Fe种种种种类类类类：硫硫细细菌菌(硫硫硫硫化化化化细细细细菌菌菌菌和和和和硫硫硫硫磺磺磺磺细细细细菌菌菌菌)、（亚亚）硝硝化细菌化细菌及及及及铁细菌、氢细菌铁细菌

18、、氢细菌。例如，亚硝化细菌亚硝化细菌进行有机物合成反应如下 2 2NHNH3 3+2O2HNOHNO2 2 +4H+619千焦耳ATPCO2+4HCH2O+H2O提问：提问：化能自养化能自养化能自养化能自养细菌能用于污水处理吗？为什么？细菌能用于污水处理吗？为什么？能，脱氨、脱硫；条件容易能，脱氨、脱硫；条件容易 有机营养细菌（异养菌）有机营养细菌（异养菌）有机营养细菌（异养菌）有机营养细菌（异养菌）有机（异养）有机（异养）有机（异养）有机（异养）以有机物为碳源以有机物为碳源以有机物为碳源以有机物为碳源提问：提问：提问：提问：自养、异养菌哪种繁殖快？自养、异养菌哪种繁殖快？自养、异养菌哪种繁殖

19、快？自养、异养菌哪种繁殖快？“吃砖头和吃粮食的区别吃砖头和吃粮食的区别吃砖头和吃粮食的区别吃砖头和吃粮食的区别”异养菌是异养菌是有机有机污水处理的主角污水处理的主角根据根据根据根据能源的不同能源的不同能源的不同能源的不同（1）光能异养与化能异养）光能异养与化能异养以有机物作为碳源和能源的细菌。以有机物作为碳源和能源的细菌。以有机物作为碳源和能源的细菌。以有机物作为碳源和能源的细菌。绝大多数的细菌都属于化能异养菌绝大多数的细菌都属于化能异养菌绝大多数的细菌都属于化能异养菌绝大多数的细菌都属于化能异养菌。.化能异养菌化能异养菌化能异养菌化能异养菌不受氧气限制不受氧气限制，尤其，尤其适于高浓度有机废

20、水适于高浓度有机废水适于高浓度有机废水适于高浓度有机废水（食品（食品行业）的高效处理行业）的高效处理(*(*(*(*红螺菌用于污水处理现状如红螺菌用于污水处理现状如红螺菌用于污水处理现状如红螺菌用于污水处理现状如何何何何?)?)?)?).光能异养细菌光能异养细菌光能异养细菌光能异养细菌（无氧有光）（无氧有光）光能光能+色素色素 有机物有机物有机物有机物 +COCO2 2 菌体菌体菌体菌体 CH CH2 2OO小分子有机物碳源小分子有机物碳源小分子有机物碳源小分子有机物碳源主要指主要指主要指主要指红螺菌红螺菌红螺菌红螺菌（有氧无光时可化能异养生存）（有氧无光时可化能异养生存）提问：提问：提问：提

21、问：在污水处理中的优势是什么？在污水处理中的优势是什么？在污水处理中的优势是什么？在污水处理中的优势是什么？问题：问题：与水分离困难，光照问题与水分离困难，光照问题嗜盐嗜盐红螺菌红螺菌大量滋生时的红盐田大量滋生时的红盐田提问：提问：人工投加人工投加光合光合细菌细菌（PSB,红螺菌红螺菌）有利于水产养殖，原有利于水产养殖，原因？因？迅速转化毒物（迅速转化毒物（水族水族水族水族排泄物被细菌分解后排泄物被细菌分解后排泄物被细菌分解后排泄物被细菌分解后的氨、有机酸的氨、有机酸的氨、有机酸的氨、有机酸）为高）为高蛋白的菌体，作为鱼蛋白的菌体，作为鱼的饲料，的饲料，且且不消耗氧不消耗氧不消耗氧不消耗氧；优

22、势生长时能优势生长时能抑制水抑制水抑制水抑制水族病原菌族病原菌族病原菌族病原菌的生长的生长异养菌中有异养菌中有异养菌中有异养菌中有腐生菌与寄生菌之分腐生菌与寄生菌之分腐生腐生腐生腐生分解腐烂的有机物生活寄生寄生寄生寄生寄居在其他生物体内生活提问：提问：提问：提问：致病细菌是属于什么类型？致病细菌是属于什么类型？兼有，属于兼性寄生菌兼有，属于兼性寄生菌兼有，属于兼性寄生菌兼有，属于兼性寄生菌肺结核杆菌肺结核杆菌肺结核杆菌肺结核杆菌 痢疾志贺氏菌痢疾志贺氏菌痢疾志贺氏菌痢疾志贺氏菌以腐生为主兼营寄生的兼性寄生细菌，因而可以通过水源、食物传播，是水处理中需要监控和杀灭的对象。（四）氮源（四）氮源（四

23、）氮源（四）氮源哪些物质可作为细菌的氮源？哪些物质可作为细菌的氮源？有有有有机机机机氮氮氮氮（氨氨基基酸酸和和蛋蛋白白质质）、无无无无机机机机氮氮氮氮（N2、NH3、铵盐、硝酸盐）等铵盐、硝酸盐）等。实验室中实验室中实验室中实验室中有机氮源有机氮源有机氮源有机氮源蛋白胨蛋白胨蛋白胨蛋白胨工业投加的细菌氮源工业投加的细菌氮源工业投加的细菌氮源工业投加的细菌氮源？尿素、粪便尿素、粪便（六）生长因子（六）生长因子（六）生长因子（六）生长因子种类：种类：嘌呤、嘧啶类、维生素类嘌呤、嘧啶类、维生素类嘌呤、嘧啶类、维生素类嘌呤、嘧啶类、维生素类作用：？作用：？作用：？作用：？嘌呤和嘧啶参与合成核酸和辅酶；

24、维生素，重要辅酶多数细菌不存在生长因子问题。多数细菌不存在生长因子问题。多数细菌不存在生长因子问题。多数细菌不存在生长因子问题。只有少数细菌需要外界提供现成的生长因子，才能生长，如乳酸菌需要多种维生素，因此只能生活在这些物质供应充足的环境，如牛奶中、肠道。必需，但不能自身合成的有机物必需，但不能自身合成的有机物必需，但不能自身合成的有机物必需，但不能自身合成的有机物在实际应用中还应注意 1.1.营养要求小范围可改变营养要求小范围可改变营养要求小范围可改变营养要求小范围可改变指细菌对碳源等的种类、数量指细菌对碳源等的种类、数量指细菌对碳源等的种类、数量指细菌对碳源等的种类、数量一定程度上可驯化一

25、定程度上可驯化一定程度上可驯化一定程度上可驯化适适适适应（酶的诱导、易变异）应（酶的诱导、易变异）应（酶的诱导、易变异）应（酶的诱导、易变异）2.2.“营养要平衡营养要平衡营养要平衡营养要平衡”，存在一定比例搭配的现象，存在一定比例搭配的现象，存在一定比例搭配的现象，存在一定比例搭配的现象主要是指碳氮磷的比例关系，通常称碳氮磷比碳氮磷比碳氮磷比碳氮磷比。（七）碳氮磷比（七）碳氮磷比（七）碳氮磷比（七）碳氮磷比“营养平衡营养平衡营养平衡营养平衡”根瘤菌要求碳氮比为根瘤菌要求碳氮比为11.511.5：1 1土壤中微生物混合群体要求碳氮比为土壤中微生物混合群体要求碳氮比为2525：1 1污污污污(废

26、废废废)水水水水生生生生物物物物处处处处理理理理中中中中好好好好氧氧氧氧微微微微生生生生物物物物群群群群体体体体(活活活活性性性性污污污污泥泥泥泥)要求为要求为要求为要求为BODBODBODBOD5 5 5 5：N N N N：P P P P100100100100：5 5 5 5：1 1 1 1厌厌厌厌氧氧氧氧生生生生物物物物处处处处理理理理中中中中的的的的厌厌厌厌氧氧氧氧微微微微生生生生物物物物群群群群体体体体要要要要求求求求BODBODBODBOD5 5 5 5：N N N N：P P P P350350350350500500500500：5 5 5 5：1 1 1 1 为了保证污为了

27、保证污为了保证污为了保证污(废废废废)水水水水(有机固体废物）生物处理有机固体废物）生物处理有机固体废物）生物处理有机固体废物）生物处理要按碳氮磷比配给营养要按碳氮磷比配给营养要按碳氮磷比配给营养要按碳氮磷比配给营养。城市生活污水不存在营养不足的问题。但有的工城市生活污水不存在营养不足的问题。但有的工业废水缺某种营养，当营养量不足时，应供给或业废水缺某种营养，当营养量不足时，应供给或补足。补足。如酒精废水缺如酒精废水缺如酒精废水缺如酒精废水缺？；洗涤剂废水洗涤剂废水洗涤剂废水洗涤剂废水？N、P缺缺缺缺N NP P过剩过剩过剩过剩 提问：提问：提问：提问：如何知道所处理的废水中营养物供应是否比例

28、如何知道所处理的废水中营养物供应是否比例如何知道所处理的废水中营养物供应是否比例如何知道所处理的废水中营养物供应是否比例平衡呢？平衡呢？平衡呢？平衡呢？先测、对比、试验验证先测、对比、试验验证先测、对比、试验验证先测、对比、试验验证 炼油废水炼油废水炼油废水炼油废水？N、P但如果工业废水不缺营养，就切勿盲目补充！但如果工业废水不缺营养，就切勿盲目补充！但如果工业废水不缺营养，就切勿盲目补充！但如果工业废水不缺营养，就切勿盲目补充！提问：提问：提问：提问：为什么？为什么？为什么？为什么？过犹不及过犹不及过犹不及过犹不及“娇惯娇惯”细菌往往先利用这类现成的容易被吸收、利用的有机物质，细菌往往先利用

29、这类现成的容易被吸收、利用的有机物质，而不再利用工业废水中难以吸收、利用的有机物，从而导而不再利用工业废水中难以吸收、利用的有机物，从而导致细菌分解特殊有机物的能力下降致细菌分解特殊有机物的能力下降留意！留意！二培养基二培养基学以致用学以致用养细菌养细菌养细菌养细菌水水、碳碳源源、氮氮源源、无无机机盐盐及及生生长长因因子子等等细细菌菌及及其其它它微微生生物物营营养养物物质质的的合合理理配制物配制物化能自养菌化能自养菌氧化硫杆菌氧化硫杆菌氧化硫杆菌氧化硫杆菌的培养基粉末状硫 10g KH2PO4 4g MgSO4 CaCl2 0.5g (NH4)2SO4 0.4g FeSO4 水 1000mL（

30、自来水即可自来水即可）提问：提问：其中各组分作用是什么？其中各组分作用是什么？其中各组分作用是什么？其中各组分作用是什么？空气中的空气中的CO2能源能源磷源、缓冲物磷源、缓冲物碳源是什么碳源是什么？氮源氮源盐盐也可补加一部分碳酸钠。也可补加一部分碳酸钠。异养细菌异养细菌的培养基中至少有一种有机物，实验室中通常是葡萄糖 如一种大肠杆菌培养基g K2HPO4 1g MgSO4 NaCl 5g NH4H2PO4 0.4g 水 1000mL 通常通常？加水加水3 3分类分类分类分类提问：提问：提问：提问：根据哪些特性可以给培养基分类？根据哪些特性可以给培养基分类？根据哪些特性可以给培养基分类？根据哪些

31、特性可以给培养基分类？物理状态、用途、组分组成物理状态、用途、组分组成物理状态、用途、组分组成物理状态、用途、组分组成(一一一一)根据物理状态根据物理状态根据物理状态根据物理状态 固体培养基、半固体培养基和液体培养基1 1）液体培养基（）液体培养基（）液体培养基（）液体培养基（“汤汤汤汤”）废水也可看作是一种广义的液体培养基废水也可看作是一种广义的液体培养基废水也可看作是一种广义的液体培养基废水也可看作是一种广义的液体培养基2 2）固体培养基（）固体培养基（）固体培养基（）固体培养基（“团团团团”）人人工工做做法法(与与与与果果果果冻冻冻冻方方方方法一样法一样法一样法一样)向向向向液液液液体体

32、体体培培培培养养养养基基基基中中中中加加加加入入入入2 2左左左左右右右右的的的的琼琼琼琼脂脂脂脂，加加加加热热热热至至至至100100溶溶溶溶解，解，解，解，4040下冷却下冷却下冷却下冷却并凝固并凝固并凝固并凝固。石花菜石花菜石花菜石花菜(红藻）红藻）红藻）红藻）琼脂琼脂琼脂琼脂琼脂主要琼脂主要琼脂主要琼脂主要成份成份半乳聚糖半乳聚糖半乳聚糖半乳聚糖，分子量大，呈网状粘着力强分子量大，呈网状粘着力强分子量大，呈网状粘着力强分子量大，呈网状粘着力强，溶溶溶溶解分散解分散解分散解分散（温度为（温度为（温度为（温度为9696以上）以上）以上）以上）条状琼脂条状琼脂粉末琼脂粉末琼脂琼脂特性琼脂特性

33、琼脂特性琼脂特性 A.A.不能被绝大多数微生物不能被绝大多数微生物不能被绝大多数微生物不能被绝大多数微生物利用、分解液化利用、分解液化利用、分解液化利用、分解液化；提问：提问：提问：提问：有什么好处？有什么好处？有什么好处？有什么好处？不作为额外碳源，干不作为额外碳源，干扰试验，扰试验，保持固体特保持固体特保持固体特保持固体特性性性性 B.B.高压灭菌结构不被破坏高压灭菌结构不被破坏高压灭菌结构不被破坏高压灭菌结构不被破坏，且颜色透明颜色透明颜色透明颜色透明不妨碍观察不妨碍观察不妨碍观察不妨碍观察；C.C.多数微生物在琼脂培养基多数微生物在琼脂培养基多数微生物在琼脂培养基多数微生物在琼脂培养基

34、表面表面表面表面生长并形成独立菌落生长并形成独立菌落生长并形成独立菌落生长并形成独立菌落；提问：提问：提问：提问：有何好处？有何好处？有何好处？有何好处？易于纯化分离易于纯化分离3 3）半固体培养基（）半固体培养基（）半固体培养基（）半固体培养基（“膏膏膏膏”）半半半半流动性介于固体与液体之间流动性介于固体与液体之间流动性介于固体与液体之间流动性介于固体与液体之间 提问：提问：提问：提问：如何制作？如何制作？如何制作？如何制作？在液体培养基中加入在液体培养基中加入在液体培养基中加入在液体培养基中加入0.5%0.5%或更低浓度的琼脂或更低浓度的琼脂或更低浓度的琼脂或更低浓度的琼脂 作用：？作用：

35、？作用：？作用：？半固体培养基中中可以融融入入少少量量的的溶溶解解氧氧，因此这种培养基常被被被被用用用用于于于于培培培培养养养养在在在在较较较较低低低低氧氧氧氧浓浓浓浓度度度度环环环环境境境境下下下下才才才才能能能能最最最最佳佳佳佳生生生生长长长长的细菌。的细菌。的细菌。的细菌。天然的固体培养基天然的固体培养基天然的固体培养基天然的固体培养基土豆块、培养真菌的麸皮、大米、大麦等。（二）根据培养基组分（二）根据培养基组分（二）根据培养基组分（二）根据培养基组分天然天然天然天然培养基、合成合成合成合成培养基和半合成半合成半合成半合成培养基。1 1）合成）合成）合成）合成合成合成纯化学试剂纯化学试剂

36、纯化学试剂纯化学试剂2 2）天然）天然）天然）天然天然天然？纯生物制品纯生物制品(细胞提取物细胞提取物)如，常用的细菌肉汤培养基细菌肉汤培养基牛肉膏 3g 蛋白胨 5g水 1000 牛肉膏牛肉膏牛肉膏牛肉膏瘦牛肉经过加瘦牛肉经过加热浓缩抽提的膏状物热浓缩抽提的膏状物（主要作碳源）优点优点稳定、选择性稳定、选择性稳定、选择性稳定、选择性 缺点缺点缺点缺点很多细菌营养需求较为复杂，配方获取较配方获取较配方获取较配方获取较难难难难类似物如酵母膏、麦芽汁、土壤浸出液、牛奶、玉米粉酵母膏、麦芽汁、土壤浸出液、牛奶、玉米粉酵母膏、麦芽汁、土壤浸出液、牛奶、玉米粉酵母膏、麦芽汁、土壤浸出液、牛奶、玉米粉 优

37、点优点优点优点营养丰富、配制容易营养丰富、配制容易营养丰富、配制容易营养丰富、配制容易 缺点？缺点？缺点？缺点？质量不稳定、选择性差质量不稳定、选择性差；3 3）半合成）半合成）半合成）半合成半不纯不纯不纯不纯优缺点介于前两者之间，因而优缺点介于前两者之间，因而优缺点介于前两者之间，因而优缺点介于前两者之间，因而使用最广使用最广。蛋蛋蛋蛋白白白白胨胨胨胨动动植植物物蛋蛋白白（大大豆豆或或动动物物骨骨粉粉等等）经经初初步步酶酶解形成的短肽（解形成的短肽（主要作氮源主要作氮源）酵母膏酵母膏(三三三三)根据培养基用途根据培养基用途根据培养基用途根据培养基用途普通型、选择型、鉴别型普通型、选择型、鉴别

38、型普通普通普适普适有两种制备思路：有两种制备思路：有两种制备思路：有两种制备思路：？肉汤培养基肉汤培养基牛肉膏牛肉膏 3g 蛋白胨蛋白胨 5g水水 10001）选择性培养基）选择性培养基选择性选择性选择性选择性？待选的细菌能优势生长待选的细菌能优势生长待选的细菌能优势生长待选的细菌能优势生长 投毒法投毒法投毒法投毒法（“正考试正考试正考试正考试”）常用物质常用物质常用物质常用物质为染料、胆汁酸为染料、胆汁酸为染料、胆汁酸为染料、胆汁酸盐、金属盐类、酸、碱和盐、金属盐类、酸、碱和盐、金属盐类、酸、碱和盐、金属盐类、酸、碱和抗生素。抗生素。抗生素。抗生素。例如欲分离例如欲分离古细菌古细菌古细菌古细

39、菌，培养，培养基中通常加入基中通常加入青霉素青霉素青霉素青霉素（由（由于古细菌的细胞壁不同于于古细菌的细胞壁不同于普通细菌，因而不会被对普通细菌，因而不会被对破坏普通细菌细胞壁结构破坏普通细菌细胞壁结构的青霉素杀死），古细菌的青霉素杀死），古细菌就唯一分离并存活下来。就唯一分离并存活下来。胆汁酸盐胆汁酸盐胆汁酸盐胆汁酸盐抑制革抑制革抑制革抑制革兰氏阳性菌兰氏阳性菌兰氏阳性菌兰氏阳性菌它能选择性生长那种它能选择性生长那种它能选择性生长那种它能选择性生长那种细菌？细菌？细菌？细菌？革兰氏阴性细菌革兰氏阴性细菌革兰氏阴性细菌革兰氏阴性细菌毒毒选择性的抑制剂选择性的抑制剂选择性的抑制剂选择性的抑制剂待

40、选细菌有抗性待选细菌有抗性投其所好法投其所好法投其所好法投其所好法（“邪邪邪邪挖墙角挖墙角挖墙角挖墙角”）好好营养、环境因子营养、环境因子营养、环境因子营养、环境因子（1 1）专一性营养源培养法）专一性营养源培养法）专一性营养源培养法）专一性营养源培养法 待选细菌待选细菌待选细菌待选细菌专门需要专门需要专门需要专门需要的的的的某种碳源或氮源某种碳源或氮源例如筛选纤维素分解菌选用纤维素作为培养基中的唯一碳源；各各各各类类类类降降降降解解解解石石石石化化化化废废废废水水水水特特特特殊殊殊殊有有有有机机机机物物物物的的的的细细细细菌菌菌菌筛筛筛筛选选选选通通通通常常常常是是是是以以以以这这这这类类类

41、类有有有有机机机机物物物物为为为为培培培培养养养养基基基基中中中中的的的的唯唯唯唯一一一一碳碳碳碳源源源源，将将将将目目目目的的的的细细细细菌菌菌菌富富富富集集集集筛筛筛筛选选选选下下下下来。来。来。来。（2 2）理化因素控制法）理化因素控制法）理化因素控制法）理化因素控制法 理化因素理化因素理化因素理化因素特殊的温度、特殊的温度、特殊的温度、特殊的温度、氧气、氧气、氧气、氧气、pHpH、盐度等环境盐度等环境盐度等环境盐度等环境条件条件条件条件 主要用于筛选极端环境微主要用于筛选极端环境微主要用于筛选极端环境微主要用于筛选极端环境微生物。生物。生物。生物。如嗜盐、嗜热、嗜冷、嗜酸、嗜碱等的细菌

42、，同时也被用于选择性培养好氧或厌氧细菌。嗜冷菌嗜冷菌嗜热菌嗜热菌2 2）鉴别培养基）鉴别培养基）鉴别培养基）鉴别培养基 鉴别鉴别鉴别鉴别明查分别（细菌种类）明查分别（细菌种类）明查分别（细菌种类）明查分别（细菌种类）提供培养环境外还同时具有类似于提供培养环境外还同时具有类似于提供培养环境外还同时具有类似于提供培养环境外还同时具有类似于“验钞机验钞机验钞机验钞机”的作用的作用的作用的作用 方法？方法？鉴鉴鉴鉴加入指示剂（加入指示剂（加入指示剂（加入指示剂（“紫光灯紫光灯紫光灯紫光灯”）别别别别不同菌落制造不同的代谢物（不同菌落制造不同的代谢物（不同菌落制造不同的代谢物（不同菌落制造不同的代谢物（

43、“有无荧光粉有无荧光粉有无荧光粉有无荧光粉”），显色不一），显色不一），显色不一），显色不一水处理中常用的远藤氏培养基远藤氏培养基远藤氏培养基远藤氏培养基就是典型大肠菌群内不同种属细菌的鉴别培养基（第五章）。营养物质的吸收和运输营养物质的吸收和运输细胞膜的选择吸收细胞膜的选择吸收细胞膜的选择吸收细胞膜的选择吸收 分四种分四种分四种分四种情况情况情况情况水、无机盐、气体、甘水、无机盐、气体、甘水、无机盐、气体、甘水、无机盐、气体、甘油等小分子油等小分子油等小分子油等小分子1被动扩散?推动力推动力推动力推动力浓度梯度浓度梯度浓度梯度浓度梯度无载体蛋白无载体蛋白无载体蛋白无载体蛋白不不不不 内部能量

44、消耗内部能量消耗内部能量消耗内部能量消耗YorN?2促进扩散 促进促进促进促进载体蛋白协助载体蛋白协助载体蛋白协助载体蛋白协助 载体蛋白载体蛋白载体蛋白载体蛋白 细胞外细胞外细胞外细胞外|细胞膜细胞膜细胞膜细胞膜|细胞内细胞内细胞内细胞内糖、氨基酸、金属离子等糖、氨基酸、金属离子等糖、氨基酸、金属离子等糖、氨基酸、金属离子等推动力推动力推动力推动力浓度梯度浓度梯度浓度梯度浓度梯度有有有有载体蛋白载体蛋白载体蛋白载体蛋白内部内部内部内部不不不不消耗能量消耗能量消耗能量消耗能量白领3主动运输运输运输运输运输载体蛋白载体蛋白载体蛋白载体蛋白主动主动主动主动逆逆逆逆浓度梯度方向浓度梯度方向浓度梯度方向

45、浓度梯度方向糖、氨基酸、有机酸糖、氨基酸、有机酸糖、氨基酸、有机酸糖、氨基酸、有机酸 NaNa+、K K+、硫酸根、硫酸根、硫酸根、硫酸根、磷酸根等磷酸根等磷酸根等磷酸根等推动力推动力推动力推动力ATPATPATPATP放能放能放能放能有有有有载体蛋白载体蛋白载体蛋白载体蛋白内部消耗能量内部消耗能量内部消耗能量内部消耗能量蓝领蓝领细胞膜细胞膜细胞外细胞外细胞外细胞外细胞内细胞内细胞内细胞内酶酶1 1磷磷磷磷酸酸酸酸烯烯烯烯醇醇醇醇式丙酮酸式丙酮酸式丙酮酸式丙酮酸酶酶2 2热稳热稳热稳热稳定蛋定蛋定蛋定蛋白白白白丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖高能磷酸高能磷酸高能磷酸高能磷酸促进

46、扩散促进扩散促进扩散促进扩散 高能磷酸基团转移高能磷酸基团转移高能磷酸基团转移高能磷酸基团转移磷酸化磷酸化自由能升自由能升自由能升自由能升高，能量级别、位高，能量级别、位高，能量级别、位高，能量级别、位置的升高。置的升高。置的升高。置的升高。转位转位转位转位磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 基团基团基团基团被转运的营养物被转运的营养物被转运的营养物被转运的营养物 转位转位转位转位？商业商业包装包装糖糖糖糖(葡萄糖、甘露糖、果糖及糖的衍生物葡萄糖、甘露糖、果糖及糖的衍生物葡萄糖、甘露糖、果糖及糖的衍生物葡萄糖、甘露糖、果糖及糖的衍生物N N N N乙酰葡萄糖乙酰葡萄糖乙酰葡萄糖乙酰葡萄糖

47、胺胺胺胺)、嘌呤、嘧啶、脂肪酸、嘌呤、嘧啶、脂肪酸、嘌呤、嘧啶、脂肪酸、嘌呤、嘧啶、脂肪酸 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸放能放能放能放能有有有有载体蛋白载体蛋白载体蛋白载体蛋白消耗消耗消耗消耗能量能量能量能量推动力推动力推动力推动力?微微生生物物的的代代谢谢将有机物分解新陈代谢同化作用（合成代谢）吸收能量合成反应（将营养物质转化为细胞物质）异化作用（分解代谢）将细胞内有机物分解放出能量分解代谢微生物的产能代谢微生物的产能代谢能量代谢是新陈代谢的核心问题能量代谢是新陈代谢的核心问题最初能源最初能源有机物有机物化能异养微生物化能异养微生物光光 能能光能营养微生物

48、光能营养微生物还原态还原态无机物无机物化能自养微生物化能自养微生物通用能源（通用能源（ATP）ATP的生成方式？的生成方式？?微生物的微生物的生物氧化类型类型 最终受氢体最终受氢体好氧呼吸无氧呼吸发酵基质脱氢的途径基质脱氢的途径EMP途径途径HMP途径途径ED途径途径TCA循环循环EMP途径途径C6H12O6+2Pi+2ADP+2NAD+2CH3COCOOH+2ATP+2NADH+2H+2H2O葡萄糖开始：葡萄糖开始：丙酮酸的去向：丙酮酸的去向：有氧：进入三羧酸循环有氧：进入三羧酸循环无氧：还原为乳酸，或脱羧生成乙醛最终还原为乙醇无氧：还原为乳酸，或脱羧生成乙醛最终还原为乙醇丙酮酸脱羧酶系丙酮

49、酸脱羧酶系TCA的总反应式的总反应式CH3COSCoA+2H2O+3NAD+FAD+GDP+Pi2CO2+3NADH+3H+FADH2+CoASH+GTPC6H12O6+6H2O+10NAD+2FAD+4ADP+4Pi6CO2+10NADH+10H+2FADH2+4ATPGCO2+H2O产生ATP 38 个个GCO2+H2O产生ATP 39个个（肌肉、神经组织中36个）1、好氧呼吸（、好氧呼吸（respiration）其特点是底物常规方式脱氢后，脱下的氢经完整的其特点是底物常规方式脱氢后，脱下的氢经完整的呼吸呼吸链链（又称电子传递链）传递，最终被（又称电子传递链）传递，最终被外源分子氧外源分子

50、氧接受，接受，产生了水并释放出产生了水并释放出ATP形式的能量。形式的能量。生物氧化类型类型好氧有机物呼吸好氧有机物呼吸（属于（属于（属于（属于？营养型细菌）？营养型细菌）？营养型细菌）？营养型细菌）AH AH 有机物有机物有机物有机物 这这这这一一一一过过过过程程程程的的的的能能能能量量量量转转转转化化化化效效效效率率率率达达达达到到到到可可可可40%40%40%40%以以以以上上上上，远远高高于于厌厌氧氧呼呼吸，有机物被彻底氧化为水和二氧化碳。吸，有机物被彻底氧化为水和二氧化碳。三羧酸循环、乙醛酸循三羧酸循环、乙醛酸循三羧酸循环、乙醛酸循三羧酸循环、乙醛酸循环、磷酸戊糖途径环、磷酸戊糖途径