第二章 微生物的基础知识

1、微生物生理学是（微生物学）的一个重要分支，是从（生理生化）的角度研究微生物细胞的（形态结构）和（功能）、（新陈代谢）、（生长繁殖）等微生物（生命活动规律）的学科。 2、微生物生理学研究中常用的技术与方法包括（电子显微镜技术）（超离心技术）（光谱技术）（同位素技术）（层析技术）（电泳技术）。 3、微生物生理学的发展史分为（）（）（）三个阶段。

1.微生物的形态结构：1细胞壁2细胞膜3核质体4间体5贮藏物6细胞质7芽孢8鞭毛9菌毛10性菌毛11荚抹12粘液层。

2.营养：是指生物体从外部环境摄取其生命活动所必需的能量和物质，以满足其生长和繁殖需要的一种生理功能。

3.营养物：指具有营养功能的物质，在微生物学中，常常还包括光能这种非物质形式的能源在内。

4.微生物的营养类型

1） 自养微生物：

光能自养微生物（光能无机营养型），化能自养微生物（化能无机营养型) 2） 异养微生物

光能异养微生物（光能有机营养型），化能异养微生物（化能有机营养型） 5．物质的跨膜运输

（一）被动运输 1.单纯扩散2.促进扩散

（二）主动运输 ATP直接供能，ATP间接提供能量，光能驱动 （三）胞吞与胞吐作用

6．被动运输定义：是指通过简单扩散或协助扩散实现物质由高浓度向低浓度方向的跨膜转运。转运的动力来自物质的浓度梯度，不需要细胞提供代谢能量。 特点：运输方向、跨膜动力、能量消耗 类型：单纯扩散、促进扩散

7．.单纯扩散：疏水的小分子或小的不带电荷的极性分子在以简单的扩散方式跨膜转运中，不需要细胞提供能量，也没有膜蛋白的协助，因此称为单纯扩散。

8．促进扩散：各种极性分子和无机离子，如糖、氨基酸、核苷酸以及细胞代谢物等顺浓度梯度或电化学梯度减小方向的跨膜转运，该过程不需要细胞提供能量，但需要特异的膜蛋白“协助”物质转运 使其转运速率增加，转运特异性增强。

9．主动运送：主动运送是由载体蛋白所介导的物质逆浓度梯度或电化学梯度由浓度低的一侧向高浓度的一侧进行跨膜转运的方式。是微生物吸收营养物质的主要机制。

10．主动运输的特点：①逆浓度梯度（逆化学梯度）运输②需要能量（由ATP直接供能）或与释放能量的过程偶联（协同运输）③都有载体蛋白。 11．协同运输：同向协同，反向协同。

12．同向协同：指物质运输方向与离子转移方向相同。

13．反向协同：物质跨膜运动的方向与离子转移的方向相反。

14.协同运输定义：是一类由Na+-K+泵（或H+泵)与载体蛋白协同作用，靠间接消耗ATP所完成的主动运输方式.

特点：运输方向、跨膜动力、能量消耗

1．原核微生物：是指一大类细胞核无核膜包裹，只有称为核区的裸露DNA的原始单细胞生物。包括真细菌和古细菌两大类。 2．革兰氏染色法1884年丹麦医生创建了革兰氏染色法。把几乎所有的细菌分成革兰氏阳性菌（G+）和革兰氏阴性菌（G-）两大类，此法称为革兰氏染色法。其结果：革兰氏阳性菌

→蓝紫色，革兰氏阴性菌→浅红色

3．革兰氏染色主要过程：1.结晶紫作用30s，用水冲洗2s；2.革兰氏碘液作用1min，用水冲洗3.用95%的乙醇或丙酮冲洗10-30s，再用水冲洗4 .番红作用30-60s，用水冲洗后用吸水纸吸干

4．革兰氏阳性菌细胞壁较厚（20-25nm），但只有肽聚糖层；革兰氏阴性菌细胞壁较薄（10-15nm），却有多层构造（肽聚糖和胞壁外层）。 细胞壁主要成分是：肽聚糖。肽聚糖 5.革兰氏阳性菌的结构：1.肽聚糖，2.G+细胞壁其他成分还含有：磷壁酸分支菌酸M蛋白 葡萄球菌A蛋白等特殊成分。

6．磷壁酸又称垣酸，为大多数G+所特有，这是由多个（8-50个）核糖醇或甘油以磷酸二酯键连接而成的一种酸性多糖。 磷壁酸的主要功能：①协助肽聚糖加固细胞壁②增强细胞膜稳定性③提高膜结合酶的活力④调节细胞壁的增长（自溶素）⑤形成表面抗原⑥构成噬菌体吸附的受体位点。 7．内膜系统：1）间体（2）载色体3）羧酶体

8．细胞质由流体部分（细胞溶质）和颗粒部分构成。流体部分：主要含可溶性酶类和RNA；颗粒部分：主要为核糖体、贮藏性颗粒、载色体以及质粒等。

9．糖被：有些细菌在细胞壁上分泌一个厚度不定的富含水分的多糖粘胶外层这个结构叫糖被。

10．荚膜：有些细菌的细胞壁外表有一层物质，并排列有序不易被洗脱称为荚膜。 粘液层：结构松散，排列无序且易被清除的称为粘液层。

菌胶团：有的细菌如（生枝动胶菌）分泌的粘液能将许多菌体粘合在一起形成分之状的大形粘胶物，称为菌胶团。

11．糖被的功能：①富含水分，可保护细菌免于干燥②能抵御吞噬细胞的吞噬③能保护菌体免受噬菌体和其他物质的侵害④为主要表面抗原，它是有些病原菌的毒力因子⑤是某些病原菌必须的粘附因子⑥贮藏养料 ⑦细菌间的信息识别作用⑧堆积代谢废物 12．菌柄功能：①吸附在固体表面或其他细菌上而自由漂浮；②增加菌体表面积与体积之比。 13．芽孢：产芽孢细菌后期，在其菌体内形成厚壁、折光性强、具抗逆性的孢子称为芽孢. 14．伴胞晶体：少数芽孢杆菌，例如苏云金芽孢杆菌在其形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形或双锥形的碱溶性蛋白晶体(内毒素)，称为伴孢晶体。

15．微生物的营养六大要素：碳源，氮源，能源，生长因子，无机盐，水

16．微生物的碳源谱虽然很广，但对异养微生物来说，其最适碳源则是“C·H·O”型。 17．碳源种类：无机C源：CO2、碳酸盐， 只能被自养微生物利用。有机C源：各种糖类，其次是有机酸、醇类、 脂类和烃类化合物 18．氮源种类

（1）分子态氮：固氮微生物以分子氮为唯一氮源 （2）无机态氮：硝酸盐、铵盐几乎所有微生物能利用 （3）有机态氮：蛋白质及其降解产物

19．按微生物对氨基酸的需求分类：1）氨基酸自养型生物2）氨基酸异养型生物

20．生长因子广义的生长因子除了维生素外，还包括碱基、卟啉及其衍生物、甾醇、胺类、固醇、C2-C6的分枝或直链脂肪酸，以及需要量较大的氨基酸：而狭义的生长因子一般仅指维生素。

21．各种微生物与生长因子的关系可分为：1)生长因子自养型微生物2)生长因子异养型微生物3）生长因子过量合成的微生物。

22完全在无机环境中生存，以CO2、碳酸盐为碳源，以铵盐和硝酸盐为氮源来合成细胞质的微生物称为自养微生物。

23．在完全有机环境中生长繁殖，以含碳有机物为碳源，含氮有机物或无机物为氮源，合成细胞物质，称为异养微生物。 33．四种运输营养物质方式的比较 比较项目 特异载体蛋白 运输速度 物质运输方向 胞内外浓度 运输分子 能量消耗 运输后物质的结构 单纯扩散 无 慢 由浓至稀 相等 无特异性 不需要 不变 促进扩散 有 快 由浓至稀 相等 特异性 不需要 不变 主动运输 有 快 由稀至浓 胞内浓度高 特异性 需要 不变 基团转位 有 快 由稀至浓 胞内浓度高 特异性 需要 改变

34．细菌的酶：胞外酶；胞内酶；固有酶；诱导酶。 35．呼吸类型：

1）专性需氧菌:如结核分枝杆菌

2）兼性厌氧菌: 如大肠杆菌和葡萄球菌 3）专性厌氧菌: 如破伤风杆菌

第三章 产能代谢

1．生物氧化：是发生在活细胞内的一系列产能性氧化-还原反应的总称，实际上是一个产能的分解代谢过程.

2．代谢的类型：分解代谢，合成代谢 代谢的分类：初级代谢，次级代谢 3．自由能：自由能凡是能够用于做功（有用功，W）的能量称为自由能。

4．高能磷酸化合物：生命体中有许多磷酸化合物，磷酸键中储存大量的自由能，这类化合物成为高能磷酸化合物。

5．葡萄糖降解途径：EMP途径,ED,HMP,磷酸解酮酶途径PK,TCA循环 6．EMP途径（整个EMP途径大致可分为两个阶段）

第一阶段是葡萄糖分子转化成1，6-磷酸-果糖后，在醛缩酶的催化下，裂解成两个三碳化合物分子，是一个准备阶段，要消耗两个分子ATP。

第二阶段是3-磷酸-甘油醛氧化成1，3-磷酸-甘油酸后，经一系列酶的作用转化成丙酮酸，同时通过基质水平磷酸化产生4个ATP以及2分子ADH2。NADH2可经呼吸链的氧化磷酸化产生3个分子ATP，或者被用作还原反应中H’的来源。EMP途径的反应过程分10步完成。

7．HMP途径：HMP途径又称为磷酸戊糖途径或单磷酸己糖途径，这是一条能产生大量ADPH2形式的还原力和多种重要中间代谢物的代谢途径

8．HMP途径可概括成两个阶段。第一阶段是氧化反应，生成磷酸戊糖、NADPH及C02 第二阶段则是非氧化反应，包括一系列基团转移。将核糖转变成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛而进入糖酵解途径。因此磷酸戊糖途径也称磷酸戊糖旁路。； 9．HMP途径的总反应：

6葡萄糖-6-磷酸+12NADP++6H2O→5葡萄糖-6-磷酸+12NADPH+12H++12CO2+Pi 10．HMP途径的重要意义

答：1、为核苷酸和核酸的生物合成提供戊糖-磷酸。2、产生大量NADPH2，一方面为脂肪酸、固醇等物质的合成提供还原力，另方面可通过呼吸链产生大量的能量。3、与EMP途径在果糖-1，6-二磷酸和甘油醛-3-磷酸处连接，可以调剂戊糖供需关系。4、途径中存在