3 第三章 矿用微生物

随堂练习1.,1.简述微生物的概念Concept2、简述微生物的分类Classification3、WriteouttheClassificationUnitsofMicroorganisms4、举例说明什么是原核生物Procaryote与真核生物Eucaryote。5、举例说明微生物的命名Domination6、什么是微生物技术MicrobiologicalTechnology7、简述微生物资源及其特殊性MicrobiologicalResources,随堂练习题2,（1）Givethebriefdescriptionoftheclassificationofbiology,andpointoutwhicharemicroorganisms.（2）简述细菌常见的个体形态及其大小范围，举例说明。（3）简述细菌细胞的结构特征及其生理功能.,（4）写出培养基的分类及分类依据及目的.（5）如何描述细菌的培养特征，其目的是什么？（6）WriteoutthecompositionoftheculturalmediumofNocadiaspp.(7)WriteoutthecompositionoftheculturalmediumofT.f.,随堂练习题2,第三章矿用微生物,MicrobiologyinMineralProcessing,3.1原核微生物3.1.1细菌3.1.2放线菌3.1.3蓝绿细菌3.2微生物的生理3.2.1微生物的酶3.2.2微生物的营养3.2.3微生物的产能代谢3.3微生物的生长及其环境因素,3.1原核微生物,原核微生物包括：蓝藻门（蓝绿细菌门）、细菌门中的所有生物。本节重点介绍细菌门：包括细菌、放线菌、螺旋体、粘细菌、立克次氏体、支原体等主要介绍：细菌和放线菌的大小、形态、细胞结构、培养特征、物理化学特性。,3.1.1细菌1、大小形态2、细胞结构及其生理功能3、细菌的培养特性4、细菌的物理化学性质3.1.2放线菌3.1.3蓝绿细菌,3.1.1细菌,1、细菌的大小形态,球菌Coccus杆菌Rod曲杆菌Curvedrod螺旋菌Helicalspiral,1、细菌的大小形态,微生物大小近似值m细胞的特性病毒virus0.01m0.25m非细胞的细菌bacteriums0.1m10m原核生物(Procaryote)真菌fungi(fungus)2m1m真核生物(Eucaryote)原生动物protozoon2m1mm真核生物藻类Somealgae(alga)1m几米真核生物,Examples,几种细菌的大小细菌名称直径（m）长度（m）大肠埃希氏杆菌0.40.71.03.0水生黄杆菌0.50.71.03.0奇异贝日阿托氏菌1521段殖体513胃八叠球菌3.54.0金黄色葡萄球菌0.81.0,细菌图片,金色葡萄球菌,蜡状芽孢杆菌,淡水中的螺旋菌,注：颜色是后涂的,诺卡氏菌,螺旋菌,葡萄球菌,链球菌,2、细菌的细胞结构及其生理功能,细菌的细胞结构：一般结构：所有细菌都具备的结构，如（1）细胞壁；（2）细胞质膜；（3）拟核(核物质)；（4）细胞质及内含物。特殊结构：有的细菌有，而有的细菌没有的结构，如（1）荚膜；（2）黏液层；（3）菌胶团；（4）芽孢；（5）鞭毛等。,Cellwall,Nucleoid拟核,Ribosomes核糖体,Cytoplasm,Cytoplasmicmembrane细胞质膜,（1）细胞壁,细胞壁的定义细胞壁是包在细胞表面最外层的、具有坚韧而略带弹性的薄膜。约占细菌干重的10%25%。细胞壁重量占细胞总重的百分比细胞壁的化学组成革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌细胞壁的结构细胞壁的生理功能细胞壁的主要功能是固定细菌的细胞形态，保护脆弱的原生质体，避免渗透压引起原生质膜破裂，阻挡一些分子进入，提供鞭毛运动的支点。,细胞壁的化学组成,革兰氏阳性菌细胞壁是一个2080nm厚的肽聚糖多层结构(包含D-氨基酸、胞壁酸和二氨基庚二酸3种成分)，其中含有磷壁酸及少量蛋白质和脂肪。革兰氏阴性菌细胞壁是一个约10nm厚的多层结构，由肽聚糖层和外壁层组成，肽聚糖层厚23nm厚，紧贴细胞质膜。外面由脂多糖、脂蛋白和脂类组成的外壁层。细菌细胞壁的化学组成,Gramdyeingmethod,丹麦的细菌学家克里斯琴革兰氏(ChristainGram)于1884年创造的。其染色步骤是：（1）用接种环取少量细菌在干净的载玻片上涂布、固定；（2）用草酸铵结晶紫染色；（3）用碘碘化钾溶液处理；（4）用乙醇脱色；（5）用蕃红液复染。如果细菌到步骤（5）后仍呈紫色者称为革兰氏阳性菌；如细菌到步骤（5）后呈红色者称为革兰氏阴性菌,（2）原生质体Protoplasm,细胞质膜细胞质内含物细胞核物质,细胞质膜,细胞质膜及其化学组成又称细胞膜，是外侧紧贴于细胞壁内侧，包裹细胞质的一层柔软而富有弹性的半透性薄膜，控制着物质输送入细胞质及细胞质内向外输出。细胞质膜的结构细胞膜为磷脂双分子结构，含有6070%的蛋白质，30%的脂类核2%的多糖，所含的脂类是磷脂，由磷酸、甘油、脂肪酸和含氮碱组成。细胞质膜的生理功能为半渗透膜，具有选择性渗透作用，组织大分子通过，细胞膜上有合成细胞壁和形成横膈膜组分的酶，可以在膜的表面合成细胞壁。,细胞质及内含物,细胞质：是指细胞质膜以内除核物质(核区)意外的五色透明粘稠复杂胶体，又称原生质，由蛋白质、核算、脂类、多糖、无机盐和水组成。内含物包括：核糖体、内含颗粒（异染粒、聚-羟基丁酸、硫粒、肝糖、淀粉粒、气泡）和气泡,气泡,似核,没有核膜、核仁；只有细菌染色体；由脱氧核糖核酸（DNA）纤维组成似核与真核微生物的核一样，携带细菌的全部遗传信息，是重要的遗传物质。,细胞的特殊结构,荚膜：许多细菌能分泌一种黏性物质于细胞壁表面，完全包围并封住细胞壁，使细菌与外界环境有明显的边缘，这层黏性物质称为荚膜。主要成分是水(90%98%)、多糖和多肽。黏液层：一些没有荚膜的细菌会分泌多糖黏性物质，这些黏性物质疏松地附着在细胞壁的表面与外界环境没有明显边缘，这就是黏液层，具有生物吸附作用。菌胶团：有些细菌由遗传性决定，在纯培养或混合培养过程中，菌体之间按一定的排列方式相互黏结在一起，由公共荚膜包藏形成一定形态的细菌基团，称为菌胶团。芽孢：好氧性芽孢杆菌属、厌氧型梭状芽孢杆菌属，芽孢八叠球菌属和芽孢孤菌属中的所有细菌都产生芽孢，细菌体内形成的一个球形、椭球形和圆柱形的内生孢子。芽孢形成的位置、大小是相对稳定的，是分类鉴定细菌的依据之一。,细胞的特殊结构,鞭毛：绝大多数能运动的细菌都具有鞭毛，鞭毛是细菌的运动器。鞭毛是从细胞质膜的鞭毛基粒长处，穿过细胞壁伸向体外、波浪形丝状物。直径为0.010.02m，长度50m。分单根鞭毛(一端和两端着生)、一束鞭毛(一端和两端着生)和周生鞭毛3种。,荚膜,荚膜,荚膜,鞭毛,芽孢,芽孢,3、细菌的培养特性TheculturalcharacteristicsofBacteria,细菌的培养特征细菌在不同状态(固体、半固体、液体)的培养基上生长时，会表现出不同的培养特征。,微生物的培养基是指培养微生物时，根据营养需要，将水、碳源、氮源、无机盐和生长因素按一定比例配制而成的微生物营养物。配制过程：按照配方称取各种营养物质，取所需量的蒸馏水加入容器中，然后将培养基成分按照缓冲化合物、无机元素、微量元素、维生素及其他生长因素的顺序逐一加入，待每种成分完全溶解后再加入下一种成分，可适量加入络合剂EDTA和NTA等。固体培养基：加入1.53.0%的凝固剂(如琼脂、明胶、硅胶等)；半固体培养基：加入0.20.5%的凝固剂；液体培养基：不加凝固剂。,SeveralkindsofCulturalmedia,固体培养基半液体（半固体）培养基液体培养基基础培养基选择培养基鉴别培养基discriminative加富培养基fullofnutrimental,TheComponentsofNo.2Culturemedia,TheComponentsofNo.2CulturemediaBeefgrease(牛脂)3g，peptone(蛋白胨)10g，sodiumchloride5g，distilledwater1L，（agar1520g）pH=7.0-7.2。,9K培养基组成,T.f菌的9K培养基组成：44.2g/LFeSO4.7H2O,3.0g/L(NH4)2SO4,0.1g/LKCl,0.5g/LK2HPO4,0.5g/LMgSO4.7H2O,0.01g/LCa(NO3)2,菌落velum,菌落以稀释平板法和平板划线法将呈单个的细菌接种到固体培养基平板上，再给予合适的培养条件。细菌便能迅速生长繁殖。由于受固体表面和深度的限制，细菌不能自由扩散生长，繁殖起来的细菌群体聚集在一起，形成一个由无数个细菌组成的、肉眼可见的群体、称为菌落。,Severalkindsofthevelumcharacteristicsofbacteria,Roughvelum,粗糙型菌落,光球型菌落,Photospherevelum,Flatculturemediaandthevelum,菌苔lawn,菌苔将细菌接种在琼脂斜面培养基上，会在接种线上长成一片密集的细菌群落，叫菌苔。,菌苔特征inslantculturemedia,Cantedsurface,Testtube,在明胶培养基中的生长特征,glutin,细菌在液体培养基中的培养特征,在肉汤表面上的生长特征,broth,细菌的培养特征briefsummery,在平板培养基上菌落特征在斜面培养基上菌苔特征在明胶培养基中穿刺生长特征细菌在液体培养基中的培养特征在肉汤表面上的生长特征,细菌培养特征是分类依据之一。,4、细菌的物理化学性质,1.细菌的染色原理2.细菌的表面电荷3.细菌悬液的稳定性4.细菌的多相胶体性质5.细菌的密度和自重6.细菌的渗透压,DyeingChargeSuspensionstabilityMultiphasecolloidDensityPenetratepressure,1.细菌的染色coloration,（1）细菌的染色原理基于带有相反电荷的菌体表面和染料离子，因静电吸引而彼此结合在一起，从而进行染色。（2）碱性染料和酸性染料常用的碱性染料有结晶紫、龙胆紫、复红、蕃红、美蓝、甲基紫、中性红、孔雀绿等；常用的酸性染料有酸性晶红、刚果红、曙红等。（3）经验之谈在通常的培养条件下，细菌带负电，而碱性染料带正电，因而在研究工作中大都采用碱性染料染色。,Alkalescentbasicacid,Gramdyeingmethod,丹麦的细菌学家克里斯琴革兰氏(ChristainGram)于1884年创造的。其染色步骤是：（1）用接种环取少量细菌在干净的载玻片上涂布、固定；（2）用草酸铵结晶紫染色；（3）用碘碘化钾溶液处理；（4）用乙醇脱色；（5）用蕃红液复染。如果细菌到步骤（5）后仍呈紫色者称为革兰氏阳性菌；如细菌到步骤（5）后呈红色者称为革兰氏阴性菌,革兰氏染色后的细菌照片,TheSketchmapofthecellwall,为什么革兰氏阳性菌在革兰氏染色法中呈紫色，而革兰氏阴性菌呈红色？,细菌细胞壁的化学组成：细菌壁厚肽聚糖磷壁酸脂多糖蛋白质脂肪革兰氏阳性菌20804090+_约2014革兰氏阴性菌1010_+约601122由细菌细胞壁的化学组成可知：革兰氏阳性菌细胞壁厚且脂类物质含量极低，乙醇不能进入细胞壁内部将草酸胺结晶紫、碘-碘化钾复合物提取出来；而革兰氏阴性菌细胞壁薄且脂类物质含量高，乙醇将细胞壁中的脂类物质溶解，进入细胞壁内部，将草酸胺结晶紫、碘-碘化钾复合物脱色，下一个步骤再用蕃红染成红色。,2.细菌的表面电荷,细菌体内的蛋白质是由多种氨基酸组成的。氨基酸是一种两性电解质，它在碱性溶液中带负电，在酸性溶液中带正电，即：RRNH2-C-COOH十NaOHNH2-C-COO十Na十H2OHH,细菌的等电点,在某一pH值的溶液中，氨基酸呈电中性，此时细菌表面所带的正电荷和负电荷相等，这一pH值即是细菌的等电点。,为什么大多数情况下细菌都是带负电的？,实验测定：革兰氏阳性菌的等电点为pH23，革兰氏阴性菌的等电点为pH45。当pH在大于以上等电点时，细菌表面是带负电的。,3.细菌悬液的稳定性,决定细菌悬浮液稳定性的不是细菌本身的性质，而是菌体解离层的R型(粗糙型)和S型(光滑型)的型别。R型具有强电解质，悬浮液不稳定，易发生凝聚现象。S型和类朊型菌的悬浮液则很稳定，只有当电解质的浓度很高时才发生凝聚现象。若把细菌看作一种胶粒，则R型菌起疏水性胶粒的作用，S型菌起亲水性胶粒的作用。当它们吸附在固体表面时，将会改变固体颗粒的表面疏水程度。,4.细菌的多相胶体性质,细菌的细胞中含有多种蛋白质，它们的成分和功能各不相同，因而常常把细胞质称为多相胶体。其中某一相吸引某一组化学物质进行生化反应时，另一相又吸收另一组物质。所以，在细菌的细胞中可以同时进行几种性质不同的生化反应。,5.细菌的密度和自重,细菌的密度与菌体所含的物质有关。蛋白质的密度为1.5g/cm3；糖的密度为1.41.6g/cm3；核酸的密度为2.0g/cm3；无机盐的密度为2.5g/cm3；脂类的密度小于1.0g/cm3所以整个菌体的密度在l.071.09g/cm3之间。由于细菌的化学组成随环境而变化，所以细菌的密度也因生长环境的不同而异。,细菌的自重,通常将群体细菌的自重除以细菌的数目，求得每个细菌的自重。一般来说，单个细菌的自重约为110911010mg。,细菌的渗透压,渗透压阻止水分子通过半渗透膜进入水溶液的压力。如果用半渗透膜将两种浓度不同的水溶液隔开，低浓度溶液中的水分子就会透过半透性膜进入高浓度溶液，从而使高浓度溶液一侧的液面升高，当两液面的高度差产生的压力足以阻止水继续通过半渗透膜时，渗透即停止，这个压力就是通常所说的渗透压。,细菌体内，磷酸盐、磷酸脂、嘌呤、嘧啶等以高度浓缩的状态存在，细菌的细胞质膜又是一种半渗透膜，所以使细菌体内都具有一定的渗透压。通常革兰氏阳性菌的渗透压约为22.5Mpa；革兰氏阴性菌的渗透压约为0.50.6MPa。,细菌的渗透压,当细菌在渗透压等于其体内渗透压的溶液(如0.50.85NaCl溶液)中生长时，形态和大小都保持正常，且长势良好。这种溶液称为等渗透溶液或生理盐水。当细菌在渗透压低于其体内渗透压的溶液(低渗透液，如0.01NaCl溶液)中生长时，溶液中的水分子大量渗入细菌体内，使其细胞发生膨胀，严重时会导致细胞破裂。当细菌在渗透压高于其体内渗透压的溶液(高渗溶液，如20NaCl溶液)中生长时，菌体内的水分子大量渗到体外溶液中，致使细胞因失水而发生质壁分离、甚至会造成细菌死亡的严重后果。,细菌的渗透压,小结描述细菌的几个方面,一、细菌的大小、形态；二、细菌的细胞结构；三、细菌的培养特征；四、细菌的物理化学特性。,细菌结构示意图,随堂练习3,1.简述细胞壁的结构2.简述革兰氏染色步骤3.简述细菌的染色原理4.为什么大多数情况下细菌的表面电荷是负的？5.何谓革兰氏阳性菌？何谓革兰氏阴性菌？6.简述细菌悬液的稳定性,3.1.2放线菌,放线菌在固体培养基上呈辐射状生长，故得名放线菌；放线菌都是革兰氏阳性菌；放线菌的形态是纤细且长短不等的菌丝组成；,放线菌大量存在于土壤中。它们中绝大多数是腐生菌，能将动植物的尸体腐烂、“吃”光，然后转化成有利于植物生长的营养物质，在自然界物质循环中立下了不朽的功勋。,放线菌菌丝,灰色链霉菌的直形孢子链,放线菌孢子链,绿色产色链霉菌的螺旋形孢子链,产生抗生素的放线菌菌落,链孢囊菌属的形态,放线菌组成,放线菌的菌丝体包括：营养菌丝气生菌丝孢子丝生殖方式,放线菌的个体由一个细胞组成，这与细菌十分相似，不过，放线菌又有许多真菌家族的特点，例如菌体由许多无隔膜的菌丝体组成，所以从生物进化的角度看，它是介于细菌与真菌之间的过渡类型。,放线菌的生长,A-凝聚分裂;B-横隔分裂;C-孢囊孢子形成过程,链霉菌的生活史,(1)孢子萌发-(2)基内菌丝-(3)气生菌丝-(4)孢子丝-(5)孢子丝分化孢子,Anexample,草分枝杆菌原核生物界细菌门放线菌目分枝杆菌科草分枝杆菌属,Mycobacteriumphlei菌对重金属Pb2+、Zn2+、Ni2+、Cu2+的吸附规律研究,朱一民魏德洲（东北大学资源与土木工程学院，辽宁沈阳110004）摘要：本文研究了Mycobacteriumphlei菌株分别对水相中重金属离子Pb2+、Zn2+、Ni2+、Cu2+的吸附规律。结果表明，Mycobacteriumphlei菌株对水相中的这四种重金属离子均有一定的吸附作用；吸附过程均在10分钟内就达到平衡；pH对吸附过程影响较大，在pH=3.0-4.0时，Mycobacteriumphlei菌对这四种金属离子吸附效果最好；温度升高对Pb2+、Ni2+和Cu2+的吸附过程不利，但Mycobacteriumphlei菌对Zn2+的吸附则是一个吸热过程。关键词：Mycobacteriumphlei菌株、重金属离子、微生物吸附中图分类号：X172,草分枝杆菌,草分枝杆菌，属原核生物界，细菌门，放线菌目（Actinomycetales），分枝杆菌科（Mycobacteriaceae），草分枝杆菌属（Mycobacterium）。将草分枝杆菌培养5天，将细菌细胞固定、脱水、喷金后拍扫描电镜图片，见图可知，草分枝杆菌细胞形态为杆状，宽度400nm，长度0.52.0m。,草分枝杆菌,草分枝杆菌,草分枝杆菌生长曲线,TheVelumofMycobacteriumphlei,基本常识,（1）放线菌在土壤中分布最多，大多数生活在含水量较低、有机质丰富和微碱性的土壤中。多数情况下，泥土中散发出的“泥腥味”就是由放线菌中链霉菌产生的土腥素造成的。（2）放线菌大都好氧，属于化能异养。放线菌能像真菌那样形成分枝菌丝，并在菌丝末端产生外生的分生孢子，有些种类甚至形成孢子囊，因而曾被误认是真菌。（3）放线菌是抗生素的主要产生菌。现已发现和分离出的由放线菌产生的抗生素多达4000多种，其中，有50多种抗生素已经广泛地得到应用，如链霉素、红霉素、金霉素、卡那霉素、氯霉素和庆大霉素等用于临床治疗人的多种疾病，井冈霉素、庆丰霉素等用于农业生产。与化学性农药相比，农用抗生素对环境没有污染，不仅能有效地防治植物病虫害，而且具有一定的植物生长调节剂的作用能够刺激植物的生长。,3.2微生物生理PhysiologyofMicroorganisms,3.2.1Enzyme（酶）ofMicroorganisms3.2.2Nutrition（营养）ofMicroorganisms3.2.3Metabolism（代谢）ofMicroorganisms,微生物的生理主要包括微生物的营养和产能代谢两个方面，而微生物的营养和产能代谢又都是在生物酶的参与下进行的。,3.2.1Enzyme（酶）ofMicroorganisms,酶的组成(Composition)酶的活性中心(activecenter)酶的命名与分类酶的催化特性及活力单位,酶是生物催化剂，细胞内物质的转化反应都是由酶执行的。一种代谢物转化为另一种的每一步反应都归因于一种特定的酶。,1、酶的组成,酶有单成分酶和双成分酶或全酶之分单成分酶=酶蛋白(如水解酶)全酶=酶蛋白+有机物(如脱氢酶)全酶=酶蛋白+有机物+金属离子(如丙酮酸脱羧酶)全酶=酶蛋白+金属离子(Fe2+)(如细胞色素氧化酶),辅酶或辅基,辅基辅酶,透析法分不开透析法能分开,holoenzyme,Simpleenzyme,apoenzyme,生物素B族维生素，微生物的生长因子,辅酶和辅基,铁卟啉(辅基)Fe2+Fe3+e传递电子,辅酶ASH受酰和脱酰，参与转酰基反应,NAD(辅酶I)和NADP(辅酶II)传递氢,FMN(黄素单核苷酸)和FAD(黄素腺嘌呤二核苷酸)(辅基)传递氢，并参与传递电子,磷酸腺苷及其他核苷酸类(辅酶)PP储存或转移能量,2、酶的活性中心ActiveCenter,酶的活性中心是指酶蛋白分子中与底物（被氧化或还原的物质）结合、并直接起催化作用的小部分氨基酸区域。所有酶的活性中心都是由几个氨基酸组成的。酶的活性中心分为结合部位和催化部位，结合部位与底物结合，催化部位加速生物化学反应。,3、酶的命名与分类,水解酶催化大分子有机物的水解反应。氧化还原酶催化底物的氧化还原反应。例如：氧化酶CH3CH2OH+O2=CH3CHO+H2O22CH3CH2OH+O2=2CH3CHO+2H2O转移酶催化底物中的某种基团转移到另一物质上的化学反应。异构酶催化同分异构分子内部基团的重新排列。裂解酶催化有机物裂解为几个小分子有机物的反应。合成酶催化底物的合成反应。,4、酶的催化特性及活力单位,酶的催化特性可归纳为：A）加速生物化学反应，但不能改变平衡点；B）具有专一性；C）酶的催化作用在常温、常压下发生，不需要特殊条件；D）高温、强碱、强酸或重金属离子都能使酶丧失活性；E）催化效率特别高，是一般化学催化剂的几千倍到上百亿倍。,酶的活力单位*在一定的条件下，酶所催化的化学反应的反应速度称为酶的活力。*单位：用国际单位（u）表示，即在25、最适宜pH值、最适宜的缓冲溶液和最佳底物浓度下，每分钟能使1mol底物转化的酶的量定为1个酶活力单位。*如1mg青霉素活力为1667u。该值越大，活力越大。,3.2.2微生物的营养(nutrition),微生物从外界环境中不断地摄取营养物质，经过一系列生物化学反应，转变成细胞的组分，同时产生一些废物排泄到体外，这一过程称为新陈代谢。,新陈代谢,异化作用(分解代谢),同化作用(合成代谢),物质分解反应,物质合成反应,将营养物质和细胞物质分解，同时放出能量,将营养物质转变为机体的组成部分，吸收能量,catabolism,anabolism,metabolism,1、微生物的化学组成(ChemicalComposition),水,70%90%,干物质,干物质有机物无机物。有机物蛋白质核酸糖类脂类，占干物质质量的90%97%；糖类和脂类由C、H、O组成，蛋白质由C、H、O、N、S组成，核酸由C、H、O、N、P组成，C、H、O、N是所有生物体的有机元素。无机物P、S、K、Na、Ca、Mg、Fe、Cl微量的Cu、Mn、Zn、B、Mo、Co、Ni等。,干物质的化学组成,Thecompositionofdrysubstance,几种微生物的有机元素含量（占干物质%）,微生物的营养及营养类型,1、微生物需要的营养物质有：水碳素营养源碳架和能源，无机碳化合物CO2、复杂的天然有机碳化合物氮素营养源N2、NH3、CO(NH2)2、(NH4)2SO4、NH4NO3、KNO3、NaNO3、氨基酸和蛋白质无机盐硫酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐、氯化物等生长因素,2、微生物的营养类型,（1）根据微生物对各种碳源的同化能力不同，可以把它们分为无机营养型和有机营养型两类。无机营养型无机营养型微生物具有完备的酶系统，合成有机物的能力很强，能利用CO2和CO32中的碳作为唯一碳源，利用光能或化学能在细胞内合成复杂的有机物，以构成自身的细胞质，不需要外界供给现成的有机碳比合物，所以称为自养型微生物。如藻类、光合细菌等都属于无机营养型。有机营养型有机营养型微生物的酶系统不很完备，它们只能利用有机碳化合物作为碳源，所以又称为异养型微生物。大部分细菌、放线菌、酵母菌、霉菌等属于有机营养型。,（2）根据能量的来源，微生物也可分为光能型和化能型两种。光能型以光为能量来源；如以阳光(或灯光)作能源，依靠体内的光合作用色素将CO2和H2O或H2S合成为有机物，构成自身的细胞物质。常见的光能型微生物有蓝绿细菌、绿硫细菌、紫色硫细细菌等。化能型以化学能为能量来源；化能型微生物不具有色素，不能进行光合作用，合成有机物所需要的能量是通过氧化磷酸化产生的ATP来提供。常见的化能自养型微生物有硝化细菌、好氧的硫细菌和铁细菌等。,四种不同的营养类型,3、微生物的培养基culturemedium,微生物的培养基是指培养微生物时，根据各种微生物的营养需要，将水、碳源、氮源、无机盐和生长因素按一定比例配制成的微生物营养物。,培养基的分类classification,固体培养基液体培养基半固体（液体）培养基,1）基础培养基2）选择培养基在培养基中加入胆汁酸盐、金属盐类、酸、碱或抗菌素等，抑制不需要的微生物，并使所要分离的微生物生长繁殖的培养基。3）鉴别培养基根据不同种类的微生物对培养基中某一成分的分解能力不同，使各个菌落通过指示剂显示出不同的颜色，这种起鉴别和区分不同种类微生物的培养基，叫做鉴别培养墓。4）加富(富集)培养基用特别物质或成分配制成的培养基，称为加富培养基或富集培养基。所用的特别物质有植物(青草或干草)提取液、动物组织提取液、土壤浸出液、血和血清等。,培养基的分类classification,Selectiveculturemedium,Identified-,Basicculturemedium,Richculturemedium,3.2.3微生物的产能代谢能量来源,微生物的生命活动需要能量微生物如何获得能量呢？这些能量是如何利用的呢？,微生物的产能代谢metabolism,代谢发生在生命细胞中物质的化学转变过程。生物代谢过程中，细胞从环境中摄取能源与营养物质，同时将代谢产物排泄到外界环境中，这是一个“吐故纳新”的过程，故又称为新陈代谢。代谢分解代谢（异化作用）合成代谢（同化作用）。（产生能量）（消耗能量）产能代谢与能量有关的代谢叫产能代谢。,微生物获取能源的途径,（1）通过细胞中的光合色素，由光能中获取能量。（2）通过生物的氧化还原反应所产生的化学能来获取能量。（3）无论由何种形式获得能量能量都以化学键能储存于三磷酸腺苷（ATP）,三磷酸腺苷adenosinetriphophate,分子结构特点：ATP中的磷酸之间的焦磷酸键具有很高的能量，称为高能键。用表示。ATPADP磷酸50.2KJMolATP是生物体内能量利用与储存的主要物质！,三磷酸腺苷分子结构,ATP,ADP,产能代谢过程的实质essence,化学能或光能ADP磷酸ATPATPADP磷酸生物可直接利用的能量,微生物的生命活动所需要的能量来自于产能代谢。1、产能代谢与呼吸respire2、产能代谢类型category/type,1、产能代谢与呼吸respire,吸吸入氧气将物质氧化过程。呼放出二氧化碳发生还原反应，并将还原产物放出。呼吸作用的实质就是氧化还原反应！,呼吸respire,inhale,exhale,Carbondioxide,微生物呼吸作用的实质是氧化与还原的统一过程，在这样的氧化还原反应过程中伴随着能量的产生和转移。所以微生物的呼吸与产能代谢是紧密联系在一起的。,1、产能代谢与呼吸respire,微生物的产能代谢根据最终电子受体的不同而分类。微生物的呼吸可分为：发酵ferment好氧呼吸aero-respireaerobeaerocraft无氧呼吸an-aero-respireanaerobe,2、产能代谢类型category,定义没有氧化剂时，微生物对底物的氧化作用称为发酵。特点在无外在电子受体（氧化剂）；底物中有机物发生部分氧化；产物为低分子有机物；发酵过程中释放少量能量，其余的能量保留在最终产物中。,1）发酵ferment,定义氧化剂为氧气，微生物对底物的氧化称为好氧呼吸(或呼吸作用)。特点存在外在的最终电子受体分子氧（O2）底物全部被氧化成CO2和H2O，并产生ATP。（氧化彻底）底物氧化释放出的能量，贮存在ATP中。,2）好氧呼吸aero-respire,定义当外在的氧化剂不是氧分子而是其它无机化合物时，微生物对底物的氧化称为无氧呼吸。特点无氧呼吸的氧化底物一般为有机物，最终电子受体（氧化剂）通常是NO2、NO3、SO42、CO32等，在底物被氧化成CO2的同时，生成ATP，贮存能量。例如，微生物通过无氧呼吸对葡萄糖、乙酸和乳酸的氧化过程可表示为：C6Hl2O2+4NO3-6CO2+6H2O+2N2+1756kJ5CH3COOH+8NO3-10CO2+4N2+6H2O+8OH-2CH3CHOHCOOH+H2SO42CH3COOH+2CO2+H2S+2H2O,3）无氧呼吸anareorespire,微生物呼吸（氧化）作用小结,3.3微生物的生长growth,3.3.1微生物的生长繁殖growthandreproduction3.3.2影响微生物生长的环境因素EnvironmentalinfluencesuponthegrowthofMicroorganisms,3.3.1微生物的生长繁殖,微生物在适宜的环境条件下，不断吸收营养物质，按照自己的代谢方式进行新陈代谢活动。生长正常情况下，同化作用大于异化作用，微生物的细胞质量不断增长，这叫做生长。繁殖当细胞个体生长到一定程度时便发生分裂，使得个体数目增加，这就是单细微生物的繁殖。,growth,reproduction,一、研究微生物生长的方法二、微生物生长量的测定方法,Researchmethod,measuringmethod,链霉菌的生活史,(1)孢子萌发-(2)基内菌丝-(3)气生菌丝-(4)孢子丝-(5)孢子丝分化孢子,一、研究微生物生长的方法,细菌的生长曲线growthcurve,细菌的生长曲线growthcurve,1、延滞期（Log）将少量微生物接种到某一种培养基中时，它们并不能立即生长繁殖，而需要经过一段适应期，此后它们才能在新的培养基中生长繁殖。通常把这段适应时间称作延滞期。经过这一时期，一部分微生物逐渐适应了新的生活环境，开始生长繁殖；而另一部分却会因环境不适而死亡。,2、指数期（Exponential）指数期也叫对数期，微生物在这时期的生长特点是具有恒定的最大细胞分裂速率或倍增速率。细菌个体的增加呈现出202122232n的规律。微生物在指数生长期，其个体数目的对数与时间呈直线关系。直线的斜率为分裂速率y的lg2倍。,细菌的生长曲线,3、稳定期（Stationary）由于微生物在指数生长期间，迅速繁殖，消耗了大量的营养物质，致使培养基的浓度逐渐降低，加之代谢产物大量积累对菌体产生毒害，以及pH值、氧化还原电位等环境条件的改变给微生物生长带来的不利影响，使细菌的生长速度逐渐下降，死亡速度不断上升。当两者相等时，微生物的生长达到一个动态平衡点，微生物个体的数目保持恒定。这一时期称为稳定期。到达稳定期时，微生物所合成的生物量称为产量，即接种时的细胞干重与最高干重之差。,细菌的生长曲线,4、衰亡期（Death）微生物个体的数目保持恒定段时间以后，由于营养物质缺乏等一些不利因素的影响，而使得微生物死亡的速度渐渐超过其生长速度，活菌体的数目开始明显下降。这一时期称为衰亡期。,细菌的生长曲线,二、测定微生物生长量的方法,1、微生物总数的测定sumtotal微生物总数的测定方法主要有：计数器直接计数法染色涂片计数法比浊法,2、活菌数的测定活菌数的测定方法目前常用的有：载玻片薄琼脂层培养法平板菌落计数法液体稀释培养计数法,二、测定微生物生长量的方法,Livingmicrobesum,3、微生物生长量的测定微生物生物量的测定方法有直接法和间接法两种。直接法的检测内容主要包括：(1)测定离心后的细胞湿重或将其干燥至恒重后测出干重；(2)测定微生物细胞的总氮量和总碳量；(3)测定微生物细胞的蛋白质。,二、测定微生物生长量的方法,3.3.2影响微生物生长的环境因素,一、温度temperature二、pH值pHvalue三、氧化还原电位oxide-reductionpotential四、溶解氧的浓度concentrationofsolubleoxygen五、辐射radiation六、有害物质harmfulsubstance,一、温度,1、低温性微生物（生存温度范围分别为-530最佳生长温度范围510）2、中温性微生物（生存温度范围分别为550最佳生长温