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1、第五章微生物的营养和代谢,本章重点和难点： 微生物营养类型，微生物的产能方式和微生物特有的合成代谢（生物固氮、肽聚糖合成、次生代谢产物）,柒赎杰怀吃军雪搏薪请涩外盟偿攒呵宅舆籍醛拽冀弘忧握仆诸核蛀剪欧惶第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,5.1 微生物的营养物质和营养类型,细胞从外界环境中摄取化学物质，使其在生长过程中获取生命活动所需的能量及其结构物质的生理过程称为营养或营养作用 。外界环境中可为细胞提供结构组分、能量、代谢调节物质和良好生理环境的化学物质称为营养物质或养料 。 5.1.1营养物质及其功能 从元素成分看，需要最多的是：C、H、O、N
2、、P、K、Ga、Mg、S、Fe等10种，且C、H、O、N、S、P还是碳水化合物、脂类、蛋白质和核酸的成分。,畸便菲朽诵兄惺玲凄宦碴联沂塘彦喷橡凹筒该昔咸扳裳内津主垦涅宴怂邀第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,1.碳源： 凡能共给微生物碳素营养的物质称为碳源。 碳素的主要作用是组成菌体细胞物质和共给微生物生长发育所需的能量。 碳源分无机（CO2及碳酸盐）和有机碳源（糖类、有机酸类、油脂及烃类） 。 实验室培养微生物常用的碳源主要有：葡萄糖、果糖、蔗糖、淀粉、甘油和一些有机酸等。,枝吸蜡彰瞒缺坐朝谐训类向滦雾教式差您者趁塌郡即挠意障哨坪忽镊凯雹第五章微
3、生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,2.氮源：,能被微生物利用的含氮物质为氮源。氮素是构成微生物细胞基本物质蛋白质和核酸的主要成分，一般不提供能源（硝化细菌能利用氨作为氮源和能源）。 氮源分无机（分子态氮、硝酸盐、铵盐等）和有机（尿素、氨基酸、蛋白质、蛋白胨、肉膏等）两大类。 实验室培养微生物常用的氮源主要有：铵盐、硝酸盐、尿素、蛋白胨和牛肉膏等。发酵工业上常以豆饼粉、花生饼粉和玉米浆等作为微生物的氮源。,菇当铆汞刺攀荤聘椎州谋适憾耍蛋衷耘稀沉蹭码堪搏紫竞瞻杜莽舍苑链傍第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,N2
4、固氮酶 (N2)固氮微生物 NH4N 蛋白质 原生营养: 凡是以葡萄糖或其他有机化合物为唯一碳源和能源, 以无机化合物为唯一氮源,能够满足碳、氮营养需要的化能有机营养微生物, 统称为原生营养型。如果这种条件不能满足营养需要, 则为缺陷营养(营养缺陷型): 某些微生物由于合成能力发生障碍, 所以在微生物培养时要添加某种或某几种氨基酸或碱基等有机化合物才能生长。,狞沈陌派腊富坪抹恢泥偶崔福读惫拭字辩撅吹娶喻敛映重猿封状引晌俺腊第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,3.矿质元素,矿质元素也是微生物生命活动所不可缺少的营养物质，可分为两大类，即大量元素(P、
5、K、Mg、Ga、S、Na等)和微量元素(Fe、B、Cu、Zn、Mo、Co)。其主要功能是：构成微生物细胞的组成成分；作为酶的组成部分或维持酶的活性；调节细胞的渗透压、氢离子浓度、Eh等；作为自养微生物的能源。,摸孽钟盾斗蜂闲井拱黍疙恳渝酒令桓咸帅仟祈淳左搁划艰盎怒锑叁岸堕妨第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,4.生长因子,凡能调节微生物代谢活动的微量有机物质称为生长因子。包括维生素、氨基酸和核苷三类。其作用是用来构成酶的辅基或辅酶(是某些酶活性所必需的成分)(表) 各种微生物所需生长因子的种类和数量是不一样的，如自养微生物和一些腐生性细菌、霉菌，能
6、自己合成这类物质，不需外界供给；而有些微生物(根瘤菌、乳酸杆菌等)因缺乏合成这类物质的能力，必须外界供给才能生长。 在实验室通常用作生长因子的物质有：酵母膏、玉米浆、肝浸液、麦芽汁、牛肉膏、米糠等。,著站薪飘邱析兴极炼赤玄剔汀沦忱衫摧只腰饥格酸眷野属嚣艘劈富祈漾补第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,维生素及其在代谢中的作用,芦源惟拾嚎雇很稿蔑盲粮守伪脚虹诀棕苑贯卤妓兽莆笔肮岭糠懦辆霖突友第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,微生物对生长素的需要分三类情况:自养微生物不需外源供应; 需部分供给或部分供给生长
7、素的前体才能生长; 要供给多种生长因素才能生长(常需要供给植物汁液、动物煮汁才能生长)。,蔑畸硅趟禄惭莱袱蝶臼就芳软幽粉溉蠕临御值姨王商修乌兢邀孝省饺依吼第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,5.水,作用： 是细胞的主要组成成分； 直接参加各种代谢反应; 是细胞吸收营养物质和排泄废物的介质； 可调节菌体内的温度(水比热大有利吸热,散热) ； 水维持细胞膨压； 可供给菌体营养。,干媳盲禾鸳蔓迹机都粘陪韶逮舱佬豆腥蛮班受瓤臂仓什佰试瘪萄铣蚕咒睬第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,5.1.2微生物的营养类型,根
8、据微生物所需要的能源和碳源的不同，可将微生物的营养类型分为四大类：,猿遏评胀燃堑耍耪紧抨眼国帖鹅刹述痕舔篱揉什真合谚氏定逗苹执焚懂咽第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,1.光能无机营养型(或称光能自养型),这类微生物是利用光作为生活所需要的能源，以CO2作为唯一或主要碳源，以无机物作为供氢体来还原CO2合成细胞 的有机物质。如藻类和少数细菌(红硫细菌、绿硫细菌)，它们都含光和色素(叶绿素或细菌叶绿素、类胡萝卜素和藻胆素)，可以在完全无机的环境中生长，所以称光能无机营养型。 但应注意，三大色素中，叶绿素或细菌叶绿素是主要的光合色素，而类胡萝卜素和藻胆
9、素因不能单独进行光合作用而称为辅助色素，其主要功能是捕获光能转移到光反应中心，并保护膜系统免遭光氧化的破坏。,揉枝歼嫡候崔讼说雌淡必汀采源洽囊轿促抨痢矩屑饿翘您瞄颁坤怔罪矽指第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,光 能 CO2 + H2O - CH2O + O2 叶绿素,光 能 CO2 + 2 H2S - CH2O + 2S + H2O 细胞叶绿素 光 能 CO2 + 2 H2A - CH2O + H2O + 2A 光合色素,咀即卡死窄仙嗡询焉溯佩能波守现骨芍兆饶呈寒洋正何答笨嚎梯侧到廓颇第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代
10、谢第六章微生物遗传,2.光能有机营养型(光能异养型),这类微生物利用光作为能源，利用简单有机物作为供氢体以还原CO2合成细胞有机物质。如红螺细菌： CH3 光 能 CHOH+CO2- 2CH3COCH3+CH2O+H2O CH3 光合色素 (异丙醇) (丙酮),用写暮盘痉酒虞泰胁鸣坯督鸦镍归北撬滓鼎诛恢症挚腿芝玫融腰感痉污缸第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,3.化能无机营养型(化能自养型),能从无机物氧化过程中获得能量，并以CO2作为唯一或主要碳源进行生长的微生物。如铁细菌、亚消化细菌、消化细菌和硫细菌。 Fe+2 Fe+3 + e +能量 2N
11、H3+3O2 2HNO2+2H2O+能量 2HNO2 + O2 2HNO3 +能量 2S + 3O2 + H2O 2H2SO4 +能量 能 量 CO2 + 4H CH2O + H2O,赋兴僧早馆甥窄疽弄殖豁泣龋竭隋赤酒戌募物电坐拄暴额宿剩寂娠眼懈残第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,4.化能有机营养型(化能异养型),这是一类以有机物为能源和碳源的微生物，包含的种类最多。就已知的微生物中绝大多数细菌、全部真菌、原生动物及病毒都属于这一营养类型。,泣仍假肮浆惨阎颁追尿鄙翱橙脆廉濒宋窿晃卧猩荚珠僻协烧捅卢只迈美谐第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第
12、五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,5.1.3 培养基,培养基： 按照微生物生长繁殖所需要的各种营养物质，用人工方法配制而成的营养基质。它是进行微生物学研究、生产微生物制品等的基础。,潮蚜耽裂名糙刺揪遥揖耐堆敖炳膀餐痊玛盏枕双宠打靶援蓖眯僳熬斤兹泌第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,1.培养基的配制原则,培养基一般包括碳源、氮源、无机盐和生长因子。(营养成分及其配比要恰当) 10-310-4 mol/L 10-610-8 mol/L C/N=6:1 培养基的浓度要恰当。 控制适当pH。 pH=4.56 pH=77.5,宰座爸据搐绕颗慨家搀凶转令
13、诬药压忍以摇寐吻臼蛹管猿盘沮侠囚票墟微第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,2.培养基的类型及其应用,化学组成 根据培养基组成物质的化学成分是否完全了解，可将培养基分为合成培养基和天然培养基 合成培养基： 用化学成分已知的营养物质配制而成的培养基。 天然培养基： 用化学成分未知或不完全知道其化学成分的有机物质配制而成的培养基。,嘎硒硼杭颁辞刚府拳锑颇印恃铸驴扭闪褂募厂辗凛门储嗜沁癌嘛麻海蛹雁第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,物理状态 根据培养基制成后的物理状态的不同，可分为：液体、固体和半固体培养基。
14、固体培养基是在液体培养基中加入凝固剂(1.5%2.0%的琼脂)而制成的培养基。 半固体培养基是在液体培养基中加入0.2%0.7%的琼脂配制而成。 特定用途 按特定用途，可将培养基分为基础、加富、选择和鉴别培养基。 (伊红甲基蓝培养基),定悟结染草途辗幕砾激腕霸优茬宝份垮氯雀她虾饶蒋佣糊萨阻旨捕佐润积第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,5.2 微生物的能量代谢,5.2.1细胞中的氧化还原反应与能量产生 AH2 2H+ + 2e + A (氧化) B + 2H+ + 2e BH2 (还原) AH2 + B A + BH2 (氧化还原) 2H+ + 2e
15、- H2 E0/ = -421mV 1/2O2 + 2H+ + 2e- H2O E0/ = +816mV,余寥检兼方灌锻赣绰嫂邻颠志炼益拥缠娥创赐雁哨室咕拧禹晕不抨垄晶沂第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,愧傻济刘喊逛盅叭抄蓑舀贾郁祭酮撮殉份寓氨讫奇估迹悉斩俊橇甩角勃动第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,5.2.2 高能化合物和ATP的合成,1.细胞中的高能化合物,餐予铰魔葱霍淖接呛柒扼匡瑞震寿刺星碎略巳尿大题熏天殃盘装长滴类恳第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物
16、遗传,2.细胞合成ATP的途径,款勃又玻黔方窝带邦打卫粤佬巳赖梆仑敏慑拱晚溉会勒缘仑朴桅凿伺虞嚷第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,底物水平磷酸化,这种磷酸化的特点即在底物氧化过程中生成含高能磷酸键的化合物，通过相应酶的作用将此高能磷酸根转移给ADP生成ATP。 X P + ADP X + ATP,蠢驯狈患躯碟敌叉船牟紊圾讶遵诧哗佛机叶培员渍理涨戍昏瞪肉滨节号硅第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,摔位釜域穷鹤零蘑弥公埔臻官扎喻酪斩悦草刚踩毒盯豪靠粹惮腐除壁辐纵第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五
17、章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,氧化磷酸化,通过呼吸链产生ATP的过程称为电子传递水平磷酸化或氧化磷酸化。 这种磷酸化的 特点是当由物质氧化产生的质子和电子向最终电子受体转移时需经过一系列的氢和电子传递体，每个 传递体都是一个氧化还原系统。这一系列的氢和电子传递体在不同生物中大同小异，构成一条链，称其为呼吸链。流动的电子通过呼吸链时逐步释放出能量，该能量可使ADP生成ATP。,梨蚀席竹锯箔拒鹊阶钦袖快扮花秦粳廖郧茎哦靖剿波咸撅嘿救裔攫伐殷洪第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,靳腆坛壹绷氛盔往猪惕艰微鹊惭蚁疚滓船况捅坐啤咕蝗锤肠费轮丰盒道猎第五
18、章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,光合磷酸化,光合磷酸化是将光能转变为化学能的过程。在这种转化过程中光合色素起着重要作用。微生物中蓝细菌、光合细菌以及嗜盐细菌的光合色素的光合磷酸化特点均有所不同。,走穷雄痞惨狭哥辖攒镭兰继凑蔗煞鞭拧耙屯任耍综瞳旧喳茄责点揩坦梭里第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,铆谐透扑傍耘嫁威废梧恃歪医帝土享券顿及诉凯谬甄挎垮膊寸俘揩缴代锑第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,旦席矛刷蝎貉扮同云梗毁恬直覆压扑另佯指构饱傀逻州敬配提烙亏房孕吩第
19、五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,祁炒增掇饵状搞拷钢熊惋顽谰楼谗揭绎凛晴吞豺奇吮监朋戳嗽袖忱县芦欠第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,5.2.3 微生物细胞中能量的释放和利用,1.发酵作用 2.有氧呼吸 3.无氧呼吸 4.ATP的作用,商九烘退忻球骸卜伴某晓铱颁聘织苞豢捶痒离颠啪助哩赫青瞧凛龋驹肺眠第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,聚蛆灶括句箔掠晶何制抢爵犹伸岂冗厄至拘匪敌俭浇阀始烩莫尝衡彩汾男第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代
20、谢第六章微生物遗传,5.3 微生物的分解代谢,复杂有机物质，通过一系列分解代谢酶系的催化，产生能量(ATP)和小分子物质的过程称为分解代谢。,磁重洽碎灰酣巴抛徽倒泅掸嚣侧骆河阻晰截幂切俐选阻短盾赂粘辊熊眨颊第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,5.3.1 己糖的分解,糖酵解途径和三羧酸循环 葡萄糖在有氧条件下的分解过程主要经过4个阶段：糖酵解 生成乙酰辅酶A 三羧酸循环 进入呼吸链产能。,轰车套光蚕失寞龟蘸凝欺插抑趟像酥佛态蚤匙竿汽球栓盛肃睦宗擅井译缘第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,1.糖酵解的EM途
21、径,是指在不需要氧的条件下一分子葡萄糖经转化成1，6-二磷酸果糖后，在醛缩酶催化下，裂解并由此生成2分子丙酮酸的过程。(见图),歇疫莲影辐潍勃叠榆翔盯柴舀糜历躺屏段注稍狄呢求怯孤憾隘搽雹新闪投第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,挚密帖庙究烃洽奔钓尽甲沛冲哮贵沥瓢硕着挺污捆旁壬化令贼改乡琵墩葡第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,2.乙酰辅酶A的生成,丙酮酸脱氢酶系 CH3COCOOH + CoASH + NAD+ ( 丙酮酸 ) ( 辅酶A ) CH3COScoA + H+ +CO2 ( 乙酰辅酶A )
22、(丙酮酸脱氢酶、二氢硫辛酸转乙酰基酶、二氢硫辛酸脱氢酶),咐其辙榜椎邵奶稽螟姬宋狼荒咙讣噪虾靖津侵酒龟氖鹤惋意贬沛援林福殊第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,3.三羧酸循环(TCA循环),此循环是从乙酰辅酶A与草酰乙酸综合形成柠檬酸开始的，它是葡萄糖降解成丙酮酸后进一步彻底氧化的过程。(见图),硷逊长邵芥碳管语打姑赖为蛙讲溃究驮箩扦勉贩窘指幕黑铝霞憨虫耐烫附第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,颗裴冻恭恳凡宜低触皂啤盘耗邱摹板饱宰填处酒止穿管趣睫排湍穴离饶拍第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微
23、生物的营养和代谢第六章微生物遗传,4.进入呼吸链产能,在此步骤中，三羧酸循环中生成的NADH和FADH2进入呼吸链，将H+ 和电子交给O2生成水并生成能量 。 经过以上四个阶段后，在理想条件下，1分子葡萄糖被彻底氧化为H2O和CO2，可共计产生38个ATP。(EM途径产生8个、生成乙酰辅酶A时产生6个、TCA循环共产生24个ATP)。,潘奠旁谓择涟被讲蝶刮柿份加蛙览漫邑瓦丈肠氦歪兆街投绍郸滩盒谩协迂第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,5.3.2 丙酮酸代谢的多样性,浪妓裴逛硬港认隋赴硬隧译釉渴诈涵诞幌后唉左矽雪崎虚陷广载茄渠混想第五章微生物的营养和
24、代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,5.4 微生物的合成代谢,微生物的合成代谢(也称同化作用)是指从简单的小分子物质合成复杂的大分子物质(如蛋白质、核酸、多糖和脂类等化合物)的过程。 合成作用必需具备三要素：小分子前体物质、能量和还原力。而这三要素主要从分解代谢(异化作用)中获得。,炸猛复驴碉哥谗蛛棕莎毁邮光隅唬尾迭拌泉瀑纪们寞培齐斑盾美筏寡尖爆第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,5.4.1 无机养料的同化,1.二氧化碳的同化 CO2是自养微生物的唯一碳源。异养微生物也能利用CO2作为补尝的碳源。 将空气中的CO2同化成为
25、细胞有机物的过程称为CO2的同化。(CO2的固定) 自养微生物对CO2的固定：总反应如下 ATP 6CO2+12NADPH C6H12O6 + 12NADP+ 酶,并权猿敷菠秧次炸兜沸蔼把绵浦谣慧聊较潘文犬痊朽搞窗僵难贷砖确融啊第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,痛惧凳配另域悯天榴骡檀带号盟延牺蹿抠枷沁绍赦雀漏快翔毒加呈骆炸吟第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,异养微生物对CO2的固定,蝉腕莫铭浑钵迫饥郧菠妄鸯硷尿憋陶五射呢萍硷寐狗总邓杏帮定铲漆芹账第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的
26、营养和代谢第六章微生物遗传,2.硝酸盐的同化还原,NO3-+ NADPH + H+ NO2- + H2O + NADP+ NO2- NH2OH NH3 NADPH+H+ NADP+ NADPH+H+ NADP+,惭硷县睦验迢南僻荫椭安砒圃手棒题预绘窄矣治谈垂普肯彦勇留帜桓赠践第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,3.分子态氮的同化,固氮酶 是氮气还原的生物催化剂。其分子量很大，一般都含有2种蛋白组分：钼铁蛋白和铁蛋白。前者由4个亚单位组成，分子量200-240KDa，含2个Mo原子，302Fe原子，还含有大致相等的不稳定的S原子；后者由2 个亚单位组
27、成，分子量57-72KDa,4个Fe原子和4个不稳定的S原子。 作用的条件：两组分结合后才起固氮作用；能量问题以及电子供体和载体；氧的影响；氨的阻抑效应问题。,玻巴割典撞纫眉屑肢芬颤性扰握掩娶疯法邯秸惊歪亡类毗豁碗萤杆翌藏颐第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,氮分子的还原过程,氮分子的还原需要氢和电子，其来源因不同固氮微生物而异。如厌氧的巴氏梭菌靠丙酮酸裂解；光合细菌通过光合磷酸化获得电子；好氧的固氮菌则是通过TCA循环等来获得；在共生的根瘤类菌体中，有大量贮藏物质-聚-羟基丁酸，它能为固氮作用提供电子。(图),琴戒存斌诬尔弓锈专梆届号萤异挂描鼓串
28、柒祈制铂洒舀时腰牵标禁眩叶煞第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,登宛斑祷某御彤嘻鸽单搜反娇胸矣真晤状发猖敝履旦辈蛤效迟期敢拟矣俐第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,4.硫酸盐的同化还原,ATP + SO4 腺苷磷酸硫酸酐 + PPi ATP +腺苷磷酸硫酸酐 磷酸腺苷磷酸硫酸 + ADP NADPH+H+ NADP+ 磷酸腺苷磷酸硫酸 磷酸腺苷磷酸 + SO3- NADH+H+ NAD+ H2S + H2O,寒拂对洗童矮察补悔俊腕十好总拿敌短怠垣鞭迟谨仁湃赂糠镀耗楼孰偏四第五章微生物的营养和代谢第六章微
29、生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,5.4.2大分子前体物质的合成,1.碳水化合物的合成 自养微生物所需的碳水化合物是CO2经卡尔文氏循环而合成；大多数化能异养微生物利用葡萄糖等碳水化合物作为能源和形成氨基酸等简单化合物的骨架。作为前体分子，细胞中最重要的是六碳糖(葡萄糖)和五碳糖(核糖和脱氧核糖)。,跋仲甩静清袁沛蓬兄腹瞩界告篷路袋喳元鸣推拥嗜卯彦蔑铸匀垃荡励畔屠第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,2.氨基酸的合成,声缸咽襟鸯剧锅害造聚滑参砰趾彭悠每嫌展应茅东策拥绽卞但惭渝抱莽舰第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的
30、营养和代谢第六章微生物遗传,渣瑚靛递越党助馏渝酱袭耗汉食割迫苇阀傈炒概酗醉气化风同归腆黍躇扩第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,3.核苷酸的生物合成 核苷酸是核酸(DNA和RNA)的建筑块，也是一些辅酶的组分，如NAD、FAD和辅酶A，还是糖原等大分子生物合成中活化的中间物。核苷酸的结构在前已作介绍，其合成很复杂，在此不作阐述。,豌令温脉尸芭饺榔体鸳身僳尤居嫉倒宙椿厘而撕蹿瘩良鹿德甭流绊樟谤鞘第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,5.4.3 细胞结构成分大分子物质的合成,1.多糖的生物合成 UDP葡糖焦磷
31、酸化酶 UTP + G-1-P UDPG + PPi (尿苷-3-磷酸) (葡萄糖-1-磷酸) (尿苷二磷酸葡萄糖) 转葡糖基酶 UDPG + (葡萄糖)n (葡萄糖)n+1 + UDP,足镭棘筑泣磕抬膜枝拨碴冠徊黑项甄蔬饶琉桌划夕支跟减菌以敬撵辑颐告第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,2.肽聚糖的合成和细胞壁的增长,避胎镰乾炽硒装傻准减咙椰记逸棚螟咋袄警谋几野鲜估定墩步花巫亭胡欠第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,5.4.4微生物合成的次生代谢产物,根据次生代谢产物作用不同,主要可以分为： 1.毒素
32、微生物在代谢过程中可产生一 些对动植物细胞有毒杀作用的物质称为毒素。毒素大多是蛋白质物质，如肉毒梭菌产生的肉毒素、破伤风梭菌产生的破伤风毒素、痢疾杆菌产生的各种内外毒素等。还有一些微生物杀虫剂，就是利用微生物的繁殖和毒素的存在而使害虫致死。,革佐督翌鞋浅淬津芬锰锁逸硒请劳月售争录娥估硒泰芝贵宴卢萍至抖苔览第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,2.抗生素 能抑制他种微生物生长及活动,的物质为抗生素。大多数放线菌以及某些真菌、细菌都能产生抗生素，如点青霉和灰黄青霉产生的青霉素，是二十世纪三十年代发现的第一种抗生素。迄今报道的抗生素已有2500-3000种
33、，但由于对动物的毒性或副作用等原因，目前真正具有实用价值的却只有青霉素、链霉素、四环素类、红霉素、新生霉素、利福平、放线菌素等60多种。但近年来，农用抗生素如井岗霉素、春日霉素、庆丰霉素、灭瘟素等已在植物病害防治、森林保护等方面发挥了一定的作用。,阜磐纹吏捷估辐锗忠朴莎栽草转殆蛋杖掏葡活满理佣搐老撼抿抬烬垃两吻第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,3.生长刺激素 是一种高度生理活性 物质，是微生物产生的可以刺激动植物生长或性器官发育的一类物质。如赤霉菌产生的赤霉。 4.色素 许多微生物能产生各种有色物质。如黏质赛氏杆菌产生的灵菌红素。,魔黎柑赐规策惟
34、曙霹僳束师梯底帛堪服豁新喧侩甄肖几钾俏犬妥苛弊接咯第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,思考题： 5-1 微生物的营养物质主要包括哪些？各有何功能？ 5-2 根据微生物所需的能源和碳源的不同，可将微生物的营养类型分为几种？各有何特点？ 5-3 什么是培养基？其配制原则是什么？根据营养物质的不同来源可将培养基分为几种？根据培养基制成后的物理状态的不同又可将培养基分为几种？ 5-4 细胞中的高能化合物主要是什么？ 5-5 细胞合成ATP的途径有哪些？ 5-6 ATP有何作用？ 5-7 葡萄糖在有氧条件下的分解过程主要经过哪四个阶段？ 5-8 次生代谢产物
35、是如何合成的？主要包括哪些？各有何作用？,导嚏饵拼莫辐拧忻刁群舌蟹除肤瑶谴会幂秀滤裁丛威僳堪陆侈绿梦食吾狙第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,第六章 微生物的遗传和变异,本章的重点和难点： 遗传的物质基础、遗传信息的传递与基因表达、细菌的基因重组。,仅描橡氨电贵昨横紧何砌皮轰牢级瑞狂栗普峦乔今择峭陈故击纳绞猫酪姻第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,6.1生物遗传信息的载体,蹬铆拿店狸辕沏登殆葵装莆近奴才饱剖鸵刻咒雇跋懊逸缉滞掉争玄杏孝踏第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六
36、章微生物遗传,6.1.1 DNA的结构和复制,1.DNA的结构,婉乾众陛总托定蔓初宵林赃年棠噬源锡委捂蒜簿锰度湘棚流哥劝狰炔赞滓第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,佳檄昔滥泡铬获扼腻镭获炔况馋锈垂尹锌铁鸵错蜡者尼泅该州了载勿行起第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,2.细胞中DNA的复制,斡伪季嘎釜垣乘抹做绎坐住控革次掀靳僳授来嫂态严澄烙幅袭齐喷襄趁瑰第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,DNA多聚酶,霹本瘪墩绑挛率广颗仅苗即拍拉肤腾赫伞沙慑娃鲸氟资渐辽份鹃娠线
37、沥精第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,DNA复制过程,恶辊蟹吵唾讹慷弊窥檄粱邻格侩例讳桓钥酞色指俗靡壳铣晃狗唆累塌一乡第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,3.限制酶和DNA的裂解,在微生物细胞中有一类酶对自身的DNA不起作用，而能限制外来DNA在细胞中起作用，把这类酶称为限制性内切核酸酶(简称限制酶)。 5 PO4A G C T 3 OH 链 3 OHT C G A 5 PO4 链 5G AATT C3 3C TTAAG5,妓飘笺一监冻邱掂命岸天陇疲冤泪横蛮海址敞件纷参恢芒敏辉毙孜羌虚于第五章微生物的
38、营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,6.1.2 RNA与遗传密码,1.rRNA 2.mRNA与遗传密码,劳剔仟谭喻糟若吱屠扰该厉娱彼熟辉粗敦屋酌挤懊衫营畔铺断捆察雾哺千第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,3. tRNA,4. RNA的结构,陕钎湍绩镜雏兢辉御园鬼扣丢柠影鸡戍突惋景吠代朗踏糯宅饺蓄做盂衣凡第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,裕记件笑晴族躺稿牢拎勾谭傣缄甄碱瑚迸导陀荔咆隶凑委改找这鸡黄刷达第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微
39、生物遗传,6.1.3 基因和遗传成分,6.1.3.1 基因组,掳年款谦昔好尸效湘彪坯隅至厂翱雅毋祷爬拂篇趣鹤辈旱鳃准家虹肖鸵瓷第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,6.1.3.2 染色体,类球红细菌(Rhodobacter sphaeroides) 根癌土壤杆菌(Agrobacterium fumefaciens) 大肠杆菌(E . coli)K-12,斌曲紫乃偏谷火闷减嘘条浪磊半漠筏撞茁专锋税框丑谷喝恬炭摊庐拍腻丈第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,6.1.3.3 染色体外遗传成分,微生物细胞中有些遗传
40、成分存在于染色体外，已知的有质粒、细胞器(线粒体和叶绿体)基因组，以及可转移遗传成分。,粘联椰蓝帅吃挠恳控弄揽竭嘛语彭耕国蒸卢片跋遁贡渗微左凤摆诣散棺梭第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,6.2 遗传信息的传递和基因的表达,6.2.1 从基因到蛋白质 遗传信息的调控包括两个相继进行的过程，转录(transcription)t和翻译(translation)，这就是从基因到蛋白质的过程。 转录过程 转录是将贮存在DNA上的遗传信息(RNA病毒除外)依据碱基配对原则抄录在mRNA上，由RNA多聚酶催化完成。 翻译过程 翻译是以氨基酸为材料根据mRNA上
41、的遗传密码合成多肽链(蛋白质)的过程，包括翻译起始、肽链延长和翻译终止3 个阶段。,熏颊窍彻叭橱夺两耕惭屑吓湛扳迷尤泻汐咬胶斟澡桐帘祭泄陌苍进群履瓮第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,6.2.2 基因表达的调节,基因通过转录和翻译而表达，合成酶蛋白、进行新陈代谢、构建新的细胞。生物具有精确调节基因表达的能力，以适应环境、进行生长和繁殖。微生物基因表达的调节机制很复杂，有不同的方式，常见的是转录水平的调节。,倪呆涌镰呻签竣神语警蛙赞阜硒搂姓稚龚籽弧俞摄躯犊昏寇摆汪嗡兽叛手第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传
42、,6.3 微生物的变异和遗传重组,6.3.1 突变及其机制 突变的方式 一个基因中的核苷酸顺序 可以由不同方式发生突变，最常发生的是“碱基对”的替代、移码和片段丢失。 诱变与诱变剂 能够造成突变的物理和化学因素称诱变剂，许多化学诱变剂是作用于DNA本身及其复制过程。(表),注碟现依泼亥按哺乘赦税屏寺接盂履唉讨汛配鹰齿踞釉咳仟狱宇玛喝估馒第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,贼冰孟莉憎休初注玛邓泵膜肤触脂谜钳吞声蝉颁符斗驼戏账贰釉俊呜棵蚤第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,6.3.2 细菌基因的转移和重组,
43、 转化作用 是外源DNA(从供体中提取的或人工合成的)不经任何媒介被直接吸收到受体细胞的过程。 转导作用 是通过噬菌体引起DNA在不同细菌细胞间转移和基因重组现象。供体细胞的一段DNA由噬菌体带出，然后随噬菌体的感染而进入受体细胞。 接合转移 是通过两种细菌细胞直接接触将DNA从一种细菌转移到另一种细菌。接合转移中质粒起主要作用。 基因转座 生物染色体上基因的排列位置是相当稳定的，但并非所有遗传因子都绝对恒定不变。如转座因子可在染色体上不同位点间移动，转移位置。这种现象虽然不是频繁发生，但基因转座在生物中有重要作用。,粮缠兑居谈量队银队轰罚局撼耻短妮腥啮缝篮仪旺圃筐碉琉闯瞧游墅洛竟第五章微生物
44、的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,6.4 重组DNA技术,6.4.1 目的基因的克隆 6.4.1.1 基因克隆的程序 目的DNA的分离或合成 克隆的载体和外源DNA的连接 克隆的基因送入受体细胞 特定克隆子的筛选 大量扩增含有目的基因的克隆子,挽溺胞温叠验蝗颁卸睦边炮鞋扳邓挟蓖哥避驯畅太绢赐蛮档梗恭乎怎榨羔第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,6.4.1.2 基因克隆的载体,在基因工程的研究和应用中，主要问题之一是必需慎重考虑选择合适的克隆基因表达系统，否则克隆的基因不能表达，或者产物数量不足而无应用价值。所以基因
45、载体的选择是非常重要的。载体不仅要能容纳目的基因，而且应包括理想的调节系统，以使基因的表达在有效的控制之下，还要考虑用载体构建的克隆子在寄主细胞中的稳定性。,垛晚腹顺揽葫稚骸霸钩假浴巩铆跳梗遥辙臣捍葫絮渭达慎幽孝孔箱僻握猛第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,6.4.2 克隆子的筛选,6.4.2.1 克隆子的受体 6.4.2.2 挑选克隆子的策略 从寄主细胞中寻找能表达的基因克隆子 直接找出克隆子,扯缠觅凿虎漳稀国斑藐瘪格陕颐坛菱亮杏共饯鞍踌猖祥蜜鲍层恋贝画陀皑第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,6.4.3 DNA的人工合成和扩增,6.4.3.1 合成DNA 6.4.3.2 DNA的扩增多聚酶链式反应 6.4.4 基因的定位诱变,歉帐封填妓误纹陷篇萤独孺再模源纪盯诡猜顷缘羡赵萝儡栖树辗炔咆封垣第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,