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文檔簡介
1、微生物生理學(xué)筆記整理緒論微生物營養(yǎng)類型微生物營養(yǎng):指微生物獲得與利用營養(yǎng)物質(zhì)的過程?無機(jī)營養(yǎng)型微生物:以C6作唯一碳源,不需要有機(jī)養(yǎng)料的微生物?有機(jī)營養(yǎng)型微生物:只以適宜的有機(jī)化合物作為營養(yǎng)物質(zhì)的微生物1. 光能無機(jī)營養(yǎng)型:以日光為能源,以CQ為碳源合成細(xì)胞有機(jī)物的營養(yǎng)類型2. 光能有機(jī)營養(yǎng)型:以日光為能源,以外源有機(jī)物為碳源與供氫體合成細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的營養(yǎng)類型3. 化能無機(jī)營養(yǎng)型:通過以氧化無機(jī)物釋放出的能量還原CC2成為細(xì)胞有機(jī)物的營養(yǎng)類型4. 化能有機(jī)營養(yǎng)型:用有機(jī)物分解時(shí)釋放出的能量將有機(jī)物分解的中間產(chǎn)物合成新的有機(jī)物的營養(yǎng)類型微生物營養(yǎng)類型營養(yǎng)類型能源碳源代表類群自養(yǎng)型光能無機(jī)營養(yǎng)光CO
2、2藍(lán)細(xì)菌、綠色硫細(xì)菌、嗜鹽細(xì)菌化能無機(jī)營養(yǎng)無機(jī)物CO2硝化細(xì)菌、硫化細(xì)菌異養(yǎng)型光能有機(jī)營養(yǎng)光有機(jī)物與CO2紅螺菌化能有機(jī)營養(yǎng)有機(jī)物有機(jī)物進(jìn)一步分為腐生菌與寄生菌1、光能無機(jī)營養(yǎng)型(光能自養(yǎng)型)photolithoautotroph(1)不產(chǎn)氧光合作用代表菌種:綠硫菌、紫硫菌CO2+2H2S(CH2O)+H2O+2S(2)產(chǎn)氧光合作用代表菌種:藍(lán)細(xì)菌、藻類CO2+H2O(CH2O)+O2(3)嗜鹽古細(xì)菌以紫膜進(jìn)行特殊的光能轉(zhuǎn)化2、光能有機(jī)營養(yǎng)型(光能異養(yǎng)型)photoorganoheterotroph在以二氧化碳為主要碳源時(shí),需要以有機(jī)物作為供氫體,利用光能將二氧化碳還原成細(xì)胞物質(zhì),它們的細(xì)胞中
3、含有光合色素,生長時(shí)大多需要外源的生長因子例如微生物生理學(xué)筆記整理紅螺菌(Rhodospirillum)3、化能無機(jī)營養(yǎng)型(化能自養(yǎng)型)Chemolithoautotroph化能自養(yǎng)型化能自養(yǎng)菌還原CO2而需要的ATP與還原力H就是通過氧化無機(jī)底物(NH4+、NO2-、H2sH2與Fe2+等)來實(shí)現(xiàn)的。化能自養(yǎng)細(xì)菌的能量代謝主要有三個(gè)特點(diǎn):無機(jī)底物的氧化直接與呼吸鏈發(fā)生聯(lián)系。由脫氫酶或氧化還原酶催化的無機(jī)底物脫氫或脫電子后,直接進(jìn)入呼吸鏈傳遞。這與異養(yǎng)微生物葡萄糖氧化要經(jīng)過EMP與TCA等途徑的復(fù)雜代謝過程不同。呼吸鏈的組分更為多樣化,氫或電子可從任一組分進(jìn)入呼吸鏈。產(chǎn)能效率即P/O比一般要比
4、異養(yǎng)微生物更低。4、化能有機(jī)營養(yǎng)型(化能異養(yǎng)型,Chemorganoheterotroph)從有機(jī)物氧化過程中獲得能量,并以有機(jī)物作為主要碳源進(jìn)行生長。又可根據(jù)它們利用有機(jī)物的特性分為腐生菌與寄生菌,以及它們之間的過渡類型。上述營養(yǎng)型的劃分不就是絕對的,在它們中間存在著很多過渡類型。例如:氫單胞菌,在完全就是無機(jī)養(yǎng)料的環(huán)境中,通過氫與氧化獲得能量,同化二氧化碳,營自養(yǎng)生活;當(dāng)環(huán)境中有有機(jī)物時(shí),直接利用有機(jī)物碳架物質(zhì)而營異養(yǎng)生活。又如:紅螺菌,在光照下能利用光能生長,在暗處有氧條件下,可通過氧化有機(jī)物獲得能量,實(shí)現(xiàn)生長,表現(xiàn)為化能營養(yǎng)型。為避免混亂,一般認(rèn)為依據(jù)營養(yǎng)型分類以最簡單的營養(yǎng)條件為根據(jù)
5、,即光能營養(yǎng)型先于化能營養(yǎng)型,自養(yǎng)型先于異養(yǎng)型。微生物的代謝特點(diǎn)(以及微生物研究生理的優(yōu)點(diǎn))代謝速率快(V/S大)代謝的多樣性代謝研究的易操作性代謝途徑:中間產(chǎn)物與中產(chǎn)物,直線代謝途徑(一般為分解代謝)與分枝代謝途徑(一般為合成代謝),兩向代謝途徑細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)1、真菌細(xì)胞壁組成肽聚糖脂多糖磷壁酸質(zhì)分枝菌酸2、T古生菌細(xì)胞壁組成假肽聚糖酸性雜多糖糖蛋白3、酵母細(xì)胞壁組成甘露聚糖蛋白葡聚糖chitin(幾丁質(zhì))纖維素others纖維素的分解:纖維素分子的基本結(jié)構(gòu):B-1,4糖甘鍵,酮多糖,椅式構(gòu)象,全部舒展,氫鍵交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)淀粉:B-1,4糖昔鍵,B-1,6糖甘鍵,連接松散,加熱易糊化原生質(zhì)膜:I
6、、原核細(xì)胞中1、磷脂中異常脂肪酸,2、質(zhì)脂,3、糖脂,4、二醴磷脂酰甘油,5、鯊微生物生理學(xué)筆記整理烯,6、脂類色素II、真核微生物中1 .酵母番醇,2、麥角番醇分解代謝單糖分解途徑:1. EM嘀酵解)途徑碳架結(jié)構(gòu)變化生理意義:a、產(chǎn)生ATP,b、產(chǎn)生NADH2,c、小分子碳架,d、生糖。分布廣泛。歧路:(兼性)好氧菌中的丙酮醛支路。筆記:EMP途徑又叫二磷酸己糖途徑,原因就是1,6-二磷酸果糖酶為該途徑的特征酶。其過程一般為激活-氧化-產(chǎn)能。小分子碳架指c3,c42. HM璇徑經(jīng)典途徑Williams等發(fā)現(xiàn)的新途徑。生理功能:a、提供多種碳架,b、產(chǎn)生NADPH2,c產(chǎn)生Ru5P分布廣泛。與
7、EMP勺聯(lián)系。筆記:HM睢徑又叫單磷酸己糖途徑,不就是嚴(yán)格的分解代謝途徑3. ED途徑碳架結(jié)構(gòu)的變化特點(diǎn):a、KDPG,b、特征酶:KDPG醛縮酶,c、ATP。分布:主要限于Pseudomonas筆記:1、ED途徑比HM迎徑短2 .KDPGI過裂解產(chǎn)生丙酮酸與甘油醛,只有一半產(chǎn)生了ATP,故ATFT生數(shù)量比EM%徑少近一半,但產(chǎn)熱多。3 .其過程為:激活-氧化-脫水4、WD途徑(裂解直接產(chǎn)物為乙酰磷酸)碳架結(jié)構(gòu)變化:a、PK途徑(磷酸-戊糖分解),b、HK途徑(己糖分解)。特點(diǎn):a、特征酶為磷酸解酮酶,b、特征反應(yīng)生理意義:a、僅分布在少數(shù)細(xì)菌中,b、PK途徑為戊糖分解的重要途徑,c、HK途徑
8、為己糖分解的重要途徑。筆記:1常用程度:HMP>EMP>ED>WD2這四個(gè)途徑都從葡萄糖開始從Glc到Pyr四條途徑的總結(jié):1、如何確定?a、特征酶,b、放射性同位素標(biāo)記。微生物生理學(xué)筆記整理2、丙酮酸代謝(氧化或者還原,為共同代謝產(chǎn)物必經(jīng)之路)丙酮酸代謝的途徑:發(fā)酵:a、乙醇發(fā)酵,b、乳酸發(fā)酵,c、丁酸型發(fā)酵,d、丙酸發(fā)酵,e、混合酸與丁二醇發(fā)酵;TCA(呼吸)a.乙醇發(fā)酵酵母的乙醇發(fā)酵一一現(xiàn)象、產(chǎn)物與機(jī)理:第一型發(fā)酵(在pH45-3、5時(shí),產(chǎn)物為乙醇。)第二型發(fā)酵(在3%勺NaHSO時(shí),產(chǎn)物為甘油與乙醇。)第三型發(fā)酵(在pH76時(shí),產(chǎn)物為乙醇、乙酸與甘油。),高滲發(fā)酵(例
9、如當(dāng)環(huán)境中的NaCl為0、5-1、0mol/L時(shí),產(chǎn)物主要為甘油。)細(xì)菌的乙醇發(fā)酵:經(jīng)ED途徑筆記:1 .利用酵母進(jìn)行酒精發(fā)酵的優(yōu)點(diǎn)就是抗高滲,缺點(diǎn)就是只能利用葡萄糖2 .利用細(xì)菌進(jìn)行酒精發(fā)酵的有點(diǎn)就是可利用木糖,缺點(diǎn)就是不抗高滲乙心脫氧$63 .乙醛乙醇,在野生酉母中,逆反應(yīng)速率遠(yuǎn)大于正反應(yīng)速率,乙醛-乙酰輔酶a-三竣酸循環(huán);改良型,逆反應(yīng)速率遠(yuǎn)小于正反應(yīng)速率4 .第二型發(fā)酵中乙醇少量,但不能完全阻斷5 .丙酮酸脫氫酶就是乙醇發(fā)酵的關(guān)鍵性酶6 .影響乙醇發(fā)酵的條件:O2濃度,葡萄糖濃度7 .第三型發(fā)酵的那NAC床自現(xiàn)加NAOHK解,再加HCL中與乳酸發(fā)酯:同型乳酸發(fā)酵:經(jīng)過EM%徑(芽抱乳桿
10、菌,桿狀乳酸菌)只生成乳酸異型乳酸發(fā)酵:經(jīng)過PK途徑(球狀乳酸菌)乳酸+乙酸+co2雙歧乳酸發(fā)酵:經(jīng)過HK徑(兩性雙岐乳酸桿菌)乳酸+乙酸+乙醇筆記:1、乳酸菌就是統(tǒng)稱,不就是分類名稱,微好氧或者厭氧還2 、丙酮酸乳酸3 、產(chǎn)乳酸量:同型異型雙岐脂肪燒類的分解: 脂肪姓的分解的三種啟始羥化方式:a、單末端氧化,b、雙末端氧化,c、亞末端氧化 脂肪姓的分解的二個(gè)生化前提:a、02b、羥化酶(單氧酶)2、芳香姓的分解的三階段 芳香姓的分解啟始:從各類芳香姓長途或短途到鄰苯二酚。 鄰苯二酚的分解:在雙氧酶的催化下,鄰位裂解(產(chǎn)物:琥珀酸+乙酸)或間位裂解(產(chǎn)物:丙酮酸+乙醛)方式微生物生理學(xué)筆記整理
11、鄰苯二酚的鄰位裂解或間位裂解產(chǎn)物的繼續(xù)分解3、 一碳化合物的氧化還原態(tài)一碳化合物的基本類別:a、CH4b、CHOc、CH+Nd、CO筆記:只含C,H的一碳化合物-細(xì)菌能氧化利用含C,H,O一碳化合物-細(xì)菌與酵母都能氧化利用無機(jī)化能自養(yǎng)菌的主要群落筆記:脫硫硫桿菌的應(yīng)用:土壤肥力的流失,污水治理H的微生物氧化(只有細(xì)菌能進(jìn)行)1 .氫細(xì)菌的概貌:G,兼性化能自養(yǎng)2 .H2的生物氧化機(jī)制:反應(yīng)式4H2+2O4H202H2+COCH2O+HO6H2+2O+COCH2O+5Ho 能量產(chǎn)生:通過氧化磷酸化,氧化4H產(chǎn)生1分子ATP(例如,真養(yǎng)產(chǎn)堿桿菌的兩種氫酶:可溶性的氫酶氧化代產(chǎn)生NADH存在細(xì)胞膜上
12、的顆粒性的氫酶氧化H與呼吸鏈偶聯(lián),從VK始,至Cytb/a,產(chǎn)生ATP)含S化合物的微生物氧化S的生物氧化(fromH2stoSO42-)類型:長途類型,以氧化硫桿菌(Thiobacillusthiooxidans)為代表,在S的生物氧化過程中有多種多硫酸中間產(chǎn)物。4S2-2&O2-3O2-SO2-+SO2-4SO2-4SO2- 短途類型,以排硫桿菌(Th、thioparus)為代表,僅有SO2-為中間產(chǎn)物。S一SO2-一SO2-筆記:1、氧化還原電位更低,途徑更長,產(chǎn)能更多2.氧化一分子硫,至少產(chǎn)生6、5分子ATP微生物的光合磷酸化主要差異(這類光合細(xì)菌,均不產(chǎn)氧氣)微生物生理學(xué)筆記
13、整理異電子電子傳遞鏈吸收光細(xì)菌.傳遞1中特殊組分峰值i的產(chǎn)生紫色細(xì)菌環(huán)式1870nml1jHi/succ氧化偶連1綠色細(xì)菌環(huán)式1C555C551-840nm鏈中FeS蛋白還原1第四章微生物的合成代謝1、自養(yǎng)性c02的固定(1)calvincycle(植物,藍(lán)細(xì)菌與化能自養(yǎng)細(xì)菌:fe細(xì)菌,s細(xì)菌)(2)還原三竣酸循環(huán)(光合細(xì)菌:紫色細(xì)菌,綠色細(xì)菌,藍(lán)綠細(xì)菌,嗜鹽細(xì)菌)(3)還原單竣酸循環(huán)2、異養(yǎng)性co2的固定筆記:還原三竣酸循環(huán)為原核細(xì)胞特有的自養(yǎng)型co2固定方式網(wǎng)上參考:氨基酸的生物合成1、氨基酸分子中各基團(tuán)的來源:氨的來源:a、環(huán)境,b、胞內(nèi)含氮化合物,c、生物固氮,d、由NO還原。硫的來源
14、:a、環(huán)境,b、胞內(nèi)含硫化合物,c、胞內(nèi)同化型還原SO2-。碳架結(jié)構(gòu)的來源氨基酸的生物合成途徑:氨基化作用:a、還原氨基化,b、直接氨基化。c、酰氨化。轉(zhuǎn)氨基作用,從頭合成一由初生氨基酸合成次生氨基酸,D-氨基酸,由消旋酶或D-氨基酸轉(zhuǎn)氨酶催化產(chǎn)生。筆記:1、若碳架已經(jīng)具備,則途徑(1),(2),(4),如谷氨酸,谷氨酰胺,大冬氨酸的合成若碳架結(jié)構(gòu)不具備,則途徑(3)2 、D-氨基酸的合成:先通過合成L-氨基酸,再通過消旋酶轉(zhuǎn)化為D-氨基酸3 、初生氨基酸與次生氨基酸。初生氨基酸有四個(gè),分別為繳氨酸Val,絲氨酸Ser,谷氨酸Glu,大冬酰胺Asp微生物生理學(xué)筆記整理微生物合成氨基酸的特點(diǎn)1、
15、微生物特有的途徑,例1:細(xì)菌或低等真菌的L-Lys(賴氨酸)的合成。2、微生物特有的酶催化過程,例2:細(xì)菌合成精氨酸過程中N-乙酰谷氨酸的生成3、微生物特有的代謝空間,例3:細(xì)菌的oriNthinecycle4、微生物合成途徑的多樣性,例4:細(xì)菌中Cys(半胱氨酸)的三種合成途徑5、細(xì)菌的D-型氨基酸的合成,經(jīng)過消旋酶或D-型氨基酸轉(zhuǎn)氨酶催化筆記:喀呢堿基單獨(dú)成環(huán),喋吟堿基由組氨酸合成代謝的分支產(chǎn)生細(xì)菌需要D-氨基酸主要就是用于肽聚糖的合成,而真菌沒有細(xì)菌合成賴氨酸Lys的中間產(chǎn)物:二氫叱噬二竣酸,四氫叱噬二竣酸DA剛是原核微生物賴氨酸合成過程中的重要中間代謝產(chǎn)物并環(huán)合成就是通過脂肪酸合成途徑
16、后再環(huán)化而成的芳香族氨基酸合成的中間代謝產(chǎn)物有預(yù)苯酸鄰氨基苯甲酸,對氨基苯甲酸分枝酸FT次級(jí)代謝的類型1根據(jù)終產(chǎn)物對其它生物的作用:抗生素,激素,生物堿,毒素,色素,維生素。2根據(jù)次級(jí)代謝與初級(jí)代謝的關(guān)系分類次級(jí)代謝(三種抗生素)舉例:1、青霉素與頭抱霉素C的合成,主要步驟為聚合,結(jié)構(gòu)修飾,無裝配;2、鏈霉素的合成,主要步驟為結(jié)構(gòu)修飾(+裝配),無聚合反應(yīng);3、紅霉素的合成,主要步驟為聚合反應(yīng)(+結(jié)構(gòu)修飾),無裝配。筆記:1、鏈霉素由waksman首次發(fā)現(xiàn)2弗萊明首次發(fā)現(xiàn)的就是異青霉素N3 .青霉素中的環(huán)的命名:第一個(gè)環(huán)為嚷晚環(huán),第二個(gè)環(huán)為嚷嗪環(huán)4 .頭抱霉素C由頂頭抱霉產(chǎn)生,具五元環(huán)到六元環(huán)的擴(kuò)環(huán)反應(yīng)導(dǎo)致其穩(wěn)定性很好5 .鏈霉素由三個(gè)部
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