【文章內(nèi)容簡介】 得能量（硫桿菌屬，硫微螺菌屬） H2S + 1/2 O2 →S +H 2O + Kcal S + 1 1/2 O2+H2O → H 2SO4+ Kcal 3. 鐵細(xì)菌： 氧化 Fe2+為 Fe3+獲取能量并同化 CO2 2Fe2++1/2O2+2H+ → 2Fe3++H2O+ Kcal 4. 氫細(xì)菌： 具有氫化酶，從氫的氧化獲取能 量，同化 CO2 H2+ 1/2 O2 → H2O + Kcal 硝化細(xì)菌 鐵細(xì)菌 多數(shù)微生物屬于化能異養(yǎng)型 ， 其生長所需要 能量和碳源通常來自同一種有機物 。 根據(jù)化能異養(yǎng)型微生物利用有機物的特性 ， 又可以將其分為下列兩種類型： 腐生型微生物： 利用無生命活性的有機物作為生長的碳源 。 寄生型微生物： 寄生在生活的細(xì)胞內(nèi) ， 從寄生體內(nèi)獲得生長所需要的營養(yǎng)物質(zhì) 。 存在于寄生與腐生之間的中間過渡類型微生物 ， 稱為兼性腐生型 或 兼性寄生型 。 四、化能異養(yǎng)型微生物 肺炎鏈球菌 幽門螺旋菌 第四節(jié) 微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)的方式 ? 單純擴散 ? 促進(jìn)擴散 ? 主動運輸 ? 基團移位 單純擴散 (simple diffusion or passive diffusion) 被輸送的物質(zhì)，靠細(xì)胞內(nèi)外濃度為動力，以透析或擴散的形式從高濃度區(qū)向低濃度區(qū)的擴散。 單純擴散 (simple diffusion or passive diffusion) 特點： ① 擴散 是 非特異性的營養(yǎng)物質(zhì)吸收方式 ：如營養(yǎng)物質(zhì)通過細(xì)胞膜中的含水小孔 ， 由高濃度的胞外環(huán)境向低濃度的胞內(nèi)擴散； ② 在擴散過程中營養(yǎng)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化 ：即既不與膜上的分子發(fā)生反應(yīng) ， 本身的分子結(jié)構(gòu)也不發(fā)生變化； ③ 物質(zhì)運輸?shù)乃俾瘦^慢： 速率與胞內(nèi)外營養(yǎng)物質(zhì)的濃度差有關(guān) ，即隨細(xì)胞膜內(nèi)外該物質(zhì)濃度差的降低而減小 ， 直到胞內(nèi)外物質(zhì)濃度相同； ④ 不需要載體參與； 擴散是一個不需要代謝能的運輸方式 ， 因此， 物質(zhì)不能進(jìn)行逆濃度運輸 。 ⑤ 可運送的養(yǎng)料有限： 限于水 、 溶于水的氣體 ， 及分子量小 ， 脂溶性 、 極性小的營養(yǎng)物質(zhì) 。 ?smosis flows towards high salt concentrations 單純擴散模式圖 細(xì)胞膜外 細(xì)胞膜內(nèi) 細(xì)胞膜 三 營 養(yǎng)物在運送過程中，通過與細(xì)胞膜上特異載體蛋白（也稱作透過酶permease） 的可逆性結(jié)合來加快其傳遞速度，但不消耗能量的一類擴散性運送方式。 (facilitated diffusion/transport) (facilitated diffusion) 特點： 在促進(jìn)擴散過程中 ? 營養(yǎng)物質(zhì)本身在 分子結(jié)構(gòu)上也不會發(fā)生變化 ? 不消耗代謝能量 ，故不能進(jìn)行逆濃度運輸 ? 運輸?shù)乃俾视砂麅?nèi)外該物質(zhì)的 濃度差 決定 ?需要細(xì)胞膜上的 載體蛋白（透過酶） 參與物質(zhì) 運輸 ?被運輸?shù)奈镔|(zhì)與載體蛋白有高度的 特異性 ?養(yǎng)料濃度過高時 , 與載體蛋白出現(xiàn) 飽和效應(yīng) 促進(jìn)擴散的運輸方式多見于真核微生物中，例如通常在厭氧生活的酵母菌中，某些物質(zhì)的吸收和代謝產(chǎn)物的分泌是通過這種方式完成的。 Embeded protein: Proteins that act as carriers are too large to move across the membrane. They are transmembrane proteins. They cycle between two conformations in which a solute binding site is accessible on one side of the membrane or the other. 促進(jìn)擴散模式圖 細(xì)胞膜 細(xì)胞膜外 細(xì)胞膜內(nèi) 恢復(fù)原構(gòu)象 移位 再循環(huán) 結(jié)合 構(gòu)象改變 or active ansport (Active transport) 在代謝能的推動下，通過膜上特殊載體蛋白構(gòu)象的變化，逆養(yǎng)料濃度梯度吸收營養(yǎng)物質(zhì)的過程。 主動運輸 (Active transport) 特點： 物質(zhì)在主動運輸?shù)倪^程中 ? 需要消耗 代謝能 ? 可以進(jìn)行 逆濃度 運輸?shù)倪\輸方式 ? 需要 載體蛋白 參與 ? 對被運輸?shù)奈镔|(zhì)有高度的 立體專一性 ? 被運輸?shù)奈镔|(zhì)在轉(zhuǎn)移的過程中 不發(fā)生任何化學(xué)變化 不同的微生物在主動運輸過程中所需的能量的來源不同，好氧微生物中直接來自呼吸能，厭氧微生物主要來自化學(xué)能，光合微生物中則主要來自光能 。 主動運輸是微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)的主要方式。 Comparison of passive and active transport. 主動運輸模式圖 細(xì)胞膜 細(xì)胞膜外 細(xì)胞膜內(nèi) 恢復(fù)原構(gòu)象 移位 再循環(huán) 結(jié)合 構(gòu)象改變 ADP+Pi ATP Na+K+ATP酶系統(tǒng) Na+K+ATPase是 存在于原生質(zhì)膜上的一種重要離子通道蛋白 功能： 利用 ATP能量將 Na+由細(xì)胞內(nèi) “ 泵 ” 出胞外，并將 K+“ 泵 ” 入胞內(nèi)。該酶由大小兩個亞基組成（ MW: 12萬， ） 作用步驟 : 1. ATP酶 (E)在細(xì)胞內(nèi)側(cè)與 3個 Na+結(jié)合，同時消耗能量； 2. 磷酸化 ATP酶 (E+)構(gòu)象變化將 Na+排除胞外，并與 2個K+結(jié)合； 3. K+激發(fā) E+脫磷酸化恢復(fù)為 E，同時將 K+運入細(xì)胞。 基因轉(zhuǎn)位是一種特殊的主動運輸，與普通的主動運輸相比，營養(yǎng)物質(zhì)在運輸?shù)倪^程中發(fā)生了 化學(xué)變化 （糖在運輸?shù)倪^程中發(fā)生了磷酸化）。其余特點與主動運輸相同。 基因轉(zhuǎn)位主要存在于厭氧和兼性厭氧型細(xì)菌中，也主要是用于單（或雙）糖與糖的衍生物，以及核苷與脂肪散的運輸 。 (Group translocation) 在酶 Ⅰ 的作用下 HPr被激活 在酶 Ⅱ 的作用下 PHPr將磷酸轉(zhuǎn)移給糖 運送機制 :是依靠磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng) ,即磷酸烯醇式丙酮酸 己糖磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng) . 運送步驟 : (HPr)的激活 細(xì)胞內(nèi)高能化合物磷酸烯醇式丙酮酸（ PEP） 的磷酸基團把 HPr激活。 酶 Ⅰ PEP+HPr 丙酮酸 +PHPr HPr是一種低分子量的可溶性蛋白，結(jié)合在細(xì)胞膜上，具有高能磷酸載體的作用。 糖被磷酸化后運入膜內(nèi) 膜外環(huán)境中的糖先與外膜表面的酶 Ⅱ 結(jié)合，再被轉(zhuǎn)運到內(nèi)膜表面。這時，糖被 PHPr上的磷酸激活，并通過酶 Ⅱ 的作用將 糖 磷酸 釋放到細(xì)胞內(nèi)。 酶 Ⅱ PHPr+糖 糖 P +HPr 酶 Ⅱ 是一種結(jié)合于細(xì)胞膜上的蛋白，它對底物具有特異性選擇作用，因此細(xì)胞膜上可誘導(dǎo)出一系列與底物分子相應(yīng)的酶 Ⅱ 。 基團移位模式圖 細(xì)胞膜外 細(xì)胞膜內(nèi) S S S S 細(xì)胞膜 Enz2c Enz2b Enz2c Enz2a S S HPr P ~ P HPr ~ Enz1+ PEP 丙酮酸 四種運輸營養(yǎng)物質(zhì)方式的比較 比較項目 單純擴散 促進(jìn)擴散 主動運輸 基團轉(zhuǎn)位 特異載體蛋白 運輸速度 物質(zhì)運輸方向 胞內(nèi)外濃度 運輸分子 能量消耗 運輸后物質(zhì)的結(jié)構(gòu) 載體飽和效應(yīng) 與溶質(zhì)類似物 運送抑制劑 運送對象舉例 無 慢 由濃至稀 相等 無特異性 不需要 不變 無 無競爭性 無 H2O、 COO甘油、乙醇、鹽類 有 快 由濃至稀 相等 特異性 不需要 不變 有 有競爭性 有 SO4PO4糖 有 快 由稀至濃 胞內(nèi)濃度高 特異性 需要 不變 有 有競爭性 有 氨基酸、乳糖等糖類， Na+、Ca2+等無機粒子 有 快 由稀至濃 胞內(nèi)濃度高 特異性 需要 改變 有 有競爭性 有 葡萄糖、果糖、甘露糖、嘌呤、核苷、脂肪酸 ? 原生動物吸收營養(yǎng)物質(zhì)的方式，有 胞吞 和 胞飲 兩種類型 Special Cases 1. Endocytosis 2. Exocytosis 第五節(jié) 培養(yǎng)基 培養(yǎng)基 (medium):是人工配制的適合于不同微生物生長繁殖或積累代謝產(chǎn)物的營養(yǎng)基質(zhì)。它是進(jìn)行科學(xué)研究，發(fā)酵生產(chǎn)微生物制品等的基礎(chǔ) 。 第五節(jié) 培養(yǎng)基 (medium) 定義： 應(yīng)科研或生產(chǎn)的需要，由人工配制的、適合于不同微生物生長繁殖或積累代謝產(chǎn)物用的營養(yǎng)基質(zhì)（混合養(yǎng)料）。 特點： 任何培養(yǎng)基都應(yīng)具備微生物所需要的六大營養(yǎng)要素，且應(yīng)比例適當(dāng)。所以一旦配成必須立即滅菌。 用途： 促使微生物生長；積累代謝產(chǎn)物；分離微生物菌種；鑒定微生物種類；微生物細(xì)胞計數(shù)；菌種保藏；制備微生物制品 一、選用和設(shè)計培養(yǎng)基的原則和方法 （一）培養(yǎng)基組分應(yīng)適合微生物的營養(yǎng)特點 （目的明確） （二）營養(yǎng)物的濃度與比例應(yīng)恰當(dāng)（營養(yǎng)協(xié)調(diào)） （三）物理化學(xué)條件適宜（理化適宜） （四）根據(jù)培養(yǎng)目的選擇原料及其來源 （經(jīng)濟節(jié)約） （一）培養(yǎng)基組分應(yīng)適合微生物的營養(yǎng)特點 即根據(jù)不同微生物的營養(yǎng)需要配制不同的培養(yǎng)基。 不同 營養(yǎng)類型 的微生物，其對營養(yǎng)物的需求差異很大。如 自養(yǎng)型 微生物的培養(yǎng)基完全可以（或應(yīng)該）由簡單的無機物質(zhì)組成。異養(yǎng)做生物的培養(yǎng)基至少需要含有一種有機物質(zhì)，但有機物的種類需適應(yīng)所培養(yǎng)菌的特點。 按微生物的主要 類群 來說 ， 它們所需要的培養(yǎng)基成分也不同： 細(xì)菌： 牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基 LB (LuriaBertani) 放線菌： 高氏一號培養(yǎng)基 真菌： 查氏合成培養(yǎng)基 PDA (PotatoDextroseAgar)