微生物学(2024春)

沈阳师范大学 佟德利

目录

  • 1 微生物与人类
    • 1.1 微生物及其种类
    • 1.2 微生物学及其分科
    • 1.3 人类对微生物世界的认识过程
    • 1.4 微生物的五大共性
    • 1.5 练习
  • 2 原核生物的形态、结构和功能
    • 2.1 细菌(一)
    • 2.2 细菌(二)
    • 2.3 细菌(三)
    • 2.4 细菌(四)
    • 2.5 放线菌
    • 2.6 其他原核微生物
    • 2.7 练习
  • 3 真核微生物的形态、构造和功能
    • 3.1 真核微生物概述
    • 3.2 霉菌
    • 3.3 蕈菌
    • 3.4 酵母菌
    • 3.5 练习
  • 4 病毒和亚病毒
    • 4.1 病毒
    • 4.2 亚病毒
    • 4.3 练习
  • 5 微生物的营养和培养基
    • 5.1 微生物的6类营养要素
    • 5.2 微生物的营养类型
    • 5.3 营养物质进入细胞的方式
    • 5.4 培养基
    • 5.5 练习
  • 6 微生物的新陈代谢
    • 6.1 代谢概论
    • 6.2 微生物的生物氧化
    • 6.3 生物固氮
    • 6.4 微生物次级代谢
    • 6.5 练习
  • 7 微生物的生长及其控制
    • 7.1 微生物生长的测量方法
    • 7.2 微生物的生长繁殖规律
    • 7.3 影响微生物生长的主要因素
    • 7.4 有害微生物的控制
    • 7.5 练习
  • 8 微生物的遗传变异和育种
    • 8.1 遗传变异的物质基础(一)
    • 8.2 遗传变异的物质基础(二)
    • 8.3 基因突变
    • 8.4 诱变育种
    • 8.5 微生物的基因重组
    • 8.6 菌种的衰退、复壮和保藏
    • 8.7 练习
  • 9 微生物的生态
    • 9.1 微生物在自然界中的分布
    • 9.2 微生物与生物环境间的关系
    • 9.3 微生物的地球化学作用
    • 9.4 微生物与环境保护
    • 9.5 练习
  • 10 传染与免疫
    • 10.1 传染与传染病
    • 10.2 非特异性免疫
    • 10.3 特异性免疫
    • 10.4 免疫学方法及其应用
    • 10.5 生物制品及其应用
    • 10.6 练习
  • 11 微生物的分类和鉴定
    • 11.1 微生物的分类单元和命名
    • 11.2 原核微生物分类系统
    • 11.3 微生物的分类鉴定方法
    • 11.4 练习
  • 12 实践单元
    • 12.1 实践大纲
    • 12.2 单元一
    • 12.3 单元二
    • 12.4 单元三
    • 12.5 单元四
    • 12.6 单元五
    • 12.7 单元六
    • 12.8 单元七
    • 12.9 单元八
    • 12.10 单元九
    • 12.11 单元十
微生物的生物氧化
  • 1 内容
  • 2 练习

内容

生物氧化是发生在活细胞内的一系列产能性氧化反应的总称。实际上是物质在生物体内经过一系列边连续的氧化还原反应,逐步分解发并释放能量的过程。

在生物氧化过程中释放的能量可被微生物直接利用,也可通过能量转换储存在高能化合物(ATP)中,以便逐步被利用,还有部分能量以热的形式被释放到环境中。

化能异养微生物的生物氧化

化能异养微生物的生物氧化与产能

(1)发酵

发酵的概念:发酵是指微生物细胞将有机物氧化释放的电子直接交给底物本身未完全氧化的某种中间产物,同时释放能量并产生各种不同的代谢产物过程,即微生物细胞以有机物为最终电子受体的生物氧化过程。

发酵的途径:EMP途径、HMP途径、ED途径、HK(PK)途径。

发酵的类型:乙醇发酵、乳酸发酵、混合酸发酵

发酵的特点:

● 生物氧化所需能量ATP是借助于基质水平磷酸化的形成

● 基质氧化不彻底,产物是较复杂的有机物

● 产能少,氧化不完全,故其产物贮存起来

● 电子和H传递中,不需细胞色素作递H体,而是分子内递H“分子内呼吸”。

● 条件:无氧


(2)呼吸

呼吸概念:微生物以分子氧或无机物为最终电子受体的生物氧化过程。

呼吸类型:有氧呼吸、无氧呼吸。

有氧呼吸:微生物在有氧条件下,可将1分子的葡萄糖彻底氧化成H2O、CO2,并可产生38个ATP。

 有氧呼吸的特点:

产生的能量借助于氧化磷酸化过程产生

将复杂基质氧化成很彻底的产物H2O和CO2

能量多,全释放出来,是逐步释放的过程,并逐渐贮存

在有氧条件下进行

无氧呼吸:在厌氧条件下,厌氧或兼性厌氧微生物以外源无机氧化物(NO3-、NO2-、SO42-、CO2、Fe3+等)或有机氧化物(延胡索酸等,但很罕见)作为末端氢(电子)受体时发生的一类产能效率低的特殊呼吸。进行厌氧呼吸的微生物极大多数是细菌。包括有硝酸盐呼吸(反硝化作用)、硫酸盐呼吸(硫酸盐还原)、硫呼吸、碳酸盐呼吸等。

无氧呼吸的特点:

借氧化磷酸化产生能量

不需分子氧,但底物分解较彻底

产能比有氧呼吸少

氢和电子的传递需中间递氢体,需细胞色素,最终受氢体是无机物中的氧

分子外呼吸,无机物必须通过还原酶作用将H和电子激活O2形成水

自养微生物的生物氧化

(1)化能自氧菌的生物氧化:化能自养微生物从氧化无机物中获得能量,同化合成细胞物质,并在无机能源氧化中通过氧化磷酸化产生ATP。有氨的氧化、硫的氧化、铁的氧化、氢的氧化等。

(2)光能自氧菌的生物氧化

 根据光合作用中是否有氧气产生,可分成产氧、不产氧光合细菌两大类:

产氧光合细菌产氧光合细菌是依赖叶绿素进行光合作用的微生物,包括蓝细菌和单细胞藻类。蓝细菌含有叶绿素a、光反应系统Ⅰ和光反应系统Ⅱ,它们的光合作用具有绿色植物的特征。以水作供氢体,通过水的光解,进行放氧型(植物型)光合作用。

不产氧光合细菌:不产氧光合细菌是依赖细菌菌绿素进行光合作用的微生物,这类微生物称光合细菌。光合细菌不含叶绿素,只有光反应系统Ⅰ,没有光反应系统Ⅱ,因而不能以水为供氢体,而是以H2S、H·或丁酸、乳酸、琥珀苹果酸等有机化合物为还原CO2的氢供体,所进行的光合作用为非放氧型的光合作用。细菌菌绿素有a、b、c、d、e五种。

嗜盐菌紫膜光合磷酸化:嗜盐菌在无氧时,利用光能所造成的紫膜蛋白上视黄醛辅基构象的变化,可使质子不断驱至膜外,从而在膜两侧建立质子动势,再由它来推动ATP的合成,这一过程即紫膜光合磷酸化。

案例

自制酸奶

准备:酸牛奶、鲜牛奶、糖或蜂蜜

制作流程:

1)将勺子等用具放在锅中加水煮开10分钟消毒;

2)取出牛奶(7分满,牛奶如果是新开封的,本身已消毒得很好,可以不用煮开消毒)倒入锅中煮开3分钟左右;

3)加糖(5%-10%)并搅拌使其溶化,并进行自然或人为降温,以手摸杯壁不烫手为宜;

4)在温牛奶中加入酸奶,用勺子搅拌均匀,并进行分装,装入有盖的瓶中,拧紧盖子;

5)置37℃温箱中进行发酵4~6小时后,此时瓶中的牛奶已呈凝固状;

6)取已发酵好的酸奶放入4℃冰箱中过夜,第二天便可喝到美味的酸奶。

2.四川泡菜的制作

准备:白酒、姜、盐、朝天椒、大料(八角)、花椒(或花椒粉)、沙糖、白萝卜。

制作流程

1)把泡菜坛洗干净擦干水分之后放置一边;

2)白萝卜洗干净后切块,用少许盐腌渍;

3)接着,在无油的锅里加入适量的水(视泡菜坛大小),大火加热;

4)水沸之后倒入上面的材料(白酒、姜、盐、朝天椒、大料、花椒、沙糖),再次沸腾之后计算时间继续加热10分钟,之后关火,放到彻底冷却;

5)把白萝卜洗干净盐分,再滤干水,放入泡菜坛,铺好之后倒入上面放凉的调味汁倒入。小窍门:可以把野山椒的水加一点在里面,让泡菜的味道正一些,否则前几次的泡菜不好吃;

6)淹若干天(发酵)后便可食用。

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课程讲义:

知识点2 微生物的生物氧化

教学课件:

知识点2 微生物的生物氧化