微生物生理学
- 格式:pdf
- 大小:1010.99 KB
- 文档页数:87
微⽣物⽣理复习题及答案第⼀章绪论1、什么是微⽣物⽣理学?研究热点是什么?微⽣物⽣理学是从⽣理⽣化的⾓度研究微⽣物的形态与发⽣、结构与功能、代谢与调节、⽣长于繁殖等的机理,以及这些过程与微⽣物⽣长发育以及环境之间的关系的学科。
研究热点:环境修复;微⽣物发电、⽣物燃料;资源开发利⽤。
2、简要说明微⽣物⽣理学与其他学科的关系。
微⽣物⽣理学既是⼀门基础学科⼜是⼀门应⽤学科。
它的发展与其他学科有着密切的联系,既依赖于微⽣物学、⽣物化学、细胞⽣物学、遗传学基础学科的理论和技术,还需要数学、物理学、化学、化学⼯程、电⼦信息学和设备制造⼯程等的理论和技术。
3、简述微⽣物⽣理学中常⽤的技术与⽅法。
(1)电⼦显微技术,⼀种公认的研究⽣物⼤分⼦、超分⼦复合体及亚细胞结构的有⼒⼿段,也是研究微⽣物不可缺少的⼿段。
(2)DNA分⼦铺展技术,可⽤来检查细菌、噬菌体的染⾊体结构,还可进⾏动态跟踪。
(3)超速离⼼技术(4)光谱分析技术,包括可见光光度法(定量分析),紫外分光光度法,荧光分光光度法,红外分光光度法。
(5)层析技术,⼀种基于被分离物质的物理、化学及⽣物学特性的不同,使它们再某种基质中移动速度不同⽽进⾏分离和分析的⽅法。
纸层析,薄层层析,柱层析。
(6)电泳技术,⽤于对样品进⾏分离鉴定或提纯的技术。
等电聚焦电泳,双向电泳,⽑细管电泳,变性梯度凝胶电泳。
(7)同位素⽰踪技术,利⽤放射性核素作为⽰踪剂对研究对象进⾏标记的威廉分析⽅法。
(8)基因芯⽚与⾼通量测序技术第⼆章微⽣物的细胞结构与功能1.细胞壁及细胞膜的⽣理作⽤是什么?(2)控制细胞⽣长扩⼤(3)参与胞内外信息的传递(4)防御功能(5)识别作⽤(ps1、维持细胞形状,控制细胞⽣长,保护原⽣质体。
细胞壁增加了细胞的机械强度,并承受着内部原⽣质体由于液泡吸⽔⽽产⽣的膨压,从⽽使细胞具有⼀定的形状,这不仅有保护原⽣质体的作⽤,⽽且维持了器官与植株的固有形态.另外,壁控制着细胞的⽣长,因为细胞要扩⼤和伸长的前提是要使细胞壁松弛和不可逆伸展.2.细胞壁参与了物质运输与信息传递细胞壁允许离⼦、多糖等⼩分⼦和低分⼦量的蛋⽩质通过,⽽将⼤分⼦或微⽣物等阻于其外。
微生物生理学微生物,这个微小却又充满神秘力量的世界,一直以来都在我们身边默默地发挥着巨大的作用。
而微生物生理学,就是探索微生物生命活动规律和机制的科学领域。
想象一下,那些我们肉眼无法直接看到的微小生物,它们有着自己独特的生活方式和生理过程。
微生物生理学,就像是一把神奇的钥匙,帮助我们打开这个微观世界的大门,去了解它们是如何生存、繁衍和与周围环境相互作用的。
首先,让我们来谈谈微生物的营养需求。
微生物虽然小,但它们也需要“吃东西”来获取能量和构建自身的物质。
不同的微生物有着不同的“口味”。
有的喜欢利用简单的糖类,比如葡萄糖;有的则能够分解复杂的有机物,甚至可以利用无机物来合成自身所需的物质。
例如,自养型微生物能够通过光合作用或者化能合成作用,将无机物转化为有机物质,从而满足自身的生长和代谢需求。
而异养型微生物则需要从外界摄取现成的有机物作为营养来源。
微生物获取营养的方式也是多种多样的。
有的通过扩散作用吸收周围环境中的小分子物质;有的则通过主动运输,耗费能量将所需的物质“拉”进体内。
而且,微生物对于营养物质的吸收和利用还受到环境因素的影响。
比如,温度、pH 值、渗透压等条件的变化,都可能影响微生物对营养物质的吸收效率和利用方式。
接下来,我们来看看微生物的代谢过程。
代谢就像是微生物体内的一场繁忙的“工厂生产活动”。
微生物通过一系列复杂的化学反应,将摄入的营养物质转化为能量和各种生物分子。
其中,呼吸作用和发酵作用是微生物获取能量的重要方式。
呼吸作用类似于我们人类的呼吸过程,但微生物的呼吸方式更加多样。
有的进行有氧呼吸,充分利用氧气来产生大量的能量;有的在无氧条件下进行无氧呼吸,也能获取一定的能量维持生命活动。
发酵作用则是一种特殊的代谢方式,在无氧或缺氧的条件下,微生物通过分解有机物产生少量的能量和代谢产物。
微生物的代谢产物也是丰富多样的,有的是对人类有益的,比如抗生素、维生素等;有的则可能是有害的,比如毒素。
微生物的生理学和遗传学特性微生物是指那些不能自己看到的生物体,包括细菌、真菌、病毒等,它们是地球上最古老的生物体之一,陪伴我们共同演化了几十亿年。
微生物隐藏在我们身体和周围环境中,很多时候都是隐藏在黑暗中的无形之力。
然而,微生物却是人类生存不可或缺的一部分,它们不仅有良好的效果,例如在地球生态系统中的原初生态环境中,维持了许多生物之间的生存平衡;同时对生态环境的污染控制有着行之有效的作用。
其中,微生物的生理学和遗传学特性尤其值得我们研究探索。
微生物的生理学特性1.能量来源微生物的能量来源主要是来自它所寄生的生物环境中的有机物,通过光合作用、化学反应来得到自身所需的能量来源,从而保证微生物生命的能量供应。
2.营养要素微生物对营养要素的需求比人类、动植物都要低一些,它们可以在比较恶劣的环境下依靠几乎不需要营养的生存能力生存。
但是,与大多数生命体一样,微生物对于碳、氮、磷、铁等元素也是非常关注的,在人类和动植物身上可以发现它们能吸附、分离、转化所需的营养来源。
3.生长条件微生物温度范围极其广阔,能包容非常悬殊的环境温度,而且在酸性、碱性、加盐等多种极端环境下,都有其不同能力的生存表现。
它们的适应能力超乎我们的想象,如果能够利用它们的适应能力,在生产、环保、生态建设等领域都将能够上一个新水平。
微生物的遗传学特性1.基因载体微生物基因组的大小是非常小的,但是集合在其身上的基因是极其珍贵的,并以不同的方式维持着微生物的生理学表现。
微生物基因含量少,但因为它们的基因组非常简单以及在不同环境下因为寄生物的不同而有所变化带来的重要启示值得细细品味。
2.基因转移微生物的基因转移现象是目前的生物学研究中的热点之一。
微生物基因可以通过转化、嗜酸乳杆菌介导基因转移等方式,在不同的染色体间进行转移。
这种现象常出现在超级细菌中,是人们在对细菌药物抵抗性研究过程中经常遇到的问题,而且越来越引起了人们注意。
总的来说,微生物的生理学和遗传学特性非常值得我们关注,它们的适应性和调节功能都非常珍贵。
第一章绪论1、什么是微生物生理学?研究热点是什么?微生物生理学是从生理生化的角度研究微生物的形态与发生、结构与功能、代谢与调节、生长于繁殖等的机理,以及这些过程与微生物生长发育以及环境之间的关系的学科。
研究热点:环境修复;微生物发电、生物燃料;资源开发利用。
2、简要说明微生物生理学与其他学科的关系。
微生物生理学既是一门基础学科又是一门应用学科。
它的发展与其他学科有着密切的联系,既依赖于微生物学、生物化学、细胞生物学、遗传学基础学科的理论和技术,还需要数学、物理学、化学、化学工程、电子信息学和设备制造工程等的理论和技术。
3、简述微生物生理学中常用的技术与方法。
(1)电子显微技术,一种公认的研究生物大分子、超分子复合体及亚细胞结构的有力手段,也是研究微生物不可缺少的手段。
(2) 分子铺展技术,可用来检查细菌、噬菌体的染色体结构,还可进行动态跟踪。
(3)超速离心技术(4)光谱分析技术,包括可见光光度法(定量分析),紫外分光光度法,荧光分光光度法,红外分光光度法。
(5)层析技术,一种基于被分离物质的物理、化学及生物学特性的不同,使它们再某种基质中移动速度不同而进行分离和分析的方法。
纸层析,薄层层析,柱层析。
(6)电泳技术,用于对样品进行分离鉴定或提纯的技术。
等电聚焦电泳,双向电泳,毛细管电泳,变性梯度凝胶电泳。
(7)同位素示踪技术,利用放射性核素作为示踪剂对研究对象进行标记的威廉分析方法。
(8)基因芯片与高通量测序技术第二章微生物的细胞结构与功能1.细胞壁及细胞膜的生理作用是什么?细胞壁的作用:(1)稳定细胞形态(2)控制细胞生长扩大(3)参与胞内外信息的传递(4)防御功能(5)识别作用(1、维持细胞形状,控制细胞生长,保护原生质体。
细胞壁增加了细胞的机械强度,并承受着内部原生质体由于液泡吸水而产生的膨压,从而使细胞具有一定的形状,这不仅有保护原生质体的作用,而且维持了器官与植株的固有形态.另外,壁控制着细胞的生长,因为细胞要扩大和伸长的前提是要使细胞壁松弛和不可逆伸展.2.细胞壁参与了物质运输与信息传递细胞壁允许离子、多糖等小分子和低分子量的蛋白质通过,而将大分子或微生物等阻于其外。
微生物的生理学功能与代谢机制微生物是一种在我们日常生活中无所不在的微小生物,它们存在于我们周围的土壤、水源、空气和人体等各种环境中。
虽然它们通常被视为致病的元凶,但实际上,微生物在地球上发挥着至关重要的作用,它们可以分解有机物质、促进土壤肥力、发酵食品以及合成药物等。
了解微生物的生理学功能和代谢机制可以帮助我们更好地利用它们的作用,并对我们的生活和健康产生积极的影响。
1. 微生物的生理学功能微生物具有多种不同的生理学功能,包括分解、协同和共生。
其中,分解是微生物最重要的功能之一,它们能够分解化学物质,使其成为直接或间接的生命体建筑材料。
微生物可以分解糖、脂肪和蛋白质等有机物质,并将其转换成能量、碳和氮等营养元素。
此外,微生物还能够利用电子受体转移链(ETC)来释放能量,并产生氧化还原反应的能量。
微生物在短时间内就可以完成这些工作,速度非常快。
协同是微生物的另一种生理学功能,微生物经常在生态系统中协同工作,例如共同分解有机物质,互相提供其他营养元素以及互相防止其他有害微生物的入侵。
这种协同作用对适应环境和生存至关重要。
共生是微生物的第三种生理学功能,其中包括与其他生物体的相互作用。
有些微生物在其他生物体中营养良好,例如肠道中的某些菌群。
这些微生物可以合成一些维生素和有机酸,使它们可以在肠道中重复生长。
2. 微生物的代谢机制微生物的代谢机制包括分解代谢、发酵代谢和呼吸代谢。
分解代谢是微生物将复杂的有机物质分解成较简单的物质。
它们通过酶水解营养物质,因此也被称为酶解代谢。
微生物不断地分解和合成不同的化学物质,以满足自己的生长、分裂和代谢需求。
发酵代谢是微生物在没有氧气的情况下产生能量的一种方式。
这种代谢方式可以将有机物质转化为小分子的有机酸、酒精和丙酮等,产生大量的能量。
发酵代谢常被应用于酿酒、食品发酵和生物燃料生产中,是微生物工业的一个重要方面。
呼吸代谢是微生物在有氧气的情况下产生能量的一种方式,它使微生物能够更有效地利用氧气。
微⽣物⽣理学复习资料第⼀章微⽣物的细胞结构与功能真菌细胞的质膜中具有甾醇,原核⽣物的质膜中很少或没有甾醇。
载⾊体亦称⾊素体或叫光合膜:是光合细菌进⾏光合作⽤的场所羧酶体⼜称多⾓体是⾃养细菌特有的内膜结构,由3.5nm厚的蛋⽩质单层膜包围,是⾃养细菌固定CO2的场所类囊体(th ylakoid)是蓝细菌进⾏光合作⽤的场所内质⽹指细胞质中⼀个与细胞基质相隔离、但彼此相通的囊腔和细管系统,由脂质双分⼦层围成⾼尔基体是⼀种内膜结构,由许多⼩盘状的扁平双层膜和⼩泡组成,与细胞的分泌活动和溶酶体的形成等有关是合成、分泌糖蛋⽩和脂蛋⽩以及进⾏酶切加⼯的重要场所。
磁⼩体是趋磁细菌细胞中含有的⼤⼩均匀、数⽬不等的Fe3O4 / Fe3S4颗粒,外有⼀层磷脂、蛋⽩或糖蛋⽩膜包裹芽孢某些细菌在其⽣长发育后期,在细胞内形成⼀个圆形或椭圆形、厚壁、含⽔量极低、抗逆性极强的休眠体溶酶体是胞质中⼀类包着多种⽔解酶的⼩泡溶酶体的标志酶是酸性⽔解酶微体是⼀种单层膜包裹的、与溶酶体相似的⼩球形细胞器,但其所含的酶与溶酶体所含的不同⼀.什么是原核⽣物与真核⽣物?原核微⽣物是细胞内有明显核区,但没有核膜包围;核区内含有⼀条双链DNA 构成的细菌染⾊体;能量代谢和很多合成代谢均在质膜上进⾏;蛋⽩质合成“车间”--核糖体分布在细胞质中。
真核微⽣物是细胞核具有核膜、核仁,能进⾏有丝分裂,细胞质中存在线粒体或同时存在叶绿体等多种细胞器的⼀类微⽣物。
⼆.⽐较原核⽣物和真核⽣物的异同点?相同点:不论是原核⽣物还是真核⽣物,它们的遗传物质的本质相同;在它们的细胞中同时具有DNA和RNA;⼀般都有产⽣能量与合成细胞物质的完整的酶系统;ATP是⽣物⽤来进⾏能量转换的物质之⼀;细胞的元素组成,糖代谢,核苷酸与氨基(除赖氨酸以外)⽣物合成途径基本相同;蛋⽩质和核酸⽣物合成的⽅式也基本相同⽐较项⽬原核⽣物真核⽣物细胞⼤⼩较⼩(通常直径⼩于2um)较⼤(通常直径⼤于2um)细胞壁主要成分多数为肽聚糖纤维素、⼏丁质等细胞器⽆有鞭⽑结构如有,则细⽽简单如有,则粗⽽复杂鞭⽑运动⽅式旋转马达式挥鞭式繁殖⽅式⽆性繁殖有性、⽆性等多种细胞核核膜⽆有组蛋⽩⽆有DNA含量⾼(约10%)低(约5%)核仁⽆有有丝分裂⽆有细胞质线粒体⽆有叶绿体⽆光合⾃养⽣物中有⾼尔基体⽆有核糖体70S 80S(指细胞质核糖体) 贮藏物PHB等间体部分有⽆三.何谓鞭⽑?原核与真核微⽣物鞭⽑结构有何特点?原核微⽣物鞭⽑:有些细菌细胞的表⾯,着⽣有⼀根或数根由细胞内伸出的细长、波曲、⽑发状的丝状体结构即为鞭⽑。
微⽣物⽣理学实验教案实验⼀酸乳制品中乳酸菌的分离⼀、实验⽬的学会并掌握从酸乳中分离乳酸菌的技术进⼀步巩固⽆菌操作技术。
⼆、实验原理酸乳中乳酸菌的分离采⽤溴甲酚绿(BCG)⽜乳营养琼脂平板分离法。
溴甲酚绿指⽰剂在酸性环境中呈黄⾊,在碱性环境中呈蓝⾊。
在分离培养基(pH6.8)中加⼊溴甲酚绿指⽰剂后呈蓝绿⾊,乳酸菌在该培养基中⽣长并分解乳糖,产⽣乳酸,使菌落呈黄⾊,菌落周围的培养基也变为黄⾊。
乳酸可⽤纸上层析法鉴别。
三、实验器材1、材料:市售酸奶2、培养基:(1) BCG脱脂乳粉培养基:A(溶液):脱脂奶粉100g,⽔500mL,加⼊1.6%溴甲酚绿(B.C.G)⼄醇溶液1mL,80℃灭菌20min。
B(溶液):酵母膏10g,⽔500mL,琼脂20g,pH6.8,121℃灭菌20min以⽆菌操作趁热将A B溶液混合均匀后倒平板。
(2)10%脱脂乳粉培养基:脱脂乳粉10g,⽔100mL,121℃灭菌20min。
2、器材:涂布器、培养⽫、⽆菌⽣理盐⽔/⽆菌⽔四、操作步骤1、制备BCG⽜乳营养琼脂培养基。
①称取脱脂奶粉10g,溶于50mL⽔中,加⼊1.6%溴甲酚绿酒精溶液0.1mL,0.075MPa压⼒下灭菌20min。
②另取琼脂2g,溶于50mL⽔中,加酵母膏1g,溶解后调pH值⾄6.8,0.1MPa压⼒下灭菌20min。
③趁热将上述两液以⽆菌操作混合均匀,倒平板4个。
2、梯度稀释:将样品以10倍稀释法稀释⾄10-6,取其中10-5、10-6 2个稀释度的稀释液各0.1~0.2mL,分别置于上述各营养平板上,⽤⽆菌涂布器依次涂布2个⽫,置43℃培养48h,如出现圆形稍扁平的黄⾊菌落及其周围培养基亦为黄⾊者初步定为乳酸菌。
3、将典型菌落转⾄10%脱脂乳发酵管,43℃培养8~24h,若⽜乳管凝固,⽆⽓泡,呈酸性,镜检细胞杆状或链球状,⾰兰⽒染⾊呈阳性,则将其连续传代若⼲次,43℃培养,挑选出在3~4h能凝固的乳管,保存备⽤。
微生物学研究及其应用微生物学是一门研究微生物及其生命活动的学科,在现代生命科学中具有重要的地位。
微生物是指体型微小、由单一或少数个体组成的生物个体,包括细菌、真菌、病毒和原生动物等。
微生物生产、分解和转化各种物质,对生态环境和人类健康具有非常重要的作用。
一、微生物学的基本研究1. 微生物分类学微生物的分类学是微生物学的基础。
目前,微生物按照遗传信息和形态等方面的特征,分成细菌、真菌、病毒和原生动物四大类。
其中细菌和真菌是最常见的微生物。
2. 微生物生理学微生物生理学研究微生物的代谢途径、发酵过程、营养要求等方面的问题。
微生物生理学的研究在农业、食品、制药等领域都有着非常广泛的应用。
3. 微生物遗传学微生物遗传学研究微生物基因组的结构、功能和调控等方面的问题。
微生物的基因组研究对于深入了解微生物的生命活动和功能具有十分重要的意义。
二、微生物学的应用1. 生物农药生物农药是一种新型的杀虫剂,利用微生物如嗜酸菌、放线菌、细菌等对害虫的致病能力进行防治,这样可以有效地降低农药的使用量,减少对环境的污染。
2. 食品工业微生物在食品工业中有着广泛的应用,如利用大肠杆菌进行蛋白质生产、利用乳酸菌进行食品发酵、利用酿酒酵母制造啤酒等。
3. 制药工业微生物是制造抗生素、维生素和激素等药物的重要原料。
例如,青霉素、链霉素、土霉素、头孢菌素等广泛使用的抗生素均是由微生物发酵产生的。
4. 环保领域微生物在环保领域中有着广泛的应用,如利用微生物降解有机物、清除水中的污染物、消除环境污染等。
三、微生物学的未来发展随着基因工程技术的发展,微生物的研究已经进入了一个新的阶段。
微生物基因组和功能的深入研究将为微生物学的发展提供重要的支持。
此外,微生物在生态环境中的作用也将成为微生物学的一个重要研究领域。
总之,微生物学的研究和应用涉及到人类生命和健康的各个方面。
微生物学家们将继续在微生物学的各个领域进行研究,并开发更多更为广泛的应用。
微⽣物⽣理学复习⼤纲第三章微⽣物营养与物质运输1、微⽣物六⼤营养要素碳源、氮源、能源、⽔、⽣长因⼦、⽆机盐2、微⽣物五种营养物质的运输⽅式单纯扩散、促进扩散、主动运输、基团转移、膜泡运输3、五种营养物质的运输⽅式的异同单纯扩散:这种形式不需要能量,是以物质在细胞内外的浓度差为动⼒,即基于分⼦的热运动⽽进⾏的物质运输过程。
当外界的营养物质的浓度⾼于细胞内该物质的浓度时,通过扩散作⽤使物质进⼊细胞内促进扩散:是顺浓度梯度,将外界物质运⼊细胞内,不需要能量。
与被动运输不同的是,这种形式需要⼀种存在于膜上的载体蛋⽩参与运输。
主动运输:是营养物质逆浓度差和膜电位差运送到细胞膜内的过程。
主动运输过程不仅像促进扩散⼀样需要载体蛋⽩,⽽且还需要能量。
基团转移:许多原核⽣物还可以通过基团转移来吸收营养物质。
在这⼀过程中营养物质在通过细胞膜的转移时发⽣化学变化。
这种运输⽅式也需要能量,类似主动运输。
膜泡运输:⼩分⼦物质的跨膜运输主要通过载体实现,⼤分⼦和颗粒物质的运输则主要通过膜泡运输。
第五章⾃养微⽣物的⽣物氧化1、光合磷酸化是指光能转变为化学能的过程。
2、环式光和磷酸化与⾮环式的异同:环式光合磷酸化:是存在于光合细菌中的⼀种原始产能机制,可在厌氧条件下进⾏,产物只有ATP,⽆NADP(H),也不产⽣分⼦氧,是⾮放氧型光合作⽤。
环式光和磷酸化:⾼等植物和蓝细菌与其他光合细菌不同,它们可以裂解⽔,以提供细胞合成的还原能⼒。
它们含有光合系统Ⅰ和光合系统Ⅱ,这两个系统偶联,进⾏⾮环式光合磷酸化。
特点是不仅产⽣ATP,⽽且还产⽣NADP(H)和释放氧⽓,是放氧型光合作⽤第四章、异氧微⽣物的⽣物氧化(⼀)EMP 途径因葡萄糖是以1,6-⼆磷酸果糖(FDP)开始降解的,故⼜称双磷酸⼰糖途径(HDP ),这条途径包括⼗个独⽴⼜彼此连续的反应。
其总反应是:C6H12O6+2(ADP+Pi+NAD+)→2CHCOCOOH+2(A TP+NADH+H+)葡萄糖经EMP途径⽣成两分⼦丙酮酸,同时产⽣两个A TP,整个反应受ADP、Pi和NAD +含量的控制。
微生物生理学简介微生物生理学是研究微生物(包括细菌、真菌、病毒等)在生理上的活动和代谢过程的学科。
微生物在地球上广泛存在,并在各个生态系统中扮演着重要角色。
了解微生物生理学有助于我们理解微生物的生命活动和其与环境之间的相互关系。
本文将从微生物的生长、代谢、运动等方面介绍微生物生理学的基本知识。
微生物的生长微生物的生长是指微生物个体数量的增加。
微生物可以通过两种主要方式进行繁殖:有丝分裂和无丝分裂。
有丝分裂适用于真菌和一些原生动物,通过细胞核的分裂和细胞质的分裂来产生新的个体。
无丝分裂适用于细菌和病毒等微生物,在此过程中,微生物通过复制DNA并将其分配给新形成的细胞来繁殖。
微生物的生长受到一系列因素的影响,包括温度、pH值、营养物质和氧气含量等。
不同的微生物对这些环境因素的要求各不相同。
例如,嗜热菌可以在高温环境中生长,而嗜冷菌则适应于低温环境。
微生物的代谢微生物通过代谢产生能量和合成生物分子。
代谢过程可以分为两个主要类型:有氧代谢和厌氧代谢。
有氧代谢是指微生物在氧气存在的情况下进行的代谢过程,产生较多的能量。
厌氧代谢是指微生物在氧气缺乏的条件下进行的代谢过程,产生较少的能量。
微生物通过新陈代谢和合成代谢来维持生理功能。
新陈代谢是指分解有机物质以产生能量的过程,合成代谢是指合成微生物所需的有机物质和细胞组件的过程。
微生物的运动微生物可以有不同的运动方式,包括游动、滑动和极纤毛等。
游动是指微生物利用鞭毛或纤毛等结构在液体中进行活动。
滑动是指微生物利用纤毛或假足等结构在固体表面上移动。
极纤毛是一种很短的纤毛,存在于细菌和某些原生动物中,用于以一种像旋转的方式推动细胞。
微生物的运动与其环境之间的相互作用密切相关。
微生物通过感知环境中的化学物质浓度、光照和温度等刺激来调整自己的运动方式。
这种对环境的感知和反应既可以是积极的,也可以是消极的,有助于微生物适应不同的生态环境。
结论微生物生理学作为一个重要的学科,研究微生物在生理上的活动和代谢过程。
微生物生理学的研究及应用微生物是生命系统中极为重要的一环,因为它们在许多过程中发挥着至关重要的作用。
微生物生理学是对这些微生物的生理特征、生长繁殖规律、代谢过程等行为的研究,涉及到一系列的学科,包括微生物学、生物化学、分子生物学等。
近年来,微生物生理学得到了越来越多的关注,因为它具有极大的潜力在医药、生物能源、化工等众多领域中得到应用。
下面从三个方面来论述微生物生理学的研究和应用:一、微生物代谢研究及应用微生物代谢过程是其生长繁殖和能量合成的基础。
通过对微生物生理学的仔细研究,人们可以揭示微生物代谢规律以及其在生态系统中的角色,从而开发出许多应用。
例如,研究葡萄糖和其他多糖在微生物体内的代谢途径,人们可以开发出发酵工艺,使微生物在葡萄糖进料的情况下,合成出更多的生物产物,如酒精、酸、乳酸等。
微生物代谢的研究也对生物能源的发展有着重要的作用。
利用微生物的代谢途径,可以开发出多种能量转化和储存技术。
例如,利用微集成系统,可以将在线电化学传感器与微生物电解池相结合,将有机废水转化为化学能或电能,实现了污水的净化和能源的高效利用。
二、微生物在医药行业中的应用微生物在医药行业中应用广泛。
从古代的发酵制药到现代的微生物发酵、基因重组生产等,微生物学在药学领域发挥着越来越重要的作用。
例如,许多广谱抗菌素和抗真菌感染的药物都是由微生物生产和发现的。
现代微生物学还可以通过合成基因工程技术,建立人类蛋白质表达系统,用于创新药物的研究和开发。
此外,利用微生物的纯化和培养技术,可以大规模生产抗体,具有极大的生物医学价值。
三、微生物在环境保护中的应用微生物在环境保护和恢复中也扮演着重要的角色。
例如,污水处理和污染物去除领域,利用微生物的生长特性和代谢反应,可以高效地去除有害物质。
微生物的一些代谢产物还具有很强的氧化还原能力,能够有效去除水体和土壤中的异味、有毒物质和重金属。
总之,微生物生理学在现代科技领域中具有广泛的应用前景。
微生物生理学微生物生理学,简单来说就是研究微生物的生命活动和代谢规律。
微生物是一类生命活动丰富、功能多样的生物,对各种化合物都有代谢能力,常常作为重要的工业菌来使用。
微生物生理学研究更是应用广泛,如农业、医学、食品、环保等领域。
下面,我们从微生物的代谢入手,探讨一下微生物生理学的一些基本概念和应用。
第一部分微生物代谢微生物代谢是微生物生理学的核心之一。
代谢是生命活动的基本过程,包括有机物的分解与合成,能量的产生与利用等。
在微生物代谢中,可以分为两种类型,即可以在顺应郭中生存的化能型微生物和以化学反应为生存基础的化学型微生物。
1.1 化能型微生物化能型微生物,也叫做碳源化微生物,可以分解有机物质并利用氮气、二氧化碳等化合物产生大量的能量,从而完成其生存过程。
常见的化能型微生物有产酸菌、膜糖体菌等。
这些微生物能够利用糖类、脂肪、蛋白、醇等有机物质产生能量,产生的能量可以用于合成细胞组分或响应外界刺激。
此外,还可以利用无机物质进行能量代谢,例如硫化氢细菌可以利用硫化氢合成ATP。
1.2 化学型微生物化学型微生物,也叫做于外营养物质微生物,不依靠外界有机体大量提供生存必需物质,而是通过化学反应来获得维持基本功能的能量和生物分子。
最典型的例子是大多数甲烷杆菌,它们不依赖于外部有机体大量提供生命必需物质,而是利用甲烷和碳酸盐进行代谢反应,获得能量和所需化合物质。
与化能型微生物不同的是,化学型微生物更多的是通过化学反应来维持生命活动和代谢。
第二部分微生物生理学的应用微生物生理学的应用十分广泛,从食品工业到医学领域,都可以利用到微生物生理学知识。
下面,我们重点介绍其中几个应用。
2.1 食品工业微生物在食品工业中起着极其重要的作用。
酸奶、芝士、酱油等食品的生产离不开微生物的应用。
微生物可以发酵,产生酸、酸性物质、酵素、蛋白质等,根据不同的产品需要,制定不同的菌种和发酵条件,从而生产出不同的食品。
2.2 医学领域微生物在医学领域的应用十分广泛。
微生物与生理学微生物对身体生理的影响和免疫机制微生物与生理学:微生物对身体生理的影响和免疫机制微生物是一类生物体,包括细菌、真菌、病毒等,它们存在于人体的各个部位并与我们的生理功能密切相关。
微生物不仅对身体生理产生影响,还参与免疫机制的调节。
本文将讨论微生物对身体生理的影响以及它们与免疫机制的关系。
一、微生物对消化系统的影响消化系统是人体吸收和利用营养的主要系统,微生物在其中起着至关重要的作用。
首先,消化道中的一些益生菌能够帮助人体分解食物,并为人体提供所需的维生素和酶。
例如,肠道内的乳酸菌可以产生乳酸,维持肠道酸性环境,抑制有害菌的生长。
其次,微生物还能调节肠道的免疫功能,提高机体的抵抗力。
二、微生物对呼吸系统的影响呼吸系统是人体用来吸入氧气、排出二氧化碳的器官,微生物也与其密切相关。
在正常情况下,呼吸道中存在着大量的微生物群落,它们与人体共生。
这些微生物能够降低呼吸道感染的发生率,并且对预防气道炎症和支气管哮喘等疾病具有重要作用。
三、微生物对皮肤的影响皮肤是人体最大的器官之一,微生物直接与其接触。
正常情况下,皮肤表面存在大量微生物,形成了一种微生物的生态系统。
这些微生物可以抑制有害菌的生长,并维持皮肤的健康状态。
然而,当皮肤受到损伤时,有害菌可能会入侵并引起感染。
四、微生物与免疫机制的关系免疫机制是人体对抗外界病原微生物侵袭的重要防线。
微生物与免疫机制的关系复杂而精妙。
一方面,微生物可以刺激人体产生免疫应答,促进免疫细胞的活化和分泌免疫因子。
另一方面,一些微生物也能通过干扰免疫系统的正常功能而逃避人体的免疫攻击。
免疫系统能够识别和清除入侵的有害菌,同时保护人体自身的组织和微生物群落。
当免疫系统发生异常时,可能会导致免疫缺陷病、自身免疫病等疾病的发生。
因此,维护免疫系统的平衡对于身体健康至关重要。
总结:微生物对身体生理的影响与我们的健康密切相关。
微生物参与消化、呼吸和皮肤等系统的功能调节,同时与免疫机制紧密相连。
微⽣物⽣理学总结第⼆章微⽣物的结构和功能微⽣物⽣理学:是微⽣物学的分⽀学科,是从⽣理⽣化的⾓度研究微⽣物细胞的形态学结构和功能、新陈代谢、⽣长繁殖等微⽣物⽣命活动规律的学科。
细胞结构⾰兰⽒阳性菌细胞壁:由肽聚糖和磷壁酸组成⾰兰⽒阴性菌细胞壁外壁层:位于肽聚糖层的外部。
类脂A脂多糖: 核⼼多糖o-特异侧链包括: 脂蛋⽩蛋⽩质层: 基质蛋⽩外壁蛋⽩磷脂.内壁层:紧贴胞膜,仅由1-2层肽聚糖分⼦构成,占细胞壁⼲重5— 10%,⽆磷壁酸。
细胞壁的基本⾻架——肽聚糖肽聚糖:是由N—⼄酰胞壁酸(NAM)和N—⼄酰葡糖胺(NAG)以及少数氨基酸短肽链组成的亚单位聚合⽽成的⼤分⼦复合体。
肽聚糖单体:是由NAG 、NAM 、肽尾、肽桥构成。
青霉素(D-丙氨酰-D-丙氨酸的结构类似物,两者互相竞争转肽酶的活性中⼼):作⽤于肽聚糖肽桥的联结,即抑制肽聚糖的合成,故仅对⽣长着的菌有效,主要是G+菌。
⾰兰⽒染⾊原理:G+ 菌:细胞壁厚,肽聚糖含量⾼,交联度⼤,当⼄醇脱⾊时,肽聚糖因脱⽔⽽孔径缩⼩,故结晶紫-碘复合物被阻留在细胞内,细胞不能被酒精脱⾊,仍呈紫⾊。
G¯菌:肽聚糖层薄,交联松散,⼄醇脱⾊不能使其结构收缩,因其含脂量⾼,⼄醇将脂溶解,缝隙加⼤,结晶紫-碘复合物溶出细胞壁,酒精将细胞脱⾊,细胞⽆⾊,沙黄复染后呈红⾊。
古细菌细胞壁没有肽聚糖、胞壁酸和D-氨基酸,含有假太聚糖⾻架是以β-1,3糖苷键交替连接⽽成,缺壁细菌原⽣质体:⽤青霉素等抗⽣素或者溶菌酶处理G+菌⽽得到的去壁完整的球形体。
原⽣质球:⽤青霉素等抗⽣素或溶菌酶处理G-细菌⽽得到的去壁不完全的近球形体。
L型细菌:某些细菌在特定环境条件下因基因突变⽽产⽣的⽆壁类型。
在⼀定条件下L型细菌能发⽣回复突变⽽恢复为有壁的正常细菌。
⽀原体:在进化过程中天⽣⽆壁的原核微⽣物。
细胞质膜;:要由磷脂双分⼦层和蛋⽩质构成。
细菌细胞与真核细胞的质膜很相似,但不含胆固醇等甾醇细胞质及其内含物细胞质:是在细胞膜内除核区以外的⼀切半透明、胶体状、颗粒状物质的总称。
微生物生理学名词解释
嘿,咱今儿就来聊聊微生物生理学那些个名词!
啥是微生物生理学呀?简单说,就是研究微生物咋生活、咋生长、咋繁殖的一门学问。
就好比咱人每天要吃饭、睡觉、玩耍一样,微生物也有它们自己的一套生活方式呢!
比如说“酶”,这就像是微生物的小工具,能帮它们搞定各种化学反应。
就像你有把趁手的剪刀,能轻松剪开各种东西一样。
微生物有了酶,就能在它们的小世界里大展拳脚啦!
还有“代谢”,哎呀呀,这可是微生物的大工程!它们要把吃进去的东西变成自己能用的,就跟咱盖房子似的,得一砖一瓦地搭建起来。
微生物的代谢过程那可复杂了,各种物质进进出出,忙得不亦乐乎。
“生长曲线”呢,就像是微生物的成长记录。
从出生到长大,每个阶段都有不同的表现。
这不就跟咱小时候的照片一样嘛,看着就能知道咱是咋一点点长大的。
“发酵”,哇哦,这个可有意思啦!微生物通过发酵能弄出好多有用的东西呢,像酸奶、酒啊,都是发酵的成果。
你想想,这多神奇呀,小小的微生物能搞出这么多好吃好喝的。
微生物生理学里的名词可多了去了,每个都有它独特的意义和作用。
咱可不能小瞧这些小家伙们,它们虽然小,但是能量大着呢!它们在
我们的生活中无处不在,影响着我们的方方面面。
我觉得微生物生理学真的太有趣啦!它让我们更加了解这些小小的
生命,也让我们对这个世界有了更深的认识。
所以呀,大家都应该来
了解了解微生物生理学,说不定会有很多惊喜的发现呢!。
目录第1章发酵过程与微生物 (3)1.1细胞——生物体的基本单位 (3)1.2微生物的类型 (3)1.3病毒(viruses) (4)1.4原核生物(prokaryotes) (5)1.5 真核生物(eukaryotes) (7)第2章微生物的营养与培养基的设计 (10)2.1细菌和真菌对营养的需求 (10)2.2藻类的营养需求 (17)2.3原生动物的营养需求 (19)2.4培养基设计基础 (19)第3章 微生物生长动力学 (25)3.1 营养物质的吸收和输送(nutrient uptake and transportation ) (25)3.2微生物生长动力学(microbial growth dynamics) (32)3.3工业发酵的动力学类型 (43)第4章 环境因子对微生物活性的影响 (44)4.1微生物对环境作出响应的机理 (44)4.2 溶解氧对微生物活性的影响 (45)4.3氧化还原电位 (50)4.4对CO2的响应 (50)4.5水活度对微生物活性的影响 (51)4.6pH对微生物活性的影响 (52)4.7温度对微生物活性的影响 (58)4.8总体控制策略 (63)第5章 混合菌种和混合基质系统 (64)5.1混合培养物系统 (64)5.2微生物对混合基质的利用 (66)第6章 微生物代谢产物的过量生成 (70)6.1营养限制的影响 (71)6.2pH值及氧化磷酸化解耦联剂的影响 (73)6.3温度的影响 (76)6.4结论 (76)第7章微生物代谢及其产物合成的调节 (77)7.1微生物酶的自动调节 (77)7.2 微生物膜对代谢的自动调节 (80)缩写与名称对照表 (83)第1章发酵过程与微生物微生物是工业发酵的灵魂,没有微生物的生命活动就谈不上发酵。
微生物活细胞...是个远离平衡状态的开放体系....。
在发酵法工业生产中可以....,又是个转换和支配有限的能量和物质资源的经济实体把微生物细胞看作为生物机器........,它们进行能量代谢和物质代谢。
同样又可以把它们看作是信息处理器.,它们复制和传递自己的生物信息...............,并在对这些信息.........,接收细胞内外的物理.........、化学甚至生物信息流进行综合处理的基础上...........,发出代谢调控的指令.............动.。
.........,控制微生物细胞自身的生命活微生物细胞的生存方式与动物、植物等高等生物细胞不同,微生物细胞能独立存在,自主生活...............。
因此每个....提供生物能。
在生物能的支撑下,活细胞才能..微生物细胞都具有能量转换机构,为其自身维持其高度有序的状态。
发酵工业生产上普遍使用的化能异养型微生物....把化学能转化为可被其自身直接利用........靠生物氧化的生物能。
微生物细胞的生物氧化在化学本质上是氧化还原反应..............。
.................,即电子从还原剂向氧化剂的流动但微生物细胞的生物氧化必须借助于辅酶或辅基...................., 并且其生物氧化过程和跨膜的主动输送过程伴随着电子(或质子)的流动,形成微生物细胞代谢中的电子流和质子回路........。
在微生物活细胞中,参与生物氧化反应的脱氢酶的辅酶......在有关的细胞空间内数量有限,必须被再生和回用........。
还原型辅酶把已获得的电子释放给电子受体,从而得到再生。
根据最终电子受体的类型,可把生物氧化分成有氧呼...吸.、无氧呼吸..三种类型。
工业发酵在有氧或无氧条件下进行生物氧化。
生物氧化为微生物提....和发酵供直接支持生命活动的生物能,是微生物生命活动的基础。
有了活细胞才谈得上物质代谢和发酵产物的生产。
1.1细胞——生物体的基本单位生物工程(技术)是以整个细胞或细胞的提取物的催化活性为基础的,这一节将介绍细胞催化剂的概况。
所有的细胞都有一定的共性:它们有一个半渗透屏障(细胞质膜),它们的遗传信息一般包含在双链DNA的密码中,它们还包含与DNA的遗传信息的转录和翻译有关的RNA。
遗传信息转录和翻译的结果是每一种类型的细胞具有特定性质的蛋白质。
病毒虽然不是细胞,但仍将在本节1.3加以讨论。
所有的细胞虽有共性,但它们在自然界中存在的形态及其它一些特性是多种多样的。
1.2微生物的类型微生物单个细胞的直径很少有超过1mm的,大多数细胞直径仅在1μ左右。
单细胞有机体(原生生物)常被认为是微生物,虽然人们通常使用这种说法,但它不是分类学上的名称。
微生物不仅包括最小的生物——病毒(它只能在电子显微镜下才能观察到),也包括那些用肉眼和普通光学显微镜可观察到的生物。
原生生物包括单细胞的细菌、原生动物、藻类、真菌和一些多细胞的藻类(如海藻)以及大而惹人注目的真菌(如蘑菇)。
尽管微生物体积小,且有的外表也相似;然而在细胞水平上原生生物包含有根本不同的种类。
从原生生物的核的形态研究及细胞内细胞器的复杂性来看,原生生物可分为两大类,即原核生物和真核生物。
细菌(包括蓝细菌和蓝绿藻类),它们的细胞具有较简单的内部构造,被划归原核生物。
原生动物、藻类和真菌(它们的细胞具有较复杂的内部构造)与多细胞的高度分化的动、植物一起被划归真核生物。
这些细胞的一些主要不同点概括于表1-1。
表1-1:原核生物与真核生物的区别特征原核生物真核生物1.基因组:DNA分子数1a(一般为1个)>1细胞器中的DNA 无有染色体形式的DNA 无有核膜无有核的有丝分裂与减数分裂无有不完全二倍体的形成有无2.细胞器:线粒体无有内质网无有高尔基体无有绿色小体(Chlorosomes)叶绿体光合体(Photosyntheticapparatus)鞭毛单一的蛋白、简单的结构带有微管的复杂结构3.孢子内生孢子b内生孢子和外生孢子抗热性高低备注:a. 细菌中除了基因组外,还可能含有额外的小的DNA分子(质粒)。
b. 只有几种原核生物的细胞通过出芽或厚垣孢子的方式产孢子,这些孢子对热的抵抗力较低。
病毒与以上的微生物不同,它们既没有细胞质,也没有细胞质膜,是专性的寄生物。
病毒在其自身核酸的指导下,利用寄主的生物合成系统在特定的寄主细胞内实现自我复制。
具有感染性的病毒粒子(virion)的基因组可能是DNA也可能是RNA(不会两种都是);核酸可以是单链的或是双链的结构。
基因组被包围在由同一种亚单位(衣壳粒)组成的蛋白质外壳(衣壳)内。
某些病毒的衣壳,被由寄主细胞膜衍生的脂蛋白组成的外层包膜所包裹。
无衣壳和无包膜病毒(类病毒)也是存在的,一些大的病毒粒子含有数百种蛋白质,其中许多是与病毒的合成有关的,而小的病毒粒子所含蛋白质的种类很少,并且这些病毒的核酸仅为两、三种蛋白质编码。
这种小病毒粒子的直径约在20nm左右,而最大的病毒粒子的直径约在300nm左右。
许多病毒粒子是呈几何对称的立体结构,另一些呈细丝状或螺旋线状。
感染细菌的病毒(细菌噬菌体或噬菌体)还有一些更复杂的形态学上的特征。
例如部分病毒粒子的某些立体结构与识别寄主表面有关,部分病毒粒子的某些立体结构又与把DNA注入寄主细胞有关。
1.3病毒(viruses)主要依据形态学性质对病毒进行分类。
所依据的性质常常包括:核酸的类型、衣壳中蛋白质亚单位(衣壳粒)的数目、病毒粒子呈几何对称的类型或衣壳粒的排列形式、衣壳周围是否有包膜、所感染的寄主细胞及致病特性等。
除了病毒在组织培养物中生长可以生产疫苗(参阅本节1.5.4.1)外,人和动物的病毒病原体对于生物工程几乎没有什么重要性。
然而用病毒对有害昆虫的生物学控制却具有诱人的前景,因为这种生物学控制既有高度的专一性又无污染。
一般而言,这类病毒必须在完整的昆虫体内生长,(病毒的)生产量因此而受到限制。
若是开发一些昆虫组织培养方法,使(培养)过程放大,就可能扩大用病毒病原体控制虫害的范围。
几乎在每一个检测过的细菌的种中都曾检测到噬菌体,而且一个种的细菌可能会受到数个类型的细菌噬菌体的侵袭。
例如大肠杆菌最普遍地受到含有双链DNA噬菌体的侵袭,含有单链DNA或单链RNA的噬菌体也会袭侵大肠杆菌。
在电镜下观察研究某些噬菌体,发现有些噬菌体呈蝌蚪状,即有一个包围核酸的多面体的“头部”及螺旋形蛋白的“尾部”,另一些噬菌体只有一个多面体的头部而无尾部,还有一类含单链DNA的噬菌体则是丝状的。
噬菌体的尾部可专一地附着到细菌细胞的受体部位上。
受体可以在细胞壁脂蛋白的外层上,也可在细胞壁的脂多糖层上,或者在(细菌细胞的)鞭毛和纤毛上,某些噬菌体的尾部有一个带有许多细丝(尾丝)的基片,尾丝能认出寄主细胞上的受体部位。
大肠杆菌的T-偶数系列噬菌体的尾部具有收缩性,吸附发生后,尾部的芯部穿透细胞膜,尾部的外层蛋白收缩,使DNA注入细胞内,而把头部及尾部留在细胞外。
其它噬菌体的核酸的侵入机理还不清楚。
在裂解循环中,噬菌体的核酸可直接被转录成为子代噬菌体编码的mRNA,后者再借助于寄主细胞的核糖体合成子代噬菌体。
寄主的DNA可被由噬菌体编码的脱氧核糖核酸酶水解或保持完整以供病毒蛋白质合成之需,这取决于噬菌体。
衣壳粒亚单位的合成始于病毒核酸合成完成之后。
核酸紧缩入由亚单位(衣壳粒)包围组合成的多面体中,在带有尾部的噬菌体中,尾部成分被合成并装配,形成尾部,再与头部相结合形成有感染能力的病毒粒子。
由病毒编码的溶菌酶随后产生,后者破坏寄主细胞壁,进而导致成熟的噬菌体的释放(每个细菌细胞释放10至100多个)。
为测定病毒颗粒的数量,可将适当稀释的噬菌体和敏感的寄主细胞的稀释液涂布在固体培养基培养后,对空斑进行计数,可根据计数结果推算病毒颗粒的数量。
一般说来,每一个噬菌体可引起一个溶菌中心,细菌生长的菌苔上出现的空斑是可以观察到的。
在噬菌体的复制阶段,某些细菌DNA 可能被包裹进噬菌体的头部,这些噬菌体(称作转导噬菌体)不能复制,但有感染能力。
因而,转导噬菌体可将DNA从一个寄主细胞转移到另一个寄主细胞,并可用于工业微生物育种。
噬菌体和寄主细胞之间还可能发生另一种联系,这就是溶原现象所描述的。
病毒的DNA被结合到细菌的基因组上并可随寄主基因组DNA进行稳定的复制。
病毒DNA为一种阻遏蛋白编码,这种阻遏蛋白能阻止与病毒复制有关的基因的表达的。
然而,结合的病毒DNA也会以低的频度从寄主细胞基因组上脱下来,从而激活裂解循环。
因此,噬菌体对生物工程有两方面的重要性。
噬菌体对生产(奶酪种母培养及其它细菌发酵)中的细菌的溶菌作用会引起严重的经济损失,而在遗传研究中,噬菌体又是极其有用的,可用转导或重组的方法构建新菌株和确定基因在基因图谱上的位置。
在重组中,噬菌体常被用作载体而将外源DNA导入细胞。