现代科技综述知识文库：微生物生理学.pdf

现代科技综述系列—— 微微生生物物生生理理学学 科技是人类区别于动物的重要文明之一， 是人类对自然规律研究 利用的学科。 本文提供对科技基本概念 “微生物生理学” 的解读，以供大家了解。 微微生生物物生生理理学学 微生物学重要分支学科，它研究各种类型微生物的形 态、结构与功能，营养、生长与分化，以及新陈代谢 的各种活动。 在自然环境中，微生物相互之间、与动植物细胞之间 以及与自然环境的相互作用，也应归属于微生物生理 学的范畴。 微生物生理学主要内容 1．形态、结构与功能 (morphology，structure，function) ：应用光学显微镜 电子显微镜研究各种类型微生物营养细胞、孢子 子 实体的形态，细胞器的结构与功能等。 2 ．营养要求、营养料吸收(nutritional requiirements， uptake of nutrients) ：不同类群微生物的营养要求是极不 相同的。 营养物质包括生命活动必需的10种主要元素 微量元 素，具体则是碳源、氮源、能源 辅助营养物质，如 维生素、金属离子等。 营养物料如何进入细胞是重要的生理问题。 已知的吸收机制约有四种形式，即简单扩散、促进扩 散、主动运输 基团移位。 按氧对微生物的关系而言，微生物可分为三种类型： 专性好氧菌，有氧才能生长；专性厌氧菌，只有在无 氧条件下才能生长；兼性厌氧菌，在有氧或无氧时均 能生长。 兼性厌氧菌又可分为两种类型，如乳酸杆菌，在有氧 时能生长，但不能利用氧，而是耐氧的；另一种兼性 厌氧菌如大肠杆菌 酵母菌，有氧时进行有氧呼吸， 无氧时进行发酵，均可生活。 氢离子浓度、二氧化碳等也都影响微生物的生长。 营养料必须吸收，而代谢产物如二氧化碳、有机酸 等，则须排出。 与吸收机制相比，对代谢产物分泌了解却很少。 3 ．生长与分化(growth ，differentiation) ：生长生理学包 括分批培养的不同生长时期(延滞期、指数期、稳定期 与衰亡期)，指数生长时期的世代时间、倍增时间，最 大浓度 生物量得率，连续培养(如恒化器) 中不同稀释 度与细胞浓度、基质浓度、倍增时间 细胞产量的关 系等。 这些生长生理学知识既是微生物的特征，也是应用微 生物学的基础。 除营养料之外物理因素也影响微生物生长。 各种微生物对生长所需温度各不相同，常温菌如酵母 菌，在20～ 2 ℃生长最快。 耐热菌在50 ℃以上生长最好。 另外还有如海洋细菌，在20 ℃以下生长最适。 微生物细胞的分化，是指从营养菌体产生不同的形态 类型的营养菌体，如一种营养菌体分化为另一种形态 类型的营养菌体或特殊的细胞类型( 内生孢子、外生孢 子) 。 微生物的分化给细胞的结构与功能带来了变化。 较常见的营养菌体的分化实例，如节杆菌的球－杆形 态转变，酵母菌 毛霉菌分化两型性，芽孢杆菌的孢 子形成，酵母菌子囊孢子的形成，柄杆菌游动细胞与 柄细胞的变化，放线菌的基质菌丝、气生菌丝 孢 子，蓝细菌以及粘细菌的复杂菌体分化等。 真菌营养菌体形态变化方式繁多，分类学研究都根据 营养菌体 子实体形态结构等进行分类。 ．碳的新陈代谢与能量代谢基本机制(mechanisms of carbon and energy metabolism) ：营养物质在细胞中的转 化作用即新陈代谢，可简单分为3个阶段。 营养物质如葡萄糖、长链脂肪或长链烷烃首先被降解 为小分子(分解代谢)，然后经中间代谢反应转化为氨基 酸、长链脂肪酸、单糖、嘧啶 嘌呤碱、磷脂等，这 些低分子化合物即成为细胞的结构单元。 作为细胞组分的大分子如核酸、蛋白质、细胞壁、细 胞膜，就是由这些结构单元聚合而成，大分子物质装 配成为细胞器，最后成为细胞。 营养物质的第一功能就是合成细胞，另一功能是提供