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5. 微生物生長規律的分析

生長時期

各期的特點

形成原因

菌體特征

生產應用

調整期

不立即繁殖

對新環境的

適應

代謝活躍，體積增長較快

通過菌種、接種量、培養基等，縮短調整期

對數期

繁殖速率快，以等比數列的形式增加

生存條件適宜

個體形態和生理特性穩定

獲取菌種，科研材料

穩定期

繁殖速率與死亡速率相等，活菌數量最大，代謝產物積累最多

生長條件惡化

開始出現芽孢

通過添加新培養基，放出老培養基和控制其他條件，延長穩定期

衰亡期

死亡大大增加

生存條件極度惡化

出現多種形態的畸變

6．歸納教材中列舉的微生物的代謝類型及特征：

1）微生物代謝異常活躍的原因：

⑴ 表面積與體積之比很大：能夠迅速與外界進行物質交換

⑵ 具有復雜而精確的代謝調節方式：酶合成的調節，保證代謝的需要又可避免細胞內物質和能量的浪費，增強了微生物對外界環境的適應能力；酶活性的調節，通過酶分子結構的可逆改變達到快速、精確地調節微生物的代謝。

2）細菌的一些特征：

 ⑴ 轉錄和翻譯同時同地（細胞質中）進行

 ⑵ 基因結構同樣包括編碼區和非編碼區，但編碼區是連續的，無外顯子和內含子的區分

 ⑶ 細胞內只有核糖體，無其它復雜的線粒體、葉綠體等細胞器。無線粒體不等天只進行無氧呼吸，有些細菌可以進行有氧呼吸，場所是在細胞質基質和細胞膜上。

3）病毒：無細胞結構，營專性寄生生活，必須借助寄生才能合成它所需要的物質生活。所以培養病毒時要先培養病毒的寄主。

2.  微生物與動、植物的營養比較

⑴不論從元素水平還是從營養要素的水平來看，微生物的營養與攝食型動物（包括人類）和光合自養型的植物非常相似，它們之間存在著“營養上的統一性”（見下表）。具體地說，微生物有五大營養要素物質，即碳源、氮源、生長因子、水和無機鹽。

動物（異養）

微生物

綠色植物（自養）

異  養

自  養

碳  源

糖類、脂肪

糖、醇、有機酸

CO₂、碳酸鹽

CO₂、碳酸鹽

氮  源

蛋白質或其他代謝產物

蛋白質或其他代謝產物、有機氮化物

無機氮化物、氮

無機氮化物

生長因子

維生素

一部分需要

不需要

不需要

無機鹽

無機鹽

無機鹽

無機鹽

無機鹽

水

水

水

水

水

⑵微生物同化作用類型的判斷方法：以碳源為判斷依據

  如需要有機碳的，則為異養型；如需要無機碳的，則為自養型。為自養型者再看能量來源，如需要光能的則為光能自養型，如需要化學能的則為化能自養型。

3、微生物的代謝產物

主要是初級代謝產物和次級代謝產物比較

4、組成酶與誘導酶比較

內 容

存 在

合    成

實   例

組成酶

一直存在

只受遺傳物質控制

大腸桿菌分解葡萄糖的酶

誘導酶

誘導合成

既受誘導物的誘導，

也受遺傳物質的控制

大腸桿菌分解乳糖的酶

1．人體運動時的能量供應與能量消耗 

人體運動時，能量消耗明顯增加，增加多少決定于運動強度和持續的時間。人體生命活動的能量來源于三磷酸腺苷（ATP）的分解，如神經傳導興奮時的離子轉運、腺體的分泌活動、消化道的吸收、腎小管的重吸收、肌肉的收縮等，而ATP中的能量則來源于糖、脂肪和蛋白質的氧化分解。 在各種運動中所需的ATP分別由三種不同的能源系統所供給：⑴高能磷酸化合物系統（ATP―CP）（CP為磷酸肌酸）；⑵乳酸系統（無氧呼吸系統）；⑶有氧呼吸系統。3種能源系統的一般特點與運動的關系如下表所示：

種類

高能磷酸化合物系統

乳酸系統

有氧呼吸系統

代謝

無氧代謝

無氧代謝

有氧代謝

反應

十分迅速

迅速

慢

能源

CP

糖元

糖類、脂肪和蛋白質

ATP的生成量

很少

有限

很多

與肌肉的關系

肌肉中貯量少

副產品可導致肌肉疲勞

無導致肌肉疲勞的副產品

應用于

短跑和任何高頻率、短時間的運動

1~3分鐘的運動

耐力或長時間的運動

從事不同的運動項目，ATP重新合成的能量來源途徑不盡相同。例如：在從事時間短、強度大的運動，如100米跑時，ATP的再合成主要由磷酸肌酸的分解來提供能量；從事時間長、強度小的馬拉松跑時，能量幾乎全部由有氧代謝系統供給；介于上述兩者之間的運動項目，如400米、800米、1500米跑時，則需要無氧代謝和有氧代謝混合供給能量。圖4-1表示了不同距離跑時機體的供能情況。

微生物代謝

1．微生物類群

分類

形態

結   構

生活方式

代表生物

病毒

無細胞結構

主要有核酸和蛋

白質衣殼組成

寄生

植物病毒、動物

病毒、噬菌體

原核生物界

單細胞

原核細胞結構

寄生、腐生、自養

細菌、藍藻、

放線菌

真菌界

單細胞或

多細胞

真核細胞結構

腐生、寄生

酵母菌、霉菌等

原生生物界

單細胞

真核細胞結構

寄生、異養、自養

衣藻、變形蟲、

瘧原蟲等

進行比較復習：（1）原核生物與真核生物

（2）有細胞結構的生物與非細胞結構的生物

（3）三種微生物的結構特點與生殖類型；小的方面如（1）細菌的核區與質粒中的基因及控制的性狀（2）細菌基本結構與特殊結構等。

圖2-6-7

(3)CO₂：增加CO₂的濃度對呼吸作用有明顯的抑制效應。這可以從化學平衡的角度得到解釋。據此原理，在蔬菜和水果的保鮮中，增加CO₂的濃度也具有良好的保鮮效果。

四、動物的新陳代謝

圖2-6-6

(2)氧氣：氧氣是植物正常呼吸的重要因子，氧氣不僅直接影響呼吸速度，也影響到呼吸的性質。綠色植物在完全缺氧條件下就進行無氧呼吸，大多數陸生植物根尖細胞的無氧呼吸產物是酒精和CO₂。酒精對細胞有毒害作用，所以大多數陸生植物不能長期忍受無氧呼吸。在低氧條件下通常無氧呼吸與有氧呼吸都能發生，氧氣的存在對無氧呼吸起抑制作用。有氧呼吸強度隨氧濃度的增加而增強。微生物的無氧呼吸稱為發酵，氧氣對發酵有抑制作用。關于無氧呼吸和有氧呼吸與氧濃度之間的關系用圖?2-6-7?所示的曲線來表示。根據氧對呼吸作用影響的原理，在貯存蔬菜、水果時就降低氧的濃度，一般降到無氧呼吸的消失點。如降得太低，植物組織就進行無氧呼吸，無氧呼吸的產物(如酒精等)往往對細胞有一定的毒害作用，而影響蔬菜、水果的貯藏保鮮。

5．影響呼吸作用的因素

(1)溫度：溫度能影響呼吸作用，主要是影響呼吸酶的活性。一般而言，在一定的溫度范圍內，呼吸強度隨著溫度的升高而增強(如圖2-6-6所示曲線)。根據溫度對呼吸強度的影響原理，在生產實踐上貯藏蔬菜和水果時應該降低溫度，以減少呼吸消耗。溫度降低的幅度以不破壞植物組織為標準，否則細胞受損，對病原微生物的抵抗力大減，也易腐爛損壞。

圖2-6-5

(4)必需礦質元素的供應：綠色植物進行光合作用時，需要多種必需的礦質元素。①氮是催化光合作用過程各種酶以及NADP⁺和ATP的重要組成成分；②磷也是NADP⁺和ATP的重要組成成分。科學家發現，用磷脂酶將離體葉綠體膜結構上的磷脂水解掉后，在原料和條件都具備的情況下，這些葉綠體的光合作用過程明顯受到阻礙，可見磷在維持葉綠體膜的結構和功能上起著重要的作用。③綠色植物通過光合作用合成糖類，以及將糖類運輸到塊根、塊莖和種子等器官中，都需要鉀。④鎂是葉綠體的重要組成成分，沒有鎂就不能合成葉綠素。等等。

圖2-6-4?

(3)CO₂濃度：CO₂是植物進行光合作用的原料，只有當環境中的CO₂達到一定濃度時，植物才能進行光合作用。植物能夠進行光合作用的最低CO₂濃度稱為CO₂的補償點，即在此CO₂濃度條件下，植物通過光合作用吸收的CO₂與植物呼吸作用釋放的CO₂相等。環境中的CO₂低于這一濃度，植物的光合作用就會低于呼吸作用，消耗大于積累，長期如此植物就會死亡。一般來說，在一定的范圍內，植物光合作用的強度隨CO₂濃度的增加而增加，但達到一定濃度后，光合作用強度就不再增加或增加很少，這時的CO₂濃度稱為CO₂的飽和點。如CO₂濃度繼續升高，光合作用不但不會增加，反而要下降，甚至引起植物CO₂中毒而影響植物正常的生長發育。如圖2-6-5所示：?

圖2-6-3

③光補償點在不同的植物是不一樣的，主要與該植物的呼吸作用強度有關，與溫度也有關系。一般陽生植物的光補償點比陰生植物高。

④光飽和點也是陽生植物高于陰生植物。所以在栽培農作物時，陽生植物必須種植在陽光充足的條件下才能提高光合作用效率，增加產量；而陰生植物應當種植在陰濕的條件下，才有利于生長發育，光照強度大，蒸騰作用旺盛，植物體內因失水而不利于其生長發育，如人參、三七、胡椒等的栽培，就必須栽培于陰濕的條件下，才能獲得較高的產量。

注意區分以下表述：

①總光合作用是指植物在光照下制造的有機物的總量(吸收的CO₂總量)。?

②凈光合作用是指在光照下制造的有機物總量(或吸收的CO₂總量)中扣除掉在這一段時間中植物進行呼吸作用所消耗的有機物(或釋放的CO₂)后，凈增的有機物的量。

(2)溫度：植物所有的生活過程都受溫度的影響，因為在一定的溫度范圍內，提高溫度可以提高酶的活性，加快反應速度。光合作用也不例外，在一定的溫度范圍內，在正常的光照強度下，提高溫度會促進光合作用的進行。但提高溫度也會促進呼吸作用。(如圖2-6-4所示)所以植物凈光合作用的最適溫度不一定就是植物體內酶的最適溫度。

4．影響光合作用的因素

光合作用是在植物有機體的內部和外部的綜合條件的適當配合下進行的。因此內外條件的改變也就一定會影響到光合作用的進程或光合作用強度的改變。影響光合作用強度的因素主要有光照強度、CO₂濃度、溫度和礦質營養。?

(1)光照強度：植物的光合作用強度在一定范圍內隨著光照強度的增加而增強，同化CO₂的速度也相應增加，但當光照強度達到一定時，光合作用的強度不再隨著光照強度的增加而增強。植物在進行光合作用的同時也在進行呼吸作用：?

①當植物在某一光照強度條件下，進行光合作用所吸收的CO₂與該溫度條件下植物進行呼吸作用所釋放的CO₂量達到平衡時，這一光照強度就稱為光補償點，這時光合作用強度主要是受光反應產物的限制；

②當光照強度增加到一定強度后，植物的光合作用強度不再增加或增加很少時，這一光照強度就稱為植物光合作用的光飽和點，此時的光合作用強度是受暗反應系統中酶的活性和CO₂濃度的限制。(如圖2-6-3所示)?