微生物生理学

微生物生理学是微生物学的分支学科之一。它主要研究微生物的形态与发生、结构与功能、生长与繁殖、代谢与调等的作用机理节。

19世纪70年代以后，随着人们对酿酒、动植物病害、人类疾病的防治和土壤微生物活 动等的研究，微生物生理学逐渐兴盛起来。

1905年，A.哈登和W.J.杨发现磷酸盐对酒精发酵的作用；1911年，C.诺伊贝格开始对酒精发酵作系统的研究；20世纪30年代，生物化学的进展（如O.迈尔霍夫、O.H.瓦尔堡和H.A.克雷布斯等人对发酵、呼吸、生物氧化机制的阐明）推动了人们对微生物代谢的研究。随后，A.J.克勒伊沃和C.B.范尼尔等人又从比较生物化学的角度说明某些微生物的相互关系

和生理学问题。1933年，克勒伊沃建立了摇床培养技术，导致现代化微生物工业深层培养的生理研究和应用。同时，同位素、电子显微镜、超速离心、微量快速生物化学分析以及生物化学突变株等技术的普遍应用，也推动了微生物生理学研究的发展。
　　
微生物种类繁多，生理类型复杂，就营养和能量转换而论，既有像动物那样异养生活的类群，也有像植物那样进行光合作用的自养类群。另外还有利用化能的自养类群以及与其他生物具有共生或寄生关系的类群。在碳的同化方面，除一般的代谢类型外，微生物还有许多特殊的代谢途径，可以产生有机酸、溶剂、脂肪酸、维生素、多糖等对人类有用的产物，也可产生氧化烃、芳香族化合物等，从而清除污染环境的物质。另外，微生物还可产生抗生素(见抗生素发酵微生物)、色素、毒素、甾体化合物等次级代谢产物。氮的利用方面，微生物有能利用有机氮化合物的类群，也有能利用无机氮的类群。固氮菌、根瘤菌、蓝细菌和某些异养菌能够直接同化大气中的氮。微生物的能量产生方式因好氧生活、厌氧生活或兼性生活而有所不同。光合细菌可通过光合磷酸化方式获得能量，好氧菌可由氧化磷酸化获得能量，厌氧菌可由底物水平的磷酸化获得能量。在这些过程中，最终电子受体不是分子氧，而是硝酸盐、硫酸盐等。

随着分子生物学的发展，微生物生理学的研究不断地向以下几个方面深入：

①细胞中的生物

化学转化、能量的产生和转换；

②生物大分子的结构与功能(核酸与蛋白质的合成、遗传信息的传递以及膜的结构和功能等）；

③ 分子水平上的形态建成、分化及其行为等。近年来，微生物生理学的研究扩展到了新的或过去不引人注意的微生物类群和可更新能源方面，这使人们对分解纤维素微生物和甲烷产生菌的生理进行深入的考察，并从化能自养菌的研究扩展到利用硫杆菌进行微生物浸矿。

另外，维生物与其他生物之间的共生、寄生关系是人们多年来一直注意的领域，尤其是共生固氮的研究已有较大的进展。能使石油氧化、农药降解和人工合成的高分子物质分解的微生物，也越来越多地成为人们研究的对象。总之，每一新菌属和新现象的发现（例如，在小球藻中发现了一种蛭弧菌），都为微生物生理学研究提供新的对象，开辟新的领域。

在大自然中，生活着一大类人的肉眼看不见的微小生命。无论是繁华的现代城市、富饶的广阔田野、还是人迹罕见的高山之巅、辽阔的海洋深处，到处都有它们的踪迹。这一大类微小的居民称为微生物，它们和动物、植物共同组成生物大军，使大自然显得生机勃勃。

微生物检验中常用的生化反应有：

1、糖酵解试验

不同微生物分解利用糖类的能力有很大差异，或能利用或不能利用，能利用者，或产气或不产气。可用指示剂及发酵管检验。

2、淀粉水解试验

某些细菌可以产生分解淀粉的酶，把淀粉水解为麦芽糖或葡萄糖。淀粉水解后，遇碘不再变蓝色。淀粉水解系逐步进行的过程，因而试验结果与菌种产生淀粉酶的能力、培养时间，培养基含有淀粉量和pH等均有一定关系。培养基pH必须为中性或微酸性，以pH7.2最适。淀粉琼脂平板不宜保存于冰箱，因而以临用时制备为妥。

3、V-P试验

某些细菌在葡萄糖蛋白胨水培养基中能分解葡萄糖产生丙酮酸，丙酮酸缩合，脱羧成乙酰甲基甲醇，后者在强碱环境下，被空气中氧氧化为二乙酰，二乙酰与蛋白胨中的胍基生成红色化合物，称V－P（+）反应。

形态结构和培养特性观察

1、微生物的形态结构观察主要是通过染色，在显微镜下对其形状、大小、排列方式、细胞结构（包括细胞壁、细胞膜、细胞核、鞭毛、芽孢等）及染色特性进行观察，直观地了解细菌在形态结构上特性，根据不同微生物在形态结构上的不同达到区别、鉴定微生物的目的。

2、细菌细胞在固体培养基表面形成的细胞群体叫菌落（colony）。不同微生物在某种培养基中生长繁殖，所形成的菌落特征有很大差异，而同一种的细菌在一定条件下，培养特征却有一定稳定性。，以此可以对不同微生物加以区别鉴定。因此，微生物培养特性的观察也是微生物检验鉴别中的一项重要内容。

1）细菌的培养特征包括以下内容：在固体培养基上，观察菌落大小、形态、颜色（色素是水溶性还是脂溶性）、光泽度、透明度、质地、隆起形状、边缘特征及迁移性等。在液体培养中的表面生长情况（菌膜、环）混浊度及沉淀等。半固体培养基穿刺接种观察运动、扩散情况。

2）霉菌酵母菌的培养特征：大多数酵母菌没有丝状体，在固体培养基上形成的菌落和细菌的很相似，只是比细菌菌落大且厚。液体培养也和细菌相似，有均匀生长、沉淀或在液面形成菌膜。霉菌有分支的丝状体，菌丝粗长，在条件适宜的培养基里，菌丝无限伸长沿培养基表面蔓延。霉菌的基内菌丝、气生菌丝和孢子丝都常带有不同颜色，因而菌落边缘和中心，正面和背面颜色常常不同，如青霉菌：孢子青绿色，气生菌丝无色，基内菌丝褐色。霉菌在固体培养表面形成絮状、绒毛状和蜘蛛网状菌落。

微生物生理学是微生物学的分支学科之一。它主要研究微生物的形态与发生、结构与功能、生长与繁殖、代谢与 调等的作用机理节。微生物遗传学是以病毒、细菌、小型真菌以及单细胞动植物等微生物为研究对象的遗传学分支学科。微生物有个体小、生活周期短、能在简单的合成培养基上迅速繁殖等特点，并且可以在相同条件下处理大量个体，所以是进行遗传学研究的良好材料。

土壤微生物学主要研究土壤中微生物的种类、数量、分布、生命活动规律及其与土壤中的物质和能量转化、土壤肥力、植物生长等的关系。 土壤微生物学不仅是微生物学的分支学科，也是土壤学的一个组成部分，而且与生物化学、农业化学、植物生理学和植物病理学等学科相互渗透。它的基本任务是发展土壤肥力和增强植物营养。微生物遗传学的研究一方面要依靠生物化学的知识和方法，另一方面也对生物化学有许多贡献。氨基酸、核苷酸及蛋白质和核酸等大分子的生物合成的研究多采用微生物为材料，而且常用微生物遗传学方法。分子遗传学是在微生物遗传学的基础上发展起来的一个遗传学分支。遗传密码、转录、翻译、信使核糖核酸、转移核糖核酸等都是在微生物中被发现或证实的。

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生物物理学	生物力能学	生物声学	悉生生物学	动物生理学	生物化学
细胞学	习性学	土壤微生物学	优生学	免疫学	生态学
生理学	孢粉学	微生物遗传学	胚胎学	动物学	遗传学

[1] 大科普网 http://www.ikepu.com/biology/biology/branch/microbial_physiology_total.htm