5. 微生物生长规律的分析

生长时期

各期的特点

形成原因

菌体特征

生产应用

调整期

不立即繁殖

对新环境的

适应

代谢活跃，体积增长较快

通过菌种、接种量、培养基等，缩短调整期

对数期

繁殖速率快，以等比数列的形式增加

生存条件适宜

个体形态和生理特性稳定

获取菌种，科研材料

稳定期

繁殖速率与死亡速率相等，活菌数量最大，代谢产物积累最多

生长条件恶化

开始出现芽孢

通过添加新培养基，放出老培养基和控制其他条件，延长稳定期

衰亡期

死亡大大增加

生存条件极度恶化

出现多种形态的畸变

6．归纳教材中列举的微生物的代谢类型及特征：

1）微生物代谢异常活跃的原因：

⑴ 表面积与体积之比很大：能够迅速与外界进行物质交换

⑵ 具有复杂而精确的代谢调节方式：酶合成的调节，保证代谢的需要又可避免细胞内物质和能量的浪费，增强了微生物对外界环境的适应能力；酶活性的调节，通过酶分子结构的可逆改变达到快速、精确地调节微生物的代谢。

2）细菌的一些特征：

 ⑴ 转录和翻译同时同地（细胞质中）进行

 ⑵ 基因结构同样包括编码区和非编码区，但编码区是连续的，无外显子和内含子的区分

 ⑶ 细胞内只有核糖体，无其它复杂的线粒体、叶绿体等细胞器。无线粒体不等天只进行无氧呼吸，有些细菌可以进行有氧呼吸，场所是在细胞质基质和细胞膜上。

3）病毒：无细胞结构，营专性寄生生活，必须借助寄生才能合成它所需要的物质生活。所以培养病毒时要先培养病毒的寄主。

2.  微生物与动、植物的营养比较

⑴不论从元素水平还是从营养要素的水平来看，微生物的营养与摄食型动物（包括人类）和光合自养型的植物非常相似，它们之间存在着“营养上的统一性”（见下表）。具体地说，微生物有五大营养要素物质，即碳源、氮源、生长因子、水和无机盐。

动物（异养）

微生物

绿色植物（自养）

异  养

自  养

碳  源

糖类、脂肪

糖、醇、有机酸

CO₂、碳酸盐

CO₂、碳酸盐

氮  源

蛋白质或其他代谢产物

蛋白质或其他代谢产物、有机氮化物

无机氮化物、氮

无机氮化物

生长因子

维生素

一部分需要

不需要

不需要

无机盐

无机盐

无机盐

无机盐

无机盐

水

水

水

水

水

⑵微生物同化作用类型的判断方法：以碳源为判断依据

  如需要有机碳的，则为异养型；如需要无机碳的，则为自养型。为自养型者再看能量来源，如需要光能的则为光能自养型，如需要化学能的则为化能自养型。

3、微生物的代谢产物

主要是初级代谢产物和次级代谢产物比较

4、组成酶与诱导酶比较

内 容

存 在

合    成

实   例

组成酶

一直存在

只受遗传物质控制

大肠杆菌分解葡萄糖的酶

诱导酶

诱导合成

既受诱导物的诱导，

也受遗传物质的控制

大肠杆菌分解乳糖的酶

1．人体运动时的能量供应与能量消耗 

人体运动时，能量消耗明显增加，增加多少决定于运动强度和持续的时间。人体生命活动的能量来源于三磷酸腺苷（ATP）的分解，如神经传导兴奋时的离子转运、腺体的分泌活动、消化道的吸收、肾小管的重吸收、肌肉的收缩等，而ATP中的能量则来源于糖、脂肪和蛋白质的氧化分解。 在各种运动中所需的ATP分别由三种不同的能源系统所供给：⑴高能磷酸化合物系统（ATP―CP）（CP为磷酸肌酸）；⑵乳酸系统（无氧呼吸系统）；⑶有氧呼吸系统。3种能源系统的一般特点与运动的关系如下表所示：

种类

高能磷酸化合物系统

乳酸系统

有氧呼吸系统

代谢

无氧代谢

无氧代谢

有氧代谢

反应

十分迅速

迅速

慢

能源

CP

糖元

糖类、脂肪和蛋白质

ATP的生成量

很少

有限

很多

与肌肉的关系

肌肉中贮量少

副产品可导致肌肉疲劳

无导致肌肉疲劳的副产品

应用于

短跑和任何高频率、短时间的运动

1~3分钟的运动

耐力或长时间的运动

从事不同的运动项目，ATP重新合成的能量来源途径不尽相同。例如：在从事时间短、强度大的运动，如100米跑时，ATP的再合成主要由磷酸肌酸的分解来提供能量；从事时间长、强度小的马拉松跑时，能量几乎全部由有氧代谢系统供给；介于上述两者之间的运动项目，如400米、800米、1500米跑时，则需要无氧代谢和有氧代谢混合供给能量。图4-1表示了不同距离跑时机体的供能情况。

微生物代谢

1．微生物类群

分类

形态

结   构

生活方式

代表生物

病毒

无细胞结构

主要有核酸和蛋

白质衣壳组成

寄生

植物病毒、动物

病毒、噬菌体

原核生物界

单细胞

原核细胞结构

寄生、腐生、自养

细菌、蓝藻、

放线菌

真菌界

单细胞或

多细胞

真核细胞结构

腐生、寄生

酵母菌、霉菌等

原生生物界

单细胞

真核细胞结构

寄生、异养、自养

衣藻、变形虫、

疟原虫等

进行比较复习：（1）原核生物与真核生物

（2）有细胞结构的生物与非细胞结构的生物

（3）三种微生物的结构特点与生殖类型；小的方面如（1）细菌的核区与质粒中的基因及控制的性状（2）细菌基本结构与特殊结构等。

图2-6-7

(3)CO₂：增加CO₂的浓度对呼吸作用有明显的抑制效应。这可以从化学平衡的角度得到解释。据此原理，在蔬菜和水果的保鲜中，增加CO₂的浓度也具有良好的保鲜效果。

四、动物的新陈代谢

图2-6-6

(2)氧气：氧气是植物正常呼吸的重要因子，氧气不仅直接影响呼吸速度，也影响到呼吸的性质。绿色植物在完全缺氧条件下就进行无氧呼吸，大多数陆生植物根尖细胞的无氧呼吸产物是酒精和CO₂。酒精对细胞有毒害作用，所以大多数陆生植物不能长期忍受无氧呼吸。在低氧条件下通常无氧呼吸与有氧呼吸都能发生，氧气的存在对无氧呼吸起抑制作用。有氧呼吸强度随氧浓度的增加而增强。微生物的无氧呼吸称为发酵，氧气对发酵有抑制作用。关于无氧呼吸和有氧呼吸与氧浓度之间的关系用图?2-6-7?所示的曲线来表示。根据氧对呼吸作用影响的原理，在贮存蔬菜、水果时就降低氧的浓度，一般降到无氧呼吸的消失点。如降得太低，植物组织就进行无氧呼吸，无氧呼吸的产物(如酒精等)往往对细胞有一定的毒害作用，而影响蔬菜、水果的贮藏保鲜。

5．影响呼吸作用的因素

(1)温度：温度能影响呼吸作用，主要是影响呼吸酶的活性。一般而言，在一定的温度范围内，呼吸强度随着温度的升高而增强(如图2-6-6所示曲线)。根据温度对呼吸强度的影响原理，在生产实践上贮藏蔬菜和水果时应该降低温度，以减少呼吸消耗。温度降低的幅度以不破坏植物组织为标准，否则细胞受损，对病原微生物的抵抗力大减，也易腐烂损坏。

图2-6-5

(4)必需矿质元素的供应：绿色植物进行光合作用时，需要多种必需的矿质元素。①氮是催化光合作用过程各种酶以及NADP⁺和ATP的重要组成成分；②磷也是NADP⁺和ATP的重要组成成分。科学家发现，用磷脂酶将离体叶绿体膜结构上的磷脂水解掉后，在原料和条件都具备的情况下，这些叶绿体的光合作用过程明显受到阻碍，可见磷在维持叶绿体膜的结构和功能上起着重要的作用。③绿色植物通过光合作用合成糖类，以及将糖类运输到块根、块茎和种子等器官中，都需要钾。④镁是叶绿体的重要组成成分，没有镁就不能合成叶绿素。等等。

图2-6-4?

(3)CO₂浓度：CO₂是植物进行光合作用的原料，只有当环境中的CO₂达到一定浓度时，植物才能进行光合作用。植物能够进行光合作用的最低CO₂浓度称为CO₂的补偿点，即在此CO₂浓度条件下，植物通过光合作用吸收的CO₂与植物呼吸作用释放的CO₂相等。环境中的CO₂低于这一浓度，植物的光合作用就会低于呼吸作用，消耗大于积累，长期如此植物就会死亡。一般来说，在一定的范围内，植物光合作用的强度随CO₂浓度的增加而增加，但达到一定浓度后，光合作用强度就不再增加或增加很少，这时的CO₂浓度称为CO₂的饱和点。如CO₂浓度继续升高，光合作用不但不会增加，反而要下降，甚至引起植物CO₂中毒而影响植物正常的生长发育。如图2-6-5所示：?

图2-6-3

③光补偿点在不同的植物是不一样的，主要与该植物的呼吸作用强度有关，与温度也有关系。一般阳生植物的光补偿点比阴生植物高。

④光饱和点也是阳生植物高于阴生植物。所以在栽培农作物时，阳生植物必须种植在阳光充足的条件下才能提高光合作用效率，增加产量；而阴生植物应当种植在阴湿的条件下，才有利于生长发育，光照强度大，蒸腾作用旺盛，植物体内因失水而不利于其生长发育，如人参、三七、胡椒等的栽培，就必须栽培于阴湿的条件下，才能获得较高的产量。

注意区分以下表述：

①总光合作用是指植物在光照下制造的有机物的总量(吸收的CO₂总量)。?

②净光合作用是指在光照下制造的有机物总量(或吸收的CO₂总量)中扣除掉在这一段时间中植物进行呼吸作用所消耗的有机物(或释放的CO₂)后，净增的有机物的量。

(2)温度：植物所有的生活过程都受温度的影响，因为在一定的温度范围内，提高温度可以提高酶的活性，加快反应速度。光合作用也不例外，在一定的温度范围内，在正常的光照强度下，提高温度会促进光合作用的进行。但提高温度也会促进呼吸作用。(如图2-6-4所示)所以植物净光合作用的最适温度不一定就是植物体内酶的最适温度。

4．影响光合作用的因素

光合作用是在植物有机体的内部和外部的综合条件的适当配合下进行的。因此内外条件的改变也就一定会影响到光合作用的进程或光合作用强度的改变。影响光合作用强度的因素主要有光照强度、CO₂浓度、温度和矿质营养。?

(1)光照强度：植物的光合作用强度在一定范围内随着光照强度的增加而增强，同化CO₂的速度也相应增加，但当光照强度达到一定时，光合作用的强度不再随着光照强度的增加而增强。植物在进行光合作用的同时也在进行呼吸作用：?

①当植物在某一光照强度条件下，进行光合作用所吸收的CO₂与该温度条件下植物进行呼吸作用所释放的CO₂量达到平衡时，这一光照强度就称为光补偿点，这时光合作用强度主要是受光反应产物的限制；

②当光照强度增加到一定强度后，植物的光合作用强度不再增加或增加很少时，这一光照强度就称为植物光合作用的光饱和点，此时的光合作用强度是受暗反应系统中酶的活性和CO₂浓度的限制。(如图2-6-3所示)?