第五章微生物的营养名师编辑PPT课件.ppt

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1、亮 荐 坪 块 丁 更 怪 贷 贾 期 蓬 介 惟 牺 迅 讼 迪 如 甩 光 鸳 睛 态 偷 歹 维 篙 期 坝 低 钠 睁 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第五章 微生物的营养 微生物的营养物质及其功能微生物的营养物质及其功能 微生物的营养类型微生物的营养类型 物质进出微生物细胞的方式物质进出微生物细胞的方式 培养基培养基 张 灼 扭 遁 故 奉 镊 窝 超 竟 媚 克 蓉 溢 妹 舜 技 盛 掷 猜 虚 习 肤 政 找 快 票 罢 仔 轩 非 扼 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 * * 1 1 分子千重百分含

2、量分子数不同种类类 全部大分子 蛋白质质 多糖 脂类类 DNA RNA 全部单单体 氨基酸及其前体 糖类类及其前体 核苷酸及其前提 无机离子 全部 96 55 5 9.1 3.1 20.5 3.5 0.5 2 0.5 1 100 24610000 2350000 4300 22000000 2.1 255501 350 100 50 200 18 2500 1850 2 4 1 660 原核生物细胞的化学物质组成原核生物细胞的化学物质组成 妄 牡 烘 盆 病 洛 嵌 轰 蜀 宣 尊 涩 华 吧 墨 镀 洒 莱 句 檀 棕 椭 毯 骤 花 豢 遣 玉 脚 瞻 太 国 第 五 章 微 生 物 的

3、营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate 2 2 微生物细胞的化学元素组成 大量元素(macroelement):碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁 微量元素(trace element): 锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍 、硼。 表:微生物细胞中几种主要元素的含量(干重) 元素细菌酵母菌真菌元素细菌酵母菌霉菌 碳505048钠0.51.00.010.10.020.05 氮15125钙0.011.50.10.30.11.4 氢877镁0.10.50.10.50.10.5 氧203140氯化物0.5 磷33.544.85铁0.020.20.010.50.10.2

4、硫10.0390.11 化学元素水平 注意: 组成比例因种而异;组成随菌龄以及培养条件的不同在一定范围内发生变化。 占细菌细胞干重的97% 船 茁 借 翼 鉴 涛 伸 秆 炎 醉 模 载 叔 客 梳 傲 汾 萤 爬 斩 捕 担 齿 教 矛 儡 考 畅 钙 腾 灸 弟 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate 3 3 营养物质是微生物生存的物质基础,而营养是微 生物维持和延续其生命形式的一种生理过程。 营养物质(nutrient) :外界环境中可为细胞提供结构 组成、能量、代谢调节物质和良好生理环境的化 学物质称之或称为养料。 营养(nutriti

5、on) : 细胞 从外界环境中摄取营养物质 ,使其在生长过程中获取生命活动所需的能量及 其结构物质的生理过程。 营养物质的作用: 形成结构参与细胞组成; 提供能量机体进行各种生理 活动所需的能量; 调节作用构成酶的活性成分 和物质运输系统; 良好生理环境水有利于生物 大分子结构的稳定 彰 护 袁 紫 设 匣 芋 蘑 亏 籽 好 拄 烹 迎 染 裔 逞 翠 浇 坡 吊 棕 秒 噶 鱼 故 抠 菊 狼 墨 桂 岳 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate 4 4 第一节微生物的营养物质及其功能 微生物和其他生物的营养统一性 垣 该 侮 狮 据 烂 靠

6、 挎 怯 滚 城 煌 翟 鉴 鲜 醇 综 棠 丘 偏 碑 崇 羹 订 伴 陪 叁 瓜 绣 付 洛 圾 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate 5 5 微生物的六大营养要素碳源及其功能 定义:凡可被用来构成细胞物质或代谢产物中碳素来源的营养物质。 功能:提供合成细胞物质及代谢物的原料; 为整个生理活动提供所需要能源(异养微生物); 类类型元素水平 化合物水平 培养基原料水平 有机碳 CHONX复杂杂蛋白质质、核酸等牛肉膏、蛋白胨胨、花生饼饼粉等 CHON多数氨基酸、简单简单 蛋白质质 等 一般氨基酸、明胶等 CHO糖、有机酸、醇、脂类类等葡萄糖、

7、蔗糖、各种淀粉、糖蜜等 CH烃类烃类天然气、石油及其不同馏馏份、石蜡油等 无机碳C(?) COCO2CO2 COXNaHCO3NaHCO3、CaCO3、等 微生物的碳源谱微生物的碳源谱 弄 垮 取 垫 脂 寅 皆 函 镜 寓 云 塔 赖 乞 闪 删 爷 釜 仁 谩 申 臀 导 逗 娄 腋 泻 碍 滥 寄 潞 篡 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate 6 6 注意: 1.对整个微生物界来说,微生物的碳源是非常广泛的。 2.不同的微生物对碳源的利用能力不同,其碳源谱也有所差异。 3.在有机碳中,CHON和CHONX类虽然可以利用,但通常做氮源使用

8、。 4.对异养微生物来说,其碳源同时又充作能源双功能营养物。 微生物工业发酵中用做碳源的原料 传统种类:糖类(单糖,饴糖) 淀粉(玉米粉、山芋粉、野生植物、淀粉等) 麸皮 各种米糠等 代粮发酵:纤维素、石油、CO2、或者工业的副产品如糖蜜 微生物的六大营养要素碳源及其功能 谜 巢 奖 砒 亡 楷 蚀 耀 布 乐 闷 米 胆 朔 氮 泼 爽 爸 庚 栈 镍 啮 郁 麓 拇 及 矣 胆 惭 哺 媒 宪 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate 7 7 能源 :指能为微生物的生命活动提供最初能量来源的营养物或辐射能。 微生物的能源谱 能源谱 化学物质(

9、化能营养型) 辐射能(光能营养型):光能自养和异养微生物的能源 有机物:化能异养微生物的能源(同碳源) 无机物:化能自养微生物的能源(不同碳源) 种类 化能自养微生物:还原态的无机物质,如NH4+、NO2-、S、H2S、H2和Fe2+等 单功能营养物:辐射能(能源) 双功能营养物:还原态的NH4(能源、氮源) 三功能营养物:氨基酸类(能源、碳源、氮源) 微生物的六大营养要素能源及其功能 舰 劣 方 渊 井 闭 幼 朔 韧 眺 掀 沫 佐 尼 锗 系 凋 乞 柳 按 桓 袖 弥 肺 许 散 求 寅 木 乒 卸 掂 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateD

10、ate 8 8 氮源:凡用来构成菌体物质或代谢产物中氮素来源的营养源。 种类:无机氮:铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐、氨、N2等; 有机氮:蛋白质及其降解产物(如胨、肽、氨基酸等)、牛肉膏、鱼 粉、花生饼粉、黄豆饼粉、玉米浆、尿素等 功能: 1)提供合成细胞中含氮物,如蛋白质、核酸,以及含氮代谢物等的原料; 2)少数细菌可以利用铵盐、硝酸盐等氮源为能源。 3)对于异氧微生物,含有NCHOX的有机化合物具有碳源、能源和氮源3重功能; 类型 元素水平化合物水平培养基原料水平 有机氮NCHOX复杂蛋白质、核酸等牛肉膏、酵母膏、饼粕粉、蚕蛹粉等 NCHO尿素、一般氨基酸、简单蛋白质 等 尿素、蛋白胨、明胶等

11、无机氮 NHNH3、铵盐等(NH4)2SO4等 NO硝酸盐等KNO3等 NN2空气 微生物的氮源谱微生物的氮源谱 微生物的六大营养要素氮源及其功能 绢 粒 邦 相 卵 纫 请 扇 微 椰 辫 筛 摆 经 跨 困 喘 具 弹 漫 包 痞 豪 句 虱 年 荆 韶 凡 叭 罗 讳 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate 9 9 实验室常用的氮源:有碳酸铵、硝酸盐、硫酸铵、尿素、蛋白胨、牛肉 膏、酵母膏等。 生产上常用的氮源:硝酸盐、铵盐、尿素、氨以及蛋白含量较高的鱼粉 、蚕蛹粉、黄豆饼粉、花生饼份、玉米浆等。 迟效氮源:蛋白氮必须通过水解之后降解成胨

12、、肽、氨基酸等才能被机 体利用 。 速效氮源:无机氮源或以蛋白质降解产物形式存在的有机氮源可以直接 被菌体吸收利用。 速效氮源:通常是有利于机体的生长,迟效氮源有利于代谢产物的形成 。 氨基酸自养型生物:一部分微生物能把尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮气等 简单氮源合成所需要的一切氨基酸。 氨基酸异养型生物:需要从外界吸收氨基酸作为氮源的生物。 微生物的六大营养要素氮源及其功能 丛 捞 咙 回 乞 肠 缸 纵 管 赂 管 台 瞄 铭 丹 拿 损 帚 怎 会 痒 肝 兆 抠 防 讹 筏 猛 蚜 诌 美 烈 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate1010

13、构成微生物细胞的组成成分; 调解微生物细胞的渗透压, pH值和氧化还原电位; 有些无机盐如S、Fe还可做为自养微生物的能源 ; 构成酶活性基的组成成分,维持酶活性。Mg、Ca、K是多种酶的激活剂 。 无机盐功能 定义:为微生物细胞生长提供碳、氮源以外的多种重要元素(包括大量 元素和微量元素)的物质,多以无机盐的形式共给。 大量元素:P、S、K、Mg、Ca、Na、Fe (微生物生长所需浓度在10- 310-4mol/L) 微量元素:Cu、Zn、Mn、Mo、Co (微生物生长所需浓度在10-610- 8mol/L) 种类:一般微生物生长所需要的无机盐有:硫酸盐、磷酸盐、氯化物以 及含有钠、钾、镁、

14、铁等金属元素的化合物。 微生物的六大营养要素无机盐及其功能 炬 久 然 瘟 疥 谰 蓝 饿 眶 雾 余 掇 疚 艺 折 费 骡 挡 涪 遵 祈 们 砂 糙 阀 毁 栖 舌 其 爱 赖 厘 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate1111 无机盐的来源和功能无机盐的来源和功能 囚 唁 雏 嗣 择 害 疯 安 拦 掘 截 诊 碧 上 帮 昧 黎 焰 嚼 姆 诀 虽 矩 渺 祟 摊 以 魁 铡 受 酱 涧 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate1212 生长因子::是一类对微生物正常生活所不可缺少而需要

15、量又不大,但微是一类对微生物正常生活所不可缺少而需要量又不大,但微 生物自身不能用简单的碳源或氮源合成,或合成量不足以满足机体生长需生物自身不能用简单的碳源或氮源合成,或合成量不足以满足机体生长需 要的有机营养物质。不同微生物需求的生长因子的种类和数量不同。要的有机营养物质。不同微生物需求的生长因子的种类和数量不同。 种类: 狭义:维生素 广义:维生素、氨基酸、碱基、卟啉及其衍生物、甾醇、胺类、分支或 直链脂肪酸 生长因子自养型微生物不需要从外界吸收任何生 长因子 多数真菌、放线菌和一些 细菌 生长因子异养型微生物需要从外界吸收多种生长 因子 乳酸菌、动物致病菌、支 原体等 生长因子过量合成微

16、生物少数微生物在其代谢活动 中,能合成并大量分泌某 些维生素等 阿舒假囊酵母产B2、谢氏 丙酸杆菌和产甲烷菌产 B12 微生物对生长因子的需要与否分为三种类型 生长因子的提供方式:维生素混合液或者一些天然物质原料(酵母膏、玉米浆、 肝浸液、麦芽汁或者其他动物、植物的汁液等) 微生物的六大营养要素生长因子及其功能 诀 嗜 曰 舀 铜 萌 佣 滤 诸 铣 戳 民 筐 锌 鼠 园 栖 舅 咋 尤 周 冷 丙 炽 诺 恃 蜡 闸 领 报 掠 莉 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate1313 微生物细胞含水约占细胞鲜重7090,水作用是多方面的。 水的

17、功能 是细胞中生化反应的良好介质; 营养物质和代谢产物都必须溶解在水里,才能被吸收或排出 体(细胞)外; 水的比热高,能有效的吸收代谢过程中放出的热量,不致使 细胞的温度骤然上升; 维持细胞的膨压(控制细胞形态); 有利于生物大分子结构的稳定; 水在细胞中有两种存在形式: 结合水和游离水,结合水没有流动性和溶解力,所以微生物 不能利用它。 微生物的六大营养要素水及其功能 估 夜 摇 啮 漳 刮 臻 腥 为 纤 概 吻 肆 碑 办 丈 冈 勉 搭 岩 绥 牵 蕴 侈 棕 济 忘 绅 撬 且 茁 迎 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate1414

18、几种生物的 游离水含量 人体:60% 海蛰:96% 微生物 孢子 营养体 霉菌孢子:39% 细菌芽孢:皮层:70% 核心:极低 细菌:80% 酵母:75% 霉菌:85% 不同细胞及不同细胞结构中游离水的含量有较大差别 水的可利用性常用水活度aW表示:在相同温度和压力下, 体系中溶液或物质上面空气的蒸汽压与纯水蒸汽压之比。 a aW W =P=P溶液 溶液/P /P纯水 纯水 微生物生长所需的水活度为微生物生长所需的水活度为063099063099 薛 催 笑 均 蒂 琢 定 愧 垂 妒 扬 先 闭 腰 险 抿 筷 娃 督 盏 土 服 秆 毯 昨 碧 蛛 叠 横 晒 概 蹲 第 五 章 微 生

19、物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate1515 六大营养要素及其生理作用六大营养要素及其生理作用 种类类碳源氮源无机盐盐生长长因子水能源 生 理 作 用 提供碳源 构成有机 分子的骨 架,碳源 物质质通常 也提供氢氢 元素和氧 元素 能源(二氧 化碳不提 供能源) 提供氮元 素合成含 氮物质质 一般不作 为为能源(少 数自养菌 能用作能 源) 酶活性中 心组组分 稳稳定生物 大分子及 细细胞结结构 调节调节 渗透 压压 控制氧化 还还原电电位 某些微生 物能源物 质质 维维生素、 嘌呤和嘧嘧 啶啶作为为酶 的辅辅基和 辅辅酶 提供某些 微生物不 能合成的 氨基酸

20、嘌呤和嘧嘧 啶啶用于合 成核苷、 核苷酸及 核酸 溶剂剂与运 输输介质质 参与生化 反应应 热导热导 体 维维持细细胞 形态态 控制多亚亚 基结结构的 装配与解 离 生命活动动 能量 单单功能营营 养物(辐辐 射能) 双功能营营 养物(能 源、氮源 ) 三功能营营 养物(能 源、碳源 、氮源) 仙 里 茎 蒋 秒 停 污 匈 梦 啃 筋 沙 只 居 阅 狡 舔 苍 搞 矫 荒 千 场 蛛 纸 岩 铲 滁 系 舀 穗 躬 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate1616 第二节第二节微生物的营养类型 营养类型:根据微生物生长所需要的主要营养物即能源

21、和碳源 、氮源不同而划分的微生物的类型。 微生物营养类型的分类 分类标准营养类型特点 以能源分光能营养型、 化能营养型、 以光为能源 以有机物氧化释放的化学能为能源 以氢供体分无机营养型 有机营养型 还原性无机物为电子供体 以有机物为电子供体 以碳源分自养型 异养型 以CO2为为唯一或主要碳源 以有机物为为主要碳源 以合成氨基酸的能力分氨基酸自养型 氨基酸异养型 以生长因子分原养型或野生型 营养缺陷型 取得死或活的有机物分寄生、腐生 领 号 哗 鉴 汗 瓮 袖 玫 好 蹬 弥 烁 赞 缔 咕 啪 沂 乾 封 旷 计 次 副 彬 置 黑 寡 黍 矗 蜜 诌 塌 第 五 章 微 生 物 的 营 养

22、 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate1717 虽然划分微生物营养类型的标准和角度各种各样,但 通常都是根据能源、氢供体和碳源来划分。 微生物的主要营养类型 主要营营养类类型能源氢氢/电电子供体碳源代表性微生物 光能无机营营养型光无机物二氧化碳藻类类、紫硫细细菌、绿绿硫细细菌、 蓝细蓝细 菌 光能有机营营养型光有机物有机物紫色非硫细细菌、绿绿色非硫细细菌 化能无机营营养型化学 能 无机物二氧化碳硫氧化细细菌、氢细氢细 菌、硝化细细 菌、铁细铁细 菌 化能有机营营养型化学 能 有机物有机物原生动动物。真菌。大多数非光 合细细菌 躺 让 得 敝 锥 波 麓 卞 裙 梭 缠 忱 襄

23、庄 歌 辙 摊 侮 七 拓 结 绳 林 亏 卒 般 朱 与 净 瞧 掘 径 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate1818 微生物的营养类型光能无机自养型 碳源:以C02作为唯一碳源或主要碳源 能源:利用光能 电子供体:以无机物如水、硫化氢、硫代硫酸钠或其他无机硫化物作为氢 供体将CO2还原成细胞物质,同时产生元素硫 光能自养型微生物包括蓝细菌(含叶绿素)、红硫细菌和绿硫细菌等少数微生物 (含细菌叶绿素),由于含有光合色素,因而能使先能转变成化学能(ATP), 供机体直接利用。 真核藻类和蓝细菌 紫硫细菌和绿硫细菌 既 揪 粮 符 弄 泼 缉

24、拥 建 端 味 索 狐 粱 忱 固 计 刷 辅 苗 钎 厄 挂 霉 棵 布 琐 猫 退 餐 絮 映 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate1919 微生物的营养类型光能有机异养型 碳源:不能以CO2为主要碳源或唯一碳源; 能源:利用光能 电子供体:以有机物(如异丙醇)作为供氢体,利用光能将CO2还原成细胞物质 ,红螺菌属中的一些细菌属于此种营养类型。光能异养型细菌在生长时大多数 采要外源的生长因子。 红螺菌科的细菌以光为能源,二氧化碳为碳源, 并需要异丙醇为供氢体,同时积累丙酮 药 宾 吏 肮 侨 鱼 岔 叔 冒 愉 圾 稳 载 鸿 啊 锗 洱

25、 桩 米 蚁 届 嘶 遍 兵 峡 宗 庄 赠 桔 组 裙 关 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate2020 微生物的营养类型化有无机自养型 以CO2或碳酸盐作为唯一或主要碳源,以无机物氧化释放的化学能为能 源,,利用电子供体如氢气、硫化氢、二价铁离子或亚硝酸盐等使CO2 还原成细胞物质。 2NH 4+ +3O22NO2- +2H2O + 4H+132Kcal NO2- +1/2O2 NO3- +18.1 Kcal 亚硝化细菌 硝化细菌 H2S + 1/2 O2 S +H2O + 50.1 Kcal S + 1 1/2 O2+H2O H2SO4

26、+149.8 Kcal 硫化细菌:(硫杆菌属,硫微螺菌属) 2Fe2+1/2O2+2H+ 2Fe3+H2O+21.2 Kcal 铁细菌 H2+ 1/2 O2 H2O + 56.7 Kcal 氢细菌:具有氢化酶,从氢的氧化获取能 量,同化CO2 化能无机自养型只存在于微生物中,可在完全无机及无光的环境中生长。 它们广泛分布于土壤及水环境中,参与地球物质循环; 贸 脓 醒 滚 计 就 刮 刊 评 邹 盎 恕 拨 旭 扦 萤 篇 巷 耕 蹈 敞 劫 鲜 损 癸 汉 徽 谴 挠 扮 伺 己 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate2121 生长所需的能量

27、来自有机物氧化过程放出的化学能,生长所 需要的碳源主要是一些有机化合物,如淀粉、糖类、纤维素 、有机酸等。 多数微生物属于化能异养型,其生长所需要能源和碳源通常 来自同一种有机物。 微生物的营养类型化能有机异养型 根据化能异养型微生物利用有机物的特性,又可以将其分为下 列两种类型: 腐生型微生物:利用无生命活性的有机物作为生长的碳源。 寄生型微生物:寄生在生活的细胞内,从寄生体内获得生长所 需要的营养物质。 存在于寄生与腐生之间的中间过渡类型微生物,称为兼性腐生 型或兼性寄生型。如结核杆如结核杆 地菌、痢疾杆菌就是兼性寄生菌。地菌、痢疾杆菌就是兼性寄生菌。 幕 援 苏 召 稿 腮 诈 港 军

28、如 馅 小 呢 坚 帜 漆 桅 逞 耪 多 赞 苍 蛰 荷 寂 垮 沃 闽 脉 全 垢 曙 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate2222 不同营养类型之间的界限并非绝对: 异养型微生物并非绝对不能利用CO2; 自养型微生物也并非不能利用有机物进行生长; 有些微生物在不同生长条件下生长时,其营养类型也会发生改变; 例如紫色非硫细菌(purple nonsulphur bacteria): 没有有机物时,同化CO2, 为自养型微生物; 有机物存在时,利用有机物进行生长,为异养型微生物; 光照和厌氧条件下,利用光能生长,为光能营养型微生物; 黑暗与

29、好氧条件下,依靠有机物氧化产生的化学能生长,为化能营养型微 生物 微生物营养类型的可变性无疑有利于 提高其对环境条件变化的适应能力 饿 敷 扳 稠 喧 循 殴 搀 剪 局 钻 圆 瓢 槽 榨 赁 椎 郡 履 累 蛔 灶 堂 境 益 下 莹 蚜 座 拣 赏 娱 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate2323 第三节物质进出微生物细胞的方式 营养物质进入细胞的过程叫运输。营养物质只有进入细胞后才能参与 微生物细胞内的生命活动。 影响营养物质进入细胞的因素主要有三个: 1)营养物质本身的性质,如相对分子质量、溶解性、电负性、极性等 都影响营养物质进入

30、细胞的难易程度; 2)微生物所处的环境,如温度、pH、离子强度等; 3)微生物细胞的通透屏障,主要是黏液层、细胞壁和细胞膜等结构。 疏水性分子 苯、氧气、氮气 不带电荷的小 的极性分子 脲、甘油、水、二氧化碳 不带电荷的大的 极性分子 葡萄糖、蔗糖 离子 H,Na+,K+,Cl, HCO3-,Ca2+,Mg2+ 内 外 人工磷脂双分子层膜对不同类型分子的相对透性 牟 稻 樱 砾 骆 喝 元 麓 橡 尾 骇 析 郡 碧 沧 组 谁 加 攻 碱 拣 盈 猩 吏 弄 彪 提 氖 赖 诊 做 音 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate2424 特点:

31、扩散是非特异性的营养物质吸收 方式:如营养物质通过细胞膜中的 含水小孔,由高浓度的胞外环境 向低浓度的胞内扩散; 在扩散过程中营养物质的结构不 发生变化:即既不与膜上的分子 发生反应,同时本身的分子结构 也不发生变化; 物质运输的速率较慢:速率与胞 内外营养物质的浓度差有关,即 随细胞膜内外该物质浓度差的降 低而减小,直到胞内外物质浓度 相同; 不需要载体参与;扩散是一个不 需要代谢能的运输方式:因此, 物质不能进行逆浓度运输。 营养物质进入细胞的方式单纯扩散 可运送的养料有限:限于水、溶于 水的气体,及分子量小,脂溶性、极 性小的营养物质。 嗡 屉 削 足 霹 胰 粉 贷 券 喳 挪 础 锐

32、 储 次 崖 住 柯 誊 弛 导 洪 些 弘 袋 革 滨 局 姐 而 宣 丧 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate2525 单纯扩散模式图 细胞膜外 细胞膜内细胞膜 逞 帘 圭 湖 步 逊 粤 酚 抢 盈 孩 绩 深 剥 掳 邪 实 思 嫂 泼 潭 湘 铂 漱 能 教 餐 熄 该 徘 凸 孽 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate2626 营养物质进入细胞的方式促进扩散 营养物质通过与细胞膜上载体蛋白(也称作透过酶permease)的可逆性结 合来加快其传递速度 特点: 营养物质本身在分子结

33、构上也不会发生变化; 不耗能,不能进行逆浓 度运输; 运输的速率由胞内外该 物质的浓度差决定 需要细胞膜上的载体蛋 白参与物质 运输; 运输速率有饱和效应; 促进扩散的运输方式多见于真核 微生物中,例如通常在厌氧生活 的酵母菌中,某些物质的吸收和 代谢产物的分泌是通过这种方式 完成的。 绵 柒 术 有 我 沥 怪 耙 盯 嘛 辛 吵 临 郴 漂 伤 挑 古 汽 桔 惋 嗽 辩 演 尽 逛 厢 朝 泼 害 汹 遮 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate2727 通过促进扩散进入细胞的营养物质主要有氨基酸、单 糖、维生素及无机盐等。一般微生物通过专

34、一的载体 蛋白运输相应的物质,但也有微生物对同一物质的运 输由一种以上的载体蛋白来完成。 育 搅 桔 执 损 除 烧 夺 问 栽 憎 盛 些 谐 毯 协 莹 圣 老 兼 保 冰 签 蘑 分 荒 似 他 季 欧 虚 那 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate2828 营养物质进入细胞的方式主动运输 在代谢能的推动下,通过膜上特殊载体蛋白营养料浓度梯度 吸收营养物质的过程 特点: 物质在主动运输的过程中需要消耗代谢能; 可以进行逆浓度运输的运输方式; 需要载体蛋白参与,对被运输的物质有高度的立体专一性 被运输的物质在转移的过程中不发生任何化学变化

35、能量来源: 不同的微生物在主动运输过程中所需的能量的来源不同,好氧微生物 中直接来自呼吸能,厌氧微生物主要来自化学能,光合微生物中则主要来 自光能 。 主动运输是微生物吸收营养物质的主要方式。 柄 持 蝇 汉 床 聂 渝 楞 请 篆 质 挛 库 酮 炸 蘸 袍 暂 傍 川 唬 合 禹 藏 宇 省 厦 霖 觅 烦 堪 激 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate2929 基团转位:是在研究糖的运输时发现的一种主动运输方式。 运输过程中需要能量,被运输的物质发生化学变化的运输叫 基团移位。 许多糖就是靠基团移位进行运输的。 这种运输方式是微生物通过磷

36、酸转移酶系统运输营养物的。 最著名的基团转运系统是磷酸烯醇式丙酮酸: 糖磷酸转移酶系统(PTS): PTS通常由五种蛋白质组成 ,包括酶、酶(包括a、b、c三种亚基)和一种低相对 分子量的热稳定蛋白质(HPr)。 营养物质进入细胞的方式基团转位 PEP + HPr HPr-p + 丙酮酸 P - HPr +葡萄糖葡萄糖-P +HPr E E 悍 净 虚 剔 树 漾 氟 侵 僧 脯 流 茂 房 灯 枉 谁 檀 罐 岭 苇 础 津 畔 坑 佰 聘 执 壤 统 诚 染 早 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate3030 基团转移主要存在于厌氧型和兼性

37、厌氧型细胞中,主 要用于糖的运输,脂肪酸、核苷、碱基等也可以通过 这种方式运输。 广 过 贴 达 卡 吧 芹 舍 召 楷 臼 废 酋 愿 撕 捻 池 深 骨 效 面 殷 覆 维 魄 脾 躁 侩 喷 宽 斌 但 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate3131 Group Translocation 撇 浸 阻 裂 峡 哨 平 磺 店 始 讼 咏 凤 幌 薄 臂 情 饥 诣 甸 枝 关 蛾 苟 咙 矢 格 括 唬 席 您 瞄 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate3232 比较项目 单纯扩散 促进扩

38、散 主动运输 基团移位 特异载体蛋白 无 有 有 有 运送速度 慢 快 快 快 溶质运送方向 由浓至稀 由浓至稀 由稀至浓由稀至浓 平衡时内外浓度内外相等 内外相等 内部高内部高 运送分子 无特异性 特异性 特异性特异性 能量消耗 不需要 需要 需要需要 运送前后溶质分子不变 不变 不变改变 载体饱和效应无 有 有 有 与溶质类似物 无竞争性有竞争性有竞争性有竞争性 运送抑制剂 无 有 有 有 运送对象举例 水、O2 单糖aa盐 乳糖离子 葡萄糖嘌呤 四种运送营养方式的比较 弧 彪 缀 婆 述 杰 航 度 颧 宝 诫 梨 镜 填 铸 孩 撬 籍 紊 拱 阑 羌 抨 玄 幽 派 由 料 羌 陵

39、棋 类 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate3333 第四节培养基 培养基: 一种人工配制的、适合微生物生长繁殖或产生代谢产 物、或者用于其他目的的混合养料。 特点: 任何培养基都应具备微生物所需要的六大营养要素, 且应比例适当。 一旦配成必须立即灭菌。 用途: 促使微生物生长;积累代谢产物;分离微生物菌种; 鉴定微生物种类;微生物细胞计数;菌种保藏;制备 微生物制品 删 察 住 时 阳 搔 番 钢 冷 兆 令 疮 绊 铺 兹 氢 吟 蚀 廷 绑 搪 洽 夏 煌 瞅 筐 橡 鬼 铬 媳 脸 菲 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章

40、微 生 物 的 营 养 DateDate3434 制备培养基的基本原则有的放矢 有的放矢:根据培养的对象和目的,如培养何物,获何产物 ,用于实验室还是大规模生产以及做种子培养用还是发酵用 等来制备培养基。 常见的培养四大类微生物的培养基 细菌(牛肉膏蛋白胨培养基):牛肉膏3g、蛋白胨10g、NaCl5g、 H2O1000ml 放线菌(高氏1号):淀粉20g、K2HPO40.5g、NaCl0.5g、MgSO4.7H2O0.5g 、KNO3 1g、FeSO40.01g、H2O1000ml 酵母菌(麦芽汁培养基):干麦芽粉加四倍水,在50-60保温糖化3-4 小时,用碘液试验检查至糖化完全为止,调整

41、糖液浓度为10。巴林,煮沸 后,沙布过滤,调pH为6.0。 霉菌(查氏合成培养基):NaNO33g、K2HPO41g、KCl0.5g、 MgSO4.7H2O0.5g、FeSO40.01g、蔗糖30g、H2O1000ml 基 富 隆 雅 台 舀 躬 据 抹 揩 茬 寓 孙 帮 诡 姥 恫 婉 盯 皑 炳 淬 庄 篇 怒 拭 楔 接 背 芹 阿 吊 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate3535 根据微生物营养类型配制培养基 培养化能自养型的氧化硫杆菌的培养基组成为: S 10g MgSO4.7H2O 0.5g NH4)2SO4 0.4g FeSO

42、4 0.01g H2PO4 4g CaCl2 0.25g H2O 1000ml 培养化能异养的大肠杆菌一种培养基是由下列化学成分组成: 葡萄糖 5g NH4H2PO4 1g NaCl 5g MgSO4.7H2O 0.2g K2HPO4 1g H2O 1000ml 柿 驭 拘 眯 步 敞 纱 毖 乎 华 顶 拴 殉 腰 琅 并 讯 陛 盒 亭 石 佳 追 皂 定 惊 胎 唾 身 覆 市 翅 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate3636 根据培养目的配制培养基 该培养基的应用目的,即:该培养基的应用目的,即: 是培养菌体还是积累代谢产物?是培养菌

43、体还是积累代谢产物? 是实验室种子培养还是大规模发酵?是实验室种子培养还是大规模发酵? 代谢产物是初级代谢产物还是次级代谢产物?代谢产物是初级代谢产物还是次级代谢产物? 用于培养菌体种子的培养基营养应丰富,氮源含量宜高(碳 氮比低); 用于大量生产代谢产物的培养基其氮源一般应比种子培养基 稍低,(但若发酵产物是含氮化合物时,有时还应提高培养基 的氮源含量);若代谢产物是次级代谢产物时要考虑是否加入 特殊元素或特定的代谢产物; 当所设计的是大规模发酵用的培养基时,应重视培养基中各 成份的来源和价格,应选择来源广泛、价格低廉 的原料,提倡 以粗代精,以废代好,以野代家,以纤代糖。 恭 骨 杜 鸿

44、陡 隆 尾 簇 虎 欣 秉 混 盟 兹 辉 警 槽 击 毕 书 胸 仗 擎 姨 疼 舆 绥 使 紊 糟 款 论 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate3737 制备培养基的基本原则营养协调 营养协调:培养基除应含有维持微生物最适生长所必需的一 切营养物质,最重要的是营养物质的浓度和配比要合适。 浓度过高微生物的生长起抑制作用, 浓度过小不能满足微生物生长的需要。 碳氮比(C/N)直接影响微生物生长与繁殖及代谢物的形成与 积累,故常作为考察培养基组成时的一个重要指标; 碳源中的碳原子的mol数 氮源中所含的氮原子的mol数 C/N比值= 例:谷氨

45、酸生产中 C/N 4/1时,菌体大量繁殖,谷氨酸积累少; C/N3/1 时,菌体生长受抑制,而谷氨酸大量增加。 速效性氮(或碳)源与迟效性氮(或碳)源的比例 各种金属离子间的比例 咏 窄 硬 齐 兢 攀 憋 哥 怯 袜 抒 驴 郑 蒂 蛆 魁 纯 萍 袖 埔 勃 歼 傅 郭 赴 瘩 措 植 奄 厄 丙 盖 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate3838 制备培养基的基本原则条件适宜 微生物生长除营养要素以外,还受pH、氧气、渗透压等物理化 学因素的影响,而微生物的生长反过来又会影响环境条件。 pH:培养基的pH必须控制在一定的范围内,以满足不同

46、类型 微生物的生长繁殖或产生代谢产物。 各类微生物的最适生长pH值各不相同: 细 菌:7.08.0 放线菌:7.58. 酵母菌:3.86.0 霉 菌:4.05.8 在微生物的生长和代谢过程中,由于营养物质的利用和代谢产物的形成与 积累,培养基的初始pH值会发生改变,为了维持培养基pH值的相对恒定 ,通常采用下列两种方式:内源调节:在培养基里加一些缓冲剂或不溶性 的碳酸盐;调节培养基的碳氮比。外源调节:按实际需要不断向发酵液流 加酸或碱液 视 笺 瑚 阵 殖 日 侩 寸 写 壳 岩 永 九 恋 柒 茅 吁 搬 友 始 狗 吁 菲 夕 们 诧 庆 黔 数 倔 缅 己 第 五 章 微 生 物 的 营

47、 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate3939 为了维持培养基pH的相对恒定,通常在培养基中加入 pH缓冲剂,或在进行工业发酵时补加酸、碱。 磷酸缓冲液:pH值从6.07.6之间 K2HPO4+HCl KH2PO4+KCl KH2PO4+KOH K2HPO4+H2O 加入CaCO3: CO32 HCO3 H2CO3 CO2+H2O +H+ H +H+ H 培养基中所含氨基酸、肽、蛋白质等物质也可起到缓冲作用 。 桃 市 仙 一 农 坟 升 尔 扰 摊 赊 抹 俭 摈 鹅 行 咱 份 突 害 脐 幌 升 眠 哑 憨 鞍 丧 柏 孵 岿 村 第 五 章 微 生 物 的 营 养

48、第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate4040 渗透压 等渗溶液 适宜微生物生长 高渗溶液 细胞发生质壁分离 低渗溶液 细胞吸水膨胀,直至破裂 大多数微生物适合在等渗的环境下生长,而 有的菌如Staphylococcus aureus则能在3mol/L NaCl的高渗溶液中生长。能在高盐环境( 2.86.2/L NaCl)生长的微生物常被称为嗜盐 微生物(Halophiles)。 亨 刷 闲 咕 催 瑞 劲 驴 棵 宠 沛 溺 之 森 趁 授 手 国 嘉 涌 耳 至 旗 塔 凋 膜 衣 赣 恩 鞭 营 圭 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate4141 氧化还原电势 各种微生物对培养基的氧化还原电势的要求: 好氧微生物:+0.3+0.4V,(在0.1V以上的环境中均能生长). 厌氧微生物:只能在低于+0.1V以下生长 兼性厌氧微生物:+0.1V以上呼吸、+0.1V以下发酵 培养基是多氧化还原偶的复杂电化学系统,测出的Eh值仅 代表其综合结果。 对微生物影响最大的是:分子氧和分子氢的浓度 培养基中常用的还原剂:巯基乙酸、抗坏血酸、硫化氢、 半胱氨酸、谷胱甘肽、二硫苏糖醇等。 加 言 汹 耪 撩 慷

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