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1、第六章 微生物营养及培养基,主要内容,第一节 微生物的营养要素 第二节 微生物的营养类型 第三节 微生物对营养物质的吸收方式 第四节 培养,第一节 微生物的营养要素,六种营养要素,碳源（Carbon source） 氮源（Nitrogen source) 能源（Energy source) 生长因子（Growth factor ) 无机盐(Inorganic salt) 水(Water),能为微生物的生命活动提供最初能量来源的化学物质或辐射能。,三、能源 (energy source),异养微生物的碳源同时也是能源,四,五,六,几种生物的游离水含量： 人体：60 70 % 海蜇：约96% 微生
2、物：7585%,1、光能自养型（光能无机营养型） 光能自养微生物所需要的能源是光能，以CO2为主要碳源，以无机物作为供氢体，将CO2化合成细胞自己的有机物质。这类微生物都含有光合色素，所以能利用光能进行光合作用。主要类群是蓝细菌 、绿硫细菌和紫硫细菌。光合色素主要有二类：叶绿素和菌绿素。以绿硫细菌为例： CO2+2H2S CH2O+2S+H2O 2、光能异养型（光能有机营养型） 光能异养微生物利用光作能源，以一种有机化合物为主要碳源，作为供氢体，将CO2还原成碳水化合物。例如红螺菌利用异丙醇作为供氢体，进行光合作用。 CH3 CHOH+CO2 2CH3COCH3+H20 CH3,3、化能自养型
3、（化能无机营养型） 化能自养微生物利用氧化无机物所产生的能量作为能源，CO2作为碳源，合成自身需要的有机含碳化合物。这类微生物仅限一些细菌，共有五类：氢细菌、硫细菌、铁细菌、氨细菌和亚硝酸细菌。这些细菌在产能过程中，都需要大量氧气参加，所以所有的化能自养细菌均为好氧菌。以亚硝酸细菌为例，它将氨氧化为亚硝酸，获得能量，供CO2合成有机含碳化合物时用，二步反应是在细菌细胞内紧密联系进行的。 NH3+O2 2HNO2+4H+能 CO2+4H+ CH2O+H2O,4、化能异养型（化能有机营养型） 化能异养微生物利用氧化有机物时获得的能量作为能源，碳源也是有机化合物。这样对化能异养菌来讲，一种有机化合物
4、的代谢作用既可提供能源又可以供应碳源。绝大多数细菌和全部真核微生物。,第三节 微生物对营养物质的吸收方式,营养物质的吸收与代谢产物的分泌，涉及到物质的运输、营养物吸收至胞内被利用、代谢物分泌到胞外以免积累，这就是物质运输过程。,在营养物质运送方面，细胞壁仅简单地排阻分子量过大(600Da)的溶质进入, 而具有磷脂双分子层和嵌合蛋白分子的细胞膜则是控制营养物质进入和排除的主要屏障。,一、单纯扩散 (simple diffusion),依靠胞内外溶液浓度差，顺浓度梯度运输； 不消耗代谢能，无特异性； 运输氧、二氧化碳、甘油、乙醇、某些氨基酸等小分子； 亲脂性分子从高浓度到低浓度的扩散来运输，利用细
5、胞膜的通透性，细胞膜是一道屏障。,二、促进扩散 (facilitated diffusion),利用膜内、膜外被运输物质和载体蛋白的亲和力的不同。 特点： 需要特异性的载体蛋白顺浓度梯度运输 不消耗能量 运输硫酸根、磷酸根、糖（真核）,载体蛋白(carrier protein)，即透性酶（大多为诱导酶），有底物特异性，每种载体蛋白运输相应的物质。载体蛋白可加快运输速度，但不能逆浓度运输。,促进扩散示意图,胞外 细胞膜 胞内,单纯扩散,促进扩散,浓度梯度,运输速率,单纯扩散和促进扩散的比较,单纯扩散随浓度增加而线性增加，而促进扩 散在一定浓度后出现平台,单纯扩散、促进扩散、主动运输 ：被运输的溶
6、质分子不发生改变。,3、主动运输 (active transport),特点： 是微生物吸收营养的主要方式 可逆浓度梯度运输，耗能 需载体蛋白，有特异性 运输有机离子、无机离子、氨基酸、乳糖等糖类 需要特异性载体蛋白需要能量来改变载体蛋白的构象 亲和力改变蛋白构象改变耗能,1. 电子转移能被用来将质子泵出膜外 2. 质子梯度通过反运输机制将钠离子逐出膜外 3. 钠离子与载体蛋白复合物相结合 4. 溶质结合位点的形状发生改变，而与 溶质(如糖和氨基酸)结合 5. 载体蛋白的构象发生改变，钠离子在膜内释放，随后溶质从载体蛋白解离,主动运输的机制：使用质子(H+)和钠离子(Na+)梯度。,特点： 属
7、主动运输类型 溶质分子发生化学修饰 定向磷酸化 需复杂的运输酶系参与 运输葡萄糖、果糖、甘露糖、嘌呤、核苷、脂肪酸等,4、基团转位 (group translocation),膜对大多数磷酸化合物具有高度的不渗透性。 每输入一个葡萄糖分子，就要消耗一个ATP 的能量。,主要依赖磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)和磷酸转移酶系统(PTS)。,1. 热稳定性载体蛋白(heat stable carrier protein ,HPr) 的激活,2. 糖磷酸化后运入膜内,基团转位运输葡萄糖示意图,两类磷酸烯醇式丙酮酸：糖基磷酸转移酶(PTS)系统 高能磷酸从HPr转移至溶解态EIIA, EIIA与EIIB在甘露糖转运系统中相连，在葡萄糖转运系统中分开。无论那种形式，磷酸都从EIIA转移至EIIB，再经过穿膜的转运过程而转移至糖基。 磷酸烯醇式丙酮酸(PEP) , 第一个酶I(EI), 低分子量热稳定性载体蛋白(HPr), 第二个酶I(EII),四,鉴别肠道细菌的伊红美蓝(EMB,Eosin Methylene Blue)培养基,