第二章微生物的营养.ppt

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1、微生物在新陈代谢活动中需要从外界获取能量和营养物质，在体内转化为自身的细胞成分并获得可利用的能量，同时将代谢废物排出体外。 环境中存在的能满足微生物生长、繁殖和进行各种生理活动需要的物质统称为营养物质。 微生物主动摄取和利用营养物质的过程称为营养，营养是微生物生命活动中和外界物质交换过程。,能否作为微生物的营养物质需具备三个条件： 该物质能否借助各种方法通过细胞膜进入细胞； 细胞内是否含有能使该化合物直接组合成原生质的酶或是经化学变化后化合物能否变成适于组成原生质的分子； 物质经过代谢作用后能否产生能量。,秋说黄娶勃垮踞礼恶戌材樱枝诬珐降密汛译茁馒藉甥袖赤届汹实州旱甥悬第二章微生物的营养第二章

2、微生物的营养,第一节 微生物营养物质,一、碳源 二、氮源 三、矿质养料 四、生长因子 五、水份,伪逛业茁疑画悲傀攻蒲驮莉众捍砰拖绰痔太荫他张加冯汗字兰沟夏透株雪第二章微生物的营养第二章微生物的营养,一、碳源,概念：凡可构成微生物细胞和代谢产物中碳架来源的营养物质称为碳源。微生物利用碳源的情况多种多样。 无机营养型微生物可以二氧化碳为唯一碳源。 化能有机营养型微生物必须以有机物为必需碳源：糖类（单糖、寡糖、多糖）、有机酸、醇、脂、烃及芳香化合物。氨基酸既是氮源，又是碳源。 常用的碳源物质主要有萄萄糖、果糖、蔗糖、淀粉、甘露醇、甘油和有机酸。 发酵工业中常用：饴糖、米粉、玉米粉、淀粉、米糠、纤维素

3、。,遂搬辐含封验娶攀撂趾袭愁电肆沮吁瘩搜盼瓤最棱滤辱呀行炎颊瘫剖瑚沃第二章微生物的营养第二章微生物的营养,二、氮源,概念：凡可构成微生物细胞和代谢产物中氮素来源的营养物质称为 氮源。 微生物利用氮源的情况可以区分以下3种不同类型： 固氮微生物：可利用分子氮(N2)为唯一氮源，合成全部含氮有机物。 氨基酸自养型：可用无机氮(NH3，NO3-)或尿素为唯一氮源，合成细 胞全部含氮有机物，是数量最多的类群。 氨基酸异养型：不能合成某些必需氨基酸而必需从环境中吸收。 实验室：微生物培养基中常用氮源有铵盐、硝酸盐、尿素、蛋白胨、 多肽、氨基酸、蛋白质； 工业上：常用鱼粉、豆饼粉、蚕蛹、玉米浆、酵母粉作为

4、有机氮源。,轩淑剑赠臆击膛距调魔掀苍骗辛瞻钵答友旭领矿沙荒芽恤焕类吻营凡怪扳第二章微生物的营养第二章微生物的营养,三、矿质养料,大量元素 主要有P、K、Ca、Mg、S、Na。 分别参与细胞结构物质的组成、能量转移、代谢反应、调节胶体状态及细胞透性。,P：核酸、磷脂、ATP、CoA、NAD、NADP、FAD、 TPP（羧化辅酶）和FMN（黄素辅酶）是细胞 中主要含磷化合物，磷酸盐还可调节pH。 S：含S氨基酸、CoA、B1、硫辛酸的组成元素， 包含在蛋白质、辅酶和辅基中，在细胞化学 组成和代谢活性等方面有重要作用。S、H2S 是硫细菌的能源物质。,拼畜民一娩锁万贡纪钮义噬澄摄矢琼寅嫂弃样阿裔嘴省

5、遥隅丙佯拍孝赴啥第二章微生物的营养第二章微生物的营养,Mg：参与组成叶绿素、菌绿素等光合色素，是 一些酶的激活剂和调节剂，是核糖体和膜结 构的稳定剂，对某些重金属的毒害作用有一 定拮抗作用。,K： 虽不参与细胞结构，但它是许多酶作用的 激活剂，调控细胞原生质的胶体状态和细 胞膜的透性，细胞内K+浓度远大于胞内。 Na：主要维持细胞的渗透压，在海洋和噬盐微 生物细胞内含有较高浓度的Na+。 Ca：参与调节细胞生理状态，如维持细胞胶体 状态，降低膜的通透性，调节pH，拮抗金 属离子毒性，蛋白酶的激活剂，芽胞的组 分，与抗热性有关。,凋察汞嚷韶别尹炼熊臆绢硝搓懦淀恬扣骗向吴酪呈正子罩坟件揖嘲怂绕革第

6、二章微生物的营养第二章微生物的营养,微量元素 多是辅酶和辅基的成分，或是酶激活剂。 常需添加Fe、B、Mn、Cu、Zn、Mo、Co等。 一般情况，水及其他成分中作为杂质已含有足够的微量元素，过量加入反而有害。,Fe：细胞色素、细胞色素氧化酶、过氧 化氢酶、过氧化物酶的活性基成分。 Zn：乙醇和乳酸脱氢酶活性基成分。 Cu：多酚氧化酶的活性中心。 Mo：参与构成固氮酶和硝酸还原酶。 Mn：多种酶的激活剂。 W、Ni：与甲酸脱氢酶、尿酶的活性有关。,冶路谰蔓爷葛吐脂悬鹤森排畏糙肪常脊畦逆钝炊童希清刚绍弟告扫貌吼显第二章微生物的营养第二章微生物的营养,四、生长因子,概念：一些用量虽少却能明显促进微生

7、物生长的 有机化合物称生长因子。 主要有维生素、氨基酸、核苷类(碱基)。 不需要生长因子而能在基础培养基(除了糖类外不含其他有机物)上生长的菌株叫野生型菌株； 由自发突变或诱发突变等原因从野生型产生的需要特定生长因子的菌株叫营养缺陷型菌株。,膊奶铣颧休缕磕孺士扣仕俞差此蝴净卤迟默闸种邢讽焦骆砒怜于伙利帛旭第二章微生物的营养第二章微生物的营养,维生素 一般需要浓度：1-50ng/ml 维生素B1（硫胺素）、维生素B2（核黄素）、维生素B3（泛酸）、维生素B5（烟酸）、维生素B6（吡哆素）、维生素B11（叶酸）、维生素B12（钴胺素）、生物素（H）、维生素K、维生素C、硫辛酸。,氨基酸 一般需要浓

8、度：20-50ug/ml 二十种氨基酸 氨基酸自养型生物、氨基酸异养型生物。,核苷类(碱基) 一般需要浓度：200-2000ug/ml 四种核苷类(碱基),槐盏箕挂颗施善母抿孜辽鸭煌歼听针晰浮椰滞摹纽秒瞩蒋么方鲤捷枕俗星第二章微生物的营养第二章微生物的营养,五、水份,水是细胞重要组分，保持细胞正常的胶体状态； 是代谢反应的重要介质，营养物质必须先溶于水， 才能被吸收进细胞内； 水的比热高，可有效地吸收代谢中所放出的热； 水又是热的良导体，有利于散热、调节细胞温度。,硫结沸久孕叭娱行那秸逆人拍识矾哮府熔录田汐监箕种讶蓟悍糟呼鹅旬剁第二章微生物的营养第二章微生物的营养,氧,氧是好氧性微生物不可缺少

9、的营养物质之 一，它参与某些物质代谢中的加氧反应。 氧是物质有氧降解中最终的电子受体，从这个过程中产生能量。 根据微生物对氧的需求有： 专性好氧微生物、专性厌氧微生物、兼性好氧或兼性厌氧微生物、微好氧性微生物等。,台告侗驳讼吓六队括块严他滚局调踪照执洗肋惊氰滦壕疼胯纹远拦墓形抽第二章微生物的营养第二章微生物的营养,专性厌氧微生物不能在有氧环境中生存,专性厌氧微生物体内缺少超氧物歧化酶和过氧化氢酶。在微生物体内氧化还原作用下，氧还原生成超氧基（O2）化合物，H+和过氧化氢（H2O2）这些物质对微生物有毒害作用，但好氧或兼性厌氧微生物体内有超氧物歧化酶和过氧化氢酶，可将这些物质分解，反应过程如下两

10、式： 超氧物歧化酶 2O+2H+ H2O+O2 （1） 过氧化氧酶 2H2O2 2H2O+O2 （2） 某些兼性厌氧菌体内只有超氧物歧化酶，可进行反应（1）。代谢过程中产生的H2O2在氧化其它代谢产物过程中被分解。所以不再产生毒害作用。 不同生物体内超氧物歧化酶与过氧化氢酶的活性不同。,沫麦做未虽挎喻缅丧蜒诺佑慑涎摊音邦箍财借冶长鞍轿伍设烧辜忽构斗靡第二章微生物的营养第二章微生物的营养,氧可以改变氧化还原电势（Eh），当环境中有氧时，随着氧浓度增加，胞外Eh升高。厌氧微生物要求环境中Eh应低于0.1V，当Eh超过此值时，其正常代谢活动就不能进行，生命将终止。 好氧微生物在氧浓度很高时，体内还原

11、 型烟酰胺核苷酸类物质浓度降低，由此推测在有氧条件下，厌氧微生物体内还原型烟酰胺核苷酸类物该减少，从而影响其代谢过程致使不能生长。,已抬吮朔泰事碉盼烤矽农顾曲伯定勤酥断凉凶撑闭贼度跨荫谜祖缓缅匆齿第二章微生物的营养第二章微生物的营养,第二节 微生物的营养类型,一、光能无机营养型 二、光能有机营养型 三、化能无机营养型 四、化能有机营养型,氓收圣杯帽旬册沏陷稳告船婆赴烯抡计柴纲卫替揪恬拓剃仗芜羚栽坠洋角第二章微生物的营养第二章微生物的营养,尽管对微生物营养类型的划分存在一些不同的意见，但基本上是根据能量来源和合成必要代谢物质的能力来划分的。 根据能源来分根据能源来分 光能营养型 化能营养型 寄生

12、营养型 根据合成必要代谢物质的能力来分 自养型 异养型 低能营养型,嘶艳肉貌由掏宽楞售隆怠修志者韧念岿热抱祝昏抢怔精导却懒衡帽私晤侨第二章微生物的营养第二章微生物的营养,光能营养型 主要借光化学反应获得能量，这种营养型可分为两类： 光能无机营养型，依赖外来的无机氢给体而生长。如绿色硫细菌主要以无机硫化物作为供氧体。 光能有机营养型，依赖外来的有机氢给体而生长，如红螺菌属可以从丙酮酸、琥珀酸等有机酸作为供氢体，同时也作为碳源。,化能营养型 完全借暗化学反应获得能量，也分为两类： 化能无机营养型：借氧化外来无机物而生长； 化能有机营养型：借氧化或发酵外来的有机物质而生长。,寄生营养型 由寄主细胞提

13、供能量，根据寄主细胞的不同，可分为三个类型： 细菌营养型，只能在细菌细胞内生长； 植物营养型，只能在植物细胞内生长； 动物营养型，只能在动物细胞内生长。,蒸呈服素缮膛镣獭疹啪壹坤索振苦禾钒喀银原龋掐审孩箩绝还戚氓魏差耕第二章微生物的营养第二章微生物的营养,自养型 能合成所有必要的代谢物质，又分为： 专性自氧型，有还原氧化态有机营养物的能力； 半自类型，需要供给一种或几种还原态的有机营养物才能生长，因为此型不能还原氧化态的有机营养物。,异养型 不能合成所有必需的代谢物质，需要供给一种或几种生长因子或维生素，才能生长。,低能营养型 依靠寄生结构的重组进行繁殖的一些自我复制单位（如噬菌体、病毒等）,

14、陡负草耽郧填糖漓束酷祭拂辱祈遁碴匈雅漱诊屏彬棋渊甥拳烈娠不示部压第二章微生物的营养第二章微生物的营养,1964年，在美国冷泉港召开的讨论会曾建议，把微生物摄取营养的方式加以综合，提出四种方法，即： 光能无机营养型 光能有机营养型 化能无机营养型 化能有机营养型,微生物在营养类型上比高等生物复杂。通常依据微生物获取能源、碳源、氢、或电子供体方式，可以区分为四种营养方式。 营养类型 能源 碳源 氢供体 实例 光能自养 光能 CO2 H2O/还原态无机物 蓝细菌、紫硫细菌等 光能异养 光能 CO2 有机物 红螺菌科的细菌 化能自养 化学能 CO2 还原态无机物 硝化细菌、铁细菌等 化能异养 化学能

15、有机物 有机物 大多数细菌、全部真菌,谨艾脾缔籽迭季框严洞冰郊帧寂杰味蔫袍天嫩喧吊窟喷造轮盾蛊卿吨绥搅第二章微生物的营养第二章微生物的营养,上述营养类型划分的意见，都是从一定的角度提出来的，因此在一定意义上讲是正确的，都有其所依据的客观事实，都能说明一些问题。但如果对细菌这一类微生物的全部生活方式进行详尽的分析，那么就会发现营养类型之间的界线并不那么明显。例如深红螺菌既能利用太阳光能，也能利用有机物氧化的能量。又如草酸极毛杆菌靠有机物质氧化反应（蚁酸的氧化）为唯一能源，但又依靠CO2同化作用生活，象这样的微生物是自养型还是异养型？另外还要指出的是随着环境条件的变化，微生物营养类型可以转移，如氢

16、细菌在有机物质存在下，能积极利用有机物质从化能无机自养类型转移到化能有机异养型，没有有机物质存在时，营养型则可以逆转。,霄掠乡单籽咖仙约米糜恫豺努薄声炸伸赐服织嗜勤拱券旭超弘焚奄斑坍捆第二章微生物的营养第二章微生物的营养,光能无机营养型 光能无机营养型又称光能自养型。 是一类具有光合色素，能利用光能并能 以水/还原态无机物作为供氢体同化二氧化碳的生物。 藻类、蓝细菌和光合细菌属于这种类型。 光合色素是一切光合生物特有的色素，主要有叶绿素、类胡萝卜素和藻胆素，后两者为辅助色素，功能是捕获光能，并在强光下可保护叶绿素。,染窿忌次瓤隅人擅聂逢鸯酗妊韶缀卵耙左疼雅乌涅允酌州俄舟疙觅眷涎目第二章微生物的

17、营养第二章微生物的营养,1. 产氧光合作用,藻类、蓝细菌内含叶绿素，可进行： CO2十H2O CH2O十O2 绿 藻：叶绿素b，类胡萝卜素。 生存条件：光、水、N 红 藻：叶绿素a，藻胆素 无机盐、CO2、pH中 蓝细菌：叶绿素a，类胡萝卜素，藻胆素 性至微碱。,光 能,叶绿素,颐通骡婶搽狈或员欧壤弟破疾莲工欠幢苍迢蘸赘伟屈嫩顺赫影贩欣魏河散第二章微生物的营养第二章微生物的营养,2. 不产氧光合作用,光合细菌：细胞内含有与叶绿素类似的菌绿素，但不能进行以H2O为供氧体的非环式光合磷酸化作用，不产O2，光合细菌以还原态无机硫化物(如H2S、S或S2O3-2等)作为电子供体来同化CO2，在细胞内或

18、外积累元素硫: CO2十2H2S CH2O十H2O2S 紫色细菌：只含菌绿素a或菌绿素b 绿色细菌：含菌绿素c、d、e和菌绿素a（次要） 生存条件：光、厌养、水、二氧化碳、H2/硫化合物，在次表层水域，表层水有蓝细菌、藻类。,光 能,菌 绿 素,冯惮心论剂襟遗辛熟隶韦靳纂湍颠疤如朱雅薪梯赫芯旧娜翘池汞脸迭湿密第二章微生物的营养第二章微生物的营养,二、光能有机营养型,该类型不能以无机物作为供氢体，需要简单的有机物为供氢体来同化CO2，如紫色非硫细菌中的红螺菌： CH3 CO2十2CH3一CHOH CH2O十2CH3COCH3十H2O 这一类群不能以硫化物为唯一电子供体，需同时供给某些简单的有机物

19、和少量维生素才能生长。在有光、厌养条件下为光能异养，在黑暗、好养条件下进行化能异养。,光 能,菌 绿 素,襟含馈幕赚江详脆录义苍荆庙据厚邵钝根卜把跃命韩具程穆硅齐亩韶黍杯第二章微生物的营养第二章微生物的营养,三、化能无机营养型 1. 硝化细菌 2. 硫化细菌 3. 铁细菌 4. 氢细菌,该类微生物氧化无机物获取能量，以CO2为唯一或主要碳源，因能量的限制，生长缓慢，有机物一般对其有毒害作用。,勉庄票榷焕需财文箩齐炯科采李热谣涣谜荡出鸦出针态赂迭挤喜阶抄坞锐第二章微生物的营养第二章微生物的营养,1.硝化细菌,亚硝化细菌群（亚硝化螺菌属、亚硝化单胞菌属、亚硝化球菌属）：该类微生物可将铵盐氧化为亚硝

20、酸，以获取能量: 2NH4+十302 2NO2-十2H2O4H+ 十 148Kcal 硝化细菌群：硝化杆菌属、硝化球菌属、硝化刺菌属，该类微生物可将NO2-进一步氧化为硝酸，以获取能量: NO2-十1/202 NO3-十 48.1 Kcal,瞄娩源垢寝乍柑梁探久霍庭平拐贷鼎实帘肌腹磅哭汇竹殿浪练秦笔第粥帝第二章微生物的营养第二章微生物的营养,2.硫化细菌,该类微生物能氧化还原态无机硫化物H2S、S、S2O3-和SO3-等以获取能量，好氧、兼厌养细菌，多数为化能自养菌: H2S十1/2O2 H2O十S十50.l Kcal S十3/2O2十H2O H2SO4十149.8 Kcal 代表类群：硫杆菌

21、属、硫小杆菌属、硫微螺菌属 氧化硫硫杆菌因产酸可使环境pH降至2.0以下，因而可从含硫废矿渣中回收铜等有色金属，用于细菌冶金。,敏馈焙帚唱灸猫悟侥梁陪缮娠刁亿豢舞肚键旭忆究映雏嘶回跪酬狐境胆淹第二章微生物的营养第二章微生物的营养,3.铁细菌,铁细菌可将Fe2+氧化为Fe3+以获取能量: 2Fe2+1/2O2十2H+ 2Fe3+H2O21.2 Kcal 铁细菌多分布于温泉、池塘、河流等含二价铁较高的水体中， 代表类群：铁杆菌属、嘉氏铁细菌属。 4.氢细菌 该类微生物具有氢化酶能氧化氢以获取能量： H2十1/2 02 H2O十56.7 Kcal,校涉粤坡浦李浇派筒纷解丑四悼熔剃音鸟坡崩眺编赂龙柳满

22、雍但昼庇贩硒第二章微生物的营养第二章微生物的营养,四、化能有机营养型,该类微生物以有机物为能源和碳源，种类最多，作用最强。 绝大多数细菌、全部真菌和原生动物属本类型。 不同类群需要的碳源、氮源、矿质元素和生长因子表现出极大差异。 C6H12O66O2 6CO26H2OE 或C6H12O6 发酵不同产物,役炙厢夷叼胰势朗粘余堕淤颓灶夹低冬叙箕锋钵啸垮略节取京唯吐堂膝曹第二章微生物的营养第二章微生物的营养,第三节 微生物细胞中物质的跨膜运输,微生物细胞具有极大的表面积可以很快地，大量地从外界吸收营养物质，满足自身代谢的需要。由于微生物细胞结构简单，没有专门的吸收分泌器官，营养物质必须是溶质或溶解（

23、气体）状态才能吸收。目前认为虽然细胞壁和荚膜对营养物的吸收也有一定的作用，但主要是通过细胞膜控制物质的吸收和分泌。由于膜的结构特点决定了对物质的吸收具有选择性，当逆浓度梯度吸收物质时，还需要能量，所以物质能否进入细胞，吸收的数量与速度都和细胞的生理状态及环境条件有关。 一、小分子营养物质的跨膜运输 二、大分子营养物质的跨膜运输,唐河侵爹爱泉逐涪章勉原揣炬带混郑安浸瞒骤罗壮棉歹夺朗泼套徊讹麓蚀第二章微生物的营养第二章微生物的营养,一、小分子营养物质的跨膜运输,1.被动扩散 2.促进扩散 3.主动运输 4.基团转位,纷抽拇牛夸垢调倾却腺垦螺妈袒苇桓瓣磅坡岿灯诧赐撩忍腹力朽此兼煤焊第二章微生物的营养

24、第二章微生物的营养,绝大多数微生物以渗透方式通过细胞膜从环境中或寄主细胞 获取营养物质。 由于微生物个体微小，比表面积大，因而可以高效进行胞内 外物质交换。 细胞壁是内外物质交换的屏障之一，普通细胞壁的结构可容 分子量小于800dt的小分子物质进出，但能阻挡大分子的进 出。所以复杂的有机物在进入细胞前必须先经过胞外酶的分 解才能进入细胞，这些酶多为适应酶，主要有：淀粉酶、纤 维素酶、果胶酶、几丁质酶、蛋白酶、核酸酶、脂酶。 细胞质膜具有选择透性，是细胞内外物质交换的主要界面， 许多生物能逆物质浓度梯度方向在胞内富集K+、Na+、I、Cu、 氨基酸，胞内浓度可比胞外高出10106倍。 已知细胞对

25、营养物质的吸收存在着4种不同的机制。,笼孤脏岛叙漫论凝搅驶预漾掷犀陛硫挫拉恭馒靳磷秋赶湛蜡驱脚都恐英贡第二章微生物的营养第二章微生物的营养,1.被动扩散,被动扩散是由于细胞内外营养物质浓度差而产生的物理扩散作用，非特异性。 扩散速度决定于浓度差，分子大小，溶解性，极性，pH，离子强度，温度。 不需载体蛋白，也不消耗能量，不能逆浓度梯度，速度慢，能运输的种类有限。 主要运输水、溶于水的气体、小分子极性物质（尿素、甘油、乙醇）。,镭肄改胃渔贮欠经醇枫够涵垄佐术本坦服终辉瓢厚甭削蘸临蜒宅煎烦理驱第二章微生物的营养第二章微生物的营养,2.促进扩散,酶与营养物质可逆性结合来加快运输速度，动力为浓度梯度，

26、不消耗能量，不改变内外浓度的动态平衡。 促进扩散特性是:特异性；速度快，比被动扩散提前达到动态平衡；养料浓度高时，因透酶数量有限，出现饱和现象。 通过促进扩散运输的物质包括了非脂溶性的和带电荷的分子以及各种离子。参与促进扩散的膜运输蛋白一般可分为载体蛋白和通道蛋白两种。,梯豪猜墩拜掸扒传功捌辽贸溅硕京佃腔赌刺易呆遣框傣颧至斜藕鼎阿锁拂第二章微生物的营养第二章微生物的营养,3.主动运输,微生物吸收营养物质的主要方式，使其在自然界稀薄的养料环境中生存。 特点是：载体蛋白和养料具有特异性；消耗细胞能量；逆浓度梯度吸收营养物质；改变运输反应的动态平衡点。 主动运输需要能量，能量主要来源于ATP和质子梯

27、度，因而可分为ATP动力型和质子动力型两种类型。,媚缅瑰伴干贾呀刑骤冉措智汪弗嘛影酸塔磕属渤的尹硫乖谗剪香哩桌柠济第二章微生物的营养第二章微生物的营养,ATP动力型是主动运输的主要形式，它利用ATP或其它高能磷酸化合物的能量，将运输物从低浓度处向高浓度处运输，因而主动运输中的载体蛋白往往被称为泵。泵的主要类型有P-型泵和F-型泵。F-型泵涉及到将H+排出细胞或伴随着H+进入细胞产生ATP的过程。,怒爷阮匙冲棍勺砰铝絮宵秧育萍拷惊娱焰椿呵挛胸审拆拼颖登侵沪很宏冯第二章微生物的营养第二章微生物的营养,钠钾泵:是一种ATF酶，通过能量代谢，改变 酶的构型，以把Na+排出胞外，把K+运进细胞。,井斌碗

28、时称良蹈丁珍筒莱滞泛楼佰垛激剐巡磋配茬准溃庸桃薄堪氛送桔锻第二章微生物的营养第二章微生物的营养,质子动力型又称为化学渗透动力型，它借助于已建立的离子浓度梯度如质子或Na+梯度为动力，逆浓度梯度运输物质。按物质运输的方向可分为三种基本类型，即同向运输（或称为共传递）、反向运输和单向运输，前两者又称为偶联运输。,规转稗舵三赦闯皿焉剁攒式失蓟幂流刨母季胺雏豫踞饼岔弱氯瀑赤蔓襟裹第二章微生物的营养第二章微生物的营养,基团转运是指细胞在运输物质过程中，同时伴有对运输底物进行化学修饰的一种运输方式。基团转运属于主动运输，有能量的消耗和载体蛋白的参与，但因为底物的分子结构发生了变化，因而对原运输底物而言，是

29、顺浓度梯度运输物质。 这种运输方式只在原核生物中发现。,4.基团转位,棋狄朔朴丽竖腾拯袄羔耙镰宾遁谣缘贴密叛伙憨谜乌犹屯铡酥郑虎藐橱拭第二章微生物的营养第二章微生物的营养,依赖于磷酸烯醇式丙酮酸的磷酸转移系统,大肠杆菌中的磷酸转移酶系统就是在磷酸转移酶的作用下，将磷酸基团转移给所运输的底物如糖，将糖分子以磷酸化糖的形式运进细胞。运输的能量来源于代谢中间产物磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）。运输的物质主要是糖类如乳糖、葡萄糖、甘露糖、甘露醇以及一些嘌呤和嘧啶等物质。 磷酸转移酶系统主要由酶、酶和热稳定蛋白HPr组成。 由于E和HPr参与了所有通过PTS运输的碳水化合物的运输，所以当编码E和HPr的基因

30、突变时，将导致所有通过PTS运输的物质不能通过细胞膜，而针对于某一底物的E 基因突变时只能导致特定的糖不能运输，不会影响其它糖的运输。 通过PTS将糖等物质以磷酸化的方式运进细胞，使这些物质在胞内的浓度处于低水平，不仅有利于该物质的运输，而且有利于后续代谢过程的进行，磷酸化糖还有利于物质在细胞中的积累，不易从细胞中渗出。,吧归淳料蹦柳濒救扳耘呆暖资疽毖卫阔评揩饺笔谆耽酌失文凹含萤陷瞩滦第二章微生物的营养第二章微生物的营养,长链脂肪酸运输中的CoA转移系统,大肠杆菌和酵母菌吸收长链脂肪酸也是通过基团转运的方式进行的。,泉镍剑宾疚竭苑包名愈文浆疑良解庐滞摔磨槽别把重皋察洱把头纹出晴妻第二章微生物的

31、营养第二章微生物的营养,四类不同运输方式特征的比较,安耸讫滤愿憎卷豆戈赣盼堤褪邯织被好描予畅解抽琼愈鬼遂扭从捕态堂描第二章微生物的营养第二章微生物的营养,四类不同运输方式特征的比较,篙省记咎谁葛缆姻凭盈露味蝴诉秉葵妇迄扼深炼磁押点卷破美积尤吐蹄冷第二章微生物的营养第二章微生物的营养,二、大分子营养物质的跨膜运输,1.蛋白质的转运 2.蛋白质的分泌机制,大分子营养物质如多糖，脂肪，蛋白质及核酸等，一般不能透过微生物细胞质膜，需要先经过相应的酶作用将之分解为小分解子物质后，才能被运送到细胞内，但也发现某些微生物在特定条件下，可以直接把核酸，蛋白质吸收到体内或分泌到体外，有关机制有不同的说法。,畏嫂

32、续歪师谭疵魁玄挤例敏爸茬导存星少丧陨豺蜕去右拌配辣婚捂卜隐颇第二章微生物的营养第二章微生物的营养,在细胞大分子物质的运输中，蛋白质的运输占有很重要的地位。由于细胞膜的屏障作用，一般情况下大分子营养物质如淀粉、脂类和蛋白质等不能自由地穿过细胞膜，所以微生物分泌水解酶类，首先将大分子营养物水解后，才可吸收加以利用。而这些水解酶均为蛋白质大分子，它们必须通过一定的机制才能向胞外分泌。除了酶类物质外，其它一些大分子物质如毒素的分泌、细胞膜和细胞壁上的蛋白质结构成分的定位等也都需要进行蛋白质的跨膜运输。因为细胞壁的肽聚糖层对这些大分子是可通透的，因而大分子物质的运输需要克服的是膜的屏障。,拯零屉介丑对害

33、狐擞吐纹捷打氧综屁剂幂缺隙凌纫扮拟漏瓶撼稍呻邱帐仙第二章微生物的营养第二章微生物的营养,对于G-菌而言，蛋白质不仅要通过细胞内膜还要通过细胞外膜，一般来说，把蛋白质通过细胞内膜运送到达周质空间的过程称为转运，而到达细胞外称为分泌。在G-菌中蛋白质分泌较为复杂，有些蛋白质可从细胞质直接通过细胞内膜和细胞外膜运输到细胞外，有些则要先通过细胞内膜到达周质空间，再通过细胞外膜到达细胞外。,缉滚擒拘拖政戊陕蒋刘捶歇跳纂蛆积撞各内达庭氰很物斗碾绑涧画份裳造第二章微生物的营养第二章微生物的营养,1.蛋白质的转运,到目前为止，在大肠杆菌细胞中发现了两种蛋白质转运系统，一为Sec 转运系统，一为Tat 转运系统

34、。,跟白倾彦辟鼎圣雪动柿老砖爷赡劳返搓啪瘸核侩纹毯蓝华梦炎垮主躺餐颊第二章微生物的营养第二章微生物的营养,两种转运系统有一定的共性，表现在以下两点： 所转运的蛋白质含有信号肽。合成的蛋白质前体上均在N-端有介导转运的信号肽，信号肽均由3部分形成，位于N末端的带正电荷的n-区、形成-螺旋的疏水性的h-区和位于C末端的含有信号肽酶切点的c-区。信号肽在蛋白质穿越细胞内膜时被信号肽酶切除。 在两种转运系统中，蛋白质的转运都需要消耗能量。Sec转运系统的能源来自于ATP的水解，在不同的阶段还需要质子梯度提供能量。而Tat转运系统的能量来自于质子梯度，与植物叶绿体中蛋白质转运的pH依赖系统相似。,窥镇靡

35、名远周妥控颓晨揍驹款锯马亏贸伴皆烷纫欺辱茁怒踢魁凄悄绵蛾茅第二章微生物的营养第二章微生物的营养,两种转运系统之间存在着显著的差异性： Sec转运系统转运的蛋白质以松散的线状形式转运，而Tat转运系统转运的蛋白质以折叠形式转运，且绝大多数转运的蛋白为与细菌厌氧呼吸有关的并含有氧化还原辅因子的酶。 Tat信号肽通常比Sec信号肽长，含有双精氨酸保守序列核心S/T-R-R-x-F-L-K，特征性氨基酸含量也不同于Sec信号肽。,绚队勤共司烫电蛰腰读翠畔瓤符拨秋蔽献人削友拽猾棚嘛殉僧汁霓怨阑篡第二章微生物的营养第二章微生物的营养,2.蛋白质的分泌机制,细菌合成的蛋白质可定位于细胞表面或分泌至上清液中，

36、不仅形成细胞外层的屏蔽成分，其分泌的水解酶类与营养吸收有关，病原微生物还可分泌毒素，从而感染寄主细胞，引起疾病。 蛋白质的分泌从整体上有5种形式，即I型蛋白质分泌系统，也称为ABC转运系统，II型分泌系统，也称为普遍性分泌途径和其它3种分泌系统。 细菌的分泌方式可分为两大类，一类依赖于Sec转运系统，包括了3种类型，通过这些途径的蛋白质首先要经过Sec转运系统进入周质空间，再通过细胞外膜分泌至胞外。第二类不依赖于Sec转运系统包括了2种类型， 通过这种分泌系统分泌的蛋白质不通过转运这一中间过程，而是直接分泌至胞外。,舔吝至蹦贩沦吞秆下亩盖隔妮产庞泌棵厩蓑耀型芭嗣昆燎搂昔澜视犊酣演第二章微生物的

37、营养第二章微生物的营养,核酸的吸收,枯草芽孢杆菌和肺炎双球菌等少数可以进行转化作用的菌株，在对数生长的末期，细胞可以吸收分子量约106,具有双链螺旋结构的DNA，此时细胞处于感受性状态，关于细胞吸收DNA的机制有两种说法。,酶受体学说 局部化原生质体学说,宛嘎挫痒闷铃款府梗沫采研芝萎逃唁擅绅顶哲窃泼箩燥健掣沏凭扳捆贬耕第二章微生物的营养第二章微生物的营养,酶受体学说,该学说认为在感受性细胞表面上具有一种酶，作为DNA通过的受体。此受体具有特异性。蛋白质合成的抑制剂，可以抑制这种感受性，这种酶虽然相当于载体的概念，但高分子核酸能否借助于载体而通过细胞膜还是个疑点。,沏常访妆丑埔彝惫调秀霖跌欣烟审

38、酋劫戌囚庶蚌垛钉烈十袁蚁劈漂葛乓糯第二章微生物的营养第二章微生物的营养,局部化完生质体学说,该学说认为可以吸收核酸的细胞含有自溶酶，即N-乙酰胞壁酸-L-丙氨酸酰胺酶，可以使细胞壁肽聚糖的N-乙酰胞壁酸和L-丙氨酸之间的肽链断裂，使细胞局部原生质化，核酸通过这部分进入细胞内。,晦饭式矢猴艘了翔咏邢痔别愁肥熟料菌老巡衣锣遥小弄克值胎诡闪佛炊峭第二章微生物的营养第二章微生物的营养,本章复习思考题,1.微生物的营养物质有哪些？ 2.试述水对微生物生长的意义。 3.常用的微生物碳源有哪些？ 4.常用的微生物氮源有哪些？ 5.简述P、S、Mg、K、Ca、Fe、Cu等元素 在微生物体中的生理功能。 6.微生物生长因子包括哪几类？ 7.试述各种维生素在微生物体中的作用？ 8.比较维生素、氨基酸、嘌呤、嘧啶在微 生物体中的需要量。 9.试述专性厌氧微生物为什么不能在有氧 环境中生存？ 10.举例说明微生物的营养类型。 11.试述小分子营养物质的四种吸收方式。 12.试述大分子营养物质的吸收和分泌。 13.蛋白质转运系统有哪几类？ 14.Sec 转运系统和Tat 转运系统共性有哪些？ 15.Sec转运系统和Tat 转运系统差异性有哪些？,坎锻被遭了盎叁报花泊讯暇套倚阿狗撑哨学博藕瞎丙杠极疲赌砂鲤瓮狼松第二章微生物的营养第二章微生物的营养,