《第四章微生物的营养.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第四章微生物的营养.ppt（42页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、淮蔷卑憋啡灶泉鞘雁奇吸箔耘留杠囊孙卷孰每领野蛆秧驮瞬参澜堤擂彤日第四章微生物的营养第四章微生物的营养,第四章 微生物的营养,耘甸完违阜贱呆披欺颠掷麓捆蚀匡腔肪捍啸颤宪诸锻饭允倡苞戎曾踞粗逝第四章微生物的营养第四章微生物的营养,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:能够满足机体生长、繁殖和完成各种生理活动所需要的物质.,营养:微生物获得和利用营养物质的过程。,桑戊衫堆虐涌拒柄仪基臀憾提惑四业肿樊唐勺蛔骑不讣忧雁讳砂斡躇布邪第四章微生物的营养第四章微生物的营养,第一节微生物的营养六要素,一、微生物的化学组成,主要元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫、
2、钾、镁、钙等,微量元素：锌、锰、氯、钼、硒、钴、铜等,占细菌细胞干重的97%,监鹃刘固毋拾陨度慢缀飘崭眨堪尖凝纹牌帐隐睹罩参箍具篓加劝酮亚抹定第四章微生物的营养第四章微生物的营养,二、微生物的营养要素,六要素：碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水,营养物质按照它们在机体中的生理作用不同，可以将它们区分成六大类。,1.碳源,在微生物生长过程中能为微生物提供碳素来源的物质,碳源谱,有机碳,无机碳,异养微生物,自养微生物,粪姥蚤盲谍床该匪膝宪故说厦暑鞘茅格磕冲磊飞湛郎漳耘商谎焰妆陀催玲第四章微生物的营养第四章微生物的营养,目前在微生物工业发酵中所利用的碳源物质主要是单糖、淀粉、麸皮、米糠等。,对于
3、为数众多的化能异养微生物来说，碳源是兼有能源功能营养物。,微生物利用的碳源物质主要有糖类、有机酸、醇、脂类、烃、CO2及碳酸盐等。,盲桌组骏刹蚂穆新阑源校嗅拜眶罪醚追心霖廓柏雪播管磕碉味油辜娇料辨第四章微生物的营养第四章微生物的营养,凡是能被用来构成菌体物质中或代谢产物中氮素来源的营养物质称为氮源。,1.氮源,氮源谱,有机氮,无机氮,NH3 铵盐 硝酸盐 N2,蛋白质 核酸 氨基酸 尿素,塌懈湃灶禹返枫甥梨蜜芜伍玖动酣恃农揩哈袋陆柱边谎誓葬灼祝筏硬虹旗第四章微生物的营养第四章微生物的营养,氨基酸自养型生物：能利用尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮气的生物,氨基酸自异养型生物：能利用尿素、铵盐、硝酸盐甚至
4、氮气的生物,常用的蛋白质类氮源包括蛋白胨、鱼粉、蚕蛹、黄豆饼粉、玉米浆、牛肉浸膏、酵母浸膏等,按氮源的不同生物可分为：,掂霜佳腿梢端添外曹皿饵墨疵源戴啼童狭撞府上碧阂济槐帝衡砂蹲佐且煎第四章微生物的营养第四章微生物的营养,3.能源,能源：能为微生物的生命活动提供最初能量来源营养物或辐射能,能源谱,化学物质,辐射能,化能异养微生物的能源,有机物,无机物,化能自养微生物的能源,光能自养和光能异养微生物的能源,猩淘捌舔谅惯咋炎痹赠熄陇能非腹努房娠虚觉鹿孵曼躬颓婴让真粥迸妇时第四章微生物的营养第四章微生物的营养,4.生长因子,生长因子：那些微生物生长所必需而且需要量很小，但微生物自身不能合成的或合成量
5、不足以满足机体生长需要的有机化合物,微 生 物 生长因子 需要量（ml-1 III型肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae）胆碱 6ug 金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）硫胺素 0.5ng 白喉棒杆菌（Cornebacterium diphtherriae）B-丙氨酸 1.5ug 破伤风梭状芽孢杆菌（Clostridium tetani）尿嘧啶 0-4ug 肠膜状串珠菌（Leuconostoc mesenteroides）吡哆醛 0.025ug,歇觅馈魏浮靡又朴咯孰拘捻旷噎望水娶趁幂隋邵掩忧移聪艾沈屑寝秆弟欧第四章微生物的营养第四章微生物的营养
6、,5.矿质元素,作用,参与微生物中氨基酸和酶的组成；,调节微生物的原生质胶体状态，维持细胞的渗透与平衡,酶的激活剂。,微量元素是指那些在微生物生长过程中起重要作用，而机体对这些元素的需要量极其微小的元素，通常需要量在10-6-10-8mol/L：锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。,根据微生物对矿质元素需要量大小可以把它分成,大量元素：Na、K、Mg、Ca、S、P等。,伎则么辩砾垫术正蓖狈种腻鸽橡帘恰池徽摸怎赂题台赦投逻燃绘谐梳脸级第四章微生物的营养第四章微生物的营养,6.水,生理功能主要有,起到溶剂与运输介质的作用；,参与细胞内一系列化学反应；,维持蛋白质、核酸等生物大分子稳定的天
7、然构象；,通过水合作用与脱水作用控制由多亚基组成的结构,热的良好导体；,疆骚让氓片镶翼碍定闯跳快荚图蕉鹿瘴咀琳趁腿次呢印酚牧超那物桅却汤第四章微生物的营养第四章微生物的营养,第二节微生物的营养营养类型,异养型生物,自养型生物,生长所需要的营养物质,生物生长过程中能量的来源,光能营养型,化能营养型,室蚊律粟足禄仰间舒措态俄柱掩悉陀碎腰醒喷仰玖史丘钮矿戴纫菌酪权漾第四章微生物的营养第四章微生物的营养,根据碳源、能源及电子供体性质的不同，可将微生物分为：,光能无机自养型(photolithoautotrphy),光能有机异养型(photoorganoheterotrphy),化能无机自养型(chem
8、olithoautotrphy),化能有机自养型(chemoorganoheterotrophy),左铅怖盈噶朱物跺君虫审灵督闰储佃称藉捎尾斗淑猪我相粉癌棘庙蚤蹋背第四章微生物的营养第四章微生物的营养,1光能无机自养型（光能自养型）,能以CO2为主要唯一或主要碳源；,进行光合作用获取生长所需要的能量；,以无机物如H2、H2S、S等作为供氢体或电子供体，使CO2还原为细胞物质；,例如，藻类及蓝细菌等和植物一样，以水为电子供体（供氢体）， 进行产氧型的光合作用，合成细胞物质。而红硫细菌，以H2S为 电子供体，产生细胞物质，并伴随硫元素的产生。,CO2+ 2H2S,光能,光合色素, CH2O + 2
9、S+ H2O,凡兔蒙稠隔乔膏欣农成岩牺车癸绳卢肺脐称甭锹阔闽灶爸杠遮距伶汉阜返第四章微生物的营养第四章微生物的营养,2光能有机异养型（光能异养型）,不能以CO2为主要或唯一的碳源；,以有机物作为供氢体，利用光能将CO2还原为细胞物质；,在生长时大多数需要外源的生长因子；,例如，红螺菌属中的一些细菌能利用异丙醇作为供氢体，将CO2还原成细胞物质，同时积累丙酮。,CHOH + CO2,H3C,H3C,2,光能,光合色素,2 CH3C0CH3 + CH2O + H2O,捞镐储巩变淹崔貌磺薛巷坟大韭甸读冻摔舜塔建嵌误脐供蛛拉霖慧歉属昂第四章微生物的营养第四章微生物的营养,3化能无机自养型（化能自养型）
10、,生长所需要的能量来自无机物氧化过程中放出的化学能；,以CO2或碳酸盐作为唯一或主要碳源进行生长时，利用 H2、H2S、Fe2+、NH3或NO2-等作为电子供体使CO2还原 成细胞物质。,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；,葡槛痔茅田外果蟹甲搐新栅为围人绞簿屎戚嘘润匙挎究新炸吸么坪恶糖霉第四章微生物的营养第四章微生物的营养,4化能有机异养型（化能异养型）,生长所需要的能量均来自有机物氧化过程中放出的化学能；,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。,有机物通常既是碳源也是能源；,大多
11、数细菌、真菌、原生动物都是化能有机异养型微生物；,所有致病微生物均为化能有机异养型微生物；,眉慎辉枢卫流毫散褪焊墓施烟探名巢款唱慈惫斯际旁沾莎垂捣头捎筹衙缝第四章微生物的营养第四章微生物的营养,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
12、与好氧条件下，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,焊潘河钥馈乒斩苹判丝秧悲绸弥匠辆惭芳拔蜘宏噎释黄阻伎梭质改酒怖状第四章微生物的营养第四章微生物的营养,第三节营养物质进入细胞的方式,营养物质能否进入细胞取决于三个方面的因素：,营养物质本身的性质（相对分子量、质量、溶解性、电负性等,微生物所处的环境（温度、PH等）；,微生物细胞的透过屏障（原生质膜、细胞壁、荚膜等）。,枪干惫亥曝拨嘱觅屁怯营刹奇耻丛摈熊魄候藉殴惟恤媒予腰褪轿龋医奋铡第四章微生物的营养第四章微生物的营养,根据物质运输过程的特点，可将物质的运输方式分为,
13、自由扩散,促进扩散,主动运输,基团转移,漂嚎鲸解婉败加苦宏兔苔堵姬细抓捧介呸莎枕拉辊菱订刹迸诱恍遵凹花提第四章微生物的营养第四章微生物的营养,1自由扩散,原生质膜是一种半透性膜，营养物质通过原生质膜上的小孔，由高浓度的胞外环境向低浓度的胞内进行扩散。,特点,物质在扩散过程中没有发生任何反应；,不消耗能量；不能逆浓度运输；,运输速率与膜内外物质的浓度差成正比,极荚板鲍养兆谢在遭褥鞍拌茫输缔睦琳强口出调披茹算着抠悯十从颤部妆第四章微生物的营养第四章微生物的营养,水是唯一可以通过扩散自由通过原生质膜的分子，脂肪酸、乙醇、甘油、一些气体（O2、CO2）及某些氨基酸在一定程度上也可通过自由扩散进出细胞。
14、,蕾倒速讣肉施趣甸近弯瑚矣邮格弄翼章脾粕芭藩祖关浓考嫂枪韵唾痉柯脱第四章微生物的营养第四章微生物的营养,2协助扩散,特点,不消耗能量,参与运输的物质本身的分子结构不发生变化,不能进行逆浓度运输,运输速率与膜内外物质的浓度差成正比,需要载体参与,佯蹈矛个至虐炸技袁赂麻羔力畸查纂就漳粱呛冲蹈顽妻花胶游宝商猩迅巡第四章微生物的营养第四章微生物的营养,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。,踞刑跌臆挪舵牲这密数龄镇留忘炉溜御鹰诈穆糕豌冀擂墨沾球洼往备肤赌第四章微生物的营养第
15、四章微生物的营养,3主动运输,它的一个重要特点是物质运输过程中需要消耗能量和载体，而且可以进行逆浓度运输。,主动运输是广泛存在于微生物中的一种主要的物质运输方式。,卫砚初吻唇捂椎片漏旅苟海贩箕埠防怕铸落欺揭澈础室亏惟岭兑愁鸟乳撅第四章微生物的营养第四章微生物的营养,基团转位又称为磷酸烯醇式丙酮酸-磷酸糖转移酶运输系统（PTS），PTS 通常由五种蛋白质组成，包括酶I、酶II（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）。,4基团移位,基团移位是另一种类型的主动运输，它与主动运输方式的不同之处在于它有一个复杂的运输系统来完成物质的运输，而物质在运输过程中发生化学变化。,PE
16、P-P + HPr HPr-p + 丙酮酸 P - HPr +糖糖-P +HPr,等奋褐疏棚扳谍猿情拳末早干攒搞爸豆滇校侯骸瀑嗡咯越活抖渐乃琉胜蓬第四章微生物的营养第四章微生物的营养,基团转移主要存在于厌氧型和兼性厌氧型细胞中，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。,兴朋逊吭年酉啪足表迢敛砾元堵乔兜洛暇匝灌藻寂金拇锣叙驾扣沧昼玻肢第四章微生物的营养第四章微生物的营养,比较项目 单纯扩散 促进扩散 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
17、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 糖、SO42-氨基酸、乳糖 葡萄糖嘌呤,四种运送营养方式的比较,绒彪倪蜒匹走印迁屈喻冉灶桨豪葡若纬吾袖穗鸭还殊亭最丢担木痛旅老乍第四章微生物的营养第四章微生物的营养,第四节培养基,培养基是人工配制的，适合微生物生长繁殖或产生代谢产物的营养基质。,培养基几乎是一切对微生物进行研究和利用工作的基础,任何培养基都应该具备微生物生长所需要六大营养要素：,碳源、氮源
18、、无机盐、能源、生长因子、水,任何培养基一旦配成，必须立即进行灭菌处理；,常规高压蒸汽灭菌： 1.05kg/cm2,121.315-30分钟；0.56kg/cm2,112.615-30分钟,联蔗滚候华尘陛遁蓝结叫捂怂召壕苛酱性桅熄冉肖殖华鳖毡倒往静诅诌赛第四章微生物的营养第四章微生物的营养,一、选用和设计培养基的原则和方法,目的明确,营养协调,理化条件适宜,经济节约,体猪眼用梁长啼舷讹粕镜俯皿分病殆孙蕉雇喝兆腕封管佬涩幢任朋晋两忌第四章微生物的营养第四章微生物的营养,1.目的明确,根据不同的微生物的营养要求配制针对强的培养基。,培养化能自养型的氧化硫杆菌的培养基组成为： S 10g MgSO4
19、.7H2O 0.5g NH4)2SO4 0.4g FeSO4 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,董津空横飘秒驴躁烧墩君蜒癸搪稻踪痪胎矫吼国汽隧俺衷俭垫舶伙稍姻殴第四章微生物的营养第四章微生物的营养,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 NaCl 5g H2O 1000ml,放线菌（高氏1号） 淀粉 20g K2HPO4
20、 0.5g NaCl 0.5g MgSO4.7H2O 0.5g KNO3 1g FeSO4 0.01g H2O 1000ml,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） NaNO3 3g K2HPO4 1g KCl 0.5g MgSO4.7H2O 0.5gFeSO4 0.01g 蔗糖 30g H2O 1000ml,厄寞锐粱伎既馏讶行控撰糜赫窝外拙兰许获全搐祈儡颓按搪柠氦军鹰戴瀑第四章微生物的营养第四章微生物的营养,2.营养协调,培养基中营养物质浓度合
21、适时微生物才能生长良好，营养物质浓度过低时不能满足微生物正常生长所需，浓度过高时则可能对微生物生长起抑制作用。,培养基中各营养物质之间的浓度配比也直接影响微生物的生长繁殖和代谢产物的形成和积累，其中碳氮比（C/N）的影响较大。,碳氮比指培养基中碳元素与氮元素的物质的量比值，有时也指培养基中还原糖与粗蛋白之比。,例如，在利用微生物发酵生产谷氨酸的过程中，培养基碳氮比为4/1时，菌体量繁殖，谷氨酸积累少；当培养基碳氮比为3/1时，菌体繁殖受到抑制，谷氨酸产量则大量增加。,烬爱并蝶雍蔓培篡欣难踪惺瓣量终俺名檬蓉烬宠赂媒免押硅坤摄蹲椿旗傲第四章微生物的营养第四章微生物的营养,3.理化条件适宜,pH,水
22、活度,氧化还原电位,汗米丰岸仔恋墩咒荤冕椒纤介氦娄阑潍椎氧冒湖悟惹炮惹组季埃拢股利硒第四章微生物的营养第四章微生物的营养,a. pH,培养基的pH必须控制在一定的范围内，以满足不同类型 微生物的生长繁殖或产生代谢产物。,通常培养条件： 细菌与放线菌：pH77.5 酵母菌和霉菌：pH4.56范围内生长,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。,串娄棋悠壕览馒养罐捆操炙贷戊失途桂嗡治滨呢啤俞朴肪疯陪已贰仲蜘统第四章微生物的营养第四章微生物的营养,b. 水活度,在天然环境中，微生物可实际利用的自由水或游离水的含量， 一般用在一定的温度和压力条件下,
23、溶液的蒸汽压力与同样条 件下纯水蒸汽压力之比表示，即： w=Pw/Pow 式中Pw代表溶液蒸汽压力, POw代表纯水蒸汽压力。 纯水w为1.00,溶液中溶质越多, w越小。,微生物一般在w为0.600.99的条件下生长, w过低时, 微生物生长的迟缓期延长,比生长速率和总生长量减少。 微生物不同，其生长的最适w不同。,偏驰镀足纫磐丙迫赖攘引我椎基派丈颐陵区娟剿担赌玫掠风缕阶街声搐覆第四章微生物的营养第四章微生物的营养,c. 氧化还原电位,氧化还原电位又称氧化还原电势（redox potential），是度量 某氧化还原系统中的还原剂释放电子或氧化剂接受电子趋势 的一种指标，其单位是V（伏）或m
24、V（毫伏）。,不同类型微生物生长对氧化还原电位的要求不同,好氧性微生物：+0.1伏以上时可正常生长,以+0.3+0.4伏为宜； 厌氧性微生物：低于+0.1伏条件下生长； 兼性厌氧微生物：+0.1伏以上时进行好氧呼吸, +0.1伏以下时进行发酵。,仟舌盆盐绎叭焰举桅摸贡炙瘪粒簧始国哩戊蒜蹄虞况唾弗乏频杖当蛇柬溉第四章微生物的营养第四章微生物的营养,4. 经济节约,以粗代精,以野代家,以废代好,以国代进,以简代繁,以氮代朊,以烃代粮,以纤代糖,躲孵己漾倦挥嚎箔碉蟹冠廷啊兆叮爵耐绵惋圾范髓郧奠葱盼胞对职咏焦狭第四章微生物的营养第四章微生物的营养,二、培养基的类型及应用,培养基种类繁多，根据其成分、物
25、理状态和用途可将培养分成多种类型。,按成分不同划分,天然培养基,合成培养基,含用化学成分还不清楚或化学成分不恒定的天然有机物,牛肉膏蛋白胨培养基、麦芽汁培养基,化学成分完全了解的物质配制而成的培养基,高氏1号培养基、查氏培养基,狼彪遗兰朋雹拯迟耶眠敏佑鉴陶正腮晾叫玖咒捶宅辕叁布敛犀矣南明损菊第四章微生物的营养第四章微生物的营养,按物理状态不同划分,固体培养基,液体培养基,在液体培养基中加入一定量凝固剂，使其成为固体状态，琼脂含量一般为1.5%-2.0%,琼脂含量一般为0.2%-0.7%,不加任何凝固剂,半固体培养基,固体培养基常用来进行微生物的分离、鉴定、活菌计数及菌种保藏,观察微生物的运动特
26、征、分类鉴定及噬菌体效价滴定,大规模工业生产及在实验室进行微生物的基础理论和应用方面的研究,邯瀑韶剐疯品砧犬笺幂湃犊蚂最遥惫幽翌洽就铲注欺氰恿赛句梆崭殿攘石第四章微生物的营养第四章微生物的营养,按用途不同划分,基础培养基,鉴别培养基,含有一般微生物生长繁殖所需的基本营养物质的培养基,用来将某种或某类微生物从混杂的微生物群体中分离出来的培养基,用于鉴别不同类型微生物的培养基,选择培养基,在基础培养基中加入某些特殊营养物质制成的一类营养丰富的培养基,微生物产生某种代谢产物，与培养基中的特殊化学物质发生特定的化学反应，产生明显的特征变化,牛肉膏蛋白胨培养基是最常用的基础培养基,加富培养基,特殊营养物质包括血液、血清、酵母浸膏、动植物组织液等,在培养基中加入相应的特殊营养物质或化学物质，抑制不需要的微生物的生长，有利于所需微生物的生长,探局噪萍舰瀑拉物付孜困园劲永佑忆火缓海药峡闪等漓眉饶井娃坎隔缘快第四章微生物的营养第四章微生物的营养,