微生物的营养物质及类型.pptVIP

第三章 微生物的营养和培养基 微生物和其他生物一样是有生命的，微生 物为了生存就必须不断地从外界环境中吸收 所需要的各种营养物质，并从中获得原料和 能量，以便合成新的细胞和物质。同时将代 谢活动产生的废物排出体外。 新陈代谢 本章研究的内容: 内容：1.微生物的营养物质 2.微生物的营养类型 *3.微生物的培养基 4.微生物对营养物质的吸收方式 第一节 微生物的营养物质 1.营养：微生物从周围环境中吸收营养物质，并加以 利用的过程。 微生物维持生生命活动的一种生理过程。 2.营养物质(或养料):能够满足微生物生长、繁殖和完 成各种生理活动所需的物质。 参考细胞组成构成酶成分为物质运输和进行生 理活动提供能量。 营养物质是微生物进行一切生命活动的物质基础， 失去后，微生物无法生存。 营养和营养物质的关系：相互对立统一。 3.微生物吸收营养物质的依据:微生物细胞的化学组成 。 作 用 作用 一、微生物细胞的化学组成 1.从元素上讲 微生物细胞化学组成与其他高等动植物细胞一样 。 大量元素：碳、氢、氧、氮、P和S。 细胞组成 微量元素：K、Na、Mg、Ca、Fe、Mn、Cu 、 Co、Zn、Mo等。 这些元素组成细胞的有机和无机成分。 不同微生物各元素的含量和种类也不同，并随培 养条件、菌龄等发生变化。见下表。 微生物细胞中几种主要元素的含量（%） 元素 细菌 酵母菌 霉菌 碳 50.4 49.8 47.9 氮 15 12.4 5.24 氢 6.78 6.71 6.70 氧 30.52 31.18 40.2 磷 3 - - 硫 1 - - 2.从化合物水平上讲 构成微生物细胞的元素存在形式： 水分和无机盐、有机化合物（蛋白质、 碳水化合物、脂肪、核酸）。 微生物细胞组成 水 干物质 无机物（盐） 有机物：蛋白质、碳水 化合物、脂肪、核酸 微生物细胞中几种主要化合物的含量（%） 组 成细菌酵母菌霉菌 水 分758570 8085 90 固 形 物( 占 总 固 形 物) 蛋白质50 8032 7514 15 糖 类12 2827 637 40 脂 类5 202 154 40 核 酸10 206 86 12 无机元素2 303.87- 二、微生物的营养物质及生理功能 微生物和其他生物一样，在生活过程中，不断地从 外界吸收营养物质，合成细胞成分和提供代谢所需能量 。 1.微生物必须吸收充足水分。（水分） 2.需要碳源构成细胞有机物碳架，并提供能量（碳源） 3.需要合成蛋白质、氨基酸。（氮源） 4.需要多种矿物质元素和一些生长因子才能行正常生长 发育。（无机盐和生长因子）。 微生物在生长过程中需要不断从环境中摄取的营养物 质和获得能量，决定了微生物营养的六大要素： 水、碳源、氮源、能源、无机盐和生长因子 1.水分 存在形式:结合水和游离水，占细胞干重的7090。 作用： 1.参与细胞呼吸和光合作用。 2.细胞的重要组成。 3.细胞内生化反应的良好介质。 4.良好的溶剂和介质。 5.调节细胞的温度，保持细胞内环境的稳定。 特点：（1）微生物种类不同，含水量也不同。 （2）同种微生物在不同发育时期和不同的环境 中，水分含量也不同。 幼龄菌衰老型休眠体 .碳源： 概念 微生物生长提供碳素来源的物质 种类 无机碳化合物CO2和碳酸盐 有机碳化合物 淀粉、纤维素、半纤维素、 果胶、脂肪、氨基酸、蛋白 质、有机酸 作用为机体完成整个生理活动和机体生长提供能量 常用 实验室葡萄糖、果糖、蔗糖、淀粉、 甘油和一些有机酸。 发酵工业饴糖和淀粉 3.氮源 概念 能供给微生物氮素来源。 种类 简单的无机氮：NH3。 复杂的有机氮：蛋白质及其水解产物，胨、肽 、氨基酸等。 常用 培养基：铵盐、硝酸盐、尿素、牛肉膏、蛋白胨、 多肽、 氨基酸和蛋白质 工业发酵：黄豆饼粉、花生饼粉、玉米浆和酵母粉 。 作用 构成微生物细胞物质或代谢产物中氮素成分的营 养物质。 4.无机盐 概念微生物生长、代谢必不可少的一类营养物质 。 作用 作为酶活性中心的组成部分。如铁过氧化酶， 钙蛋白酶。 构成微生物细胞的各种组分。磷核酸 调节并维持细胞的渗透压平衡、pH和控制细胞的氧 化还原位。如氯化钠。 作为某些微生物生长的能源物质。如铁 铁细菌 能源物质。 种类 磷酸盐、硫酸盐、氯化物，以及含有钠、钾、 钙、镁、铁等金属元素的化合物。 5.生长因子 指微生物生命活动不可缺少的，本身又不能 自行合成，必须从外界供给的微量有机物 。 概念 特点微生物自身不能合成，必须由外源供给。 作用 提供微生物细胞重要物质(构成细胞成分。如 嘌呤、嘧啶构成核酸)。 参与代谢，维持生命的正常活动，如维生素构 成酶的辅基。 种类 维生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶及其衍生物、卟啉 及其衍生物、固醇、胺类以及脂肪酸等。 第二节 微生物的营养类型 微生物种类繁多，不同的微生物对营养的需要差异 很大，根据微生物生长需要碳源、能源及电子供体性质 的不同，将微生物的营养类型分为四种： 光能无机自养型、光能有机异养型、化能无机自养型 、化能有机异养型。 微生物营养类型(1) 划分依据 营养类型 特 点 碳源 自养型 以CO2为唯一或主要碳源 异养型 以有机物为碳源 能源 光能营养型 以光为能源 化能营养型 以物质氧化释放的化学能为能源 （一）按生长所需要的碳源的不同,有两种: 1.异养型（有机型）微生物： 在生长时需要以现成有机物质（如单糖、双糖、淀 粉、纤维素、有机酸）作为碳源。 特点：不能在完全无机的环境中生活。 2.自养型（无机型）微生物：在生长时利用简单的无 机物质（CO2或无机碳酸盐）为营养物质,不需要外界 供给有机物。 特点:(1)不需要有机养料,可生活在完全无机环境中 。 (2)将无机碳源转化为细胞的有机物。 动物异养型生物 植物、微生物异养型和自养型 多数微生物异养型，少数微生物自养型。 (二)按生长时能量的来源不同,有两种类型： 1.化能营养型生物：依靠物质氧化过程中释放 的能量,作为能源来进行生长。 利用物：NH3，NO2、H2S 、S 、H2。 2.光能营养型生物：依靠光能进行生长 （三）依据微生物代谢所需要的能源和碳源 及电子供体性质不同，把微生物分为以下四种 类型： 1.光能无机营养型(光能自养型微生物) 2.光能有机营养型(光能异养型微生物) 3.化能无机型(化能自养型微生物) 4.化能有机营养(化能异养型微生物) 1.光能无机营养型 也叫光能自养型微生物，以C02作为唯一 或主要碳源，并利用光能，以无机物（如水、硫化氢、 硫代硫酸钠）作为供氢体将CO2还原成细胞物质。 特点:在微生物细胞中有光合色素,能够利用光能进行光合作用 。 如光合细菌（绿硫细菌和紫色细菌） 光能 CO22H2S CH2O+2S+H2O 不产氧气 菌绿素 n蓝细菌： 光能 CO2H2O CH2O+O2 (产氧气) 藻类和蓝细菌 叶绿素 光能自养型微生物：蓝细菌（含叶绿素）、紫色细菌和绿色 细菌等（含有光合色素），能使光能转变成化学能（ATP），供 机体直接利用。 2.光能有机营养型 也叫光能异养型微生物，利用光作为能源，以有机物 作为碳源和供氢体，将CO2还原成碳水化合物。 如红螺菌：利用异丙醇作为供氢体进行光合作用，并 积累丙酮。反应式如下： 光能 2(CH3)2CHOH+CO2 2CH3COCH3+CH2O+H2O 光合色素（菌绿素） 3.化能无机营养型 也称化能自养型微生物，利用氧化无机物（如H2S、FeCO3、 NH4+、NO2-等）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。 特点：在产能过程中都需要大量氧气参加。 ()硝化细菌 亚硝酸细菌 2NH 2O2 2HNO2- + 4H+ + 能量 能 CO2+4H+ CH2O+H2O （2）铁细菌 铁细菌 2FeCO3+3H20+1/2O2 2Fe(OH)3+2CO2+能量 能量 CO2+H2O CH2O+O2 这类微生物：硫化细菌、硝化细菌与铁细菌、氢细菌 4.化能有机营养型 或称化能异养型微生物,所需要能量和碳源均来自 有机物。 包括：全部放线菌、真菌和大部分细菌、病毒。 总结： n上述四大营养型微生物是人为划分，存在着 中间过渡的和兼性的类型，它们之间无严格 界限，也不是不变的。 n如红螺细菌、铁细菌和氢细菌等都具有一种 以上营养类型，在某一特定条件下可转化。 微生物的营养类型（） 划分依据 营养类型 特 点 碳源 自养型 以CO2为唯一或主要碳源 异养型 以有机物为碳源 能源 光能营养型 以光为能源 化能营养型 以物质氧化释放的化学能为能源 电子供体 无机营养型 以还原性无机物为电子供体 有机营养型 以有机物为电子供体 光能自养型以光为能源，不依赖任何有机物即可正常生长 光能异养型以光为能源，但生长需要一定的有机营养物质 化能自养型以无机物的氧化获得能量，生长不依赖有机营养物质 化能异养型以有机物的氧化获得能量，生长依赖于有机营养物质 微生物的营养类型（） 营养类型电子供体碳源能源代表菌 光能无机自 养型 、 或CO2光能 光合细菌（蓝细菌 、紫硫细菌、绿硫 细菌）、藻类 光能有机异 养型 有机物有机物光能红螺菌 化能无机自 养型 、 e2+、 或2- CO化学能（无 机物氧化） 氢细菌、硫杆菌、 铁细菌亚硝化单胞 菌属、硝化细菌 化能有机异 养型 有机物有机物化学能（有 机物氧化） 细菌(大部分)和所 有放线菌、真菌、 原生动物 本节要点 一、营养：微生物从周围环境中吸收营养物质，并加以利用过程 。营养物质(或养料):能够满足微生物生长、繁殖和完成各种 生理活动所需的物质。 二、微生物营养的六大要素：水、碳源、氮源、能源、矿物质和 生长素。 三、根据微生物生长需要碳源、能源及电子供体性质的不同，将 微生物的营养类型分为四种： 1.光能无机营养型：也叫光能自养型微生物,以C02为唯一或主要 碳源,并利用光能,以无机物作为供氢体将CO2还原成细胞物质 。 2.光能有机营养型：也叫光能异养型微生物，