微生物的营养要求ppt课件

第1节微生物的营养要求，1，营养(nutrition):是指生物为了正常生长和繁殖，在外部环境中摄取其生命活动所需的能量和物质的最基本的生理功能之一。营养(nutrient):是指完成微生物身体的生长、繁殖和各种生理活动所需的营养。微生物学中还包括非正规物质形式的光辐射能量。营养为所有生命活动提供了必要的物质基础！有营养，微生物才能更新陈代谢，繁殖，还可以为人们提供各种有益的代谢产物。微生物的营养为正常的生命活动提供结构物质、能量、代谢调节物质和必要的生理环境。2，1，微生物细胞的化学成分2，微生物营养成分3，微生物营养类型，微生物应该吃什么？3，细胞化学元素组成，主要元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁等；微量元素：锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。第一，微生物细胞的化学成分1，化学元素，构成微生物细胞的物质基础是多种化学元素！细菌细胞干燥重量的97%，4，构成微生物细胞的各种化学元素的比例往往取决于微生物种类。Eg .细菌、酵母和真菌的碳、氢、氧、氮、磷、硫6种元素的含量存在差异。5、硫磺细菌(sulfurbacteria)、铁细菌(ironbacteria)和海洋细菌(marinebacteria)比其他细菌含有更多的硫、铁、钠、氯等元素，6，微生物细胞，水：70%-90%，2，化学成分及其分析，多种化学元素主要以有机物、无机物、水的形式存在于细胞中。7，细胞湿重量和干重量的差异以细胞含水量表示，经常以百分比表示。(湿重量-干重量)/湿重量100%。水是细胞维持正常生命活动所必需的，一般占细胞重量的70%到90%。湿重量：去除细胞外表面吸附的水后测量重量。通常用单位培养液中所含细胞的重量来表示(克/升或毫克/毫升)。干燥重量：使用高温(105)干燥、低温真空干燥和红外线快速干燥等将细胞干燥到一定重量。8，2，营养物质及其生理功能，无论元素水平还是营养，微生物对营养的要求都非常接近动物和植物。他们之间有“营养统一”。元素水平需要大约20种，其中碳、氢、氧、氮、磷、硫6种元素占主导地位。营养元素水平主要包括碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐类、6种水等。9，1，碳源，(1)可以提供微生物碳营养的物质：定义为碳源。(2)功能：是各种代谢产物和细胞内物质碳价格结构的重要来源；可以为微生物(从属营养微生物)提供维持生命活动所需的能量。微生物细胞的碳量约占干燥重量的50%，除水分外，碳源是需要量最大的养分，又称大量营养素。10，11，可以被微生物用作碳源的物质种类非常广泛。简单的无机含碳化合物：CO2、NaHCO3、CaCO3等。更复杂的有机物：碳氢化合物、酒精、羧酸、脂肪酸、糖及其衍生物、杂环化合物、氨基酸、核苷酸等。复杂的有机大分子：蛋白质、脂质、核酸等。复杂的天然含碳物质：牛肉奶油、蛋白胨、花生蛋糕粉、糖蜜、石油等。苯酚、氰化物等有毒物质：可被少数微生物用作碳源。以无机碳源为主要碳源的微生物是较少种类的自生微生物。需要使用有机碳源的微生物是很多从属营养微生物。对于所有从属营养微生物，碳源同时用作能源，这种碳源称为双功能营养。，碳源谱，有机碳，无机碳，12，微生物产业发酵中最常用的碳源主要是葡萄糖，玉米淀粉，废糖蜜，甘薯，麦麸，米糠等。13、单糖双糖类和多糖己糖戊糖葡萄糖、果糖万诺糖、半乳糖淀粉纤维素或甲壳素等纯多糖纯多糖琼脂等杂多糖，葡萄糖可以作为大多数微生物的碳源！糖，14，苯酚，氰化物等有毒物质，对人类有毒的物质Eg .苯酚，氰化物等，一些微生物Eg. nocarries和一些真菌等，美味佳肴，微生物去除废物，15，CO2，最便宜，最不用的碳源，Eg .生长在动物血液、组织和肠道的病原菌(沙门氏菌、李斯特菌等)，16，纤维素，纤维素由自然界资源丰富的葡萄糖构成，但大部分动物和人不能直接使用，有些微生物可以用碳源生产发酵产品。17，碳氢化合物，碳氢化合物也可被微生物用作碳源，微生物氧化碳氢化合物的许多中间产物和最终产物是重要的工业原料。石油污染去除，18，多种微生物利用碳源物质的选择性，利用能力的差异。Eg. Pseudomonas中的一些细菌可以使用90多种不同的碳源物质。甲烷氧化细菌只能用作甲烷和甲醇碳源。19，2，氮源(1)将提供微生物生长和繁殖所需氮元素的营养素定义为氮源。氮是构成重要生命物质蛋白质和核酸等的主要元素，氮占细胞干燥重量的12-15%，同时也是微生物的主要营养素。20，(2)功能，氮源物质一般不提供能量。但也有例外。化学是NH3和NO2-氮源和能量相结合的双功能营养素，因为细菌中的硝化细菌和硝化细菌可以从NH3和NO2-的氧化过程中获得能量。提供合成细胞中含氮物质(如蛋白质、核酸)和含氮代谢产物等原料。21，22，微生物可用的氮源，无机氮，分子氮，有机氮，23，主要是蛋白质和程度不同的分解物(氨基酸、元素等)，嘌呤和嘧啶等。a .有机氮、实验室常用的有机氮源包括牛肉奶油、蛋白胨、酵母奶油、鱼粉、蚕蛹粉、豆饼粉、花生蛋糕粉等。牛肉奶油是通过脂肪去除、消化、过滤、浓缩新鲜牛肉而得到的黄褐色到黄褐色的奶油。能够治疗蛋白质被酸、碱或蛋白酶分解而产生的细菌的培养基。酵母膏是通过酶解、分离、浓缩新鲜酵母乳液而获得的纯天然产品，富含各种均衡人体必需的氨基酸、b族维生素、核酸、多肽及微量元素，主要包含硝酸盐、铵盐、氨等作为各种微生物必需的营养素。铵盐是大多数微生物有效的氮源，吸收后直接利用。硝酸盐也可以被大部分微生物利用，但被吸收后，要进入合成代谢，必须还原为NH4。25，3，能源(energysource)为微生物生命活动提供初始能源来源养分或辐射能，这被称为能源。能源，无机物：与碳源不同，它创造了能让微生物自生的能量。辐射能：化学物质，有机物：从属营养微生物的能量(相同碳源)。绝大多数微生物的能量物质，光合细菌的能量，不仅提供了微生物细胞的碳和碳架，还提供了微生物生命活动所需的能量。能量是氨离子、亚硝酸盐离子等还原状态无机化合物，碳源是二氧化碳。26，4，生长因子(growthfactor)是调节微生物正常代谢所需，但不能自行合成的少量有机物种类。27、生长因子根据化学结构和体内生理功能，可分为维生素、氨基酸、嘌呤、嘧啶三类。主要功能：提供微生物细胞所需的化学物质(蛋白质、核酸、脂质)，作为酶辅酶参与新陈代谢。28、生长因子在新陈代谢中的作用，29、根据微生物要求的生长因子种类和数量不同。可以提供生长因子的天然物质包括酵母膏、蛋白胨、麦芽、玉米浆(为制作淀粉而浸泡玉米的副产品)、动植物组织或细胞提取物、微生物生长环境萃取物。30，无机盐是微生物生长所必需的营养素，包括含有磷酸盐、硫酸盐、氯化物和钠、钾、钙、镁、铁等金属元素的化合物。5，无机盐，许多元素，微量元素，无机盐等构成细胞结构物质的构成。调整渗透压、PH值和氧化还原电位。一些无机盐类，例如s，Fe，也可以用作滋养微生物的能量。形成酶活性基的组成，维持酶活性。Mg，Ca，k是各种酶的活化剂。31，(1)为促进增长，在10-4-10-3mol/l(徽章内的含量)范围内的常量元素(macroelements)，p，s，k，Mg，Ca，nno，32，33，所需浓度在10-8-10-6Mol/l(徽章内容)范围内的元素称为Cu、Zn、Mn、mo、Co等微量元素。(2)微量元素(微元素)，34，35，6，水，微生物细胞中的水占70%到90%，水是地球上整个生命系统存在和发展的必要条件！36、微生物细胞内水的生理功能(1)水是细胞的重要成分。(2)水直接参与代谢反应，很多反应涉及脱水和水合。(。(3)维持蛋白质核酸等生物大分子的稳定自然结构。(4)水的比热高，热的好导体，有效地吸收代谢过程中产生的热量，及时向体外快速释放热量，有效地控制细胞内温度的变化；37、在微生物生长环境中，水的有效性经常用水活性度值(aw)表示，水活性度表示在特定温度和压力条件下与溶液的蒸汽压力相同的条件下纯水蒸气压力的比例。也就是说，w=w/wow意味着溶液蒸汽压力wo在纯蒸汽压力溶液中的溶质越多，w就越小。微生物生长所需的水的作用度通常在0.63-0.99之间。38，几种微生物最适合w，39，3，微生物的营养类型，由于广泛的微生物，更复杂的营养类型，微生物营养类型的划分标准或角度。但是微生物根据碳源、能量、氢供应体分为光能、光能营养型、化学能滋养型、华阳能源等四种营养型。40，41，1。光武器营养型(光能类型)，以能量为能源，以CO2为唯一碳源或主要碳源，以还原无机物(如水、硫化氢、硫酸钠等)为氢或电子贡品，将CO2还原为细胞物质，并伴随着元素氧(硫)的释放。光合细菌细胞含有细菌绿色素，光合作用以H2S、s等还原状态硫化物为氢供应体，伴随着细胞物质的产生和硫元素的产生。藻类和蓝色细菌和高等植物一样，以水为氢供应体(电子捐赠者)，进行氧生产型光合作用，合成细胞物质。42，这些微生物不使用CO2作为唯一碳源或主要碳源，必须使用简单的有机物作为氢供应体，利用光能将二氧化碳还原为细胞物质。光能传递有机营养型细菌通常在生长时需要外来的生长因子。2 .光有机营养型(光能传递型)，这种微生物可以利用有机物迅速繁殖，常用于污水处理。43，例如，这种营养以异丙醇为氢供应体，将CO2还原为细胞物质，积累丙酮的细菌。CHOH CO2，H3C，H3C，2，光能，光合色素，2CH3C0CH3 CH2O H2O，44，这些微生物把武器氧化过程中释放的化学能量用作生长所需的能量。将CO2或碳酸盐成长为唯一或主要碳源时，使用H2、H2S、Fe2、NH3或NO2-等作为电子载体，将CO2还原为细胞材料。3 .化学武器营养类型(化学独立营养类型)，完全可以在武器和哑光环境下生长。它们广泛分布在土壤和水环境中，参与地球的物质循环。属于这种微生物的分类群包括硫化细菌、硝化细菌、氢细菌、铁细菌等。例如氢细菌：45，4。有机营养类型(化学从属营养类型)的化学能来自有机物氧化过程中释放的化学能。生长所需的碳源主要是一些有机化合物，例如淀粉、碳水化合物、纤维素、有机酸等。溶解有机营养型微生物的有机物通常是它们生长的碳源物质和能量物质。目前已知的微生物大部分属于有机营养，包括大部分细菌、所有真菌、原生动物、病毒等。46，腐败，作为碳源，使用动植物尸体和残留物等非生物活性有机物。寄生型，寄生在活的发送者身上，摄取营养，离开宿主就不能生存。腐败类型和寄生类型之间有中间类型：同时腐蚀性寄生类型，化学有机从属营养微生物使用的有机物性质可分为：47，注意，48，其