微生物的营养与生长

1、1微微 生生 物物 的的 营营 养养 与与 生生 长长2微生物营养及其对微生物生长的影响微生物营养及其对微生物生长的影响3一、微生物细胞的化学成分维生素所需的大量营养元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Na、Mg、Fe所需的微量营养元素：Mn、Co、Zn、Cu、Mo、Ni等4 二、微生物所需营养物质及其生理作用二、微生物所需营养物质及其生理作用 营养物质：为生物自身合成、产生能量 以及在代谢中起调节作用的物质。 营养：机体吸收、利用营养物质的过程。 根据营养成分，营养物质分为六种类型： C源、N源、能源、生长因素、无机 盐、水分。 5 1、碳源：构成细胞物质及代谢产物中碳素来源的 物质。

2、作用：构成碳架来源与能源,约占细胞干物 质的50%。 种类：有机含碳化合物：糖、醇类、有机酸类。 碳氢化合物：CH4、石油及其产物 无机含碳化合物：CO2、碳酸盐类、CN 6 2、氮源：、氮源： 作用：构成细胞物质及代谢产物中氮素来源的 物质。主要用于组成菌体的含氮物质，少 数可作为能量（硝化细菌）。 种类：N2NH3 固氮菌。 有机氮源：蛋白质（迟效氮源） 、氨基酸 无机氮源：NO3、NH4等。（速效氮源）7氨基酸自养型微生物：利用非AA类的简单氮源 （尿素、NH4+、NO3- ）自行合成所需要的 一切AA。氨基酸异养型微生物：须从外界吸收现成的AA 作为氮源的微生物。 不论哪种状态的氮化物

3、，都要首先转化成 NH3再与有机酸结合转化成氨基酸。 2021-11-258 3、矿素 种类：大量元素：P、S、 K、Mg、Ca、Fe.95% 微量元素：Zn、Mo、 功能： 1、构成细胞的各种成分如：Mg：叶绿素的辅因 子；Ca ：蛋白酶、淀粉酶的辅因子；构成芽孢。 2、调节细胞的渗透压、pH、氧化还原电位 3、能源：Fe、S等作为自养微生物的能源。 2021-11-2594、生长因子； 微生物生长必不可少的微量有机物。如维生素、氨基酸、嘌呤、嘧啶。 、维生素：多为酶的组分如硫胺素（B1）、核黄素（B2，FMN的前体）；烟酸（NAD的前体）；吡哆醇（B6，转氨酶辅基）泛酸、生物素。 、氨基酸

4、：微生物合成氨基酸的能力随种类而不同。如大肠杆菌可合成全部；鼠伤寒沙门氏菌Tyr ；肠膜明串珠菌合成氨基酸的能力弱，需补充19种氨基酸。 、碱基：核酸和辅酶的成分。 2021-11-2510 5 、水：占细胞鲜重的7090% 功能：构成细胞组分 生化反应的介质 溶剂 热导体 维持细胞渗透压 水分：自由水：能够被利用的水 束缚水：与溶质结合构成细胞结构的 水，不能被利用进行生命活动。2021-11-2511 水分活度水分活度：在相同温度和压力下溶质的蒸 汽压与 纯水的饱和蒸汽压之比： aw=P溶质/P0 微生物需要的aw值为0.630.99。 细菌、酵母菌霉菌盐细菌耐旱 真菌2021-11-25

5、12三、微生物的营养类型及特点划分依据：碳源、供氢体、能源根据碳源和供氢体的不同 可分为 有机营养型 无机营养型；根据能源的不同 可分为 化能营养型 光能营养型。2021-11-2513 1、光能无机营养型 能源：光。具光合色素；叶绿素（蓝细菌）或 菌绿素（光合细菌），光合磷酸化产生ATP。 供氢体：还原性无机化合物 碳源： CO2 。 例1：蓝细菌：H2O + CO2（CH2O）+O2 供氢体 碳源 产氧型光合作用2021-11-2514例2：绿硫细菌、紫硫细菌： H2S + CO2 （CH2O）+ H2O + S NaS2O3+ CO2 + H2O（CH2O） +Na2SO4+H2SO4

6、碳源 供氢体 细胞内或外积累硫，非产氧型光合作用Van Niel 通式：CO2+H2ACH2O+H2O+A 2021-11-2515 2、光能有机营养型、光能有机营养型 能源：光 碳源：二氧化碳或简单有机化合物 供氢体：有机化合物 例：红螺菌： CO2 +异丙醇CH2O+丙酮+H2O 可利用净化有机废水，生产SCP。2021-11-25163、化能无机营养型、化能无机营养型 氢细菌、铁细菌、硫化细菌、硝化细菌等 能源：还原态无机物氧化：NH3、NO2、H2、H2S 、S、 S2O3-、Fe2+等。 碳源：CO2、CO32+ 供氢体：无机化合物 例1：氧化亚铁硫杆菌：Fe2+ Fe3+ + e

7、+ E 2021-11-2517例2：可用于细菌冶金：浸贫、尾矿，回收重金属如Cu 原理：S+O2 + FeSO4H2SO4 + E 氧化硫硫杆菌 H2SO4 + O2 + FeSO4Fe2(SO4)3 + H2O 氧化铁硫杆菌 CuS(辉铜矿) + Fe2(SO4)3CuSO4 + FeSO4 + S CuSO4 + Fe(废铁)Cu + FeSO4例3：氢细菌：H2 + 1/2 O2 H2O + 56.2kcal例4：铁细菌：2Fe+1/4 O2 +2H+2Fe+1/2 H2O+10.6kcal pH=0 1kcal pH=7 2021-11-25184、化能异养型：、化能异养型： 碳源、

8、能源、供氢体均为有机物 必须以适宜的有机物为养料，大多数微生物 为此类。分腐生、寄生、专性寄生、兼性寄 生四种。 上述四大类型划分不是绝对的，有许多中间类型： 红螺菌：光能异养：有光，无氧时。 化能异养：无光，无氧时。 2021-11-2519 生物型动物微生物植物异养自养营养类型 化能异养型化能异养型光能异养型 化能自养型光能自养型 光能自养型碳源糖、脂、糖、醇、有机酸、蛋白质及降解产物有机碳化物CO2 二氧化碳、碳酸盐等二氧化碳、碳酸盐等氮源蛋白质及其降解产物蛋白质及降解物、有机无机氮化物无机氮化物无机氮化物能源与碳源同有机碳源或光能 氧化无机物或利用光能光能生长因子维生素部分需要不需要不

9、需要无机元素无机盐无机盐无机盐无机盐微生物和动物、植物营养物质的比较2021-11-2521四、微生物对营养物质的吸收方式、特点四、微生物对营养物质的吸收方式、特点 1、 简单扩散简单扩散( simple diffusion )，一种物理扩散。 动力：细胞膜两侧的浓度差。 能量：不需。 载体：不需。 例：CO2 、气体、水、小分子脂溶性、水溶性 物质。大肠杆菌对Na+的吸收。 2021-11-2522 2、促进扩散（、促进扩散（facilitated diffusion） 特点：不耗能，浓度差为动力， 顺浓度梯度。 有特异性，需载体参与。 例：真核微生物运送糖。分别有葡 萄糖载体、亮氨酸载体、异亮 氨酸载体。2021-11-25233、主动运输（主动运输（active transport） 特点：需能，可逆浓度梯度运送物质 需要载体 运送前后底物无化学变化 例：大肠杆菌运送乳糖、半乳糖、阿拉伯糖、氨基酸、K+（使膜内K+=300膜外K+2021-11-25244、基团转位（group translocation） 特点：需能、逆浓度梯度，需载体，被运输底物运 送前后发生化学变化。例：磷酸转移酶系统（PTS）对营养的吸收。1、 系统组成： E1,E3：非特异性，细胞质内