沉萍微生物的营养请参考学习教案

1、会计学1沉萍微生物的营养沉萍微生物的营养(yngyng)请参考请参考第一页，共98页。微生物的特点微生物的特点(tdin)：食谱食谱(shp)广、胃口大广、胃口大营养物质：那些营养物质：那些(nxi)能够满足微生物机体生长、繁殖和完成各种能够满足微生物机体生长、繁殖和完成各种 生理活动所需的物质生理活动所需的物质营养：微生物获得和利用营养物质的过程营养：微生物获得和利用营养物质的过程营养物质是微生物生存的物质基础，而营养是生物维持和营养物质是微生物生存的物质基础，而营养是生物维持和延续其生命形式的一种生理过程。延续其生命形式的一种生理过程。微生物营养主要阐明营养物质在生命活动中的微生物营养主要

2、阐明营养物质在生命活动中的生理功能生理功能及微生物及微生物细胞从外界环境摄取营养物的细胞从外界环境摄取营养物的具体机制具体机制。第1页/共97页第二页，共98页。供物：提供置换与增生细胞的结构物质供物：提供置换与增生细胞的结构物质(wzh)；供能：供应生命活动的能量；供能：供应生命活动的能量；调节：提供各种代谢调节物；调节：提供各种代谢调节物； 确保良好的生理环境等。确保良好的生理环境等。第2页/共97页第三页，共98页。和高效益的应用培养和高效益的应用培养基。基。第3页/共97页第四页，共98页。本章本章(bn zhn)内容：内容： 第一节第一节 微生物的营养微生物的营养(yngyng)要求

3、要求（微生物们需要（微生物们需要(xyo)吃什么？）吃什么？）第三节第三节 营养物质进入细胞营养物质进入细胞（微生物们是怎样吃东西的）（微生物们是怎样吃东西的）第二节第二节 培养基培养基（如何给微生物们做饭）（如何给微生物们做饭）第4页/共97页第五页，共98页。第一节第一节 微生物的营养微生物的营养(yngyng)要求要求一一 微生物细胞的化学组成微生物细胞的化学组成(z chn) 二二 营养物质及其生理功能营养物质及其生理功能 三三 微生物的营养类型微生物的营养类型(nutritional types)第5页/共97页第六页，共98页。 主要元素：C、H、O、N、S、P (97) 化学元素

4、 微量元素: Zn、Mn、Na、Cl、Co、Cu 化学元素比例因菌种、培养(piyng)条件等有所不同，如： 幼龄菌含N高，硫细菌较多S，铁细菌较多Fe，等。微生物、动物、植物微生物、动物、植物(zhw)之间存在之间存在“营养上的统一性营养上的统一性”第6页/共97页第七页，共98页。v化学元素组成：有机物、无机物和水（化学元素组成：有机物、无机物和水（7090）v有机物分析有机物分析: v1）化学法直接抽提，定性定量分析）化学法直接抽提，定性定量分析(dnglingfnx)； v2）破碎细胞得亚显微结构，再分析。）破碎细胞得亚显微结构，再分析。第7页/共97页第八页，共98页。无机物指与有机

5、物结合或单独存在的无机盐等物质；无机物指与有机物结合或单独存在的无机盐等物质； 分析：分析： 干细胞高温炉（干细胞高温炉（550）焚烧得到的灰分，分析其中各种）焚烧得到的灰分，分析其中各种无机元素含量无机元素含量(hnling)。 水分：水分：细胞表面水分吸干后的重量为湿重；采用低温真空细胞表面水分吸干后的重量为湿重；采用低温真空干燥、红外快速烘干方法烘干至恒重为干重。干燥、红外快速烘干方法烘干至恒重为干重。第8页/共97页第九页，共98页。n水水Water第9页/共97页第十页，共98页。 B. (shngl)活动所需要的能量（异活动所需要的能量（异养微生物）；养微生物）；第10页/共97页

6、第十一页，共98页。类类型型元素水平元素水平 化合物水平化合物水平 培养基原料水平培养基原料水平有有机机碳碳CHONX复杂蛋白质、核酸等复杂蛋白质、核酸等 牛肉膏、蛋白胨、花生牛肉膏、蛋白胨、花生饼粉等饼粉等CHON多数氨基酸、简单蛋多数氨基酸、简单蛋白质等白质等一般氨基酸、明胶等一般氨基酸、明胶等CHO糖、有机酸、醇、脂糖、有机酸、醇、脂类等类等葡萄糖、蔗糖、各种淀葡萄糖、蔗糖、各种淀粉、糖蜜等粉、糖蜜等CH烃类烃类天然气、石油及其不同天然气、石油及其不同馏份、石蜡油等馏份、石蜡油等无无机机碳碳C(?)COCO2CO2COXNaHCO3NaHCO3、CaCO3、白、白垩等垩等微生物的碳源谱微

7、生物的碳源谱第11页/共97页第十二页，共98页。工业工业(gngy)发酵常用糖蜜、淀粉、玉米粉等作为碳源。发酵常用糖蜜、淀粉、玉米粉等作为碳源。不同不同(b tn)菌种利用碳源能力不同菌种利用碳源能力不同(b tn)，如：假单，如：假单孢菌属中的一些能利用孢菌属中的一些能利用90多种碳源；甲基营养型只利用甲多种碳源；甲基营养型只利用甲醇、甲烷等一碳化合物为能源物质。醇、甲烷等一碳化合物为能源物质。异养微生物异养微生物：必须利用有机碳源的微生物；：必须利用有机碳源的微生物；自养微生物自养微生物：凡以无机碳源作主要碳源的微生物。：凡以无机碳源作主要碳源的微生物。第12页/共97页第十三页，共98

8、页。 氮源（氮源（Source of nitrogen） ：为微生物生长繁殖等提供：为微生物生长繁殖等提供(tgng)所需氮元素的营养物所需氮元素的营养物,是构成蛋白质与核酸的主要元素。是构成蛋白质与核酸的主要元素。氮源物质的主要作用：合成细胞物质中含氮物质；少氮源物质的主要作用：合成细胞物质中含氮物质；少数自养细菌能利用铵盐、硝酸盐作为数自养细菌能利用铵盐、硝酸盐作为(zuwi)机体生机体生长的氮源与能源，某些厌氧细菌在厌氧与糖类物质缺长的氮源与能源，某些厌氧细菌在厌氧与糖类物质缺乏的条件下，也可以利用氨基酸作为乏的条件下，也可以利用氨基酸作为(zuwi)能源物能源物质。质。2. 氮源（氮源

9、（Source of nitrogen） 第13页/共97页第十四页，共98页。 微生物的氮源谱微生物的氮源谱类类型型 元素水平元素水平化合物水平化合物水平培养基原料水平培养基原料水平有有机机氮氮NCHOX复杂蛋白质、核酸等复杂蛋白质、核酸等牛肉膏、酵母膏、牛肉膏、酵母膏、饼粕粉、蚕蛹粉等饼粕粉、蚕蛹粉等NCHO尿素、一般氨基酸、简单尿素、一般氨基酸、简单蛋白质等蛋白质等尿素、蛋白胨、明尿素、蛋白胨、明胶等胶等无无机机氮氮NHNH3、铵盐等、铵盐等(NH4)2SO4等等NO硝酸盐等硝酸盐等KNO3等等NN2空气空气第14页/共97页第十五页，共98页。迟效氮源：蛋白质必须通过水解之后降解成胨、

10、肽、氨迟效氮源：蛋白质必须通过水解之后降解成胨、肽、氨基酸等才能被机体利用，这种氮源叫。基酸等才能被机体利用，这种氮源叫。速效氮源：无机氮源或以蛋白质降解产物形式存在的有速效氮源：无机氮源或以蛋白质降解产物形式存在的有机氮源可以直接被菌体吸收利用，这种氮源叫做速效氮机氮源可以直接被菌体吸收利用，这种氮源叫做速效氮源。源。速效氮源，通常速效氮源，通常(tngchng)是有利于机体的生长，迟是有利于机体的生长，迟效氮源有利于代谢产物的形成。效氮源有利于代谢产物的形成。实验室常用的氮源：碳酸铵、硝酸盐、硫酸铵、尿素、蛋白胨实验室常用的氮源：碳酸铵、硝酸盐、硫酸铵、尿素、蛋白胨、牛肉膏、酵母膏等。、牛

11、肉膏、酵母膏等。生产生产(shngchn)上常用的氮源：硝酸盐、铵盐、尿素、氨以上常用的氮源：硝酸盐、铵盐、尿素、氨以及蛋白含量较高的鱼粉、蚕蛹粉、黄豆饼粉、花生饼份、玉米及蛋白含量较高的鱼粉、蚕蛹粉、黄豆饼粉、花生饼份、玉米浆等。浆等。第15页/共97页第十六页，共98页。第16页/共97页第十七页，共98页。定义：为微生物提供除碳、氮以外定义：为微生物提供除碳、氮以外(ywi)的各的各种重要生物必需元素营养物的统称。种重要生物必需元素营养物的统称。类类 型型第17页/共97页第十八页，共98页。参与参与(cny)微生物中氨基酸和酶的组成；微生物中氨基酸和酶的组成；维持生物大分子和细胞结构维

12、持生物大分子和细胞结构(jigu)的稳定性的稳定性，调节并维持细胞的渗透与平衡；，调节并维持细胞的渗透与平衡；酶的激活剂；酶的激活剂；控制细胞的氧化还原电位；控制细胞的氧化还原电位；作为某些微生物生长的能源。作为某些微生物生长的能源。第18页/共97页第十九页，共98页。第19页/共97页第二十页，共98页。生长因子：指那些微生物生长所必须而且需要量很少，生长因子：指那些微生物生长所必须而且需要量很少，自身不能合成或合成量不能满足自身不能合成或合成量不能满足(mnz)机体生长需机体生长需要的有机化合物。要的有机化合物。 分类：维生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶；分类：维生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶； 维生

13、素辅酶维生素辅酶 ； 缺乏合成某种缺乏合成某种aa能力补充能力补充aa。如：肠膜明串。如：肠膜明串珠菌需珠菌需17种种aa ； 嘌呤和嘧啶辅酶及合成核苷等嘌呤和嘧啶辅酶及合成核苷等 。4. 生长因子（生长因子（growth factor）第20页/共97页第二十一页，共98页。B6吡哆醇吡哆醇氨基氨基转氨、转氨、脱羧酶辅基等脱羧酶辅基等B12维生素维生素羧基、甲基羧基、甲基钴酰胺钴酰胺辅酶辅酶,参与一碳基传递等参与一碳基传递等泛酸泛酸酰基酰基辅酶辅酶A的前体等的前体等叶酸叶酸甲基甲基参与一参与一碳基转递等碳基转递等生物素生物素(H) 羧基羧基羧化酶羧化酶的辅基的辅基,CO2固定中作用固定中作用

14、第21页/共97页第二十二页，共98页。在配制培养基时，一般可用生长因子含量丰富的在配制培养基时，一般可用生长因子含量丰富的天然物质作原料天然物质作原料(yunlio)，以保证微生物对它们，以保证微生物对它们的需要，如酵母膏、玉米浆、肝浸汁、麦芽汁或的需要，如酵母膏、玉米浆、肝浸汁、麦芽汁或新鲜动、植物组织液等。新鲜动、植物组织液等。维生素类维生素类 11 种种氨基酸类氨基酸类 18 种种酵酵母母(jiom)膏膏玉玉米米浆浆氨基酸类氨基酸类 15 种种维生素类维生素类 5 种种第22页/共97页第二十三页，共98页。水分是生物细胞水分是生物细胞(xbo)的主要化学成分，其重要的生理功能表的主要

15、化学成分，其重要的生理功能表现在下列几个方面：现在下列几个方面：1）溶剂和运输介质，营养物质吸收及代谢物分泌）溶剂和运输介质，营养物质吸收及代谢物分泌 ;2）参与细胞）参与细胞(xbo)内的生化反应内的生化反应; 3）维持）维持Pr、核酸稳定天然构象、核酸稳定天然构象; 4）热的良好导体，控制细胞）热的良好导体，控制细胞(xbo)内温度变化内温度变化; 5）维持细胞）维持细胞(xbo)自身正常形态自身正常形态;6）控制酶、微管、鞭毛等多亚基结构组装和解离）控制酶、微管、鞭毛等多亚基结构组装和解离.5. 水水第23页/共97页第二十四页，共98页。水活度值（水活度值（w）：一定温度、压力下溶液蒸

16、汽压力）：一定温度、压力下溶液蒸汽压力与同样条件下纯水压力比。在天然环境中，微生物可与同样条件下纯水压力比。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实际利用的自由水或游离水的含量(hnling)。微生物一般在生长，微生物一般在生长，w过低微生物生长的延缓期过低微生物生长的延缓期延长，比生长速率和总生长量减少。延长，比生长速率和总生长量减少。 一般细菌的比酵母和霉菌高，嗜盐菌较低。一般细菌的比酵母和霉菌高，嗜盐菌较低。第24页/共97页第二十五页，共98页。几类微生物生长几类微生物生长(shngzhng)最适最适w微生物微生物 w w一般细菌一般细菌0.910.91酵母菌酵母菌0.8

17、80.88霉菌霉菌0.800.80嗜盐细菌嗜盐细菌0.760.76嗜盐真菌嗜盐真菌0.650.65嗜高渗酵母嗜高渗酵母0.600.60第25页/共97页第二十六页，共98页。三三 微生物的营养微生物的营养(yngyng)类型类型根据根据(gnj)生长所需要的营养物质的性质，可将生物分成两类生长所需要的营养物质的性质，可将生物分成两类: 异养型生物：在生长时需要以复杂的有机物质作为营养物异养型生物：在生长时需要以复杂的有机物质作为营养物质质 自养型生物：在生长时能以简单的无机物质作为营养物质自养型生物：在生长时能以简单的无机物质作为营养物质 大多数微生物属于异养型生物，少数微生物属于自养型生物大

18、多数微生物属于异养型生物，少数微生物属于自养型生物。根据根据(gnj)生长时能量的来源不同，又可将生物分成两种类型生长时能量的来源不同，又可将生物分成两种类型: 化能营养型生物：依靠化合物氧化释放的能量进行生长化能营养型生物：依靠化合物氧化释放的能量进行生长; 光能营养型生物：依靠光能进行生长光能营养型生物：依靠光能进行生长; 植物和少部分微生物属于光能营养型生物。植物和少部分微生物属于光能营养型生物。第26页/共97页第二十七页，共98页。划分依据划分依据营养类型营养类型特点特点碳源碳源自养型自养型以以CO2为唯一或主要碳源为唯一或主要碳源异养型异养型有机物有机物能源能源光能营养型光能营养型

19、光为能源光为能源化能营养型化能营养型有机物氧化的化学能有机物氧化的化学能电子供体电子供体无机营养型无机营养型还原无机物为还原无机物为电子电子供体供体有机营养型有机营养型有机物为有机物为电子电子供体供体微生物营养微生物营养(yngyng)类类型型第27页/共97页第二十八页，共98页。 光能光能 CO2H2S CH2O+2S+H2O 光合色素光合色素光能自养光能自养(z yn)型微生型微生物物以以CO2作为唯一碳源或主要碳源，并利用光能，以作为唯一碳源或主要碳源，并利用光能，以无机物如硫化氢、硫代硫酸钠或其他无机硫化物作无机物如硫化氢、硫代硫酸钠或其他无机硫化物作为供氢体将为供氢体将CO2还原成

20、细胞物质还原成细胞物质(wzh)，同时产生，同时产生元素硫。元素硫。光能自养型微生物包括蓝细菌（含叶绿素）、红硫细菌和光能自养型微生物包括蓝细菌（含叶绿素）、红硫细菌和绿硫细菌等少数微生物（含细菌叶绿素），由于绿硫细菌等少数微生物（含细菌叶绿素），由于(yuy)含有光合色素，因而能使光能转变成化学能（含有光合色素，因而能使光能转变成化学能（ATP），供），供机体直接利用。机体直接利用。第28页/共97页第二十九页，共98页。 光能光能 2(H3C)2CHOH+CO2 2CH3COCH3+CH2O+H2O 光合色素光合色素光能光能(gungnng)异养型微生异养型微生物物以有机物为主要碳源或唯一

21、碳源，以有机物（异丙醇）作为供以有机物为主要碳源或唯一碳源，以有机物（异丙醇）作为供氢体，利用光能将氢体，利用光能将CO2还原成细胞物质，红螺菌属中的一些细还原成细胞物质，红螺菌属中的一些细菌属于菌属于(shy)此种营养类型。此种营养类型。光能异养型细菌在生长光能异养型细菌在生长(shngzhng)时大多数需要外源的时大多数需要外源的生长生长(shngzhng)因子因子第29页/共97页第三十页，共98页。以以CO2或碳酸盐作为唯一或主要碳源，以无机物氧或碳酸盐作为唯一或主要碳源，以无机物氧化释放的化学能为能源化释放的化学能为能源,利用电子供体如氢气、硫化利用电子供体如氢气、硫化氢、二价铁离子

22、氢、二价铁离子(lz)或亚硝酸盐等使或亚硝酸盐等使CO2还原成细还原成细胞物质；胞物质；这类微生物主要有硫化细菌、硝化细菌、氢细菌与这类微生物主要有硫化细菌、硝化细菌、氢细菌与铁细菌。它们在自然界物质转换过程中起着重要的铁细菌。它们在自然界物质转换过程中起着重要的作用。作用。 化能自养化能自养(z yn)型微生物型微生物第30页/共97页第三十一页，共98页。多数微生物属于化能异养型，其生长所需要能量和碳多数微生物属于化能异养型，其生长所需要能量和碳源通常来自同一种有机物。源通常来自同一种有机物。根据化能异养型微生物利用有机物的特性，又可以将根据化能异养型微生物利用有机物的特性，又可以将其分为

23、下列两种类型：其分为下列两种类型： 腐生型微生物：利用无生命活性的有机物作为腐生型微生物：利用无生命活性的有机物作为(zuwi)生长的碳源。生长的碳源。 寄生型微生物：寄生在生活的细胞内，从寄生体寄生型微生物：寄生在生活的细胞内，从寄生体内获得生长所需要的营养物质。内获得生长所需要的营养物质。存在于寄生与腐生之间的中间过渡类型微生物，称为存在于寄生与腐生之间的中间过渡类型微生物，称为兼性腐生型或兼性寄生型。兼性腐生型或兼性寄生型。化能异养型微生物化能异养型微生物第31页/共97页第三十二页，共98页。微生物营养类型不是一成不变的，在一定条件微生物营养类型不是一成不变的，在一定条件下会转化的。如

24、：紫色非硫细菌没有有机物时下会转化的。如：紫色非硫细菌没有有机物时可以同化可以同化CO2，有机物，有机物 存在又是异养型。存在又是异养型。 营养缺陷型：突变后失去合成某种对该菌株必营养缺陷型：突变后失去合成某种对该菌株必不可少的物质不可少的物质(wzh)的能力，为的能力，为 原养型：相应的野生型为原养型：相应的野生型为 第32页/共97页第三十三页，共98页。第二节第二节 培养基（培养基（culture medium）一一 选用和设计培养基的原则和方法选用和设计培养基的原则和方法(fngf) 二二 培养基的类型及应用培养基的类型及应用第33页/共97页第三十四页，共98页。第二节第二节 培养基

25、培养基它是进行科学研究，发酵生产微生物制品它是进行科学研究，发酵生产微生物制品(zhpn)等的基等的基础。础。培养基（培养基（medium）是人工配制的，适合微生物生长繁殖）是人工配制的，适合微生物生长繁殖(fnzh)或或产生代谢产物的营养基质。产生代谢产物的营养基质。任何培养基都应该具备任何培养基都应该具备(jbi)(jbi)微生物生长所需要六大营养要素：微生物生长所需要六大营养要素：碳源、氮源、无机盐、能源、生长因子、水碳源、氮源、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任何培养基一旦配成，必须立即进行灭菌处理在微生物学研究和生长实践中，配置合适的培养基是一项最基

26、本的要求。在微生物学研究和生长实践中，配置合适的培养基是一项最基本的要求。第34页/共97页第三十五页，共98页。v首先考虑不同微生物营养需要，如：自养首先考虑不同微生物营养需要，如：自养(z yn)、异养、异养 v细菌一般用牛肉膏、蛋白胨培养基；细菌一般用牛肉膏、蛋白胨培养基；v放线菌高氏放线菌高氏1号合成培养基；号合成培养基；v酵母菌麦芽汁培养基；酵母菌麦芽汁培养基；v 霉菌用查氏一号培养基；霉菌用查氏一号培养基；第35页/共97页第三十六页，共98页。浓度合适时，微生物才能生长良好；浓度过低，浓度合适时，微生物才能生长良好；浓度过低，不能满足生长需求；糖、无机盐、金属不能满足生长需求；糖

27、、无机盐、金属(jnsh)离子浓度过高，会抑制菌的生长。离子浓度过高，会抑制菌的生长。第36页/共97页第三十七页，共98页。与与主要主要(zhyo)含氮物原料量之比。含氮物原料量之比。作种子培养的发酵液其作种子培养的发酵液其C/N较低较低vGlu发酵发酵(f jio)时时C:N为为4:1时菌体大量生长；时菌体大量生长； v3:1时时Glu大量积累。大量积累。第37页/共97页第三十八页，共98页。一般一般(ybn)，真菌要，真菌要C/N较高的培养基（似动物的较高的培养基（似动物的“素食素食”）；）；而细菌则要而细菌则要C/N较低的培养基（似动物的较低的培养基（似动物的“荤食荤食”）；）；第3

28、8页/共97页第三十九页，共98页。第39页/共97页第四十页，共98页。低渗溶液：在低渗低渗溶液：在低渗(胞外溶质的渗胞外溶质的渗透压透压胞内胞内)溶液中溶液中会使细胞会使细胞(xbo)吸吸水膨胀、缺壁细胞水膨胀、缺壁细胞(xbo)会破会破裂。裂。第40页/共97页第四十一页，共98页。3、控制、控制(kngzh)pH条件条件培养基的培养基的pH必须控制在一定的范围内，以满足不同类型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微生物的生长繁殖或产生代谢(dixi)产物。产物。通常通常(tngchng)培养条件：培养条件：细菌与放线菌：细菌与放线菌：酵母菌和霉菌：酵母菌和霉菌：pH4.56范围内生长范围内生长为了维持培养基为了维持培养基pH的相对恒定，通常在培养基中加入的相对恒定，通常在培养基中加入pH缓冲剂，或在缓冲剂，或在进行工业发酵时补加酸、碱。进行工业发酵时补加酸、碱。第41页/共97页第四十二页，共98页。 外源调节外源调节(tioji): 直接加酸或加碱来调节直接加酸或加碱来调节(t