微生物的营养.ppt

1、微生物学，发表：马金成生命学学院微生物学教研室，第六章微生物营养，3，食谱广泛，食欲大的微生物特征之一，4，营养(nutrition ) :生物从外部环境摄取生命活动需要的能量和物质，是指满足正常生长和繁殖需要的最基本的生理机能营养是所有生命活动需要的物质、吸收、利用、生物有机体、营养物质、摄取、5、营养物质(nutrient ) :指具有营养功能的物质，可满足微生物生物的生长、繁殖、完成各种大姨妈活动所需要的物质。 在微生物学，也含有非常规则的物质形式的光放射能。 微生物的营养物质为它们的正常生命活动提供了结构物质、能量、代谢调节物质和必要的大姨妈环境。 6、本章内容：微生物们需要吃什么？

2、第四节营养物质进入细胞球的方法，微生物们是怎样吃的，第三节培养基是怎样给微生物们做饭的？第一节微生物6种营养元素第二节微生物的营养类型、第一节微生物6种营养元素、8、微生物6种营养元素、碳、氢、氧、氮、硫、磷、碳源、氮源、能量、生长因子、无机盐和水、微生物微量元素体：亚金属铅、锰、纳金属钍、氯元素、钼一、微生物细胞球的化学组成1 .化学元素体(chemical element )，构成微生物细胞球的物质基础是各种化学元素体，占细菌细胞球干燥重量的97%，10，构成微生物细胞球的各种化学元素体的比例多因微生物的种类而异，如Eg .细菌、酵母菌和真菌的碳、氢、氧、氮、磷、硫的同一微生物种类的各种化

3、学元素体的组成也多根据菌龄和培养条件而变化。 11、微生物细胞球中一些主要元素体的含量(干重% )、硫细菌(sulfur bacteria )、铁元素细菌(iron bacteria )、海洋细菌(marine bacteria )对其他细菌含有很多硫，12、微生物细胞球、水： 70%-90%、干物质脂、核酸、维生素等及其分解产物、无机物(盐)、2、化学成分及其分析、13、水是细胞球维持正常生命活动所必不可少的，一般占细胞球重量的7090%。 湿重：除去吸附在细胞球外面的水分后称量的重量，用单位培养液中含有的细胞球重量(克/升或毫克/毫升)来表示。 干重：用高温(105 )干燥、低温真空干燥、

4、红外线急速干燥等方法将细胞球干燥至恒重即可。14、二、微生物6种营养元素，微生物、动物、植物之间存在“营养上的统一性”，在元素体水平上需要20种左右，在以碳、氢、氧、氮、硫、磷6种元素体为主的营养元素水平上，需要碳源、氮源、能量、生长因子、无机盐、水6种15、(1)碳源(carbon source) 1.满足微生物生长繁殖所必需的碳元素体的营养物质均称为碳源。 微生物细胞球的碳含量约占干燥重量的50，除水分外，碳源是需要量最多的营养物质，也被称为大量营养物质(macronutrients )。 16、以无机碳源为主要碳源的微生物是种类稀少的自养微生物。 必须利用有机碳源的微生物，是很多的异养微

5、生物。 碳源光谱、有机碳、无机碳，对于所有的异养微生物来说，其碳源在云同步兼作能量源，这个碳源被称为二功能营养物质(difunctional nutrient )。 碳源谱(spectrum of carbon sources ) :从微生物一体来看，是其可利用的碳源范围的碳源谱。微生物对碳源的利用大大超过动物界和植物界能够利用的碳化合物。 “C.H.O.N”和“C.H.O.N.X”是珍贵的氮源，尽量不作为廉价的碳源使用，“C.H.O”异养微生物的最佳碳源、18、微生物的2 .种、Eg .假细胞球杆菌属的一些菌可利用90种以上的不同碳源物质。 甲烷氧化菌只能作为甲烷和甲醇的碳源。 不同种类的微

6、生物对碳源的利用能力不同！19、单糖和粗多糖己糖戊糖、果糖甘露聚糖、半乳糖淀粉胞里肌肉或几丁质酶等纯粗多糖琼脂等杂多糖，葡萄糖可以是大多数微生物的碳源，(1)糖类、20、(2)酚、氰化物等有毒物质，对人有毒的物质eg.f 、Eg .生长于动物血液、组织和肠道的病原细菌(沙门氏菌属、李斯特菌等)、22、(4)细胞里肌肉、细胞里肌肉由葡萄糖-1、4氰苷类链构成，自然段资源丰富，但大多数动物和人不能直接利用，部分微生物可以作为碳源利用，23、(5)烃类， 烃类化合物也可通过微生物作为碳源，微生物氧化烃类的大多数中间产物和最终产物是重要的工业原材料. 除石油污染，24，发酵工业最常用的碳源为葡萄糖、淀

7、粉、废糖蜜、麸皮、米糠等。 25，3 .碳源的功能，构成细胞球的物质定义了能够构成各种代谢产物和细胞球储藏物质为微生物的生命活动提供能量，26，(二)氮源(nitrogen source )，1 .定义了能够提供微生物生长繁殖所必需的氮元素体的营养源，称为氮气源。 氮是构成重要生命物质蛋白质、核酸等的主要元素体，氮占细菌干燥重量的1215，也是微生物的主要营养物质。 27、从微生物一体来看，其可利用的氮源范围即氮源光谱。 氮源光谱(nitrogen of nitrogen sources ) :异养微生物对氮源的利用顺序为N.C.H.O或n.c.h.o.xn，29、2 .氮源的种类、无机氮、分

8、子氮、有机氮，主要是蛋白质及其分解实验室常用：牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、鱼粉、蛹粉、黄豆粉和落花生粉等。 铵盐是大部分微生物的有效氮源，吸收后直接利用的硝酸盐也被大部分微生物利用，但是吸收后还原成NH3进入合成代谢。 大气中的N2。 以N2为氮源能合成细胞结构的微生物叫做氮的固定微生物。 30、大姨妈酸式盐：以铵盐Eg. (NH4)2SO4为氮源，随着NH4消耗培养基的pH降低。 铵盐是被称为大姨妈酸式盐的大姨妈碱式盐：硝酸盐Eg. KNO3作为氮气源，随着NO3的消耗，培养基的pH上升。 铵盐和氨基酸被微生物吸收直接利用，NO3和蛋白质被吸收后还原分解利用，速效氮源、迟效氮源、31，3 .功能

9、、氮源物质一般不提供能量，但也有例外：通过硝化细菌、NH3氧化提供能量构成NH3细胞球的物质构成代谢产物，32，有些微生物不需要利用氨基酸作为氮气源，将尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮等简单的氮气源自行合成所需的全部氨基酸称为氨基酸自营养型微生物(amino acid autotrophs ) 相反，需要从外部将已有的氨基酸作为氮源吸收的微生物是氨基酸异养型微生物(amino acid heterotrophs )。 (3)能源1 .定义可向微生物的生命活动提供初始能量源的营养物质或辐射能量，被称为能量。34、能够自我营养微生物的能量源为还原状态的无机物质，如Eg. NH4、NO2-、s、H2S、H2

10、、Fe2等。 能氧化利用这些个物质的微生物都是细菌，如Eg .硝酸细菌、亚硝酸细菌、硫化细菌、硫细菌、氢细菌、铁元素细菌等。 35、单功能营养物质Eg .光放射能(能量)二功能营养物质Eg .还原状态无机物NH4 (氮气源、能量)三功能营养物质Eg .氨基酸类(碳源、氮气源、能量)、36、(4) 37、各种微生物与生长因子的关系可以分为以下种类生长因子自营养型微生物(auxoautotrophs )这些个无需从外部吸收生长因子，多数真菌、放线菌和许多细菌，例如E. coli (大肠菌群)等都属于；(2)生长因子异养型微生物(auxoheterotrophs )这些个从外部吸收多种生长因子(3)

11、生长因子过剩合成微生物少数微生物在其代谢活动中可合成分泌细胞大量维生素等生长因子，可作为有关维生素的生产菌种。38、2 .种类、广义生长因子：维生素、盐化学基、卟啉及其诱导体、甾醇、胺类、C4C6的分支或直链脂肪酸，以及需要量大的氨基酸、狭义生长因子：一般仅指维生素。39、a .维生素、维生素作为部分酶催化剂的辅助酶催化剂，Eg .羟基吡啶(吡哆醇)、磷酸吡哆醇是部分转阿美娜酶和氨基酸脱羧酶催化剂的辅助酶催化剂。 微生物对维生素的需求量一般为15 mgml、40、b .氨基酸，氨基酸是蛋白质合成的基本单元，多数情况下被微生物吸收利用的微生物需要氨基酸作为生长因子，氨基酸不透过胞质膜，可以吸收利

12、用肽。 培养基中一种氨基酸的含量过高时，细胞球对其他氨基酸的摄取受到抑制，这种现象被称为氨基酸的不平衡。 微生物对氨基酸的需要量一般为20 mgml、41、c .盐化学基，盐化学基无论是核酸、核苷酸还是部分辅助酶催化剂的成分，都不能透过胞质膜，所以不能将核苷酸作为生长因子使用。 微生物对盐化学基的需求量一般为1020 mgml、42、d .等生长因子，有些微生物的生长需要特殊的物质，据说生长因子流行性感冒菌必须在含血红细胞的培养基中生长。 这是因为卟啉环作为生长因子是必要的。 在厌氧条件下生长的啤酒酵母需要甾醇作为生长因子。 43、在制备微生物培养基时，为了确保微生物的需求，可以使用生长因子含

13、量丰富的天然物质作为原料。 44、(5)无机盐，分别为酵母膏、玉米淀粉、浸泡玉米提取淀粉后产生的副产品、肝浸液、麦芽汁等。(酵母膏、酵母膏) 1 .无机盐(mineral salts )或矿物质元素体主要定义了可以为微生物提供碳、氮气源以外的各种重要元素体。 大元素体、微量元素体、无机盐、45、(1)大元素体、生长所需浓度在10-310-4摩尔范围内的元素体可以称为大元素体，46、47，所需浓度在10-610-8摩尔范围Co、Ni、Sn、Sn等微量元素体(2)微量元素体(microelements )、48、49、(6)水、微生物细胞球的水占7090，水是地球上整个生命系统存在和发展的必要条件

14、，50、水在生物体内的作用(2)水直接参与代谢反应，多数反应参与脱水和水合。 (3)水是活细胞球中各种生化反应的介质。 (4)营养物质代谢产物必须全部溶解在水中输送。(5)水的比热高，汽化热高，沸点高，并热良导体，可以调节细胞球的温度。 (6)水维持细胞球。 51、(7)瓦斯气体1 .氧、需氧微生物的能量代谢需要氧的存在，微生物发酵中给氧的方法有搅拌、振动、通气等。 52、2.CO2、co2是自养微生物的碳源，也常被异养微生物用于固定延长碳链。 焦磷酸被环氧冰乙酸羧基化，在动物体内生长的致病菌中，需要少量的CO2，培养时提供10个CO2 (V/V )，可以利用CO2孵化机。 第二节微生物的营养

15、类型，54，营养类型是根据微生物生长所需的主要营养要素能量和碳源的不同而区分的微生物类型。 55、一、微生物营养类型()、56、二、微生物营养类型()、57、1 .光能量矿质营养类型(光能量自营养类型，photoautotroph )可以以CO2为主要或主要碳源进行光合作用以获得生长所需的能量H2，H2 以s等无机物为氢供体或电子供体，将CO2还原为细胞球物质，CO2 2H2A、光合色素、光能、CH2O 2A H2O、58，例如藻类和蓝细菌等与植物一样，以水为电子供体(氢供体)，进行氧发生型的光合成，合成细胞球物质。 另一方面，红硫细菌以H2S为电子供体产生细胞球物质，伴随硫元素体的产生。 以

16、光能、光合色素、CH2O 2S H2O、CO2 2H2S、59、CO2及单纯有机物为碳源。 以有机物为供氢体，利用光能将CO2还原成细胞球物质生长时，多需要外来的生长因子，2 .光能有机营养型(光能异养型，photoheterotroph )，这种微生物利用有机物能够迅速繁殖，经常用于污水处理60，例如，红螺菌属的一些细菌可以利用异丙醇作为供氢体，把CO2还原为细胞球物质，蓄积丙酮。CHOH CO2、H3C、H3C、2、光能、光合色素、2 CH3C0CH3 CH2O H2O、61、光能无机自营养型和光能有机异养型微生物可利用光能生长，在地球早期生态环境的演化过程中起着重要的作用，62、 生长所需的能量以无机物的氧化过程中释放的来自化学能的CO2或碳酸盐为唯一或主要碳源进行生长时，以H2、H2S、Fe2、NH3或NO2-等为电子供体，将CO2还原为细胞球物质。 3 .化学能矿质营养型(化学能自营养