第5章营养类型和方式.ppt

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1、第五章第五章微生物的营养微生物的营养营养物质营养物质：微生物为了生存就必须从环境中吸取各种微生物为了生存就必须从环境中吸取各种物质以合成细胞物质、提供能量以及在新陈代谢中起物质以合成细胞物质、提供能量以及在新陈代谢中起调节作用。这些物质就称为营养物质。调节作用。这些物质就称为营养物质。营养的概念营养的概念：有机体吸取和利用营养物质的过程。有机体吸取和利用营养物质的过程。n第一节微生物的营养第一节微生物的营养n第二节微生物的营养类型第二节微生物的营养类型n第三节物质进出微生物细胞的方式第三节物质进出微生物细胞的方式n第四节微生物的培养基第四节微生物的培养基第一节第一节 微生物的营养物质及其功能微

2、生物的营养物质及其功能一、营养物质及其生理功能一、营养物质及其生理功能n碳源（碳源（Carbon source）n氮源（氮源（Nitrogen source)n能源（能源（Energy source)n生长因子（生长因子（Growth factor)n无机盐无机盐(Inorganic salt)n水水(Water)v 参与微生物细参与微生物细胞的组成胞的组成 v 提供微生物机提供微生物机体进行各种生理体进行各种生理活动所需的能量活动所需的能量 v 形成微生物代形成微生物代谢产物的来源谢产物的来源 按照它们在机体中的生理作用不同，可以分成六大类。按照它们在机体中的生理作用不同，可以分成六大类。定

3、义定义：凡可被用来构成细胞物质或代谢产：凡可被用来构成细胞物质或代谢产物中碳素来源的营养物质。物中碳素来源的营养物质。功能功能：提供合成细胞物质及代谢物的原料：提供合成细胞物质及代谢物的原料;并为整个生理活动提供所需要并为整个生理活动提供所需要能源（异养微生物）。能源（异养微生物）。种类种类:无机含碳化合物无机含碳化合物：如：如COCO2 2和碳酸盐等。和碳酸盐等。有机含碳化合物有机含碳化合物：葡萄糖等：葡萄糖等对于为数众多的化能异养微生物来说，碳源是兼有对于为数众多的化能异养微生物来说，碳源是兼有能源功能营养物。能源功能营养物。微生物利用的碳源物质主要有糖类、有机酸、醇、微生物利用的碳源物质

4、主要有糖类、有机酸、醇、脂类、烃、脂类、烃、CO2及碳酸盐等。及碳酸盐等。（二）能（二）能 源源u定义定义:提供微生物生命活动所需能量的物提供微生物生命活动所需能量的物质质u功能：功能：1 1）提供合成细胞中含氮物，如蛋白质、核酸，以及含氮）提供合成细胞中含氮物，如蛋白质、核酸，以及含氮代谢物等的原料；代谢物等的原料；2 2）氮源氮源一般不做能源一般不做能源，只有硝化细菌利用铵盐，亚硝酸，只有硝化细菌利用铵盐，亚硝酸盐作氮源盐作氮源,同时也作能源。同时也做能源。同时也作能源。同时也做能源。（三）氮源（三）氮源u定义定义：凡用来构成菌体物质或代谢产物中氮素来源的：凡用来构成菌体物质或代谢产物中氮

5、素来源的物质物质类类型型 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、鱼粉鱼粉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、尿素、蛋白胨蛋白胨、明、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 微生物的氮源谱微生物的氮源谱（四）无机盐（四）无机盐大量元素：大量元素：P、S、K、Mg、Ca、Na、Fe （微生物生长（微生物生长所需浓度在所需浓度在10-310-4mol/L）微量元素：微量元素

6、：CuCu、ZnZn、MnMn、MoMo、Co Co（微生物生长所需浓（微生物生长所需浓度在度在10-610-8mol/L）u定义：定义：为微生物细胞生长提供碳、氮源以外的多种重为微生物细胞生长提供碳、氮源以外的多种重要元素的物质，多以无机盐的形式供给。要元素的物质，多以无机盐的形式供给。无机盐功能无机盐功能n 构成微生物细胞的组成成分构成微生物细胞的组成成分n 调解微生物细胞的渗透压，调解微生物细胞的渗透压，PH值和氧化还原电值和氧化还原电 位位n 有些无机盐如有些无机盐如S、Fe还可做为自养微生物的能源还可做为自养微生物的能源 n 构成酶活性基的组成成分，维持构成酶活性基的组成成分，维持E

7、活性。活性。Mg、Ca、K是多种是多种E的激活剂的激活剂（五）生长因子（五）生长因子定义定义:是一类对微生物正常生活所不可缺少微量有是一类对微生物正常生活所不可缺少微量有机营养物质。机营养物质。作用作用：辅酶或酶活化：辅酶或酶活化所需所需种类种类：微生物、氨基酸、嘌呤碱和嘧啶碱：微生物、氨基酸、嘌呤碱和嘧啶碱。微微 生生 物物 生长因子生长因子 需要量（需要量（ml-1III型肺炎链球菌（型肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae）胆碱）胆碱 6ug金黄色葡萄球菌（金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）硫胺素）硫胺素 0.5ng白喉棒杆菌（白喉棒杆菌（

8、Cornebacterium diphtherriae）B-丙氨酸丙氨酸 1.5ug破伤风梭状芽孢杆菌（破伤风梭状芽孢杆菌（Clostridium tetani）尿嘧啶）尿嘧啶 0-4ug肠膜状串珠菌（肠膜状串珠菌（Leuconostoc mesenteroides）吡哆醛）吡哆醛 0.025ug（六）水（六）水生理功能主要有生理功能主要有起到溶剂与运输介质的作用；起到溶剂与运输介质的作用；参与细胞内一系列化学反应；参与细胞内一系列化学反应；维持蛋白质、核酸等生物大分子稳定的天然构象；维持蛋白质、核酸等生物大分子稳定的天然构象；通过水合作用与脱水作用控制由多亚基组成的结构通过水合作用与脱水作用

9、控制由多亚基组成的结构热的良好导体；热的良好导体；几种生物的几种生物的游离水含量游离水含量人体：人体：60%60%海蛰：海蛰：96%96%微生物微生物孢子孢子营养体营养体霉菌孢子：霉菌孢子：39%39%细菌芽孢：细菌芽孢：皮层：皮层：70%70%核心：极低核心：极低细菌：细菌：80%80%酵母：酵母：75%75%霉菌：霉菌：85%85%水在细胞中有两种存在形式：水在细胞中有两种存在形式：结合水和自由水结合水和自由水.不同细胞及不同细胞结构中自由水的含量有较大差别：不同细胞及不同细胞结构中自由水的含量有较大差别：游离水：干重法可测得；游离水：干重法可测得；结合水：不易蒸发、不冻结、结合水：不易蒸

10、发、不冻结、也不能渗透也不能渗透 第二节微生物的营养类型第二节微生物的营养类型营养类型营养类型：是指根据微生物生长所需的主要营养要：是指根据微生物生长所需的主要营养要素即能源和碳源的不同，而划分的微生物类型，这素即能源和碳源的不同，而划分的微生物类型，这种划分是相对的种划分是相对的。依能源不同：依能源不同：q 光能营养型光能营养型(phototrophs):光反应产能光反应产能 q 化能营养型化能营养型(chemotrophs):物质氧化产能物质氧化产能 依碳源不同：依碳源不同：q 异养型异养型(heterotrophs):不能以不能以CO2为主要或唯一碳源为主要或唯一碳源q 自养型自养型(a

11、utotrophs):能以能以CO2为主要或唯一碳源为主要或唯一碳源l光能自养型光能自养型l光能异养型光能异养型l化能自养型化能自养型l化能异样型化能异样型营养类型营养类型 能源能源 氢供体氢供体 基本碳源基本碳源光光 无机物无机物 二氧化碳二氧化碳光光 有机物有机物 二氧化碳及简单有机物二氧化碳及简单有机物无机物无机物 无机物无机物 二氧化碳二氧化碳有机物有机物 有机物有机物 有机物有机物 主要碳源主要碳源：CO2，能源能源：光：光以以无机物无机物H2S、Na2S2O3作为作为供氢体供氢体将将CO2还原成细还原成细胞物质胞物质.主要是主要是一些含光合色素一些含光合色素的细菌的细菌 光能光能

12、CO22H2S CH2O+2S+H2O 紫硫细菌紫硫细菌 光合色素光合色素 1光能自养型光能自养型光能自养型微生物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），由于含有光合色素，因而能菌等少数微生物（含细菌叶绿素），由于含有光合色素，因而能使光能转变成化学能（使光能转变成化学能（ATP），供机体直接利用。），供机体直接利用。2 2光能异养型光能异养型不能以不能以CO2为主要或唯一的碳源；为主要或唯一的碳源；以有机物作为供氢体以有机物作为供氢体，利用光能将，利用光能将CO2还原为细胞物质；还原为细胞物质；在生长时大

13、多数需要外源的生长因子；在生长时大多数需要外源的生长因子；例如，红螺菌属中的一些细菌能利用异丙醇作为供氢体，将例如，红螺菌属中的一些细菌能利用异丙醇作为供氢体，将CO2还原成细胞物质，同时积累丙酮。还原成细胞物质，同时积累丙酮。CHOH+CHOH+CO2H H3 3C CH H3 3C C2光能光能光合色素光合色素2 CH2 CH3 3C0CHC0CH3 3+CH2O+H2Ou 以以CO2作为唯一或主要作为唯一或主要碳源碳源，u 以以无机物无机物氧化释放的化学能为能源氧化释放的化学能为能源,u 电子供体电子供体如如氢气、硫化氢、二价铁离子或氢气、硫化氢、二价铁离子或亚硝酸盐亚硝酸盐等使等使CO

14、2还原成细胞物质。还原成细胞物质。3、化能自养型、化能自养型这类微生物主要有这类微生物主要有硫化细菌、硝化细菌、氢细菌与铁细菌。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作用。它们在自然界物质转换过程中起着重要的作用。1.1.硝化细菌硝化细菌:亚硝化细菌亚硝化细菌 2NH4+3O22NO2-+2H2O+4H+132Kcal硝化细菌硝化细菌 NO2-+1/2O2 NO3-+18.1 Kcal2.2.硫化细菌硫化细菌:通过氧化还原态的无机通过氧化还原态的无机硫化物（硫化物（H2S、S、S2O32-、SO32-）获）获得能量得能量（硫杆菌属，硫微螺菌属）（硫杆菌属，硫微

15、螺菌属）H2S+1/2 O2 S+H2O+50.1 Kcal S+1 1/2 O2+H2O H2SO4+149.8 Kcal4.氢细菌氢细菌：具有氢化酶，从氢的氧化获取能具有氢化酶，从氢的氧化获取能 量，同化量，同化CO2 H2+1/2 O2 H2O+56.7 Kcal3.铁细菌铁细菌：氧化氧化Fe2+为为Fe3+获取能量并同化获取能量并同化CO22Fe2+1/2O2+2H+2Fe3+H2O+21.2 Kcalu有机碳化合物为有机碳化合物为基本碳源基本碳源，u有机物氧化过程中释放的有机物氧化过程中释放的化学能为能源化学能为能源，u有机物为供氢体有机物为供氢体u基本碳源、能源物质、能量代谢中的供

16、氢体均为有机物。基本碳源、能源物质、能量代谢中的供氢体均为有机物。u生长所需要的碳源如淀粉、糖类、纤维素、有机酸等，主生长所需要的碳源如淀粉、糖类、纤维素、有机酸等，主要是一些有机含碳化合物。要是一些有机含碳化合物。u有机物通常既是它们生长的碳原物质又是能源物质和供氢有机物通常既是它们生长的碳原物质又是能源物质和供氢体。体。4、化能异养型、化能异养型微生物的营养类型微生物的营养类型 营养类型营养类型能能 源源碳源碳源实例实例光能自养型光能自养型光能光能CO2蓝细菌蓝细菌紫硫细菌紫硫细菌绿硫细菌绿硫细菌藻类藻类光能异养型光能异养型光能光能CO2及及简单有机物简单有机物红螺细菌红螺细菌化能自养型化能自养型 无机物无机物CO2硝化细菌硝化细菌硫化细菌硫化细菌铁细菌铁细菌氢细菌氢细菌 化能异养型化能异养型有机物有机物有机物有机物绝 大 多 数 微绝 大 多 数 微生物，生物，原生动物原生动物第三节物质进出微生物细胞的方式第三节物质进出微生物细胞的方式营养物质的吸收与代谢产物的分泌，涉及到物质的营养物质的吸收与代谢产物的分泌，涉及到物质的运输、营养物吸收至胞内被利用、代谢物分泌到胞运输、营养物吸