第四章-微生物的营养与培养基-PPT课件.ppt
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1、第四章第四章 微生物的营养与培养基微生物的营养与培养基教学内容:教学内容:微生物的六种营养要素微生物的六种营养要素微生物的营养类型微生物的营养类型营养物质进入细胞的方式营养物质进入细胞的方式培养基培养基 微生物同其他生物一样,需要不断从外界环境中微生物同其他生物一样,需要不断从外界环境中吸收生命活动所需的物质,以合成自身的细胞结吸收生命活动所需的物质,以合成自身的细胞结构物质和提供机体生理活动所需的能量。构物质和提供机体生理活动所需的能量。 营养物质营养物质(nutrient)能够满足机体生长繁殖和能够满足机体生长繁殖和完成各种生理活动所需要的物质。完成各种生理活动所需要的物质。 作用:作用:
2、参与细胞组成;参与细胞组成; 构成酶的活性成分及物质运输系统;构成酶的活性成分及物质运输系统; 提供能量。提供能量。| 第一节第一节 微生物的微生物的6种营养要素种营养要素 C, H, O, N, P, S占细胞干重的占细胞干重的97% 主要以有机物、水和无机盐形式存在;主要以有机物、水和无机盐形式存在; 组成微生物细胞的化学元素来自于微生物生长所组成微生物细胞的化学元素来自于微生物生长所需营养,供给营养物质中应包括这些元素;一般需营养,供给营养物质中应包括这些元素;一般地说,细胞含有某种元素的量越高,需求量就越地说,细胞含有某种元素的量越高,需求量就越大。大。 6大营养要素:大营养要素: 碳
3、源、氮源、能源、无机盐、生长因子、水碳源、氮源、能源、无机盐、生长因子、水一、碳源一、碳源凡能提供微生物营养所需的碳元素的营养源。凡能提供微生物营养所需的碳元素的营养源。 碳源物质用来构成细胞结构物质或为机体提供生碳源物质用来构成细胞结构物质或为机体提供生理活动所需的能量。理活动所需的能量。 包括包括无机碳源无机碳源(CO2、碳酸盐等)和、碳酸盐等)和有机碳源有机碳源(通常也是能源)。(通常也是能源)。微生物的碳源微生物的碳源类类 型型构成元素构成元素化合物化合物培养基原料培养基原料有有机机碳碳C.H.O.N.XC.H.O.NC.H.OC.H复杂蛋白质复杂蛋白质,核酸等核酸等多数氨基酸多数氨基
4、酸,简单蛋白质简单蛋白质糖糖,醇醇,有机酸有机酸,脂类脂类烃类烃类牛肉膏牛肉膏,蛋白胨蛋白胨,花生饼粉等花生饼粉等氨基酸氨基酸,明胶明胶葡萄糖葡萄糖,蔗糖蔗糖,淀粉淀粉,糖蜜糖蜜天然气天然气,石油石油,石蜡等石蜡等 无无机机碳碳C.OC.O.X CO2NaHCO3,CaCO3等等CO2NaHCO3,CaCO3等等 二、氮源二、氮源 合成细胞结构物质及代谢产物中含氮物质的营养源。合成细胞结构物质及代谢产物中含氮物质的营养源。包括包括 有机氮源:有机氮源:蛋白质及降解产物(胨、肽、氨基酸)、尿素蛋白质及降解产物(胨、肽、氨基酸)、尿素 无机氮源:无机氮源:铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐、分子氮等。铵盐、硝
5、酸盐、亚硝酸盐、分子氮等。 氨基酸异养型:需要从外界吸收现成的氨基酸作为氮源;氨基酸异养型:需要从外界吸收现成的氨基酸作为氮源; 氨基酸自养型:可以自行合成所需要的一切氨基酸。氨基酸自养型:可以自行合成所需要的一切氨基酸。 常用玉米浆、豆饼、花生饼及人工制取的蛋白胨、牛肉膏、常用玉米浆、豆饼、花生饼及人工制取的蛋白胨、牛肉膏、铵盐、硝酸盐。铵盐、硝酸盐。三、能源三、能源为微生物生命活动提供最初能量来源的营养物为微生物生命活动提供最初能量来源的营养物质或辐射能。质或辐射能。 氧化有机物(碳源)氧化有机物(碳源)化能异养型微生物化能异养型微生物 氧化无机物氧化无机物化能自养型微生物化能自养型微生物
6、 辐射能辐射能光能营养型微生物光能营养型微生物四、无机盐四、无机盐为微生物提供除为微生物提供除C, N以外的各种重要元素。以外的各种重要元素。包括磷酸盐、硫酸盐、氯化物及含金属元素的化合物。包括磷酸盐、硫酸盐、氯化物及含金属元素的化合物。大量元素:生长所需浓度为大量元素:生长所需浓度为10-310-4 M, 如如: P, S, K, Mg, Ca, Na, Fe;微量元素:生长所需浓度为微量元素:生长所需浓度为10-610-8 M, 如如: Cu, Zn, Mn, Mo, Co微量元素的生理功能主要是参与酶的组成或活性。需量微微量元素的生理功能主要是参与酶的组成或活性。需量微小,通常不需要另行
7、添加。小,通常不需要另行添加。五、生长因子五、生长因子某些微生物不能从普通的碳源、氮源物质合成,某些微生物不能从普通的碳源、氮源物质合成,必须另行加入少量才能进行正常代谢的有机物质。必须另行加入少量才能进行正常代谢的有机物质。 包括维生素、氨基酸、碱基、甾醇等。包括维生素、氨基酸、碱基、甾醇等。 需量很小,可向培养基添加酵母膏、牛肉膏、需量很小,可向培养基添加酵母膏、牛肉膏、玉米浆、麦芽汁等。玉米浆、麦芽汁等。六、水六、水v 在活细胞中水含量高达细胞总量的在活细胞中水含量高达细胞总量的6095(芽(芽孢占孢占40),对维持细胞形态具有重要作用;),对维持细胞形态具有重要作用;v 细胞内外的物质
8、须溶解在水中才可吸收和分泌;细胞内外的物质须溶解在水中才可吸收和分泌;v 参与生化反应:许多酶促反应必须在水溶液中进参与生化反应:许多酶促反应必须在水溶液中进行;在许多生化反应中作为反应物或产物;行;在许多生化反应中作为反应物或产物;v 作为热的良导体,有效吸收细胞代谢中放出的热作为热的良导体,有效吸收细胞代谢中放出的热量并将热散发出去。量并将热散发出去。 第二节第二节 微生物的营养类型微生物的营养类型u 微生物根据生长所需要的碳源可分为:微生物根据生长所需要的碳源可分为: 自养型生物自养型生物 异养型生物异养型生物u 根据能量来源分为:根据能量来源分为: 光能营养型生物光能营养型生物(如:微
9、藻、蓝细菌、光合细菌)(如:微藻、蓝细菌、光合细菌) 化能营养型生物化能营养型生物微生物的四种营养类型微生物的四种营养类型营养类型营养类型主要或唯一主要或唯一碳源碳源能源能源代表菌代表菌备注备注光能自养型光能自养型CO2光能光能着色菌属着色菌属蓝细菌蓝细菌含叶绿素或含叶绿素或细菌叶绿素细菌叶绿素光能异养型光能异养型CO2或有机物或有机物光能光能红螺菌属红螺菌属有机物作为有机物作为供氢体供氢体化能自养型化能自养型CO2无机物氧化无机物氧化氢细菌氢细菌铁细菌铁细菌氧化无机物氧化无机物产生能量产生能量化能异养型化能异养型有机物有机物有机物氧化有机物氧化大肠杆菌等大肠杆菌等有机物作为有机物作为碳源和能
10、源碳源和能源光能异养型光能异养型 例如:红螺菌利用异丙醇为供氢体例如:红螺菌利用异丙醇为供氢体2(CH3) 2CHOH+CO2 2CH3COCH3+CH2O+H2O 化能异养型微生物根据所利用的有机物的特化能异养型微生物根据所利用的有机物的特性,分为腐生型和寄生型。性,分为腐生型和寄生型。 四种营养类型的划分并不是绝对的,在一定四种营养类型的划分并不是绝对的,在一定条件下可以转变。条件下可以转变。 细胞壁细胞壁简单排阻简单排阻 细胞膜细胞膜选择透性选择透性不需要载体蛋白参与:单纯扩散不需要载体蛋白参与:单纯扩散 不耗能量:协助扩散(促进扩散)不耗能量:协助扩散(促进扩散)需要载体蛋白参与需要载
11、体蛋白参与 被运输物质分子不发生化学变化:主动运输被运输物质分子不发生化学变化:主动运输 耗能耗能 被运输物质分子发生化学变化:基团转位被运输物质分子发生化学变化:基团转位| 第三节第三节 营养物质进入细胞的方式营养物质进入细胞的方式一、单纯扩散一、单纯扩散 物质物质由高浓度的胞外环境向低浓度的胞内扩散由高浓度的胞外环境向低浓度的胞内扩散。 物质物质扩散的动力是扩散的动力是该物质在膜内外的该物质在膜内外的浓度差浓度差,运输的速率随,运输的速率随膜内外浓度差的降低而减少,最终达到动态平衡。膜内外浓度差的降低而减少,最终达到动态平衡。 运输速率取决于浓度差、物质的极性及分子大小;一般分子运输速率取
12、决于浓度差、物质的极性及分子大小;一般分子量小、脂溶性、极性小的营养物质易吸收;温度高时易运输。量小、脂溶性、极性小的营养物质易吸收;温度高时易运输。 运输的物质主要有运输的物质主要有水、水、O2、CO2、某些氨基酸分子、甘油等、某些氨基酸分子、甘油等亲水性分子、某些离子等少数物质。亲水性分子、某些离子等少数物质。 不能进行逆浓度运输不能进行逆浓度运输不是物质运输的主要方式不是物质运输的主要方式。二、促进扩散二、促进扩散 与单纯扩散的区别:溶质的运输须借助于膜上的特异与单纯扩散的区别:溶质的运输须借助于膜上的特异性载体蛋白的参与,对被运输物质具有高度的专一性性载体蛋白的参与,对被运输物质具有高
13、度的专一性【透性酶【透性酶】。】。 通过载体蛋白,将营养物质由高浓度的胞外环境向胞通过载体蛋白,将营养物质由高浓度的胞外环境向胞内运输,最终达到动态平衡。内运输,最终达到动态平衡。 通过载体蛋白分子的构型变化来完成。通过载体蛋白分子的构型变化来完成。 不能逆浓度运输。不能逆浓度运输。促进扩散促进扩散三、主动运输三、主动运输 与促进扩散的区别:物质的运输需耗费代谢能,与促进扩散的区别:物质的运输需耗费代谢能,可以进行逆浓度运输;运输的速率不依赖于膜内可以进行逆浓度运输;运输的速率不依赖于膜内外的浓度差。外的浓度差。 载体蛋白分子的构型变化需耗能,能量来自于载体蛋白分子的构型变化需耗能,能量来自于
14、ATPATP水解等。水解等。 微生物生长繁殖所需的各种营养物质运输的主要微生物生长繁殖所需的各种营养物质运输的主要方式。方式。3种运输方式的比较:种运输方式的比较:各自对应?各自对应?四、基团转位四、基团转位 与主动运输的区别:物质在运输过程中发生了化与主动运输的区别:物质在运输过程中发生了化学变化【一种特殊的主动运输】。学变化【一种特殊的主动运输】。 主要是厌氧和兼性厌氧微生物用于单糖、双糖、主要是厌氧和兼性厌氧微生物用于单糖、双糖、核苷、脂肪酸的运输。核苷、脂肪酸的运输。 如大肠杆菌对葡萄糖的吸收如大肠杆菌对葡萄糖的吸收磷酸烯醇式丙酮磷酸烯醇式丙酮酸己糖磷酸转移酶系统(酸己糖磷酸转移酶系统
15、(PTS):由四种蛋白):由四种蛋白质组成(酶质组成(酶I、酶、酶II、酶、酶III、HPr)基团转位基团转位PEP 酶酶I HPr 酶酶III Py 酶酶I HPr 酶酶IIIPPP糖糖糖糖 P酶酶II基团转位基团转位 四种运输营养物质方式的比较:四种运输营养物质方式的比较: P94 表表4-5第四节第四节 培养基培养基u培养基(培养基(medium):): 人工配制的、适合微生物生长繁殖或积累代人工配制的、适合微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养基质。谢产物的营养基质。一、配制培养基的原则一、配制培养基的原则1、培养基必须满足微生物的各种营养需求、培养基必须满足微生物的各种营养需求u 培养自
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