微生物-课件-05微生物的营养和培养基.ppt
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- 微生物 课件 05 营养 培养基
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1、第一部分第一部分Important members of microbial family第二部分第二部分 与微生物相关的基础知识与微生物相关的基础知识 微生物的营养与代谢微生物的营养与代谢微生物的生长与环境条件微生物的生长与环境条件 微生物的遗传与变异微生物的遗传与变异微生物的生态微生物的生态Chapter 4 Microbial Nutrition 微生物的营养微生物的营养 Section 1Microbial nutrition一、一、Concept Nutrient(营养物营养物):凡能够满足机体凡能够满足机体生长、繁殖和完成种种生理活动所需要生长、繁殖和完成种种生理活动所需要的物质通
2、常称为微生物的营养物。的物质通常称为微生物的营养物。 Nutrition(营养营养):微生物获得与利用营微生物获得与利用营养物质的过程通常称为营养。养物质的过程通常称为营养。 二、二、Function of nutrient参与微生物细胞的组成参与微生物细胞的组成提供微生物机体进行各种生理活动所需的能量提供微生物机体进行各种生理活动所需的能量形成微生物代谢产物的来源形成微生物代谢产物的来源 营养物质是微生物新陈代谢和一切生命活动的营养物质是微生物新陈代谢和一切生命活动的物质基础,失去这个基础,生命也就停止物质基础,失去这个基础,生命也就停止三、三、Chemical composition( (
3、一一) )微生物细胞的元素组成微生物细胞的元素组成( (二二) )微生物细胞中的物质组成微生物细胞中的物质组成(一一)微生物细胞的元素组成微生物细胞的元素组成干物质的元素组成干物质的元素组成主要元素:碳、氢、氧、氮、磷、硫(主要元素:碳、氢、氧、氮、磷、硫(97%)微量元素:钾、钠、钙、镁、铁、锰、铜、微量元素:钾、钠、钙、镁、铁、锰、铜、 钴、锌、钼等钴、锌、钼等表表3.1 微生物细胞中主要元素含量微生物细胞中主要元素含量(占干重占干重%)(二二)微生物细胞中的物质组成微生物细胞中的物质组成w有机物:蛋白质、糖、脂、核酸、维生素 w无机盐灰分w水细胞干重的70%90% 水是微生物及一切生物细
4、胞中含量最多的成分。微生物细胞的含水量随种类和生长期而异。通常情况下,细菌含水量为细胞鲜重的75%85%,酵母菌为70%85%,丝状真菌为 85%90%,细菌芽孢和霉菌孢子的含水量约为40%。四、四、Nutrient 营养物质按照它们在机体中的生理营养物质按照它们在机体中的生理作用不同,可以将它们区分成六大类。作用不同,可以将它们区分成六大类。1. Source of carbon (碳源(碳源)2. Source of Nitrogen (氮源(氮源)3.Inorganic salt(无机盐)(无机盐)4. Growth factor(生长因子(生长因子) 5.Water(水分)(水分)6.
5、 Energy source(能源(能源)1、 Source of carbon 一切能满足微生物生长繁殖所需要一切能满足微生物生长繁殖所需要C元素的元素的营养物称为营养物称为碳源碳源。碳源谱碳源谱有机碳无机碳异养微生物自养微生物实验室配制微生物培养基常用碳源实验室配制微生物培养基常用碳源 葡萄糖、葡萄糖、 蔗糖、可溶性淀粉蔗糖、可溶性淀粉 工业生产常用的碳源工业生产常用的碳源 淀粉、糖、麸皮、米糠等淀粉、糖、麸皮、米糠等对于为数众多的化能异养微生物来说,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。碳源是兼有能源功能营养物。 2. Source of Nitrogen 凡提供微
6、生物生长繁殖所需要氮元素的凡提供微生物生长繁殖所需要氮元素的营养源,称为营养源,称为氮源氮源。氮源谱氮源谱有机氮无机氮NH3铵盐硝酸盐N2蛋白质核酸氨基酸尿素实验室实验室配制微生物培养基常用氮源配制微生物培养基常用氮源蛋白胨、牛肉浸膏、酵母浸膏、尿素、铵盐、硝酸盐蛋白胨、牛肉浸膏、酵母浸膏、尿素、铵盐、硝酸盐工业工业生产常用的氮源生产常用的氮源 尿素、玉米浆、鱼粉、蚕蛹、黄豆饼、花生饼等尿素、玉米浆、鱼粉、蚕蛹、黄豆饼、花生饼等 3、Source of Energy为微生物生命活动提供最初能量来源的营养物质和辐射能称为能源。 化能异养微生物:有机物(同碳源)化能异养微生物:有机物(同碳源) 化
7、学物质化学物质 化能自养微生物:还原态无机物化能自养微生物:还原态无机物 能源谱能源谱 (不同碳源)(不同碳源)NH4+,NO2-, S, H2S, H2,Fe2+ 等等 光能:光能自养和光能异养微生物光能:光能自养和光能异养微生物 通常指那些微生物生长所必需而且需要量很小,通常指那些微生物生长所必需而且需要量很小,但微生物自身不能合成或合成量不足以满足机体生但微生物自身不能合成或合成量不足以满足机体生长需要的有机化合物。长需要的有机化合物。 狭义:维生素狭义:维生素 广义:维生素、氨基酸、嘌呤及嘧啶广义:维生素、氨基酸、嘌呤及嘧啶 4.Growth factor(生长因子生长因子)5.Ino
8、rganic salt凡生长所需浓度在10-310-4mo1/L范围内的元素称为大量元素,包括P、S、K、Na、Ca、Mg、Fe;凡生长所需浓度需浓度为10-610-8mo1/L范围内的元素,称为微量元素,包括Cu、Zn、Mn、Mo、Co、B等10种。6、Water功能功能1.是微生物细胞的重要组成部分,使原是微生物细胞的重要组成部分,使原生质保持溶胶状态,物质溶剂和运输介生质保持溶胶状态,物质溶剂和运输介质的作用,保证代谢正常进行质的作用,保证代谢正常进行2. 是物质代谢的原料是物质代谢的原料3. 有效控制细胞内的温度变化有效控制细胞内的温度变化 微生物与动植物营养要素的比较微生物微生物动物
9、动物(异养)(异养)异养自养绿色植物绿色植物(自养)(自养)碳源碳源糖类、脂肪糖、醇、有机酸等二氧化碳、碳酸盐等二氧化碳氮源氮源蛋白质及其降解物蛋白质及其降解物、有机氮化物、无机氮化物、氮无机氮化物、氮无机氮化物能源能源与碳源同与碳源同氧化无机物或利用日光能利用日光能生长因子生长因子维生素有些需要维生素等生长因子不需要不需要无机元素无机元素无机盐无机盐无机盐无机盐水分水分水水水水 Section2、Nutritional types1.光能光能无机自养无机自养型微生物型微生物2.光能光能有机异养有机异养型微生物型微生物3.化能化能无机自养无机自养型微生物型微生物4.化能化能有机异养有机异养型微
10、生物型微生物老虎:食肉动物老虎:食肉动物 羊:食草动物羊:食草动物 猪:杂食动物猪:杂食动物 异养型:有机碳异养型:有机碳碳源:碳源: 自养型:无机碳自养型:无机碳 光能营养型:太阳光能光能营养型:太阳光能能源:能源: 化能营养型:化合物氧化化能营养型:化合物氧化 无机营养型:还原性无机物无机营养型:还原性无机物电子供体电子供体 有机营养型:有机物有机营养型:有机物1、光能光能无机无机自养型自养型(photolithotroph) 也称也称光能自养型光能自养型,是一类具有光合色素、能利用光能,是一类具有光合色素、能利用光能并以水或还原态无机物为供氢体同化并以水或还原态无机物为供氢体同化CO2的
11、微生物。的微生物。碳源碳源CO2为为唯一唯一或或主要主要碳源碳源能源能源光能光能例:例:CO2 + H2O CH2O + O22CO2 + H2S + 2H2O 2CH2O +H2SO4CO2 + 2H2S CH2O + H2O + 2S藻类和蓝细菌藻类和蓝细菌(1)产氧产氧光合作用光合作用-藻类和蓝细菌藻类和蓝细菌细胞内含有叶绿素,能与细胞内含有叶绿素,能与高等植物一样利用光能分解水产生氧气并高等植物一样利用光能分解水产生氧气并还原还原CO2为有机碳化物,其反应通式为:为有机碳化物,其反应通式为:光能光能CO2 + H2O -CH2O+ O2 叶绿素叶绿素 藻类的叶绿体中含有叶绿素藻类的叶绿
12、体中含有叶绿素a和类胡萝卜素,其它光合色和类胡萝卜素,其它光合色素随类群而异。藻类多数水生,素随类群而异。藻类多数水生, 只要环境中有光照、少量只要环境中有光照、少量氮素和无机盐就能生长氮素和无机盐就能生长(2)不产氧不产氧光合作用光合作用-光合细菌光合细菌(紫色细菌和绿色细菌紫色细菌和绿色细菌)与蓝细菌不同,细胞内与蓝细菌不同,细胞内含有类似于叶绿素的含有类似于叶绿素的菌绿素菌绿素,但不能进行以,但不能进行以H2O为供氢体为供氢体的非环式光合磷酸化作用,也不产生氧气。光合细菌吸收的非环式光合磷酸化作用,也不产生氧气。光合细菌吸收光能,以还原态无机硫化物光能,以还原态无机硫化物(H2S、S或或
13、S2O3-2等等)为氢或电子为氢或电子供体同化供体同化CO2,代表性反应为:,代表性反应为:光能光能CO2 + 2H2S - CH2O+ H2O+2S叶绿素叶绿素光合细菌分为紫色细菌和绿色细菌两大类群。光合细菌分为紫色细菌和绿色细菌两大类群。2、光能光能有机有机异养型异养型微生物微生物光能异养型:光能异养型:能利用光能、以简单有机物能利用光能、以简单有机物(有机酸、醇等有机酸、醇等)为供氢体同化为供氢体同化CO2的微生的微生物类群称为光能有机营养型物类群称为光能有机营养型碳源碳源CO2能源能源光光 例:例:RhodospirillumCO2 + 2CH3CHOHCH3 (CH2O) +2CH3
14、COCH3 + H2O 3、化能无机自养型微生物、化能无机自养型微生物化能自养型:化能自养型:能通过氧化无机物获得能量并能以能通过氧化无机物获得能量并能以CO2为主要或唯一碳源的微生物称为化能无机营养型微生为主要或唯一碳源的微生物称为化能无机营养型微生物,或称为化能自养型微生物。物,或称为化能自养型微生物。碳源碳源CO2能源能源来自氧化某种还原态无机物来自氧化某种还原态无机物例:例:2NH3 + 2O2 2HNO2 + 4H+ + 能量能量 CO2 + 4H+ (CH2O) + H2O4、化能有机异养型微生物、化能有机异养型微生物 凡以有机物为碳源、能源和供氢体的微生物称为化能凡以有机物为碳源
15、、能源和供氢体的微生物称为化能有机营养型微生物,也称有机营养型微生物,也称化能异养型微生物化能异养型微生物。碳源碳源有机物有机物能源能源有机物有机物可分为:可分为: 寄生型微生物寄生型微生物寄生于活的生物体寄生于活的生物体 腐生型微生物腐生型微生物以死亡的生物有机体为营养原料以死亡的生物有机体为营养原料 自然界中绝大部分的微生物为化能有机营养型微生物自然界中绝大部分的微生物为化能有机营养型微生物四种营养类型的对比四种营养类型的对比营养类型营养类型电子供体电子供体 碳源碳源能能 源源 例例 样样光能无机自养型光能无机自养型H2, H2S, S,H2O CO2光能光能红硫细菌,蓝细菌,红硫细菌,蓝
16、细菌,藻类藻类光能有机异养型光能有机异养型有机物有机物 有机物有机物 光能光能红螺细菌红螺细菌化能无机自养型化能无机自养型H2, H2S, Fe2+, NH3或或NO2- CO2化学能(无化学能(无机物氧化)机物氧化)氢细菌氢细菌,硫杆菌硫杆菌,硝化细菌硝化细菌,大多数产大多数产甲烷菌甲烷菌化能有机异养型化能有机异养型有机物有机物 有机物有机物 化学能(有化学能(有机物氧化)机物氧化)大多数微生物,大多数微生物,原生动物原生动物不同营养类型之间的界限并非绝对不同营养类型之间的界限并非绝对异养型微生物并非绝对不能利用异养型微生物并非绝对不能利用CO2;自养型微生物也并非不能利用有机物进行生长;自
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