一微生物细胞的化学组成课件.ppt
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- 微生物 细胞 化学 组成 课件
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1、微生物技术应用微生物技术应用背景知识四:微生物生长测定技术背景知识四:微生物生长测定技术知识节点一知识节点一 微生物的营养微生物的营养知识节点二知识节点二 微生物培养基及制备技术微生物培养基及制备技术知识节点三知识节点三 微生物的生长规律微生物的生长规律知识节点四知识节点四 微生物生长繁殖的测定技术微生物生长繁殖的测定技术知识节点五知识节点五 环境对微生物生长的影响环境对微生物生长的影响知识节点一知识节点一 微生物的营养微生物的营养一、微生物是由哪些化学元素组成的?一、微生物是由哪些化学元素组成的?二、微生物需要哪些营养物质?各有什么作用?生产和二、微生物需要哪些营养物质?各有什么作用?生产和
2、实验中常由哪些物质充当?实验中常由哪些物质充当?三、微生物有哪些营养类型?各类型的典型微生物有哪三、微生物有哪些营养类型?各类型的典型微生物有哪些?些?四、微生物营养物质如何运输到细胞内的?四、微生物营养物质如何运输到细胞内的?一一 微生物细胞的化学组成微生物细胞的化学组成微生物细胞水:水:70%-90%70%-90%干物质干物质有机物蛋白质、糖、脂、核酸、维生素等及其降解产物 无机物(盐)微生物、动物、植物之间存在“营养上的统一性”细胞化学元素组成:主要元素:碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁等;微量元素:锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。二、微生物的营养物质及其作用二、微生
3、物的营养物质及其作用微生物与动植物营养要素的比较微生物微生物动物动物(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微生物生长所需要六大营养要素:碳源、氮源、无机盐、生长因子、水、能源 定义:凡可被用来构成细胞物质或代谢产定义:凡可被用来构成细胞物质或代谢产物中碳素来源
4、的营养物质。物中碳素来源的营养物质。 功能:提供合成细胞物质及代谢物的原料功能:提供合成细胞物质及代谢物的原料; ;并为并为整个整个生理活动提供所需要能源(异养微生物)。生理活动提供所需要能源(异养微生物)。 种类种类: :无机含碳化合物:如无机含碳化合物:如COCO2 2和碳酸盐等。和碳酸盐等。有机含碳化合物:糖与糖的衍生物(多糖:如淀粉、有机含碳化合物:糖与糖的衍生物(多糖:如淀粉、 麸皮、米糠等;饴糖;单糖)麸皮、米糠等;饴糖;单糖), ,脂类、脂类、 醇类。有机酸、烃类、芳香族化合物醇类。有机酸、烃类、芳香族化合物 以及各种含氮的化合物。以及各种含氮的化合物。微生物工业发酵中用做碳源的
5、原料微生物工业发酵中用做碳源的原料传统种类:糖类(单糖,饴糖)淀粉(玉米粉、山芋粉、野生植物淀粉等)麸皮各种米糠等代粮发酵:纤维素、石油、CO2、H2 凡用来构成菌体物质或代谢产物中氮素来源的营养源。凡用来构成菌体物质或代谢产物中氮素来源的营养源。种类:无机氮:铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐、种类:无机氮:铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐、 尿素、尿素、 氨、氨、N N2 2等;等; 有机氮:蛋白质及其降解产物(如胨、肽、有机氮:蛋白质及其降解产物(如胨、肽、 氨基酸等)、牛肉膏、鱼粉、花生饼粉、氨基酸等)、牛肉膏、鱼粉、花生饼粉、 黄豆饼粉、玉米浆等黄豆饼粉、玉米浆等功能:功能: 1 1)提供合成细胞中含氮物
6、,如蛋白质、核酸,以及含氮代谢)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;物等的原料; 2 2)少数细菌可以)少数细菌可以铵盐、硝酸盐等铵盐、硝酸盐等氮源为能源。氮源为能源。2 2氮源氮源(Nitrogen source Nitrogen source ):3 3无机盐(无机盐(inorganic saltinorganic salt)定义:为微生物细胞生长提供碳、氮源以外的多种重要元素定义:为微生物细胞生长提供碳、氮源以外的多种重要元素(包括大量元素和微量元素)的物质,多以无机盐的形式共给。(包括大量元素和微量元素)的物质,多以无机盐的形式共给。大量元素:大量元素:P、S
7、、K、Mg、Ca、Na、Fe (微生物生长所需(微生物生长所需浓度在浓度在10-310-4mol/L)微量元素:微量元素:Cu、Zn、Mn、Mo、Co (微生物生长所需浓度在(微生物生长所需浓度在10-610-8mol/L) 一般微生物生长所需要的无机盐有:硫酸盐、磷酸盐、氯化物以及含有钠、钾、镁、铁等金属元素的化合物。无机盐的生理功能无机盐的生理功能无机盐大量元素微量元素一般功能特殊功能酶的激活剂(Cu2+、Mn2+、Zn2+等)特殊分子结构成分(Co、Mo等)维持渗透压生理调节物质酶的激活剂pH的稳定化能自养菌的能源(S、Fe2+、NH4+、NO2-)无氧呼吸时的氢受体(NO3-、SO42
8、-)细胞内一般分子成分(如P,S,Ca,Mg,Fe等)4 4 生长因子(生长因子(growth factorgrowth factor):):定义定义:是一类对微生物正常生活所不可缺少而需要量又不是一类对微生物正常生活所不可缺少而需要量又不大,但微生物自身不能用简单的碳源或氮源合成,或合成大,但微生物自身不能用简单的碳源或氮源合成,或合成量不足以满足机体生长需要的有机营养物质。不同微生物量不足以满足机体生长需要的有机营养物质。不同微生物需求的生长因子的种类和数量不同。需求的生长因子的种类和数量不同。缺乏合成生长因子能力的微生物称为缺乏合成生长因子能力的微生物称为“营养缺陷型营养缺陷型”微生微生
9、物。物。 嘌呤和嘧啶:用于合成核酸 (DNA and RNA) 氨基酸:蛋白质合成维生素:构成酶的辅基或辅酶根据微生物对生长因子的需要存在差异根据微生物对生长因子的需要存在差异,可分为:可分为:野生型(wild type) 原养型 不需要生长因子而能在基础培养基上生长的菌株营养缺陷型(auxotroph) 由于自发或诱发突变等原因从野生型菌株产生的需要提供特定生长素物质才能生长的菌株5 水水是微生物最基本的组成分(7090)水是微生物体内和体外的溶剂(吸收营养成分和代谢废物)水是细胞质组分,直接参与各种代谢活动调节细胞温度和保持环境温度的稳定(比热高,传热快)异养型生物自养型生物生长所需要的营
10、养物质生物生长过程中能量的来源光能营养型化能营养型三、微生物的营养类型 光能自养型:以光为能源,不依赖任何有机物即可正常生长光能异养型:以光为能源,但生长需要一定的有机营养化能自养型:以无机物的氧化获得能量,生长不依赖有机营养物化能异养型:以有机物的氧化获得能量,生长依赖于有机营养物质四、微生物营养物质的运输四、微生物营养物质的运输营养物质通过质膜的方式有营养物质通过质膜的方式有4 4种:种:单纯扩散单纯扩散促进扩散促进扩散主动运输主动运输基团转移基团转移知识节点二知识节点二 微生物培养基及制备技术微生物培养基及制备技术一、什么是培养基?一、什么是培养基?二、培养基有哪些类型?各自有什么用途?
11、二、培养基有哪些类型?各自有什么用途?三、配制培养基应遵循什么原则?如何操作?三、配制培养基应遵循什么原则?如何操作?一一 微生物培养基微生物培养基定义:定义:应科研或生产的需要,由人工配制的、适合应科研或生产的需要,由人工配制的、适合于不同微生物生长繁殖或积累代谢产物用的营养基于不同微生物生长繁殖或积累代谢产物用的营养基质(混合养料)。质(混合养料)。特点:特点:任何培养基都应具备微生物所需要的五大营任何培养基都应具备微生物所需要的五大营养要素,且应比例适当。所以一旦配成必须立即灭养要素,且应比例适当。所以一旦配成必须立即灭菌。菌。用途:用途:促使微生物生长;积累代谢产物;分离微生促使微生物
12、生长;积累代谢产物;分离微生物菌种;鉴定微生物种类;微生物细胞计数;菌种物菌种;鉴定微生物种类;微生物细胞计数;菌种保藏;制备微生物制品保藏;制备微生物制品培养基几乎是一切对微生物进行研究和利用工作的基础任何培养基都应该具备微生物生长所需要六大营养要素:任何培养基都应该具备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;常规高压蒸汽灭菌:常规高压蒸汽灭菌: 1.05kg/cm1.05kg/cm2 2,121.315-30,121.315-30分钟;分钟;0.56kg/cm0.56kg/cm2
13、 2,112.615-30,112.615-30分钟某些成分进行分别灭菌;分钟某些成分进行分别灭菌;过滤除菌;过滤除菌;二、培养基的类型及应用二、培养基的类型及应用(一)按微生物的种类分类(一)按微生物的种类分类细菌培养基,放线菌培养基,霉菌培养基,酵母培养基细菌培养基,放线菌培养基,霉菌培养基,酵母培养基(二)按培养基的成份分类(二)按培养基的成份分类可分为合成、天然、半合成培养基。可分为合成、天然、半合成培养基。 (三)按培养基用途分类(三)按培养基用途分类可分为基础培养基、富集培养基、选择培养基、鉴别培养基等可分为基础培养基、富集培养基、选择培养基、鉴别培养基等 。(四)按培养基的物理状
14、态分类(四)按培养基的物理状态分类可分为液体培养基、固体培养基、半固体培养基可分为液体培养基、固体培养基、半固体培养基 (一)配制培养基的原则(一)配制培养基的原则 虽然培养基的配方和种类很多,但是培养基的制备遵循虽然培养基的配方和种类很多,但是培养基的制备遵循以下的原则以下的原则 。1.1.适合目标微生物的营养特点适合目标微生物的营养特点2.2.按微生物需要量调好营养物浓度和配比按微生物需要量调好营养物浓度和配比3.3.控制微生物的培养条件控制微生物的培养条件4.4.经济节约原则经济节约原则三、培养基的制备技术三、培养基的制备技术(二)培养基的制备方法(二)培养基的制备方法 根据培养的微生物
15、种类和目的选择适当的培养基配方和类型,根据培养的微生物种类和目的选择适当的培养基配方和类型,按照下面基本步骤制备培养基。按照下面基本步骤制备培养基。注意:注意:配制培养基时应注意防止产生沉淀、光热分解和杂菌感配制培养基时应注意防止产生沉淀、光热分解和杂菌感染等造成营养成份的损失。染等造成营养成份的损失。易受高温破坏的试剂单独配制,过滤灭菌后,在使用前易受高温破坏的试剂单独配制,过滤灭菌后,在使用前加入。加入。知识节点知识节点三微生物的生长规律三微生物的生长规律一、单细胞微生物的生长有什么规律?(生长曲线)一、单细胞微生物的生长有什么规律?(生长曲线)二、微生物生长规律对工业生产有什么指导意义?
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