节微生物的营养课件.ppt
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- 微生物 营养 课件
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1、第六章节微生物的营养1第1页,共56页。一、微生物细胞的化学组分及生理功能二、微生物的营养类型三、培养基四、营养物质的吸收和运输 第一节 微生物的营养2第2页,共56页。营养/营养作用(nutrition)营养物(nutrient)第一节 微生物的营养 从外部环境摄取其生命活动所需要的各种物质和能量,并进行代谢生长的生理过程。营养为一切生命活动提供了必需的物质基础。它是代谢的基础。有了营养才有代谢、生长、繁殖,并产生有益的代谢物。具有营养功能的物质。在微生物学中营养物还常包括光能这种非物质形式的能源在内。3第3页,共56页。一、微生物细胞的化学组分及生理功能1、化学组成:湿细胞水 7090%海
2、蜇:水分高达95%人体含水量:5060%左右干物质:1030%有机物:90%碳水化合物蛋白质脂类核酸维生素等无机盐(灰分)10%第一节 微生物的营养4第4页,共56页。几点注意:不同的微生物其细胞化学成分组成也不同。同一种微生物在不同的生长阶段其化学成分也有差异。但在正常情况下,各类微生物细胞的成分是相对稳定的。活性污泥微生物的一般组成:C5H7NO2真菌:C10H17NO6藻类:C5H8NO2原生动物:C7H14NO3 从微生物细胞的组成可以理解细菌的6种营养要素:水、无机盐、碳源、氮源、生长因子、能源第一节 微生物的营养5第5页,共56页。元素及其百分比()小计大量元素O 65.0C 18
3、.0H 10.0N 3.096%主要无机元素Ca 1.5P 1.0K 0.35S 0.25Na 0.15Cl 0.15Mg 0.053.45%微量元素Fe,Mn,I,F,Co,Zn,Mo,Se0.55%痕量元素Li,Si,Al,Pb,As,B,V,BrN第一节 微生物的营养12第12页,共56页。氨基酸自养型微生物:能把非氨基酸类氮源自行合成为所需要的氨基酸的微生物称为“氨基酸自养型微生物”。氨基酸异养型微生物:只能从外界吸收现成的氨基酸作氮源的微生物称“氨基酸异养型微生物”。磷源:能提供微生物所需磷元素的营养物质:磷酸盐。核酸的合成原料硫源:S2、So、SO42第一节 微生物的营养13第13
4、页,共56页。5)生长因子(growth factor)定义:在生长过程中不能自身合成,同时又是正常代谢所必需的须由外界供给的微量营养物质。常见的生长因子氨基酸类嘌呤、嘧啶类维生素类生长因子的需要量一般很少。生长因子自养型微生物:不需要提供生长因子的微生物称“生长因子自养型微生物”(如:E.coli)。第一节 微生物的营养14第14页,共56页。生长因子的来源:某些细胞或组织的提取液中常含有丰富的生长因子。酵母膏(yeast extract)玉米浆(corn steep liquor)肝浸液(liver infusion)麦芽汁(malt extract)蛋白胨(peptone)微生物的分类(
5、根据生长因子的需求性)生长因子自养型微生物生长因子异养型微生物生长因子过量合成微生物第一节 微生物的营养15第15页,共56页。维生素转移的对象代谢功能硫胺素(B1)乙醛基焦磷酸硫胺素是脱羧酶、转醛酶、转酮酶、的辅基、与-酮酸的氧化脱羧和酮基转移有关核黄素(B2)氢、电子黄素核苷酸FMN和FAD的前体,它们构成黄素蛋白的辅基,转移氢烟酸(B5)氢、电子NAD和NADP的前体,是脱氢酶的辅酶,参与递氢过程以及氧化还原反应吡哆醇(B6)氨基磷酸吡哆醛是氨基酸消旋酶、转氨酶与脱羧酶的辅基,参与糖和脂肪酸合成泛酸酰基辅酶A的前体,乙酰载体的辅基,转移酰基,参与糖和脂肪酸合成叶酸甲基即辅酶F(四氢叶酸)
6、,参与一碳基的转移,与合成嘌呤、嘧啶、核苷酸、丝氨酸和甲硫氨酸生物素(H)羧基各种羧化酶的辅基,在CO2固定、氨基酸和脂肪酸合成及糖代谢中起作用维生素B12羧基,甲基钴酰胺酸酶,参与一碳基传递,与甲硫氨酸和胸苷酸的合成和异构化有关维生素的生理功能 16第16页,共56页。维生素细菌种类硫胺素(B1)核黄素烟酸吡哆酸(B6)生物素泛酸叶酸钴胺酸(B12)维生素KBacillus anthracis(炭疽芽孢杆菌)Clostridium tetani(破伤风梭菌)Brucella abortus(流产布鲁氏杆菌)Lactobacillus spp.(各种乳酸杆菌)Leuconostoc mesen
7、teroides(肠膜状明串珠菌)Proteus morganii(摩氏变形杆菌)Leuconostoc dextranicum(葡聚糖明串珠菌)Lactobacillus spp.(各种乳酸杆菌)Bacteroides melaninogenicus(产黑素拟杆菌)几种细菌所需要的维生素第一节 微生物的营养17第17页,共56页。6)能源(energy source)定义:能为微生物的生命活动提供能量来源的营养物或辐射能。能源化学物质有机物(同碳源)无机物(还原态无机物如:NH4+、NO2、S、H2S、H2、Fe2+等)光能量一些微生物(都是细菌)能氧化还原态无机物而从中获得能量。如:硝酸细
8、菌、亚硝酸细菌、硫化细菌、硫细菌、氢细菌、铁细菌第一节 微生物的营养18第18页,共56页。几点注意:不同的微生物,营养要求不同。不同的生长条件,同一微生物的营养要求也会不同。微生物的代谢能力强,可利用的化合物种类很广。自然界中所有物质几乎都可以被这种或那种微生物所利用。甚至一些有毒有害的有机物。e.g.H2S、酚、HCN、Cr6+等。第一节 微生物的营养19第19页,共56页。有些微生物(细菌)往往先利用现成的、易被吸收利用的化合物。如果这些物质的量已满足了他们的要求,就不利用其他物质了。有些微生物在利用易被吸收利用物质的同时,能利用难降解的化合物。注意:易处理污水与难降解污水的混合生物处理
9、。微生物的共代谢(co-metabolism)等。各种营养元素之间往往有一定的比例关系。e.g.土壤中许多微生物要求 C:N=25:1 废水生物处理中要求 好氧处理 BOD:N:P=100:5:1 厌氧处理 BOD:N:P=200:5:1第一节 微生物的营养20第20页,共56页。微量营养物质参考需求量范围(mg/L)微量营养物质参考需求量范围(mg/L)维生素B10-1.2Ca0.4-1.4维生素B20-2.0Mg0.5-5.0维生素B30.01-2.0 Fe0.1-0.4维生素B50-1.0;0-10Zn0.1-1.00维生素B60-10Cu0.01-0.05维生素B120-0.005Co
10、0.1-5.0 维生素H0-0.05Mn0.01-0.05K0.8-3.0Mo0.1-0.7Na0.5-2.0Al0.01-0.05活性污泥微生物对营养物质的需求第一节 微生物的营养21第21页,共56页。微量金属废水中的含量(mg/L)需求量参考范围(mg/L)Ca4.34-17.200.4-1.4K2.39-3.680.8-3.0Na120.59-227.80.5-2.0Mg2.07-5.480.5-5.0Fe0.054-0.160.1-0.4Mn0.008-0.0110.01-0.05Cu0.002-0.0150.01-0.05Al0.027-0.0750.01-0.05Zn0.0042
11、-0.0160.1-1.00Mo0.003-0.0170.1-0.7Co0.001-0.0120.1-5.0某毛纺废水中的微量金属含量第一节 微生物的营养22第22页,共56页。Zn对某毛纺废水生物处理速率的影响(对单位污泥COD去除速率的影响(12h-24h)第一节 微生物的营养23第23页,共56页。微量营养物质组合对某毛纺废水生物处理中COD降解速率的影响 第一节 微生物的营养24第24页,共56页。微生物和动物、植物营养要素的比较 生物类型营养要素 动物(异养)微生物绿色植物(自养)异养自养碳源糖类脂肪糖、醇、有机酸等二氧化碳、碳酸盐等二氧化碳、碳酸盐等氮源蛋白质或其降解物蛋白质或其降
12、解物、有机氮化物、无机氮化物、氮无机氮化物、氮和有机氮无机氮化物能源与碳源同与碳源同氧化无机物或利用光能利用日光能生长因子维生素一部分需要维生素等生长因子不需要不需要无机元素无机盐无机盐无机盐无机盐水分水水水水25第25页,共56页。二、微生物的营养类型按能源分化能营养(chemotroph)光能营养(phototroph)按碳源分自养型(autotroph)异养型(heterotroph):需要有机物才能生长的微生物C源:CO2、HCO3N源:NO2、NH4+H源:H2S、H2O能在只含无机物的环境中生长繁殖的微生物第一节 微生物的营养26第26页,共56页。分类标准营养类型1.以能源分光能
13、营养型(phototroph)化能营养性(chemotroph)2.以氢供体分无机营养型(lithotroph)有机营养型(organotroph)3.以碳源分自养型(autotroph)异养型(heterotroph)4.以合成氨基酸能力分氨基酸自养型(amino acid autotroph)氨基酸异养型(amino acid heterotroph)5.以生长因子分原养型(prototroph)或野生型(wild type)营养缺陷型(auxotroph)6.以取食方式分渗透营养型(osmotroph)吞噬营养型(phagocytosis)7.以取得死或活有机物分腐生(saprophyt
14、ism)寄生(parasitism)微生物营养类型的分类27第27页,共56页。根据能源和碳源的不同,微生物的营养类型可分为四大类:营养类型化能自养型光能自养型光能异养型化能异养型根据营养类型,微生物亦可为四大类第一节 微生物的营养28第28页,共56页。1、光能自养微生物:含有光合色素、能进行光合作用。利用CO2合成细胞所需的有机物。进行光合作用时从H2S或H2O获氢。e.g.绿色细菌、紫硫细菌、绿硫细菌、蓝细菌CO2+2H2S光能菌绿素CH2O+H2O+S2有机碳化物不放出氧注意:蓝细菌从水中的光解中获得氢,用于还原CO2。CO2+H2O光能叶绿素CH2O+O2放出氧第一节 微生物的营养2
15、9第29页,共56页。2、光能异养微生物 能进行光合作用(不产生氧气)不能以CO2作为唯一或主要碳源(利用简单的有机物作碳源)。能利用有机物作为氢供体,利用光能把CO2合成成细胞物质。这些菌一般都需要生长因子。此类菌很少,如红螺菌中的一些细菌:紫色无硫细菌等第一节 微生物的营养2(CH3)2CHOH+CO2 CH2O+2CH3COCH3+H2O光能光和色素30第30页,共56页。3、化能自养微生物 能氧化特定的还原态无机物(如 S、Fe2+、NH4+、H2S、H2),利用其中的化学能还原CO2合成有机化合物。e.g.硝化菌、硫化菌、铁细菌、氢细菌、硫磺细菌2NH3+2O22HNO2+4H+61
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