第六章微生物的营养课件.ppt
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- 第六 微生物 营养 课件
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1、第六章第六章微生物的营养微生物的营养-一、微生物的营养一、微生物的营养 营养(营养(nutritionnutrition):):指生物体从外部环境摄取指生物体从外部环境摄取其生命活动所必需的其生命活动所必需的能量和物质能量和物质,以满足其,以满足其生长和繁殖需要的一种生长和繁殖需要的一种生理功能生理功能。-营养物(营养物(nutrientnutrient):):指指具有营养功能的物质具有营养功能的物质,在微生物学中,常常还包括在微生物学中,常常还包括光能光能这种非物质形这种非物质形式的能源在内。微生物的营养物可为它们正常式的能源在内。微生物的营养物可为它们正常生命活动提供结构物质、能量、代谢调
2、节物质生命活动提供结构物质、能量、代谢调节物质和良好的生理环境。和良好的生理环境。微生物的微生物的六种营养要素六种营养要素:碳源、氮源、能源、:碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水。生长因子、无机盐和水。-生物细胞内的化学组成生物细胞内的化学组成 有机:有机:C C、H H、OO、NN,占占9090以上以上 元素元素 无机:无机:P P、S S、K K、MgMg、CaCa、NaNa、Cu Cu、ZnZn、FeFe等占等占1010。有机元素构成有机元素构成蛋白质、核酸、脂类等有机物蛋白质、核酸、脂类等有机物;无机元素主要构成无机元素主要构成无机盐。无机盐。-1 1、碳源(、碳源(Carbon
3、sourceCarbon source)定义:凡能提供微生物营养所需的定义:凡能提供微生物营养所需的C C元素(元素(C C架)架)的营养源。的营养源。C C源种类和微生物的利用情况源种类和微生物的利用情况 无机无机C C源:源:COCO2 2和碳酸盐和碳酸盐自养型微生物自养型微生物C C源源 有机有机C C源:碳水化合物及其衍生物、有机酸、源:碳水化合物及其衍生物、有机酸、烃类、脂类等烃类、脂类等异养型微生物异养型微生物C C源。源。功能?功能?-有机碳源有机碳源 异养型微生物:异养型微生物:糖类最易利用糖类最易利用,其次是。,其次是。糖类糖类有机酸类有机酸类醇类醇类脂类脂类 葡萄糖、果糖葡
4、萄糖、果糖甘露糖、半乳糖甘露糖、半乳糖 己糖己糖戊糖戊糖 单糖单糖双糖、多糖双糖、多糖 淀粉淀粉纤维素、几丁质纤维素、几丁质 纯多糖纯多糖杂多糖(琼脂)、(木质素)杂多糖(琼脂)、(木质素)-碳碳 源源 常用常用C C源:源:实验室:葡萄糖、蔗糖实验室:葡萄糖、蔗糖 生产:淀粉质原料(山芋粉、玉米粉、大米)生产:淀粉质原料(山芋粉、玉米粉、大米)新新C C源的开发:源的开发:农副产品和工业废弃物的利用:废糖蜜、米糠、农副产品和工业废弃物的利用:废糖蜜、米糠、麸皮、木屑、黄浆水等。麸皮、木屑、黄浆水等。利用石油及烃类作为利用石油及烃类作为C C源和能源:毒性?源和能源:毒性?-2 2、氮源(、氮
5、源(Nitrogen sourceNitrogen source)定义:凡能提供微生物生长繁殖所需定义:凡能提供微生物生长繁殖所需NN元素元素的的营养源。营养源。功能?功能?-无机氮源无机氮源 NN2 2和含和含NN的无机盐,如硝酸盐、铵盐、氨水等。的无机盐,如硝酸盐、铵盐、氨水等。NN2 2:难利用难利用铵盐:利用普遍、效率高,直接参与细铵盐:利用普遍、效率高,直接参与细胞内物质合成。胞内物质合成。硝酸盐:利用效率较低,硝酸盐:利用效率较低,NONO3 3-先还原成先还原成NHNH4 4+后,再参与物质合成。后,再参与物质合成。-使用无机使用无机NN源,需配合使用源,需配合使用pHpH缓冲剂
6、:缓冲剂:硫酸铵硫酸铵:生理酸性盐,生理酸性盐,NHNH4 4+利用后,利用后,pHpH 硝酸钾硝酸钾:生理碱性盐,生理碱性盐,NONO3 3-利用后,利用后,pHpH 硝酸铵:生理中性盐,利用后,硝酸铵:生理中性盐,利用后,pHpH不变不变(pHpH先先后后)。)。-有机氮源有机氮源 氨基酸、蛋白质、嘌呤碱、嘧啶碱、蛋白胨、氨基酸、蛋白质、嘌呤碱、嘧啶碱、蛋白胨、牛肉膏等。牛肉膏等。氨基酸:微生物能较好利用,直接参与胞内氨基酸:微生物能较好利用,直接参与胞内转氨脱羧。转氨脱羧。蛋白质(如花生饼粉、豆饼粉):微生物分蛋白质(如花生饼粉、豆饼粉):微生物分泌胞外蛋白酶水解后方可利用,利用速度慢。
7、泌胞外蛋白酶水解后方可利用,利用速度慢。一般来说,如果在蛋白质中加入微量蛋白胨,一般来说,如果在蛋白质中加入微量蛋白胨,微生物利用了蛋白胨,并释放出蛋白酶,便微生物利用了蛋白胨,并释放出蛋白酶,便可分解利用蛋白质。可分解利用蛋白质。-迟效性迟效性NN源:含蛋白质的有机源:含蛋白质的有机NN源。源。速效性速效性NN源:无机源:无机NN源或以蛋白质的各种降解源或以蛋白质的各种降解产物形式存在的有机产物形式存在的有机NN源。源。-氮氮 源源 氨基酸自养型微生物氨基酸自养型微生物 非氨基酸类的简单非氨基酸类的简单NN源源自行合成所需氨基自行合成所需氨基酸(所有植物和许多微生物)酸(所有植物和许多微生物
8、)氨基酸异养型微生物氨基酸异养型微生物 利用现成氨基酸作利用现成氨基酸作NN源(所有动物和大量异源(所有动物和大量异养微生物)。养微生物)。-常用常用NN源源 实验室:铵盐、硝酸盐、蛋白胨、牛肉膏、实验室:铵盐、硝酸盐、蛋白胨、牛肉膏、酵母膏。酵母膏。生产上:硫酸铵、尿素、氨水、生产上:硫酸铵、尿素、氨水、豆饼粉、花豆饼粉、花生饼粉生饼粉、玉米浆、玉米浆 迟效性迟效性NN源源 速效性速效性-3 3、能源(、能源(Energy sourceEnergy source)定义:能为微生物的生命活动提供定义:能为微生物的生命活动提供最初能量最初能量来源来源的营养物或辐射能。的营养物或辐射能。辐射能:光
9、能自养和光能异养微生物辐射能:光能自养和光能异养微生物 能源谱能源谱 化学物质:(同碳源)化学物质:(同碳源)化能型微生物化能型微生物 -4 4、生长因子、生长因子(Growth factorGrowth factor)定义:微生物正常代谢所定义:微生物正常代谢所必不可少必不可少且不能用简且不能用简单的单的C C源或源或NN源自行合成的源自行合成的微量有机物质微量有机物质(狭(狭义的生长因子一般指维生素)。义的生长因子一般指维生素)。-根据微生物与生长因子的关系可分为:根据微生物与生长因子的关系可分为:生长因子自养型微生物:不需外界提供生长因子生长因子自养型微生物:不需外界提供生长因子 生长因
10、子异养型微生物:需要多种生长因子生长因子异养型微生物:需要多种生长因子 生长因子过量合成微生物:分泌出大量生长因子,生长因子过量合成微生物:分泌出大量生长因子,可作为维生素等的生产菌。可作为维生素等的生产菌。营养缺陷型:缺乏合成生长因子能力的微生物。营养缺陷型:缺乏合成生长因子能力的微生物。-营养缺陷型营养缺陷型 供给方式供给方式 直接在培养基中添加所需生长因子,如直接在培养基中添加所需生长因子,如Lys-Lys-添加天然营养物质提供齐全成分,如酵母膏添加天然营养物质提供齐全成分,如酵母膏等。等。-5 5、无机盐、无机盐 大量元素:所需浓度在大量元素:所需浓度在1010-3-31010-4-4
11、 mol/Lmol/L,如如P P、S S、K K、CaCa、NaNa、MgMg、FeFe等。等。供给方式:配制培养基时,加入有关化学供给方式:配制培养基时,加入有关化学试剂,其中试剂,其中MgSOMgSO4 4、K K2 2HPOHPO4 4可以提供需可以提供需要量最大的四种元素。要量最大的四种元素。-微量元素:所需浓度在微量元素:所需浓度在1010-6-61010-8-8mol/Lmol/L,如如CuCu、ZnZn、MnMn、MoMo、CoCo等。等。供给方式:在一般化学试剂、天然水、玻供给方式:在一般化学试剂、天然水、玻璃器皿或其他天然成分中都以杂质等状态存璃器皿或其他天然成分中都以杂质
12、等状态存在,在配制培养基时,在,在配制培养基时,无需另行加入无需另行加入。过量过量或或配比不当配比不当,会产生,会产生毒害毒害作用。作用。-元素元素人为提供形式人为提供形式生生 理理 功功 能能PKH2PO4、K2HPO4核酸、磷酸和辅酶的成分核酸、磷酸和辅酶的成分SMgSO4含硫氨基酸、含硫维生素成分含硫氨基酸、含硫维生素成分KKH2PO4、K2HPO4酶的辅因子、维持电位差和渗透压酶的辅因子、维持电位差和渗透压NaNaCl维持渗透压、某些细菌和蓝细菌需要维持渗透压、某些细菌和蓝细菌需要CaCa(NO3)2、CaCl2胞外酶稳定剂、蛋白酶辅因子、细菌芽孢和真胞外酶稳定剂、蛋白酶辅因子、细菌芽
13、孢和真菌孢子形成菌孢子形成MgMgSO4固氮酶辅因子、叶绿素成分固氮酶辅因子、叶绿素成分FeFeSO4Cyt成分;合成叶绿素、白喉毒素和氯高铁血成分;合成叶绿素、白喉毒素和氯高铁血红素所需红素所需MnMnSO4超超氧化物歧化酶、氨肽酶、氧化物歧化酶、氨肽酶、L-阿拉伯糖异构酶阿拉伯糖异构酶等的辅因子等的辅因子CuCuSO4氧化酶、酪氨酸酶的辅因子氧化酶、酪氨酸酶的辅因子CoCoSO4VB12复合物的成分、肽酶的辅因子复合物的成分、肽酶的辅因子ZnZnSO4碱性磷酸酶、脱氢酶、肽酶、脱羧酶辅因子碱性磷酸酶、脱氢酶、肽酶、脱羧酶辅因子Mo(NH4)6Mo7O24固氮酶和同化型及异化型硝酸盐还原酶的
14、成分固氮酶和同化型及异化型硝酸盐还原酶的成分-6 6、水、水 微生物细胞的重要组成成分,其含量可达微生物细胞的重要组成成分,其含量可达707095%95%(细菌(细菌80%80%,酵母,酵母75%75%,霉菌,霉菌85%85%)。)。水的类型:自由水、结合水。水的类型:自由水、结合水。水的功能:优良的溶剂;细胞内进行各种生化水的功能:优良的溶剂;细胞内进行各种生化反应的媒介;维持生物大分子结构的稳定,参反应的媒介;维持生物大分子结构的稳定,参与某些重要的生物化学反应。与某些重要的生物化学反应。-二、微生物的营养类型二、微生物的营养类型根据根据C C源性质,可以把微生物分为:源性质,可以把微生物
15、分为:n 自养型:自养型:不依赖任何有机营养物不依赖任何有机营养物即可正常即可正常生活的微生物。生活的微生物。1.1.异养型:异养型:至少需要提供一种大量有机物至少需要提供一种大量有机物才才能满足其正常营养要求的微生物,即其能满足其正常营养要求的微生物,即其C C源必须是有机物,氢供体是有机物,能源源必须是有机物,氢供体是有机物,能源则可以利用氧化有机物或吸收日光能获得。则可以利用氧化有机物或吸收日光能获得。-根据能源性质,可以把微生物分为:根据能源性质,可以把微生物分为:n 光能型:利用光能进行光合作用以获得能光能型:利用光能进行光合作用以获得能量。量。1.1.化能型:能源来自于有机物或无机
16、物氧化化能型:能源来自于有机物或无机物氧化所产生的能量。所产生的能量。-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源能源氢供体氢供体基本碳源基本碳源实例实例光能自养型光能自养型(光能无机营养型)(光能无机营养型)光光无机物无机物COCO2 2蓝细菌蓝细菌藻类藻类光能异养型光能异养型(光能有机营养型)(光能有机营养型)光光有机物有机物COCO2 2及简单及简单有机物有机物红螺菌科红螺菌科化能自养型化能自养型(化能无机营养型)(化能无机营养型)无机物无机物*(还原态)(还原态)无机物无机物 COCO2 2 铁细菌铁细菌氢细菌氢细菌化能异养型化能异养型(化能有机营养型)(化能有机营养型)有机
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