微生物微生物的营养.ppt

微生物课件微生物的营养现在学习的是第1页，共59页目的要求：目的要求：通通过过本本章章的的学学习习，掌掌握握微微生生物物所所需需要要的的营营养养物物质质、营营养养类类型型及及微生物吸收营养的方式。微生物吸收营养的方式。要求掌握：要求掌握：1、微生物所需要的营养物质。、微生物所需要的营养物质。2、微生物的四种营养类型。、微生物的四种营养类型。3、微生物吸收营养物质的方式。、微生物吸收营养物质的方式。4、培养基的配制及类型、培养基的配制及类型重重 点：点：微生物的营养类型，微生物吸收营养物质的方式。微生物的营养类型，微生物吸收营养物质的方式。难难 点：点：微生物吸收营养物质的各种方式。微生物吸收营养物质的各种方式。第五章第五章 微生物的营养微生物的营养（2学时）学时）现在学习的是第2页，共59页 营养物质是微生物生存的物质基础，而营养是微生营养物质是微生物生存的物质基础，而营养是微生物维持和延续其生命形式的一种生理过程。物维持和延续其生命形式的一种生理过程。营养物质营养物质:能够满足机体生长、繁殖和完成各种生理能够满足机体生长、繁殖和完成各种生理 活动所需要的物质活动所需要的物质.营养营养:微生物获得和利用营养物质的过程。微生物获得和利用营养物质的过程。现在学习的是第3页，共59页第一节微生物的营养要求第一节微生物的营养要求一、微生物的化学组成一、微生物的化学组成主要元素：主要元素：碳碳、氢氢、氧氧、氮氮、磷磷、硫硫、钾、镁、钙等、钾、镁、钙等微量元素：微量元素：锌、锰、氯、钼、硒、钴、铜等锌、锰、氯、钼、硒、钴、铜等占细菌细胞干重的占细菌细胞干重的97%现在学习的是第4页，共59页 二、微生物的营养物质二、微生物的营养物质碳源、氮源、能源、无机盐、生长因子和水碳源、氮源、能源、无机盐、生长因子和水 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。成六大类。1、碳源、碳源在微生物生长过程中能为微生物提供碳素来源的物质在微生物生长过程中能为微生物提供碳素来源的物质碳源谱碳源谱有机碳无机碳异养微生物异养微生物自养微生物自养微生物现在学习的是第5页，共59页种类种类种类种类碳源物质碳源物质碳源物质碳源物质备注备注备注备注糖糖糖糖葡萄糖、果糖、麦芽糖、蔗糖、淀粉、葡萄糖、果糖、麦芽糖、蔗糖、淀粉、葡萄糖、果糖、麦芽糖、蔗糖、淀粉、葡萄糖、果糖、麦芽糖、蔗糖、淀粉、半乳糖、乳糖、甘露糖、纤维二糖、纤半乳糖、乳糖、甘露糖、纤维二糖、纤半乳糖、乳糖、甘露糖、纤维二糖、纤半乳糖、乳糖、甘露糖、纤维二糖、纤维素、半纤维素、甲壳素、木质素等维素、半纤维素、甲壳素、木质素等维素、半纤维素、甲壳素、木质素等维素、半纤维素、甲壳素、木质素等单糖优于双糖，己糖优于戊糖，淀粉优单糖优于双糖，己糖优于戊糖，淀粉优单糖优于双糖，己糖优于戊糖，淀粉优单糖优于双糖，己糖优于戊糖，淀粉优于纤维素，纯多糖优于杂多糖于纤维素，纯多糖优于杂多糖于纤维素，纯多糖优于杂多糖于纤维素，纯多糖优于杂多糖有机酸有机酸有机酸有机酸糖酸、乳酸、柠檬酸、延胡索酸、低级糖酸、乳酸、柠檬酸、延胡索酸、低级糖酸、乳酸、柠檬酸、延胡索酸、低级糖酸、乳酸、柠檬酸、延胡索酸、低级脂肪酸、高级脂肪酸、氨基酸等脂肪酸、高级脂肪酸、氨基酸等脂肪酸、高级脂肪酸、氨基酸等脂肪酸、高级脂肪酸、氨基酸等与糖类相比效果较差，有机酸较难进入与糖类相比效果较差，有机酸较难进入与糖类相比效果较差，有机酸较难进入与糖类相比效果较差，有机酸较难进入细胞，进入细胞后绘导致细胞，进入细胞后绘导致细胞，进入细胞后绘导致细胞，进入细胞后绘导致pHpH下将。当环下将。当环下将。当环下将。当环境中缺乏碳源物质时，氨基酸可被微生境中缺乏碳源物质时，氨基酸可被微生境中缺乏碳源物质时，氨基酸可被微生境中缺乏碳源物质时，氨基酸可被微生物作为碳源利用物作为碳源利用物作为碳源利用物作为碳源利用醇醇醇醇乙醇乙醇乙醇乙醇在低浓度条件下被某些酵母菌和醋酸菌在低浓度条件下被某些酵母菌和醋酸菌在低浓度条件下被某些酵母菌和醋酸菌在低浓度条件下被某些酵母菌和醋酸菌利用利用利用利用脂脂脂脂脂肪、磷脂脂肪、磷脂脂肪、磷脂脂肪、磷脂主要利用脂肪，在特定条件下将磷脂分主要利用脂肪，在特定条件下将磷脂分主要利用脂肪，在特定条件下将磷脂分主要利用脂肪，在特定条件下将磷脂分解为甘油和脂肪酸而加以利用解为甘油和脂肪酸而加以利用解为甘油和脂肪酸而加以利用解为甘油和脂肪酸而加以利用烃烃烃烃天然气、石油、石油馏分、石蜡油等天然气、石油、石油馏分、石蜡油等天然气、石油、石油馏分、石蜡油等天然气、石油、石油馏分、石蜡油等利用烃的微生物细胞表面有一种由糖脂利用烃的微生物细胞表面有一种由糖脂利用烃的微生物细胞表面有一种由糖脂利用烃的微生物细胞表面有一种由糖脂组成的特殊吸收系统，可将难溶的烃充组成的特殊吸收系统，可将难溶的烃充组成的特殊吸收系统，可将难溶的烃充组成的特殊吸收系统，可将难溶的烃充分乳化后吸收利用分乳化后吸收利用分乳化后吸收利用分乳化后吸收利用CoCo2 2CoCo2 2为自养微生物所利用为自养微生物所利用为自养微生物所利用为自养微生物所利用碳酸盐碳酸盐碳酸盐碳酸盐NaHCONaHCO3 3、CaCOCaCO3、白垩等白垩等白垩等白垩等为异养微生物所利用为异养微生物所利用为异养微生物所利用为异养微生物所利用其他其他其他其他芳香族化合物、氰化物、蛋白质、肽、芳香族化合物、氰化物、蛋白质、肽、芳香族化合物、氰化物、蛋白质、肽、芳香族化合物、氰化物、蛋白质、肽、核酸等核酸等核酸等核酸等利用这些物质的微生物在环境保护方面利用这些物质的微生物在环境保护方面利用这些物质的微生物在环境保护方面利用这些物质的微生物在环境保护方面有重要作用有重要作用有重要作用有重要作用现在学习的是第6页，共59页目前在微生物工业发酵中所利用的碳源物质主要是单目前在微生物工业发酵中所利用的碳源物质主要是单糖、淀粉、麸皮、米糠等。糖、淀粉、麸皮、米糠等。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。营养物。碳素的功能：碳素的功能：1 1）组成有机分子的）组成有机分子的C C架；架；2 2）为细胞提供能量。）为细胞提供能量。现在学习的是第7页，共59页 凡是能被用来构成菌体物质中或代谢产物中氮素来源的营养凡是能被用来构成菌体物质中或代谢产物中氮素来源的营养物质称为氮源。物质称为氮源。2、氮、氮 源源氮氮 源源有机氮有机氮无机氮无机氮NH3铵盐铵盐硝酸盐硝酸盐N2蛋白质蛋白质核酸核酸氨基酸氨基酸尿素尿素常用的蛋白质类氮源包括蛋白胨、鱼粉、蚕蛹、黄豆饼粉、玉米浆、牛肉浸膏、常用的蛋白质类氮源包括蛋白胨、鱼粉、蚕蛹、黄豆饼粉、玉米浆、牛肉浸膏、酵母浸膏等酵母浸膏等现在学习的是第8页，共59页3、能源、能源能源：能源：能为微生物的生命活动提供最初能量来源营养物或辐能为微生物的生命活动提供最初能量来源营养物或辐射能射能能能 源源化学物质化学物质光能光能化能异养微生物的能源化能异养微生物的能源有机物有机物无机物无机物化能自养微生物的能源化能自养微生物的能源光能自养和光能异养微生物的能源光能自养和光能异养微生物的能源现在学习的是第9页，共59页4、无机盐、无机盐作用作用酶活性中心的组成部分酶活性中心的组成部分调节微生物的原生质胶体状态，维持细胞的渗透平衡调节微生物的原生质胶体状态，维持细胞的渗透平衡维持生物大分子和细胞结构的稳定性维持生物大分子和细胞结构的稳定性微量元素：微量元素：是指那些在微生物生长过程中起重要作用，而机体对这些元素的是指那些在微生物生长过程中起重要作用，而机体对这些元素的需要量极其微小的元素，通常需要量在需要量极其微小的元素，通常需要量在10-6-10-8mol/L：锌、锰、钠、氯、锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。根据微生物对矿质元素需要量大小可以把它分成：根据微生物对矿质元素需要量大小可以把它分成：大量元素：大量元素：Na、K、Mg、Ca、S、P等。等。控制细胞的氧化还原电位控制细胞的氧化还原电位作为某些微生物的能源物质作为某些微生物的能源物质现在学习的是第10页，共59页元元元元素素素素化合物形式化合物形式化合物形式化合物形式（常用）（常用）（常用）（常用）生理功能生理功能生理功能生理功能磷磷磷磷KHKH2 2POPO4 4、K K2 2HPOHPO4 4核酸、核蛋白、磷脂、辅酶及核酸、核蛋白、磷脂、辅酶及核酸、核蛋白、磷脂、辅酶及核酸、核蛋白、磷脂、辅酶及ATPATP等高能分子的成分，作为缓等高能分子的成分，作为缓等高能分子的成分，作为缓等高能分子的成分，作为缓冲系统调节培养基冲系统调节培养基冲系统调节培养基冲系统调节培养基pHpH硫硫硫硫(NHNH4 4)2 2SOSO4 4、MgSOMgSO4 4含硫氨基酸、维生素的成分，谷胱甘肽可调节胞内氧化还原电含硫氨基酸、维生素的成分，谷胱甘肽可调节胞内氧化还原电含硫氨基酸、维生素的成分，谷胱甘肽可调节胞内氧化还原电含硫氨基酸、维生素的成分，谷胱甘肽可调节胞内氧化还原电位位位位镁镁镁镁MgSOMgSO4 4己糖磷酸化酶、异柠檬酸脱氢酶、核酸聚合酶等活性中性组分，己糖磷酸化酶、异柠檬酸脱氢酶、核酸聚合酶等活性中性组分，己糖磷酸化酶、异柠檬酸脱氢酶、核酸聚合酶等活性中性组分，己糖磷酸化酶、异柠檬酸脱氢酶、核酸聚合酶等活性中性组分，叶绿素成分叶绿素成分叶绿素成分叶绿素成分钙钙钙钙CaClCaCl2 2、Ca(NOCa(NO3 3)某些酶的辅因子，维持酶的稳定性，芽孢和某些孢子形成所需，某些酶的辅因子，维持酶的稳定性，芽孢和某些孢子形成所需，某些酶的辅因子，维持酶的稳定性，芽孢和某些孢子形成所需，某些酶的辅因子，维持酶的稳定性，芽孢和某些孢子形成所需，建立细胞感受肽所需建立细胞感受肽所需建立细胞感受肽所需建立细胞感受肽所需钠钠钠钠NaClNaCl细胞运输系统组分，维持细胞渗透压，维持某些酶的稳定性细胞运输系统组分，维持细胞渗透压，维持某些酶的稳定性细胞运输系统组分，维持细胞渗透压，维持某些酶的稳定性细胞运输系统组分，维持细胞渗透压，维持某些酶的稳定性钾钾钾钾KHKH2 2POPO4 4、K K2 2HPOHPO4 4某些酶的辅因子，维持细胞渗透压，某些嗜盐细菌核糖体的稳某些酶的辅因子，维持细胞渗透压，某些嗜盐细菌核糖体的稳某些酶的辅因子，维持细胞渗透压，某些嗜盐细菌核糖体的稳某些酶的辅因子，维持细胞渗透压，某些嗜盐细菌核糖体的稳定因子定因子定因子定因子铁铁铁铁FeSOFeSO4 4细胞色素及某些酶的组分，某些铁细菌的能源物质，合成叶绿细胞色素及某些酶的组分，某些铁细菌的能源物质，合成叶绿细胞色素及某些酶的组分，某些铁细菌的能源物质，合成叶绿细胞色素及某些酶的组分，某些铁细菌的能源物质，合成叶绿素、白喉毒素所需素、白喉毒素所需素、白喉毒素所需素、白喉毒素所需无无 机机 盐盐 及及 生生 理理 功功 能能现在学习的是第11页，共59页元元 素素生生 理理 功功 能能锌锌存在于乙醇脱氢酶、乳酸脱氢酶、碱性磷酸酶、醛缩酶、存在于乙醇脱氢酶、乳酸脱氢酶、碱性磷酸酶、醛缩酶、存在于乙醇脱氢酶、乳酸脱氢酶、碱性磷酸酶、醛缩酶、存在于乙醇脱氢酶、乳酸脱氢酶、碱性磷酸酶、醛缩酶、RNARNA与与与与DNADNA聚合酶中聚合酶中聚合酶中聚合酶中锰锰存在于过氧化物歧化酶、柠檬酸合成酶中存在于过氧化物歧化酶、柠檬酸合成酶中存在于过氧化物歧化酶、柠檬酸合成酶中存在于过氧化物歧化酶、柠檬酸合成酶中钼钼存在于硝酸还原酶、固氮酶、甲酸脱氢酶中存在于硝酸还原酶、固氮酶、甲酸脱氢酶中存在于硝酸还原酶、固氮酶、甲酸脱氢酶中存在于硝酸还原酶、固氮酶、甲酸脱氢酶中硒硒存在于甘氨酸还原酶、甲酸脱氢酶中存在于甘氨酸还原酶、甲酸脱氢酶中存在于甘氨酸还原酶、甲酸脱氢酶中存在于甘氨酸还原酶、甲酸脱氢酶中钴钴存在于谷氨酸变位酶中存在于谷氨酸变位酶中存在于谷氨酸变位酶中存在于谷氨酸变位酶中铜铜存在于细胞色素氧化酶中存在于细胞色素氧化酶中存在于细胞色素氧化酶中存在于细胞色素氧化酶中钨钨存在于甲酸脱氢酶中存在于甲酸脱氢酶中存在于甲酸脱氢酶中存在于甲酸脱氢酶中镍镍存在于脲酶中，为氢细菌生长所必需存在于脲酶中，为氢细菌生长所必需存在于脲酶中，为氢细菌生长所必需存在于脲酶中，为氢细菌生长所必需微量元素与生理功能微量元素与生理功能现在学习的是第12页，共59页5、生长因子、生长因子生长因子：生长因子：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的或合成量不足以满足机体生长需要的有机化合物合成的或合成量不足以满足机体生长需要的有机化合物 微微 生生 物物 生长因子生长因子 需要量需要量ml-1III型肺炎链球菌（型肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae）胆碱胆碱 6 ug金黄色葡萄球菌（金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）硫胺素硫胺素 0.5 ng白喉棒杆菌（白喉棒杆菌（Cornebacterium diphtherriae）B-丙氨酸丙氨酸 1.5 ug破伤风梭状芽孢杆菌（破伤风梭状芽孢杆菌（Clostridium tetani）尿嘧啶尿嘧啶 0-4 ug肠膜状串珠菌（肠膜状串珠菌（Leuconostoc mesenteroides）吡哆醛吡哆醛 0.025 ug 根据生长因子的化学结构和它们在机体中的生理功能的不同，可将生长根据生长因子的化学结构和它们在机体中的生理功能的不同，可将生长因子分为因子分为维生素维生素、氨基酸氨基酸与与嘌呤及嘧啶嘌呤及嘧啶三大类三大类现在学习的是第13页，共59页6、水、水生理功能生理功能:a、生化反应的介质，细胞中的生理生化反应均在水中生化反应的介质，细胞中的生理生化反应均在水中生化反应的介质，细胞中的生理生化反应均在水中生化反应的介质，细胞中的生理生化反应均在水中进行进行进行进行c、细胞的重要组成成分，细胞的重要组成成分，细胞的重要组成成分，细胞的重要组成成分，维持蛋白质、核酸等生物大分子稳维持蛋白质、核酸等生物大分子稳定的天然构象；定的天然构象；f、维持细胞的膨压。维持细胞的膨压。维持细胞的膨压。维持细胞的膨压。d、热的良好导体；热的良好导体；水的比热高，能有效地吸收代谢过程中放出的水的比热高，能有效地吸收代谢过程中放出的水的比热高，能有效地吸收代谢过程中放出的水的比热高，能有效地吸收代谢过程中放出的热，并将吸收的热散发出去，避免细胞内温度陡然升高热，并将吸收的热散发出去，避免细胞内温度陡然升高热，并将吸收的热散发出去，避免细胞内温度陡然升高热，并将吸收的热散发出去，避免细胞内温度陡然升高e、营养物质和代谢产物的良好溶剂营养物质和代谢产物的良好溶剂与运输介质与运输介质b、参与细胞内一系列化学反应；参与细胞内一系列化学反应；现在学习的是第14页，共59页水的活度水的活度是指在一定的温度和压力下，溶液的蒸汽压力和纯水是指在一定的温度和压力下，溶液的蒸汽压力和纯水的蒸汽压力之比，即：的蒸汽压力之比，即：w w=（P P溶液溶液）（）（P P纯水纯水）微微生生物物生生长长需需要要的的水水的的活活度度在在 0.630.630.990.99。当当环环境境中中的的 w w值值低低于于微微生生物生长需要时，微生物的生长受阻，甚至停止生长。物生长需要时，微生物的生长受阻，甚至停止生长。一般来说，细菌生长需要的一般来说，细菌生长需要的 w w值值 霉菌霉菌 盐细菌盐细菌 耐旱真菌耐旱真菌 现在学习的是第15页，共59页现在学习的是第16页，共59页第二节第二节 微生物的营养类型微生物的营养类型自然界生物的营养类型包括：自然界生物的营养类型包括：自然界生物的营养类型包括：自然界生物的营养类型包括：异养型：以复杂的有机物作为营养物质，动物属此。异养型：以复杂的有机物作为营养物质，动物属此。异养型：以复杂的有机物作为营养物质，动物属此。异养型：以复杂的有机物作为营养物质，动物属此。自养型：以简单的无机物作为营养物质，植物属此。自养型：以简单的无机物作为营养物质，植物属此。自养型：以简单的无机物作为营养物质，植物属此。自养型：以简单的无机物作为营养物质，植物属此。微生物兼有上面两种类型。微生物兼有上面两种类型。微生物兼有上面两种类型。微生物兼有上面两种类型。现在学习的是第17页，共59页微生物的营养类型微生物的营养类型划分划分划分划分依据依据依据依据营养类型营养类型营养类型营养类型特特特特 点点点点碳碳碳碳 源源源源自养型（自养型（自养型（自养型（autotrophsautotrophs）以以以以COCO2 2为唯一或主要碳源为唯一或主要碳源为唯一或主要碳源为唯一或主要碳源异养型（异养型（异养型（异养型（heterotrophsheterotrophs）以有机物为碳源以有机物为碳源以有机物为碳源以有机物为碳源能能能能 源源源源光能营养型（光能营养型（光能营养型（光能营养型（phototrophsphototrophs）以光为能源以光为能源以光为能源以光为能源化能营养型（化能营养型（化能营养型（化能营养型（chemotrophschemotrophs）以有机物氧化释放的化学能以有机物氧化释放的化学能以有机物氧化释放的化学能以有机物氧化释放的化学能为能源为能源为能源为能源电子电子电子电子供体供体供体供体无机营养型（无机营养型（无机营养型（无机营养型（lithotrophslithotrophs）以还原性无机物为电子供体以还原性无机物为电子供体以还原性无机物为电子供体以还原性无机物为电子供体有机营养型（有机营养型（有机营养型（有机营养型（organotrophsorganotrophs）以有机物为电子供体以有机物为电子供体以有机物为电子供体以有机物为电子供体现在学习的是第18页，共59页根据碳源、能源及电子供体性质的不同根据碳源、能源及电子供体性质的不同，可将微生物分为：可将微生物分为：光能无机自养型光能无机自养型(photolithoautotrphy)光能有机异养型光能有机异养型(photoorganoheterotrphy)化能无机自养型化能无机自养型(chemolithoautotrphy)化能有机自养型化能有机自养型(chemoorganoheterotrophy)现在学习的是第19页，共59页据微生物获取能源、碳源以及供氢体或电子供体的不同，分为四种营养类型：据微生物获取能源、碳源以及供氢体或电子供体的不同，分为四种营养类型：据微生物获取能源、碳源以及供氢体或电子供体的不同，分为四种营养类型：据微生物获取能源、碳源以及供氢体或电子供体的不同，分为四种营养类型：营养类型营养类型营养类型营养类型 能源能源能源能源 碳源碳源碳源碳源 氢或电子供体氢或电子供体氢或电子供体氢或电子供体 光能无机自养型光能无机自养型光能无机自养型光能无机自养型 光光光光 能能能能 COCOCOCO2 2 2 2 水或还原态无机物水或还原态无机物水或还原态无机物水或还原态无机物 光能有机异养型光能有机异养型光能有机异养型光能有机异养型 光光光光 能能能能 COCOCOCO2 2 2 2+有机物有机物有机物有机物 化能无机自养型化能无机自养型化能无机自养型化能无机自养型 化学能化学能化学能化学能 COCOCOCO2 2 2 2 还原态无机物还原态无机物还原态无机物还原态无机物 化能有机异养型化能有机异养型化能有机异养型化能有机异养型 化学能化学能化学能化学能 有机物有机物有机物有机物 有机物有机物有机物有机物现在学习的是第20页，共59页1 1光能无机自养型（光能自养型）光能无机自养型（光能自养型）能以能以CO2为主要唯一或主要碳源；为主要唯一或主要碳源；进行光合作用获取生长所需要的能量；进行光合作用获取生长所需要的能量；以无机物如以无机物如H2、H2S、S或或H2 O等作为电子供体，使等作为电子供体，使CO2还原为细胞物质；还原为细胞物质；例如，藻类及蓝细菌等和植物一样，以水为电子供体（供氢体），例如，藻类及蓝细菌等和植物一样，以水为电子供体（供氢体），进行产氧型的光合作用，合成细胞物质。而红硫细菌，以进行产氧型的光合作用，合成细胞物质。而红硫细菌，以H2S为为电子供体，产生细胞物质，并伴随硫元素的产生。电子供体，产生细胞物质，并伴随硫元素的产生。CO2+2H2S光能光能光合色素光合色素 CH2O+2S+2S+H2O现在学习的是第21页，共59页Algae,CyanobacteriaCO2+H2O Light+Chlorophyll （CH2O）+O2Purple and green bacteriaCO2+2H2S Light+bacteriochlorophyll（CH2O）+H2O+2Sw光合细菌属此营养类型，光合细菌属此营养类型，w能源：光能能源：光能 w碳源：碳源：COCO2 2 产氧光合作用产氧光合作用藻类及蓝细菌藻类及蓝细菌等和植物一样，以水为电子供体（供氢体），进行产氧型的光合等和植物一样，以水为电子供体（供氢体），进行产氧型的光合 作用，合成细胞物质。作用，合成细胞物质。不产氧光合作用不产氧光合作用红硫细菌，红硫细菌，以以H2S为电子供体，产生细胞物质，并伴随硫元素的产生。为电子供体，产生细胞物质，并伴随硫元素的产生。现在学习的是第22页，共59页2 2光能有机异养型（光能异养型）光能有机异养型（光能异养型）以有机物为碳源；以有机物为碳源；以有机物作为供氢体，利用光能将以有机物作为供氢体，利用光能将CO2还原为细胞物质；还原为细胞物质；在生长时大多数需要外源的生长因子；在生长时大多数需要外源的生长因子；例如，红螺菌属中的一些细菌能利用异丙醇作为供氢体，将例如，红螺菌属中的一些细菌能利用异丙醇作为供氢体，将CO2还还原成细胞物质，同时积累丙酮。原成细胞物质，同时积累丙酮。CHOH+CHOH+CO2H H3 3C CH H3 3C C2光能光能光合色素光合色素2 2 CHCH3 3C0CHC0CH3 3+CH2O+H2O不能不能以以CO2为主要或唯一的为主要或唯一的碳源碳源；现在学习的是第23页，共59页这种营养类型的微生物在污水净化中有重要意义，这种营养类型的微生物在污水净化中有重要意义，污水中的有机物可以被作为供污水中的有机物可以被作为供H体被降解，同时又体被降解，同时又可还原可还原CO2为菌体有机物，获得菌体蛋白。为菌体有机物，获得菌体蛋白。现在学习的是第24页，共59页3 3化能无机自养型（化能自养型）化能无机自养型（化能自养型）生长所需要的能量来自生长所需要的能量来自无机物氧化无机物氧化过程中放出的过程中放出的化学能化学能；以以CO2或或碳酸盐碳酸盐作为唯一或主要碳源进行生长时，利用作为唯一或主要碳源进行生长时，利用H2、H2S、Fe2+、NH3或或NONO2 2-等等无机物无机物作为作为电子供体电子供体使使CO2还原成细胞物质还原成细胞物质。化能无机自养型只存在于微生物中，可在完全没有有机物及无光的环境化能无机自养型只存在于微生物中，可在完全没有有机物及无光的环境中生长。中生长。它们广泛分布于土壤及水环境中它们广泛分布于土壤及水环境中,参与地球物质循环；参与地球物质循环；现在学习的是第25页，共59页硝化细菌硝化细菌硝化细菌硝化细菌属硝化菌种，两大群属硝化菌种，两大群属硝化菌种，两大群属硝化菌种，两大群亚硝化细菌群：将铵盐氧化为亚硝酸。亚硝化细菌群：将铵盐氧化为亚硝酸。亚硝化细菌群：将铵盐氧化为亚硝酸。亚硝化细菌群：将铵盐氧化为亚硝酸。硝化细菌群：将亚硝酸进一步氧化为硝酸；硝化细菌群：将亚硝酸进一步氧化为硝酸；硝化细菌群：将亚硝酸进一步氧化为硝酸；硝化细菌群：将亚硝酸进一步氧化为硝酸；获获获获取取取取能能能能量量量量后后后后，硝硝硝硝化化化化细细细细菌菌菌菌将将将将COCOCOCO2 2 2 2合合合合成为有机碳成为有机碳成为有机碳成为有机碳硫化细菌硫化细菌硫化细菌硫化细菌种类：硫化杆菌种类：硫化杆菌种类：硫化杆菌种类：硫化杆菌氧化氧化氧化氧化H H H H2 2 2 2S S S S，获取能量，固定获取能量，固定获取能量，固定获取能量，固定COCOCOCO2 2 2 2合成有机物合成有机物合成有机物合成有机物 H H H H2 2 2 2S+OS+OS+OS+O2 2 2 2 H H H H2 2 2 2O+S+O+S+O+S+O+S+能量能量能量能量铁细菌铁细菌铁细菌铁细菌种类：铁杆菌种类：铁杆菌种类：铁杆菌种类：铁杆菌将将将将FeFeFeFe2+2+2+2+氧化为氧化为氧化为氧化为FeFeFeFe3+3+3+3+获得能量来同化获得能量来同化获得能量来同化获得能量来同化COCOCOCO2 2 2 2。现在学习的是第26页，共59页4 4化能有机异养型（化能异养型）化能有机异养型（化能异养型）生长所需要的能量均来自有机物氧化过程中放出的化学能；生长所需要的能量均来自有机物氧化过程中放出的化学能；生长所需要的碳源主要是一些有机化合物，如淀粉、糖类、纤生长所需要的碳源主要是一些有机化合物，如淀粉、糖类、纤维素、有机酸等。维素、有机酸等。有机物通常既是碳源也是能源；有机物通常既是碳源也是能源；大多数细菌、真菌、原生动物都是化能有机异养型微生物；大多数细菌、真菌、原生动物都是化能有机异养型微生物；所有致病微生物均为化能有机异养型微生物；所有致病微生物均为化能有机异养型微生物；腐生型腐生型:利用无生命的有机物利用无生命的有机物(如动植物尸体和残体如动植物尸体和残体)作为碳源作为碳源寄生型寄生型:寄生在活的寄主机体内吸取营养物质寄生在活的寄主机体内吸取营养物质,离开寄主就不能生存离开寄主就不能生存.现在学习的是第27页，共59页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；自养型微生物也并非不能利用有机物进行生长；有些微生物在不同生长条件下生长时有些微生物在不同生长条件下生长时,其营养类型也会发生改变；其营养类型也会发生改变；例如紫色非硫细菌例如紫色非硫细菌(purple nonsulphur bacteria)：没有有机物时，同化没有有机物时，同化CO2，为为自养型微生物；自养型微生物；有机物存在时，利用有机物进行生长，为有机物存在时，利用有机物进行生长，为异养型微生物异养型微生物；光照和厌氧条件下，利用光能生长，为光照和厌氧条件下，利用光能生长，为光能营养型微生物；光能营养型微生物；黑暗与好氧条件下，依靠有机物氧化产生的化学能生长，为黑暗与好氧条件下，依靠有机物氧化产生的化学能生长，为化能营养型微生物化能营养型微生物微生物营养类型的可变性无疑有利于提高其对环境条件变化的适应能力微生物营养类型的可变性无疑有利于提高其对环境条件变化的适应能力现在学习的是第28页，共59页营养类型营养类型营养类型营养类型 电子供体电子供体电子供体电子供体碳碳碳碳 源源源源能能能能 源源源源举举举举 例例例例光能无机光能无机光能无机光能无机自养型自养型自养型自养型H H2 2、H H2 2S S、S S或或或或H H2 2 O OCOCO2 2光光光光 能能能能着色细菌、蓝细菌、藻类着色细菌、蓝细菌、藻类着色细菌、蓝细菌、藻类着色细菌、蓝细菌、藻类光能有机光能有机光能有机光能有机异养型异养型异养型异养型有机物有机物有机物有机物有机物有机物有机物有机物光光光光 能能能能红螺细菌红螺细菌红螺细菌红螺细菌化能无机化能无机化能无机化能无机自养型自养型自养型自养型H H2 2、H H2 2S S、FeFe2+2+、NHNH3 3或或或或NONONONO2 2 2 2-COCO2 2化学能化学能化学能化学能（无机物氧化）（无机物氧化）（无机物氧化）（无机物氧化）氢细菌、硫杆菌、亚硝化氢细菌、硫杆菌、亚硝化氢细菌、硫杆菌、亚硝化氢细菌、硫杆菌、亚硝化单胞菌属、硝化杆菌属、单胞菌属、硝化杆菌属、单胞菌属、硝化杆菌属、单胞菌属、硝化杆菌属、甲烷杆菌属、醋酸杆菌属甲烷杆菌属、醋酸杆菌属甲烷杆菌属、醋酸杆菌属甲烷杆菌属、醋酸杆菌属化能有机化能有机化能有机化能有机异养型异养型异养型异养型有机物有机物有机物有机物有机物有机物有机物有机物化学能化学能化学能化学能（有机物氧化）（有机物氧化）（有机物氧化）（有机物氧化）假单胞菌属、芽孢杆菌属、假单胞菌属、芽孢杆菌属、假单胞菌属、芽孢杆菌属、假单胞菌属、芽孢杆菌属、乳酸菌属、真菌、原生动乳酸菌属、真菌、原生动乳酸菌属、真菌、原生动乳酸菌属、真菌、原生动物物物物微生物的营养类型微生物的营养类型现在学习的是第29页，共59页5 5营养缺陷型营养缺陷型某些菌株发生某些菌株发生突变突变(自然突变或人工诱变自然突变或人工诱变)后，失去合成某种后，失去合成某种(或某些或某些)对该菌株生长必不可少的物质对该菌株生长必不可少的物质(常是生长因子如氨基常是生长因子如氨基酸、维生素酸、维生素)的能力，必须从外界环境获得该物质才能生长繁的能力，必须从外界环境获得该物质才能生长繁殖，这种突变型菌株称为殖，这种突变型菌株称为营养缺陷型营养缺陷型(auxotroph)auxotroph)，相应的相应的野生型菌株称为野生型菌株称为原养型原养型(prototroph)prototroph)。经常用来进行微生物遗传学方面的研究。经常用来进行微生物遗传学方面的研究。现在学习的是第30页，共59页利利利利用用用用营营营营养养养养缺缺缺缺陷陷陷陷型型型型定定定定量量量量分分分分析析析析各各各各种种种种微微微微生生生生物物物物生生生生长长长长因因因因素素素素的的的的方方方方法法法法称称称称为为为为微微生生物物分分析析法法。缺少合成生长因素能力的微生物称为营养缺陷型微生物。缺少合成生长因素能力的微生物称为营养缺陷型微生物。营养缺陷型营养缺陷型缺少合成氨基酸能力的微生物称为缺少合成氨基酸能力的微生物称为氨基酸缺陷型氨基酸缺陷型；缺少合成维生素能力的微生物称为缺少合成维生素能力的微生物称为维生素缺陷型维生素缺陷型；缺少合成碱基能力的微生物称为缺少合成碱基能力的微生物称为嘧啶或者嘌呤缺陷型嘧啶或者嘌呤缺陷型。自自然然界界中中的的微微生生物物如如不不缺缺少少合合成成生生长长因因素素的的能能力力通通常常称称为为野野生生型型或或原原养型养型。野生型的菌株可以人工诱变使之突变而成为缺陷型菌株。野生型的菌株可以人工诱变使之突变而成为缺陷型菌株。现在学习的是第31页，共59页第三节第三节 微生物对营养物质的吸收微生物对营养物质的吸收胞膜是隔离细胞内外的主要屏障，养料通过膜胞膜是隔离细胞内外的主要屏障，养料通过膜进入细胞的过程称膜运输：进入细胞的过程称膜运输：一、被动扩散一、被动扩散二、促进扩散二、促进扩散三、主动运输三、主动运输四、基团运输四、基团运输膜泡运输膜泡运输除膜运输外，还存在：除膜运输外，还存在：现在学习的是第32页，共59页一、被动扩散一、被动扩散原生质膜是一种半透性膜，营养物质通过原生质膜原生质膜是一种半透性膜，营养物质通过原生质膜上的小孔，由高浓度的胞外环境向低浓度的胞内进行扩上的小孔，由高浓度的胞外环境向低浓度的胞内进行扩散。散。特点特点物质在扩散过程中没有发生任何反应；物质在扩散过程中没有发生任何反应；不消耗能量；不能逆浓度运输；不消耗能量；不能逆浓度运输；运输速率与膜内外物质的浓度差成正比运输速率与膜内外物质的浓度差成正比现在学习的是第33页，共59页水是唯一可以通过扩散自由通过原生质膜的分子，脂肪水是唯一可以通过扩散自由通过原生质膜的分子，脂肪酸、乙醇、甘油、一些气体（酸、乙醇、甘油、一些气体（O O2 2、COCO2 2）及某些氨基酸在及某些氨基酸在一定程度上也可通过被动扩散进出细胞。一定程度上也可通过被动扩散进出细胞。现在学习的是第34页，共59页二、促进扩散二、促进扩散特特点点 不消耗能量不消耗能量 参与运输的物质本身的分子结构不发生变化参与运输的物质本身的分子结构不发生变化 不能进行逆浓度运输不能进行逆浓度运输 运输速率与膜内外物质的浓度差成正比运输速率与膜内外物质的浓度差成正比 需要载体参与需要载体参与现在学习的是第35页，共59页 通过促进扩散进入细胞的营养物质主要有氨基酸、单糖、维生素及无通过促进扩散进入细胞的营养物质主要有氨基酸、单糖、维生素及无机盐等。一般微生物通过专一的载体蛋白运输相应的物质，但也有微生物对机盐等。一般微生物通过专一的载体蛋白运输相应的物质，但也有微生物对同一物质的运输由一种以上的载体蛋白来完成。同一物质的运输由一种以上的载体蛋白来完成。现在学习的是第36页，共59页三、主动运输三、主动运输三、主动运输三、主动运输膜上载体蛋白与养料结合后，可以逆浓度梯度运输养料的方式。膜上载体蛋白与养料结合后，可以逆浓度梯度运输养料的方式。膜上载体蛋白与养料结合后，可以逆浓度梯度运输养料的方式。膜上载体蛋白与养料结合后，可以逆浓度梯度运输养料的方式。特点特点运输方向可以逆浓度梯度运输方向可以逆浓度梯度进行；进行；运输过程要消耗能量。运输过程要消耗能量。主动运输是广泛存在于微生物中的一种主动运输是广泛存在于微生物中的一种主要的主要的物质运输方式。物质运输方式。现在学习的是第37页，共59页1 1、初级主动运输、初级主动运输、初级主动运输、初级主动运输初级主动运输初级主动运输指由电子转递系统、指由电子转递系统、ATP酶或细菌嗜紫红质引起的酶或细菌嗜紫红质引起的质子运输方式，从物质运输的角度考虑是一种质子的主动运输方式。质子运输方式，从物质运输的角度考虑是一种质子的主动运输方式。现在学习的是第38页，共59页2、次级主动运输、次级主动运输（1）同向运输：）同向运输：是指某种物是指某种物质与质子通过同一载体按同质与质子通过同一载体按同一方向运输。一方向运输。（2）逆向运输：）逆向运输：是指某种物是指某种物质与质子通过同一载体按相质与质子通过同一载体按相反方向运输。反方向运输。（3）单向运输：）单向运输：是指质子浓度是指质子浓度在消失过程中，可促使某些物质在消失过程中，可促使某些物质通过载体进出细胞，运输结果通通过载体进出细胞，运输结果通常导致胞内阳离子（如常导致胞内阳离子（如K+）积积累或阴离子浓度降低。累或阴离子浓度降低。现在学习的是第39页，共59页3、Na+、K+-ATP酶酶（Na+、K+-ATP ase）系统系统Na+、K+-ATP酶的功能是利用酶的功能是利用ATP的能量将的能量将Na+由细胞内由细胞内“泵泵”出胞出胞外，并将外，并将K+“泵泵”入胞内。入胞内。E为非磷酸化酶，与为非磷酸化酶，与Na+的结合位点朝向膜内，与的结合位点朝向膜内，与Na+有较高的亲和有较高的亲和力，而与力，而与K+的亲和力低。当的亲和力低。当E与与Na+结合后，在结合后，在Mg2+存在的情况下，存在的情况下，ATP水解使水解使E磷酸化，促使磷酸化，促使E构象发生变化而转变成构象发生变化而转变成E，并导致与并导致与Na+的的结合位点朝向膜外，结合位点朝向膜外，E与与Na+的亲和力降低，而与的亲和力降低，而与K+的亲和力高，此时的亲和力高，此时胞外的胞外的K+将将Na+置换下来，置换下来，E与与K+结合后，结合后，K+的结合位点朝向膜内，的结合位点朝向膜内，E去磷酸化，该酶构象再次发生变化，转变成去磷酸化，该酶构象再次发生变化，转变成E，Na+将将K+置换下来。置换下来。现在学习的是第40页，共59页基团转位又称为磷酸烯醇式丙酮酸基团转位又称为磷酸烯醇式丙酮酸-磷酸糖转移酶运输系磷酸糖转移酶运输系统（统（PTS），），PTS 通常由五种蛋白质组成，包括酶通常由五种蛋白质组成，包括酶I、酶酶II（包括包括a、b、c三三种亚基）和一种低相对分子量的热稳定蛋白质（种亚基）和一种低相对分子量的热稳定蛋白质（HPr）。）。3 3、基团转位、基团转位基团移位是另一种类型的主动运输，它与主动