微生物微生物的营养.ppt
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1、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
2、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
3、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
4、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
5、,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
6、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
7、,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
8、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
9、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
10、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
11、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
12、、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
13、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
14、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,
15、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
16、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
17、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
18、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
19、)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
20、、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
21、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
22、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
23、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
24、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
25、)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
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