第4章微生物营养与能量代谢

.,第四章微生物营养与能量代谢,第一节微生物的营养要素第二节微生物的营养类型第三节细胞对营养物质的吸收,.,第一节微生物的营养要素,.,一细菌细胞的化学组成及所需的营养物质,细胞重量（湿重）,水7590%,干物质1025%,无机盐10%,有机物90%,碳水化合物蛋白质脂肪DNARNA等,组成微生物细胞,（一）化学组成,.,微生物,收集菌体,干物质,灰分,矿质元素,培养,烘干,灼烧,分析,C、H、O、N占干物质总量的90%97%,S、P、K、Ca、Mg、Fe占干物质总量的3%10%,注意：微生物需要一个平衡的混合营养，假如必需的营养物质供应不足，无论其他营养物质的浓度怎样，微生物的生长将受限制。具体地说，微生物的六种营养要素。,550,.,（二）营养物质,可被细菌吸收利用的物质,1碳源氮源3能源4无机盐5生长因子6水分,.,1碳源,有机碳源,糖类蛋白质脂肪有机酸,无机碳源,CO2CO3-,（提供细胞碳素来源的物质）,.,2氮源,提供细菌细胞氮素来源的物质。,有机氮源,蛋白质蛋白胨氨基酸牛肉膏,无机氮源,尿素硝酸盐铵盐,实验室常用氮源：牛肉膏、蛋白胨生产上常用氮源：尿素、玉米浆、饼粕。,.,3.能源：能为微生物生命活动提供最初能量来源的营养物质或辐射能.,化学物质：化能,辐射能：光能,有机物,无机物,.,4矿质元素,构成细菌细胞的各种组分,大量元素：C、H、O、N、P、S微量元素：Mn、Co、Cu、Zn、Mo,.,5生长因子,概念：某些细菌在生长过程中不能自身合成，同时又是生长必需的有机物质。,？,有三类,氨基酸类嘌呤、嘧啶类维生素类,实验室常用：酵母膏、蛋白胨作为综合生长素硫辛酸、VC、VK是重要的生长因子。,6水,营养物质的溶剂，而后被吸收。生物化学反应的场所。,作用？,.,（三）培养基,在实验中，我们常利用培养基来培养各种细菌进行科学研究。,1概念：人工配制的适合于不同微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养基质,2培养基的配制原则,目的明确细菌：牛肉膏蛋白胨培养基真菌：孟加拉红培养基或者马铃薯培养基放线菌：淀粉铵培养基,.,理化条件适宜物美价廉营养协调,牛肉膏蛋白胨培养基牛肉膏3g蛋白胨10gNaCl5g琼脂18-20g水1000mlpH7.0-7.2,马铃薯糖培养基马铃薯200g葡萄糖或蔗糖20g琼脂18-20g水1000mlpH自然,.,营养物质浓度及合适配比,各营养元素之间的比例要协调H2OCNP、SMn、Co生长因子110-210-310-410-510-6,C/N比率：在微生物的培养基中所含的碳源中碳原子摩尔数与氮原子摩尔数之比。细菌、酵母菌C/N=5/1霉菌、放线菌C/N=10/1,氮源过多：菌体生长过旺，不利于积累代谢产物氮源不足：菌体繁殖受到抑制，代谢产物积累,.,3培养基的分类,(1)根据物理状态分类,液体培养基：不加凝固剂。水处理中的废水。液体发酵。半固体培养基：液体培养基中加入0.5-1%的凝固剂观察细菌的运动状态。固体培养基：液体培养基中加入2%左右的凝固剂。分离、鉴定、计数、菌种保藏。,凝固剂：琼脂（）、明胶、硅胶,成分为多缩半乳糖绝大多数微生物不能利用融化温度96，凝固温度45对微生物无毒性,琼脂的特性,.,（2）根据化学组成分类,天然培养基：动、植物、细菌或它们的提取液。如酸奶、饮料酒、腐乳、酱类的发酵生产特点化学组分不知道，营养丰富，配制容易。合成培养基：完全以化学药品配制而成。如KH2PO4、NaCl特点组分确定半合成培养基：天然成分和化学药品都有。,分析牛肉膏蛋白胨培养基马铃薯培养基属于哪种培养基？,？,.,（3）根据用途分类,鉴别培养基：根据物理化学因素的反应特性设计的可籍助肉眼直接判断细菌的培养基。选择培养基：按照某种细菌特殊营养要求专门设计。分离的细菌由劣势种变为优势种。加富培养基：根据营养要求人为地强化投加多种营养物质。,分析伊红美蓝培养基属于哪种培养基？,？,.,第二节细菌的营养类型,根据细菌所需碳源和能源的不同，营养类型分四类,自养型,光能无机自养营养型,化能无机自养营养型,异养型,光能有机异养营养型,化能有机异养营养型,.,1光能无机自养营养型,藻类、蓝细菌、光合细菌（紫硫细菌、绿硫细菌）碳源以CO2为唯一碳源能源光转变为ATP,如：蓝细菌、藻类,CO2+H2OCH2O+O2,光能,叶绿素,如何将无机物还原为有机物的？,.,2化能无机自养营养型,氢细菌、硫化细菌、铁细菌、硝化细菌。分布在土壤、水域中，在自然界物质转化中作用重大。碳源以CO2为惟一碳源。能源无机物氧化产生能量。产能有限，生长迟缓。,硝化细菌,2NH3+2O2,CO2+4H+,2HNO2+4H+ATP,CH2O+H2O,.,3光能有机异养营养型,碳源有机物作供氢体和碳源，要有CO2存在。能源光,红螺菌在湖泊、池塘、淤泥中含有，在缺氧时能利用有机酸、醇等有机物。同时该菌含有蛋白质65%，和大量的氨基酸、抗生素。常用工业废水和农业废弃物生产该菌，既保护了环境消除污染，又生产了单细胞蛋白变废为宝。,.,4、化能有机异养营养型,绝大多数细菌、放线菌和全部真菌、病毒。如大肠杆菌，枯草杆菌，链霉菌，根霉，曲霉。碳源有机物能源有机物氧化获得。,.,第三节细胞对营养物质的吸收,一被动扩散二促进扩散主动运送四基团移位,.,一、被动扩散,营养物质在细胞内、外浓度不一样，利用细胞膜内外浓度差从高浓度向低浓度进行扩散，由于细胞只是被动地接受透入的物质，所以称为被动扩散。,在扩散过程中不消耗能量，物质的动力来自参加扩散的物质在膜内外的浓度差。,.,二、促进扩散,与单纯扩散主要差别，是在营养物质从运送过程中，必须借助于膜底物特异性载体蛋白的参与，可以大大提高选择性渗透膜的扩散速度。,营养物质的运送：从高浓度向低浓度。动力：膜两侧的浓度差，不需要能量。,.,三、主动运送,是微生物吸收营养物质的主要机制，因为微生物常生活在营养物质浓度非常低的环境中，为了生长繁殖，它必须能够从环境中运输和吸收低浓度的营养物质，而主动运送恰恰是一种可将营养物质进行逆浓度运输的方式，也可将细胞外交高浓度的溶质分子运输到细胞内。,营养物质的运送：从低浓度向高浓度。动力：需要能量的参与：（1）光能（2）呼吸所产生的质子移动力,.,四、基团移位,也是一种既需要特异性载体蛋白又须耗能的运送方式，但溶质在运送前后会发生分子结构的变化，因而不同于上述的运送。,步骤为（1）热稳定载体蛋白（HPr）的激活，细胞内高能化合物PEP的磷酸基团把