微生物的营养

1、会计学1微生物的营养微生物的营养概念：凡可构成微生物细胞和代谢产物中碳架来源的营养物质称为碳源。微生物利用碳源的情况多种多样。无机营养型微生物可以二氧化碳为唯一碳源。化能有机营养型微生物必须以有机物为必需碳源：糖类（单糖、寡糖、多糖）、有机酸、醇、脂、烃及芳香化合物。氨基酸既是氮源，又是碳源。常用的碳源物质主要有萄萄糖、果糖、蔗糖、淀粉、甘露醇、甘油和有机酸。发酵工业中常用：饴糖、米粉、玉米粉、淀粉、米糠、纤维素。三、矿质养料大量元素主要有P、K、Ca、Mg、S、Na。分别参与细胞结构物质的组成、能量转移、代谢反应、调节胶体状态及细胞透性。P：核酸、磷脂、ATP、CoA、NAD、NADP、FA

2、D、 TPP（羧化辅酶）和FMN（黄素辅酶）是细胞 中主要含磷化合物，磷酸盐还可调节pH。S：含S氨基酸、CoA、B1、硫辛酸的组成元素， 包含在蛋白质、辅酶和辅基中，在细胞化学 组成和代谢活性等方面有重要作用。S、H2S 是硫细菌的能源物质。Mg：参与组成叶绿素、菌绿素等光合色素，是 一些酶的激活剂和调节剂，是核糖体和膜结 构的稳定剂，对某些重金属的毒害作用有一 定拮抗作用。K： 虽不参与细胞结构，但它是许多酶作用的 激活剂，调控细胞原生质的胶体状态和细 胞膜的透性，细胞内K+浓度远大于胞内。Na：主要维持细胞的渗透压，在海洋和噬盐微 生物细胞内含有较高浓度的Na+。Ca：参与调节细胞生理状

3、态，如维持细胞胶体 状态，降低膜的通透性，调节pH，拮抗金 属离子毒性，蛋白酶的激活剂，芽胞的组 分，与抗热性有关。微量元素多是辅酶和辅基的成分，或是酶激活剂。常需添加Fe、B、Mn、Cu、Zn、Mo、Co等。一般情况，水及其他成分中作为杂质已含有足够的微量元素，过量加入反而有害。Fe：细胞色素、细胞色素氧化酶、过氧 化氢酶、过氧化物酶的活性基成分。Zn：乙醇和乳酸脱氢酶活性基成分。Cu：多酚氧化酶的活性中心。Mo：参与构成固氮酶和硝酸还原酶。Mn：多种酶的激活剂。W、Ni：与甲酸脱氢酶、尿酶的活性有关。维生素一般需要浓度：1-50ng/ml维生素B1（硫胺素）、维生素B2（核黄素）、维生素B

4、3（泛酸）、维生素B5（烟酸）、维生素B6（吡哆素）、维生素B11（叶酸）、维生素B12（钴胺素）、生物素（H）、维生素K、维生素C、硫辛酸。氨基酸一般需要浓度：20-50ug/ml二十种氨基酸氨基酸自养型生物、氨基酸异养型生物。核苷类(碱基)一般需要浓度：200-2000ug/ml四种核苷类(碱基) 尽管对微生物营养类型的划分存在一些不同的意见，但基本上是根据能量来源和合成必要代谢物质的能力来划分的。根据能源来分根据能源来分光能营养型化能营养型寄生营养型根据合成必要代谢物质的能力来分自养型异养型低能营养型光能营养型主要借光化学反应获得能量，这种营养型可分为两类：光能无机营养型，依赖外来的无机

5、氢给体而生长。如绿色硫细菌主要以无机硫化物作为供氧体。光能有机营养型，依赖外来的有机氢给体而生长，如红螺菌属可以从丙酮酸、琥珀酸等有机酸作为供氢体，同时也作为碳源。化能营养型完全借暗化学反应获得能量，也分为两类：化能无机营养型：借氧化外来无机物而生长；化能有机营养型：借氧化或发酵外来的有机物质而生长。寄生营养型由寄主细胞提供能量，根据寄主细胞的不同，可分为三个类型： 细菌营养型，只能在细菌细胞内生长； 植物营养型，只能在植物细胞内生长； 动物营养型，只能在动物细胞内生长。自养型能合成所有必要的代谢物质，又分为：专性自氧型，有还原氧化态有机营养物的能力；半自类型，需要供给一种或几种还原态的有机营

6、养物才能生长，因为此型不能还原氧化态的有机营养物。异养型不能合成所有必需的代谢物质，需要供给一种或几种生长因子或维生素，才能生长。低能营养型依靠寄生结构的重组进行繁殖的一些自我复制单位（如噬菌体、病毒等）微生物在营养类型上比高等生物复杂。通常依据微生物获取能源、碳源、氢、或电子供体方式，可以区分为四种营养方式。 营养类型 能源 碳源 氢供体 实例 光能自养 光能 CO2 H2O/还原态无机物 蓝细菌、紫硫细菌等 光能异养 光能 CO2 有机物 红螺菌科的细菌 化能自养 化学能 CO2 还原态无机物 硝化细菌、铁细菌等 化能异养 化学能 有机物 有机物 大多数细菌、全部真菌光能无机营养型光能无机

7、营养型又称光能自养型。 是一类具有光合色素，能利用光能并能 以水/还原态无机物作为供氢体同化二氧化碳的生物。 藻类、蓝细菌和光合细菌属于这种类型。 光合色素是一切光合生物特有的色素，主要有叶绿素、类胡萝卜素和藻胆素，后两者为辅助色素，功能是捕获光能，并在强光下可保护叶绿素。 光 能 叶绿素 光 能 菌 绿 素光 能菌 绿 素三、化能无机营养型1. 硝化细菌2. 硫化细菌3. 铁细菌4. 氢细菌该类微生物氧化无机物获取能量，以CO2为唯一或主要碳源，因能量的限制，生长缓慢，有机物一般对其有毒害作用。 绝大多数微生物以渗透方式通过细胞膜从环境中或寄主细胞 获取营养物质。 由于微生物个体微小，比表面

8、积大，因而可以高效进行胞内 外物质交换。 细胞壁是内外物质交换的屏障之一，普通细胞壁的结构可容 分子量小于800dt的小分子物质进出，但能阻挡大分子的进 出。所以复杂的有机物在进入细胞前必须先经过胞外酶的分 解才能进入细胞，这些酶多为适应酶，主要有：淀粉酶、纤 维素酶、果胶酶、几丁质酶、蛋白酶、核酸酶、脂酶。 细胞质膜具有选择透性，是细胞内外物质交换的主要界面， 许多生物能逆物质浓度梯度方向在胞内富集K+、Na+、I、Cu、 氨基酸，胞内浓度可比胞外高出10106倍。 已知细胞对营养物质的吸收存在着4种不同的机制。钠钾泵:是一种ATF酶，通过能量代谢，改变酶的构型，以把Na+排出胞外，把K+运

9、进细胞。 4.基团转位四类不同运输方式特征的比较四类不同运输方式特征的比较四类不同运输方式特征的比较四类不同运输方式特征的比较大分子营养物质如多糖，脂肪，蛋白质及核酸等，一般不能透过微生物细胞质膜，需要先经过相应的酶作用将之分解为小分解子物质后，才能被运送到细胞内，但也发现某些微生物在特定条件下，可以直接把核酸，蛋白质吸收到体内或分泌到体外，有关机制有不同的说法。 酶受体学说 局部化原生质体学说概念：凡可构成微生物细胞和代谢产物中碳架来源的营养物质称为碳源。微生物利用碳源的情况多种多样。无机营养型微生物可以二氧化碳为唯一碳源。化能有机营养型微生物必须以有机物为必需碳源：糖类（单糖、寡糖、多糖）

10、、有机酸、醇、脂、烃及芳香化合物。氨基酸既是氮源，又是碳源。常用的碳源物质主要有萄萄糖、果糖、蔗糖、淀粉、甘露醇、甘油和有机酸。发酵工业中常用：饴糖、米粉、玉米粉、淀粉、米糠、纤维素。三、矿质养料大量元素主要有P、K、Ca、Mg、S、Na。分别参与细胞结构物质的组成、能量转移、代谢反应、调节胶体状态及细胞透性。P：核酸、磷脂、ATP、CoA、NAD、NADP、FAD、 TPP（羧化辅酶）和FMN（黄素辅酶）是细胞 中主要含磷化合物，磷酸盐还可调节pH。S：含S氨基酸、CoA、B1、硫辛酸的组成元素， 包含在蛋白质、辅酶和辅基中，在细胞化学 组成和代谢活性等方面有重要作用。S、H2S 是硫细菌的能源物质。 绝大多数微生物以渗透方式通过细胞膜从环境中或寄主细胞 获取营养物质。 由于微生物个体微小，比表面积大，因而可以高效进行胞内 外物质交换。 细胞壁是内外物质交换的屏障之一，普通细胞壁的结构可容 分子量小于800dt的小分子物质进出，但能阻挡大分子的进 出。所以复杂的有机物在进入细胞前必须先经过胞外酶的分 解才能进入细胞，这些酶多为适应酶，主要有：淀粉酶、纤 维素酶、果胶酶、几丁质酶、蛋白酶、核酸酶、脂酶。 细胞质膜具有选择透性，是细胞内外物质交换的主要界面， 许多生物能逆物质浓度梯度方向在胞内富集K+、Na+、