微生物的营养与生长学习教案

1、会计学1微生物的营养微生物的营养(yngyng)与生长与生长第一页，共83页。2022-4-202第2页/共83页第二页，共83页。2022-4-203第3页/共83页第三页，共83页。2022-4-204第4页/共83页第四页，共83页。2022-4-205 1、碳源：构成细胞物质(wzh)及代谢产物中碳素来源的 物质(wzh)。 作用：构成碳架来源与能源,约占细胞干物 质的50%。 种类：有机含碳化合物：糖、醇类、有机酸类。 碳氢化合物：CH4、石油及其产物 无机含碳化合物：CO2、碳酸盐类、CN 第5页/共83页第五页，共83页。2022-4-206 2、氮源： 作用：构成细胞物质及代谢

2、产物中氮素来源的 物质。主要用于组成(z chn)菌体的含氮物质，少 数可作为能量（硝化细菌）。 种类：N2NH3 固氮菌。 有机氮源：蛋白质（迟效氮源） 、氨基酸 无机氮源：NO3、NH4等。（速效氮源）第6页/共83页第六页，共83页。2022-4-207氨基酸自养型微生物：利用(lyng)非AA类的简单氮源 （尿素、NH4+、NO3- ）自行合成所需要的 一切AA。氨基酸异养型微生物：须从外界吸收现成的AA 作为氮源的微生物。 不论哪种状态的氮化物，都要首先转化成 NH3再与有机酸结合转化成氨基酸。 第7页/共83页第七页，共83页。2022-4-208 3、矿素 种类：大量元素：P、S

3、、 K、Mg、Ca、Fe.95% 微量元素：Zn、Mo、 功能： 1、构成细胞的各种( zhn)成分如：Mg：叶绿素的辅因 子；Ca ：蛋白酶、淀粉酶的辅因子；构成芽孢。 2、调节细胞的渗透压、pH、氧化还原电位 3、能源：Fe、S等作为自养微生物的能源。 第8页/共83页第八页，共83页。2022-4-2094、生长因子； 微生物生长必不可少(b b k sho)的微量有机物。如维生素、氨基酸、嘌呤、嘧啶。 、维生素：多为酶的组分如硫胺素（B1）、核黄素（B2，FMN的前体）；烟酸（NAD的前体）；吡哆醇（B6，转氨酶辅基）泛酸、生物素。 、氨基酸：微生物合成氨基酸的能力随种类而不同。如大肠

4、杆菌可合成全部；鼠伤寒沙门氏菌Tyr ；肠膜明串珠菌合成氨基酸的能力弱，需补充19种氨基酸。 、碱基：核酸和辅酶的成分。 第9页/共83页第九页，共83页。2022-4-2010 5 、水：占细胞鲜重的7090% 功能：构成细胞组分 生化反应的介质 溶剂 热导体 维持细胞渗透压 水分：自由水：能够被利用的水 束缚水：与溶质结合构成细胞结构的 水，不能被利用进行生命(shngmng)活动。第10页/共83页第十页，共83页。2022-4-2011 水分活度：在相同温度和压力下溶质的蒸 汽压与 纯水的饱和蒸汽压之比： aw=P溶质/P0 微生物需要的aw值为0.630.99。 细菌、酵母菌霉菌(m

5、jn)盐细菌耐旱 真菌第11页/共83页第十一页，共83页。2022-4-2012三、微生物的营养类型(lixng)及特点划分依据(yj)：碳源、供氢体、能源根据碳源和供氢体的不同 可分为 有机营养型 无机营养型；根据能源的不同 可分为 化能营养型 光能营养型。第12页/共83页第十二页，共83页。2022-4-2013 1、光能无机营养型 能源：光。具光合色素(s s)；叶绿素（蓝细菌）或 菌绿素（光合细菌），光合磷酸化产生ATP。 供氢体：还原性无机化合物 碳源： CO2 。 例1：蓝细菌：H2O + CO2（CH2O）+O2 供氢体 碳源 产氧型光合作用第13页/共83页第十三页，共83

6、页。2022-4-2014第14页/共83页第十四页，共83页。2022-4-2015 2、光能有机(yuj)营养型 能源：光 碳源：二氧化碳或简单有机(yuj)化合物 供氢体：有机(yuj)化合物 例：红螺菌： CO2 +异丙醇CH2O+丙酮+H2O 可利用净化有机(yuj)废水，生产SCP。第15页/共83页第十五页，共83页。2022-4-20163、化能无机、化能无机(wj)营养型营养型 氢细菌、铁细菌、硫化细菌、硝化细菌等氢细菌、铁细菌、硫化细菌、硝化细菌等 能源：还原态无机能源：还原态无机(wj)物氧化：物氧化：NH3、NO2、H2、H2S 、S、 S2O3-、Fe2+等。等。 碳

7、源：碳源：CO2、CO32+ 供氢体：无机供氢体：无机(wj)化合物化合物 例例1：氧化亚铁硫杆菌：氧化亚铁硫杆菌：Fe2+ Fe3+ + e + E 第16页/共83页第十六页，共83页。2022-4-2017例2：可用于细菌冶金：浸贫、尾矿，回收(hushu)重金属如Cu 原理：S+O2 + FeSO4H2SO4 + E 氧化硫硫杆菌 H2SO4 + O2 + FeSO4Fe2(SO4)3 + H2O 氧化铁硫杆菌 CuS(辉铜矿) + Fe2(SO4)3CuSO4 + FeSO4 + S CuSO4 + Fe(废铁)Cu + FeSO4例3：氢细菌：H2 + 1/2 O2 H2O + 5

8、6.2kcal例4：铁细菌：2Fe+1/4 O2 +2H+2Fe+1/2 H2O+10.6kcal pH=0 1kcal pH=7 第17页/共83页第十七页，共83页。2022-4-20184、化能异养型：、化能异养型： 碳源、能源碳源、能源(nngyun)、供氢体均为有机物、供氢体均为有机物 必须以适宜的有机物为养料，大多数微生物必须以适宜的有机物为养料，大多数微生物 为此类。分腐生、寄生、专性寄生、兼性寄为此类。分腐生、寄生、专性寄生、兼性寄 生四种。生四种。 上述四大类型划分不是绝对的，有许多中间类型：上述四大类型划分不是绝对的，有许多中间类型： 红螺菌：光能异养：有光，无氧时。红螺菌

9、：光能异养：有光，无氧时。 化能异养：无光，无氧时。化能异养：无光，无氧时。 第18页/共83页第十八页，共83页。2022-4-2019 生物型动物微生物植物异养自养营养类型 化能异养型化 能 异 养型光 能 异 养型 化能自养型光能自养型 光能自养型碳源糖、脂、糖、醇、有机酸、蛋白质及降解产物有 机 碳 化物CO2 二氧化碳、碳酸盐等二氧化碳、碳酸盐等氮源蛋白质及其降解产物蛋 白 质 及降 解 物 、有 机 无 机氮化物无机氮化物无机氮化物能源与碳源同有 机 碳 源或光能 氧化无机物或利用光能光能生长因子维生素部分需要不需要不需要无机元素无机盐无机盐无机盐无机盐微生物和动物(dngw)、植

10、物营养物质的比较第19页/共83页第十九页，共83页。第20页/共83页第二十页，共83页。2022-4-2021四、微生物对营养物质的吸收方式、特点四、微生物对营养物质的吸收方式、特点 1、 简单扩散简单扩散( simple diffusion )，一种物，一种物理扩散。理扩散。 动力：细胞膜两侧的浓度差。动力：细胞膜两侧的浓度差。 能量：不需。能量：不需。 载体：不需。载体：不需。 例：例：CO2 、气体、气体(qt)、水、小分子脂溶性、水、小分子脂溶性、水溶性、水溶性 物质。大肠杆菌对物质。大肠杆菌对Na+的吸收。的吸收。 第21页/共83页第二十一页，共83页。2022-4-2022

11、2、促进扩散（facilitated diffusion） 特点：不耗能，浓度差为动力， 顺浓度梯度。 有特异性，需载体(zit)参与。 例：真核微生物运送糖。分别有葡 萄糖载体(zit)、亮氨酸载体(zit)、异亮 氨酸载体(zit)。第22页/共83页第二十二页，共83页。2022-4-2023第23页/共83页第二十三页，共83页。2022-4-20244、基团转位（group translocation） 特点：需能、逆浓度梯度，需载体，被运输(ynsh)底物运 送前后发生化学变化。例：磷酸转移酶系统（PTS）对营养的吸收。1、 系统组成： E1,E3：非特异性，细胞质内 E2：诱导酶

12、，特异性。如E2Glu Hpr（heat stable protein）2、 过程：PEP+HprP-Hpr+丙酮酸（胞内，E1） 糖+E2糖-E2（膜上） P-Hpr+糖-E2糖-P+Hpr+E2(膜内侧，糖-P进入质) 磷酸化后，细胞膜对底物不再渗透，防止流出胞外。第24页/共83页第二十四页，共83页。2022-4-2025第25页/共83页第二十五页，共83页。2022-4-2026第26页/共83页第二十六页，共83页。2022-4-2027第27页/共83页第二十七页，共83页。2022-4-2028第28页/共83页第二十八页，共83页。2022-4-2029第29页/共83页第

13、二十九页，共83页。2022-4-2030 直接计数(j sh): 血球计数(j sh)板法第30页/共83页第三十页，共83页。2022-4-2031、间接(jin ji)计数 ：平皿菌落计数第31页/共83页第三十一页，共83页。2022-4-2032基质(j zh)）、耗氧、粘度和产热等指标，均可用于生长量的测定。第32页/共83页第三十二页，共83页。2022-4-2033第33页/共83页第三十三页，共83页。2022-4-2034所绘制出的曲线，叫群体生所绘制出的曲线，叫群体生长曲线。长曲线。实际上是繁殖曲线。从群实际上是繁殖曲线。从群体研究上反映个体的状况。体研究上反映个体的状况

14、。第34页/共83页第三十四页，共83页。2022-4-2035第35页/共83页第三十五页，共83页。2022-4-2036期较短，甚至检查不到延迟期；接种量：一般来说，接种量增大(zn d)可缩短甚至消除延迟期培养基成分：在营养成分丰富的天然培养基上生长的延迟期比在合成培养基上生长时间短；接种后培养基成分有较大变化时，会使延迟期加长，所以发酵工业上尽量使发酵培养基的成分与种子培养基接近。缩短延迟期的措施：增加接种量采用最适菌龄加入某些成分选育繁殖快的菌种第36页/共83页第三十六页，共83页。2022-4-2037第37页/共83页第三十七页，共83页。2022-4-2038第38页/共8

15、3页第三十八页，共83页。2022-4-2039第39页/共83页第三十九页，共83页。2022-4-2040第40页/共83页第四十页，共83页。2022-4-2041第41页/共83页第四十一页，共83页。2022-4-2042第42页/共83页第四十二页，共83页。2022-4-2043第43页/共83页第四十三页，共83页。2022-4-2044第44页/共83页第四十四页，共83页。2022-4-2045一旦抑制因素解除则微生物可恢复生长。 灭菌：用较剧烈的理化因素使任何物体内外的一切微生物不可逆的丧失其生长繁殖能力的措施 商业无菌：指食品经杀菌处理后，按照规定的微生物学检验方法，在

16、所检食品中无活的微生物检出，或仅能检验出极少的非病原微生物，且它们在食品保藏过程中不可能生长繁殖。第45页/共83页第四十五页，共83页。第46页/共83页第四十六页，共83页。2022-4-2047第47页/共83页第四十七页，共83页。2022-4-2048第48页/共83页第四十八页，共83页。2022-4-2049第49页/共83页第四十九页，共83页。2022-4-2050第50页/共83页第五十页，共83页。2022-4-2051第51页/共83页第五十一页，共83页。2022-4-2052第52页/共83页第五十二页，共83页。2022-4-2053第53页/共83页第五十三页，

17、共83页。2022-4-2054第54页/共83页第五十四页，共83页。2022-4-2055第55页/共83页第五十五页，共83页。2022-4-2056第56页/共83页第五十六页，共83页。2022-4-2057第57页/共83页第五十七页，共83页。2022-4-2058耐高渗微生物的筛选。第58页/共83页第五十八页，共83页。2022-4-2059第59页/共83页第五十九页，共83页。2022-4-2060第60页/共83页第六十页，共83页。2022-4-2061第61页/共83页第六十一页，共83页。2022-4-2062第62页/共83页第六十二页，共83页。2022-4-

18、2063 概念： 由人工配制的适合微生物生长(shngzhng)繁殖和积累代谢产物的营养基质。 第63页/共83页第六十三页，共83页。2022-4-2064一、培养基配制原则 1. 根据微生物的营养要求配制 2. 注意各营养元素的配比浓度过低不能满足所需，过高则抑制生长。各营养物间的浓度配比影响(yngxing)到产物的形成和积累。如 C/N高：适合积累细胞； C/N低，适合积累代谢产物 3. 渗透压第64页/共83页第六十四页，共83页。2022-4-2065 4. pH值： 不同类型微生物的最适pH范围不同。 同一菌种最适生长pH和最适积累代谢产物pH可能(knng)不 同。 菌种代谢过

19、程中产生代谢产物改变pH。 通过加入缓冲剂、碳酸盐或直接添加酸碱调节。 第65页/共83页第六十五页，共83页。2022-4-20665. Eh值（氧化还原电位）好氧性微生物：+0.1厌氧性微生物： 0.1 好氧呼吸 +0.1 发酵或厌氧呼吸提高氧分压的方法：通气(tng q)，加入氧化剂降低氧分压的方法：隔氧，通氮气，CO2，加入还原剂第66页/共83页第六十六页，共83页。2022-4-2067 二、培养基的类型(lixng)： 1、 按来源分： 天然培养基：利用生物的组织、器官、细胞或抽提 物为原料制成的培养基。 合成培养基：由化学成分完全已知的物质配制成的 培养基。 半合成培养基：部分

20、天然材料 + 部分化学试剂。第67页/共83页第六十七页，共83页。2022-4-20682、根据物理状态：有无凝固凝固剂及含量（1）液体培养基：成分基本溶于水、无明显固形物营养成分分布均匀。适合(shh)生理代谢及基本理论研究，及现代大规模发酵生产。（2）固体培养基： A、固体物料 + 营养、盐等：如麸皮、马铃薯培养基、传统酿造法酿酒、醋等 B、液体培养基 + 凝固剂。在实验室广泛用于微生物的分离、鉴定、检验杂菌、计数、保藏、生物测定等。 （3）半固体培养基：少量凝固剂(0.2-1%)+液体培养基。用于观察微生物的动力或保藏菌种。第68页/共83页第六十八页，共83页。2022-4-2069

21、凝固剂的条件： 不被大多数微生物利用(lyng) 在微生物生长温度范围内保持固态 耐高温 透明度好 黏着力强 方便价廉。第69页/共83页第六十九页，共83页。2022-4-2070常用(chn yn)凝固剂: 琼脂从红藻中提取的胶状物，由琼脂糖、琼脂 凝胶组成。 明胶动物蛋白。 硅胶硅酸钠、硅酸钾盐酸、硫酸中和凝 结成的胶体。不含有机物，适合分离培养 自养微生物。 其他：天然固体培养基。马铃薯、麸皮、米等第70页/共83页第七十页，共83页。2022-4-2071两种凝固剂比较： 琼脂 明胶常用浓度 1.5-2% 5-12%熔点 96 28凝固点 45 20pH 微酸 酸微生物利用(lyng) 大多数不能 许多能第71页/共83页第七十一页，共83页。2022-4-20723、根据营养成分(chng fn)是否丰富和“完全”分： 基本培养基：是含有最低营养成分(chng fn)的合成培养基，无生长因素只能满足某些菌株的野生型生长。 完全培养基：在MM 中加入富含生长因子的天然物质如蛋白胨、酵母膏满