微生物学第五章微生物营养

(完好版)微生物学第五章微生物的营养(完好版)微生物学第五章微生物的营养(完好版)微生物学第五章微生物的营养第十一讲课单元一、教课目标:此章为要修业生掌握的要点内容之一，使学生认识六大营养因素在微生物生命活动中功能和供应形式、微生物的营养种类、营养物质进入细胞的四种主要方式、采纳设计培育基的原则、培育基的种类。本教课单元的教课目标是使学生认识微生物的六类生长因素及其功能,掌握微生物营养种类特色.经过本章节的学习，认识微生物的营养与微生物发酵工业的关系。二、教课内容:(第五章微生物的营养第一节微生物的化学构成及营养要求第二节微生物的营养种类)微生物细胞的化学构成和营养要求：要点介绍碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水六大营养因素在微生物生命活动中功能和供应形式。并经过实例介绍怎样依据碳源、氮源的不一样挑选工业微生物菌种。微生物的营养种类：介绍依据碳源和能源区分的四种营养种类，即光能自养型、光能异养型、化能自养型和化能异养型。三、教课要点、难点及其办理要点：使学生认识碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水六大营养因素在微生物生命活动中功能和供应形式；主要经过平常常有的培育基为例加以说明。2.依据碳源、能源的不一样，将微生物分为四种基本营养种类：就微生物而言,地球上几乎没有不被微生物所利用的一种物质,但就其一类微生物来说,它们所需要的营养物质则是有必定范围的.依据微生物对碳源、能源的不一样,可分为自养微生物和异养微生物两类.自养微生物靠无机营养而活,利用二氧化碳(或碳酸盐)作为独一或主要的碳源,复原二氧化碳为有机物(细胞物质),所需要的能量来自光或无机物的氧化.异养微生物不可以在完好无机物的环境下生长,主要碳源来自有机物,但能够固定二氧化碳,它的合成反响所需要的能量来自有机物的氧化.比如:光能自养型：以光为能源，以CO2或碳酸盐为独一或主要碳源光能异养型：以光为能源，但生长需要必定的有机营养物化能自养型：以无机物的氧化获取能量，以CO2或碳酸盐为独一或主要碳源化能异养型：以有机物的氧化获取能量，生长依靠于有机营养物质难点:依据碳源、能源的不一样，将微生物分为四种基本营养种类。为了使学生更好的剖析掌握,能够利用列表的形式加以比较。营养种类电子供体碳源能源举例光能无机自养型H2、H2S、SCO2光能着色细菌、蓝细菌、藻类（光能自养型）或H2O光能有机异养型有机物有机物光能红螺细菌（光能异养型）化能无机自养型22CO2化学能氢细菌、硫杆菌、亚硝化单胞H、HS、（化能自养型）Fe2+、NH3或(无机物氧化)菌属(Nitrosomonas)、甲烷杆NO2-菌属(Methanobacterium)、醋杆菌属(Acetobacter)化能有机异养型有机物有机物化学能假单胞菌属、芽孢杆菌属、乳（化能异养型）（有机物氧化)酸菌属、真菌、原生动物微生物的营养发酵工业的关系：主要波及菌种挑选，菌种不一样、目的不一样，发酵发酵培育基的构成不一样，而且依据微生物的营养种类，有目的地采纳低价、易得的培育基。四、教课方法、手段主要利用举例,多媒体及比较的方法使学生掌握四种基本营养种类的分别。五、板书设计第一节微生物细胞的化学构成和营养要求（一）微生物细胞的化学构成细胞化学成分水（70%-90%）干物质有机物(蛋白质、多糖、脂、核酸——占干重96%维生素、有机酸及它们的降解物）无机物（盐）细胞含水量=（湿重-干重）/湿重×100%细胞化学元素主要元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫（占细胞干重97%）、钾、镁、钙、铁；微量元素：锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等（二）微生物的营养因素及其生理功能微生物的6大营养因素：碳源，氮源，能源，生长因子，无机盐和水一、碳源（carbonsource）在微生物生长过程中供应碳素根源的物质1.功能构成细胞成分（需要量最大的元素，占50%干重）；形成代谢产物和储蓄物；异养型微生物的能源碳源谱无机碳（CO2，NaHCO3，CaCO3）有机碳（糖、有机酸、醇、脂类等）（葡萄糖、蔗糖、糖蜜、淀粉等）。3.依据碳源的不一样挑选工业微生物菌种的方法。二、氮源（nitrogensource）构成微生物细胞物质或代谢产物中氮元素根源的营养物质。1.功能构成细胞中的蛋白质和核酸（需要量仅次于碳，~12%）；构成含氮代谢产物；某些自养菌的能源（如硝化细菌：铵盐和硝酸盐兼氮源和能源）氮源谱无机氮（硫酸铵（大肠杆菌，枯草芽孢杆菌）、硝酸钾（放线菌）、硝酸钠（霉菌）、氨、氮气）有机氮（蛋白质及其降解产物（胨、肽、氨基酸等），尿素常用牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、鱼粉、饼粉、蚕蛹粉、花生饼粉、玉米浆等）硫酸铵：NH+4被细胞汲取后可直接利用——速效氮源NH+4被汲取后，致使pH降落——生理酸性盐硝酸盐：NO-3被细胞汲取后需进一步复原成NH+4后再被微生物利用——迟效氮源NO-3被汲取后，致使pH生高——生理碱性盐抗生素发酵：混淆氮源玉米浆：速效氮源（菌体生长）黄豆饼粉，花生饼粉：迟效氮源（代谢产物）“氨基酸自养型”能以非氨基酸类的简单氮源（尿素、铵盐、硝酸盐和氮气）“氨基酸异养型”一定从外界汲取现成的氨基酸作氮源的微生物。3.依据氮源的不一样挑选工业微生物菌种的方法。三、能源（energysource）为微生物生命活动供应最先能量根源的物质或辐射能能源谱：化学物质：化能营养型有机物：化能异养（能源=碳源）无机物：化能自养（复原态无机物氧化供应能量）（复原态无机物：NH4+，NO-2，H2S，H2，Fe2+）辐射能：光能营养型四、生长因子（growthfactor）定义微生物生长所必要且需要量极少，但微生物自己不可以合成或合成量不足以知足微生物生长需要的有机化合物。谱（主要3大类）维生素（狭义的生长因子）氨基酸嘌呤和嘧啶；五、无机盐（inorganicsalt）常量元素：P、S、K、Mg、Na等（10-3~10-4mol/L）；微量元素：Zn、Mn、Mo、Ce、Co、Cu、Ni等（10-6~10-8mol/L）供应方式常量元素：K2HPO4，MgSO4（供应4种主要元素）微量元素：自来水，玻璃器皿第二节微生物的营养种类依据碳源、能源的不一样，分为四种基本营养种类：光能自养型：以光为能源，以CO2或碳酸盐为独一或主要碳源光能异养型：以光为能源，但生长需要必定的有机营养物化能自养型：以无机物的氧化获取能量，以CO2或碳酸盐为独一或主要碳源化能异养型：以有机物的氧化获取能量，生长依靠于有机营养物质思虑题:1.试述微生物所需营养物的种类及功能（六大营养因素；生长因子的种类）。以能源和碳源来区分,微生物的营养种类都有哪些?怎样依据碳源、氮源的不一样挑选工业微生物菌种。第十二讲课单元一、教课目标使学生掌握营养物质进入细胞的方式：

介绍纯真扩散、

促使扩散、主动运输和基团转位四种主要运输方式的运输特色。二、教课内容

(

第三节微生物对营养物质的汲取

)营养物质进入细胞的方式：介绍纯真扩散、促使扩散、主动运输和基团转位四种主要运输方式的运输特色。三、教课要点、难点及其办理要点:营养物质进入细胞的方式,1.纯真扩散:以水及氧气为例进行说明;2.促使扩散,以糖和氨基酸及甘油为例加以说明,相同也是有浓度差,不一样在于有载体蛋白参加,这些蛋白是引诱酶,当浓度差达到必定程度后,运送速度不再增添;3.主动运输,逆浓度差运送,以Na+/K+泵为例说明,细胞内Na+浓度低而K+浓度高。4.基团转位,以铁离子的运输为例进行说明难点:主动运输和基团转位四种主要运输方式的运输特色,能够经过举例解说并列表进行比较的方法进行掌握.微生物进行生长生殖,需要各样营养物质,此中有些营养物质以高于胞外的浓度累积在细胞内,也就是说,这些物质的摄入是逆浓度差而被抽进细胞的.明显,这里除了需要浸透酶外,还需要代谢能量.而浸透本科在这里起着改变均衡点的作用.有研究证明,有革兰氏阴性菌中,主动运输除工具酶拥有催化活性的浸透酶以外,还需要拥有一种不具催化活性的联合蛋白,这类蛋白质关于特异性营养物,包含氨基酸,糖和无机离子拥有很高的亲协力.钠/钾离子的运输是主动运输的主要例子之一,几乎全部的活细胞都保持较高的钾含量和较低的钠含量.也就是钠/钾的运输是需要浸透酶的能量的,酶的作用是把钾离子从细胞外运送到细胞内,而把钠离子从细胞内压出来,在膜内外成立一个浓度梯度,因此往常又将这一酶系称为钠泵,细胞内钠离子浓度的高升或细胞外钾离子试试的高升都可能把钠泵激活.基团转位是另一种运输方式,很多糖及糖的生物,如甘露糖,果糖,是利用基团转位运输的,这些糖及其衍生物在运输过程中被磷酸转移酶系统磷酸化.这个系统由包含酶I,酶II,HPr构成.不可以合成酶I或HPr的突变株就丧失运输和利用很多糖的能力.四、板书设计第三节营养物质进入细胞的方式细胞质膜是控制营养物质出入细胞的主要屏障，具选择通透性。1.纯真扩散（simplediffusion）营养物质经过细胞质膜上的小孔，由高浓度的胞外（内）环境向低浓度的胞内（外）进行扩散。纯真的物理扩散。特色：无载体参加，不用耗细胞的能量，以浓差为动力，高浓向低浓扩散，物质在扩散过程中构造不变；运送物质：水，O2,CO2，乙醇，甘油，脂肪酸等（分子量小、脂溶性、极性小的物质）2.促使扩散（facilitateddiffusion）也是一种被动的物质跨膜运输方式，入细胞。

与扩散的主要差别在于需要借助载体的作用才能进特色：载体蛋白参加，不用耗细胞能量，以浓差为动力，由高浓向低浓运送，运输物质的分子构造不发生变化。载体蛋白：具较高的专一性；与运输物质的亲和力在质膜内外不一样，经过载体分子构象变化实现；载体只影响物质的运输速率，其实不改变该物质在膜内外形成的动向均衡状态，扩散速度取决于溶质浓度梯度的大小，当运输物质浓度达到必定值时，载体产生饱和效应。这类性质近似于酶的作用特色，所以载体蛋白也称为透过酶（多数是引诱酶）。运送物质：单糖，氨基酸，维生素、无机盐等；3.主动运输（activetransport）宽泛存在于微生物中的一种主要的物质运输方式特色：载体蛋白参加（拥有较强的专一性，经过构象变化而改变与被运送物质之间的亲和力，载体蛋白构象变化需耗费能量），需耗费细胞能量，可逆浓差运输。运送物质：无机离子（K+等）；糖（乳糖，麦芽糖，葡萄糖等）；大多数氨基酸和有机酸。例：Na+,K+-ATPase：利用ATP的能量，将Na+由胞内泵出胞外（高浓），并将K+由泵入胞内（高浓）。4.基团转位(grouptranslocation)特色：需载体蛋白，耗能，被运送物质分子构造发生变化（磷酸化）有一个复杂的运输系统来达成物质的运输——磷酸转移酶系统功能：主要存在于厌氧型和兼性厌氧型细菌中，主要用于糖的运输。

（PTS）：5种蛋白质构成思虑题:列表比较营养物质进入细胞的方式第十三讲课单元一、教课目标使学生掌握培育基的分类,主假如掌握选择性培育基及鉴识培育基的原理及应用.认识微生物的营养与微生物发酵工业的关系。二、教课内容(第四节培育基)培育基：介绍采纳设计培育基的原则、依据对培育基成分的认识、培育基的物理状态和培育基的用途所区分的培育基的种类，要点介绍选择性培育基和鉴识性培育基的选择鉴识性原理和应用。经过本章节的学习，认识微生物的营养与微生物发酵工业的关系。微生物营养与发酵工业的关系。微生物的营养发酵工业的关系：主要波及菌种挑选，菌种不一样、目的不一样，发酵发酵培育基的构成不一样，而且依据微生物的营养种类，有目的地采纳低价、易得的培育基。三、教课要点、难点及其办理要点:选择性培育基和鉴识性培育基的选择鉴识性原理和应用.分别以实质生产的例子加以说明,比如选择性培育基,是依据某些微生物对一些物理,化学物质的抗性而设计的一种培养基,即在培育基内加入某些抑菌剂或杀菌剂,以克制不需要的微生物的生长,进而促使某些需要菌的生长.以纤维素为独一碳源的选择性培育基，能够从混淆的微生物集体中分别出能分解纤维素的微生物。鉴识性培育基:伊红美蓝培育基,肠道菌的鉴识性培育基.难点:选择性培育基和鉴识性培育基的选择鉴识性原理和应用.此中选择性培育基的原理和应用很简单掌握,可是鉴识性培育基的原理向来是学生理解的难点.比如区分大肠杆菌和产气肠杆菌可采纳伊红-美蓝培育基,其构成为:蛋白胨:10g,K2HPO4:2g.乳糖:10g.2%水溶性伊红液20毫升,0.325%水溶性甲基蓝溶液20毫升.琼脂15g.此中伊红为酸性染料,甲基蓝为碱性染料.当大肠杆菌或产气肠杆菌分解乳糖产酸时,细胞带正电荷(由于在酸度为的培育基中,细菌的原生质主要带负电荷.氨基酸其实不是在酸度为7时电荷为0,而是6.5-6.8电荷为0.所以在环境酸度为7.2时,应带负电荷)所以染上伊红的红色.而大肠菌呈紫黑色有金属光彩,菌落小,而产气肠杆菌呈灰棕色,菌落大,润湿.不分解乳糖的细菌则不着色,有时因产碱性物质许多,细菌带正电荷,染上甲基蓝,因此呈蓝色菌落.微生物的营养发酵工业的关系：主要波及菌种挑选，菌种不一样、目的不一样，发酵发酵培育基的构成不一样，而且依据微生物的营养种类，有目的地采纳低价、易得的培育基。四、板书设计第四节培育基（medium，media）定义：培育基是人工配制的，合适微生物生长生殖或产生代谢产物的营养基质。一、采纳和设计培育基的原则和方法4个基根源则：

目的明确营养协调物理、化学条件适合经济节俭1.目的明确（1）培育何种微生物

细菌：牛肉膏蛋白胨培育基（或简称一般肉汤培育基）放线菌：高氏1号合成培育基；酵母菌：麦芽汁培育基；霉菌：查氏合成培育基；

；（2）培育目的2.营养协调营养物的浓度各样营养物间的配比（C/N比：培育基所含碳源中碳原子的摩尔数与氮源中氮原子的摩尔数之比）物化条件适合（1）pH细菌：pH7.0~8.0；放线菌：pH7.5~8.5；酵母菌：pH3.8~6.0；霉菌：pH4.0~5.8;2）浸透压（osmoticpresure）和水活度水活度（wateractivity）：在天然环境中，微生物可实质利用的自由水或游离水的含量。αw=Pw/Pow（Pw：溶液蒸汽压力；Pow：纯水蒸汽压力）微生物一般在αw为～0.99的条件下生长，αw过低时，微生物生长的迟延期延伸，比生长速率和总生长量减少。微生物不一样，其生长的最适αw不一样。（3）氧化复原电位增添通肚量(如振荡培育、搅拌)提升培育基的氧分压，或加入氧化剂，进而增添Ф值（厌氧菌）；在培育基中加入抗坏血酸（0.1%）、硫化氢(0.025%)、半胱氨酸(<0.05%)、谷胱甘肽、二硫苏糖醇、庖肉等复原性物质可降低Ф值（厌氧菌）。氧化复原指示剂：刃天青4、经济节俭二、培育基的种类1．按对培育基成份的认识区分天然培育基(complexmedium)合成培育基(syntheticmedium)半合成培育基(symi-syntheticmedium)2．依据物理状态区分固体培育基(solidmedium)（1.5~2.0%琼脂）半固体培育基(semi-solidmedium)（0.2~0.8%琼脂）液体培育基(liquidmedium)常用凝结剂：琼脂：96℃消融，40℃凝结，1.5~2.0%；明胶：25℃消融，20℃凝结，5~12%；3．按用途区分1）选择培育基(selectivemedium)用途：用于将某种或某类微生物从混淆的微生物集体中分别出来的培育基。定义：依据不一样种类微生物的特别营养需求或对某种化学物质的敏感性不一样，在培育基中加入相应的特别营养物质或化学物质，克制不需