第六章 微生物的营养及培养基

第六章微生物的营养及培养基第一页，共五十四页，编辑于2023年，星期五主要内容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微生物对营养物质的吸收方式第四节培养第二页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第一节微生物的营养要素

六种营养要素

碳源（Carbonsource）氮源（Nitrogensource)能源（Energysource)生长因子（Growthfactor)无机盐(Inorganicsalt)水(Water)第三页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第四页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第五页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第六页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第七页，共五十四页，编辑于2023年，星期五能为微生物的生命活动提供最初能量来源的化学物质或辐射能。三、能源(energysource)异养微生物的碳源同时也是能源无机物：化能自养微生物的能源能源谱化学物质辐射能：光能自养和光能异养微生物的能源有机物：化能异养微生物的能源第八页，共五十四页，编辑于2023年，星期五四第九页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第十页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第十一页，共五十四页，编辑于2023年，星期五五第十二页，共五十四页，编辑于2023年，星期五六几种生物的游离水含量：人体：60～70%海蜇：约96%微生物：75～85%第十三页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第十四页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第十五页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第十六页，共五十四页，编辑于2023年，星期五1、光能自养型（光能无机营养型）

光能自养微生物所需要的能源是光能，以CO2为主要碳源，以无机物作为供氢体，将CO2化合成细胞自己的有机物质。这类微生物都含有光合色素，所以能利用光能进行光合作用。主要类群是蓝细菌、绿硫细菌和紫硫细菌。光合色素主要有二类：叶绿素和菌绿素。以绿硫细菌为例：CO2+2H2S[CH2O]+2S+H2O2、光能异养型（光能有机营养型）

光能异养微生物利用光作能源，以一种有机化合物为主要碳源，作为供氢体，将CO2还原成碳水化合物。例如红螺菌利用异丙醇作为供氢体，进行光合作用。CH3CHOH+CO22CH3COCH3+H20CH3第十七页，共五十四页，编辑于2023年，星期五3、化能自养型（化能无机营养型）

化能自养微生物利用氧化无机物所产生的能量作为能源，CO2作为碳源，合成自身需要的有机含碳化合物。这类微生物仅限一些细菌，共有五类：氢细菌、硫细菌、铁细菌、氨细菌和亚硝酸细菌。这些细菌在产能过程中，都需要大量氧气参加，所以所有的化能自养细菌均为好氧菌。以亚硝酸细菌为例，它将氨氧化为亚硝酸，获得能量，供CO2合成有机含碳化合物时用，二步反应是在细菌细胞内紧密联系进行的。NH3+O22HNO2+4H++能CO2+4H+[CH2O]+H2O第十八页，共五十四页，编辑于2023年，星期五4、化能异养型（化能有机营养型）

化能异养微生物利用氧化有机物时获得的能量作为能源，碳源也是有机化合物。这样对化能异养菌来讲，一种有机化合物的代谢作用既可提供能源又可以供应碳源。绝大多数细菌和全部真核微生物。第十九页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第三节微生物对营养物质的吸收方式

营养物质的吸收与代谢产物的分泌，涉及到物质的运输、营养物吸收至胞内被利用、代谢物分泌到胞外以免积累，这就是物质运输过程。

在营养物质运送方面，细胞壁仅简单地排阻分子量过大(>600Da)的溶质进入,而具有磷脂双分子层和嵌合蛋白分子的细胞膜则是控制营养物质进入和排除的主要屏障。

第二十页，共五十四页，编辑于2023年，星期五一、单纯扩散(simplediffusion)依靠胞内外溶液浓度差，顺浓度梯度运输；不消耗代谢能，无特异性；运输氧、二氧化碳、甘油、乙醇、某些氨基酸等小分子；

亲脂性分子从高浓度到低浓度的扩散来运输，利用细胞膜的通透性，细胞膜是一道屏障。

第二十一页，共五十四页，编辑于2023年，星期五二、促进扩散(facilitateddiffusion)利用膜内、膜外被运输物质和载体蛋白的亲和力的不同。特点：需要特异性的载体蛋白顺浓度梯度运输不消耗能量运输硫酸根、磷酸根、糖（真核）载体蛋白(carrierprotein)，即透性酶（大多为诱导酶），有底物特异性，每种载体蛋白运输相应的物质。载体蛋白可加快运输速度，但不能逆浓度运输。第二十二页，共五十四页，编辑于2023年，星期五促进扩散示意图

胞外细胞膜

胞内第二十三页，共五十四页，编辑于2023年，星期五单纯扩散促进扩散浓度梯度运输速率单纯扩散和促进扩散的比较单纯扩散随浓度增加而线性增加，而促进扩散在一定浓度后出现平台第二十四页，共五十四页，编辑于2023年，星期五单纯扩散、促进扩散、主动运输：被运输的溶质分子不发生改变。

3、主动运输(activetransport)特点：是微生物吸收营养的主要方式可逆浓度梯度运输，耗能需载体蛋白，有特异性运输有机离子、无机离子、氨基酸、乳糖等糖类

需要特异性载体蛋白需要能量来改变载体蛋白的构象亲和力改变→蛋白构象改变→耗能第二十五页，共五十四页，编辑于2023年，星期五细胞内

细胞外(或细菌周质空间)电子转运1.电子转移能被用来将质子泵出膜外2.质子梯度通过反运输机制将钠离子逐出膜外

3.钠离子与载体蛋白复合物相结合4.溶质结合位点的形状发生改变，而与溶质(如糖和氨基酸)结合5.载体蛋白的构象发生改变，钠离子在膜内释放，随后溶质从载体蛋白解离主动运输的机制：使用质子(H+)和钠离子(Na+)梯度。第二十六页，共五十四页，编辑于2023年，星期五特点：属主动运输类型溶质分子发生化学修饰定向磷酸化需复杂的运输酶系参与运输葡萄糖、果糖、甘露糖、嘌呤、核苷、脂肪酸等4、基团转位(grouptranslocation)膜对大多数磷酸化合物具有高度的不渗透性。每输入一个葡萄糖分子，就要消耗一个ATP的能量。第二十七页，共五十四页，编辑于2023年，星期五主要依赖磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)和磷酸转移酶系统(PTS)。PEP+HPrEI丙酮酸+P-HPrP-HPr+糖EII糖-P+HPr1.热稳定性载体蛋白(heatstablecarrierprotein,HPr)的激活

2.糖磷酸化后运入膜内

第二十八页，共五十四页，编辑于2023年，星期五基团转位运输葡萄糖示意图两类磷酸烯醇式丙酮酸：糖基磷酸转移酶(PTS)系统高能磷酸从HPr转移至溶解态EIIA,EIIA与EIIB在甘露糖转运系统中相连，在葡萄糖转运系统中分开。无论那种形式，磷酸都从EIIA转移至EIIB，再经过穿膜的转运过程而转移至糖基。磷酸烯醇式丙酮酸(PEP),第一个酶I(EI),低分子量热稳定性载体蛋白(HPr),第二个酶I(EII)胞质细胞质基质第二十九页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第三十页，共五十四页，编辑于2023年，星期五四第三十一页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第三十二页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第三十三页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第三十四页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第三十五页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第三十六页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第三十七页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第三十八页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第三十九页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第四十页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第四十一页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第四十二页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第四十三页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第四十四页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第四十五页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第四十六页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第四十七页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第四十八页，共五十四页