微生物的营养代谢.pptx
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1、第五章 微生物的营养代谢问题问题这些微生物这些微生物靠什么生长?靠什么生长?营养营养物质代谢物质代谢能量代谢能量代谢第一节第一节 微生物的营养物质和营养类型微生物的营养物质和营养类型第二节第二节 微生物的能量代谢微生物的能量代谢第三节第三节 微生物的物质代谢微生物的物质代谢一一 微生物的营养微生物的营养二二 微生物的营养类型微生物的营养类型 三三 培养基培养基 第一节第一节 微生物的营养物质和营养类型微生物的营养物质和营养类型一 微生物的营养1 1 微生物营养的概念微生物营养的概念微生物的营养:微生物的营养:微生物吸收利用微生物吸收利用营养物质营养物质的过程的过程微生物的营养物质有哪些?微生物
2、的营养物质有哪些?2 2 微生物的营养物质及其功能微生物的营养物质及其功能微生物的营养物质:微生物的营养物质:能被微生物吸收利用的物质能被微生物吸收利用的物质 水水水是微生物细胞的组成成分。占细胞湿重的水是微生物细胞的组成成分。占细胞湿重的70709595 水在细胞中的作用?水在细胞中的作用?1 1 营养物质的溶剂,而后被吸收。营养物质的溶剂,而后被吸收。2 2 生物化学反应的场所。生物化学反应的场所。微生物的营养微生物的营养 碳素养料碳素养料糖类糖类被微生物优先利用。被微生物优先利用。实验室中常用碳源?实验室中常用碳源?葡萄糖、蔗糖、麦芽糖葡萄糖、蔗糖、麦芽糖发酵业常用碳源?发酵业常用碳源?
3、薯干淀粉、玉米淀粉薯干淀粉、玉米淀粉一般生产常用碳源?一般生产常用碳源?麸皮、酒糟麸皮、酒糟无机碳化物无机碳化物COCO2 2、COCO3 3-有机碳化物糖类、有机酸、醇、纤维素等。有机碳化物糖类、有机酸、醇、纤维素等。细胞干重细胞干重5050。作为。作为碳源碳源和和能源能源。种类种类 功能功能 常用碳源常用碳源微生物的营养微生物的营养 氮素养料氮素养料 功能功能 组成组成蛋白质、核酸蛋白质、核酸等物质的重要成分。只作等物质的重要成分。只作N N源源 种类种类 分子态源分子态源固氮微生物固氮微生物 无机氮化合物无机氮化合物需在培养基中加缓冲剂需在培养基中加缓冲剂 有机氮化合物有机氮化合物速效氮
4、源(速效氮源(aa)aa)、迟效氮源迟效氮源(Pro)Pro)常用氮源常用氮源 实验室常用氮源?实验室常用氮源?KNOKNO3 3、NaNONaNO3 3、牛肉膏、蛋白胨、酵母膏。牛肉膏、蛋白胨、酵母膏。发酵常用氮源?发酵常用氮源?尿素、鱼粉、玉米浆、黄豆饼粉、麸皮。尿素、鱼粉、玉米浆、黄豆饼粉、麸皮。微生物的营养微生物的营养矿质元素矿质元素主要元素主要元素需求量较大,以无机盐形式供给。需求量较大,以无机盐形式供给。P P、K K、S S、MgMg、CaCa。微量元素微量元素需求量微小。但缺少导致生理活需求量微小。但缺少导致生理活性降低;过量有毒害。性降低;过量有毒害。CuCu、ZnZn、Mn
5、Mn、MoMo等。等。细胞物质的组成部分细胞物质的组成部分 激活维持酶的作用激活维持酶的作用 调节渗透压调节渗透压 功能功能 种类种类微生物的营养微生物的营养生长因子(生长素)生长因子(生长素)实验室常用实验室常用酵母膏、蛋白胨酵母膏、蛋白胨作为作为综合生长素综合生长素配制培养配制培养基。当对某种微生物所需的生长因子不了解时,可加基。当对某种微生物所需的生长因子不了解时,可加入入动、植物组织液动、植物组织液。概念概念:需求量不大,但对微生物的生长有:需求量不大,但对微生物的生长有特殊作用特殊作用 的的有机物质。有机物质。功能功能:各种酶的辅基成分。:各种酶的辅基成分。若缺,酶失去活性若缺,酶失
6、去活性。种类种类:维生素类维生素类硫胺素、生物素、核黄素等。硫胺素、生物素、核黄素等。氨基酸类氨基酸类苏氨酸、亮氨酸等。苏氨酸、亮氨酸等。嘌呤、嘧啶类嘌呤、嘧啶类核苷。核苷。常用生长素常用生长素微生物的营养微生物的营养二二 微生物的营养类型微生物的营养类型 1 1 微生物的营养类型微生物的营养类型 根据微生物生长时所需的根据微生物生长时所需的碳源碳源及及能量能量的来源,将微生物的营养类型分为四种。的来源,将微生物的营养类型分为四种。(1 1)光能无机营养型)光能无机营养型(2 2)光能有机营养型)光能有机营养型(3 3)化能无机营养型)化能无机营养型(4 4)化能有机营养型)化能有机营养型(1
7、)光能无机营养型)光能无机营养型(Photolithotroph)又叫自养微生物。又称又叫自养微生物。又称光能自养型微生物。光能自养型微生物。藻类、蓝细菌、光合细菌(紫硫细菌、绿硫细菌)藻类、蓝细菌、光合细菌(紫硫细菌、绿硫细菌)碳源碳源以以COCO2 2 为惟一碳源为惟一碳源能源能源光光 转变为转变为 ATPATP为什么用光作能源?为什么用光作能源?光合色素光合色素 叶绿素叶绿素C C(主要主要)类胡萝卜素和藻胆素为辅助色素,类胡萝卜素和藻胆素为辅助色素,捕捉光,保护膜捕捉光,保护膜免遭光氧化破坏。免遭光氧化破坏。微生物的营养类型微生物的营养类型如:如:蓝细菌、藻类蓝细菌、藻类如:如:绿硫细
8、菌、紫硫细菌绿硫细菌、紫硫细菌 还原还原COCO2 2 时,时,以以还原态无机硫化物作氢或电子供体。还原态无机硫化物作氢或电子供体。CO2+H2O CH2O+O2 CO2+2H2S CH2O+H2O+2S光能光能叶绿素叶绿素光能光能细菌细菌叶绿素叶绿素如何将无机物还原为有机物的?如何将无机物还原为有机物的?微生物的营养类型微生物的营养类型(2)光能有机营养型()光能有机营养型(photorganotroph)又叫异养微生物。又称又叫异养微生物。又称光能异养型微生物光能异养型微生物。红螺菌属红螺菌属.1 1 碳源碳源有机物有机物作供氢体和碳源,要作供氢体和碳源,要有有COCO2 2存在存在。2
9、2 能源能源光光具有光合色素具有光合色素CO2 2 CH3CH3CHOHCH2O+2CH3COCH3+H2O光能光能光合色素光合色素净化高浓度有机废水。净化高浓度有机废水。微生物的营养类型微生物的营养类型(3)化能无机营养型()化能无机营养型(chemolithotroph)又叫自养微生物。又称又叫自养微生物。又称化能自养型微生物化能自养型微生物。氢细菌、硫化细菌、铁细菌、硝化细菌氢细菌、硫化细菌、铁细菌、硝化细菌。分布在。分布在土壤、水域中,在自然界物质转化中作用重大。土壤、水域中,在自然界物质转化中作用重大。碳源碳源以以 C OC O2 2为惟一碳源为惟一碳源。能源能源无机物无机物氧化产生
10、能量。产能有限,生长迟缓。氧化产生能量。产能有限,生长迟缓。微生物的营养类型微生物的营养类型 硝化细菌硝化细菌2NH3+2O2 CO2+4H+氢细菌氢细菌生产单细胞蛋白。生产单细胞蛋白。铁细菌铁细菌氧化黄铁矿氧化黄铁矿,生成,生成硫酸硫酸溶解矿石。溶解矿石。细菌冶金。细菌冶金。2HNO2+4H+ATPCH2O+H2O微生物的营养类型微生物的营养类型(4)化能有机营养型)化能有机营养型(chemoorganotroph)又叫异养微生物。又称又叫异养微生物。又称化能异养型微生物化能异养型微生物。绝大多数细菌、放线菌和全部真菌、病毒绝大多数细菌、放线菌和全部真菌、病毒。如大肠杆菌,枯草杆菌,链霉菌,
11、根霉,曲霉。如大肠杆菌,枯草杆菌,链霉菌,根霉,曲霉。碳源碳源有机物有机物 能源能源有机物氧化有机物氧化获得。获得。微生物的营养类型微生物的营养类型2 各类微生物的营养特性各类微生物的营养特性(1 1)细菌的营养特性细菌的营养特性(2 2)放线菌的营养特性放线菌的营养特性(3 3)酵母菌的营养特性酵母菌的营养特性(4 4)霉菌的营养特性霉菌的营养特性(5 5)病毒的营养特性病毒的营养特性微生物可以利用各种营养物质,但就某一种微生微生物可以利用各种营养物质,但就某一种微生物来说,它们所能利用的物质有一定范围。物来说,它们所能利用的物质有一定范围。微生物的营养类型微生物的营养类型(1 1)细菌的营
12、养特性(类型多样)细菌的营养特性(类型多样)自养型自养型 光能光能:紫硫菌、绿硫菌、蓝细菌:紫硫菌、绿硫菌、蓝细菌 化能化能:硝化细菌:硝化细菌异养型异养型 所有腐生菌和寄生菌所有腐生菌和寄生菌(2 2)放线菌的营养特性放线菌的营养特性 异养型异养型 各种各种不同碳源不同碳源糖、淀粉、甘油、柠檬酸等糖、淀粉、甘油、柠檬酸等微生物的营养类型微生物的营养类型(3 3)酵母菌的营养特性酵母菌的营养特性异养型异养型 糖、有机酸、甘油、石油作碳源糖、有机酸、甘油、石油作碳源。绝大多数酵母菌绝大多数酵母菌不能利用淀粉作碳源不能利用淀粉作碳源。(4 4)霉菌的营养特性霉菌的营养特性 异养型异养型 碳源、氮源
13、广。碳源、氮源广。(5 5)病毒的营养特性病毒的营养特性 专性寄生,生活在一定的专性寄生,生活在一定的活细胞组织活细胞组织内。内。微生物的营养类型微生物的营养类型三三 培养基培养基1 1 培养基的类型培养基的类型2 2 微生物培养常用培养基微生物培养常用培养基3 3 微生物培养微生物培养培养基的概念:培养基的概念:人工配制人工配制的适合于微生物生长繁殖的适合于微生物生长繁殖 的的营养基质营养基质。用什么培养微生物?用什么培养微生物?培养基培养基1 培养基的类型培养基的类型根据化学组成分类根据化学组成分类v(1 1)天然培养基)天然培养基培养基培养基v(2 2)合成培养基)合成培养基v(3 3)
14、半合成培养基)半合成培养基 根据物理状态分类根据物理状态分类v(1 1)固体培养基)固体培养基培养基培养基v(2 2)半固体培养基)半固体培养基v(3 3)液体培养基)液体培养基 根据特定用途分类根据特定用途分类培养基培养基(1)基础培养基()基础培养基(minimum medium)(2)加富培养基()加富培养基(enrichment medium)(3)选择培养基()选择培养基(selective medium)(4)鉴别培养基()鉴别培养基(differential medium)培养基培养基(1 1)基础培养基)基础培养基(minimum medium)微生物所需基本营养物质相同。微生
15、物所需基本营养物质相同。定义定义:含有一般微生物生长繁殖所需的:含有一般微生物生长繁殖所需的 基本营养基本营养物质的培养基。物质的培养基。例如例如:牛肉膏蛋白胨培养基(细菌):牛肉膏蛋白胨培养基(细菌)牛肉膏牛肉膏 3 3g g 蛋白胨蛋白胨 10 10g g NaCl 5g NaCl 5g 琼脂琼脂 18-20 18-20g g 水水 1000 1000mlml PH 7.0-7.2 PH 7.0-7.2 培养基培养基(2 2)加富培养基)加富培养基(enrichment medium)又叫营养培养基又叫营养培养基定义定义:在基础培养基中加入某些:在基础培养基中加入某些特殊营养特殊营养物物
16、质制成的营养丰富的培养基。质制成的营养丰富的培养基。例如例如:加入血清、血液、酵母浸膏、动植物组:加入血清、血液、酵母浸膏、动植物组 织液织液作用作用:培养异养型微生物:培养异养型微生物 富集、分离微生物富集、分离微生物(3 3)选择培养基)选择培养基(selective medium)定义定义:将某种或某类微生物从混杂的微生物群:将某种或某类微生物从混杂的微生物群体中体中分离分离出来的培养基。出来的培养基。特点特点:加入相应的:加入相应的特殊营养特殊营养物质或化学物质,物质或化学物质,抑制抑制不需要微生物的生长,不需要微生物的生长,利于利于所需要微生物所需要微生物的生长。的生长。缺氮培养基缺
17、氮培养基 分离固氮微生物分离固氮微生物加入数滴加入数滴10%酚酚 分离放线菌分离放线菌加青霉素、四环素、链霉素加青霉素、四环素、链霉素 分离酵母菌、霉菌分离酵母菌、霉菌加富培养基和选择培养基的区别加富培养基和选择培养基的区别加富培养基加富培养基:增加分离的微生物的数量,:增加分离的微生物的数量,形成生长优势。形成生长优势。选择培养基选择培养基:抑制不需要的微生物的生长,:抑制不需要的微生物的生长,使所需要的微生物增殖。使所需要的微生物增殖。(4 4)鉴别培养基)鉴别培养基(differential medium)定义定义:鉴别鉴别不同微生物类型的培养基。不同微生物类型的培养基。特点特点:加入某
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