微生物学ppt课件第六章微生物的营养.ppt

第六章 微生物的营养与代谢微生物营养物质和营养类型微生物营养物质和营养类型微生物营养物质的吸收机制微生物营养物质的吸收机制培养基培养基微生物代谢微生物代谢微生物营养物质和营养类型微生物营养物质和营养类型微生物营养微生物营养微生物吸收必要的物质以获得能量并合成细胞物质的过程。微生物吸收必要的物质以获得能量并合成细胞物质的过程。微生物吸取生长所需的各种物质并进行代谢生长的过程。微生物吸取生长所需的各种物质并进行代谢生长的过程。微生物代谢微生物代谢微生物体内化学反应的总和。微生物体内化学反应的总和。微生物营养物质和营养类型微生物营养物质和营养类型一、微生物营养物质及其功能一、微生物营养物质及其功能水水微微生生物物营营养养物物质质碳素化合物碳素化合物氮素化合物氮素化合物矿质元素矿质元素生长因子生长因子微生物营养物质和营养类型微生物营养物质和营养类型一、微生物营养物质及其功能一、微生物营养物质及其功能1、碳素化合物碳素化合物(碳源碳源)：微生物细胞含碳量微生物细胞含碳量：细胞干重的：细胞干重的50%。微生物营养物质和营养类型微生物营养物质和营养类型一、微生物营养物质及其功能一、微生物营养物质及其功能1、碳素化合物碳素化合物(碳源碳源)：微生物细胞中碳的功能微生物细胞中碳的功能：（2）大多数微生物的能源物质）大多数微生物的能源物质（1）构成微生物体有机分子的骨架）构成微生物体有机分子的骨架微生物营养物质和营养类型微生物营养物质和营养类型一、微生物营养物质及其功能一、微生物营养物质及其功能1、碳素化合物碳素化合物(碳源碳源)：甘薯、玉米粉、麸皮、米糠、野生植物的淀粉、甘薯、玉米粉、麸皮、米糠、野生植物的淀粉、酒糟、造纸厂亚硫酸液酒糟、造纸厂亚硫酸液CO2有机物有机物葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、淀粉葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、淀粉有机酸、醇类、脂类有机酸、醇类、脂类微生物可以利用的碳源种类微生物可以利用的碳源种类类类类类型型型型元素水平元素水平元素水平元素水平化合物水平化合物水平化合物水平化合物水平 培养基原料水平培养基原料水平培养基原料水平培养基原料水平有有有有机机机机碳碳碳碳CHONCHONX X复杂蛋白质、核酸等复杂蛋白质、核酸等复杂蛋白质、核酸等复杂蛋白质、核酸等牛肉膏、蛋白胨、花牛肉膏、蛋白胨、花牛肉膏、蛋白胨、花牛肉膏、蛋白胨、花生饼粉等生饼粉等生饼粉等生饼粉等CHONCHON多数氨基酸、简单蛋白质等多数氨基酸、简单蛋白质等多数氨基酸、简单蛋白质等多数氨基酸、简单蛋白质等一般氨基酸、明胶等一般氨基酸、明胶等一般氨基酸、明胶等一般氨基酸、明胶等CHOCHO糖、有机酸、醇、脂类等糖、有机酸、醇、脂类等糖、有机酸、醇、脂类等糖、有机酸、醇、脂类等葡萄糖、蔗糖、各种葡萄糖、蔗糖、各种葡萄糖、蔗糖、各种葡萄糖、蔗糖、各种淀粉、糖蜜等淀粉、糖蜜等淀粉、糖蜜等淀粉、糖蜜等CHCH烃类烃类烃类烃类天然气、石油及其不天然气、石油及其不天然气、石油及其不天然气、石油及其不同馏份、石蜡油等同馏份、石蜡油等同馏份、石蜡油等同馏份、石蜡油等无无无无机机机机碳碳碳碳C(?)C(?)COCOCOCO2 2COCO2 2COXCOXNaHCONaHCO3 3NaHCONaHCO3 3、CaCOCaCO3 3、等等等等微生物的碳源谱微生物的碳源谱微生物工业发酵中用做碳源的原料微生物工业发酵中用做碳源的原料传统种类：糖类（单糖，饴糖）传统种类：糖类（单糖，饴糖）传统种类：糖类（单糖，饴糖）传统种类：糖类（单糖，饴糖）淀粉（玉米粉、山芋粉、野生植物淀粉（玉米粉、山芋粉、野生植物淀粉（玉米粉、山芋粉、野生植物淀粉（玉米粉、山芋粉、野生植物淀粉等）淀粉等）淀粉等）淀粉等）麸皮麸皮麸皮麸皮各种米糠等各种米糠等各种米糠等各种米糠等代粮发酵：纤维素、石油、代粮发酵：纤维素、石油、代粮发酵：纤维素、石油、代粮发酵：纤维素、石油、COCO2 2、HH2 2微生物营养物质和营养类型微生物营养物质和营养类型一、微生物营养物质及其功能一、微生物营养物质及其功能1、碳素化合物碳素化合物(碳源碳源)：甲烷氧化菌：甲烷氧化菌：甲烷、甲醇甲烷、甲醇根据不同微生物对碳素利用的情况，可以做什么工作？根据不同微生物对碳素利用的情况，可以做什么工作？不同的微生物利用碳素的情况不同的微生物利用碳素的情况洋葱假单胞菌：洋葱假单胞菌：九十多种碳素化合物九十多种碳素化合物纤维素分解菌（部分）：纤维素分解菌（部分）：只利用纤维素只利用纤维素可以用作洋葱假单胞菌唯一碳可以用作洋葱假单胞菌唯一碳可以用作洋葱假单胞菌唯一碳可以用作洋葱假单胞菌唯一碳源的化合物有源的化合物有源的化合物有源的化合物有:碳水化合物及其衍生物：碳水化合物及其衍生物：碳水化合物及其衍生物：碳水化合物及其衍生物：19191919种种种种脂肪酸：脂肪酸：脂肪酸：脂肪酸：11111111种种种种二羧酸：二羧酸：二羧酸：二羧酸：9 9 9 9种种种种其它有机酸：其它有机酸：其它有机酸：其它有机酸：12121212种种种种伯醇：伯醇：伯醇：伯醇：3 3 3 3种种种种氨基酸：氨基酸：氨基酸：氨基酸：12121212种种种种其它氮化合物：其它氮化合物：其它氮化合物：其它氮化合物：13131313种种种种无氮环状化合物：无氮环状化合物：无氮环状化合物：无氮环状化合物：9 9 9 9种种种种微生物营养物质和营养类型微生物营养物质和营养类型一、微生物营养物质及其功能一、微生物营养物质及其功能2、氮素化合物（氮源）氮素化合物（氮源）分子氮分子氮N2（固氮菌、根瘤菌、少数放线菌和光合细菌、蓝细菌）（固氮菌、根瘤菌、少数放线菌和光合细菌、蓝细菌）无机氮无机氮NH4、NO3、NO2（多数微生物）（多数微生物）有机氮有机氮蛋白质、多肽、氨基酸（多数微生物）蛋白质、多肽、氨基酸（多数微生物）牛肉膏、蛋白胨、尿素、酵母高、玉米浆、饼粕牛肉膏、蛋白胨、尿素、酵母高、玉米浆、饼粕微生物可利用的氮素化合物微生物可利用的氮素化合物：氮素化合物的功能氮素化合物的功能：构成细胞物质，少数微生物的能源物质。构成细胞物质，少数微生物的能源物质。微生物营养物质和营养类型微生物营养物质和营养类型一、微生物营养物质及其功能一、微生物营养物质及其功能3、矿质元素矿质元素(无机盐无机盐)为机体提供了必要的金属元素等为机体提供了必要的金属元素等P、S、Fe、Mg、K、Ca(大量元素大量元素)Mn、Cu、Zn、Mo（微量元素）（微量元素）微生物营养物质和营养类型微生物营养物质和营养类型一、微生物营养物质及其功能一、微生物营养物质及其功能3、矿质元素矿质元素(无机盐无机盐)主要功能主要功能：细胞组分；细胞组分；酶的活性中心；酶的活性中心；渗透压、电位等渗透压、电位等无机盐的生理功能：无机盐的生理功能：无机盐的生理功能：无机盐的生理功能：微生物营养物质和营养类型微生物营养物质和营养类型一、微生物营养物质及其功能一、微生物营养物质及其功能生长因子功能：生长因子功能：构成酶的辅基或辅酶构成酶的辅基或辅酶生长因子分类：生长因子分类：氨基酸氨基酸核核苷苷维生素维生素酶酶简单蛋白简单蛋白结合蛋白结合蛋白=蛋白蛋白+辅助因子辅助因子辅酶辅酶(与酶结合松驰与酶结合松驰)辅基辅基(与酶结合牢固与酶结合牢固)生长因子是指微生物生长必需的但本身不能合成，需要从外界吸收的且生长因子是指微生物生长必需的但本身不能合成，需要从外界吸收的且需要量又很小的有机物质。需要量又很小的有机物质。4、生长因子生长因子微生物营养物质和营养类型微生物营养物质和营养类型一、微生物营养物质及其功能一、微生物营养物质及其功能4、生长因子生长因子有关生长因子的注意点：有关生长因子的注意点：（1）不同的微生物，它们生长所需要的生长因子各不相同不同的微生物，它们生长所需要的生长因子各不相同克氏杆菌克氏杆菌生物素、对氨基苯甲酸生物素、对氨基苯甲酸肠膜明串珠菌肠膜明串珠菌十七种氨基酸十七种氨基酸微生物营养物质和营养类型微生物营养物质和营养类型一、微生物营养物质及其功能一、微生物营养物质及其功能4、生长因子生长因子（2）微生物生长需要的生长因子会随着外界条件的变化而变化微生物生长需要的生长因子会随着外界条件的变化而变化鲁毛霉：鲁毛霉：厌氧：需维生素厌氧：需维生素B与生物素与生物素好氧：无需生长因子好氧：无需生长因子微生物营养物质和营养类型微生物营养物质和营养类型一、微生物营养物质及其功能一、微生物营养物质及其功能4、生长因子生长因子（3）生长因子未知微生物的培养生长因子未知微生物的培养酵母膏、牛肉膏或动物、植物的组织液酵母膏、牛肉膏或动物、植物的组织液加入天然成分加入天然成分微生物营养物质和营养类型微生物营养物质和营养类型一、微生物营养物质及其功能一、微生物营养物质及其功能5、水分水分水分在微生物生长代谢中的功能水分在微生物生长代谢中的功能：a.机体内生理生化反应的基础机体内生理生化反应的基础b.溶剂与运输介质溶剂与运输介质c.细胞内温度的缓冲剂作用细胞内温度的缓冲剂作用微生物水分含量：微生物水分含量：营养细胞营养细胞90%，孢子，孢子40%。微生物营养物质和营养类型微生物营养物质和营养类型一、微生物营养物质及其功能一、微生物营养物质及其功能5、水分水分水的活度（水的活度（Aw）：一定温度和压力条件下，溶液中水的蒸汽压力与同样条件一定温度和压力条件下，溶液中水的蒸汽压力与同样条件(T、P)下纯水蒸下纯水蒸汽压力之比。汽压力之比。定义公式是：定义公式是：aw=Pw/P0wPw:溶液中水的蒸汽压；溶液中水的蒸汽压；P 0 w:纯水的蒸汽压纯水的蒸汽压微生物营养物质和营养类型微生物营养物质和营养类型一、微生物营养物质及其功能一、微生物营养物质及其功能5、水分水分微生物最适水的活度值微生物最适水的活度值微生物微生物微生物微生物 w w一般细菌一般细菌一般细菌一般细菌0.910.91酵母菌酵母菌酵母菌酵母菌0.880.88霉菌霉菌霉菌霉菌0.800.80噬盐细菌噬盐细菌噬盐细菌噬盐细菌0.700.70噬盐真菌噬盐真菌噬盐真菌噬盐真菌0.650.65嗜高渗酵母嗜高渗酵母嗜高渗酵母嗜高渗酵母0.600.60微生物营养物质和营养类型微生物营养物质和营养类型二、微生物的营养类型二、微生物的营养类型 根据生长所需要的营养物质的性质（碳源），可将生物分成两种基本根据生长所需要的营养物质的性质（碳源），可将生物分成两种基本的营养类型的营养类型异养型生物：异养型生物：在生长时需要以复杂的有机物质作为营养物质在生长时需要以复杂的有机物质作为营养物质自养型生物：自养型生物：在生长时能以简单的无机物质作为营养物质在生长时能以简单的无机物质作为营养物质 动物属于异养型生物，植物属于自养型，而微生物既有异养型的也有动物属于异养型生物，植物属于自养型，而微生物既有异养型的也有自养型的，大多数微生物属于异养型生物，少数微生物属于自养型生物。自养型的，大多数微生物属于异养型生物，少数微生物属于自养型生物。根据生长时能量的来源不同，又可将生物分成两种类型根据生长时能量的来源不同，又可将生物分成两种类型化能营养型生物：化能营养型生物：依靠化合物氧化释放的能量进行生长依靠化合物氧化释放的能量进行生长光能营养型生物：光能营养型生物：依靠光能进行生长依靠光能进行生长 动物和大部分微生物属于化能营养型生物，它们从物质的氧化过程动物和大部分微生物属于化能营养型生物，它们从物质的氧化过程中获得能量。植物和少部分微生物属于光能营养型生物中获得能量。植物和少部分微生物属于光能营养型生物按供氢体分按供氢体分无机营养型生物；无机营养型生物；有机营养型生物：有机营养型生物：微生物微生物营养型营养型自养型自养型异养型异养型能能源源碳碳源源CO2有机化合物有机化合物光能型光能型化能型化能型光光能能化学能化学能光能自养型光能自养型化能自养型化能自养型光能异养型光能异养型化能异养型化能异养型 微生物营养物质和营养类型微生物营养物质和营养类型二、微生物的营养类型二、微生物的营养类型 1、光能自养型（光能无机营养型）、光能自养型（光能无机营养型）能够利用光能并以能够利用光能并以CO2作为唯一或主要碳源进行生长的微生物。作为唯一或主要碳源进行生长的微生物。念珠蓝细菌念珠蓝细菌基本特点：基本特点：B、供氢体：还原性无机物，还原、供氢体：还原性无机物，还原CO2A、光合色素（叶绿素、细菌叶绿素）、光合色素（叶绿素、细菌叶绿素）实例：实例：光光叶绿素叶绿素H2OCO2(CH2O)+O2（蓝细菌）（蓝细菌）光光菌绿素菌绿素2H2S+CO2(CH2O)+H2O+2S（绿硫细菌和紫硫细菌）（绿硫细菌和紫硫细菌）微生物营养物质和营养类型微生物营养物质和营养类型二、微生物的营养类型二、微生物的营养类型 1、光能自养型（光能无机营养型）、光能自养型（光能无机营养型）微生物营养物质和营养类型微生物营养物质和营养类型二、微生物的营养类型二、微生物的营养类型2、光能异养型、光能异养型(光能有机营养型）光能有机营养型）利用光能并以有机化合物作为唯一或主要碳源进行生长的一类微生物。利用光能并以有机化合物作为唯一或主要碳源进行生长的一类微生物。紫色非硫细菌紫色非硫细菌基本特点：基本特点：b.供氢体：有机物，还原供氢体：有机物，还原CO2或有机物形成细胞物质或有机物形成细胞物质a.光合色素，光合作用光合色素，光合作用微生物营养物质和营养类型微生物营养物质和营养类型二、微生物的营养类型二、微生物的营养类型2、光能异养型、光能异养型(光能有机营养型）光能有机营养型）光能异养型微生物在光能异养型微生物在C源利用上的特殊性：源利用上的特殊性：以有机质作为主要以有机质作为主要C源，源，能利用能利用CO2，但它不是唯一碳源。，但它不是唯一碳源。光能光能细菌叶绿细菌叶绿（红螺菌红螺菌）CH3CO2+2CHOHCH2O+2CH3COCH3+H2OCH3典型实例：典型实例：微生物营养物质和营养类型微生物营养物质和营养类型二、微生物的营养类型二、微生物的营养类型3、化能自养型、化能自养型(化能无机营养型）化能无机营养型）利用无机化合物氧化时释放的能量作为能源，利用利用无机化合物氧化时释放的能量作为能源，利用CO2或碳酸盐作为唯一或碳酸盐作为唯一或主要碳源进行生长的一类微生物。或主要碳源进行生长的一类微生物。产甲烷细菌产甲烷细菌典型实例：典型实例：硫化细菌、硝化细菌硫化细菌、硝化细菌(亚硝酸菌和硝酸菌亚硝酸菌和硝酸菌)、产甲烷菌、铁细菌、产甲烷菌、铁细菌H2S、NO2、H2、Fe2+基本特点：基本特点：a.能源：无机物氧化能源：无机物氧化b.供氢体：无机物，还原供氢体：无机物，还原CO21 1）.硝化细菌硝化细菌:通过氧化无机物取得能量，通过氧化无机物取得能量，并以并以COCO2 2为唯一或主要碳源为唯一或主要碳源亚硝化细菌亚硝化细菌 2NH2NH4 4+3O+3O2 22NO2NO2 2-+2H+2H2 2O+4HO+4H+132Kcal+132Kcal硝化细菌硝化细菌 NONO2 2-+1/2O+1/2O2 2 NONO3 3-+18.1 Kcal+18.1 Kcal2 2）.硫化细菌硫化细菌:通过氧化还原态的无机硫化物（通过氧化还原态的无机硫化物（H H2 2S S、S S、S S2 2O O3 32-2-、SOSO3 32-2-）获得能量（硫杆菌属，硫微螺菌属）获得能量（硫杆菌属，硫微螺菌属）H H2 2S+1/2 OS+1/2 O2 2 S+H S+H2 2O+50.1 KcalO+50.1 Kcal S+1 1/2 O S+1 1/2 O2 2+H+H2 2O HO H2 2SOSO4 4+149.8 Kcal+149.8 Kcal3 3）.铁细菌：氧化铁细菌：氧化FeFe2+2+为为FeFe3+3+获取能量并同化获取能量并同化COCO2 2 2Fe 2Fe2+2+1/2O+1/2O2 2+2H+2H+2Fe2Fe3+3+H+H2 2O+21.2 KcalO+21.2 Kcal4 4）.氢细菌：具有氢化酶，从氢的氧化获取能量，氢细菌：具有氢化酶，从氢的氧化获取能量，同化同化COCO2 2 H H2 2+1/2 O+1/2 O2 2 HH2 2O+56.7 KcalO+56.7 Kcal微生物营养物质和营养类型微生物营养物质和营养类型二、微生物的营养类型二、微生物的营养类型4、化能异养型（化能有机营养型）、化能异养型（化能有机营养型）以有机化合物为碳源，利用有机化合物氧化过程中产生的能量作为能源而以有机化合物为碳源，利用有机化合物氧化过程中产生的能量作为能源而生长的一类微生物。生长的一类微生物。苏云金杆菌苏云金杆菌基本特点：基本特点：a.能源：有机物氧化能源：有机物氧化b.碳源：有机物碳源：有机物微生物营养物质和营养类型微生物营养物质和营养类型二、微生物的营养类型二、微生物的营养类型4、化能异养型（化能有机营养型）、化能异养型（化能有机营养型）化能异养型微生物的分类：化能异养型微生物的分类：（生活场所、获取养料方式）（生活场所、获取养料方式）兼性寄主菌：既营寄生又营腐生生活的。兼性寄主菌：既营寄生又营腐生生活的。(结核杆菌结核杆菌)寄生菌：只能在活寄主体吸收营养物生活的。寄生菌：只能在活寄主体吸收营养物生活的。腐生菌：利用无生命的有机物作为营养物质。腐生菌：利用无生命的有机物作为营养物质。微生物营养物质和营养类型微生物营养物质和营养类型二、微生物的营养类型二、微生物的营养类型小小结结1、微生物营养型划分的依据是什么？、微生物营养型划分的依据是什么？碳源碳源能源能源2、微生物营养划分的相对性、微生物营养划分的相对性同一微生物在不同培养条件下生长时，它们的营养型可能发生变化。同一微生物在不同培养条件下生长时，它们的营养型可能发生变化。微生物微生物提供的环境条件提供的环境条件能源利用情况能源利用情况营养型营养型氢单胞菌氢单胞菌单纯的无机物环境单纯的无机物环境利用氢的氧化获得能量，利用氢的氧化获得能量，自养生活自养生活将将CO2还原成细胞物质还原成细胞物质提供有机物提供有机物利用有机物获得能量利用有机物获得能量异养生活异养生活红螺菌：红螺菌：光光照照利用光能作能源利用光能作能源光能异养光能异养暗处理暗处理利用有机物氧化产能利用有机物氧化产能化能异养化能异养微生物营养物质的吸收机制微生物营养物质的吸收机制一、影响微生物对营养物质吸收的因素一、影响微生物对营养物质吸收的因素1、第一因素：细胞膜、第一因素：细胞膜细胞膜细胞膜选择性透膜选择性透膜细胞荚膜、粘液层以及细胞壁细胞荚膜、粘液层以及细胞壁2、第二因素：微生物细胞生活的环境、第二因素：微生物细胞生活的环境pH值、温度值、温度3、第三因素：被吸收物质的特性。、第三因素：被吸收物质的特性。分子量、溶解度分子量、溶解度(影响物质的溶解度、细胞膜的流动性和运输系统的活性影响物质的溶解度、细胞膜的流动性和运输系统的活性)微生物营养物质的吸收机制微生物营养物质的吸收机制二、微生物对营养物质的吸收方式二、微生物对营养物质的吸收方式是否消耗是否消耗能量能量是否需要是否需要载体载体是否发生被吸收物的是否发生被吸收物的化学变化化学变化。单纯扩散单纯扩散促进扩散促进扩散主动运输主动运输基团转位基团转位根据微生物对物质的吸收过程：根据微生物对物质的吸收过程：微生物营养物质的吸收机制微生物营养物质的吸收机制二、微生物对营养物质的吸收方式二、微生物对营养物质的吸收方式1、单纯扩散（称被动扩散）、单纯扩散（称被动扩散）被吸收物质依靠其在细胞内外的浓度梯度为动力，从浓度高的地区向浓度低的被吸收物质依靠其在细胞内外的浓度梯度为动力，从浓度高的地区向浓度低的胞内扩散的过程。胞内扩散的过程。SSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSS胞外 胞膜 胞内SSS微生物营养物质的吸收机制微生物营养物质的吸收机制二、微生物对营养物质的吸收方式二、微生物对营养物质的吸收方式1、单纯扩散（称被动扩散）、单纯扩散（称被动扩散）单纯扩散的特点：单纯扩散的特点：c.运输动力运输动力a.非特异性的非特异性的b.吸收过程不发生化学变化吸收过程不发生化学变化微生物营养物质的吸收机制微生物营养物质的吸收机制二、微生物对营养物质的吸收方式二、微生物对营养物质的吸收方式1、单纯扩散（称被动扩散）、单纯扩散（称被动扩散）营养物质单纯扩散能力的影响因素：营养物质单纯扩散能力的影响因素：a.吸收营养物质的分子大小吸收营养物质的分子大小b.溶解性溶解性(脂溶性或水溶性脂溶性或水溶性)c.极性大小极性大小d.膜外膜外pHe.温度。温度。微生物营养物质的吸收机制微生物营养物质的吸收机制二、微生物对营养物质的吸收方式二、微生物对营养物质的吸收方式SSSSSSSSSSSSSSTSSSSSS胞外 胞膜 胞内2、促进扩散、促进扩散以细胞内外的浓度梯度为动力，在以细胞内外的浓度梯度为动力，在载体载体物质参与下，物质从浓度高的胞外向浓物质参与下，物质从浓度高的胞外向浓度低的胞内扩散。（度低的胞内扩散。（真核微生物）TSTST微生物营养物质的吸收机制微生物营养物质的吸收机制二、微生物对营养物质的吸收方式二、微生物对营养物质的吸收方式2、促进扩散、促进扩散与单纯扩散的相同点：与单纯扩散的相同点：c.无需代谢能。无需代谢能。a.被动的扩散。被动的扩散。b.无化学变化。无化学变化。微生物营养物质的吸收机制微生物营养物质的吸收机制二、微生物对营养物质的吸收方式二、微生物对营养物质的吸收方式2、促进扩散、促进扩散促进扩散独有的特点：促进扩散独有的特点：载体使营养物质的扩散加快，它会影响该营载体使营养物质的扩散加快，它会影响该营养物质在膜内外建立浓度的动态平衡状态吗？养物质在膜内外建立浓度的动态平衡状态吗？a.载体的专一性载体的专一性b.运输速率提高运输速率提高微生物营养物质的吸收机制微生物营养物质的吸收机制二、微生物对营养物质的吸收方式二、微生物对营养物质的吸收方式3、主动运输、主动运输以代谢能为动力，在载体参与下，将物质从胞外向胞内转运。以代谢能为动力，在载体参与下，将物质从胞外向胞内转运。SSSSSSSSSSSSTSSSSSS胞外 胞膜 胞内TSTST微生物营养物质的吸收机制微生物营养物质的吸收机制二、微生物对营养物质的吸收方式二、微生物对营养物质的吸收方式3、主动运输、主动运输主动运输同促进扩散的共同点：主动运输同促进扩散的共同点：a.载体载体b.载体构型的变化。载体构型的变化。微生物营养物质的吸收机制微生物营养物质的吸收机制二、微生物对营养物质的吸收方式二、微生物对营养物质的吸收方式3、主动运输、主动运输主动运输与促进扩散的不同点：主动运输与促进扩散的不同点：a.动力动力b.载体构型变化原理载体构型变化原理微生物营养物质的吸收机制微生物营养物质的吸收机制二、微生物对营养物质的吸收方式二、微生物对营养物质的吸收方式4、基团转位：、基团转位：被吸收物质以被吸收物质以微生物的代谢能为动力微生物的代谢能为动力，通过一个复杂的运输系统从胞外转运到，通过一个复杂的运输系统从胞外转运到胞内，并发生化学变化。胞内，并发生化学变化。（厌氧细菌和兼性厌氧细菌）大肠杆菌磷酸转移酶体系与葡萄糖的运输微生物营养物质的吸收机制微生物营养物质的吸收机制二、微生物对营养物质的吸收方式二、微生物对营养物质的吸收方式4、基团转位：、基团转位：被吸收物质以微生物的代谢能为动力，通过一个复杂的运输系统从胞外转运到被吸收物质以微生物的代谢能为动力，通过一个复杂的运输系统从胞外转运到胞内，并发生化学变化。胞内，并发生化学变化。（厌氧细菌和兼性厌氧细菌）大肠杆菌磷酸转移酶体系与葡萄糖的运输v膜泡运输膜泡运输(memberanevesicletransport)胞吞作用胞吞作用(phagocytosis)胞饮作用胞饮作用(pinocytosis)。微生物营养物质的吸收机制微生物营养物质的吸收机制第二节第二节微生物营养物质的吸收机制微生物营养物质的吸收机制三、几种主要营养物质的吸收三、几种主要营养物质的吸收1、糖：、糖：促进扩散、基团转位、主动运输。促进扩散、基团转位、主动运输。2、肽与氨基酸：、肽与氨基酸：主动运输（主要方式）、促进扩散（次要方式）主动运输（主要方式）、促进扩散（次要方式）3、离子：、离子：主动运输主动运输培养基培养基培养基培养基:是人工配制的适合微生物生长繁是人工配制的适合微生物生长繁殖或积累代谢产物的殖或积累代谢产物的营养物质营养物质。培养基的作用：培养基的作用：为微生物提供理想的人为微生物提供理想的人工培养环境，以进行微生物工培养环境，以进行微生物生命活动规律生命活动规律的研究和微生的研究和微生物物生物制品生物制品的生产。的生产。q配制培养基的原则配制培养基的原则选择适宜的营养物质选择适宜的营养物质营养物质浓度及配比合适营养物质浓度及配比合适控制控制pH条件条件控制氧化还原电位控制氧化还原电位(redoxpotential)原料选择原料选择灭菌处理（消泡）灭菌处理（消泡）一、配制培养基的基本原则一、配制培养基的基本原则培养基培养基培养基培养基一、配制培养基的基本原则一、配制培养基的基本原则1、适合不同微生物的营养特点。、适合不同微生物的营养特点。(1)从营养型的角度看从营养型的角度看生理特点不同生理特点不同细菌细菌放线菌放线菌霉菌霉菌营养要求不同营养要求不同牛肉膏蛋白胨培养基牛肉膏蛋白胨培养基高氏一号培养基高氏一号培养基马丁氏培养基或蔡氏培养基马丁氏培养基或蔡氏培养基(2)从类群的角度看从类群的角度看自养微生物自养微生物合成能力强合成能力强简单的无机物简单的无机物异养微生物异养微生物合成能力弱合成能力弱至少提供一种有机物至少提供一种有机物培养基培养基一、配制培养基的基本原则一、配制培养基的基本原则2、调配好培养基中各种营养成分的比例和浓度。、调配好培养基中各种营养成分的比例和浓度。(1)浓度适中原则浓度适中原则大量元素大量元素10-3-10-4mol/L微量元素微量元素10-6-10-8mol/L培养基培养基一、配制培养基的基本原则一、配制培养基的基本原则2、调配好培养基中各种营养成分的比例和浓度。、调配好培养基中各种营养成分的比例和浓度。(2)营养比例原则营养比例原则a.C/Nb.其它营养的比例（矿质元素、氨基酸）其它营养的比例（矿质元素、氨基酸）同一种微生物在不同同一种微生物在不同C/N培养基培养时，表现不同。培养基培养时，表现不同。短棒杆菌的谷氨酸发酵培养基短棒杆菌的谷氨酸发酵培养基C/N=4:1，菌体繁殖；，菌体繁殖；C/N=3:1，谷氨酸形成，谷氨酸形成不同的微生物，所需营养物不同的微生物，所需营养物C/N不同。不同。细菌、酵母菌细胞的细菌、酵母菌细胞的C/N=5:1，而霉菌，而霉菌=10:1（？）（？）培养基培养基一、配制培养基的基本原则一、配制培养基的基本原则3、控制培养条件、控制培养条件pHO2CO2渗透压渗透压微生物生长繁殖微生物生长繁殖培养条件培养条件影响影响影响影响微生物培养体系微生物培养体系(1)培养基的培养基的pH值的控制。值的控制。培养基培养基一、配制培养基的基本原则一、配制培养基的基本原则a.根据各类微生物的特点来调节培养基的根据各类微生物的特点来调节培养基的pH值。值。霉菌、酵母菌适于酸性，霉菌、酵母菌适于酸性，左右左右)细菌、放线菌喜中性或偏碱性细菌、放线菌喜中性或偏碱性左右左右)(1)培养基的培养基的pH值的控制。值的控制。培养基培养基一、配制培养基的基本原则一、配制培养基的基本原则磷酸盐、碳酸盐、蛋白胨、氨基酸磷酸盐、碳酸盐、蛋白胨、氨基酸(配制培养时加入配制培养时加入)磷酸盐缓冲作用的反应式为：磷酸盐缓冲作用的反应式为：H+(强酸强酸)+HPO4=(弱碱弱碱)H2PO4-(弱酸弱酸)OH-(强碱强碱)+H2PO4-(弱酸弱酸)HPO4=(弱碱弱碱)+H2O碳酸钙碳酸钙（配制培养基时加入）（配制培养基时加入）酸或碱酸或碱b.使用使用pH值缓冲剂值缓冲剂由微生物与氧气的关系形成了三类微生物：由微生物与氧气的关系形成了三类微生物：专性好氧性微生物专性好氧性微生物专性厌氧性微生物专性厌氧性微生物兼性厌氧的微生物兼性厌氧的微生物培养基培养基一、配制培养基的基本原则一、配制培养基的基本原则实践对策：实践对策：专性好氧性微生物：空气提供氧气、工业上采用通气装置。专性好氧性微生物：空气提供氧气、工业上采用通气装置。专性厌氧性微生物：采用理化方法除氧、向培养体系加入专性厌氧性微生物：采用理化方法除氧、向培养体系加入还原剂还原剂（胱氨酸、巯基乙酸钠、（胱氨酸、巯基乙酸钠、Na2S和抗坏血酸）和抗坏血酸）(2)O2浓度的调节浓度的调节（3）CO2的调节的调节对自养微生物来说，空气中只占容积的对自养微生物来说，空气中只占容积的0.03%的的CO2量意味着什么？量意味着什么？培养基培养基一、配制培养基的基本原则一、配制培养基的基本原则增加增加CO2供应的途径：供应的途径：紫硫细菌和绿硫细菌等厌氧性自养菌：培养基中加入紫硫细菌和绿硫细菌等厌氧性自养菌：培养基中加入NaHCO3按培养基成分分按培养基成分分按培养基的用途分按培养基的用途分按物理性状分按物理性状分 培养基培养基二、培养基的类型二、培养基的类型培养基类型培养基类型合成培养基合成培养基天然培养基天然培养基基本培养基基本培养基富集培养基富集培养基鉴别培养基鉴别培养基固体培养基固体培养基液体培养基液体培养基半固体培养基半固体培养基1、按照培养基成分分：、按照培养基成分分：a.合成培养基合成培养基化学成分和浓度完全清楚的物质配制的培养基。化学成分和浓度完全清楚的物质配制的培养基。培养基培养基二、培养基的类型二、培养基的类型高氏一号合成培养基高氏一号合成培养基可溶性淀粉可溶性淀粉20.0克克KNO31.0克克K2HPO40.5克克MgSO47H2O0.5克克NaCl0.5克克FeSO47H2O溶液溶液2滴（滴（10%）蒸馏水蒸馏水1000毫升毫升1、按照培养基成分分：、按照培养基成分分：培养基培养基二、培养基的类型二、培养基的类型b.天然培养基天然培养基以动植物组织或微生物浸出液为原料配制的培养基。以动植物组织或微生物浸出液为原料配制的培养基。（牛肉膏蛋白胨）（牛肉膏蛋白胨）牛肉膏蛋白胨培养基牛肉膏蛋白胨培养基牛肉膏牛肉膏3.0克克蛋白胨蛋白胨10.0克克食盐食盐5.0克克蒸馏水（自来水）蒸馏水（自来水）1000毫升毫升2、按照培养用途：、按照培养用途：培养基培养基二、培养基的类型二、培养基的类型b.富集培养基富集培养基(增殖培养基）增殖培养基）为为分离分离某种微生物配制出的适合它生长而不利于其他微生物生长的培某种微生物配制出的适合它生长而不利于其他微生物生长的培养基。养基。c.鉴别培养基鉴别培养基根据微生物的代谢特点，通过指示剂的呈色反应，用以鉴别不同微生根据微生物的代谢特点，通过指示剂的呈色反应，用以鉴别不同微生物的培养基。（物的培养基。（伊红伊红-甲基蓝培养基甲基蓝培养基鉴别大肠杆菌鉴别大肠杆菌(菌落小菌落小,绿色光泽绿色光泽)和产气和产气肠杆菌肠杆菌(菌落大菌落大,灰棕色灰棕色)）a.基本培养基基本培养基将多种微生物都需要的营养物质配而成培养基。将多种微生物都需要的营养物质配而成培养基。3、按照培养基的物理性状、按照培养基的物理性状培养基培养基二、培养基的类型二、培养基的类型b.液体培养基液体培养基未加凝固剂呈液态的培养基称为液体培养基。未加凝固剂呈液态的培养基称为液体培养基。c.半固体培养基半固体培养基在液体培养基中加入少量琼脂（在液体培养基中加入少量琼脂（0.2-0.5%）。a.固体培养基固体培养基在液体培养基中加入在液体培养基中加入凝固剂凝固剂使呈固体状态，称为固体培养基。使呈固体状态，称为固体培养基。(琼脂琼脂1.5-2%)营养缺陷型与原养型的概念营养缺陷型与原养型的概念某些菌株发生突变后，失去合成某种必某些菌株发生突变后，失去合成某种必需营养物质的能力，必须从外界摄取才需营养物质的能力，必须从外界摄取才能进行生长繁殖，这种突变株称为营养能进行生长繁殖，这种突变株称为营养缺陷型（缺陷型（auxotroph）相应的野生菌株称为原养型相应的野生菌株称为原养型（protrophy）培养基培养基微生物代谢微生物代谢：微生物细胞所进行的化学反应的总和。：微生物细胞所进行的化学反应的总和。微生物合成代谢微生物合成代谢：小分子合成复杂大分子的过程；：小分子合成复杂大分子的过程；微生物分解代谢微生物分解代谢：细胞物质或营养物质降解形成简单产物的过程。：细胞物质或营养物质降解形成简单产物的过程。微微生生物物的的代代谢谢物质代谢物质代谢能量代谢能量代谢产能代谢产能代谢耗能代谢耗能代谢分解代谢分解代谢合成代谢合成代谢微生物的代谢微生物的代谢微生物的代谢微生物的代谢一、微生物的产能代谢一、微生物的产能代谢（一）微生物产能代谢的本质（一）微生物产能代谢的本质生物氧化生物氧化生物体内的物质经过一系列连续的氧化还原反应分解并释放能量的过程生物体内的物质经过一系列连续的氧化还原反应分解并释放能量的过程。AH2A辅酶辅酶辅酶辅酶H2受氢体受氢体受氢体受氢体H2脱氢酶脱氢酶氧化酶氧化酶生物氧化基本过程生物氧化基本过程微生物的代谢微生物的代谢一、微生物的产能代谢一、微生物的产能代谢（二）高能键化合物（二）高能键化合物高能键化合物的共性：高能键化合物的共性：高能键的形成和断开可逆，沟通了微生物两个代谢类型高能键的形成和断开可逆，沟通了微生物两个代谢类型光能光能光能营养型微生物光能营养型微生物化能营养型微生物化能营养型微生物化学能化学能耗能代谢耗能代谢合成代谢合成代谢和和分解代谢分解代谢ATPADPATP的合成：的合成：底物水平磷酸化底物水平磷酸化：酶的作用将高能磷酸根转给：酶的作用将高能磷酸根转给ADP形成形成ATP；氧化磷酸化氧化磷酸化：呼吸链呼吸链光合磷酸化光合磷酸化：蓝细菌蓝细菌非环式非环式光合细菌光合细菌环式环式 嗜盐细菌嗜盐细菌色素蛋白色素蛋白 微生物的代谢微生物的代谢一、微生物的产能代谢一、微生物的产能代谢（二）高能键化合物（二）高能键化合物微生物的代谢微生物的代谢一、微生物的产能代谢一、微生物的产能代谢（三）微生物的呼吸作用类型（三）微生物的呼吸作用类型有氧呼有氧呼吸：吸：无氧呼无氧呼吸：吸：发发酵：酵：类型类型共同点：共同点：氧化还原反应氧化还原反应区别点：区别点：电子最终受体电子最终受体氧化基质氧化基质电子最终交给无机氧化物的氧化过程电子最终交给无机氧化物的氧化过程 不需要氧分子作电子受体的氧化作用（酒精发酵、乳不需要氧分子作电子受体的氧化作用（酒精发酵、乳酸发酵等）（供、受体都为有机物）酸发酵等）（供、受体都为有机物）以分子氧作最终电子受体以分子氧作最终电子受体无机物氧化：无机物氧化：H，F，NH3等等微生物的代谢微生物的代谢二、微生物的合成代谢二、微生物的合成代谢（一）合成代谢产物类型（一）合成代谢产物类型 1、细胞结构物质（初级代谢）、细胞结构物质（初级代谢）（蛋白质、碳水化合物、脂肪、核酸）蛋白质、碳水化合物、脂肪、核酸）2、次生代谢、次生代谢次级代谢次级代谢（次生代谢产物）：（次生代谢产物）：避免初级代谢过程中某种中间避免初级代谢过程中某种中间产物积累造成的毒害的而产生产物积累造成的毒害的而产生的一类有利于生存的代谢类型。的一类有利于生存的代谢类型。微生物合成一些对微生物自身的生命活动没有明确功能的物微生物合成一些对微生物自身的生命活动没有明确功能的物质的过程。质的过程。抗生素：抗生素：激素：激素：毒素：毒素：色素色素:初级代谢初级代谢（初级代谢产物）初级代谢产物）与微生物的产能代谢和耗能代谢的有关的代谢类型。与微生物的产能代谢和耗能代谢的有关的代谢类型。微生物的代谢微生物的代谢二、微生物的合成代谢二、微生物的合成代谢（二）微生物合成代谢的生化过程（二）微生物合成代谢的生化过程异养菌合成代谢分三层次进行：异养菌合成代谢分三层次进行：第一层次：降解反应。（碳的骨架、能量）第一层次：降解反应。（碳的骨架、能量）多糖多糖单糖单糖小分子碳的化合物（小分子碳的化合物（C1-C7）（酶促）（酶促）第二层次：小