微生物的营养与代谢 (2).ppt

关于微生物的营养与代谢(2)现在学习的是第1页，共67页22.1 微生物的营养物质微生物的营养物质Nutrients of Microorganisms营养物质的确定，主要依据组成细胞的化学成营养物质的确定，主要依据组成细胞的化学成分以及我们所需要的代谢产物的化学组成。分以及我们所需要的代谢产物的化学组成。分析微生物细胞的化学组成，是了解微生物营分析微生物细胞的化学组成，是了解微生物营养的基础。养的基础。现在学习的是第2页，共67页32.1.1微生物细胞的元素组成微生物细胞的元素组成Element Composing of Microorganisms-微生物细胞的化学元素组成与高等生物相同，包微生物细胞的化学元素组成与高等生物相同，包括碳、氢、氧、氮和各种矿质元素。括碳、氢、氧、氮和各种矿质元素。现在学习的是第3页，共67页4（1）水分水分水是微生物及一切生物细胞中含量最多的成分。水是微生物及一切生物细胞中含量最多的成分。微生物细胞的含水量随种类和生长期而异。微生物细胞的含水量随种类和生长期而异。通常情况下通常情况下细菌含水量为细胞鲜重的细菌含水量为细胞鲜重的75%85%;酵母菌为酵母菌为70%85%;丝状真菌为丝状真菌为 85%90%;细菌芽孢和霉菌孢子的含水量约为细菌芽孢和霉菌孢子的含水量约为40%。现在学习的是第4页，共67页5（2 2）干物质的元素组成）干物质的元素组成-主要组成元素为碳、氢、氧、氮，约占细胞干主要组成元素为碳、氢、氧、氮，约占细胞干重的重的90%90%97%97%，其余，其余3%3%10%10%为磷、钾等矿质元为磷、钾等矿质元素。素。-碳、氢元素含量比较稳定，约分别占细胞干碳、氢元素含量比较稳定，约分别占细胞干物质重量的物质重量的50%50%及及7%7%。-氮含量变化较大，单细胞微生物的含氮量高于氮含量变化较大，单细胞微生物的含氮量高于丝状真菌，丝状真菌，C/NC/N小于丝状真菌。小于丝状真菌。现在学习的是第5页，共67页6-矿质元素约占细胞干重的矿质元素约占细胞干重的3%3%10%10%，其中，其中磷磷含量最高，约占灰分元素的含量最高，约占灰分元素的50%50%，其次为，其次为钾钾，约占灰分总量的约占灰分总量的20%20%，其余元素含量较少。，其余元素含量较少。现在学习的是第6页，共67页7微生物细胞的化学组成随微生物细胞的化学组成随微生物种类、培养微生物种类、培养条件和生长阶段条件和生长阶段不同而有明显差异。不同而有明显差异。在特殊生态在特殊生态 环境中生活的一些微生物，常在环境中生活的一些微生物，常在细胞内富集某些特殊元素。细胞内富集某些特殊元素。如海洋微生物含有较多如海洋微生物含有较多钠钠元素，某些硫化细菌元素，某些硫化细菌能在细胞内积累能在细胞内积累硫硫元素，某些鞘细菌在鞘中元素，某些鞘细菌在鞘中沉积沉积铁铁和和锰锰的氧生物，硅藻在外壳中积累的氧生物，硅藻在外壳中积累硅硅和和钙钙等元素。等元素。现在学习的是第7页，共67页8微生物细胞中主要元素含量微生物细胞中主要元素含量(占干重占干重%)%)元素元素 -细菌细菌 -酵母菌酵母菌 -霉菌霉菌C C-50.4 50.4-49.8 49.8-47.9 47.9H H-6.76.7-6.76.7-6.7 6.7O O-30.5 30.5-31.1 31.1-40.2 40.2N N-12.312.3-12.4 12.4-5.2 5.2-C:N C:N-4 45:15:1-4 45:15:1-9 910:110:1现在学习的是第8页，共67页9微生物细胞中灰分元素含量微生物细胞中灰分元素含量(%)(%)-灰分元素灰分元素-固氮菌固氮菌-醋酸细菌醋酸细菌-酵母菌酵母菌-霉菌霉菌-P P2 2O O5 5-4.954.95-2.712.71-3.543.54-4.854.85-K K2 2O O-2.412.41-1.281.28-2.342.34-2.812.81-CaOCaO-0.890.89-0.640.64-0.380.38-0.190.19-MgOMgO-0.820.82-0.480.48-0.430.43-0.380.38-NaNa2 2O O-0.070.07-0.160.16-1.121.12-SOSO3 3-0.290.29-0.040.04-0.110.11-FeFe2 2O O3 3-0.080.08-0.620.62-0.040.04-0.160.16-SiOSiO2 2-0.040.04-0.090.09-0.040.04-CuOCuO-0.100.10-总量总量-9.519.51-6.036.03-6.866.86-9.669.66现在学习的是第9页，共67页102.1.2微生物细胞中的物质组成微生物细胞中的物质组成Substance Composing of Microorganisms少量矿质元素以离子态存在，大量非矿质元少量矿质元素以离子态存在，大量非矿质元素组成细胞有机物质。素组成细胞有机物质。按作用可将细胞内的有机物质分为按作用可将细胞内的有机物质分为3类类:现在学习的是第10页，共67页11n一是结构物质，是构成细胞壁、细胞膜、一是结构物质，是构成细胞壁、细胞膜、细胞核、细胞质和细胞器的组成分，包细胞核、细胞质和细胞器的组成分，包括蛋白质、多糖、核酸和类脂等。括蛋白质、多糖、核酸和类脂等。n二是贮藏物质，主要为多糖和脂类，如二是贮藏物质，主要为多糖和脂类，如淀粉、糖原、脂肪和多聚淀粉、糖原、脂肪和多聚-羟基丁酸等。羟基丁酸等。n三是代谢底物和产物，包括存在于细胞三是代谢底物和产物，包括存在于细胞内的糖内的糖、氨基酸、核苷酸、有机酸和维、氨基酸、核苷酸、有机酸和维生素等低分子量化合物。生素等低分子量化合物。现在学习的是第11页，共67页12微生物细胞主要有机成分含量微生物细胞主要有机成分含量(占干重占干重%)%)-成分成分-细菌细菌-酵母菌酵母菌-霉菌霉菌-蛋白质蛋白质-50508080-32327575-14145252-核酸核酸-10102020-6 68 8-1 12 2-糖类糖类-12122828-27276363-7 74040-脂类脂类-5 52020-2 21515-4 44040-现在学习的是第12页，共67页13（1）蛋白质、肽和氨基酸蛋白质、肽和氨基酸n蛋白质在微生物体内的含量约达干重的蛋白质在微生物体内的含量约达干重的50%50%。蛋白质。蛋白质是重要的细胞结构物质。是重要的细胞结构物质。-如组蛋白与如组蛋白与DNA DNA 结合构成真核微生物细胞的染色体；结合构成真核微生物细胞的染色体；-与与RNARNA结合构成核糖体；结合构成核糖体；-与磷脂共同构成细胞质膜和细胞器的膜结构；与磷脂共同构成细胞质膜和细胞器的膜结构；-以鞭毛蛋白形式构成鞭毛等。以鞭毛蛋白形式构成鞭毛等。n许多种蛋白质和多肽本身就是酶或辅酶，它们在细胞的许多种蛋白质和多肽本身就是酶或辅酶，它们在细胞的代谢过程中起着重要的催化作用。代谢过程中起着重要的催化作用。现在学习的是第13页，共67页14微生物细胞内还有游离多肽。微生物细胞内还有游离多肽。如谷胱甘肽在磷酸甘油醛脱氢酶作用时起氧化还原如谷胱甘肽在磷酸甘油醛脱氢酶作用时起氧化还原作用。作用。一些细菌、放线菌和真菌可以产生多肽类抗生素和一些细菌、放线菌和真菌可以产生多肽类抗生素和毒素。毒素。现在学习的是第14页，共67页15n细胞内的游离氨基酸主要为代谢过程细胞内的游离氨基酸主要为代谢过程(合成合成与降解与降解)的中间产物，个别类群的中间产物，个别类群(如谷氨酸如谷氨酸棒杆菌棒杆菌)能向培养基内分泌大量谷氨酸而用能向培养基内分泌大量谷氨酸而用于工业发酵生产味精。于工业发酵生产味精。现在学习的是第15页，共67页16（2）核酸与核苷酸）核酸与核苷酸-核酸有脱氧核糖核酸核酸有脱氧核糖核酸(DNA)核糖核酸核糖核酸(RNA)两类。两类。-DNA主要存在于细胞核、质粒和某些细胞主要存在于细胞核、质粒和某些细胞器器(如叶绿体与线粒体如叶绿体与线粒体)中。中。DNA在细胞中的含量随微生物的种类而变化。如大在细胞中的含量随微生物的种类而变化。如大肠杆菌为肠杆菌为3%4%，而酵母菌仅为，而酵母菌仅为0.3%左右。左右。每个微生物细胞的每个微生物细胞的DNA含量在分裂间期是稳定的，含量在分裂间期是稳定的，而在细胞分裂时因复制而成倍增加。而在细胞分裂时因复制而成倍增加。现在学习的是第16页，共67页17RNA在细胞中的含量在微生物生长过程中变在细胞中的含量在微生物生长过程中变化较大。当微生物旺盛生长时，其含量迅速化较大。当微生物旺盛生长时，其含量迅速增加，反之下降。增加，反之下降。微生物细胞中的微生物细胞中的RNA含量高于含量高于DNA。如大肠杆菌在快速生长时期，如大肠杆菌在快速生长时期，RNA含量达细胞干重含量达细胞干重的的20%，酵母菌为，酵母菌为6%8%，丝状真菌仅为，丝状真菌仅为1%2%。现在学习的是第17页，共67页18除除ATPATP外，微生物细胞中的游离核苷和核苷外，微生物细胞中的游离核苷和核苷酸较少，后者大多是微生物代谢过程的中间酸较少，后者大多是微生物代谢过程的中间产物。产物。现在学习的是第18页，共67页19（3 3）类脂）类脂-主要包括脂肪、磷脂、甾醇、蜡和多聚主要包括脂肪、磷脂、甾醇、蜡和多聚-羟基丁酸等。其共同特点是不溶于水而易溶羟基丁酸等。其共同特点是不溶于水而易溶于有机溶剂。于有机溶剂。现在学习的是第19页，共67页20n-脂肪是许多种微生物的贮藏物质，产脂红酵母和白脂肪是许多种微生物的贮藏物质，产脂红酵母和白地霉积累的脂肪可达细胞干重的地霉积累的脂肪可达细胞干重的50%50%以上。以上。n-磷脂是生物膜的重要成分，微生物中主要有脑磷脂、磷脂是生物膜的重要成分，微生物中主要有脑磷脂、卵磷脂卵磷脂(磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱)、磷脂酰肌醇和磷脂酰丝氨酸等。、磷脂酰肌醇和磷脂酰丝氨酸等。n-甾醇是真核和个别原核生物甾醇是真核和个别原核生物(如支原体如支原体)细胞生物膜的细胞生物膜的组成分。组成分。n-多聚多聚-羟基丁酸是一种低级脂肪酸的聚合物，是多羟基丁酸是一种低级脂肪酸的聚合物，是多种细菌的特殊碳源和能源性贮藏物质。种细菌的特殊碳源和能源性贮藏物质。现在学习的是第20页，共67页21（4 4）碳水化合物）碳水化合物-主要为多糖、寡糖和单糖。它们参与组主要为多糖、寡糖和单糖。它们参与组成各种细胞结构。成各种细胞结构。-如脱氧核糖和核糖是如脱氧核糖和核糖是DNADNA和和RNARNA的重要成分。的重要成分。-已糖及其衍生物参与细胞壁中肽聚糖、纤维素、已糖及其衍生物参与细胞壁中肽聚糖、纤维素、几丁质和果胶等高聚物的合成，也可与类脂结合形几丁质和果胶等高聚物的合成，也可与类脂结合形成脂多糖，存在于细胞壁和细胞膜中。成脂多糖，存在于细胞壁和细胞膜中。-多糖及其衍生物是细菌荚膜的主要成分。多糖及其衍生物是细菌荚膜的主要成分。-多糖也是微生物细胞内的重要贮藏物质，主要有淀多糖也是微生物细胞内的重要贮藏物质，主要有淀粉和糖原两种。粉和糖原两种。现在学习的是第21页，共67页22（5 5）维生素）维生素VitaminsVitamins-主要是主要是B B族维生素。维生素是细胞中多种酶族维生素。维生素是细胞中多种酶的辅酶或活性基，是保持酶活性必需的成分。的辅酶或活性基，是保持酶活性必需的成分。一些微生物类群，如酵母菌可以合成一些微生物类群，如酵母菌可以合成B B族维生素，常族维生素，常用其细胞制成酵母粉或酵母汁，作为细菌培养基中用其细胞制成酵母粉或酵母汁，作为细菌培养基中B B族维生素的来源。族维生素的来源。现在学习的是第22页，共67页23（6 6）其它有机物质）其它有机物质-核黄素、尼克酰胺和细胞色素等是生物体内重核黄素、尼克酰胺和细胞色素等是生物体内重要的氧化还原酶的辅基。要的氧化还原酶的辅基。-光合微生物光合微生物(包括藻类、蓝细菌和光合细菌包括藻类、蓝细菌和光合细菌等等)具有光合色素具有光合色素(叶绿素、菌绿素、藻胆色叶绿素、菌绿素、藻胆色素和类胡罗卜素等素和类胡罗卜素等)。-许多微生物种类在生长过程中还可产生多种许多微生物种类在生长过程中还可产生多种可溶性和不溶性色素，使菌落具有特征性颜色。可溶性和不溶性色素，使菌落具有特征性颜色。-有些类群可以产生抗生素、激素及毒素等具有有些类群可以产生抗生素、激素及毒素等具有特殊生理功能的次生代谢产物。特殊生理功能的次生代谢产物。现在学习的是第23页，共67页242.1.3微生物的营养物质微生物的营养物质Nutrients-微生物所需的营养要素与动、植物相似。微生物所需的营养要素与动、植物相似。异养型微生物与动物的营养要素基本吻合，自异养型微生物与动物的营养要素基本吻合，自养型微生物与绿色植物的营养要素一致。养型微生物与绿色植物的营养要素一致。微生物的营养要素包括微生物的营养要素包括水、碳源、氮源、能源、水、碳源、氮源、能源、生长因子和无机盐生长因子和无机盐。现在学习的是第24页，共67页表表5-4 5-4 微生物与动植物的营养要素微生物与动植物的营养要素动物动物(异养异养)微生物微生物绿色植物绿色植物(自自养养)异养异养自养自养水分水分水水水水水水水水碳源碳源糖类糖类,脂肪脂肪糖糖,醇醇,脂肪脂肪,有有机酸等机酸等二氧化碳二氧化碳,碳酸碳酸盐盐二氧化碳二氧化碳,碳酸碳酸盐盐 能源能源与碳源同与碳源同与碳源同与碳源同氧化无机物氧化无机物,日日光能光能日光能日光能氮源氮源蛋白质及其降蛋白质及其降解物解物蛋白质及其降解产蛋白质及其降解产物物,有机氮化物有机氮化物,无无机氮化物机氮化物,氮气氮气无机氮化物无机氮化物,氮气氮气无机化物无机化物生长因子生长因子维生素维生素部分微生物需维部分微生物需维生素等生长因子生素等生长因子不需要不需要不需要不需要无机元素无机元素无机盐无机盐无机盐无机盐无机盐无机盐无机盐无机盐现在学习的是第25页，共67页26-(1)水水-WaterAll microorganisms require water.Nutrients must be in aqueous solution before they can enter the cells.Water is to dissolve and disperse nutrients and to provide a suitable milieu for the various metabolic reactions of a cell.Moreover,the high specific heat of water provides resistance to sudden,transient temperature changes in the environment.现在学习的是第26页，共67页27水是一切生物生存的基本条件。除休眠体水是一切生物生存的基本条件。除休眠体(如芽孢、如芽孢、孢子和孢囊等孢子和孢囊等)外，无论是水生还是陆生生物的生命外，无论是水生还是陆生生物的生命活动都离不了水。活动都离不了水。n水是许多营养物质的溶剂，营养物质进入细胞和代谢废水是许多营养物质的溶剂，营养物质进入细胞和代谢废物排出细胞均以水为媒介。物排出细胞均以水为媒介。n水能维持生物大分子结构稳定和酶活性。细胞内的水能维持生物大分子结构稳定和酶活性。细胞内的一切生化反应均在水介质系统中进行。一切生化反应均在水介质系统中进行。n水是蓝细菌等少数微生物还原水是蓝细菌等少数微生物还原COCO2 2时的供氢体。时的供氢体。n一定量的水分是维持细胞渗透压的必要条件。一定量的水分是维持细胞渗透压的必要条件。n水的比热高，又是热的良导体，能有效地吸收代谢过水的比热高，又是热的良导体，能有效地吸收代谢过程中产生的热量，使细胞温度不至于骤然升高，能有程中产生的热量，使细胞温度不至于骤然升高，能有效调节细胞内的温度。效调节细胞内的温度。现在学习的是第27页，共67页28-微生物细胞内的水分有游离态和结合态两种微生物细胞内的水分有游离态和结合态两种形式，两者的生理功能不同。形式，两者的生理功能不同。结合水不流动，不易蒸发，不冻结，不能作为结合水不流动，不易蒸发，不冻结，不能作为溶剂，也不渗透。溶剂，也不渗透。游离水与之相反。微生物细胞内游离与结合水游离水与之相反。微生物细胞内游离与结合水的比例大约为的比例大约为4：1。现在学习的是第28页，共67页29(2)碳源碳源Carbon sourceAll microorganisms require carbon in some form for use in synthesizing cell components.All require at least small amount of CO2.However,some can use CO2 as their major,or even sole,source of carbon;such microorganisms are termed autotrophs.Others require organic compounds as their carbon source and are termed heterotrophs.现在学习的是第29页，共67页30-凡能提供微生物营养所需碳元素凡能提供微生物营养所需碳元素(碳架碳架)的营养物质称为碳源。的营养物质称为碳源。碳素是构成菌体成分的主要元素，又是产生碳素是构成菌体成分的主要元素，又是产生各种代谢产物和细胞内贮藏物质的重要原料。各种代谢产物和细胞内贮藏物质的重要原料。现在学习的是第30页，共67页31 从从CO2到复杂的天然有机含碳化合物之间的到复杂的天然有机含碳化合物之间的各种无机、有机碳化物均能程度不等地为各种无机、有机碳化物均能程度不等地为微生物利用。微生物利用。n碳源分为无机碳源和有机碳源。碳源分为无机碳源和有机碳源。自养型微生物能以自养型微生物能以CO2作为碳源，合成碳作为碳源，合成碳水化合物，进而转化为复杂的多糖、类脂、水化合物，进而转化为复杂的多糖、类脂、蛋白质和核酸等细胞物质。蛋白质和核酸等细胞物质。现在学习的是第31页，共67页32n化能异养型微生物以有机碳化合物为碳源。常用化能异养型微生物以有机碳化合物为碳源。常用的碳源物质有糖类的碳源物质有糖类(单糖、寡糖和多糖单糖、寡糖和多糖)、有机酸、有机酸、醇、脂类、烃类及芳香族化合物等。醇、脂类、烃类及芳香族化合物等。其中糖类是利用最广泛的碳源，其次为醇类、其中糖类是利用最广泛的碳源，其次为醇类、有机酸和脂类。有机酸和脂类。在糖类中，单糖优于双糖和多糖；已糖优于在糖类中，单糖优于双糖和多糖；已糖优于戊糖；葡萄糖、果糖优于甘露糖和半乳糖；戊糖；葡萄糖、果糖优于甘露糖和半乳糖；淀粉明显优于纤维素和几丁质等纯多糖；纯淀粉明显优于纤维素和几丁质等纯多糖；纯多糖明显优于琼脂和木质素等杂多糖。氨基多糖明显优于琼脂和木质素等杂多糖。氨基酸和蛋白质既可提供氮素，也能提供碳素，酸和蛋白质既可提供氮素，也能提供碳素，但用作碳源时不够经济。但用作碳源时不够经济。n异养微生物的碳源同时充作能源，即碳源物质同异养微生物的碳源同时充作能源，即碳源物质同时提供碳素和能量。时提供碳素和能量。现在学习的是第32页，共67页微生物的碳源微生物的碳源类类 型型构成元素构成元素化合物化合物培养基原料培养基原料有有机机碳碳C.H.O.N.XC.H.O.N.XC.H.O.NC.H.O.NC.H.OC.H.OC.HC.H复杂蛋白质复杂蛋白质,核酸等核酸等多数氨基酸多数氨基酸,简单蛋简单蛋白质白质糖糖,醇醇,有机酸有机酸,脂类脂类烃类烃类牛肉膏牛肉膏,蛋白胨蛋白胨,花生饼花生饼粉等粉等氨基酸氨基酸,明胶明胶葡萄糖葡萄糖,蔗糖蔗糖,淀粉淀粉,糖蜜糖蜜等等天然气天然气,石油石油,石蜡等石蜡等 无无机机碳碳C.OC.OC.O.X C.O.X COCO2 2NaHCONaHCO3 3,CaCO,CaCO3 3等等 COCO2 2NaHCONaHCO3 3,CaCO,CaCO3 3等等 现在学习的是第33页，共67页34-异养细菌虽然必须以有机碳为碳源，但不少种异养细菌虽然必须以有机碳为碳源，但不少种类，尤其是生长在动物血液、组织和肠道中的有类，尤其是生长在动物血液、组织和肠道中的有益或致病微生物，还需少量益或致病微生物，还需少量CO2才能正常生长。才能正常生长。培养这类微生物时，常需提供约培养这类微生物时，常需提供约10%CO2(V/V)。现在学习的是第34页，共67页35(3)氮源氮源Nitrogen sourceAll microorganisms require nitrogen in some form for cell components.Bacteria are extremely versatile in this respect.Unlike eucaryotes,some bacteria can use atmospheric nitrogen.Others thrive on inorganic nitrogen compounds such as nitrate,or ammonium salts,and still others derive nitrogen from organic compounds such as amino acids.现在学习的是第35页，共67页36凡能提供微生物生长繁殖所需氮素的营养物质，凡能提供微生物生长繁殖所需氮素的营养物质，称为氮源。称为氮源。微生物能利用的氮源种类十分广泛，从微生物能利用的氮源种类十分广泛，从N2、无机氮化、无机氮化合物到复杂的有机氮化合物均能在不同程度上为微合物到复杂的有机氮化合物均能在不同程度上为微生物利用，但不同微生物能利用的氮源各异。生物利用，但不同微生物能利用的氮源各异。有些氮源还能在氧化过程中放出能量，为微生物提有些氮源还能在氧化过程中放出能量，为微生物提供能源供能源(NH3等氧化等氧化)。现在学习的是第36页，共67页37根据微生物对氮源利用的差异将其分为根据微生物对氮源利用的差异将其分为3 3个类型：个类型：n一是固氮微生物，能以空气中的分子态氮一是固氮微生物，能以空气中的分子态氮(N2)为唯一氮为唯一氮源，通过固氮酶系统将其还原成源，通过固氮酶系统将其还原成NH3，进一步合成所，进一步合成所需的各种有机氮化物。需的各种有机氮化物。现在学习的是第37页，共67页38n二是氨基酸自养型，能以无机氮二是氨基酸自养型，能以无机氮(铵盐、硝酸盐和铵盐、硝酸盐和尿素等尿素等)为唯一氮源，合成氨基酸，进而转化为为唯一氮源，合成氨基酸，进而转化为蛋白质及其它含氮有机物。这是数量最大，种类蛋白质及其它含氮有机物。这是数量最大，种类最多的一个类群。最多的一个类群。n三是氨基酸异养型，不能合成某些必需的氨基酸，三是氨基酸异养型，不能合成某些必需的氨基酸，必须从外源提供这些氨基酸才能生长。必须从外源提供这些氨基酸才能生长。n绿色植物和很多微生物均为氨基酸自养型生物，绿色植物和很多微生物均为氨基酸自养型生物，动物和部分异养微生物为氨基酸异养型生物。动物和部分异养微生物为氨基酸异养型生物。如乳酸细菌如乳酸细菌(Lactobacillus)需要谷氨酸、需要谷氨酸、天门冬氨酸、半胱氨酸、组氨酸、亮氨酸和天门冬氨酸、半胱氨酸、组氨酸、亮氨酸和脯氨酸等外源氨基酸才能生长。脯氨酸等外源氨基酸才能生长。现在学习的是第38页，共67页微生物的氮源微生物的氮源类类 型型元素元素化合物化合物培养基原料培养基原料有有机机氮氮N.CHO.XN.CHO.XN.CHO N.CHO 复杂蛋白质复杂蛋白质,核酸等核酸等尿素尿素,氨基酸氨基酸,简单蛋白简单蛋白质等质等牛肉膏牛肉膏,酵母膏酵母膏,饼粉及蚕饼粉及蚕蛹粉等蛹粉等尿素尿素,蛋白胨蛋白胨,明胶等明胶等 无无机机氮氮N.HN.HN.ON.ON N NHNH3 3,NH,NH4 4+等等NONO3 3-1-1N N2 2 (NH(NH4 4)2 2SOSO4 4,NH,NH4 4NONO3 3等等KNOKNO3 3等等空气空气 现在学习的是第39页，共67页40 将微生物分为氨基酸自养型和异养型有重要的实践意义。将微生物分为氨基酸自养型和异养型有重要的实践意义。n人和直接为人类服务的动物都需外界提供现成的氨基人和直接为人类服务的动物都需外界提供现成的氨基酸或蛋白质，这些蛋白质和氨基酸来自绿色植物。酸或蛋白质，这些蛋白质和氨基酸来自绿色植物。n植物蛋白质生产受气候、时间等因素制约，其产量远不植物蛋白质生产受气候、时间等因素制约，其产量远不能满足人类和养殖业对蛋白质食物和蛋白质饲料的需要。能满足人类和养殖业对蛋白质食物和蛋白质饲料的需要。n利用氨基酸自养型微生物将廉价的尿素、铵盐和硝酸利用氨基酸自养型微生物将廉价的尿素、铵盐和硝酸盐等无机氮转化为菌体蛋白或各种氨基酸，是解决人盐等无机氮转化为菌体蛋白或各种氨基酸，是解决人类食物和其它动物饲料蛋白质不足的一个重要途径。类食物和其它动物饲料蛋白质不足的一个重要途径。现在学习的是第40页，共67页41(4)能源能源-为微生物生命活动提供最初能量来源的营养物为微生物生命活动提供最初能量来源的营养物质和辐射能称为能源。质和辐射能称为能源。化能自养微生物的能源都是一些还原态无化能自养微生物的能源都是一些还原态无机物质。机物质。如如NH3、NH4+、NO2-、S、H2S、H2和和Fe2+等。能利等。能利用这些物质的微生物均为细菌，如硝酸细菌、亚硝酸细菌、用这些物质的微生物均为细菌，如硝酸细菌、亚硝酸细菌、硫细菌、氢细菌和铁细菌等。硫细菌、氢细菌和铁细菌等。现在学习的是第41页，共67页42在微生物的营养要素和营养物质中，有些要素在微生物的营养要素和营养物质中，有些要素或物质仅有一种功能，有些则具有多种功能。或物质仅有一种功能，有些则具有多种功能。n如光照仅提供能量；如光照仅提供能量；n还原态物质大多具有双重以上功能，如还原态物质大多具有双重以上功能，如NH3同是硝酸细菌的氮源和能源物质；同是硝酸细菌的氮源和能源物质；n氨基酸和蛋白质具有氮源、碳源和能源氨基酸和蛋白质具有氮源、碳源和能源3种种功能。功能。现在学习的是第42页，共67页43(5)矿质养分矿质养分Mineral elementsAll microorganisms require metal ions,such as K+,Ca2+,Mg2+,and Fe2+for nomal growth.Other metal ions are also needed but usually only at very low concentrations,such as Zn2+,Cu2+,Mo6+,and Co2+.These are often termed trace elements.Not all the biological functions of metal ions are known,but Fe2+,Mg2+,Zn2+,Ca2+,Mo6+,and Cu2+,are known to be cofactors for various enzymes.现在学习的是第43页，共67页44Most bacteria do not require Na+,but certain marine bacteria,cyanobacteria,and photosynthetic bacteria do require it.For those members of archaeobacteria known as the“extreme halophiles”,the requirement is astonishing.They can not grow with less than 12-15%NaCl.They require this high level of NaCl for maintenance of the integrity of their cell walls and for the stability and activity of their certain enzymes.现在学习的是第44页，共67页45-矿质元素是微生物生命活动不可缺少的物质。矿质元素是微生物生命活动不可缺少的物质。微生物细胞中的矿质元素约占细胞干重的微生物细胞中的矿质元素约占细胞干重的3%10%。其主要功能：其主要功能：构成微生物的细胞结构；构成微生物的细胞结构；酶活性基的组成分和酶的激活剂；酶活性基的组成分和酶的激活剂；调节细胞渗透压、调节细胞渗透压、pH值和氧化还原电位；值和氧化还原电位；化能自养菌的能源化能自养菌的能源(S、Fe2+等等)。现在学习的是第45页，共67页46根据微生物对矿质元素需要量的大小将其分为两类根据微生物对矿质元素需要量的大小将其分为两类n需要浓度在需要浓度在10-310-4 mo1/L范围内的元范围内的元素称为大量元素，包括素称为大量元素，包括P、S、K、Na、Ca、Mg、Fe；n需要浓度为需要浓度为10-610-8 mo1/L范围内的元范围内的元素，称为微量元素，包括素，称为微量元素，包括Cu、Zn、Mn、Mo、Co、B等等10种。种。现在学习的是第46页，共67页47n微生物虽然需要多种微量元素，但需在培养微生物虽然需要多种微量元素，但需在培养基中添加的是基中添加的是Fe、Mn、Zn、Mo、B、Cu等，其它元素需要量很少，自来水和其等，其它元素需要量很少，自来水和其它营养物质中以杂质形态存在的数量已能它营养物质中以杂质形态存在的数量已能满足微生物生长需要，过量加入会造成毒满足微生物生长需要，过量加入会造成毒害。害。现在学习的是第47页，共67页主要矿质元素的来源和功能主要矿质元素的来源和功能元素元素化学物质化学物质生理功能生理功能P PKHKH2 2POPO4 4,K,K2 2HPOHPO4 4核酸核酸,磷酸和辅酶的成分磷酸和辅酶的成分S SMgSOMgSO4 4含硫氨基酸含硫氨基酸(半胱氨酸半胱氨酸,甲硫氨酸等甲硫氨酸等)的成分含硫维生素的成分含硫维生素(生物素生物素,硫胺素等硫胺素等)的成分的成分K KKHKH2 2POPO4 4,K,K2 2HPOHPO4 4某些酶某些酶(果糖激酶果糖激酶,磷酸丙酮酸转磷酸酶等磷酸丙酮酸转磷酸酶等)的辅因子的辅因子;维持电位维持电位差和渗透压差和渗透压 NaNaNaClNaCl维持渗透压维持渗透压,某些细菌和蓝细菌所需某些细菌和蓝细菌所需CaCaCa(NOCa(NO3 3)2 2,CaCl,CaCl2 2某些胞外酶的稳定剂某些胞外酶的稳定剂,蛋白酶等的辅因子蛋白酶等的辅因子;细菌形成芽孢和某些细菌形成芽孢和某些真菌形成孢子所需真菌形成孢子所需 MgMgMgSOMgSO4 4固氨酶等的辅因子固氨酶等的辅因子;叶绿素等的成分叶绿素等的成分FeFeFeSOFeSO4 4细胞色素的成分细胞色素的成分;合成叶绿素合成叶绿素;白喉毒素和氯高铁血红素白喉毒素和氯高铁血红素MnMnMnSOMnSO4 4超氧化物歧化酶超氧化物歧化酶,氨肽酶和氨肽酶和L-L-阿拉伯糖异构酶等的辅因子阿拉伯糖异构酶等的辅因子CuCuCuSOCuSO4 4氧化酶氧化酶,酷氨酸酶的辅因子酷氨酸酶的辅因子CoCoCoSOCoSO4 4维生素维生素B12B12复合物的成分复合物的成分;肽酶的辅因子肽酶的辅因子ZnZnZnSOZnSO4 4碱性磷酸酶以及多种脱羧酶碱性磷酸酶以及多种脱羧酶,肽酶和脱氢酶的辅因子肽酶和脱氢酶的辅因子MoMo(NH(NH4 4)6 6MoMo7 7O O2424固氮酶和同化型及异化型硝酸盐还原酶的成分固氮酶和同化型及异化型硝酸盐还原酶的成分现在学习的是第48页，共67页49Oxygen，sulfur and phosphorusAll microorganisms require oxygen,sulfur and phosphorus for cell components.Oxygen is provided in various forms,such as water,component atoms of various nutrients,or molecular oxygen.现在学习的是第49页，共67页50nSulfur is needed for synthesis of certain amino acids.Some bacteria require organic sulfur compounds,some are capable of utilizing inorganic sulfur compounds,and some can even use elemental sulfur.nPhosphorus,usually supplied in the form of phosphate,is an essential component of nucleotides,nucleic acids,phospholipids,and other compounds.现在学习的是第50页，共67页51 磷磷 -微生物细胞中磷含量较高微生物细胞中磷含量较高n一部分磷构成核酸和磷脂，其它磷是一部分磷构成核酸和磷脂，其它磷是ATP系统和各种辅系统和各种辅酶的重要组分。酶的重要组分。n磷参与糖代谢的磷酸化过程，生成高能磷酸化合物，磷参与糖代谢的磷酸化过程，生成高能磷酸化合物，高能磷酸键有贮存和传递能量的功能。高能磷酸键有贮存和传递能量的功能。n磷酸盐又是重要的磷酸盐又是重要的pH缓冲剂。缓冲剂。微生物对磷的需要量较高，适宜浓度一般为微生物对磷的需要量较高，适宜浓度一般为0.0050.01mol/L。缺磷可引起代谢絮乱，尤其是葡萄糖利。缺磷可引起代谢絮乱，尤其是葡萄糖利用速度降低。用速度降低。现在学习的是第51页，共67页52硫硫 n硫存在于细胞内的蛋白质中，是含硫氨基酸硫存在于细胞内的蛋白质中，是含硫氨基酸(半胱氨酸、半胱氨酸、胱氨酸及甲硫氨酸胱氨酸及甲硫氨酸)的组成分。的组成分。n一些酶的活性基一些酶的活性基(辅酶辅酶A A、谷胱甘肽、生物素及硫辛酸、谷胱甘肽、生物素及硫辛酸)都含有巯基都含有巯基(SH)(SH)。n维生素维生素(硫胺素和生物素硫胺素和生物素)、某些抗菌素以及其它一些、某些抗菌素以及其它一些化合物也含有硫。化合物也含有硫。n无机硫化物又是化能自养细菌的能源。无机硫化物又是化能自养细菌的能源。大多数微生物利用无机硫化物作硫源，有些微生物大多数微生物利用无机硫化物作硫源，有些微生物不具备或失去了用无机硫化物合成它们生长必需的不具备或失去了用无机硫化物合成它们生长必需的有机硫化物的能力，必须由外源提供有机硫化物有机硫化物的能力，必须由外源提供有机硫化物(胱氨酸等胱氨酸等)才能生长。才能生长。现在学习的是第52页，共67页53镁镁n不参与任何细胞结构物质的组成。不参与任何细胞结构物质的组成。是细菌叶绿素的组成元素和多种酶的激活剂。是细菌叶绿素的组成元素和多种酶的激活剂。n能以离子态激活固氮酶、蛋白酶、磷酸化酶和磷酸激酶能以离子态激活固氮酶、蛋白酶、磷酸化酶和磷酸激酶等。等。n镁还能促进氨基酸活化，有利于蛋白质的合成。镁还能促进氨基酸活化，有利于蛋白质的合成。n镁对重金属如钴、镍、铜的毒性有拮抗作用。镁对重金属如钴、镍、铜的毒性有拮抗作用。现在学习的是第53页，共67页54钾和钠钾和钠n钾不参与细胞结构成分。钾是细胞中的主要无机阳离钾不参与细胞结构成分。钾是细胞中的主要无机阳离子。子。n钾是多种酶的激活剂，还对细胞内原生质的胶体状态钾是多种酶的激活剂，还对细胞内原生质的胶体状态和细胞膜透性起调控作用。和细胞膜透性起调控作用。n钠主要参与细胞渗透压的调节。海洋和嗜盐微生物细钠主要参与细胞