微生物考研微生物的营养.ppt
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1、现在学习的是第1页,共60页第一节,微生物的营养要求第一节,微生物的营养要求(微生物需要什么食物?)(微生物需要什么食物?)第三节,第三节,(微生物们是怎样进食的)(微生物们是怎样进食的)第四节,培养基第四节,培养基(如何给微生物准备食物)(如何给微生物准备食物)微生物的营养类型微生物的营养类型结合实验掌握如何根据需要正确地选择和使用培养基结合实验掌握如何根据需要正确地选择和使用培养基微生物吸收营养物质的主要方式及其基本特点微生物吸收营养物质的主要方式及其基本特点第二节,第二节,现在学习的是第2页,共60页目的要求:目的要求:通过本章的学习,掌握微生物所需要的营养物质、营养类型及通过本章的学习
2、,掌握微生物所需要的营养物质、营养类型及微生物吸收营养的方式。微生物吸收营养的方式。要求掌握:要求掌握:1、微生物所需要的营养物质。、微生物所需要的营养物质。2、微生物的四种营养类型。、微生物的四种营养类型。3、微生物吸收营养物质的方式。、微生物吸收营养物质的方式。4、培养基的配制及类型、培养基的配制及类型重重 点:点:微生物的营养类型,微生物吸收营养物质的方式。微生物的营养类型,微生物吸收营养物质的方式。难难 点:点:微生物吸收营养物质的各种方式。微生物吸收营养物质的各种方式。第五章第五章 微生物的营养微生物的营养(2学时)学时)现在学习的是第3页,共60页 营养物质是微生物生存的物质基础,
3、而营养是微生物维营养物质是微生物生存的物质基础,而营养是微生物维持和延续其生命形式的一种生理过程。持和延续其生命形式的一种生理过程。营养物质营养物质:能够满足机体生长、繁殖和完成各种生理能够满足机体生长、繁殖和完成各种生理 活动所需要的物质活动所需要的物质.营养营养:微生物获得和利用营养物质的过程。微生物获得和利用营养物质的过程。现在学习的是第4页,共60页第一节微生物的营养要求第一节微生物的营养要求一、微生物的化学组成一、微生物的化学组成主要元素:主要元素:碳碳、氢氢、氧氧、氮氮、磷磷、硫硫、钾、镁、钙等、钾、镁、钙等微量元素:微量元素:锌、锰、氯、钼、硒、钴、铜等锌、锰、氯、钼、硒、钴、铜
4、等占细菌细胞干重的占细菌细胞干重的97%现在学习的是第5页,共60页 二、微生物的营养物质二、微生物的营养物质碳源、氮源、能源、无机盐、生长因子和水碳源、氮源、能源、无机盐、生长因子和水 营养物质按照它们在机体中的生理作用不同,可以将它们区分成六大类。营养物质按照它们在机体中的生理作用不同,可以将它们区分成六大类。1、碳源、碳源在微生物生长过程中能为微生物提供碳素来源的物质在微生物生长过程中能为微生物提供碳素来源的物质碳源谱碳源谱有机碳无机碳异养微生物异养微生物自养微生物自养微生物现在学习的是第6页,共60页现在学习的是第7页,共60页目前在微生物工业发酵中所利用的碳源物质主要是单糖、淀粉目前
5、在微生物工业发酵中所利用的碳源物质主要是单糖、淀粉、麸皮、米糠等。、麸皮、米糠等。对于为数众多的化能异养微生物来说,碳源是兼有能源对于为数众多的化能异养微生物来说,碳源是兼有能源功能营养物。功能营养物。碳素的功能:碳素的功能:1 1)组成有机分子的)组成有机分子的C C架;架;2 2)为细胞提供能量。)为细胞提供能量。现在学习的是第8页,共60页 凡是能被用来构成菌体物质中或代谢产物中氮素来源的营养物质称凡是能被用来构成菌体物质中或代谢产物中氮素来源的营养物质称为氮源。为氮源。2、氮、氮 源源氮氮 源源有机氮有机氮无机氮无机氮NH3铵盐铵盐硝酸盐硝酸盐N2蛋白质蛋白质核酸核酸氨基酸氨基酸尿素尿
6、素常用的蛋白质类氮源包括蛋白胨、鱼粉、蚕蛹、黄豆饼粉、玉米浆、牛肉常用的蛋白质类氮源包括蛋白胨、鱼粉、蚕蛹、黄豆饼粉、玉米浆、牛肉浸膏、酵母浸膏等浸膏、酵母浸膏等现在学习的是第9页,共60页3、能源、能源能源:能源:能为微生物的生命活动提供最初能量来源营养物或能为微生物的生命活动提供最初能量来源营养物或辐射能辐射能能能 源源化学物质化学物质光能光能化能异养微生物的能源化能异养微生物的能源有机物有机物无机物无机物化能自养微生物的能源化能自养微生物的能源光能自养和光能异养微生物的能源光能自养和光能异养微生物的能源现在学习的是第10页,共60页4、无机盐、无机盐作用作用酶活性中心的组成部分酶活性中心
7、的组成部分调节微生物的原生质胶体状态,维持细胞的渗透平衡调节微生物的原生质胶体状态,维持细胞的渗透平衡维持生物大分子和细胞结构的稳定性维持生物大分子和细胞结构的稳定性微量元素:微量元素:是指那些在微生物生长过程中起重要作用,而机体对这些元是指那些在微生物生长过程中起重要作用,而机体对这些元素的需要量极其微小的元素,通常需要量在素的需要量极其微小的元素,通常需要量在10-6-10-8mol/L:锌、锰、钠锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。根据微生物对矿质元素需要量大小可以把它分成:根据微生物对矿质元素需要量大小可以把它分成:大量元素:大量元素:Na
8、、K、Mg、Ca、S、P等。等。控制细胞的氧化还原电位控制细胞的氧化还原电位作为某些微生物的能源物质作为某些微生物的能源物质现在学习的是第11页,共60页无无 机机 盐盐 及及 生生 理理 功功 能能现在学习的是第12页,共60页微量元素与生理功能微量元素与生理功能现在学习的是第13页,共60页5、生长因子、生长因子生长因子:生长因子:那些微生物生长所必需而且需要量很小,但微生物自身那些微生物生长所必需而且需要量很小,但微生物自身不能合成的或合成量不足以满足机体生长需要的有机化合物不能合成的或合成量不足以满足机体生长需要的有机化合物 微微 生生 物物 生长因子生长因子 需要量需要量ml-1II
9、I型肺炎链球菌(型肺炎链球菌(Streptococcus pneumoniae)胆碱胆碱 6 ug金黄色葡萄球菌(金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)硫胺素硫胺素 0.5 ng白喉棒杆菌(白喉棒杆菌(Cornebacterium diphtherriae)B-丙氨酸丙氨酸 1.5 ug破伤风梭状芽孢杆菌(破伤风梭状芽孢杆菌(Clostridium tetani)尿嘧啶尿嘧啶 0-4 ug肠膜状串珠菌(肠膜状串珠菌(Leuconostoc mesenteroides)吡哆醛吡哆醛 0.025 ug 根据生长因子的化学结构和它们在机体中的生理功能的不同,可根据生长因子的化学
10、结构和它们在机体中的生理功能的不同,可将生长因子分为将生长因子分为维生素维生素、氨基酸氨基酸与与嘌呤及嘧啶嘌呤及嘧啶三大类三大类现在学习的是第14页,共60页6、水、水生理功能生理功能:a、c、维持蛋白质、核酸等生物大分子稳定的维持蛋白质、核酸等生物大分子稳定的天然构象;天然构象;f、d、热的良好导体;热的良好导体;e、与运输介质与运输介质b、参与细胞内一系列化学反应;参与细胞内一系列化学反应;现在学习的是第15页,共60页水的活度水的活度是指在一定的温度和压力下,溶液的蒸汽压力和纯水的蒸是指在一定的温度和压力下,溶液的蒸汽压力和纯水的蒸汽压力之比,即:汽压力之比,即:w w=(P P溶液溶液
11、)()(P P纯水纯水)微生物生长需要的水的活度在微生物生长需要的水的活度在 0.630.630.990.99。当环境中的。当环境中的 w w值低于微生物值低于微生物生长需要时,微生物的生长受阻,甚至停止生长。生长需要时,微生物的生长受阻,甚至停止生长。一般来说,细菌生长需要的一般来说,细菌生长需要的 w w值值 霉菌霉菌 盐细菌盐细菌 耐旱真菌耐旱真菌 现在学习的是第16页,共60页现在学习的是第17页,共60页现在学习的是第18页,共60页微生物的营养类型微生物的营养类型现在学习的是第19页,共60页根据碳源、能源及电子供体性质的不同根据碳源、能源及电子供体性质的不同,可将微生物分为:可将
12、微生物分为:光能无机自养型光能无机自养型(photolithoautotrphy)光能有机异养型光能有机异养型(photoorganoheterotrphy)化能无机自养型化能无机自养型(chemolithoautotrphy)化能有机自养型化能有机自养型(chemoorganoheterotrophy)现在学习的是第20页,共60页现在学习的是第21页,共60页1 1光能无机自养型(光能自养型)光能无机自养型(光能自养型)能以能以CO2为主要唯一或主要碳源;为主要唯一或主要碳源;进行光合作用获取生长所需要的能量;进行光合作用获取生长所需要的能量;以无机物如以无机物如H2、H2S、S或或H2
13、O等作为电子供体,使等作为电子供体,使CO2还原还原为细胞物质;为细胞物质;例如,藻类及蓝细菌等和植物一样,以水为电子供体(供氢体),例如,藻类及蓝细菌等和植物一样,以水为电子供体(供氢体),进行产氧型的光合作用,合成细胞物质。而红硫细菌,以进行产氧型的光合作用,合成细胞物质。而红硫细菌,以H2S为为电子供体,产生细胞物质,并伴随硫元素的产生。电子供体,产生细胞物质,并伴随硫元素的产生。CO2+2H2S光能光能光合色素光合色素 CH2O+2S+2S+H2O现在学习的是第22页,共60页Algae,CyanobacteriaCO2+H2O Light+Chlorophyll (CH2O)+O2P
14、urple and green bacteriaCO2+2H2S Light+bacteriochlorophyll(CH2O)+H2O+2Sw光合细菌属此营养类型,光合细菌属此营养类型,w能源:光能能源:光能 w碳源:碳源:COCO2 2 产氧光合作用产氧光合作用藻类及蓝细菌藻类及蓝细菌等和植物一样,以水为电子供体(供氢体),进行产氧型的光合等和植物一样,以水为电子供体(供氢体),进行产氧型的光合 作用,合成细胞物质。作用,合成细胞物质。不产氧光合作用不产氧光合作用红硫细菌,红硫细菌,以以H2S为电子供体,产生细胞物质,并伴随硫元素的产生。为电子供体,产生细胞物质,并伴随硫元素的产生。现在学
15、习的是第23页,共60页2 2光能有机异养型(光能异养型)光能有机异养型(光能异养型)以有机物为碳源;以有机物为碳源;以有机物作为供氢体,利用光能将以有机物作为供氢体,利用光能将CO2还原为细胞物质;还原为细胞物质;在生长时大多数需要外源的生长因子;在生长时大多数需要外源的生长因子;例如,红螺菌属中的一些细菌能利用异丙醇作为供氢体,将例如,红螺菌属中的一些细菌能利用异丙醇作为供氢体,将CO2还原成细胞物还原成细胞物质,同时积累丙酮。质,同时积累丙酮。CHOH+CHOH+CO2H H3 3C CH H3 3C C2光能光能光合色素光合色素2 2 CHCH3 3C0CHC0CH3 3+CH2O+H
16、2O不能不能以以CO2为主要或唯一的为主要或唯一的碳源碳源;现在学习的是第24页,共60页这种营养类型的微生物在污水净化中有重要意义,这种营养类型的微生物在污水净化中有重要意义,污水中的有机物可以被作为供污水中的有机物可以被作为供H体被降解,同时又可体被降解,同时又可还原还原CO2为菌体有机物,获得菌体蛋白。为菌体有机物,获得菌体蛋白。现在学习的是第25页,共60页3 3化能无机自养型(化能自养型)化能无机自养型(化能自养型)生长所需要的能量来自生长所需要的能量来自无机物氧化无机物氧化过程中放出的过程中放出的化学能化学能;以以CO2或或碳酸盐碳酸盐作为唯一或主要碳源进行生长时,利用作为唯一或主
17、要碳源进行生长时,利用H2、H2S、Fe2+、NH3或或NONO2 2-等等无机物无机物作为作为电子供体电子供体使使CO2还原成细胞物质还原成细胞物质。化能无机自养型只存在于微生物中,可在完全没有有机物及无光的环境中生化能无机自养型只存在于微生物中,可在完全没有有机物及无光的环境中生长。长。它们广泛分布于土壤及水环境中它们广泛分布于土壤及水环境中,参与地球物质循环;参与地球物质循环;现在学习的是第26页,共60页现在学习的是第27页,共60页4 4化能有机异养型(化能异养型)化能有机异养型(化能异养型)生长所需要的能量均来自有机物氧化过程中放出的化学能;生长所需要的能量均来自有机物氧化过程中放
18、出的化学能;生长所需要的碳源主要是一些有机化合物,如淀粉、糖类生长所需要的碳源主要是一些有机化合物,如淀粉、糖类、纤维素、有机酸等。、纤维素、有机酸等。有机物通常既是碳源也是能源;有机物通常既是碳源也是能源;大多数细菌、真菌、原生动物都是化能有机异养型微生物;大多数细菌、真菌、原生动物都是化能有机异养型微生物;所有致病微生物均为化能有机异养型微生物;所有致病微生物均为化能有机异养型微生物;腐生型腐生型:利用无生命的有机物利用无生命的有机物(如动植物尸体和残体如动植物尸体和残体)作为碳源作为碳源寄生型寄生型:寄生在活的寄主机体内吸取营养物质寄生在活的寄主机体内吸取营养物质,离开寄主就不能生存离开
19、寄主就不能生存.现在学习的是第28页,共60页不同营养类型之间的界限并非绝对不同营养类型之间的界限并非绝对异养型微生物并非绝对不能利用异养型微生物并非绝对不能利用CO2;自养型微生物也并非不能利用有机物进行生长;自养型微生物也并非不能利用有机物进行生长;有些微生物在不同生长条件下生长时有些微生物在不同生长条件下生长时,其营养类型也会发生改变;其营养类型也会发生改变;例如紫色非硫细菌例如紫色非硫细菌(purple nonsulphur bacteria):没有有机物时,同化没有有机物时,同化CO2,为为自养型微生物;自养型微生物;有机物存在时,利用有机物进行生长,为有机物存在时,利用有机物进行生
20、长,为异养型微生物异养型微生物;光照和厌氧条件下,利用光能生长,为光照和厌氧条件下,利用光能生长,为光能营养型微生物;光能营养型微生物;黑暗与好氧条件下,依靠有机物氧化产生的化学能生长,为黑暗与好氧条件下,依靠有机物氧化产生的化学能生长,为化能营养型微生物化能营养型微生物微生物营养类型的可变性无疑有利于提高其对环境条件变化的适应能力微生物营养类型的可变性无疑有利于提高其对环境条件变化的适应能力现在学习的是第29页,共60页微生物的营养类型微生物的营养类型现在学习的是第30页,共60页5 5营养缺陷型营养缺陷型某些菌株发生某些菌株发生突变突变(自然突变或人工诱变自然突变或人工诱变)后,失去合成某
21、后,失去合成某种种(或某些或某些)对该菌株生长必不可少的物质对该菌株生长必不可少的物质(常是生长因子常是生长因子如氨基酸、维生素如氨基酸、维生素)的能力,必须从外界环境获得该物质的能力,必须从外界环境获得该物质才能生长繁殖,这种突变型菌株称为才能生长繁殖,这种突变型菌株称为营养缺陷型营养缺陷型(auxotroph)auxotroph),相应的野生型菌株称为相应的野生型菌株称为原养型原养型(prototroph)prototroph)。经常用来进行微生物遗传学方面的研究。经常用来进行微生物遗传学方面的研究。现在学习的是第31页,共60页缺少合成生长因素能力的微生物称为营养缺陷型微生物。缺少合成生
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