微生物的营养类型课件.ppt
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1、关于微生物的营养类型第1页,此课件共45页哦营养类型第2页,此课件共45页哦光能自养型微生物光能自养型微生物以以C02作作为为唯唯一一碳碳源源或或主主要要碳碳源源,并并利利用用光光能能,以以无无机机物物如如硫硫化化氢氢、硫硫代代硫硫酸酸钠钠或或其其他他无无机机硫硫化化物物作作为为供供氢氢体体将将CO2还还原原成成细细胞胞物物质,同时产生元素硫质,同时产生元素硫光能光能CO2H2SCH2O+2S+H2O光合色素光合色素光能自养型微生物光能自养型微生物包括蓝细菌(含叶绿素)、红硫细菌和绿硫包括蓝细菌(含叶绿素)、红硫细菌和绿硫细菌等少数微生物(含细菌叶绿素),由于含有光合色素,因而能使细菌等少数微
2、生物(含细菌叶绿素),由于含有光合色素,因而能使先能转变成化学能(先能转变成化学能(ATP),供机体直接利用。),供机体直接利用。第3页,此课件共45页哦光能异养型微生物光能异养型微生物以以CO2为为主主要要碳碳源源或或唯唯一一碳碳源源,以以有有机机物物(如如异异丙丙醇醇)作作为为供供氢氢体体,利利用用光光能能将将CO2还还原原成成细细胞胞物物质质,红红螺螺菌菌属属中中的的一一些些细细菌菌属属于于此种营养类型。此种营养类型。光能光能2(H3C)2CHOH+CO22CH3COCH3+CH2O+H2O光合色素光合色素光能异养型细菌在生长时大多数采要外源的生长因子光能异养型细菌在生长时大多数采要外源
3、的生长因子第4页,此课件共45页哦利用光能,以简单有机物(醇、有机酸)利用光能,以简单有机物(醇、有机酸)为供氢体同化为供氢体同化CO2 CH3 光能光能CO2+2CH2-CHOH-CH2O+2CH3COCH3+H2O 菌绿素菌绿素例:红螺菌属例:红螺菌属(Rhodospirillum)光能异养型微生物光能异养型微生物第5页,此课件共45页哦化能自养型微生物化能自养型微生物以以CO2或碳酸盐作为唯一或主要碳源,以或碳酸盐作为唯一或主要碳源,以无机无机物物氧化释放的化学能为能源氧化释放的化学能为能源,,利用,利用电子供体电子供体如如氢氢气、硫化氢、二价铁离子或亚硝酸盐气、硫化氢、二价铁离子或亚硝
4、酸盐等使等使CO2还原成还原成细胞物质。细胞物质。这类微生物主要有硫化细菌、硝化细菌、氢这类微生物主要有硫化细菌、硝化细菌、氢细菌与铁细菌。它们在自然界物质转换过程中起细菌与铁细菌。它们在自然界物质转换过程中起着重要的作用。着重要的作用。第6页,此课件共45页哦通过氧化无机物取得能量,并以通过氧化无机物取得能量,并以CO2为唯一或主要碳源为唯一或主要碳源1.硝化细菌硝化细菌:亚硝化细菌亚硝化细菌 2NH4+3O22NO2-+2H2O+4H+132Kcal硝化细菌硝化细菌 NO2-+1/2O2NO3-+18.1Kcal三、化能无机营养型三、化能无机营养型第7页,此课件共45页哦2.硫化细菌硫化细
5、菌:通过氧化还原态的无机通过氧化还原态的无机硫化物硫化物(H2S、S、S2O32-、SO32-)获获得能量得能量(硫杆菌属,硫微螺菌属)(硫杆菌属,硫微螺菌属)H2S+1/2O2S+H2O+50.1KcalS+11/2O2+H2OH2SO4+149.8Kcal第8页,此课件共45页哦3.铁细菌:铁细菌:氧化氧化Fe2+为为Fe3+获取能量并同化获取能量并同化 CO22Fe2+1/2O2+2H+2Fe3+H2O+21.2Kcal4.氢细菌:氢细菌:具有氢化酶,从氢的氧化获取能具有氢化酶,从氢的氧化获取能量,同化量,同化CO2H2+1/2O2H2O+56.7Kcal第9页,此课件共45页哦化能异养
6、型微生物化能异养型微生物多多数数微微生生物物属属于于化化能能异异养养型型,其其生生长长所所需需要要能能量量和和碳源通常来自同一种有机物碳源通常来自同一种有机物。根根据据化化能能异异养养型型微微生生物物利利用用有有机机物物的的特特性性,又又可可以以将其分为下列两种类型:将其分为下列两种类型:腐腐生生型型微微生生物物:利利用用无无生生命命活活性性的的有有机机物物作作为为生生长的碳源。长的碳源。寄寄生生型型微微生生物物:寄寄生生在在生生活活的的细细胞胞内内,从从寄寄生生体体内内获得生长所需要的营养物质。获得生长所需要的营养物质。存存在在于于寄寄生生与与腐腐生生之之间间的的中中间间过过渡渡类类型型微微
7、生生物物,称称为为兼性腐生型兼性腐生型或或兼性寄生型。兼性寄生型。第10页,此课件共45页哦Majornutritionaltypesofmicroorganisms NutritionalTypeEnergySourceCarbonSourceExamplesPhotoautotrophsLightCO2Cyanobacteria,somePurpleandGreenBacteriaPhotoheterotrophsLightOrganiccompoundsSome Purple and GreenBacteriaChemoautotrophsorLithotrophs(Lithoautot
8、rophs)Inorganic compounds,e.g.H2,NH3,NO2,H2SCO2AfewBacteriaandmanyArchaeaChemoheterotrophsorHeterotrophsOrganiccompoundsOrganiccompoundsMostBacteria,someArchaea第11页,此课件共45页哦自养微生物:不依赖任何有机营养物即可正常生 活的微生物异养微生物:至少需要提供一种大量有机物才能 满足其正常营养要求的微生物(即 其碳源必须是有机物,供氢体是有 机物,能源可以是氧化有机物活利 用日光能)关于营养类型的定义:第12页,此课件共45页哦第四
9、节第四节培养基培养基(medium)(medium)定义:定义:应科研或生产的需要,由人工配制的、适合于不同应科研或生产的需要,由人工配制的、适合于不同微生物生长繁殖或积累代谢产物用的营养基质(混合养料)微生物生长繁殖或积累代谢产物用的营养基质(混合养料)。特点:特点:任何培养基都应具备微生物所需要的五大营养要任何培养基都应具备微生物所需要的五大营养要素,且应比例适当。所以一旦配成必须立即灭菌。素,且应比例适当。所以一旦配成必须立即灭菌。用途:用途:促使微生物生长;积累代谢产物;分离微生物菌种;促使微生物生长;积累代谢产物;分离微生物菌种;鉴定微生物种类;微生物细胞计数;菌种保藏;制备微生物鉴
10、定微生物种类;微生物细胞计数;菌种保藏;制备微生物制品制品第13页,此课件共45页哦一、培养基的配制原则一、培养基的配制原则(一)培养基组分应适合微生物的营养特点(目的明确)(一)培养基组分应适合微生物的营养特点(目的明确)(二)营养物的浓度与比例应恰当(营养协调)(二)营养物的浓度与比例应恰当(营养协调)(三)物理化学条件适宜(条件适宜)(三)物理化学条件适宜(条件适宜)(四)根据培养目的选择原料及其来源(经济节约)(四)根据培养目的选择原料及其来源(经济节约)第14页,此课件共45页哦(一)培养基组分应适合微生物的营养特点(一)培养基组分应适合微生物的营养特点即根据不同微生物的营养需要配制
11、不同的培养基。即根据不同微生物的营养需要配制不同的培养基。不同不同营养类型营养类型的微生物,其对营养物的需求差异很大。如的微生物,其对营养物的需求差异很大。如自养型自养型微生物的培养基完全可以(或应该)由简单的无机物质组成。异微生物的培养基完全可以(或应该)由简单的无机物质组成。异养做生物的培养基至少需要含有一种有机物质,但有机物的种类养做生物的培养基至少需要含有一种有机物质,但有机物的种类需适应所培养菌的特点。需适应所培养菌的特点。按微生物的主要按微生物的主要类群类群来说,它们所需要的培养基成分也不同:来说,它们所需要的培养基成分也不同:细菌:细菌:牛肉膏蛋白胨培养基牛肉膏蛋白胨培养基 LB
12、 (Luria-Bertani)放线菌:放线菌:高氏一号培养基高氏一号培养基 真菌:真菌:查氏合成培养基查氏合成培养基 PDA(Potato-Dextrose-Agar)酵母菌;酵母菌;麦芽汁麦芽汁当对试验菌营养需求特点不清楚的时候,可以采用当对试验菌营养需求特点不清楚的时候,可以采用生长谱生长谱法进行测定。法进行测定。第15页,此课件共45页哦(二)营养物的浓度与比例应恰当(二)营养物的浓度与比例应恰当浓度过高浓度过高微生物的生长起抑制作用,微生物的生长起抑制作用,浓度过小浓度过小不能满足微生物生长的需要。不能满足微生物生长的需要。碳氮比(碳氮比(C/N)直接影响微生物生长与繁殖及代谢物的形
13、成与直接影响微生物生长与繁殖及代谢物的形成与积累,故常作为考察培养基组成时的一个重要指标;积累,故常作为考察培养基组成时的一个重要指标;速效性氮(或碳)源与迟效性氮(或碳)源的比例速效性氮(或碳)源与迟效性氮(或碳)源的比例各种金属离子间的比例各种金属离子间的比例碳源中的碳原子的碳源中的碳原子的mol数数氮源中所含的氮原子的氮源中所含的氮原子的mol数数C/N比值比值=例:谷氨酸生产中例:谷氨酸生产中C/N4/1时,菌体大量繁殖,谷氨酸积累少;时,菌体大量繁殖,谷氨酸积累少;C/N3/1时,菌体生长受抑制,而谷氨酸大量增加。时,菌体生长受抑制,而谷氨酸大量增加。第16页,此课件共45页哦(三)
14、物理化学条件适宜(三)物理化学条件适宜(1)pH:各类微生物的最适生长各类微生物的最适生长pH值各不相同值各不相同:细细菌:菌:7.08.0放线菌:放线菌:7.58.5酵母菌:酵母菌:3.86.0霉霉菌:菌:4.05.8在在微微生生物物的的生生长长和和代代谢谢过过程程中中,由由于于营营养养物物质质的的利利用用和和代代谢谢产产物物的的形形成成与与积积累累,培培养养基基的的初初始始pH值值会会发发生生改改变变,为为了了维维持持培培养养基基pH值的相对恒定,通常采用下列两种方式:值的相对恒定,通常采用下列两种方式:内内源源调调节节:在在培培养养基基里里加加一一些些缓缓冲冲剂剂或或不不溶溶性性的的碳碳
15、酸酸盐盐;调调节节培养基的碳氮比。培养基的碳氮比。外源调节外源调节:按实际需要不断向发酵液流加酸或碱液:按实际需要不断向发酵液流加酸或碱液第17页,此课件共45页哦(三)物理化学条件适宜(续)(三)物理化学条件适宜(续)磷酸缓冲液:磷酸缓冲液:pH值从值从6.07.6之间之间K2HPO4+HClKH2PO4+KClKH2PO4+KOHK2HPO4+H2O加入加入CaCO3:CO32HCO3H2CO3CO2+H2O+H+H+H+H培养基中所含氨基酸、肽、蛋白质等物质也可起到缓冲作用。培养基中所含氨基酸、肽、蛋白质等物质也可起到缓冲作用。第18页,此课件共45页哦(2)渗透压和)渗透压和aw渗透压
16、等渗溶液 适宜微生物生长高渗溶液 细胞发生质壁分离低渗溶液 细胞吸水膨胀,直至破裂大多数微生物适合在等渗的环境下生长,而有的菌如大多数微生物适合在等渗的环境下生长,而有的菌如Staphylococcus aureus则能在则能在3mol/LNaCl的高渗溶液中生长。的高渗溶液中生长。能在高盐环境(能在高盐环境(2.86.2/LNaCl)生长的微生物常被称为嗜)生长的微生物常被称为嗜盐微生物(盐微生物(Halophiles)。)。第19页,此课件共45页哦第20页,此课件共45页哦(3)氧化还原电势氧化还原电势(redoxpoyential)各种微生物对培养基的氧化还原电势的要求:各种微生物对培
17、养基的氧化还原电势的要求:好好氧氧微微生生物物:+0.3+0.4V,(在在0.1V以以上上的的环环境境中中均均能能生生长长).厌厌氧氧微生物:只能在微生物:只能在+0.1V以下生长以下生长兼性厌氧微生物:兼性厌氧微生物:+0.1V以上呼吸、以上呼吸、+0.1V以下发酵以下发酵培培养养基基是是多多氧氧化化还还原原偶偶的的复复杂杂电电化化学学系系统统,测测出出的的Eh值值仅仅代代表表其其综合结果。综合结果。对微生物影响最大的是:分子氧和分子氢的浓度对微生物影响最大的是:分子氧和分子氢的浓度培培养养基基中中常常用用的的还还原原剂剂:巯巯基基乙乙酸酸、抗抗坏坏血血酸酸、硫硫化化氢氢、半半胱胱氨氨酸、谷
18、胱甘肽、二硫苏糖醇等。酸、谷胱甘肽、二硫苏糖醇等。第21页,此课件共45页哦(四)根据培养基的应用目的选择原料及其来源(四)根据培养基的应用目的选择原料及其来源该培养基的应用目的,即:该培养基的应用目的,即:是培养菌体还是积累代谢产物?是培养菌体还是积累代谢产物?是实验室种子培养还是大规模发酵?是实验室种子培养还是大规模发酵?代谢产物是初级代谢产物还是次级代谢产物?代谢产物是初级代谢产物还是次级代谢产物?用于用于培养菌体种子培养菌体种子的培养基营养应丰富,氮源含量宜高(碳氮比低)的培养基营养应丰富,氮源含量宜高(碳氮比低);用于大量生产用于大量生产代谢产物代谢产物的培养基其氮源一般应比种子培养
19、基稍低,的培养基其氮源一般应比种子培养基稍低,(但若发酵产物是含氮化合物时,有时还应提高培养基的氮源含(但若发酵产物是含氮化合物时,有时还应提高培养基的氮源含量);若代谢产物是量);若代谢产物是次级代谢产物次级代谢产物时要考虑是否加入特殊元素或特时要考虑是否加入特殊元素或特定的代谢产物;定的代谢产物;当所设计的是当所设计的是大规模发酵大规模发酵用的培养基时,应重视培养基中各成份的来源用的培养基时,应重视培养基中各成份的来源和价格,应选择来源广泛、价格低廉和价格,应选择来源广泛、价格低廉的原料,提倡以粗代精,以废代好。的原料,提倡以粗代精,以废代好。第22页,此课件共45页哦1.生态模拟生态模拟
20、调查所培养菌的生态条件,查看调查所培养菌的生态条件,查看“嗜好嗜好”,对,对“症症”下料下料初级天然培养基初级天然培养基.2.查阅文献查阅文献查阅、分析文献,调查前人的工作资料,借鉴人查阅、分析文献,调查前人的工作资料,借鉴人家的经验,以便从中得到启发设计有自己特色的培养基家的经验,以便从中得到启发设计有自己特色的培养基配方配方.3.精心设计精心设计借助优选法或借助优选法或正交试验设计正交试验设计法等方法法等方法.二、设计培养基的方法二、设计培养基的方法第23页,此课件共45页哦二、设计培养基的方法(续)二、设计培养基的方法(续)4、实验比、实验比较较:不同培养基配方的选择比较不同培养基配方的
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