环境微生物学第六章节微生物的营养.ppt

《环境微生物学第六章节微生物的营养.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《环境微生物学第六章节微生物的营养.ppt（55页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、环境微生物学第六章节微生物的营养1现在学习的是第1页，共55页一、微生物细胞的化学组分及生理功能二、微生物的营养类型三、培养基四、营养物质的吸收和运输 第一节 微生物的营养2现在学习的是第2页，共55页营养营养/营养作用（营养作用（nutrition）营养物营养物（nutrient）第一节 微生物的营养从外部环境摄取其生命活动所需要的各种物质和从外部环境摄取其生命活动所需要的各种物质和能量，并进行代谢生长的生理过程。能量，并进行代谢生长的生理过程。营养为一切生命活动提供了必需的物质基础。它营养为一切生命活动提供了必需的物质基础。它是代谢的基础。有了营养才有代谢、生长、繁殖，是代谢的基础。有了营

2、养才有代谢、生长、繁殖，并产生有益的代谢物。并产生有益的代谢物。具有营养功能的物质。在微生物学中营养物还常包括光能这种非物质形式的能源在内。3现在学习的是第3页，共55页一、微生物细胞的化学组分及生理功能1、化学组成：湿细胞水 7090%海蜇：水分高达95%人体含水量:5060%左右干物质：1030%有机物：90%碳水化合物蛋白质脂肪DNA,RNA等维生素无机盐（灰分）10%第一节 微生物的营养4现在学习的是第4页，共55页几点注意：几点注意：1)不同的微生物其细胞化学成分组成也不同。不同的微生物其细胞化学成分组成也不同。2)同一种微生物在不同的生长阶段其化学成分也有差异。同一种微生物在不同的

3、生长阶段其化学成分也有差异。但在正常情况下，各类微生物细胞的成分是相对稳定的。但在正常情况下，各类微生物细胞的成分是相对稳定的。活性污泥微生物的一般组成：活性污泥微生物的一般组成：C5H7NO2真菌：真菌：C10H17NO6藻类：藻类：C5H8NO2原生动物：原生动物：C7H14NO3 从微生物细胞的组成可以理解细菌的从微生物细胞的组成可以理解细菌的6种营养要素：种营养要素：水、无机盐、碳源、氮源、生长因子、能源第一节 微生物的营养5现在学习的是第5页，共55页元素及其百分比（）小计大量元素O 65.0C 18.0H 10.0N 3.096%主要无机元素Ca 1.5P 1.0K 0.35S 0

4、.25Na 0.15Cl 0.15Mg 0.053.45%微量元素Fe,Mn,I,F,Co,Zn,Mo,Se0.55%痕量元素Li,Si,Al,Pb,As,B,V,BrN第一节 微生物的营养12现在学习的是第12页，共55页氨基酸自养型微生物：氨基酸自养型微生物：能把非氨基酸类氮源自行合成为能把非氨基酸类氮源自行合成为所需要的氨基酸的微生物称为所需要的氨基酸的微生物称为“氨基酸自养型微氨基酸自养型微生物生物”。氨基酸异养型微生物氨基酸异养型微生物：只能从外界吸收现成的氨基酸作：只能从外界吸收现成的氨基酸作氮源的微生物称氮源的微生物称“氨基酸异养型微生物氨基酸异养型微生物”。磷源：能提供微生物所

5、需磷元素的营养物质：磷酸盐。磷源：能提供微生物所需磷元素的营养物质：磷酸盐。核酸的合成原料核酸的合成原料硫源：硫源：S2、So、SO42第一节 微生物的营养13现在学习的是第13页，共55页5)生长因子（生长因子（growth factor）定义：在生长过程中不能自身合成，同时又是正常代谢所必需的定义：在生长过程中不能自身合成，同时又是正常代谢所必需的须由外界供给的须由外界供给的微量微量营养物质。营养物质。常见的生长因子常见的生长因子氨基酸类氨基酸类嘌呤、嘧啶类嘌呤、嘧啶类维生素类维生素类生长因子的需要量生长因子的需要量一般很少。一般很少。生长因子自养型微生物：生长因子自养型微生物：不需要提供

6、生长因子的微生物称不需要提供生长因子的微生物称“生长因子自养型微生物生长因子自养型微生物”（如：（如：E.coli）。）。第一节 微生物的营养14现在学习的是第14页，共55页生长因子的来源：生长因子的来源：某些细胞或组织的提取液中常含有丰富的生长因子。某些细胞或组织的提取液中常含有丰富的生长因子。酵母膏（酵母膏（yeast extract）玉米浆（玉米浆（corn steep liquor）肝浸液（肝浸液（liver infusion）麦芽汁（麦芽汁（malt extract）微生物的分类微生物的分类（根据生长因子（根据生长因子的需求性）的需求性）生长因子自养型微生物生长因子自养型微生物生长

7、因子异养型微生物生长因子异养型微生物生长因子过量合成微生物生长因子过量合成微生物第一节 微生物的营养15现在学习的是第15页，共55页维生素维生素转移的对象转移的对象代谢功能代谢功能硫胺素（硫胺素（B B1 1）乙醛基乙醛基焦焦磷磷酸酸硫硫胺胺素素是是脱脱羧羧酶酶、转转醛醛酶酶、转转酮酮酶酶、的的辅辅基基、与与-酮酸的氧化脱羧和酮基转移有关酮酸的氧化脱羧和酮基转移有关核黄素（核黄素（B B2 2）氢、电子氢、电子黄黄素素核核苷苷酸酸FMNFMN和和FADFAD的的前前体体，它它们们构构成成黄黄素素蛋蛋白白的的辅辅基，转移氢基，转移氢烟酸（烟酸（B B5 5）氢、电子氢、电子NADNAD和和NA

8、DPNADP的的前前体体，是是脱脱氢氢酶酶的的辅辅酶酶，参参与与递递氢氢过过程程以以及氧化还原反应及氧化还原反应吡哆醇（吡哆醇（B B6 6）氨基氨基磷磷酸酸吡吡哆哆醛醛是是氨氨基基酸酸消消旋旋酶酶、转转氨氨酶酶与与脱脱羧羧酶酶的的辅辅基基，参与糖和脂肪酸合成参与糖和脂肪酸合成泛酸泛酸酰基酰基辅辅酶酶A A的的前前体体，乙乙酰酰载载体体的的辅辅基基，转转移移酰酰基基，参参与与糖糖和和脂肪酸合成脂肪酸合成叶酸叶酸甲基甲基即即辅辅酶酶F(F(四四氢氢叶叶酸酸)，参参与与一一碳碳基基的的转转移移，与与合合成成嘌嘌呤呤、嘧啶、核苷酸、丝氨酸和甲硫氨酸嘧啶、核苷酸、丝氨酸和甲硫氨酸生物素（生物素（H H

9、）羧基羧基各各种种羧羧化化酶酶的的辅辅基基，在在COCO2 2固固定定、氨氨基基酸酸和和脂脂肪肪酸酸合合成成及糖代谢中起作用及糖代谢中起作用维生素维生素B B1212羧基，甲基羧基，甲基钴钴酰酰胺胺酸酸酶酶，参参与与一一碳碳基基传传递递，与与甲甲硫硫氨氨酸酸和和胸胸苷苷酸酸的合成和异构化有关的合成和异构化有关维生素的生理功能维生素的生理功能 16现在学习的是第16页，共55页维生素细菌种类硫胺素（B1）核黄素烟酸吡哆酸（B6）生物素泛酸叶酸钴胺酸(B12)维生素KBacillus anthracis(炭疽芽孢杆菌)Clostridium tetani(破伤风梭菌)Brucella abortu

10、s(流产布鲁氏杆菌)Lactobacillus spp.(各种乳酸杆菌)Leuconostoc mesenteroides(肠膜状明串珠菌)Proteus morganii(摩氏变形杆菌)Leuconostoc dextranicum(葡聚糖明串珠菌)Lactobacilla spp.Bacteroides melaninogenicus(产黑素拟杆菌)几种细菌所需要的维生素第一节 微生物的营养17现在学习的是第17页，共55页6)能源（energy source）定义：能为微生物的生命活动提供能量来源的营养物或辐射能。能源化学物质有机物（同碳源）无机物（还原态无机物如：NH4+、NO2、S、

11、H2S、H2、Fe2+等）光能量一些微生物（都是细菌）能氧化还原态无机物而从中获得能量。如：硝酸细菌、亚硝酸细菌、硫化细菌、硫细菌、氢细菌、铁细菌第一节 微生物的营养18现在学习的是第18页，共55页几点注意几点注意：i.不同的微生物，营养要求不同。不同的微生物，营养要求不同。ii.不同的生长条件，同一微生物的营养要求也会不同。不同的生长条件，同一微生物的营养要求也会不同。iii.微生物的代谢能力强，可利用的化合物种类很广。微生物的代谢能力强，可利用的化合物种类很广。自然界中所有物质几乎都可以被这种或那种微生物所利用。自然界中所有物质几乎都可以被这种或那种微生物所利用。甚至一些有毒有害的有机物

12、。甚至一些有毒有害的有机物。e.g.H2S、酚、酚、HCN、Cr6+等。等。第一节 微生物的营养19现在学习的是第19页，共55页v.有些微生物（细菌）往往先利用现成的、易被有些微生物（细菌）往往先利用现成的、易被吸收利用的化合物。如果这些物质的量已满足吸收利用的化合物。如果这些物质的量已满足了他们的要求，就不利用其他物质了。了他们的要求，就不利用其他物质了。vi.有些微生物在利用易被吸收利用物质的同时，有些微生物在利用易被吸收利用物质的同时，能利用难降解的化合物。能利用难降解的化合物。iv.各种营养元素之间往往有一定的比例关系。各种营养元素之间往往有一定的比例关系。e.g.土壤中许多微生物要

13、求土壤中许多微生物要求 C：N=25：1 废水生物处理中要求废水生物处理中要求 好氧处理好氧处理 BOD:N:P=100:5:1 厌氧处理厌氧处理 BOD:N:P=200:5:1第一节第一节 微生物的营养微生物的营养20现在学习的是第20页，共55页微量营养物质参考需求量范围（mg/L）微量营养物质参考需求量范围（mg/L）维生素B10-1.2Ca0.4-1.4维生素B20-2.0Mg0.5-5.0维生素B30.01-2.0 Fe0.1-0.4维生素B50-1.0;0-10Zn0.1-1.00维生素B60-10Cu0.01-0.05维生素B120-0.005Co0.1-5.0 维生素H0-0.

14、05Mn0.01-0.05K0.8-3.0Mo0.1-0.7Na0.5-2.0Al0.01-0.05活性污泥微生物对营养物质的需求第一节 微生物的营养21现在学习的是第21页，共55页微量金属废水中的含量(mg/L)需求量参考范围（mg/L）Ca4.34-17.200.4-1.4K2.39-3.680.8-3.0Na120.59-227.80.5-2.0Mg2.07-5.480.5-5.0Fe0.054-0.160.1-0.4Mn0.008-0.0110.01-0.05Cu0.002-0.0150.01-0.05Al0.027-0.0750.01-0.05Zn0.0042-0.0160.1-1

15、.00Mo0.003-0.0170.1-0.7Co0.001-0.0120.1-5.0某毛纺废水中的微量金属含量第一节 微生物的营养22现在学习的是第22页，共55页Zn对某毛纺废水生物处理速率的影响（对单位污泥COD去除速率的影响（12h-24h）第一节 微生物的营养23现在学习的是第23页，共55页微量营养物质组合对某毛纺废水生物处理中COD降解速率的影响 第一节 微生物的营养24现在学习的是第24页，共55页微生物和动物、植物营养要素的比较 生物类型营养要素 动物（异养）微生物绿色植物（自养）异养自养碳源糖类脂肪糖、醇、有机酸等二氧化碳、碳酸盐等二氧化碳、碳酸盐等氮源蛋白质或其降解物蛋白

16、质或其降解物、有机氮化物、无机氮化物、氮无机氮化物、氮无机氮化物能源与碳源同与碳源同氧化无机物或利用光能利用日光能生长因子维生素一部分需要维生素等生长因子不需要不需要无机元素无机盐无机盐无机盐无机盐水分水水水水25现在学习的是第25页，共55页二、微生物的营养类型按能源分化能营养（chemotroph）光能营养（phototroph）按碳源分自养型（autotroph）异养型（heterotroph）：需要有机物才能生长的微生物C源：CO2、HCO3N源：NO2、NH4+H源：H2S、H2O能在只含无机物的环境中生长繁殖的微生物第一节 微生物的营养26现在学习的是第26页，共55页分类标准营养

17、类型1.以能源分光能营养型（phototroph）化能营养性(chemotroph)2.以氢供体分无机营养型(lithotroph)有机营养型(organotroph)3.以碳源分自养型(autotroph)异养型(heterotroph)4.以合成氨基酸能力分氨基酸自养型(amino acid autotroph)氨基酸异养型(amino acid heterotroph)5.以生长因子分原养型(prototroph)或野生型(wild type)营养缺陷型(auxotroph)6.以取食方式分渗透营养型(osmotroph)吞噬营养型(phagocytosis)7.以取得死或活有机物分腐生

18、(saprophytism)寄生(parasitism)微生物营养类型的分类27现在学习的是第27页，共55页根据能源和碳源的不同，微生物的营养类型可分为四大类：营养类型化能自养型光能自养型光能异养型化能异养型根据营养类型，微生物亦可为四大类第一节 微生物的营养28现在学习的是第28页，共55页1、光能自养微生物：含有光合色素、能进行光合作用。利用CO2合成细胞所需的有机物。进行光合作用时从H2S（或H2O）获氢。e.g.绿色细菌、紫硫细菌、绿硫细菌、蓝细菌CO2+2H2S光能菌绿素CH2O+H2O+S2有机碳化物不放出氧注意：蓝细菌从水中的光解中获得氢，用于还原CO2。CO2+H2O光能叶绿

19、素CH2O+O2放出氧第一节 微生物的营养29现在学习的是第29页，共55页2、光能异养微生物 能进行光合作用（不产生氧气）不能以CO2作为唯一或主要碳源（利用简单的有机物作碳源）。能利用有机物作为氢供体，利用光能把CO2还原成细胞物质。这些菌一般都需要生长因子。此类菌很少，如红螺菌中的一些细菌：紫色无硫细菌等第一节 微生物的营养30现在学习的是第30页，共55页3、化能自养微生物能氧化特定的还原态无机物（如 S、Fe2+、NH4+、H2S、H2），利用其中的化学能还原CO2合成有机化合物。e.g.硝化菌、硫化菌、铁细菌、氢细菌、硫磺细菌2NH3+2O22HNO2+4H+619.6kJCO2+

20、4H+CH2O+H2O化能自养菌的专一性很强，一种细菌往往只能氧化某一种特定的无机物（如：硝化菌、铁细菌等）比光能自养菌分布广，在自然界中的N、P、Fe转化过程中起重要作用。第一节 微生物的营养31现在学习的是第31页，共55页4、化能异养微生物利用有机物作为碳源和能源。大部分细菌都属于这种类型。（真菌均属于此类）腐生细菌：从死的有机残体中获得营养而生活。（占大多数）在自然界的物质转化中起着决定性的作用。寄生细菌：生活在活的生物体中。第一节 微生物的营养32现在学习的是第32页，共55页微生物的营养类型（小结）*NH4+、NO2-、S、H2S、H2、Fe2+等。营养类型能源氢供体基本碳源实例光

21、能自养型光无机物CO2紫硫细菌、绿硫细菌、蓝细菌、藻类光能异养型光有机物CO2及简单有机物红螺菌科的细菌（即紫色无硫细菌）化能自养型无机物*无机物CO2硝化细菌、硫化细菌、铁细菌、氢细菌、硫磺细菌等化能异养型有机物有机物有机物绝大多数细菌和全部真核微生物33现在学习的是第33页，共55页三、培养基（medium,culture medium）1、定义：人工配制的适合微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养物质。培养基的配制原则和注意事项：1)含微生物所需要的六大营养要素。2)明确目的，不同细菌、不同目的需要配制不同的培养基。3)营养协调，注意各种营养物的浓度和配比：在水处理中一般应注意进水中BOD5

22、：N：P的比值为100：5：1，C:N=200：110：1厌氧处理：BOD5：N：P的比值为200：5：1。第一节 微生物的营养34现在学习的是第34页，共55页根据微生物细胞收率及活性污泥微生物平均元素组成估算BOD去除所需的氮源有机物平均分子组成为C5H7NO2分子量：125+7+14+162=113碳组成比：0.53（重量比）N组成比：0.121g BOD0.5g 菌体0.5g 菌体中的氮含量：0.50.12=0.06BOD：N=1：0.06 100：6 (与100：5接近)第一节 微生物的营养35现在学习的是第35页，共55页 在大多数化能异养微生物的培养基中，各要素间在量上的比例大体

23、符合以下10倍递减规律：水 C+能源N源P、SK、Mg生长因子101102103104105106单位：mol4)物理化学条件适宜（pH、渗透压、氧化还原电位）5)考虑生长因子。6)经济节约，物美价廉。第一节 微生物的营养36现在学习的是第36页，共55页 一旦配成须全部进行灭菌，否则会引起杂菌污染，并破坏固有的组成和性质。培养基的配制方法：1)生态模拟：肉汤、米饭、肥土2)查阅文献。3)实验研究（各项因素的比较、反复的实验）。第一节 微生物的营养37现在学习的是第37页，共55页2、培养基的分类按物理状态分固体培养基（solid medium）：用于微生物的分离、鉴别、选种、计数等（如2%琼

24、脂、滤膜、米糠、木屑）。半固体培养基（semi-solid medium）液体培养基（liquid medium）：主要用于生理及代谢研究、获得大量菌体等，在生产实践上绝大多数都采用此类培养基。水处理中的废水也可看作是一种广义的液体培养基第一节 微生物的营养38现在学习的是第38页，共55页按培养基组成分天然培养基（complex medium;undefined medium）化学成分不明确且不稳定；取材方便、营养丰富、种类多、配制容易合成培养基/组合培养基（synthetic medium/defined medium）成分精确，重复性好，但价格较贵，制作繁琐半合成培养基第一节 微生物的营

25、养39现在学习的是第39页，共55页原材料制造特点营养价值牛肉膏(beef extract)瘦牛肉加热抽提并浓缩而成的膏状物富含水溶性动物组织的营养物，如糖类、有机含氮物、水溶性维生素和无机盐等蛋白胨(peptone)由酪素或明胶等蛋白质经酸或酶（胰蛋白酶、胃蛋白酶或木瓜蛋白酶等）水解而成。因蛋白质来源和水解方式不同，可以获得不同特性的产品是营养丰富的基本有机氮源，其中可能还含有若干维生素和糖类。如胰酶水解的酪蛋白约含总氮12.9%，氨基氮6.6%酵母膏(yeast extract)由酵母细胞水提取物浓缩而成的膏状物，还可制成粉末型商品富含B族维生素，也含丰富的有机氮和碳化物琼脂(agar)从

26、某些海藻（有十几种红藻）中加热提取出来的复杂糖类配置固体培养基最常用的凝固剂，无营养价值甘蔗糖(cane-sugar molasses)制糖厂除去糖结晶后的下脚废液，棕黑色约含蔗糖32%，其他糖30%，含氮物3%，有机物7%，灰分15%，水分13%甜菜糖蜜(beet-sugar molasses)同上约含蔗糖50%，其他有机物20%，灰分9.5，水分20%配置天然培养基用的几种原材料的特性 40现在学习的是第40页，共55页酵母膏中的维生素和氨基酸含量维生素氨基酸种类含量（g/g）种类含量(%)种类含量(%)B1B2烟酸泛酸吡哆醛叶酸肌醇胆碱生物素对氨基苯甲酸B1218-1418-150300

27、-125020-10025-355-101000-17001000-20000.5-1.060.01丙氨酸精氨酸天冬氨酸胱氨酸谷氨酸甘氨酸组氨酸异亮氨酸酪氨酸亮氨酸赖氨酸3.42.04.50.456.72.31.22.31.63.03.5甲硫氨酸苯丙氨酸脯氨酸丝氨酸苏氨酸色氨酸缬氨酸0.71.71.72.32.30.52.541现在学习的是第41页，共55页成分含量葡萄糖10.0g1.0g0.5g0.2g0.01g0.01g蒸馏水1000ml微量元素混合液*1ml*包括痕量元素。其成分为：Mn、Mo、Zn、Cu、Co、Ni、V、B、Cl、Na、Sr、Si和Wo等。组合培养基中葡萄糖和一些无机盐

28、的含量 42现在学习的是第42页，共55页按培养基用途分选择性培养基（selected medium）按某微生物的特殊营养要求设计的培养基，可使该微生物得到选择性的生长和分离，抑制其他微生物的生长，从而提高微生物的分离效果。制备方法加入所需营养物（常用于微生物的筛选）加入其他菌的抑制物质（常用于微生物的计数）鉴别培养基（differential medium）加富培养基（enriched medium）人为加入所需的营养物质，从而促进微生物的大量繁殖。主要用于菌的富集培养。e.g.苯、甲苯降解菌的培养等。第一节 微生物的营养43现在学习的是第43页，共55页用于选择性培养基的若干抑制剂选择对象

29、选择对象抑制剂及其用量（抑制剂及其用量（g/ml）抑制对象抑制对象一般细菌一般细菌四环素（四环素（200）四环素（四环素（100）放线菌酮（放线菌酮（20）放线菌酮（放线菌酮（50）放线菌酮（放线菌酮（100）放线菌酮（放线菌酮（200）真菌素（真菌素（Cabicidin)(100)黑曲霉、酵母黑曲霉、酵母酱油曲霉、根霉酱油曲霉、根霉酵母酵母酱油曲霉酱油曲霉根霉根霉黑根霉黑根霉酱油曲霉、酵母酱油曲霉、酵母G+细菌细菌多粘菌素多粘菌素B(5)G-细菌细菌G-细菌细菌青霉素（青霉素（1）G+细菌细菌乳酸菌乳酸菌山梨酸（山梨酸（0.2%,pH6)叠氮化钠（叠氮化钠（Na3N)(0.005%,pH7)

30、真菌素（真菌素（20）芽孢杆菌芽孢杆菌曲霉曲霉酵母酵母肠道杆菌肠道杆菌胆汁酸（胆汁酸（1.155mg/l)G+细菌细菌微球菌微球菌山梨酸（山梨酸（0.2%)芽孢杆菌芽孢杆菌44现在学习的是第44页，共55页选择对象选择对象抑制剂及其用量（抑制剂及其用量（g/ml）抑制对象抑制对象放线菌放线菌放线菌酮（放线菌酮（50）制霉菌素（制霉菌素（50）丙酸钠（丙酸钠（4mg/ml)霉菌霉菌霉菌霉菌霉菌霉菌酵母酵母丙酸钠（丙酸钠（0.2%)丙酸钠（丙酸钠（0.10.15%）CuSO45H2O(0.05%,pH8.3)四环素（四环素（50）氯霉素（氯霉素（20）链霉素（链霉素（20100）青霉素青霉素 (5

31、0)金霉素金霉素（100）真霉素（真霉素（200）曲霉，根霉，杆菌曲霉，根霉，杆菌青霉，微球菌，醋酸菌青霉，微球菌，醋酸菌乳酸菌，乳链球菌乳酸菌，乳链球菌细菌细菌细菌细菌细菌细菌细菌细菌细菌细菌细菌细菌霉菌霉菌氯霉素（氯霉素（100）青霉素（青霉素（20）链霉素（链霉素（40）青霉素（青霉素（100）氯霉素（氯霉素（50）+放线菌（放线菌（10）细菌细菌细菌细菌细菌细菌细菌细菌细菌，酵母细菌，酵母续上表45现在学习的是第45页，共55页按培养基用途分类选择性培养基（selected medium）按某微生物的特殊营养要求设计的培养基，可使该微生物得到选择性的生长和分离，抑制其他微生物的生长，从

32、而提高微生物的分离效果。方法加入所需营养物（常用于微生物的筛选）加入其他菌的抑制物质（常用于微生物的计数）鉴别培养基（differential medium）加富培养基（enriched medium）人为加入所需的营养物质，从而促进微生物的大量繁殖。主要用于微生物的富集培养。e.g.苯、甲苯降解菌的培养等。第一节 微生物的营养46现在学习的是第46页，共55页四、营养物质的吸收与运输1、营养物质需进入细胞内才能被利用，代谢物也需要及时地排除，营养物质是怎样通过细胞壁和细胞膜进入细胞的呢？2、据目前所知，细胞壁在营养物质运输上不起主要作用，仅简单的排阻分子量过大的溶质进入。一般是分子量大于60

33、0道尔顿。3、细胞膜是控制营养物进入和代谢物排出的主要屏障。一般认为细胞膜以四种方式控制物质运输：单纯扩散、促进扩散、主动运输和基团转位第一节 微生物的营养47现在学习的是第47页，共55页1、单纯扩散（single diffusion）/被动扩散（passive diffusion）1)高浓度向低浓度方向扩散、不耗能量2)主要是水分和一些小分子（O2、CO2、CH3OH、甘油、某些氨基酸）3)不能将稀薄溶液中的溶质进行逆浓度梯度的运输。4)没有特异性。膜外膜内细胞质溶质第一节 微生物的营养物理扩散48现在学习的是第48页，共55页促进扩散模式图膜外膜内细胞质溶质载体再循环恢复原构象结合移位构

34、象改变第一节 微生物的营养2、促进扩散（facilitated diffusion）49现在学习的是第49页，共55页2、促进扩散（facilitated diffusion）1)由高浓度向低浓度方向扩散，不耗能量，与单纯扩散相似。2)借助细胞膜上的一种蛋白为载体进行（特异载体蛋白）须有能与之结合的蛋白，因此有选择性。e.g.SO42、PO43、糖等非脂溶性物质。3)不能进行逆浓度梯度的运输。4)运送速度比单纯扩散快（多见于真核微生物）。此蛋白称载体蛋白，又因为与酶极相似，又称为渗透酶。第一节 微生物的营养50现在学习的是第50页，共55页主动运送模式图膜外膜内细胞质溶质载体再循环恢复原构象结

35、合移位构象改变ATPADP+Pi第一节 微生物的营养3、主动运输（active transport）51现在学习的是第51页，共55页3、主动运输（active transport）1)借助特异性载体蛋白运输、需要能量。与促进扩散类似，但它需要能量2)是吸收营养物质的主要机制，Na、K、糖类等。3)可逆浓度梯度进行运送。4)溶质的分子结构不发生变化。第一节 微生物的营养52现在学习的是第52页，共55页膜内膜外细胞质SSEnz2SEnz2SEnz2Enz2SP步骤：i.膜内侧HPr(热稳定蛋白)在酶作用下形成HPr-磷酸(激活)ii.在膜外基质被渗透酶带到细胞膜内，在酶作用下，被HPr-磷酸磷

36、酸化形成S-磷酸。HPrPHPr丙酮酸PEP（磷酸稀醇式丙酮酸）Enz1第一节 微生物的营养4、基团移位（group translocation）53现在学习的是第53页，共55页参与基团移位的化合物：i.酶：非特异性酶，一种可溶性的细胞质蛋白。ii.酶：结合在细胞膜上的一类酶，对底物有特异性选择作用iii.高能磷酸的载体热稳定蛋白（Heat-stable carrier protein；HPr）。一种低分子量的可溶性蛋白质。第一节 微生物的营养4、基团移位（group translocation）54现在学习的是第54页，共55页4、基团移位（group translocation）1)与主动运输相似，需特异性载体蛋白，耗能。但运输前后溶质分子发生变化（蛋白与溶质发生反应）。2)主要运输葡萄糖、果糖、甘露糖、嘌呤、脂肪酸等。3)主要依靠磷酸转移酶系统。厌氧菌、兼性厌氧菌、光合菌一般用基团移位方式吸收糖、糖醇等严格的好氧菌不存在这种方式。第一节 微生物的营养55现在学习的是第55页，共55页