最新微生物学第五章微生物营养与培养基PPT课件.ppt
《最新微生物学第五章微生物营养与培养基PPT课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《最新微生物学第五章微生物营养与培养基PPT课件.ppt(62页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、微生物学第五章微生物营养与培微生物学第五章微生物营养与培养基养基营营养养(nutrition):生生物物体体从从外外部部环环境境中中摄摄取取对对其其生生命命活活动动必必须须的的能能量量和和物物质质,以以满满足足正正常常生生长长和和繁繁殖殖需需要要的的一一种最基本的生理功能。种最基本的生理功能。营养物营养物(nutrient):具有营养功能的物质。:具有营养功能的物质。营营养养物物提提供供生生命命活活动动的的结结构构物物质质、能能量量、代代谢谢调调节节物物质质和良好的生理环境。和良好的生理环境。一些微生物可利用非物质形式的能源一些微生物可利用非物质形式的能源光能。光能。异养微生物:必须利用有机碳
2、源异养微生物:必须利用有机碳源自养微生物:能利用无机碳源自养微生物:能利用无机碳源(一)碳源(一)碳源(carbonsource)提供微生物营养所需碳元素的营养源。提供微生物营养所需碳元素的营养源。q有机碳源:有机碳源:蛋白蛋白质质,核酸,核酸,淀粉淀粉,葡萄糖等葡萄糖等q无机碳源:无机碳源:CO2,Na2CO3,CaCO3等等糖糖糖糖类类类类:葡萄糖,果糖,麦芽糖,蔗糖,淀粉,半乳糖,乳糖,甘葡萄糖,果糖,麦芽糖,蔗糖,淀粉,半乳糖,乳糖,甘葡萄糖,果糖,麦芽糖,蔗糖,淀粉,半乳糖,乳糖,甘葡萄糖,果糖,麦芽糖,蔗糖,淀粉,半乳糖,乳糖,甘露糖,露糖,露糖,露糖,纤维纤维纤维纤维二糖,二糖,
3、二糖,二糖,纤维纤维纤维纤维素,半素,半素,半素,半纤维纤维纤维纤维素,甲壳素,木素,甲壳素,木素,甲壳素,木素,甲壳素,木质质质质素,等素,等素,等素,等 有机酸:有机酸:有机酸:有机酸:乳酸,乳酸,乳酸,乳酸,柠柠柠柠檬酸,延胡索酸,低檬酸,延胡索酸,低檬酸,延胡索酸,低檬酸,延胡索酸,低级级级级脂肪酸,高脂肪酸,高脂肪酸,高脂肪酸,高级级级级脂肪酸,脂肪酸,脂肪酸,脂肪酸,氨基酸,等氨基酸,等氨基酸,等氨基酸,等 醇醇醇醇类类类类:乙醇,等乙醇,等乙醇,等乙醇,等 脂脂脂脂类类类类:脂肪,磷脂,等脂肪,磷脂,等脂肪,磷脂,等脂肪,磷脂,等 烃类烃类烃类烃类:天然气,石油,石油天然气,石油
4、,石油天然气,石油,石油天然气,石油,石油馏馏馏馏分,石蜡油分,石蜡油分,石蜡油分,石蜡油 ,等,等,等,等 COCO2 2 碳酸碳酸碳酸碳酸盐盐盐盐:NaHCO NaHCO3 3,CaCO,CaCO3 3,白垩,等白垩,等白垩,等白垩,等 其他:其他:其他:其他:芳香族化合物,芳香族化合物,芳香族化合物,芳香族化合物,氰氰氰氰化物,蛋白化物,蛋白化物,蛋白化物,蛋白质质质质,肽肽肽肽,核酸,核酸,核酸,核酸微生物可利用的碳源微生物可利用的碳源微生物可利用的碳源微生物可利用的碳源(化合物分化合物分化合物分化合物分类类类类)有机氮源:蛋白胨、黄豆粉、玉米浆有机氮源:蛋白胨、黄豆粉、玉米浆无机氮源
5、:无机氮源:NH4NO3、(NH4)2SO4气态氮源:大气气态氮源:大气N2(二)氮源(二)氮源(nitrogensource)凡能提供微生物营养所需氮元素的营养源。凡能提供微生物营养所需氮元素的营养源。氮源一般不作能源。氮源一般不作能源。速效氮源速效氮源迟效氮源迟效氮源能能为为微微生生物物的的生生命命活活动动提提供供最最初初能能量量来来源源的的化化学学物物质质或或辐射能。辐射能。(三)能源(三)能源(energysource)异养微生物的碳源同时也是能源异养微生物的碳源同时也是能源无机物:化能自养微生物的能源无机物:化能自养微生物的能源能源谱能源谱化学物质化学物质辐射能:光能自养和光能异养微
6、生物的能源辐射能:光能自养和光能异养微生物的能源有机物:化能异养微生物的能源有机物:化能异养微生物的能源单功能:单功能:辐射能辐射能双双 功功 能能:还还 原原 态态 无无 机机 养养 料料,如如 NH4+既既 是是 硝硝 酸酸 盐盐 细细 菌菌 的的 能能 源,又是氮源源,又是氮源三三功功能能:NCHO类类营营养养物物质质常常是是异异养养微微生生物物的的能能 源,碳源兼氮源源,碳源兼氮源一种营养物具有一种以上营养要素的功能一种营养物具有一种以上营养要素的功能一类对微生物正常代谢必不可少且又不能从简单的碳源,一类对微生物正常代谢必不可少且又不能从简单的碳源,氮源自行合成的、所需极微量的有机物。
7、氮源自行合成的、所需极微量的有机物。培养基中生长因子来源:培养基中生长因子来源:酵母膏、玉米浆、麦芽汁等。酵母膏、玉米浆、麦芽汁等。(四四)生长因子生长因子(growthfactor)作用:辅酶或酶活化作用:辅酶或酶活化所需所需。狭义:维生素狭义:维生素广义:维生素、氨基酸、碱基、脂肪酸等广义:维生素、氨基酸、碱基、脂肪酸等q生长因子自养型微生物(生长因子自养型微生物(auxoautotrophs)q生长因子异养型微生物(生长因子异养型微生物(auxoheterotrophs)营养缺陷型微生物(营养缺陷型微生物(nutritionaldeficiency)变株变株q生长因子过量合成型微生物生长
8、因子过量合成型微生物维生素维生素微生物的种微生物的种硫胺素硫胺素(B1)Bacillusanthracis(炭疽芽孢杆菌炭疽芽孢杆菌)核黄素核黄素Clostridiumtetani(破伤风梭菌破伤风梭菌)烟酸烟酸Brucellaabortus(流产布鲁氏杆菌流产布鲁氏杆菌)吡哆酸吡哆酸(B6)Lactobacillusspp.(各种乳酸杆菌各种乳酸杆菌)生物素生物素Leuconostocmesenteroides(肠膜状明串珠菌肠膜状明串珠菌)泛酸泛酸Proteusmorganii(摩氏变形杆菌摩氏变形杆菌)叶酸叶酸Leuconostocdextranicum(葡聚糖明串珠菌葡聚糖明串珠菌)钴
9、胺酸钴胺酸(B12)Lactobacillusspp.维生素维生素KBacteroidesmelaninogenicus(产黑素拟杆菌产黑素拟杆菌)若干细菌所需要的维生素若干细菌所需要的维生素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(B1)乙醛基乙醛基焦磷酸硫胺素是脱羧酶、转醛酶、焦磷酸硫胺素是脱羧酶、转醛酶、转酮酶的辅基,与转酮酶的辅基,与a a酮酸的氧酮酸的氧化脱羧和酮基转移有关化脱羧和酮基转移有关吡哆醇吡哆醇(B6)氨基氨基磷酸吡哆醛是氨基酸消旋酶、转磷酸吡哆醛是氨基酸消旋酶、转氨酶与脱羧酶的辅基,参与氨基氨酶与脱羧酶的辅基,参与氨基酸的消旋、脱羧和转氨酸的消旋、脱羧
10、和转氨叶酸叶酸甲基甲基即辅酶即辅酶F(四氢叶酸四氢叶酸),参与一碳基,参与一碳基的转移,与合成嘌呤、嘧啶、核的转移,与合成嘌呤、嘧啶、核甘酸、丝氨酸和甲硫氨酸有关甘酸、丝氨酸和甲硫氨酸有关维生素维生素B12羧基,甲基羧基,甲基钴酰胺辅酶,参与一碳基的转移,钴酰胺辅酶,参与一碳基的转移,与甲硫氨酸和胸苷酸有关与甲硫氨酸和胸苷酸有关维生素的生理功能维生素的生理功能(五)无机盐(五)无机盐(inorganicsalts)所需浓度在所需浓度在10-3-10-4M的元素为大量元素的元素为大量元素所需浓度在所需浓度在10-6-10-8M的元素为微量元素的元素为微量元素无机盐的生理功能无机盐的生理功能无机盐
11、无机盐大量元素大量元素微量元素微量元素一般功能一般功能特殊功能特殊功能细胞内一般分子成分细胞内一般分子成分(P、S、Ca、Mg、Fe等等)生理调节物质生理调节物质渗透压的维持渗透压的维持(Na+等等)酶的激活剂酶的激活剂(Mg等等)pH的稳定的稳定化能自养菌的能源化能自养菌的能源(S、Fe2+、NH4+、MO2-等等)无氧呼吸时的氢受体无氧呼吸时的氢受体(NO3-、SO42-等等)酶的激活剂酶的激活剂(Cu2+、Mn2+、Zn2+等等)特殊分子结构成分特殊分子结构成分(Co、Mo等等)生理作用:生理作用:细胞组成成分细胞组成成分 生化反应溶剂生化反应溶剂 化学、生理反应介质化学、生理反应介质
12、物质运输媒体物质运输媒体 调节细胞温度调节细胞温度 维持细胞的渗透压维持细胞的渗透压 (六)水(六)水存在状态:游离态(溶剂)和结合态(结构组成)存在状态:游离态(溶剂)和结合态(结构组成)依碳源不同:依碳源不同:q异养型异养型(heterotrophs):不能以不能以CO2为主要或唯一碳源为主要或唯一碳源q自养型自养型(autotrophs):能以能以CO2为主要或唯一碳源为主要或唯一碳源第二节第二节微生物营养类型微生物营养类型依能源不同:依能源不同:q光能营养型光能营养型(phototrophs):光反应产能光反应产能q化能营养型化能营养型(chemotrophs):物质氧化产能物质氧化产
13、能依生长因子的不同:依生长因子的不同:q原养型原养型(prototroph)或野生型或野生型(wildtype)q 营养缺陷型营养缺陷型(auxotroph)微生物的营养类型微生物的营养类型营养类型营养类型能能源源碳源碳源实例实例光能自养型光能自养型光能光能CO2蓝细菌蓝细菌紫硫细菌紫硫细菌绿硫细菌绿硫细菌藻类藻类光能异养型光能异养型光能光能CO2及及简单有机物简单有机物红螺细菌红螺细菌化能自养型化能自养型无机物无机物CO2硝化细菌硝化细菌硫化细菌硫化细菌铁细菌铁细菌氢细菌氢细菌化能异养型化能异养型有机物有机物有机物有机物绝绝大大多多数数微微生物,生物,原生动物原生动物v寄生型寄生型(para
14、sitism)寄生于活的生物体寄生于活的生物体v腐生型腐生型(saprophytism)寄生于死亡的生物有机体寄生于死亡的生物有机体化能异养型化能异养型营养类型划分不是绝对的,不同生活条件下,可相互转变。营养类型划分不是绝对的,不同生活条件下,可相互转变。异异 养养 微微 生生 物物:至至 少少 需需 提提 供供 一一 种种 大大 量量 有有 机机 物物 才才 能能 满满 足足 其其 正正 常常 要要 求求 的的 微微 生生 物物,即即其其碳碳源源必必须须是是有有机机物物,氢氢供供体体是是有有机机物物,能能源源则则可可以以利利 用氧化有机物或吸收日光能而获得。用氧化有机物或吸收日光能而获得。自
15、养微生物:不依赖于任何有机营养自养微生物:不依赖于任何有机营养物物即可正常生活的微生物。即可正常生活的微生物。第第三三节节 细胞对营养物质的吸收细胞对营养物质的吸收v 离子化合物:弱快强慢(极性)离子化合物:弱快强慢(极性)营营养养物物质质的的吸吸收收与与代代谢谢产产物物的的分分泌泌,涉涉及及到到物物质质的的运运输输、营营养养物物吸吸收收至至胞胞内内被被利利用用、代代谢谢物物分分泌泌到到胞胞外外以以免免积积累累,这这就就是物质运输过程。是物质运输过程。在营养物质运送方面,细胞壁仅简单地排阻分子量过大在营养物质运送方面,细胞壁仅简单地排阻分子量过大(600Da)的溶质进入的溶质进入,而具有磷脂双
16、分子层和嵌合蛋白分子而具有磷脂双分子层和嵌合蛋白分子的细胞膜则是控制营养物质进入和排除的主要屏障。的细胞膜则是控制营养物质进入和排除的主要屏障。v通透性与吸收是不同概念通透性与吸收是不同概念v一般大分子先水解为小分子,再吸收一般大分子先水解为小分子,再吸收v 脂溶性物质:易透过脂溶性物质:易透过一一、单纯扩散、单纯扩散(simplediffusion)依靠胞内外溶液浓度差,顺浓度梯度运输;依靠胞内外溶液浓度差,顺浓度梯度运输;依靠胞内外溶液浓度差,顺浓度梯度运输;依靠胞内外溶液浓度差,顺浓度梯度运输;不消耗代谢能,无特异性;不消耗代谢能,无特异性;不消耗代谢能,无特异性;不消耗代谢能,无特异性
17、;运输氧、二氧化碳、甘油、乙醇、某些氨基酸等小分子;运输氧、二氧化碳、甘油、乙醇、某些氨基酸等小分子;运输氧、二氧化碳、甘油、乙醇、某些氨基酸等小分子;运输氧、二氧化碳、甘油、乙醇、某些氨基酸等小分子;亲脂性分子从高浓度到低浓度的扩散来运输,利用细胞膜亲脂性分子从高浓度到低浓度的扩散来运输,利用细胞膜亲脂性分子从高浓度到低浓度的扩散来运输,利用细胞膜亲脂性分子从高浓度到低浓度的扩散来运输,利用细胞膜的通透性,细胞膜是一道屏障。的通透性,细胞膜是一道屏障。的通透性,细胞膜是一道屏障。的通透性,细胞膜是一道屏障。二、促进扩散二、促进扩散(facilitateddiffusion)利用膜内、膜外被运
18、输物质和载体蛋白的亲和力的不同。利用膜内、膜外被运输物质和载体蛋白的亲和力的不同。利用膜内、膜外被运输物质和载体蛋白的亲和力的不同。利用膜内、膜外被运输物质和载体蛋白的亲和力的不同。特点:特点:特点:特点:vv 需要特异性的载体蛋白顺浓度梯度运输需要特异性的载体蛋白顺浓度梯度运输需要特异性的载体蛋白顺浓度梯度运输需要特异性的载体蛋白顺浓度梯度运输vv 不消耗能量不消耗能量不消耗能量不消耗能量 vv 运输硫酸根、磷酸根、糖(真核)运输硫酸根、磷酸根、糖(真核)运输硫酸根、磷酸根、糖(真核)运输硫酸根、磷酸根、糖(真核)载体蛋白载体蛋白(carrierprotein),即透性酶(大多为诱导酶),即
19、透性酶(大多为诱导酶),有底物特异性,每种载体蛋白运输相应的物质。载体蛋白有底物特异性,每种载体蛋白运输相应的物质。载体蛋白可加快运输速度,但不能逆浓度运输。可加快运输速度,但不能逆浓度运输。促进扩散示意图促进扩散示意图胞外胞外细胞膜细胞膜胞内胞内单纯扩散单纯扩散促进扩散促进扩散浓度梯度浓度梯度运输速率运输速率单纯扩散和促进扩散的比较单纯扩散和促进扩散的比较单纯扩散随浓度增加而线性增加,而促进扩散在一定浓度后出现平台单纯扩散随浓度增加而线性增加,而促进扩散在一定浓度后出现平台单单纯纯扩扩散散、促促进进扩扩散散、主主动动运运输输:被被运运输输的的溶溶质质分分子子不不发发生改变。生改变。3、主动运
20、输、主动运输(activetransport)特点:特点:是微生物吸收营养的主要方式是微生物吸收营养的主要方式可逆浓度梯度运输,耗能可逆浓度梯度运输,耗能需载体蛋白,有特异性需载体蛋白,有特异性运输运输有机离子、无机离子、氨基酸、乳糖等糖类有机离子、无机离子、氨基酸、乳糖等糖类需要特异性载体蛋白需要能量来改变载体蛋白的构象需要特异性载体蛋白需要能量来改变载体蛋白的构象亲和力改变亲和力改变蛋白构象改变蛋白构象改变耗能耗能细胞内细胞内细胞外细胞外(或细菌周质空间或细菌周质空间)电电子子转转运运1.电子转移能被用来将质子泵出膜外电子转移能被用来将质子泵出膜外2.质子梯度通过反运输机制将钠离子逐质子梯
21、度通过反运输机制将钠离子逐出膜外出膜外3.钠离子与载体蛋白复合物相结合钠离子与载体蛋白复合物相结合4.溶质结合位点的形状发生改变,而与溶质结合位点的形状发生改变,而与溶质溶质(如糖和氨基酸如糖和氨基酸)结合结合5.载体蛋白的构象发生改变,钠离子在载体蛋白的构象发生改变,钠离子在膜内释放,随后溶质从载体蛋白解离膜内释放,随后溶质从载体蛋白解离主动运输的机制:使用质子主动运输的机制:使用质子(H+)和钠离子和钠离子(Na+)梯度。梯度。特点:特点:v属主动运输类型属主动运输类型v溶质分子发生化学修饰溶质分子发生化学修饰定向磷酸化定向磷酸化v需复杂的运输酶系参与需复杂的运输酶系参与v运输葡萄糖、果糖
22、、甘露糖、嘌呤、核苷、脂肪酸等运输葡萄糖、果糖、甘露糖、嘌呤、核苷、脂肪酸等4、基团转位、基团转位(grouptranslocation)膜对大多数磷酸化合物具有高度的不渗透性。膜对大多数磷酸化合物具有高度的不渗透性。每输入一个葡萄糖分子,就要消耗一个每输入一个葡萄糖分子,就要消耗一个ATP的能量。的能量。v主要依赖磷酸烯醇式丙酮酸主要依赖磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)和磷酸转移酶系统和磷酸转移酶系统(PTS)。PEP+HPrEI丙酮酸丙酮酸+P-HPrP-HPr+糖糖EII糖糖-P+HPr1.1.热稳定性载体蛋白热稳定性载体蛋白(heatstablecarrierprotein,HPr)的激活的
23、激活2.糖磷酸化后运入膜内糖磷酸化后运入膜内基团转位运输葡萄糖示意图基团转位运输葡萄糖示意图基团转位运输葡萄糖示意图基团转位运输葡萄糖示意图两类磷酸烯醇式丙酮酸:糖基磷酸转移酶两类磷酸烯醇式丙酮酸:糖基磷酸转移酶(PTS)系统系统高高能能磷磷酸酸从从HPr转转移移至至溶溶解解态态EIIA,EIIA与与EIIB在在甘甘露露糖糖转转运运系系统统中中相相连连,在在葡葡萄萄糖糖转转运运系系统统中中分分开。无论那种形式,磷酸都从开。无论那种形式,磷酸都从EIIA转移至转移至EIIB,再经过穿膜的转运过程而转移至糖基。,再经过穿膜的转运过程而转移至糖基。磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸(PEP),第一个酶
24、第一个酶I(EI),低分子量热稳定性载体蛋白低分子量热稳定性载体蛋白(HPr),第二个酶第二个酶I(EII)胞质胞质细胞质基质细胞质基质培养基培养基(medium,culturemedium):是一种人工配制的、:是一种人工配制的、适合微生物生长繁殖或产生代谢产物用的混合养料。适合微生物生长繁殖或产生代谢产物用的混合养料。第四节第四节 培养基培养基(一)四个原则(一)四个原则1、目的明确(根据不同微生物的营养需要配制不同的培养基)、目的明确(根据不同微生物的营养需要配制不同的培养基)培养什么微生物、获得什么产物、用途培养什么微生物、获得什么产物、用途二、选择和配制培养基的原则和方法二、选择和配
25、制培养基的原则和方法2、营养协调、营养协调营养协调营养协调(注意营养物的浓度和配比,特别是碳氮比注意营养物的浓度和配比,特别是碳氮比C/N比比)C/N比比:微微生生物物培培养养基基中中所所含含的的碳碳源源中中的的碳碳原原子子与与氮氮源源中中氮氮原原子子的的摩摩尔尔数数之之比比。不不是是简简单单的的某某碳碳源源的的重重量量与与氮氮源源的的重重量量之之比比。因因为为,不不同同种种类类的的碳碳源源和和氮氮源源,其其中中含含碳碳量量和和含含氮氮量量差别很大。差别很大。一般培养基的一般培养基的C/N比为比为100/0.52。以含氮量来看:以含氮量来看:NH3(82%)CO(NH2)2(46%)NH4NO
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 最新 微生物学 第五 微生物 营养 培养基 PPT 课件
限制150内