《细菌的营养与繁殖》PPT课件.ppt
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1、第二节第二节 细菌的营养与生长繁殖细菌的营养与生长繁殖细胞的化学组成细胞的化学组成细菌的营养要求细菌的营养要求吸收营养物质的方式吸收营养物质的方式 细菌的营养类型细菌的营养类型 细菌的生长繁殖细菌的生长繁殖 细菌的人工培养细菌的人工培养细菌细胞的化学组成细菌细胞的化学组成微生物细胞微生物细胞水:水:70%-90%干物质干物质有机物有机物蛋白质、糖、脂、核酸、维生素等蛋白质、糖、脂、核酸、维生素等及其降解产物及其降解产物无机物(盐)无机物(盐)微生物、动物、植物之间存在微生物、动物、植物之间存在“营养上的统一性营养上的统一性”细胞化学元素组成:细胞化学元素组成:主要元素主要元素:碳、氢、氧、氮、
2、磷、硫、钾、镁、钙、铁等;碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁等;微量元素微量元素:锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。微生物与动植物营养要素的比较微生物与动植物营养要素的比较细菌的营养要求细菌的营养要求动物动物(异养)(异养)微生物微生物绿色植绿色植物物(自养)(自养)异养异养自养自养碳源碳源糖类、脂肪糖类、脂肪糖、醇、有机糖、醇、有机酸等酸等二氧化碳、碳二氧化碳、碳酸盐等酸盐等二氧化二氧化碳碳氮源氮源蛋白质及其蛋白质及其降解物降解物蛋白质及其降蛋白质及其降解物、有机氮解物、有机氮化物、无机氮化物、无机氮化物、氮化物、氮无机氮化物、无
3、机氮化物、氮氮无机氮无机氮化物化物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或氧化无机物或利用日光能利用日光能利用日利用日光能光能生长因子生长因子维生素维生素有些需要维生有些需要维生素等生长因子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水分水分水水水水水水水水吸收营养物质的方式吸收营养物质的方式依靠依靠细胞膜细胞膜的功能,将周围环境中的营养物质输的功能,将周围环境中的营养物质输送到细胞内。送到细胞内。类型:类型:一、简单一、简单扩散扩散 (simple diffusion)(simple diffusion)二、促进扩散二、促进
4、扩散 (facilitated diffusion)(facilitated diffusion)三、三、主动运输主动运输(activetransport)四、四、基团转位基团转位 (group translocation)(group translocation)一、简单扩散(一、简单扩散(simple diffusionsimple diffusion)egeg:H H2 2O O,O O2 2,COCO2 2,甘油,乙醇,脂肪酸等。,甘油,乙醇,脂肪酸等。(分子量小,脂溶性,极性小分子量小,脂溶性,极性小)二、促进扩散二、促进扩散主动运输主动运输特点:特点:被运送的物质可逆浓度梯度进入细
5、胞内被运送的物质可逆浓度梯度进入细胞内 要消耗能量,必需有能量参加。要消耗能量,必需有能量参加。有膜载体参加,膜载体发生构型变化有膜载体参加,膜载体发生构型变化 被运送物质不发生任何变化。被运送物质不发生任何变化。主动运输是广泛存在于微生物中的一种主要的物主动运输是广泛存在于微生物中的一种主要的物质运输方式。质运输方式。通通过过这这种种方方式式运运输输方方式式吸吸收收的的营营养养物物质质:有有糖糖类类(乳乳糖糖、半半乳乳糖糖、阿阿拉拉伯伯糖糖等等)、氨氨基基酸酸、核核苷苷、钾离子等。钾离子等。主动运输运输物质的种类:主动运输运输物质的种类:四、基团转位四、基团转位(grouptransloca
6、tion)基团转位主要存在于厌氧型和兼性厌氧型细菌中,主要用于糖基团转位主要存在于厌氧型和兼性厌氧型细菌中,主要用于糖的运输。脂肪酸、核苷、碱基等也可通过这种方式运输。的运输。脂肪酸、核苷、碱基等也可通过这种方式运输。有一个复杂的运输系统来完成物质的运输;有一个复杂的运输系统来完成物质的运输;物质在运输过程中物质在运输过程中发生化学变化发生化学变化;egeg:磷酸烯醇式丙酮酸(:磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)己糖磷己糖磷酸转移酶系统(磷酸转移酶系统,酸转移酶系统(磷酸转移酶系统,PTS)四种运送营养物质方式的比较四种运送营养物质方式的比较 比较项目比较项目 简单扩散简单扩散 促进扩散促进扩散 主动
7、运输主动运输 基团转位基团转位转运方向转运方向 由浓至稀由浓至稀 由浓至稀由浓至稀 由稀至浓由稀至浓 由稀至浓由稀至浓载体蛋白载体蛋白 无无 有有 有有 有有运送速度运送速度 慢慢 快快 快快 快快能量消耗能量消耗 不需要不需要 不需要不需要 需要需要 需要需要运送前后运送前后 不变不变 不变不变 不变不变 改变改变溶质分子溶质分子平衡时内平衡时内 相等相等 相等相等 内部高内部高 内部高内部高外浓度外浓度细菌的营养类型细菌的营养类型 腐生菌腐生菌利用无生命的有机化合物利用无生命的有机化合物(如动植物尸体和残体)为营养物质为营养物质 寄生菌寄生菌从生活的寄主体内吸收营养物质从生活的寄主体内吸收
8、营养物质 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(purplenonsulphurbacteria):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,利用有机物进行生长,为异养型微生物异养型微生物;光照
9、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,黑暗与好氧条件下,依靠有机物氧化产生的化学能生长,为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细菌的细菌的生长与繁殖生长与繁殖 (一)生长繁殖的条件(一)生长繁殖的条件1 1、营养物质营养物质C C源,源,N N源,无机盐,生长因子,水等源,无机盐,生长因子,水等2 2、pHpH大多数:大多数:6.87.46.87.4嗜酸菌:嗜
10、酸菌:05.505.5嗜碱菌嗜碱菌:8.511.5:8.511.53、温度、温度低温菌低温菌 10 10 20 20(湖泊,深海,冷藏食品)(湖泊,深海,冷藏食品)中温菌中温菌 25 3225 32(腐生菌),腐生菌),3737(病原菌)病原菌)高温菌高温菌 50 5550 55(温泉)(温泉)根据氧与微生物生长的关系可将微生物分为根据氧与微生物生长的关系可将微生物分为好氧好氧微好氧微好氧耐氧型耐氧型兼性厌氧兼性厌氧专性厌氧专性厌氧微生物类型微生物类型最适生长的最适生长的O2体积分数体积分数好氧好氧微好氧微好氧氧的忍耐型氧的忍耐型兼性厌氧兼性厌氧专性厌氧专性厌氧等于或大于等于或大于202一一l
11、O2以下以下有氧或无氧有氧或无氧不需要氧、有氧时死亡不需要氧、有氧时死亡(二)细菌的繁殖方式和繁殖速度(二)细菌的繁殖方式和繁殖速度繁殖方式:繁殖方式:无性二分裂法无性二分裂法繁殖速度:繁殖速度:大大 多多 数数 细细 菌菌:15201520分分钟钟繁繁殖殖一代;一代;少少数数细细菌菌,如如结结核核分分枝枝杆杆菌菌:15181518小小时时繁繁殖殖一代。一代。细菌的人工培养细菌的人工培养微生物的物种(菌株)一般是以群体的形式进行微生物的物种(菌株)一般是以群体的形式进行繁衍、保存;繁衍、保存;纯培养技术纯培养技术是进行微生物学研究的基础!是进行微生物学研究的基础!(一)无菌技术(一)无菌技术(
12、二)培养基(二)培养基(三)细菌的培养方法及其生长现象(三)细菌的培养方法及其生长现象 (四)微生物生长的测定四)微生物生长的测定(五)纯培养物的获得方法(五)纯培养物的获得方法(一)无菌技术(一)无菌技术t用于分离、培养微生物的器具事先不含任何用于分离、培养微生物的器具事先不含任何微生物;微生物;t在转接、培养微生物时防止其它微生物的污在转接、培养微生物时防止其它微生物的污染;染;1、微生物培养的常用器具及其灭菌、微生物培养的常用器具及其灭菌常用的器具常用的器具:试管、瓶子、培养皿等试管、瓶子、培养皿等1887年,R J Petri 发明 Petri dish1.接种针接种针 2.接种环接种
13、环 3.接种钩接种钩 4.5.玻璃涂玻璃涂棒棒 6.接种圈接种圈 7.接种锄接种锄 8.小解剖刀小解剖刀(二)培养基(二)培养基 medium1、概念、概念人工配制的供给细菌或其他微生物生长繁殖或积累人工配制的供给细菌或其他微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养基质。代谢产物的营养基质。使用原则:使用原则:1)适宜的营养物质)适宜的营养物质2)控制营养物质的浓度和各营养物质的比例)控制营养物质的浓度和各营养物质的比例3)合适的)合适的pH4)立即进行灭菌处理并维持无菌状态立即进行灭菌处理并维持无菌状态5)经济节约经济节约主要用途:主要用途:促使微生物的生长与繁殖,用于微生物纯种促使微生物的生长与繁
14、殖,用于微生物纯种的分离、鉴定和制造微生物制品等。的分离、鉴定和制造微生物制品等。培养基的类型培养基的类型合成培养基合成培养基由已知化学成分及数量的化学药品由已知化学成分及数量的化学药品配置而成。配置而成。天然培养基天然培养基采用化学成分还不十分清楚或化学采用化学成分还不十分清楚或化学成分不恒定的成分不恒定的天然有机物天然有机物。半合成培养基半合成培养基以天然有机物为主要碳源、氮源以天然有机物为主要碳源、氮源及生长素的培养基中加入一些化学药品,以补充无及生长素的培养基中加入一些化学药品,以补充无机盐成分,使其更能满足微生物对生长的需要。机盐成分,使其更能满足微生物对生长的需要。根据营养物质来源
15、不同划分根据营养物质来源不同划分液体培养基半固体培养基固体培养基根据培养基的物理状态划分根据培养基的物理状态划分根据培养基的用途划分根据培养基的用途划分(三)细菌的培养方法及其生长现象(三)细菌的培养方法及其生长现象1 1、固体培养、固体培养 将细菌接种在固体培养基上,于适宜的温度将细菌接种在固体培养基上,于适宜的温度下培养,由单个细菌细胞繁殖形成的肉眼可见的细下培养,由单个细菌细胞繁殖形成的肉眼可见的细菌集落为菌集落为菌落(菌落(colonycolony)。可以作为识别、鉴定菌可以作为识别、鉴定菌种的一个依据。种的一个依据。同一细菌在不同的培养平板上形成不同的特征菌落同一细菌在不同的培养平板
16、上形成不同的特征菌落菌落菌落的特征的特征包括:包括:大小、颜色、透明、表面状态、质地、边缘形大小、颜色、透明、表面状态、质地、边缘形态、隆起形状等态、隆起形状等菌落在固体培养基上连成一片的纯培养物菌落在固体培养基上连成一片的纯培养物-菌苔菌苔细菌在液体培养基中的生长情况细菌在液体培养基中的生长情况菌膜菌膜菌沉淀菌沉淀均匀浑浊均匀浑浊对照对照 细菌在半固体培养基中的生长情况细菌在半固体培养基中的生长情况1、3:有动力:有动力2:无动力:无动力发酵罐培养(发酵罐培养(tank tank cultureculture)是进一步放大培养,)是进一步放大培养,根据需要培养物可为数吨、根据需要培养物可为数
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