微生物的营养及培养基.ppt

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1、主要内容主要内容第一节第一节 微生物的营养要素微生物的营养要素第二节第二节 微生物的营养类型微生物的营养类型第三节第三节 微生物对营养物质的吸收方式微生物对营养物质的吸收方式第四节第四节 培养培养第一节第一节 微生物的营养要素微生物的营养要素 六种营养要素六种营养要素 碳源（碳源（Carbon source）氮源（氮源（Nitrogen source)能源（能源（Energy source)生生长因子（因子（Growth factor)无机无机盐(Inorganic salt)水水(Water)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

2、能。辐射能。三、能源三、能源(energy source)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四四五五六六几种生物的游离水含量：几种生物的游离水含量：人体：人体：60 70%海蜇：约海蜇：约96%微生物：微生物：7585%1、光能自养型（光能无机营养型）、光能自养型（光能无机营养型）光能自养微生物所需要的能源是光能，以光能自养微生物所需要的能源是光能，以COCO

3、2 2为主要碳为主要碳源，以无机物作为供氢体，将源，以无机物作为供氢体，将COCO2 2化合成细胞自己的有机物化合成细胞自己的有机物质。这类微生物都含有光合色素，所以能利用光能进行光质。这类微生物都含有光合色素，所以能利用光能进行光合作用。主要类群是蓝细菌合作用。主要类群是蓝细菌 、绿硫细菌和紫硫细菌。光合、绿硫细菌和紫硫细菌。光合色素主要有二类：叶绿素和菌绿素。以绿硫细菌为例色素主要有二类：叶绿素和菌绿素。以绿硫细菌为例：CO2+2H2S CH2O+2S+H2O2、光能异养型（光能有机营养型）、光能异养型（光能有机营养型）光能异养微生物利用光作能源，以一种有机化合物为主光能异养微生物利用光作

4、能源，以一种有机化合物为主要碳源，作为供氢体，将要碳源，作为供氢体，将COCO2 2还原成碳水化合物。例如红螺还原成碳水化合物。例如红螺菌利用异丙醇作为供氢体，进行光合作用。菌利用异丙醇作为供氢体，进行光合作用。CH3 CHOH+CO2 2CH3COCH3+H20 CH33、化能自养型（化能无机营养型）、化能自养型（化能无机营养型）化能自养微生物利用氧化无机物所产生的能量作为能源，CO2作为碳源，合成自身需要的有机含碳化合物。这类微生物仅限一些细菌，共有五类：氢细菌、硫细菌、铁细菌、氨细菌和亚硝酸细菌。这些细菌在产能过程中，都需要大量氧气参加，所以所有的化能自养细菌均为好氧菌。以亚硝酸细菌为例

5、，它将氨氧化为亚硝酸，获得能量，供CO2合成有机含碳化合物时用，二步反应是在细菌细胞内紧密联系进行的。NH3+O2 2HNO2+4H+能能 CO2+4H+CH2O+H2O4、化能异养型（化能有机营养型）、化能异养型（化能有机营养型）化能异养微生物利用氧化有机物时获得的化能异养微生物利用氧化有机物时获得的能量作为能源，碳源也是有机化合物。这样对能量作为能源，碳源也是有机化合物。这样对化能异养菌来讲，一种有机化合物的代谢作用化能异养菌来讲，一种有机化合物的代谢作用既可提供能源又可以供应碳源。绝大多数细菌既可提供能源又可以供应碳源。绝大多数细菌和全部真核微生物。和全部真核微生物。第三节第三节 微生物

6、对营养物质的吸收方式微生物对营养物质的吸收方式 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、代代谢谢物物分泌到胞外以免积累，这就是物质运输过程。分泌到胞外以免积累，这就是物质运输过程。在营养物质运送方面，细胞壁仅简单地排阻在营养物质运送方面，细胞壁仅简单地排阻分子量过大分子量过大(600Da)的溶质进入的溶质进入,而具有磷脂双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。质进入和排除的主要屏障。一一、单纯扩散、单纯扩散(si

7、mple diffusion)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；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(facilitated diffusion)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：v 需要

8、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v 不消耗能量不消耗能量 v 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(carrier protein)，即透性酶（大多为诱导，即透性酶（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。酶），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。载体蛋白可加快运输速度，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

9、扩散随浓度增加而线性增加，而促进扩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不发生改变。子不发生改变。3、主动运输、主动运输(active transport)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

10、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质子梯度通过反运输机制将钠离子逐出膜外逐出膜外 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，而溶质结合位点的形状发生改变，而与溶质与溶质(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在膜内释放，随后溶质从载体蛋白解离离 主动运

11、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、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(group translocation)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

12、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(heat stable carrier protein,HPr)的激活的激活 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 四四鉴别肠道细菌的鉴别肠道细菌的伊红美蓝伊红美蓝(EMB,Eosin Methylene Blue)培养基培养基