微生物的营养2学习教案.pptx

《微生物的营养2学习教案.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微生物的营养2学习教案.pptx（150页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、会计学1微生物的营养微生物的营养(yngyng)2第一页，共150页。2营养（营养（nutrition）：指生物体从外部环境中摄取对其生命活动必需的能量和物质，以满足正常生长和繁殖需要）：指生物体从外部环境中摄取对其生命活动必需的能量和物质，以满足正常生长和繁殖需要(xyo)的一种最基本的生理功能。的一种最基本的生理功能。营养为一切生命活动营养为一切生命活动(hudng)提供了必需的物质提供了必需的物质基础！基础！吸收吸收(xshu)利用利用生物有机体生物有机体营养物质营养物质摄取摄取第2页/共150页第二页，共150页。3营养物（营养物（nutrient）：指具有营养功能）：指具有营养功能(

2、gngnng)的物质，那些能够满足微生物机体生长、繁殖和完成各种生理活动所需的物质。的物质，那些能够满足微生物机体生长、繁殖和完成各种生理活动所需的物质。在微生物学中，它还包括非常规物质形式的光辐射能在内。在微生物学中，它还包括非常规物质形式的光辐射能在内。微生物的营养物可为它们的正常生命微生物的营养物可为它们的正常生命(shngmng)活动活动提供结构物质、能量、代谢调节物质提供结构物质、能量、代谢调节物质和必要的生理环境。和必要的生理环境。第3页/共150页第三页，共150页。4本章本章(bnzhn)内容：内容：微生物们需要微生物们需要(xyo)吃什么？吃什么？第四节第四节营养物质进入营养

3、物质进入(jnr)细胞的方细胞的方式式微生物们是怎样吃东西的？微生物们是怎样吃东西的？第三节第三节培养基培养基如何给微生物们做饭？如何给微生物们做饭？第一节第一节微生物的微生物的6类营养要素类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4页/共150页第四页，共150页。第一节第一节 微生物的微生物的6 6类营类营养养(yngyng)(yngyng)要素要素第5页/共150页第五页，共150页。6微生物的微生物的微生物的微生物的6 6 6 6类营养元素类营养元素类营养元素类营养元素碳、氢、氧、氮、硫、磷碳、氢、氧、氮、硫、磷碳源、氮源、能源碳源、氮源、能源(nngyun)、生长因子、

4、无机盐和水生长因子、无机盐和水微生物的微生物的6 6类营养物质类营养物质第6页/共150页第六页，共150页。7细胞化学元素细胞化学元素(huxuyuns)组成组成主要主要(zhyo)元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁等；等；微量元素：锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。微量元素：锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。一、微生物细胞的化学组成一、微生物细胞的化学组成一、微生物细胞的化学组成一、微生物细胞的化学组成(z(z chnchn)1.1.化学元素（化学元素（化学元素（化学元素（chemical chemical el

5、ementelement）构成微生物细胞的物质基础是各种化学元素！构成微生物细胞的物质基础是各种化学元素！占细菌细胞干重占细菌细胞干重的的97%第7页/共150页第七页，共150页。8组成微生物细胞的各类化学元素的比例组成微生物细胞的各类化学元素的比例常因微生物种类常因微生物种类(zhngli)的不同而不同的不同而不同Eg.细菌、酵母菌和真菌细菌、酵母菌和真菌(zhnjn)的碳、氢、氧、氮、磷、的碳、氢、氧、氮、磷、硫六种元素的含量就有差别。硫六种元素的含量就有差别。同一微生物种类的各类化学元素的组成也常随菌龄及培养条同一微生物种类的各类化学元素的组成也常随菌龄及培养条件件(tiojin)的不

6、同而发生变化。的不同而发生变化。第8页/共150页第八页，共150页。9微生物细胞微生物细胞(xbo)(xbo)中几种主要元素的含量（干重中几种主要元素的含量（干重%）元素元素细细菌菌酵母菌酵母菌真真菌菌碳碳505048氮氮15125氢氢877氧氧203140磷磷 3硫硫1 硫细菌硫细菌(sulfurbacteria)、铁细菌、铁细菌(ironbacteria)和海洋细菌和海洋细菌(marinebacteria)相对于其他细菌则含有较多的硫、铁和钠、氯等元素相对于其他细菌则含有较多的硫、铁和钠、氯等元素,硅藻硅藻(Diatom)需要需要(xyo)硅酸来构建富含硅酸来构建富含(SiO2)n的细胞

7、壁。的细胞壁。第9页/共150页第九页，共150页。10微微生生物物细细胞胞(xbo)水：水：70%-90%干物质干物质(wzh)(wzh)有机物有机物蛋白质、糖、脂、核酸蛋白质、糖、脂、核酸(hsun)、维生素等及其降解产物维生素等及其降解产物无机物（盐）无机物（盐）2.2.化学成分及其分析化学成分及其分析化学成分及其分析化学成分及其分析第10页/共150页第十页，共150页。11细胞湿重细胞湿重(wetweight)与干重与干重(nzhn)(dryweight)之差为之差为细胞含水量，细胞含水量，常以百分率表示：湿重干重常以百分率表示：湿重干重(nzhn)/湿重湿重100%。水是细胞维持正

8、常生命活动水是细胞维持正常生命活动(hudng)所必不可少所必不可少的，的，一般可占细胞重量的一般可占细胞重量的7090%。p湿重：将细胞外表面所吸附的水份除去后称量所得重湿重：将细胞外表面所吸附的水份除去后称量所得重量，一般以单位培养液中所含细胞重量表示量，一般以单位培养液中所含细胞重量表示p（克（克/升或毫克升或毫克/毫升）。毫升）。p干重：采用高温（干重：采用高温（105）烘干、低温真空干燥）烘干、低温真空干燥(gnzo)和红外线快速烘干等方法将细胞干燥和红外线快速烘干等方法将细胞干燥(gnzo)至恒重即为。至恒重即为。第11页/共150页第十一页，共150页。12二、微生物的二、微生物

9、的二、微生物的二、微生物的6 6类营养类营养类营养类营养(yngy(yngy ng)ng)要素要素要素要素微生物、动物微生物、动物(dngw)、植物之间存在、植物之间存在“营养上的营养上的统一性统一性”在元素水平上都需在元素水平上都需20种左右，种左右，且以碳、氢、氧、氮、硫、磷且以碳、氢、氧、氮、硫、磷6种元素为主；种元素为主；在营养在营养(yngyng)要素水平上则都在六大类的范围内，要素水平上则都在六大类的范围内，即碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水。即碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水。第12页/共150页第十二页，共150页。13（一）碳源（一）碳源（一）碳源（一）碳源（ca

10、rbon sourcecarbon source）1.1.定义定义定义定义(dngy)(dngy)一切一切(yqi)能满足微生物生长繁殖所需碳元素的营养物，称为碳能满足微生物生长繁殖所需碳元素的营养物，称为碳源。源。微生物细胞微生物细胞(xbo)含碳量约占干重的含碳量约占干重的50，除水分外，碳源是需要量最大，除水分外，碳源是需要量最大的营养物，又称之为大量营养物（的营养物，又称之为大量营养物（macronutrients）。）。第13页/共150页第十三页，共150页。14凡以无机凡以无机(wj)碳源作主要碳源的微生物，则是种类碳源作主要碳源的微生物，则是种类较少的自养微生物。较少的自养微生

11、物。凡必须凡必须(bx)利用有机碳源的微生物，就是利用有机碳源的微生物，就是为数众多的异养微生物。为数众多的异养微生物。碳源谱碳源谱有机有机(yuj)碳碳无机无机碳碳对一切异养微生物来说，其对一切异养微生物来说，其碳源同时又兼作能源碳源同时又兼作能源，这种碳源称，这种碳源称为为双功能营养物双功能营养物（difunctionalnutrient）。碳源谱碳源谱（spectrumofcarbonsources）：如把微生物作如把微生物作为一个整体来看，其可利用的碳源范围即碳源谱。为一个整体来看，其可利用的碳源范围即碳源谱。第14页/共150页第十四页，共150页。15 微生物对碳源的利用微生物对碳

12、源的利用(lyng)(lyng)大大超过了动大大超过了动物界或植物界所能利用物界或植物界所能利用(lyng)(lyng)的碳化合物。的碳化合物。“”和和“”是宝贵的氮源是宝贵的氮源尽量避免将之作为尽量避免将之作为(zuwi)廉价的碳源廉价的碳源使用使用“”异养微生物异养微生物的最适碳源的最适碳源第15页/共150页第十五页，共150页。16微生物的碳源物质微生物的碳源物质(wzh)很多，有糖类及其衍生物、有机酸类、醇很多，有糖类及其衍生物、有机酸类、醇类、脂类、烃类、蛋白质及其降解产物等。类、脂类、烃类、蛋白质及其降解产物等。2.2.种类种类种类种类(zh(zh ngli)ngli)Eg.假单

13、胞杆菌属的一些菌能利用假单胞杆菌属的一些菌能利用90多种不同的碳源物质。多种不同的碳源物质。甲烷氧化甲烷氧化(ynghu)菌只能利用甲烷和甲醇作碳源。菌只能利用甲烷和甲醇作碳源。不同种类的微生物对碳源的利用能力也不一样！不同种类的微生物对碳源的利用能力也不一样！第16页/共150页第十六页，共150页。17单糖双糖单糖双糖(shuntn)和多糖和多糖己糖己糖戊糖戊糖葡萄糖、果糖葡萄糖、果糖甘露糖、半乳糖甘露糖、半乳糖淀粉淀粉纤维素或几丁质等纯多糖纤维素或几丁质等纯多糖纯多糖纯多糖琼脂等杂多糖琼脂等杂多糖葡萄糖可作为葡萄糖可作为(zuwi)大多数微生物的碳大多数微生物的碳源！源！（1 1 1 1

14、）糖类）糖类）糖类）糖类(tn li)(tn li)(tn li)(tn li)第17页/共150页第十七页，共150页。18（2 2 2 2）酚、氰化物等有毒物质）酚、氰化物等有毒物质）酚、氰化物等有毒物质）酚、氰化物等有毒物质(wzh)(wzh)(wzh)(wzh)对人类对人类(rnli)有毒的物质有毒的物质Eg.酚、氰化物酚、氰化物等等某些某些(muxi)微生物微生物Eg.诺卡氏菌和一些诺卡氏菌和一些霉菌等霉菌等美味佳肴美味佳肴微生物清除三废微生物清除三废第18页/共150页第十八页，共150页。19（3 3）COCO2 2最廉价的、用之不尽最廉价的、用之不尽(bjn)的碳源，是自养微生

15、物的碳源，是自养微生物唯一或主要的碳源。唯一或主要的碳源。Eg.生长在动物生长在动物(dngw)血液、组织和肠道中的致病细菌血液、组织和肠道中的致病细菌（沙门氏菌（沙门氏菌、李斯特菌等）、李斯特菌等）第19页/共150页第十九页，共150页。20（4 4）纤维素纤维素纤维素纤维素纤维素是由葡萄糖以纤维素是由葡萄糖以-1,4糖苷糖苷(tnggn)链组成的，在自然界中链组成的，在自然界中资源丰富，但大多数动物和人不能直接利用，而某些微生物可用其作资源丰富，但大多数动物和人不能直接利用，而某些微生物可用其作为碳源来生产发酵产品。为碳源来生产发酵产品。第20页/共150页第二十页，共150页。21（5

16、 5）烃类烃类烃类烃类烃类化合物也能被微生物用作碳源，且微生物氧化烃类化合物也能被微生物用作碳源，且微生物氧化烃类的许多烃类的许多(xdu)中间产物和最终产物均是重要的工业中间产物和最终产物均是重要的工业原料。原料。清除清除(qngch)石石油污染油污染第21页/共150页第二十一页，共150页。22在发酵工业在发酵工业(gngy)中最常用的碳源是中最常用的碳源是葡萄糖、淀粉、废糖蜜、葡萄糖、淀粉、废糖蜜、麸皮和米糠等。麸皮和米糠等。第22页/共150页第二十二页，共150页。233.3.碳源的功能碳源的功能碳源的功能碳源的功能(gngnng)(gngnng)u构成细胞物质构成细胞物质u构成各

17、种代谢产物和细胞贮藏物质构成各种代谢产物和细胞贮藏物质u为微生物进行为微生物进行(jnxng)生命活动提供能量生命活动提供能量第23页/共150页第二十三页，共150页。24（二）（二）（二）（二）氮源氮源氮源氮源（nitrogen sourcenitrogen source）1.定义定义凡能提供微生物生长凡能提供微生物生长(shngzhng)繁殖所需氮元素的营繁殖所需氮元素的营养源，称为氮源。养源，称为氮源。氮是构成重要生命物质蛋白质和核酸等的主要元素，氮占细菌氮是构成重要生命物质蛋白质和核酸等的主要元素，氮占细菌(xjn)干重的干重的1215，也是微生物的主要营养物。，也是微生物的主要营养

18、物。第24页/共150页第二十四页，共150页。25 如把微生物作为一个如把微生物作为一个(y)整体来看，其可利用的氮源范整体来看，其可利用的氮源范围即氮源谱。围即氮源谱。氮源谱氮源谱氮源谱氮源谱（nitrogennitrogennitrogennitrogen of nitrogen sourcesof nitrogen sourcesof nitrogen sourcesof nitrogen sources）：异养微生物对氮源的利用异养微生物对氮源的利用(lyng)顺序是：顺序是：“或或“N.H”“N.O”“N”第25页/共150页第二十五页，共150页。26微生物能利用微生物能利用(l

19、yng)(lyng)的氮源类型也明显比动物或植物的广。的氮源类型也明显比动物或植物的广。第26页/共150页第二十六页，共150页。272.2.氮源种类氮源种类氮源种类氮源种类(zh(zh ngli)ngli)无机无机(wj)氮氮分子分子(fnz)氮氮有机氮有机氮主要由蛋白质及其降解产物：蛋白胨、氨基酸、小肽和尿素等。主要由蛋白质及其降解产物：蛋白胨、氨基酸、小肽和尿素等。实验室常用：实验室常用：牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、鱼粉、蚕蛹粉、黄豆粉和花生牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、鱼粉、蚕蛹粉、黄豆粉和花生粉等。粉等。铵盐铵盐是绝大部分微生物的有效氮源，吸收后能被直接被利用；是绝大部分微生物的有效氮源，吸

20、收后能被直接被利用；硝酸硝酸盐盐也能被大部分微生物利用，但吸收后需被还原成也能被大部分微生物利用，但吸收后需被还原成NH3才能才能进入合成代谢。进入合成代谢。大气中的大气中的N2。能利用。能利用N2作氮源来合成细胞结构的微生物称作氮源来合成细胞结构的微生物称固氮固氮微生物微生物。第27页/共150页第二十七页，共150页。28n生理酸性盐：铵盐生理酸性盐：铵盐Eg.(NH4)2SO4作氮源，随着作氮源，随着NH4的消的消耗耗(xioho)培养基的培养基的pH值下降。铵盐被称作生理酸性盐值下降。铵盐被称作生理酸性盐n生理碱性盐：硝酸盐生理碱性盐：硝酸盐Eg.KNO3作氮源，随着作氮源，随着NO3

21、的消耗的消耗(xioho)培养基的培养基的pH会上升。会上升。铵盐铵盐 和氨基酸被微生物吸收和氨基酸被微生物吸收(xshu)(xshu)后能直接后能直接被利用被利用NO3和蛋白质吸收后还需还原和蛋白质吸收后还需还原(hunyun)获降解才可获降解才可利用利用速效氮源速效氮源迟效氮源迟效氮源第28页/共150页第二十八页，共150页。293.3.功能功能功能功能(gngnng)(gngnng)氮源物质一般不提供能量氮源物质一般不提供能量(nngling)，但也有例外：硝化细菌，但也有例外：硝化细菌，它能利用它能利用NH3氧化获得能量氧化获得能量(nngling)，NH3既是氮源又是能源。既是氮源

22、又是能源。构成细胞物质构成细胞物质(wzh)构成代谢产物构成代谢产物第29页/共150页第二十九页，共150页。30一部分微生物是不需要利用氨基酸作为氮源的，它们一部分微生物是不需要利用氨基酸作为氮源的，它们能把尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮气等简单氮源自行合成所能把尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮气等简单氮源自行合成所需要的一切需要的一切(yqi)氨基酸，称为氨基酸自养型微生物氨基酸，称为氨基酸自养型微生物（aminoacidautotrophs）。）。反之，凡需要反之，凡需要(xyo)从外界吸收现成的氨基酸作为氮源从外界吸收现成的氨基酸作为氮源的微生物就是氨基酸异养型微生物（的微生物就是氨基酸异养型微生

23、物（aminoacidheterotrophs）。第30页/共150页第三十页，共150页。31（三）能源（三）能源（三）能源（三）能源(nngyun)(nngyun)（energy energy sourcesource）1.1.定义定义定义定义 能为微生物生命活动提供初始能量来源的营养物或辐射能，称能为微生物生命活动提供初始能量来源的营养物或辐射能，称为为(chn wi)能源。能源。第31页/共150页第三十一页，共150页。32化能自养微生物的能源为一些还原化能自养微生物的能源为一些还原(hunyun)态的无机物质，态的无机物质，Eg.NH4+、NO2-、S、H2S、H2和和Fe2+等。

24、等。能氧化利用这些能氧化利用这些(zhxi)物质的微生物都是细菌，物质的微生物都是细菌，Eg.硝酸细菌、亚硝酸细菌、亚硝酸细菌、硫化细菌、硫细菌、氢细菌和铁细菌等。硝酸细菌、硫化细菌、硫细菌、氢细菌和铁细菌等。第32页/共150页第三十二页，共150页。33单功能单功能(gngnng)营养物营养物Eg.光辐射能（能源）光辐射能（能源）双功能双功能(gngnng)营养物营养物Eg.还原态的无机物还原态的无机物NH4+（氮源、能源）（氮源、能源）三功能三功能(gngnng)营养物营养物Eg.氨基酸类（碳源、氮源、能源）氨基酸类（碳源、氮源、能源）第33页/共150页第三十三页，共150页。34（四

25、）生长因子（四）生长因子（四）生长因子（四）生长因子（growth factorgrowth factor）1.1.定义定义定义定义(dngy)(dngy)是一类调节是一类调节(tioji)微生物正常代谢所必需，但不能微生物正常代谢所必需，但不能用简单的碳、氮源自行合成的需要量很小的一类有机用简单的碳、氮源自行合成的需要量很小的一类有机物。物。第34页/共150页第三十四页，共150页。35各种微生物与生长因子的关系各种微生物与生长因子的关系(gun x)(gun x)可分以下几类：可分以下几类：（1）生长因子自养型微生物（）生长因子自养型微生物（auxoautotrophs）它们不需要从外界

26、吸收它们不需要从外界吸收(xshu)任何生长因子，多数真菌、任何生长因子，多数真菌、放线菌和不少细菌，如放线菌和不少细菌，如E.coli（大肠杆菌）等都属这类。（大肠杆菌）等都属这类。（2）生长因子异养型微生物（）生长因子异养型微生物（auxoheterotrophs）它们需要从外界吸收多种生长因子才能维持它们需要从外界吸收多种生长因子才能维持(wich)正常生长，如正常生长，如各种乳酸菌、动物致病菌、支原体和原生动物等。各种乳酸菌、动物致病菌、支原体和原生动物等。（3）生长因子生长因子过量合成过量合成微生物微生物 少数微生物在其代谢活动中，能少数微生物在其代谢活动中，能合成合成并并分泌分泌出

27、大量的维出大量的维生素等生长因子，可作为有关维生素的生产菌种。生素等生长因子，可作为有关维生素的生产菌种。第35页/共150页第三十五页，共150页。362.2.种类种类种类种类(zh(zh ngli)ngli)广义的生长因子：广义的生长因子：维生素、碱基、卟啉及其衍生物、甾醇、胺类、维生素、碱基、卟啉及其衍生物、甾醇、胺类、C4C4C6C6的分枝或直链脂肪酸，以及的分枝或直链脂肪酸，以及(yj)(yj)需要量较大需要量较大的氨基酸的氨基酸 狭义狭义(xiy)(xiy)的生长因子：的生长因子：一般仅指维生素。一般仅指维生素。第36页/共150页第三十六页，共150页。37a a.维生素维生素维

28、生素维生素维生素作为维生素作为(zuwi)一些酶的辅酶，一些酶的辅酶，Eg.维生素维生素B6（吡哆醛），（吡哆醛），磷酸吡哆醛是一些转氨酶和氨基酸脱羧酶的辅酶。磷酸吡哆醛是一些转氨酶和氨基酸脱羧酶的辅酶。微生物对维生素的需要量一般微生物对维生素的需要量一般(ybn)是是15 mgml第37页/共150页第三十七页，共150页。38b b.氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸 氨基酸是蛋白质合成的基本单位，在大多数情况下可被微生物吸收利氨基酸是蛋白质合成的基本单位，在大多数情况下可被微生物吸收利用；少数情况下微生物虽需要氨基酸作为用；少数情况下微生物虽需要氨基酸作为(zuwi)生长因子，但氨基酸生长因子，但

29、氨基酸不能透过细胞膜，而能够吸收利用小肽。不能透过细胞膜，而能够吸收利用小肽。在培养基中一种氨基酸的含量过高，会抑制细胞对其他在培养基中一种氨基酸的含量过高，会抑制细胞对其他(qt)氨基酸的摄取，此现象称氨基酸不平衡。氨基酸的摄取，此现象称氨基酸不平衡。微生物对氨基酸的需要量一般微生物对氨基酸的需要量一般(ybn)是是20 mgml第38页/共150页第三十八页，共150页。39c c.碱基碱基碱基碱基碱基是核酸、核苷酸及一些辅酶的组分；碱基是核酸、核苷酸及一些辅酶的组分；一般情况一般情况(qngkung)下，核苷酸不能用作生长因子，因为下，核苷酸不能用作生长因子，因为它不能透过细胞膜。它不能

30、透过细胞膜。微生物对碱基的需要量一般微生物对碱基的需要量一般(ybn)是是1020 mgml第39页/共150页第三十九页，共150页。40d.d.其他其他其他其他(qt)(qt)生长因生长因生长因生长因子子子子 有些微生物的生长需要一些有些微生物的生长需要一些(yxi)很特殊的物质，也称生长因子很特殊的物质，也称生长因子 流感嗜血杆菌一定要在含红细胞的培养基上生长，因为它流感嗜血杆菌一定要在含红细胞的培养基上生长，因为它 需要卟啉环作生长因子。需要卟啉环作生长因子。厌氧条件下生长的啤酒酵母需要甾醇作为生长因子。厌氧条件下生长的啤酒酵母需要甾醇作为生长因子。第40页/共150页第四十页，共15

31、0页。41在配制微生物培养基时，一般可用生长因子含量丰富的天然在配制微生物培养基时，一般可用生长因子含量丰富的天然(tinrn)物质作原料以保证微生物对它们的需要。物质作原料以保证微生物对它们的需要。酵母膏（酵母膏（yeastextract）、玉米浆（）、玉米浆（cornsteepliquor，一种浸制玉米以，一种浸制玉米以制取淀粉后产生的副产品）、制取淀粉后产生的副产品）、肝浸液（肝浸液（liverinfusion）、麦芽汁（）、麦芽汁（maltextract）、）、其他新鲜的动、植物的汁液；其他新鲜的动、植物的汁液；第41页/共150页第四十一页，共150页。42（五）无机盐（五）无机盐（

32、五）无机盐（五）无机盐（mineral saltsmineral salts）1.1.定义定义定义定义(dngy)(dngy)无机盐（无机盐（mineral salts）或矿质元素主要可为微生物提供）或矿质元素主要可为微生物提供(tgng)除碳、氮源以外的各种重要元素。除碳、氮源以外的各种重要元素。大量大量(dling)元素元素微量元素微量元素无机盐无机盐第42页/共150页第四十二页，共150页。43（1 1 1 1）大量）大量）大量）大量(dling)(dling)(dling)(dling)元素元素元素元素（macroelementsmacroelementsmacroelementsm

33、acroelements）凡是凡是(fnsh)生长所需浓度在生长所需浓度在10-310-4molL范围内的元素，可称范围内的元素，可称为大量元素（为大量元素（macroelements），），例如例如P、S、K、Mg、Ca、Na和和Fe等。等。第43页/共150页第四十三页，共150页。44元元素素人为提供形式人为提供形式生生理理功功能能大大量量元元素素PKH2PO4磷酸二氢钾磷酸二氢钾K2HPO4磷酸氢二钾磷酸氢二钾核酸、磷酸和辅酶的成分核酸、磷酸和辅酶的成分SMgSO4硫酸铵硫酸铵含硫氨基酸（半胱氨酸、甲硫氨酸等）和含含硫氨基酸（半胱氨酸、甲硫氨酸等）和含硫维生素（生物素、硫胺素等）的成分

34、硫维生素（生物素、硫胺素等）的成分KKH2PO4磷酸二氢钾磷酸二氢钾K2HPO4磷酸氢二钾磷酸氢二钾某些酶（果糖激酶、磷酸丙酮酸转磷酸酶等）某些酶（果糖激酶、磷酸丙酮酸转磷酸酶等）的辅因子；维持电位差和渗透压的辅因子；维持电位差和渗透压NaNaCl氯化钠氯化钠维持渗透压；某些细菌和蓝细菌所需维持渗透压；某些细菌和蓝细菌所需CaCa(NO3)2硝酸钙硝酸钙CaCl2氯化钙氯化钙某些胞外酶的稳定剂、蛋白酶等的辅因子；某些胞外酶的稳定剂、蛋白酶等的辅因子；细菌形成芽孢和某些真菌形成孢子所需细菌形成芽孢和某些真菌形成孢子所需MgMgSO4硫酸镁硫酸镁固氮酶等的辅因子；叶绿素等的成分固氮酶等的辅因子；叶

35、绿素等的成分FeFeSO4硫酸铁硫酸铁细胞色素的成分；合成叶绿素、白喉毒素和细胞色素的成分；合成叶绿素、白喉毒素和氧高铁血红素所需氧高铁血红素所需第44页/共150页第四十四页，共150页。45凡所需浓度凡所需浓度(nngd)在在10-610-8molL范围内的元素，则称范围内的元素，则称为微量元素（为微量元素（microelements），），如如Cu、Zn、Mn、Mo、Co和和Ni、Sn、Se等。等。（2 2 2 2）微量元素微量元素微量元素微量元素（microelements microelements）第45页/共150页第四十五页，共150页。46元元素素人为提供形式人为提供形式生生

36、理理功功能能微微量量元元素素MnMnSO4硫酸锰硫酸锰超氧化物歧化酶、氨肽酶和超氧化物歧化酶、氨肽酶和L-阿拉伯糖异阿拉伯糖异构酶等的辅因子构酶等的辅因子CuCuSO4硫酸铜硫酸铜氧化酶、酪氨酸酶的辅因子氧化酶、酪氨酸酶的辅因子CoCoSO4硫酸钴硫酸钴维生素维生素B12复合物的成分；肽酶的辅因子复合物的成分；肽酶的辅因子ZnZnSO4硫酸锌硫酸锌碱性磷酸酶以及多种脱氢酶、肽酶和脱羧碱性磷酸酶以及多种脱氢酶、肽酶和脱羧酶的辅因子酶的辅因子Mo(NH4)6Mo7O24钼酸铵钼酸铵固氮酶和同化型及异化型硝酸盐还原酶的固氮酶和同化型及异化型硝酸盐还原酶的成分成分第46页/共150页第四十六页，共15

37、0页。47（六）（六）（六）（六）水水水水微生物细胞中水微生物细胞中水(zhn shu)占占7090，水是地球上整个生命系统存在和发展的必要条件！水是地球上整个生命系统存在和发展的必要条件！第47页/共150页第四十七页，共150页。48水在生物体内的作用水在生物体内的作用（1 1）水是细胞的重要组成成分。）水是细胞的重要组成成分。（2 2）水直接参与代谢反应，许多反应都涉及脱水和水合。）水直接参与代谢反应，许多反应都涉及脱水和水合。（3 3）水是活细胞中各种生化反应的介质。）水是活细胞中各种生化反应的介质。（4 4）营养物质、代谢产物都必须）营养物质、代谢产物都必须(bx)(bx)溶于水中才

38、能被运输。溶于水中才能被运输。（5 5）水比热高、气化热高、沸点高，又是热的良导体，可）水比热高、气化热高、沸点高，又是热的良导体，可 调节细胞的温度。调节细胞的温度。（6 6）水是维持细胞。）水是维持细胞。第48页/共150页第四十八页，共150页。49（七）气体（七）气体（七）气体（七）气体(qt(qt)1.1.氧气氧气氧气氧气需氧微生物的能量代谢需要氧气的存在需氧微生物的能量代谢需要氧气的存在(cnzi)，微生物发酵中给氧的，微生物发酵中给氧的方法有搅拌、振荡，通气等。方法有搅拌、振荡，通气等。第49页/共150页第四十九页，共150页。502.CO2.CO2 2CO2是自养微生物的碳源

39、，也常被异养微生物用于固定是自养微生物的碳源，也常被异养微生物用于固定(gdng)延长碳链。丙酮酸羧化为草酰乙酸延长碳链。丙酮酸羧化为草酰乙酸有些生长在动物体内的致病菌生长需要少量有些生长在动物体内的致病菌生长需要少量(sholing)的的CO2，在培养时要提供，在培养时要提供10的的CO2（V/V），可用），可用CO2培养培养箱。箱。第50页/共150页第五十页，共150页。第二节第二节 微生物的营养微生物的营养(yngyng)(yngyng)类型类型第51页/共150页第五十一页，共150页。52 营养类型是指根据微生物生长所需要营养类型是指根据微生物生长所需要(xyo)(xyo)的主要营

40、养要素即能源和碳源的不同，而划分的微生物类型。的主要营养要素即能源和碳源的不同，而划分的微生物类型。第52页/共150页第五十二页，共150页。53一、微生物营养一、微生物营养一、微生物营养一、微生物营养(yngy(yngy ng)ng)类型类型类型类型()第53页/共150页第五十三页，共150页。54二、微生物营养二、微生物营养二、微生物营养二、微生物营养(yngy(yngy ng)ng)类型类型类型类型()第54页/共150页第五十四页，共150页。55 1.1.光能无机光能无机光能无机光能无机(wj)(wj)营养型营养型营养型营养型（光能自养型，（光能自养型，（光能自养型，（光能自养型

41、，photoautotrophphotoautotroph）能以能以CO2为主要为主要(zhyo)唯一或主要唯一或主要(zhyo)碳源；碳源；进行光合作用获取进行光合作用获取(huq)生长所需要的能量；生长所需要的能量；以无机物如以无机物如H2、H2S、S等作为供氢体或电子供体，使等作为供氢体或电子供体，使CO2还原为细胞物质；还原为细胞物质；CO2+2H2A光合色素光合色素光能光能CH2O+2A+H2O第55页/共150页第五十五页，共150页。56例如，藻类及蓝细菌等和植物一样，以水为电子供体（供氢体），进例如，藻类及蓝细菌等和植物一样，以水为电子供体（供氢体），进行产氧型的光合作用，合成

42、细胞行产氧型的光合作用，合成细胞(xbo)物质。而红硫细菌，以物质。而红硫细菌，以H2S为为电子供体，产生细胞电子供体，产生细胞(xbo)物质，并伴随硫元素的产生。物质，并伴随硫元素的产生。光能光能光合色素光合色素(ss)CH2O+2S+H2OCO2+2H2S第56页/共150页第五十六页，共150页。57以以CO2及简单及简单(jindn)有机物有机物为碳源；为碳源；以有机物作为供氢体，利用光能将以有机物作为供氢体，利用光能将CO2还原还原(hun yun)为细胞物为细胞物质；质；在生长在生长(shngzhng)时大多数需要外源的生长时大多数需要外源的生长(shngzhng)因子；因子；2.

43、2.光能有机营养型光能有机营养型光能有机营养型光能有机营养型（光能异养型，（光能异养型，（光能异养型，（光能异养型，photoheterotrophphotoheterotroph）这类微生物能利用有机物迅速繁殖，常用于污水处理这类微生物能利用有机物迅速繁殖，常用于污水处理。第57页/共150页第五十七页，共150页。58例如，红螺菌属中的一些细菌例如，红螺菌属中的一些细菌(xjn)能利用异丙醇作为供氢能利用异丙醇作为供氢体，将体，将CO2还原成细胞物质，同时积累丙酮。还原成细胞物质，同时积累丙酮。CHOH+CO2H3CH3C2光能光能光合色素光合色素(ss)2CH3C0CH3+CH2O+H2

44、O第58页/共150页第五十八页，共150页。59光能无机自养型和光能有机异养型微生物可利用光能生长光能无机自养型和光能有机异养型微生物可利用光能生长(shngzhng)，在地球早期生态环境的演化过程中起重要作用。在地球早期生态环境的演化过程中起重要作用。第59页/共150页第五十九页，共150页。60生长所需要的能量生长所需要的能量(nngling)来自无机物氧化过程中放出的化来自无机物氧化过程中放出的化学能；学能；以以CO2或碳酸盐作为或碳酸盐作为(zuwi)唯一或主要碳源进行生长时，利唯一或主要碳源进行生长时，利用用H2、H2S、Fe2+、NH3或或NO2-等作为等作为(zuwi)电子供

45、体使电子供体使CO2还原成细胞物质。还原成细胞物质。3.3.化能无机化能无机化能无机化能无机(wj)(wj)营养型营养型营养型营养型（化能自养型，（化能自养型，（化能自养型，（化能自养型，chemoautotrophchemoautotroph）可在完全可在完全无机及无光无机及无光的环境中生长。的环境中生长。它们广泛分布于土壤及水环境中它们广泛分布于土壤及水环境中,参与地球物质循环。参与地球物质循环。第60页/共150页第六十页，共150页。61 4.4.化能有机化能有机化能有机化能有机(y(y uj)uj)营养型营养型营养型营养型（化能异养型，（化能异养型，（化能异养型，（化能异养型，che

46、moheterotrophchemoheterotroph）生长生长(shngzhng)所需要的能量均来自有机物氧化过程中放所需要的能量均来自有机物氧化过程中放出的化学能；出的化学能；生长所需要生长所需要(xyo)的碳源主要是一些有机化合物，的碳源主要是一些有机化合物，如淀粉、糖类、纤维素、有机酸等。如淀粉、糖类、纤维素、有机酸等。第61页/共150页第六十一页，共150页。62有机物通常有机物通常(tngchng)(tngchng)既是碳源也是能源！既是碳源也是能源！大多数细菌、放线菌、原生动物大多数细菌、放线菌、原生动物(yunshng-dngw)、几乎、几乎全部的真菌都是化能有机异养型微

47、生物；全部的真菌都是化能有机异养型微生物；所有所有(suyu)致病微生物均为化能有机异养型微生物；致病微生物均为化能有机异养型微生物；第62页/共150页第六十二页，共150页。63腐生腐生(fshng)型型(metatrophy)：可利用可利用(lyng)无生命的有机物无生命的有机物(如动植物尸体和残体如动植物尸体和残体)作为碳源；作为碳源；寄生寄生(jshng)型型(paratrophy)：寄生在活的寄主机体内吸取营养物质寄生在活的寄主机体内吸取营养物质,离开寄主就不能生存；离开寄主就不能生存；在腐生型和寄生型之间还存在中间类型：在腐生型和寄生型之间还存在中间类型：兼性腐生型兼性腐生型(f

48、acultivemetatrophy)；兼性寄生型兼性寄生型(facultiveparatrophy)；第63页/共150页第六十三页，共150页。64不同营养类型不同营养类型(lixng)之间的界限并非绝对：之间的界限并非绝对：异养型微生物并非绝对异养型微生物并非绝对(judu)不能利用不能利用CO2；自养型微生物也并非不能利用有机物进行自养型微生物也并非不能利用有机物进行(jnxng)生长；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；第64页/共150页第六十四页，共150页。65例如紫色非硫细菌（例如紫色非硫细菌

49、（purplenonsulphurbacteria）：）：没有有机物时，同化没有有机物时，同化CO2，为自养型微生物；为自养型微生物；有机物存在时，利用有机物进行生长，为异养型微生物；有机物存在时，利用有机物进行生长，为异养型微生物；光照和厌氧条件下，利用光能生长，为光能营养型微生物；光照和厌氧条件下，利用光能生长，为光能营养型微生物；黑暗黑暗(hin)与好氧条件下，依靠有机物氧化产生的化学能与好氧条件下，依靠有机物氧化产生的化学能生长，生长，为化能营养型微生物；为化能营养型微生物；微生物营养类型微生物营养类型(lixng)(lixng)的可变性无疑有利的可变性无疑有利于提高其对环境条件变化的

50、适应能力于提高其对环境条件变化的适应能力第65页/共150页第六十五页，共150页。66某些菌株发生突变某些菌株发生突变(自然突变或人工诱变自然突变或人工诱变)后，失去合后，失去合成某种成某种(或某些或某些)对该菌株生长必不可少对该菌株生长必不可少(bbksho)的的物质物质(通常是生长因子如氨基酸、维生素通常是生长因子如氨基酸、维生素)的能力，必须从的能力，必须从外界环境获得该物质才能生长繁殖，这种突变型菌株称为外界环境获得该物质才能生长繁殖，这种突变型菌株称为营养缺陷型（营养缺陷型（auxotroph）；）；相应的野生型菌株称为原养型（相应的野生型菌株称为原养型（prototroph）。）