微生物营养与培养基.ppt

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1、关于微生物营养和培养基第一张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月一、一、微生物细胞的化学组成微生物细胞的化学组成（一）化学元素（一）化学元素(chemical element):(chemical element):大大量量元元素素(macroelement):(macroelement):碳碳、氢氢、氧氧、氮氮、磷磷、硫硫、钾钾、镁镁、钙钙、铁铁（其其中中前前六六种种占占细细菌菌细细胞胞干干重重的的97%97%）。）。微微量量元元素素(trace(trace element):element):锌锌、锰锰、钠钠、氯氯、钼钼、硒硒、钴钴、铜、钨、镍铜、钨、镍 、硼。、硼。第一节第一节

2、微生物细胞的化学组成微生物细胞的化学组成第二张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月表表4 41 1 微生物细胞中几种主要元素的含量微生物细胞中几种主要元素的含量（干重的百分数（干重的百分数）元素元素 细菌细菌 酵母菌酵母菌 霉菌霉菌 碳碳 50 49.8 47.9 氮氮 15 12.4 5.2 氢氢 8 6.7 6.7 氧氧 20 31.1 40.2 磷磷 3 硫硫 1 第三张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月微生物细胞物质中灰分元素含量的百分比微生物细胞物质中灰分元素含量的百分比灰分元素灰分元素固氮菌固氮菌酵母菌酵母菌霉菌霉菌P2O5SO3K2ONa2OMgOCaOFe2O

3、3SiO2CuO4.950.292.410.070.820.890.08-3.540.0392.34-0.4280.3830.0350.093-4.850.112.811.120.380.190.160.04-第四张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月（二）元素在细胞内存在形式：（二）元素在细胞内存在形式：上述元素主要以水、有机物、无机盐的形式存在于细胞中：上述元素主要以水、有机物、无机盐的形式存在于细胞中：1 1有机物：有机物：蛋白质、糖、脂类、核酸、蛋白质、糖、脂类、核酸、维生素及其降解产物维生素及其降解产物.2 2无机物：无机物：1)1)参与有机物组成，参与有机物组成，2)2)单

4、独存在于细胞质内以无机盐的形式存在单独存在于细胞质内以无机盐的形式存在.3 3、水：水：约占细胞总重约占细胞总重70%70%90%90%，以游离水和结合水两种形式存在，以游离水和结合水两种形式存在 游离水：干重法可测得；游离水：干重法可测得；结合水：不易蒸发、不冻结、也不能渗透结合水：不易蒸发、不冻结、也不能渗透,占水总量的占水总量的17%17%28%28%。第五张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月（三）微生物细胞化学组成含量的变化（三）微生物细胞化学组成含量的变化 此组成可因菌种的种类、菌此组成可因菌种的种类、菌龄、培养基组成、培养条件、龄、培养基组成、培养条件、分析方法等而有所不

5、同分析方法等而有所不同。第六张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月表表4 42 2 微生物细胞的化学组成微生物细胞的化学组成 主要成分主要成分 细菌细菌 酵母菌酵母菌 霉菌霉菌 水分水分 7585 7080 8590（占细胞鲜重的（占细胞鲜重的%）蛋白质蛋白质 5080 3275 1415 占占 细细 碳水化合物碳水化合物 1228 2763 740 胞胞 干干 脂肪脂肪 520 215 440 重重 的的 核酸核酸 1020 6 8 1%无机盐无机盐 230 3.87 612第七张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月营养物（营养物（nutrientnutrient）：）：那些

6、能够满足机体生长、繁殖和完成各种生理活动所那些能够满足机体生长、繁殖和完成各种生理活动所需要的物质通常称为微生物的营养物质需要的物质通常称为微生物的营养物质。营养（或叫营养作用，营养（或叫营养作用，nutrition nutrition）：）：微生物获得与利用营养物质的过程通常称为营养。微生物获得与利用营养物质的过程通常称为营养。第二节第二节 微生物的营养要素微生物的营养要素第八张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月 生物类型生物类型营养要素营养要素 动物动物（异养）（异养）微生物微生物 绿色植物绿色植物 （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、有机酸等糖、

7、醇、有机酸等二氧化碳、碳二氧化碳、碳酸盐等酸盐等二氧化碳、二氧化碳、碳酸盐碳酸盐氮源氮源蛋白质或其蛋白质或其降解物降解物蛋白质或其降解物蛋白质或其降解物有机或无机氮化物、氮有机或无机氮化物、氮无机氮化物、无机氮化物、氮氮无机氮化物无机氮化物能源能源与碳同与碳同与碳同与碳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光能利用日光能生长因子生长因子维生素维生素一部分需要维生素等一部分需要维生素等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表表4-3 4-3 微生物和动物、植物营养要素的比较微生物和动物、植物营养要素的比较第九

8、张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月一、碳源（一、碳源（Carbon source）定义：定义：凡可被用来构成细胞物质或代谢产物凡可被用来构成细胞物质或代谢产物中碳素来源的营养物质。中碳素来源的营养物质。功能：功能：提供合成细胞物质及代谢物的原料提供合成细胞物质及代谢物的原料;并为并为整个生理活动整个生理活动提供所需要能源（异养微生物）。提供所需要能源（异养微生物）。种类种类:无机含碳化合物：无机含碳化合物：如如COCO2 2和碳酸盐等。和碳酸盐等。有机含碳化合物：有机含碳化合物：糖与糖的衍生物（多糖：如淀粉、糖与糖的衍生物（多糖：如淀粉、麸皮、米糠等；饴糖；单糖）麸皮、米糠等；饴糖

9、；单糖）,脂类、脂类、醇类。有机酸、烃类、芳香族化合物醇类。有机酸、烃类、芳香族化合物 以及各种含氮的化合物。以及各种含氮的化合物。第十张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月类型类型元素水平元素水平 化合物水平化合物水平 培养基原料水平培养基原料水平有机碳有机碳CHONX复杂蛋白质、核酸等复杂蛋白质、核酸等牛肉膏、蛋白胨、花生饼粉牛肉膏、蛋白胨、花生饼粉等等CHON多数氨基酸、简单蛋白多数氨基酸、简单蛋白质等质等一般氨基酸、明胶等一般氨基酸、明胶等CHO糖、有机酸、醇、脂类糖、有机酸、醇、脂类等等葡萄糖、蔗糖、各种淀粉、葡萄糖、蔗糖、各种淀粉、糖蜜等糖蜜等CH烃类烃类天然气、石油及其不

10、同馏份、天然气、石油及其不同馏份、石蜡油等石蜡油等无机碳无机碳C(?)COCO2CO2COXNaHCO3NaHCO3、CaCO3、白垩等、白垩等表表4 41 1 微生物的碳源谱微生物的碳源谱第十一张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月1.异养微生物：异养微生物：凡必须利用有机碳源的微生物凡必须利用有机碳源的微生物2.自养微生物：自养微生物：凡以无机碳源作为主要碳源的微生物凡以无机碳源作为主要碳源的微生物3.3.碳源的利用顺序：碳源的利用顺序：C C.H.O(H.O(糖类糖类 醇类、有机酸和脂醇类、有机酸和脂类，单糖类，单糖 双糖和多糖，己糖双糖和多糖，己糖 戊糖，葡萄糖、果糖戊糖，葡萄

11、糖、果糖 甘露糖、半乳糖，淀粉甘露糖、半乳糖，淀粉 纤维素、几丁质，纯多糖纤维素、几丁质，纯多糖 杂多糖杂多糖)4.4.双功能营养物：双功能营养物：对一切异样微生物来说，其碳源同对一切异样微生物来说，其碳源同时又兼作能源。时又兼作能源。第十二张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月可以用作洋葱假单胞菌唯一碳源的化合物有可以用作洋葱假单胞菌唯一碳源的化合物有:碳水化合物及其衍生物：碳水化合物及其衍生物：19种种脂肪酸：脂肪酸：11种种二羧酸：二羧酸：9种种其它有机酸：其它有机酸：12种种伯醇：伯醇：3种种氨基酸：氨基酸：12种种其它氮化合物：其它氮化合物：13种种无氮环状化合物：无氮环状化

12、合物：9种种 微微生生物物不不同同，利利用用上上述述含含碳碳化化合合物物的的能能力力不不同同，如如假假单单胞胞菌菌属属中中的的某某些些种种可可以以利利用用9090种种以以上上的的不不同同类类型型的的碳碳源源物物质质；而而某某些些甲甲基基营营养养型型细细菌菌只只能能利利用用甲甲醇醇或或甲甲烷烷等等一一碳碳化合物进行生长。化合物进行生长。第十三张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月微生物工业发酵中用做碳源的原料微生物工业发酵中用做碳源的原料传统种类：传统种类：糖类（单糖，饴糖）、糖类（单糖，饴糖）、淀粉（玉米粉、山芋粉、野生植物淀粉（玉米粉、山芋粉、野生植物淀粉等）、麸皮、各种米糠等淀粉等

13、）、麸皮、各种米糠等代粮发酵：代粮发酵：纤维素、石油、纤维素、石油、CO2、H2第十四张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月氮源氮源(nitrogen source)(nitrogen source)凡是提供微生物营凡是提供微生物营养所需的氮元素的营养源，称为氮源养所需的氮元素的营养源，称为氮源。氮源物质的主要作用氮源物质的主要作用是合成细胞物质中含氮物质，是合成细胞物质中含氮物质，少数自养细菌能利用铵盐、硝酸盐作为机体生长的氮少数自养细菌能利用铵盐、硝酸盐作为机体生长的氮源与能源，某些厌氧细菌在厌氧与糖类物质缺乏的条源与能源，某些厌氧细菌在厌氧与糖类物质缺乏的条件下，也可以利用氨基酸

14、作为能源物质。件下，也可以利用氨基酸作为能源物质。二、氮源二、氮源第十五张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月表表4 42 2 微生物的氮源谱微生物的氮源谱类类型型 元素水平元素水平化合物水平化合物水平培养基原料水平培养基原料水平有有机机氮氮NCHOX复杂蛋白质、核酸等复杂蛋白质、核酸等牛肉膏、酵母膏、饼粕牛肉膏、酵母膏、饼粕粉、蚕蛹粉等粉、蚕蛹粉等NCHO尿素、一般氨基酸、简单蛋尿素、一般氨基酸、简单蛋白质等白质等尿素、蛋白胨、明胶等尿素、蛋白胨、明胶等无无机机氮氮NHNH3、铵盐等、铵盐等(NH4)2SO4等等NO硝酸盐等硝酸盐等KNO3等等NN2空气空气第十六张，PPT共一百二十

15、九页，创作于2022年6月1.1.氮源的利用顺序氮源的利用顺序:N.C.H.O或或N.C.H.O.XN.HN.ON2.2.氨基酸自养型微生物：氨基酸自养型微生物：不需要以氨基酸作氮源，不需要以氨基酸作氮源，能把尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮气等简单氮源自能把尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮气等简单氮源自行合成所需要的一切氨基酸的微生物。行合成所需要的一切氨基酸的微生物。3.3.氨基酸异养型微生物：氨基酸异养型微生物：需要从外界吸收现成的氨需要从外界吸收现成的氨基酸作氮源的微生物。基酸作氮源的微生物。第十七张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月迟迟效效氮氮源源：蛋蛋白白氮氮必必须须通通过过水水解解之之

16、后后降降解解成成胨胨、肽、氨基酸等才能被机体利用。肽、氨基酸等才能被机体利用。速速效效氮氮源源：无无机机氮氮源源或或以以蛋蛋白白质质降降解解产产物物形形式存在的有机氮源可以直接被菌体吸收利用。式存在的有机氮源可以直接被菌体吸收利用。速速效效氮氮源源，通通常常是是有有利利于于机机体体的的生生长长，迟迟效氮源有利于代谢产物的形成效氮源有利于代谢产物的形成。氮源的种类氮源的种类第十八张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月实验室常用的氮源实验室常用的氮源有碳酸铵、硝酸盐、硫酸铵、尿素、蛋白胨、有碳酸铵、硝酸盐、硫酸铵、尿素、蛋白胨、牛肉膏、酵母膏等。牛肉膏、酵母膏等。生产上常用的氮源：生产上常

17、用的氮源：有硝酸盐、铵盐、尿素、氨以及蛋白含有硝酸盐、铵盐、尿素、氨以及蛋白含量较高的鱼粉、蚕蛹粉、黄豆饼粉、花生饼份、玉米浆等。量较高的鱼粉、蚕蛹粉、黄豆饼粉、花生饼份、玉米浆等。多数微生物可以利用无机含氮化合物作为氮源，也可以利多数微生物可以利用无机含氮化合物作为氮源，也可以利用有机含氮化合物作为氮源。但有些微生物没有将无机氮合成有用有机含氮化合物作为氮源。但有些微生物没有将无机氮合成有机氮的能力，它们不能把尿素、铵盐等这些无机氮源自行合成他机氮的能力，它们不能把尿素、铵盐等这些无机氮源自行合成他们生长所需的氨基酸，而需要从外界吸收现成的氨基酸作为氮源们生长所需的氨基酸，而需要从外界吸收现

18、成的氨基酸作为氮源才能生长，这类微生物叫做才能生长，这类微生物叫做氨基酸异养型微生物，也叫营养缺陷氨基酸异养型微生物，也叫营养缺陷型。型。第十九张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月能源：能源：指能为微生物的生命活动提供最初能量来源的营养指能为微生物的生命活动提供最初能量来源的营养物或辐射能。物或辐射能。微生物的能源谱：微生物的能源谱：有机物：化能异养微生物的能源（同碳源）有机物：化能异养微生物的能源（同碳源）化学物质化学物质 能源谱：能源谱：无机物：化能自养微生物的能源（不同于碳源）无机物：化能自养微生物的能源（不同于碳源）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

19、异养微生物的能源 三、能源三、能源 第二十张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月化能自养微生物的能源物质：化能自养微生物的能源物质：都是一些还原态的无机物质，例都是一些还原态的无机物质，例如：如：NHNH4 4+、NONO2 2-、S S、H H2 2S S、H H2 2、FeFe2+2+等，能利用这些物质作为能源等，能利用这些物质作为能源的全部是细菌，如：硝酸细菌、亚硝酸菌、硫化细菌、硫细菌、的全部是细菌，如：硝酸细菌、亚硝酸菌、硫化细菌、硫细菌、铁细菌、硫细菌、氢细菌和铁细菌等。这些无机养料常常是双功铁细菌、硫细菌、氢细菌和铁细菌等。这些无机养料常常是双功能的（如：能的（如：NHN

20、H4 4+既是硝酸细菌的能源，又是它的氮源。）既是硝酸细菌的能源，又是它的氮源。）有机营养物有机营养物常有双功能或三功能作用，既是异养微生物的能常有双功能或三功能作用，既是异养微生物的能源，又是它们的碳源或氮源。源，又是它们的碳源或氮源。光辐射能：光辐射能：是单功能的，只为光能微生物提供能源是单功能的，只为光能微生物提供能源。还原态的还原态的NHNH4 4:是双功能营养物（能源、氮源）是双功能营养物（能源、氮源）氨基酸：氨基酸：三功能营养物（碳源、氮源、能源）三功能营养物（碳源、氮源、能源）第二十一张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月生长因子（生长因子（growth factorgr

21、owth factor）：）：是一类对微生物正常代谢必是一类对微生物正常代谢必不可少且不能用简单的碳源或氮源自行合成的有机物。不可少且不能用简单的碳源或氮源自行合成的有机物。主要包括维生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶（碱基）及其衍生物，此外还主要包括维生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶（碱基）及其衍生物，此外还有甾醇、有甾醇、胺类、脂肪酸等等。各种维生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶（碱基）胺类、脂肪酸等等。各种维生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶（碱基）的生理功能见教材。的生理功能见教材。缺乏合成生长因子能力的微生物称为缺乏合成生长因子能力的微生物称为“营养缺陷型营养缺陷型”微生物。微生物。四、生长因子（四、生长因子（growt

22、h factorgrowth factor）第二十二张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月根据微生物对生长因子的需要存在差异，根据微生物对生长因子的需要存在差异，可分为：可分为：1.野生型野生型(wild type)和原养型和原养型 不需要生长因子而能在基础培养基上生长的不需要生长因子而能在基础培养基上生长的菌株。菌株。2.营养缺陷型营养缺陷型(auxotroph)由于自发或诱发突变等原因从野生型菌株产生由于自发或诱发突变等原因从野生型菌株产生的需要提供特定生长素物质才能生长的菌株。的需要提供特定生长素物质才能生长的菌株。第二十三张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月1.1.生

23、长因子自养型微生物生长因子自养型微生物:不需要从外界吸收任何生长因不需要从外界吸收任何生长因子就能正常生长的微生物子就能正常生长的微生物(如如E.coliE.coli,多数真菌、纺线菌、多数真菌、纺线菌、细菌细菌)。2.2.生长因子异养型微生物：生长因子异养型微生物：需要从外界吸收多种生长因子需要从外界吸收多种生长因子才能维持正常生长的微生物（如乳酸菌、支原体和原生动才能维持正常生长的微生物（如乳酸菌、支原体和原生动物等）。物等）。3.3.生长因子过量合成的微生物：生长因子过量合成的微生物：在其代谢活动中，能够大量在其代谢活动中，能够大量合成分泌某些维生素等生长因子的微生物（如阿舒假囊酵合成分

24、泌某些维生素等生长因子的微生物（如阿舒假囊酵母、链霉菌、被孢霉等）。母、链霉菌、被孢霉等）。根据微生物对生长因子的需要分：根据微生物对生长因子的需要分：第二十四张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月无机盐：无机盐：是微生物生长必不可少的一类营养物质，它们为机体生长提供是微生物生长必不可少的一类营养物质，它们为机体生长提供多种重要的生理功能（见下图），包括大量元素和微量元素。多种重要的生理功能（见下图），包括大量元素和微量元素。大量元素：大量元素：P P、S S、K K、MgMg、CaCa、NaNa、FeFe等。等。（微生物生长所需浓度在（微生物生长所需浓度在1010-3-31010-4

25、-4mol/Lmol/L）微量元素：微量元素：CuCu、ZnZn、MnMn、MoMo、CoCo等。等。（微生物生长所需浓度在（微生物生长所需浓度在1010-6-61010-8-8mol/Lmol/L）一一般般微微生生物物生生长长所所需需要要的的无无机机盐盐有有：硫硫酸酸盐盐、磷磷酸酸盐盐、氯氯化化物物以以及含有钠、钾、镁、铁等金属元素的化合物。及含有钠、钾、镁、铁等金属元素的化合物。五、无机盐五、无机盐第二十五张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月细胞内一般分子成分（细胞内一般分子成分（P、S、Ca、Ma、Fe等）等）一般功能一般功能渗透压的维持（渗透压的维持（Na+等）等）生理调节物

26、质生理调节物质酶的激活剂（酶的激活剂（Ma2+等）等）大量元素大量元素pH的稳定的稳定无无化能自养菌的能源（化能自养菌的能源（S、Fe2+、NH4+、NO2-等）等）机机特殊功能特殊功能盐盐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）微量元素微量元素特殊分子结构成分（特殊分子结构成分（Co、Mo等）等）无机盐的生理功能无机盐的生理功能第二十六张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月无机元素的来源和功能无机元素的来源和功能元素元素人为提供形式人为提供形式 生生 理理 功功 能能PKH2PO4、K2HPO4核

27、酸、磷酸和辅酶的成分核酸、磷酸和辅酶的成分SMgSO4含硫氨基酸、含硫维生素成分含硫氨基酸、含硫维生素成分KKH2PO4、K2HPO4酶的辅因子、维持电位差和渗透压酶的辅因子、维持电位差和渗透压NaNaCl维持渗透压、某些细菌和蓝细菌需要维持渗透压、某些细菌和蓝细菌需要CaCa(NO3)2、CaCl2胞外酶稳定剂、蛋白酶辅因子、细菌芽孢和真菌孢子形成胞外酶稳定剂、蛋白酶辅因子、细菌芽孢和真菌孢子形成MgMgSO4固氮酶辅因子、叶绿素成分固氮酶辅因子、叶绿素成分FeFeSO4Cyt成分；合成叶绿素、白喉毒素和氯高铁血红素所需成分；合成叶绿素、白喉毒素和氯高铁血红素所需MnMnSO4超氧化物歧化酶

28、、氨肽酶、超氧化物歧化酶、氨肽酶、L-阿拉伯糖异构酶等的辅因子阿拉伯糖异构酶等的辅因子CuCuSO4氧化酶、酪氨酸酶的辅因子氧化酶、酪氨酸酶的辅因子CoCoSO4VB12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碱性磷酸酶、脱氢酶、肽酶、脱羧酶辅因子碱性磷酸酶、脱氢酶、肽酶、脱羧酶辅因子Mo(NH4)6Mo7O24固氮酶和同化型及异化型硝酸盐还原酶的成分固氮酶和同化型及异化型硝酸盐还原酶的成分第二十七张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月水分：水分：水分是生物细胞的主要化学成分，其重要水分是生物细胞的主要化学成分，其重要的生理功能表现在下列几个方面：的生理功能表

29、现在下列几个方面：1.1.细胞的构成成分细胞的构成成分2.2.良好的溶剂，一系列生理生化反应的反应介质良好的溶剂，一系列生理生化反应的反应介质3.3.参与许多生理生化反应参与许多生理生化反应4.4.有效地控制细胞内的温度变化有效地控制细胞内的温度变化六、水六、水第二十八张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月几种生物的几种生物的游离水含量游离水含量人体：人体：60%海蛰：海蛰：96%微生物微生物孢子孢子营养体营养体霉菌孢子：霉菌孢子：39%细菌芽孢：细菌芽孢：皮层：皮层：70%核心：极低核心：极低细菌：细菌：80%酵母：酵母：75%霉菌：霉菌：85%水在细胞中有两种存在形式：水在细胞中有

30、两种存在形式：结合水和游离水结合水和游离水.不同细胞及不同细胞结构中游离水的含量有较大差别：不同细胞及不同细胞结构中游离水的含量有较大差别：第二十九张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月 根据生长所需要的营养物质的性质，可将生物分成两种基本的营养根据生长所需要的营养物质的性质，可将生物分成两种基本的营养类型类型异养型生物：异养型生物：在生长时需要以复杂的有机物质作为营养物质在生长时需要以复杂的有机物质作为营养物质自养型生物：自养型生物：在生长时能以简单的无机物质作为营养物质在生长时能以简单的无机物质作为营养物质 动物属于异养型生物，植物，而微生物既有异养型的也有自养型的，大动物属于异养

31、型生物，植物，而微生物既有异养型的也有自养型的，大多数微生物属于异养型生物，少数微生物属于自养型生物。多数微生物属于异养型生物，少数微生物属于自养型生物。根据生长时能量的来源不同，又可将生物分成两种类型根据生长时能量的来源不同，又可将生物分成两种类型化能营养型生物：化能营养型生物：依靠化合物氧化释放的能量进行生长依靠化合物氧化释放的能量进行生长光能营养型生物：光能营养型生物：依靠光能进行生长依靠光能进行生长 动物和大部分微生物属于化能营养型生物，它们从物质的氧化动物和大部分微生物属于化能营养型生物，它们从物质的氧化过程中获得能量。植物和少部分微生物属于光能营养型生物过程中获得能量。植物和少部分

32、微生物属于光能营养型生物第三节第三节 微生物的营养类型微生物的营养类型第三十张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月 分类标准分类标准 营养类型营养类型1.以能源分以能源分光能营养型（光能营养型（phototroph）化能营养型（化能营养型（chemotroph）2.以氢供体分以氢供体分无机营养型（无机营养型（lithotroph）有机营养型有机营养型(organotroph)3.以碳源分以碳源分自养型自养型(autotroph)异样型异样型(heterotroph)4.以合成氨基酸能力分以合成氨基酸能力分氨基酸自养型氨基酸自养型(amino acid autotroph)氨基酸异养型氨

33、基酸异养型(amino acid heterotroph)5.以生长因子分以生长因子分原养型原养型(prototroph)或野生型或野生型(wild type)营养缺陷型营养缺陷型(auxotroph)6.以取食方式分以取食方式分渗透营养型渗透营养型(osmotroph)吞噬营养型吞噬营养型(phagotroph)7.以取得死或活有机物分以取得死或活有机物分寄生寄生(saprophytism)腐生腐生(parasitism)微生物营养类型的分类微生物营养类型的分类第三十一张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月 营养类型营养类型营养类型营养类型能源能源氢供体氢供体基本碳源基本碳源实实 例

34、例光能无机营养型光能无机营养型（光能自养型）（光能自养型）光光无机物无机物COCO2 2蓝细菌蓝细菌,紫硫细菌紫硫细菌,绿硫细菌绿硫细菌,藻类藻类光能有机营养型光能有机营养型（光能异养型）（光能异养型）光光有机物有机物COCO2 2及简单及简单有机物有机物 红螺菌科的细菌红螺菌科的细菌（紫色无硫细菌）（紫色无硫细菌）化能无机营养型化能无机营养型（化能自养型）（化能自养型）无机物无机物无机物无机物COCO2 2硝化细菌硝化细菌,硫化硫化 菌菌,铁细菌铁细菌,氢细菌氢细菌,硫磺细菌等硫磺细菌等化能有机营养型化能有机营养型 （化能异养型）（化能异养型）有机物有机物有机物有机物有机物有机物绝大多数细菌

35、和绝大多数细菌和 全部真核微生物全部真核微生物第三十二张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月光光能能自自养养型型微微生生物物：以以C02作作为为唯唯一一碳碳源源或或主主要要碳碳源源，并并利利用用光光能能，以以无无机机物物如如硫硫化化氢氢、硫硫代代硫硫酸酸钠钠或或其其他他无无机机硫硫化化物作为供氢体将物作为供氢体将CO2还原成细胞物质，同时产生元素硫还原成细胞物质，同时产生元素硫光能光能CO2H2SCH2O+2S+H2O光合色素光合色素光光能能自自养养型型微微生生物物包包括括蓝蓝细细菌菌（含含叶叶绿绿素素）、红红硫硫细细菌菌和和绿绿硫硫细细菌菌等等少少数数微微生生物物（含含细细菌菌叶叶绿

36、绿素素），由由于于含含有有光光合合色色素素，因因而而能能使使先先能能转转变变成成化化学学能能（ATP），供机体直接利用。），供机体直接利用。一、光能自养型微生物一、光能自养型微生物第三十三张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月光光能能异异养养型型微微生生物物：以以COCO2 2为为主主要要碳碳源源或或唯唯一一碳碳源源，以以有有机机物物（如如异异丙丙醇醇）作作为为供供氢氢体体，利利用用光光能能将将COCO2 2还还原原成成细细胞胞物质，红螺菌属中的一些细菌属于此种营养类型。物质，红螺菌属中的一些细菌属于此种营养类型。光能光能2(H3C)2CHOH+CO22CH3COCH3+CH2O+H2

37、O光合色素光合色素光能异养型细菌在生长时大多数采要外源的生长因子光能异养型细菌在生长时大多数采要外源的生长因子二、光能异养型微生物二、光能异养型微生物第三十四张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月利用光能，以简单有机物（醇、有机酸）利用光能，以简单有机物（醇、有机酸）为供氢体同化为供氢体同化CO2 CH3光能光能CO2+2CH2-CHOH-CH2O+2CH3COCH3+H2O菌绿素菌绿素例：红螺菌属例：红螺菌属（Rhodospirillum）光能异养型微生物光能异养型微生物红螺菌第三十五张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月化化能能自自养养型型微微生生物物：以以COCO2 2或

38、或碳碳酸酸盐盐作作为为唯唯一一或或主主要要碳碳源源，以以无无机机物物氧氧化化释释放放的的化化学学能能为为能能源源,，利利用用电电子子供供体体如如氢氢气气、硫硫化化氢氢、二二价价铁铁离离子子或或亚硝酸盐亚硝酸盐等使等使COCO2 2还原成细胞物质。还原成细胞物质。这类微生物主要有硫化细菌、硝化细菌、氢细菌与铁细这类微生物主要有硫化细菌、硝化细菌、氢细菌与铁细菌。它们在自然界物质转换过程中起着重要的作用。菌。它们在自然界物质转换过程中起着重要的作用。三、化能自养型微生物三、化能自养型微生物第三十六张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月通过氧化无机物取得能量，并以通过氧化无机物取得能量，并以

39、CO2为唯一或主要碳源为唯一或主要碳源1.硝化细菌硝化细菌:亚硝化细菌亚硝化细菌 2NH4+3O22NO2-+2H2O+4H+132Kcal硝化细菌硝化细菌 NO2-+1/2O2NO3-+18.1Kcal第三十七张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月2.硫化细菌硫化细菌:通过氧化还原态的无机通过氧化还原态的无机硫化物硫化物（H2S、S、S2O32-、SO32-）获获得能量（硫杆菌属，硫微螺菌属）得能量（硫杆菌属，硫微螺菌属）H2S+1/2O2S+H2O+50.1KcalS+11/2O2+H2OH2SO4+149.8Kcal第三十八张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月3.铁细菌

40、：铁细菌：氧化氧化Fe2+为为Fe3+获取能量并同化获取能量并同化 CO22Fe2+1/2O2+2H+2Fe3+H2O+21.2Kcal4.氢细菌：氢细菌：具有氢化酶，从氢的氧化获取能具有氢化酶，从氢的氧化获取能量，同化量，同化CO2H2+1/2O2H2O+56.7Kcal第三十九张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月硝化细菌硝化细菌铁细菌铁细菌第四十张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月多多数数微微生生物物属属于于化化能能异异养养型型，其其生生长长所所需需要要能能量量和和碳碳源源通通常常来来自同一种有机物。自同一种有机物。根根据据化化能能异异养养型型微微生生物物利利用用有有机

41、机物物的的特特性性，又又可可以以将其分为下列两种类型：将其分为下列两种类型：腐生型微生物：腐生型微生物：利用无生命活性的有机物作为生长的碳源。利用无生命活性的有机物作为生长的碳源。寄寄生生型型微微生生物物：寄寄生生在在生生活活的的细细胞胞内内，从从寄寄生生体体内内获获得得生生长长所所需要的营养物质。需要的营养物质。存存在在于于寄寄生生与与腐腐生生之之间间的的中中间间过过渡渡类类型型微微生生物物，称称为为兼兼性性腐腐生生型型或或兼兼性寄生型性寄生型。四、化能异养型微生物四、化能异养型微生物第四十一张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月肺炎链球菌幽门螺旋菌第四十二张，PPT共一百二十九页，

42、创作于2022年6月第四节第四节 微生物吸收营养物质的方式微生物吸收营养物质的方式n单纯扩散单纯扩散n促进扩散促进扩散n主动运输主动运输n基团移位基团移位第四十三张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月1、单纯扩散、单纯扩散(simple diffusion or passive diffusion)被输送的物质，靠细胞内外浓度为动力，被输送的物质，靠细胞内外浓度为动力，以透析或扩散的形式从高浓度区向低浓度区以透析或扩散的形式从高浓度区向低浓度区的扩散。的扩散。第四十四张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月1、单纯扩散、单纯扩散(simple diffusion or passi

43、ve diffusion)特点：特点：扩扩散散是是非非特特异异性性的的营营养养物物质质吸吸收收方方式式：如如营营养养物物质质通通过过细细胞胞膜膜中中的的含含水水小小孔孔，由高浓度的胞外环境向低浓度的胞内扩散；由高浓度的胞外环境向低浓度的胞内扩散；在在扩扩散散过过程程中中营营养养物物质质的的结结构构不不发发生生变变化化：即即既既不不与与膜膜上上的的分分子子发发生反应，本身的分子结构也不发生变化；生反应，本身的分子结构也不发生变化；物物质质运运输输的的速速率率较较慢慢：速速率率与与胞胞内内外外营营养养物物质质的的浓浓度度差差有有关关，即即随随细细胞膜内外该物质浓度差的降低而减小，直到胞内外物质浓度

44、相同；胞膜内外该物质浓度差的降低而减小，直到胞内外物质浓度相同；不不需需要要载载体体参参与与；扩扩散散是是一一个个不不需需要要代代谢谢能能的的运运输输方方式式，因因此此，物物质质不能进行逆浓度运输。不能进行逆浓度运输。可可运运送送的的养养料料有有限限：限限于于水水、溶溶于于水水的的气气体体，及及分分子子量量小小，脂脂溶溶性性、极极性性小小的的营养物质。营养物质。第四十五张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月nsmosisflowstowardshighsaltconcentrations第四十六张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月 单纯扩散模式图单纯扩散模式图细胞膜外细胞膜外

45、细胞膜内细胞膜内细胞膜细胞膜第四十七张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月三三营营养物在运送过程中，通过与细胞膜养物在运送过程中，通过与细胞膜上特异载体蛋白（也称作透过酶上特异载体蛋白（也称作透过酶permease）的可逆性结合来加快其传递速的可逆性结合来加快其传递速度，但不消耗能量的一类扩散性运送方式。度，但不消耗能量的一类扩散性运送方式。2.促进扩散促进扩散(facilitated diffusion/transport)第四十八张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月2.2.促进扩散促进扩散(facilitated diffusion)(facilitated diffus

46、ion)特点：特点：在促进扩散过程中在促进扩散过程中n 营养物质本身在营养物质本身在分子结构上也不会发生变化分子结构上也不会发生变化n 不消耗代谢能量不消耗代谢能量，故不能进行逆浓度运输，故不能进行逆浓度运输n 运输的速率由胞内外该物质的运输的速率由胞内外该物质的浓度差浓度差决定决定n需要细胞膜上的需要细胞膜上的载体蛋白（透过酶）载体蛋白（透过酶）参与物质参与物质 运输运输n被运输的物质与载体蛋白有高度的被运输的物质与载体蛋白有高度的特异性特异性n养料浓度过高时养料浓度过高时,与载体蛋白出现与载体蛋白出现饱和效应饱和效应 促进扩散的运输方式多见于真核微生物中，例如通常在厌氧生促进扩散的运输方式

47、多见于真核微生物中，例如通常在厌氧生活的酵母菌中，某些物质的吸收和代谢产物的分泌是通过这种方式活的酵母菌中，某些物质的吸收和代谢产物的分泌是通过这种方式完成的。完成的。第四十九张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月Embededprotein:第五十张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月第五十一张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月Proteinsthatactascarriersaretoolargetomoveacrossthemembrane.Theyaretransmembraneproteins.Theycyclebetweentwoconformations

48、inwhichasolutebindingsiteisaccessibleononesideofthemembraneortheother.第五十二张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月促进扩散模式图促进扩散模式图细胞膜细胞膜细胞膜外细胞膜外细胞膜内细胞膜内恢复原构象恢复原构象移位移位再再循循环环结结合合构构象象改改变变第五十三张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月oractiveansport第五十四张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月3.3.主动运输主动运输(Active transport)(Active transport)在代谢能的推动下，通过膜上特殊载体蛋

49、在代谢能的推动下，通过膜上特殊载体蛋白构象的变化，逆养料浓度梯度吸收营养物白构象的变化，逆养料浓度梯度吸收营养物质的过程。质的过程。第五十五张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月主动运输主动运输(Active transport)(Active transport)特点：特点：物质在主动运输的过程中物质在主动运输的过程中n 需要消耗需要消耗代谢能代谢能n 可以进行可以进行逆浓度逆浓度运输的运输方式运输的运输方式n 需要需要载体蛋白载体蛋白参与参与n 对被运输的物质有高度的对被运输的物质有高度的立体专一性立体专一性n 被运输的物质在转移的过程中被运输的物质在转移的过程中不发生任何化学变化

50、不发生任何化学变化 不同的微生物在主动运输过程中所需的能量的来源不同，好不同的微生物在主动运输过程中所需的能量的来源不同，好氧微生物中直接来自呼吸能，厌氧微生物主要来自化学能，光合氧微生物中直接来自呼吸能，厌氧微生物主要来自化学能，光合微生物中则主要来自光能微生物中则主要来自光能 。主动运输是微生物吸收营养物质的主要方式。主动运输是微生物吸收营养物质的主要方式。第五十六张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月Comparison of passive and active transport.第五十七张，PPT共一百二十九页，创作于2022年6月第五十八张，PPT共一百二十九页，创作于2