理学微生物的营养与培养基.pptx
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1、第四章第四章 微生物的营养和培养基微生物的营养和培养基第一节第一节 微微生物的生物的 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三节第三节 营养物质进入细胞的方式营养物质进入细胞的方式第四节第四节 培养基培养基第1页/共59页营养微生物获得和利用营养物质的过程营养物质能够满足机体生长、繁殖和完成各种生理活动所需要的物质第四章微生物的营养和培养基营养物质是微生物生存的物质基础,而营养是微生物维持和延续其生命形式的一种生理过程。第2页/共59页第四章微生物的营养和培养基第一节第一节 微微生物的生物的 6 类营养要素类营养要素微生物细胞的元素组成微生物细胞的元素组成主要
2、元素主要元素:碳、氢、氧、氮,碳、氢、氧、氮,磷、硫、钾、钠、镁、钙磷、硫、钾、钠、镁、钙占干重的占干重的90%97%微量元素微量元素:锌、锰、氯、钼、硒、钴、铜等锌、锰、氯、钼、硒、钴、铜等占干重的占干重的3%10%微生物细胞的物质组成微生物细胞的物质组成1、水分、水分水是微生物及一切生物细胞中含量最多的成分。水是微生物及一切生物细胞中含量最多的成分。第3页/共59页通常情况下,细菌含水量为细胞鲜重的通常情况下,细菌含水量为细胞鲜重的 75%85%酵母菌含水量为细胞鲜重的酵母菌含水量为细胞鲜重的 70%85%丝状真菌丝状真菌 85%90%细菌芽孢和霉菌孢子细菌芽孢和霉菌孢子 40%第4页/共
3、59页2、干物质、干物质有机物质有机物质:蛋白质(肽和氨基酸)、核酸、类脂、碳水化合物、:蛋白质(肽和氨基酸)、核酸、类脂、碳水化合物、维生素和其他有机物质(占干重的维生素和其他有机物质(占干重的90%95%)矿质元素矿质元素:占:占3%10%蛋白质是细胞干物质中含量最多的成分,占干重的50%,是重要的细胞结构物质。核酸与核苷酸核酸有DNA(含量稳定)、RNA(含量变化较大)类脂包括:脂肪、磷脂、甾醇、蜡和多聚-羟基丁酸等是许多种微生物的储藏物质。碳水化合物多糖、寡糖和单糖,参与组成各种细胞结构第5页/共59页维生素主要是B族维生素,是细胞中多种酶的辅酶或活性基团,是保持酶活性必需的成分。其他
4、有机物质核黄素、尼克酰胺和细胞色素、抗生素、激素及毒素等第6页/共59页微生物的营养物质微生物的营养物质6种营养要素水、碳源、氮源、能源水、碳源、氮源、能源生长因子、无机盐生长因子、无机盐第7页/共59页第四章微生物的营养和培养基返回目录(一)水(一)水1、水活度(、水活度(aw)(p98)在相同温度和大气压下,密闭容器中溶液水的饱和蒸汽压和纯水在相同温度和大气压下,密闭容器中溶液水的饱和蒸汽压和纯水蒸汽压的比值,反映微生物可利用水分的多少。蒸汽压的比值,反映微生物可利用水分的多少。当当aw=0 干燥干燥当当aw=1 纯水纯水微生物的微生物的aw:(:(0.60,0.99)2、水的形态、水的形
5、态A、结合水:不流动,不易蒸发,不冻结,不能作为溶剂,也不渗透B、与结合水相反第8页/共59页2、水的生理功能主要有、水的生理功能主要有营养物质的溶剂,营养物质进入细胞和代谢废物排出细胞均以水为媒介。维持生物大分子结构稳定和酶的活性细胞内的一切生化反应均在水介质系统中进行水是蓝细菌等少数微生物还原CO2时的供氢体一定量的水分是维持细胞膨胀压的必要条件水能有效调节细胞内的温度(二)碳源(p87)1、概念、概念凡能提供微生物营养所需碳元素的营养物质称为凡能提供微生物营养所需碳元素的营养物质称为碳源。碳源。第9页/共59页碳源碳源其中糖类是最广泛的碳源,其次为醇类、有机酸、脂等;单糖优于双糖和多糖;
6、己糖优于戊糖;葡萄糖、果糖优于甘露糖和半乳糖;淀粉优于纤维素和几丁质等纯多糖,又优于琼脂、木质素等杂多糖。第四章微生物的营养和培养基2、碳源碳源分类分类 有机碳源有机碳源无机碳源无机碳源CO2、CO32-糖类、有机酸、醇、脂类烃类及芳香族化合物3、常用的碳源、常用的碳源 工业生产工业生产实验室实验室碳源常以糖类提供常以糖类提供C源源淀粉类(玉米粉、小麦粉、野生植物)淀粉类(玉米粉、小麦粉、野生植物)第10页/共59页凡是能提供微生物生长繁殖所需氮素的营养物质称为氮源。第四章微生物的营养和培养基(三)氮源(p88)1、概念、概念2、分类、分类有机氮氮源谱氮源谱蛋白质核酸氨基酸尿素无机氮N2 NH
7、3铵盐铵盐硝酸盐硝酸盐3、常用的氮源、常用的氮源第11页/共59页第四章微生物的营养和培养基 工业生产工业生产实验室实验室氮源牛肉膏、蛋白胨、酵母膏牛肉膏、蛋白胨、酵母膏鱼粉、花生、豆饼粉、麸皮、蛹粉鱼粉、花生、豆饼粉、麸皮、蛹粉四四.无机盐(矿质盐类)无机盐(矿质盐类)(p90)1、主要功能构成微生物的细胞结构(P、S、Ca、Mg、Fe)。酶活性基的组成分和酶的激活剂(Cu2+、Mn2+、Zn2+)调节细胞渗透压、PH值和氧化还原点位(Na、P、K)。化能自养菌的能源(S、Fe、NH4+、NO2-)第12页/共59页微生物生长必需的微量有机物质称为生长因子或生长素。微生物生长必需的微量有机物
8、质称为生长因子或生长素。2、分类大量元素:需要浓度在10-310-4mol/L范围内的元素P、S、K、Na、Ca、Mg、(Fe)微量元素:需要浓度在10-610-8mol/L范围内的元素(Fe)Cu、Zn、Mn、Mo、Co、B等。五五.生长因子生长因子1、定义2、生长因子有、生长因子有:氨基酸、维生素、碱基:氨基酸、维生素、碱基3、按微生物与生长因子的关系将微生物分为、按微生物与生长因子的关系将微生物分为3种类型种类型生长因子自养型微生物生长因子自养型微生物野生型或原养型菌株第13页/共59页 生长因子异养型微生物生长因子异养型微生物有些微生物失去或没有合成生长素类物质能力的微生物叫营养缺陷型
9、。乳酸菌、各种动物病原菌、支原体生长因子过量合成微生物六六.能源能源 (p89)1、概念能提供给微生物生命活动的最初能量来源的营养物或辐射能称为能源。2、能源谱第14页/共59页第四章微生物的营养和培养基化化学学物物质质辐射能辐射能化能异养微生物的能源化能异养微生物的能源有机物有机物 无机物无机物NH+4NO-2、S、H2S等。等。化能自养微生物的能源化能自养微生物的能源光能自养和光能异养微生物的能源光能自养和光能异养微生物的能源能源单功能营养物:如辐射能双功能营养物:NH4+是硝酸细菌的能源和氮源三功能营养物:如”是异养微生物的能源、碳源及氮源。第15页/共59页第二节微生物的营养类型营养类
10、型营养类型营养类型营养类型碳源碳源碳源碳源能源能源能源能源代表菌代表菌代表菌代表菌光能自养型光能自养型光能自养型光能自养型COCO2 2光能光能光能光能蓝细菌蓝细菌蓝细菌蓝细菌绿硫细菌绿硫细菌绿硫细菌绿硫细菌藻类藻类藻类藻类光能异养型光能异养型光能异养型光能异养型有机物有机物有机物有机物光能光能光能光能红螺菌科红螺菌科红螺菌科红螺菌科化能自养型化能自养型化能自养型化能自养型COCO2 2氧化无机物氧化无机物氧化无机物氧化无机物硝化细菌硝化细菌硝化细菌硝化细菌 硫化细菌硫化细菌硫化细菌硫化细菌化能异养型化能异养型化能异养型化能异养型有机物有机物有机物有机物氧化有机物氧化有机物氧化有机物氧化有机物
11、绝大多数细菌绝大多数细菌绝大多数细菌绝大多数细菌全部真核微生物全部真核微生物全部真核微生物全部真核微生物第16页/共59页第三节第三节 营养物质进入细胞的方式营养物质进入细胞的方式单纯扩散促进扩散主动运送基团移位渗透吸收吞噬作用第17页/共59页吞噬作用吞噬作用图图1 1第18页/共59页氧CO2乙醇氨基酸单纯扩散示意图第19页/共59页一、单纯扩散一、单纯扩散一、单纯扩散一、单纯扩散第20页/共59页 物质进入细胞的动力是细胞内外的浓度差。物质进入细胞的动力是细胞内外的浓度差。不消耗能量不消耗能量 没有特异性,被运输物质不与膜上物质发生任何反没有特异性,被运输物质不与膜上物质发生任何反应,物
12、质不发生化学变化。应,物质不发生化学变化。单纯扩散单纯扩散(simple diffusion)特点特点第21页/共59页二、促进扩散图3促进扩散示意图第22页/共59页促进扩散(facilitateddiffusion)过程:膜载体在膜外与营养物质亲合膜载体在膜外与营养物质亲合力强,与这种物质结合,进入细胞力强,与这种物质结合,进入细胞后亲合力降低释放营养物质。像渡后亲合力降低释放营养物质。像渡船一样,膜外装货,膜内卸货,这船一样,膜外装货,膜内卸货,这种扩散方式比单纯扩散速度快。种扩散方式比单纯扩散速度快。膜内外亲合力的改变与载体分子膜内外亲合力的改变与载体分子构型改变有关。构型改变有关。第
13、23页/共59页 促进扩散促进扩散 (p93p93)特点不消耗能量参与运输的物质本身的分子结构不发生变化不能进行逆浓度运输运输速率与膜内外物质的浓度差成正比需要载体参与第24页/共59页图图4 4 主动运输示意图主动运输示意图第25页/共59页 被运送的物质可逆被运送的物质可逆浓度梯度进入细胞浓度梯度进入细胞内内 消耗能量,必需消耗能量,必需有能量参加。有能量参加。有膜载体参加,有膜载体参加,膜载体发生构型变膜载体发生构型变化化 被被 运运 送送 物物 质质 不不 发发生任何变化。生任何变化。三、主动运输特点三、主动运输特点第26页/共59页 基团转位:在研究糖的运输时发现的一种主动运输方式。
14、基团转位:在研究糖的运输时发现的一种主动运输方式。运输过程中需要能量,被运输的物质发生化运输过程中需要能量,被运输的物质发生化 学变化的运输叫基团移位。学变化的运输叫基团移位。许多糖靠基团移位进行运输。许多糖靠基团移位进行运输。这种运输方式是微生物通过磷酸转移酶系统来运输营养物质的。这种运输方式是微生物通过磷酸转移酶系统来运输营养物质的。四、基团移位(grouptranslocation)第27页/共59页GroupTranslocation基团移位第28页/共59页基团转移运输特点:(基团转移运输特点:(p93)需要磷酸酶系统进行催化需要磷酸酶系统进行催化 被运输的物质发生化学变化,被磷酸化
15、被运输的物质发生化学变化,被磷酸化 需要能量需要能量第29页/共59页4 种运送方式种运送方式 总结总结浓度梯度浓度梯度能量能量载体载体动力动力单纯扩散单纯扩散单纯扩散单纯扩散高高高高 低低低低不需不需不需不需不需不需不需不需浓度差浓度差浓度差浓度差促进扩散促进扩散促进扩散促进扩散高高高高 低低低低不需不需不需不需需需需需浓度差浓度差浓度差浓度差主动运输主动运输主动运输主动运输低低低低 高高高高需需需需需需需需能量能量能量能量基团移位基团移位基团移位基团移位低低低低 高高高高需需需需需需需需能量能量能量能量第30页/共59页比较项目比较项目 单纯扩散单纯扩散 促进扩散促进扩散 主动运输主动运输
16、 基团移位基团移位特异载体蛋白特异载体蛋白 无无 有有 有有 有有运送速度运送速度 慢慢 快快 快快 快快溶质运送方向溶质运送方向 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平衡时内外浓度内外相等平衡时内外浓度内外相等 内外相等内外相等 内部高内部高内部高内部高运送分子运送分子 无特异性无特异性 特异性特异性 特异性特异性特异性特异性能量消耗能量消耗 不需要不需要 需要需要 需要需要需要需要运送前后溶质分子不变运送前后溶质分子不变 不变不变 不变不变改变改变载体饱和效应载体饱和效应无无 有有 有有 有有与溶质类似物与溶质类似物 无竞争性无竞争性有竞争性有竞争性有竞争性
17、有竞争性有竞争性有竞争性运送抑制剂运送抑制剂 无无 有有 有有 有有运送对象举例运送对象举例 水、水、O O2 2 糖、糖、SOSO4 42-2-氨基酸、乳糖氨基酸、乳糖 葡萄糖葡萄糖 嘌呤嘌呤4种运送营养方式的比较第31页/共59页第四节第四节 培养基培养基人工配制的适合微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养基质。营养物质:水、碳源、氮源、能源、无机盐、生长因子定义培养基的要素营养缺陷型微生物生长素类物质生长素类物质加入自养型微生物碳源碳源不加入固氮微生物氮源氮源不加入水的活度:0aw1,微生物(0.60,0.99)培养基几乎是一切对微生物进行研究和利用工作的基础培养基几乎是一切对微生物进行研究
18、和利用工作的基础细菌细菌 酵母菌酵母菌 霉菌、放线菌霉菌、放线菌 耐盐菌耐盐菌0.90.99 0.8以上以上 0.7以上以上 0.6以上以上第32页/共59页pH值a0.1mol/LHCl或NaOHbK2HPO4KH2PO4cCaCO3培养基的物理状态:固、液、半固体灭菌方法:常规高压蒸汽灭菌:常规高压蒸汽灭菌:1.05kg/cm2 ,121.5 15-30分钟;分钟;任何培养基一旦配成,必须立即进行灭菌处理任何培养基一旦配成,必须立即进行灭菌处理。第33页/共59页目的明确目的明确营养协调理化条件适宜经济节约一、设计培养基的原则(p96)第34页/共59页1.目的明确目的明确(p96)根据不
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