第五章微生物的营养名师编辑PPT课件.ppt
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1、亮 荐 坪 块 丁 更 怪 贷 贾 期 蓬 介 惟 牺 迅 讼 迪 如 甩 光 鸳 睛 态 偷 歹 维 篙 期 坝 低 钠 睁 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第五章 微生物的营养 微生物的营养物质及其功能微生物的营养物质及其功能 微生物的营养类型微生物的营养类型 物质进出微生物细胞的方式物质进出微生物细胞的方式 培养基培养基 张 灼 扭 遁 故 奉 镊 窝 超 竟 媚 克 蓉 溢 妹 舜 技 盛 掷 猜 虚 习 肤 政 找 快 票 罢 仔 轩 非 扼 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 * * 1 1 分子千重百分含
2、量分子数不同种类类 全部大分子 蛋白质质 多糖 脂类类 DNA RNA 全部单单体 氨基酸及其前体 糖类类及其前体 核苷酸及其前提 无机离子 全部 96 55 5 9.1 3.1 20.5 3.5 0.5 2 0.5 1 100 24610000 2350000 4300 22000000 2.1 255501 350 100 50 200 18 2500 1850 2 4 1 660 原核生物细胞的化学物质组成原核生物细胞的化学物质组成 妄 牡 烘 盆 病 洛 嵌 轰 蜀 宣 尊 涩 华 吧 墨 镀 洒 莱 句 檀 棕 椭 毯 骤 花 豢 遣 玉 脚 瞻 太 国 第 五 章 微 生 物 的
3、营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate 2 2 微生物细胞的化学元素组成 大量元素(macroelement):碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁 微量元素(trace element): 锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍 、硼。 表:微生物细胞中几种主要元素的含量(干重) 元素细菌酵母菌真菌元素细菌酵母菌霉菌 碳505048钠0.51.00.010.10.020.05 氮15125钙0.011.50.10.30.11.4 氢877镁0.10.50.10.50.10.5 氧203140氯化物0.5 磷33.544.85铁0.020.20.010.50.10.2
4、硫10.0390.11 化学元素水平 注意: 组成比例因种而异;组成随菌龄以及培养条件的不同在一定范围内发生变化。 占细菌细胞干重的97% 船 茁 借 翼 鉴 涛 伸 秆 炎 醉 模 载 叔 客 梳 傲 汾 萤 爬 斩 捕 担 齿 教 矛 儡 考 畅 钙 腾 灸 弟 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate 3 3 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。 营养物质(nutrient) :外界环境中可为细胞提供结构 组成、能量、代谢调节物质和良好生理环境的化 学物质称之或称为养料。 营养(nutriti
5、on) : 细胞 从外界环境中摄取营养物质 ,使其在生长过程中获取生命活动所需的能量及 其结构物质的生理过程。 营养物质的作用: 形成结构参与细胞组成; 提供能量机体进行各种生理 活动所需的能量; 调节作用构成酶的活性成分 和物质运输系统; 良好生理环境水有利于生物 大分子结构的稳定 彰 护 袁 紫 设 匣 芋 蘑 亏 籽 好 拄 烹 迎 染 裔 逞 翠 浇 坡 吊 棕 秒 噶 鱼 故 抠 菊 狼 墨 桂 岳 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate 4 4 第一节微生物的营养物质及其功能 微生物和其他生物的营养统一性 垣 该 侮 狮 据 烂 靠
6、 挎 怯 滚 城 煌 翟 鉴 鲜 醇 综 棠 丘 偏 碑 崇 羹 订 伴 陪 叁 瓜 绣 付 洛 圾 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate 5 5 微生物的六大营养要素碳源及其功能 定义: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。 功能:提供合成细胞物质及代谢物的原料; 为整个生理活动提供所需要能源(异养微生物); 类类型元素水平 化合物水平 培养基原料水平 有机碳 CHONX复杂杂蛋白质质、核酸等牛肉膏、蛋白胨胨、花生饼饼粉等 CHON多数氨基酸、简单简单 蛋白质质 等 一般氨基酸、明胶等 CHO糖、有机酸、醇、脂类类等葡萄糖、
7、蔗糖、各种淀粉、糖蜜等 CH烃类烃类天然气、石油及其不同馏馏份、石蜡油等 无机碳C(?) COCO2CO2 COXNaHCO3NaHCO3、CaCO3、等 微生物的碳源谱微生物的碳源谱 弄 垮 取 垫 脂 寅 皆 函 镜 寓 云 塔 赖 乞 闪 删 爷 釜 仁 谩 申 臀 导 逗 娄 腋 泻 碍 滥 寄 潞 篡 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate 6 6 注意: 1.对整个微生物界来说,微生物的碳源是非常广泛的。 2.不同的微生物对碳源的利用能力不同,其碳源谱也有所差异。 3.在有机碳中,CHON和CHONX类虽然可以利用,但通常做氮源使用
8、。 4.对异养微生物来说,其碳源同时又充作能源双功能营养物。 微生物工业发酵中用做碳源的原料 传统种类:糖类(单糖,饴糖) 淀粉(玉米粉、山芋粉、野生植物、淀粉等) 麸皮 各种米糠等 代粮发酵:纤维素、石油、CO2、或者工业的副产品如糖蜜 微生物的六大营养要素碳源及其功能 谜 巢 奖 砒 亡 楷 蚀 耀 布 乐 闷 米 胆 朔 氮 泼 爽 爸 庚 栈 镍 啮 郁 麓 拇 及 矣 胆 惭 哺 媒 宪 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate 7 7 能源 :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。 微生物的能源谱 能源谱 化学物质(
9、化能营养型) 辐射能(光能营养型):光能自养和异养微生物的能源 有机物:化能异养微生物的能源(同碳源) 无机物:化能自养微生物的能源(不同碳源) 种类 化能自养微生物:还原态的无机物质,如NH4+、NO2-、S、H2S、H2和Fe2+等 单功能营养物:辐射能(能源) 双功能营养物:还原态的NH4(能源、氮源) 三功能营养物:氨基酸类(能源、碳源、氮源) 微生物的六大营养要素能源及其功能 舰 劣 方 渊 井 闭 幼 朔 韧 眺 掀 沫 佐 尼 锗 系 凋 乞 柳 按 桓 袖 弥 肺 许 散 求 寅 木 乒 卸 掂 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateD
10、ate 8 8 氮源:凡用来构成菌体物质或代谢产物中氮素来源的营养源。 种类:无机氮:铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐、氨、N2等; 有机氮:蛋白质及其降解产物(如胨、肽、氨基酸等)、牛肉膏、鱼 粉、花生饼粉、黄豆饼粉、玉米浆、尿素等 功能: 1)提供合成细胞中含氮物,如蛋白质、核酸,以及含氮代谢物等的原料; 2)少数细菌可以利用铵盐、硝酸盐等氮源为能源。 3)对于异氧微生物,含有NCHOX的有机化合物具有碳源、能源和氮源3重功能; 类型 元素水平化合物水平培养基原料水平 有机氮NCHOX复杂蛋白质、核酸等牛肉膏、酵母膏、饼粕粉、蚕蛹粉等 NCHO尿素、一般氨基酸、简单蛋白质 等 尿素、蛋白胨、明胶等
11、无机氮 NHNH3、铵盐等(NH4)2SO4等 NO硝酸盐等KNO3等 NN2空气 微生物的氮源谱微生物的氮源谱 微生物的六大营养要素氮源及其功能 绢 粒 邦 相 卵 纫 请 扇 微 椰 辫 筛 摆 经 跨 困 喘 具 弹 漫 包 痞 豪 句 虱 年 荆 韶 凡 叭 罗 讳 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate 9 9 实验室常用的氮源:有碳酸铵、硝酸盐、硫酸铵、尿素、蛋白胨、牛肉 膏、酵母膏等。 生产上常用的氮源: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。 迟效氮源:蛋白氮必须通过水解之后降解成胨
12、、肽、氨基酸等才能被机 体利用 。 速效氮源:无机氮源或以蛋白质降解产物形式存在的有机氮源可以直接 被菌体吸收利用。 速效氮源:通常是有利于机体的生长,迟效氮源有利于代谢产物的形成 。 氨基酸自养型生物:一部分微生物能把尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮气等 简单氮源合成所需要的一切氨基酸。 氨基酸异养型生物:需要从外界吸收氨基酸作为氮源的生物。 微生物的六大营养要素氮源及其功能 丛 捞 咙 回 乞 肠 缸 纵 管 赂 管 台 瞄 铭 丹 拿 损 帚 怎 会 痒 肝 兆 抠 防 讹 筏 猛 蚜 诌 美 烈 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate1010
13、构成微生物细胞的组成成分; 调解微生物细胞的渗透压, pH值和氧化还原电位; 有些无机盐如S、Fe还可做为自养微生物的能源 ; 构成酶活性基的组成成分,维持酶活性。Mg、Ca、K是多种酶的激活剂 。 无机盐功能 定义:为微生物细胞生长提供碳、氮源以外的多种重要元素(包括大量 元素和微量元素)的物质,多以无机盐的形式共给。 大量元素:P、S、K、Mg、Ca、Na、Fe (微生物生长所需浓度在10- 310-4mol/L) 微量元素:Cu、Zn、Mn、Mo、Co (微生物生长所需浓度在10-610- 8mol/L) 种类:一般微生物生长所需要的无机盐有:硫酸盐、磷酸盐、氯化物以 及含有钠、钾、镁、
14、铁等金属元素的化合物。 微生物的六大营养要素无机盐及其功能 炬 久 然 瘟 疥 谰 蓝 饿 眶 雾 余 掇 疚 艺 折 费 骡 挡 涪 遵 祈 们 砂 糙 阀 毁 栖 舌 其 爱 赖 厘 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate1111 无机盐的来源和功能无机盐的来源和功能 囚 唁 雏 嗣 择 害 疯 安 拦 掘 截 诊 碧 上 帮 昧 黎 焰 嚼 姆 诀 虽 矩 渺 祟 摊 以 魁 铡 受 酱 涧 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate1212 生长因子::是一类对微生物正常生活所不可缺少而需要
15、量又不大,但微是一类对微生物正常生活所不可缺少而需要量又不大,但微 生物自身不能用简单的碳源或氮源合成,或合成量不足以满足机体生长需生物自身不能用简单的碳源或氮源合成,或合成量不足以满足机体生长需 要的有机营养物质。不同微生物需求的生长因子的种类和数量不同。要的有机营养物质。不同微生物需求的生长因子的种类和数量不同。 种类: 狭义:维生素 广义:维生素、氨基酸、碱基、卟啉及其衍生物、甾醇、胺类、分支或 直链脂肪酸 生长因子自养型微生物不需要从外界吸收任何生 长因子 多数真菌、放线菌和一些 细菌 生长因子异养型微生物需要从外界吸收多种生长 因子 乳酸菌、动物致病菌、支 原体等 生长因子过量合成微
16、生物少数微生物在其代谢活动 中,能合成并大量分泌某 些维生素等 阿舒假囊酵母产B2、谢氏 丙酸杆菌和产甲烷菌产 B12 微生物对生长因子的需要与否分为三种类型 生长因子的提供方式:维生素混合液或者一些天然物质原料(酵母膏、玉米浆、 肝浸液、麦芽汁或者其他动物、植物的汁液等) 微生物的六大营养要素生长因子及其功能 诀 嗜 曰 舀 铜 萌 佣 滤 诸 铣 戳 民 筐 锌 鼠 园 栖 舅 咋 尤 周 冷 丙 炽 诺 恃 蜡 闸 领 报 掠 莉 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate1313 微生物细胞含水约占细胞鲜重7090,水作用是多方面的。 水的
17、功能 是细胞中生化反应的良好介质; 营养物质和代谢产物都必须溶解在水里,才能被吸收或排出 体(细胞)外; 水的比热高,能有效的吸收代谢过程中放出的热量,不致使 细胞的温度骤然上升; 维持细胞的膨压(控制细胞形态); 有利于生物大分子结构的稳定; 水在细胞中有两种存在形式: 结合水和游离水,结合水没有流动性和溶解力,所以微生物 不能利用它。 微生物的六大营养要素水及其功能 估 夜 摇 啮 漳 刮 臻 腥 为 纤 概 吻 肆 碑 办 丈 冈 勉 搭 岩 绥 牵 蕴 侈 棕 济 忘 绅 撬 且 茁 迎 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate1414
18、几种生物的 游离水含量 人体:60% 海蛰:96% 微生物 孢子 营养体 霉菌孢子:39% 细菌芽孢:皮层:70% 核心:极低 细菌:80% 酵母:75% 霉菌:85% 不同细胞及不同细胞结构中游离水的含量有较大差别 水的可利用性常用水活度aW表示:在相同温度和压力下, 体系中溶液或物质上面空气的蒸汽压与纯水蒸汽压之比。 a aW W =P=P溶液 溶液/P /P纯水 纯水 微生物生长所需的水活度为微生物生长所需的水活度为063099063099 薛 催 笑 均 蒂 琢 定 愧 垂 妒 扬 先 闭 腰 险 抿 筷 娃 督 盏 土 服 秆 毯 昨 碧 蛛 叠 横 晒 概 蹲 第 五 章 微 生
19、物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate1515 六大营养要素及其生理作用六大营养要素及其生理作用 种类类碳源氮源无机盐盐生长长因子水能源 生 理 作 用 提供碳源 构成有机 分子的骨 架,碳源 物质质通常 也提供氢氢 元素和氧 元素 能源(二氧 化碳不提 供能源) 提供氮元 素合成含 氮物质质 一般不作 为为能源(少 数自养菌 能用作能 源) 酶活性中 心组组分 稳稳定生物 大分子及 细细胞结结构 调节调节 渗透 压压 控制氧化 还还原电电位 某些微生 物能源物 质质 维维生素、 嘌呤和嘧嘧 啶啶作为为酶 的辅辅基和 辅辅酶 提供某些 微生物不 能合成的 氨基酸
20、嘌呤和嘧嘧 啶啶用于合 成核苷、 核苷酸及 核酸 溶剂剂与运 输输介质质 参与生化 反应应 热导热导 体 维维持细细胞 形态态 控制多亚亚 基结结构的 装配与解 离 生命活动动 能量 单单功能营营 养物(辐辐 射能) 双功能营营 养物(能 源、氮源 ) 三功能营营 养物(能 源、碳源 、氮源) 仙 里 茎 蒋 秒 停 污 匈 梦 啃 筋 沙 只 居 阅 狡 舔 苍 搞 矫 荒 千 场 蛛 纸 岩 铲 滁 系 舀 穗 躬 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate1616 第二节第二节微生物的营养类型 营养类型:根据微生物生长所需要的主要营养物即能源
21、和碳源 、氮源不同而划分的微生物的类型。 微生物营养类型的分类 分类标准营养类型特点 以能源分光能营养型、 化能营养型、 以光为能源 以有机物氧化释放的化学能为能源 以氢供体分无机营养型 有机营养型 还原性无机物为电子供体 以有机物为电子供体 以碳源分自养型 异养型 以CO2为为唯一或主要碳源 以有机物为为主要碳源 以合成氨基酸的能力分氨基酸自养型 氨基酸异养型 以生长因子分原养型或野生型 营养缺陷型 取得死或活的有机物分寄生、腐生 领 号 哗 鉴 汗 瓮 袖 玫 好 蹬 弥 烁 赞 缔 咕 啪 沂 乾 封 旷 计 次 副 彬 置 黑 寡 黍 矗 蜜 诌 塌 第 五 章 微 生 物 的 营 养
22、 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate1717 虽然划分微生物营养类型的标准和角度各种各样,但 通常都是根据能源、氢供体和碳源来划分。 微生物的主要营养类型 主要营营养类类型能源氢氢/电电子供体碳源代表性微生物 光能无机营营养型光无机物二氧化碳藻类类、紫硫细细菌、绿绿硫细细菌、 蓝细蓝细 菌 光能有机营营养型光有机物有机物紫色非硫细细菌、绿绿色非硫细细菌 化能无机营营养型化学 能 无机物二氧化碳硫氧化细细菌、氢细氢细 菌、硝化细细 菌、铁细铁细 菌 化能有机营营养型化学 能 有机物有机物原生动动物。真菌。大多数非光 合细细菌 躺 让 得 敝 锥 波 麓 卞 裙 梭 缠 忱 襄
23、庄 歌 辙 摊 侮 七 拓 结 绳 林 亏 卒 般 朱 与 净 瞧 掘 径 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate1818 微生物的营养类型光能无机自养型 碳源:以C02作为唯一碳源或主要碳源 能源:利用光能 电子供体:以无机物如水、硫化氢、硫代硫酸钠或其他无机硫化物作为氢 供体将CO2还原成细胞物质,同时产生元素硫 光能自养型微生物包括蓝细菌(含叶绿素)、红硫细菌和绿硫细菌等少数微生物 (含细菌叶绿素),由于含有光合色素,因而能使先能转变成化学能(ATP), 供机体直接利用。 真核藻类和蓝细菌 紫硫细菌和绿硫细菌 既 揪 粮 符 弄 泼 缉
24、拥 建 端 味 索 狐 粱 忱 固 计 刷 辅 苗 钎 厄 挂 霉 棵 布 琐 猫 退 餐 絮 映 第 五 章 微 生 物 的 营 养 第 五 章 微 生 物 的 营 养 DateDate1919 微生物的营养类型光能有机异养型 碳源:不能以CO2为主要碳源或唯一碳源; 能源:利用光能 电子供体:以有机物(如异丙醇)作为供氢体,利用光能将CO2还原成细胞物质 ,红螺菌属中的一些细菌属于此种营养类型。光能异养型细菌在生长时大多数 采要外源的生长因子。 红螺菌科的细菌以光为能源,二氧化碳为碳源, 并需要异丙醇为供氢体,同时积累丙酮 药 宾 吏 肮 侨 鱼 岔 叔 冒 愉 圾 稳 载 鸿 啊 锗 洱
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