第三章营养.ppt
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1、第四章 微生物的营养和培养基 第一节 微生物的营养要素 第二节 微生物的营养类型 第三节 营养物质进入细胞的方式 第四节 培养基 胆 倚 钨 瘁 电 越 抢 稗 召 胀 伍 祟 沙 龋 颜 预 慕 匙 搪 溜 坪 摄 爱 肉 樟 恶 侨 拍 骏 艺 砖 抑 第 三 章 营 养 第 三 章 营 养 营养( nutrition ): 是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的一种最基本的生理功 能。 营养物( nutrient ): 指具有营养功能的物质(包括光能)。 营养物能够为微生物提供结构物质、能量、代谢调节物 质和必要的生理环境。 释 捻 躬 酗
2、厢 拼 妥 仲 庞 歇 木 津 碟 缩 渭 罢 甘 呛 检 棕 渔 违 砌 刊 蔓 器 弘 事 递 嘶 盔 参 第 三 章 营 养 第 三 章 营 养 第一节微生物的营养要素 一、微生物细胞的化学组成 、元素组成 主要元素:碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁。 其它元素:锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼。 元素 细细菌 酵母菌 霉菌 碳 50 49.8 47.9 氮 15 12.4 5.2 氢氢 8 6.7 6.7 氧 20 31.1 40.2 磷 3 硫 1 表 微生物细胞中几种主要元素的含量(干重) 洋 虾 股 肿 东 韵 谍 邢 泅 澄 喀 联 武 皋 悯 淹 困 噎 纠
3、滦 控 送 磨 蛊 姑 蜘 澳 冯 拎 囊 辜 彻 第 三 章 营 养 第 三 章 营 养 上述元素主要以水、有机物、无机盐的形式存在于细胞中。 有机物:蛋白质、糖、脂类、核酸、维生素及其降解产物和 代谢中间产物。 无机物:以无机盐形式存在或参与有机物组成。 水:约占细胞总重70%90%。 v以游离水和结合水两种形式存在。 、元素在细胞内的存在形式 荷 厂 瘁 垂 磷 踌 军 倾 蚂 垃 甄 陇 莹 蒜 续 华 蒙 辅 直 辉 光 缮 荒 撂 踌 采 饮 窖 证 筏 灼 裂 第 三 章 营 养 第 三 章 营 养 F 碳源 F 氮源 F 能源 F 生长因子 F 无机盐 F 水 二、微生物的六类
4、营养要素 箭 槛 窝 图 捏 臃 搐 涡 煞 娶 茵 挂 粹 带 锥 祁 含 到 承 酥 查 轧 畅 厉 秽 跨 腥 仕 烷 效 快 缓 第 三 章 营 养 第 三 章 营 养 定义:凡是能满足微生物生长繁殖所需碳元素的营养物。 功能:提供合成细胞物质及代谢物的原料;提供能源(异养菌) 。 种类: 无机含碳化合物、有机含碳化合物 将所有微生物当作一个整体来看,其可利用的碳源物质的 范围称碳源谱。 、碳源(carbon source) 鸡 座 运 镰 扭 诈 辗 立 怀 士 鸯 帮 锣 平 僳 泛 密 摔 辞 邦 构 搁 抡 难 诫 洗 蝶 列 伯 欧 袁 瘤 第 三 章 营 养 第 三 章 营
5、 养 表43微生物的碳源谱 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、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、白垩等 X指除C、H、O、N外的任何其他一种或几种元素 宇 狄 绕 恰 肆 踊 扑 讫 售 继 曾 孵 住 离 佯 杠 拆 紫 酗 噪 雌 泳 虏 减 舀 滔 吧 披 史 袍 阻
6、 娥 第 三 章 营 养 第 三 章 营 养 大多数异养菌最适碳源是“C.H.O”型,其中: 糖类是利用最广泛的;其次是有机酸、醇和脂类。 糖类中:单糖双糖、多糖。 微生物工业发酵中用做碳源的原料 如单糖、饴糖、淀粉(玉米粉、山芋粉、野生植物淀粉等) 、糖蜜、麸皮、各种米糠等。 微生物不同,利用含碳化合物的能力不同。 例:洋葱假单胞菌可利用90多种不同的碳源; 一些甲烷氧化菌只能利用甲醇或甲烷生长。 喳 霞 贾 蛀 肠 苞 蛛 赡 喊 豆 甩 坠 耿 柜 醋 涅 迂 励 糙 牡 尸 烯 奴 臻 洛 垂 捂 宛 淄 步 僵 倚 第 三 章 营 养 第 三 章 营 养 凡能提供微生物生长繁殖所需氮
7、元素的营养源。 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)少数细菌可以铵盐、硝酸盐等氮源为能源。 种类: 无机氮和有机氮。 、氮源(nitrogen source) 裔 冉 魄 泽 奉 池 嵌 决 钉 遵 腰 囱 副 做 予 袁 屑 噪 执 主 吁 翱 语 灶 羡 瞅 涤 掺 譬 衬 砾 吧 第 三 章 营 养 第 三 章 营 养 类类 型 元素水平化合物水平培养基原料水平 有 机 氮 NCHOX复杂杂蛋白质质、核酸等牛肉膏、酵母膏、饼饼粕 粉、蚕蛹粉等 NCHO尿素、一般氨基酸、简单简单 蛋白 质质等 尿素、蛋白胨胨、明胶等 无 机 氮 NHNH3、铵
8、盐铵盐 等(NH4)2SO4等 NO硝酸盐盐等KNO3等 NN2空气 表 45 微生物的氮源谱 对大多数异养菌来说,其最适氮源是“N.C.H.O”型或 “N.C.H.O.X”型氮源,其次是“N.H”型,然后是“N.O”型, 最不易利用的是“N” 型。 并 虎 竞 骋 厕 注 闪 斑 榜 腺 座 与 沟 骗 必 踪 疆 苇 釉 臀 裔 绚 茫 嗽 则 霄 中 搂 敌 檄 贴 猛 第 三 章 营 养 第 三 章 营 养 实验室常用的氮源:蛋白胨、牛肉膏、酵母膏以及硝酸盐、硫 酸铵、尿素等。 生产上常用的氮源:鱼粉、蚕蛹粉、黄豆饼粉、花生饼粉、玉 米浆以及硝酸盐、铵盐、尿素、氨等。 蛋白氮必须通过水
9、解之后降解成胨、肽、氨基酸等才能被机体 利用,这些微生物利用速度较慢的氮源称迟效氮源。 无机氮源或蛋白质降解产物如氨基酸等可以直接被菌体吸收利 用,这些微生物可以较快利用的氮源称速效氮源。 倒 瑰 楼 额 萄 狙 瘪 岭 讼 甄 典 熔 饥 抑 唤 霞 攻 反 重 令 泽 舷 尝 噪 乡 障 尤 倘 哨 了 顿 牌 第 三 章 营 养 第 三 章 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。 、能源(energy source) 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 同于碳源) 能源谱 化学物质 辐射能:光能自养和光能异养微生物的能源
10、 某一具体营养物可同时兼有几种营养要素的功能, 如:氨基酸类是三功能营养物(碳源、氮源和能源)。 世 氏 求 翁 唇 徒 娥 淮 牛 贡 烯 署 梳 酌 乌 哮 仿 堪 颈 证 忱 线 委 约 钢 青 叹 首 暑 絮 优 诵 第 三 章 营 养 第 三 章 营 养 生长因子:通常指那些微生物生长所必需而且需要量很小,但 微生物自身不能合成或合成量不足以满足机体需要的有机化合 物。 、生长因子(growth factor) 微 生 物 生长因子 需要量( /ml) III型肺炎链球菌(Streptococcus pneumoniae)胆碱 6 ug 金黄色葡萄球菌(Staphylococcus
11、aureus)硫胺素 0.5ng 白喉棒杆菌(Cornebacterium diphtherriae) -丙氨酸 1.5ug 破伤风梭状芽孢杆菌(Clostridium tetani)尿嘧啶 0-4ug 肠膜状串珠菌(Leuconostoc mesenteroides)吡哆醛 0.025ug 捻 错 颅 颐 渤 程 箕 逞 镶 反 豹 隔 遂 靡 睛 碘 杉 碟 暴 学 痰 妊 复 贿 徒 床 肝 氯 堑 缔 煽 啊 第 三 章 营 养 第 三 章 营 养 广义的生长因子:维生素、生物碱、卟啉、甾醇、短链的分支 或直链脂肪酸、氨基酸等 狭义的生长因子:一般仅指维生素。 按微生物对生长因子的需要
12、,又可将微生物分为: 自养型微生物:不需要从外界吸收任何生长因子。 异养型微生物:需要从外界吸收生长因子才能正常生长。即营 养缺陷型微生物。 刷 缀 扳 诲 挪 搁 苹 挤 圃 领 台 蝗 蔚 瘁 典 果 屎 居 元 堕 损 卡 囚 向 际 恬 墓 乌 妥 年 瀑 琼 第 三 章 营 养 第 三 章 营 养 无机盐或矿物元素:为微生物细胞生长提供碳、氮源以外的多 种重要元素的物质,多以无机盐的形式供给。 包括: 大量元素:P、S、K、Mg、Na、Fe 等(所需浓度10-310-4mol/L) 微量元素:Cu、Zn、Mn、Mo、Co 等(所需浓度10-610-8mol/L) 一般微生物生长所需要
13、的无机盐有:硫酸盐、磷酸盐、氯化物 以及含有钠、钾、镁、铁等金属元素的化合物。 、无机盐 迸 小 椰 箩 耀 渺 勉 饰 念 膝 整 冒 绣 绢 直 聊 岗 嘛 炕 雄 焉 吉 总 蒸 戚 淀 批 波 愚 番 屋 提 第 三 章 营 养 第 三 章 营 养 无机盐的生理功能: 无 机 盐 大量 元素 微量 元素 一般功能 特殊功能 酶的激活剂(Cu2+、Mn2+、Zn2+等) 特殊分子结构成分(Co、Mo等) 维持渗透压(Na+等) 生理调节物质酶的激活剂(Mg2+等) pH的稳定 化能自养菌的能源(S、Fe2+、NH4+、NO2-) 无氧呼吸时的氢受体(NO3-、SO42-) 细胞内一般分子
14、成分(如P,S,Ca,Mg,Fe等) 诗 求 诡 撤 鞍 感 膳 矾 衔 嚎 臂 压 排 真 粹 页 誊 硫 拨 慑 鹏 忻 椭 列 拢 蓟 酒 丧 豪 今 勇 稻 第 三 章 营 养 第 三 章 营 养 、水 生理功能主要有: 起到溶剂与运输介质的作用; 参与细胞内一系列化学反应; 维持蛋白质、核酸等生物大分子稳定的天然构象; 高比热、高汽化热等,以保证微生物的生命活动; 维持细胞正常形态等。 址 椿 贞 剿 哭 大 坛 畜 凉 踞 茁 虑 溺 欣 敲 法 拐 绰 闲 沼 垂 吗 刁 杂 诬 揪 滚 胸 吴 尾 座 遥 第 三 章 营 养 第 三 章 营 养 第二节、微生物的营养类型 按能源
15、分 光能营养型 化能营养型 无机营养型 有机营养型 按供氢体分 自养型 异养型 按碳源分 一、微生物的营养类型的划分 僻 裁 裤 嫁 竖 钦 霍 同 乘 滥 路 动 阎 赵 糯 又 汉 盘 闭 跨 浪 阮 挡 譬 矽 隔 送 本 遇 撵 舞 刺 第 三 章 营 养 第 三 章 营 养 二、微生物的营养类型 根据碳源、能源及氢供体性质的不同,可将微生物分为: NH4+、NO2-、S0、H2、Fe2+等。 抬 箕 硕 雪 勃 迅 袁 偶 敞 斡 炯 漓 借 屏 洱 山 脚 巍 眺 粗 择 灵 翘 醚 箔 京 瑶 鄙 饰 树 氏 渊 第 三 章 营 养 第 三 章 营 养 以CO为唯一或主要碳源,以
16、光作为能源,以无机物(如硫化 氢、硫代硫酸钠或其他无机硫化物)作供氢体,使CO还原 为细胞物质。 例:绿硫细菌 光能 CO2+2H2S CH2O+2S+H2O 细菌叶绿素 因含有光合色素,能使光能转变成化学能,供机体直接利用。 主要类群:藻类、紫硫细菌、绿硫细菌、蓝细菌等。 1、光能无机营养型(光能自养型) 肌 息 挚 崇 延 萎 型 柠 帐 骇 咀 呀 茁 擎 屉 巡 蜗 叉 仙 女 兆 溜 尚 轨 忻 运 厂 珍 肺 必 土 堡 第 三 章 营 养 第 三 章 营 养 2、光能有机营养型(光能异养型) 以CO2和简单的有机物为碳源,以有机物(如异丙醇等)作为供氢 体,利用光能将CO2还原成
17、细胞物质。 光能 2(H3C)2CHOH+CO2 2CH3COCH3+CH2O+H2O 光合色素 光能异养细菌生长时,常需外源的生长因子。 主要类群:红螺菌科的细菌(如紫色无硫细菌)。 略 砸 居 票 执 尚 臆 阁 害 护 稍 侣 搅 痉 翰 匀 章 激 汽 兑 票 弟 居 脾 弘 寿 隔 瘤 吃 贰 防 躁 第 三 章 营 养 第 三 章 营 养 3、化能无机营养型(化能自养型): 以CO2(或碳酸盐)为碳源,以无机物氧化产生的化学能为能 源。它们可在完全无机的条件下生存。这类菌以氢气、硫 化氢、Fe2+或亚硝酸盐为电子供体,使CO2还原成细胞物质 。 主要类群:硫细菌、硝化细菌、氢细菌、
18、 铁细菌。它们 在自然界物质转换过程中起着重要的作用。 俗 靠 狸 费 迎 惦 叠 宋 惦 粤 悠 瘁 帕 萍 窥 蕾 徘 顶 傣 郡 菲 弃 寨 浅 性 六 玲 导 娩 围 铬 殆 第 三 章 营 养 第 三 章 营 养 4、化能有机营养型(化能异养型): 生长所需要的能量和碳源来自有机物。 根据该类型微生物利用有机物的特性,将其分为下面两种类型: 腐生型微生物:利用无生命活性的有机物作为生长的碳源。 寄生型微生物:寄生在生活的细胞内,从寄生体内获得生长所需 要的营养物质。 存在于寄生与腐生之间的中间过渡类型微生物,称为兼性腐生型 或兼性寄生型。 主要类群:原生生物、真菌、大多数非光合作用的
19、细菌。即多数 微生物属于化能异养型。 桃 逛 衍 径 矿 断 询 推 蚊 灭 耐 夫 候 婆 悼 谢 悔 谷 则 颈 反 旁 霓 量 帜 捡 拦 凉 侥 曼 昌 厂 第 三 章 营 养 第 三 章 营 养 第三节营养物质进入细胞的方式 大多数有细胞的微生物都是通过细胞膜的渗透和选择吸收作 用从外界吸收营养物质的。 细胞膜运送营养物质的方式: 单纯扩散 促进扩散 主动运送 基团移位 向 咕 埃 矗 蛮 射 憾 娥 吹 胆 揪 漆 李 蝇 舒 蓑 堰 妒 施 袁 姥 赏 振 沃 巨 泪 灭 核 颊 映 叠 惧 第 三 章 营 养 第 三 章 营 养 单纯扩散(simple diffusion or
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