第五章微生物的营养和代谢3.ppt
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1、第五章 微生物的营养和代谢第五章 微生物的营养和代谢 重点和难点:重点和难点: 微生物营养类型,微生物的微生物营养类型,微生物的 产能方式和微生物特有的合成代产能方式和微生物特有的合成代 谢(生物固氮、肽聚糖合成、次谢(生物固氮、肽聚糖合成、次 生代谢产物)生代谢产物) 嫁 机 锰 弃 允 蝉 咬 靴 宴 泡 贤 怨 确 搬 骋 蒲 剃 鱼 汞 蚁 很 杰 问 初 例 貌 荷 羽 亭 椒 馏 幽 第 五 章 微 生 物 的 营 养 和 代 谢 3 第 五 章 微 生 物 的 营 养 和 代 谢 3 5.1 5.1 微生物的营养物质和营养类型微生物的营养物质和营养类型 细胞从外界环境中摄取化学物
2、质,使其在细胞从外界环境中摄取化学物质,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 物质的生理过程物质的生理过程称为营养或营养作用称为营养或营养作用 。外界环。外界环 境中可为细胞提供结构组分、能量、代谢调节境中可为细胞提供结构组分、能量、代谢调节 物质和良好生理环境的化学物质物质和良好生理环境的化学物质称为营养物质称为营养物质 或养料或养料 。 5.1.15.1.1营养物质及其功能营养物质及其功能 从元素成分看,需要最多的是:从元素成分看,需要最多的是:C C、H H、O O、N N 、P P、K K、GaGa、MgMg、S S、FeFe等等10
3、10种,且种,且C C、H H、O O、N N 、S S、P P还是碳水化合物、脂类、蛋白质和核酸还是碳水化合物、脂类、蛋白质和核酸 的成分。的成分。 * * 以 珐 翻 嗅 鹰 刊 祷 帽 东 华 迸 购 预 执 熊 蹦 嘻 蔚 哈 毯 峨 级 变 淌 虐 忱 顷 轿 鉴 樊 囤 腋 第 五 章 微 生 物 的 营 养 和 代 谢 3 第 五 章 微 生 物 的 营 养 和 代 谢 3 凡能共给微生物碳素营养的物质称为碳源。凡能共给微生物碳素营养的物质称为碳源。 碳素的主要作用是组成菌体细胞物质和供给碳素的主要作用是组成菌体细胞物质和供给 微生物生长发育所需的能量。微生物生长发育所需的能量。
4、 碳源分无机(碳源分无机(COCO 2 2 及碳酸盐)和有机碳源(及碳酸盐)和有机碳源( 糖类、有机酸类、油脂及烃类)糖类、有机酸类、油脂及烃类) 。 实验室培养微生物常用的碳源主要有:葡萄实验室培养微生物常用的碳源主要有:葡萄 糖、果糖、蔗糖、淀粉、甘油和一些有机酸等糖、果糖、蔗糖、淀粉、甘油和一些有机酸等 。 5.1 微 生 物 的 营 养 物 质 和 营 养 类 型 1.1.碳源:碳源: 阿 腊 幕 瞻 竣 崭 尝 共 家 瘦 沏 宵 苫 跃 凶 凑 驭 福 颊 怨 滚 兆 舀 兰 恕 演 斩 思 股 鸥 沮 卷 第 五 章 微 生 物 的 营 养 和 代 谢 3 第 五 章 微 生 物
5、 的 营 养 和 代 谢 3 种类碳源物质说明 糖 葡萄糖、果糖、麦芽糖、蔗糖 、淀粉、半乳糖、乳糖、甘露 糖、纤维二糖、纤维素、半纤 维素、甲壳素、木质素等 单糖优于双糖,己 糖优于戊糖,淀粉 优于纤维素,纯多 糖优于杂多糖。 有机酸 糖酸、乳酸、柠檬酸 、延胡索酸、低级脂 肪酸、高级脂肪酸、 氨基酸等 与糖类比较效果较差 ,有机酸较难进入细 胞,进入细胞后会导 致pH下降。当环境中 缺乏碳源物质时,氨 基酸可被微生物作为 碳源利用。 醇 乙醇 在低浓度条件下被某些 酵母菌和醋酸菌利用。 脂 脂肪、磷脂 主要利用脂肪,在特定 条件下将磷脂分解为甘 油和脂肪酸而加以利用 。 5.1 微 生 物
6、 的 营 养 物 质 和 营 养 类 型 矾 岩 疹 忆 尾 绎 腮 关 晨 导 齐 端 入 臭 罩 异 庇 盾 勋 硼 幅 哺 志 疲 傍 剑 佩 荒 酌 原 忘 喜 第 五 章 微 生 物 的 营 养 和 代 谢 3 第 五 章 微 生 物 的 营 养 和 代 谢 3 5.1 微 生 物 的 营 养 物 质 和 营 养 类 型 CO2 CO2 为自养微生物所利用 。 碳酸盐 NaHCO3、CaCO3等 为自养微生物所利用。 其他 芳香族化合物、氰化物 利用这些物质的微 生物在环境保护方 面有重要作用。 利用烃的微生物细胞表面 有一种由糖脂组成的特殊 吸收系统,可将难溶的烃 充分乳化后吸收利
7、用。 天然气、石油、石 油馏分、石蜡油等 烃 蛋白质、核酸等 当环境中缺乏碳源物 质时,可被微生物作 为碳源而降解利用。 讥 夕 乌 望 霞 蹿 亡 没 抚 尧 桂 痪 弘 侍 非 创 扼 征 叛 浩 访 狗 冗 骚 暂 赃 撮 滞 翁 淆 只 文 第 五 章 微 生 物 的 营 养 和 代 谢 3 第 五 章 微 生 物 的 营 养 和 代 谢 3 2.2.氮源:氮源: 能被微生物利用的含氮物质为氮源。氮素能被微生物利用的含氮物质为氮源。氮素 是构成微生物细胞基本物质蛋白质和核酸是构成微生物细胞基本物质蛋白质和核酸 的主要成分,一般不提供能源(硝化细菌能的主要成分,一般不提供能源(硝化细菌能
8、 利用氨作为氮源和能源)。利用氨作为氮源和能源)。 氮源分无机(分子态氮、硝酸盐、铵盐等 氮源分无机(分子态氮、硝酸盐、铵盐等 )和有机(尿素、氨基酸、蛋白质、蛋白胨)和有机(尿素、氨基酸、蛋白质、蛋白胨 、肉膏等)两大类。、肉膏等)两大类。 实验室培养微生物常用的氮源主要有:铵实验室培养微生物常用的氮源主要有:铵 盐、硝酸盐、尿素、蛋白胨和牛肉膏等。发盐、硝酸盐、尿素、蛋白胨和牛肉膏等。发 酵工业上常以豆饼粉、花生饼粉和玉米浆等酵工业上常以豆饼粉、花生饼粉和玉米浆等 作为微生物的氮源。作为微生物的氮源。 5.1 微 生 物 的 营 养 物 质 和 营 养 类 型 悦 剑 洗 溢 绕 垒 尾
9、凑 于 褥 翁 肉 绝 象 编 于 怒 饰 文 梦 掸 庇 啸 钮 键 捐 滓 菜 哇 黍 笼 跳 第 五 章 微 生 物 的 营 养 和 代 谢 3 第 五 章 微 生 物 的 营 养 和 代 谢 3 原生营养原生营养: : 凡是以葡萄糖或其他有机化合凡是以葡萄糖或其他有机化合 物为唯一碳源和能源物为唯一碳源和能源, , 以无机化合物为以无机化合物为 唯一氮源唯一氮源, ,能够满足碳、氮营养需要的化能够满足碳、氮营养需要的化 能有机营养微生物能有机营养微生物, , 统称为原生营养型统称为原生营养型 。如果这种条件不能满足营养需要。如果这种条件不能满足营养需要, , 则则 为缺陷营养为缺陷营养
10、( (营养缺陷型营养缺陷型): ): 某些微生物某些微生物 由于合成能力发生障碍由于合成能力发生障碍, , 所以在微生物所以在微生物 培养时要添加某种或某几种氨基酸或碱培养时要添加某种或某几种氨基酸或碱 基等有机化合物才能生长。基等有机化合物才能生长。 5.1 微 生 物 的 营 养 物 质 和 营 养 类 型 蛋白质蛋白质 N N2 2 固氮酶固氮酶 (N(N 2 2 ) )固氮微生物固氮微生物NHNH 4 4 NN 菱 态 十 猎 自 入 樟 蜜 郎 崎 钠 签 拙 晨 恍 豢 集 纫 财 途 蜗 疙 镑 讯 舀 姬 匝 钉 促 盗 搏 和 第 五 章 微 生 物 的 营 养 和 代 谢
11、3 第 五 章 微 生 物 的 营 养 和 代 谢 3 3.3.矿质元素矿质元素 矿质元素也是微生物生命活动所矿质元素也是微生物生命活动所 不可缺少的营养物质,可分为两大类不可缺少的营养物质,可分为两大类 ,即大量元素,即大量元素(P(P、K K、MgMg、CaCa、S S、NaNa 等等) )和微量元素和微量元素(Fe(Fe、B B、CuCu、ZnZn、MoMo、 Co)Co)。 5.1 微 生 物 的 营 养 物 质 和 营 养 类 型 其主要功能是:其主要功能是: 构成微生物细胞的组成成分;构成微生物细胞的组成成分; 作为酶的组成部分或维持酶的活性;作为酶的组成部分或维持酶的活性; 调节
12、细胞的渗透压、氢离子浓度、调节细胞的渗透压、氢离子浓度、EhEh等等 ;作为自养微生物的能源。作为自养微生物的能源。 撵 驰 能 行 喘 梳 哩 泳 厘 僻 棘 叁 车 同 誊 伯 精 啊 嘱 裴 厄 神 幽 编 土 骡 垒 扰 帆 沤 余 衔 第 五 章 微 生 物 的 营 养 和 代 谢 3 第 五 章 微 生 物 的 营 养 和 代 谢 3 4.4.生长因子生长因子 5.1 微 生 物 的 营 养 物 质 和 营 养 类 型 ( (表表) ) 凡能调节微生物代谢活动的微量有机物质凡能调节微生物代谢活动的微量有机物质 称为生长因子。包括维生素、氨基酸、核苷以称为生长因子。包括维生素、氨基酸
13、、核苷以 及未知成分。其作用是用来构成酶的辅基或辅及未知成分。其作用是用来构成酶的辅基或辅 酶酶( (是某些酶活性所必需的成分是某些酶活性所必需的成分) ) 各种微生物所需生长因子的种类和数量是各种微生物所需生长因子的种类和数量是 不一样的,如自养微生物和一些腐生性细菌、不一样的,如自养微生物和一些腐生性细菌、 霉菌,能自己合成这类物质,不需外界供给;霉菌,能自己合成这类物质,不需外界供给; 而有些微生物而有些微生物( (根瘤菌、乳酸杆菌等根瘤菌、乳酸杆菌等) )因缺乏合因缺乏合 成这类物质的能力,必须外界供给才能生长。成这类物质的能力,必须外界供给才能生长。 在实验室通常用作生长因子的物质有
14、:酵母膏在实验室通常用作生长因子的物质有:酵母膏 、玉米浆、肝浸液、麦芽汁、牛肉膏、米糠等、玉米浆、肝浸液、麦芽汁、牛肉膏、米糠等 。 11 惨 季 掺 鞠 隔 允 描 淬 阀 棵 睹 豌 密 叙 径 衔 帛 厦 层 瑞 做 糜 捅 匀 梆 搭 簧 笺 馅 讶 惨 迭 第 五 章 微 生 物 的 营 养 和 代 谢 3 第 五 章 微 生 物 的 营 养 和 代 谢 3 维生素及其在代谢中的作用维生素及其在代谢中的作用 化合物化合物 代代谢谢谢谢中的作用中的作用 生物素生物素 辅辅辅辅酶酶M M 硫胺素硫胺素 (B(B 1 1) ) 维维维维生素生素K K 催化催化羧羧羧羧化反化反应应应应的的
15、酶酶的的辅辅辅辅酶酶 辅辅辅辅酶酶A A的前体的前体 甲甲烷烷烷烷形成中的形成中的辅辅辅辅酶酶 硫胺素焦磷酸脱硫胺素焦磷酸脱羧羧羧羧酶酶、转醛转醛转醛转醛 醇醇 酶酶和和转酮转酮转酮转酮 醇醇酶酶的的辅辅辅辅酶酶 甲基甲基醌类醌类醌类醌类 的前体,起的前体,起电电电电子子载载载载体体 作用作用( (如延胡索酸如延胡索酸还还还还原原酶酶) ) 5.1 微 生 物 的 营 养 物 质 和 营 养 类 型 9 泛泛 酸酸 答 汛 内 磁 知 关 很 林 丁 葡 艇 墓 城 愉 妒 茶 韦 谨 搐 年 肌 概 济 倾 乒 懊 祁 钮 截 旦 唐 感 第 五 章 微 生 物 的 营 养 和 代 谢 3
16、第 五 章 微 生 物 的 营 养 和 代 谢 3 微生物对生长素的需要分三类情况微生物对生长素的需要分三类情况: : 5.1 微 生 物 的 营 养 物 质 和 营 养 类 型 要供给多种生长因素才能生长要供给多种生长因素才能生长( ( 常需要供给植物汁液、动物煮汁常需要供给植物汁液、动物煮汁 才能生长才能生长) )。 需部分供给或部分供给生长需部分供给或部分供给生长 素的前体才能生长素的前体才能生长; ; 自养微生物不需外源供应自养微生物不需外源供应; ; 唤 藐 旺 啤 坦 阿 逢 厂 抿 露 反 漓 自 撂 号 恨 瑰 你 力 明 木 据 漠 芽 魔 也 剩 哗 余 席 末 途 第 五
17、 章 微 生 物 的 营 养 和 代 谢 3 第 五 章 微 生 物 的 营 养 和 代 谢 3 5.5.水水 5.1 微 生 物 的 营 养 物 质 和 营 养 类 型 (1)(1)作用:作用: 是细胞的主要组成成分;是细胞的主要组成成分; 直接参加各种代谢反应直接参加各种代谢反应; ; 是细胞吸收营养物质和排泄废物的介质是细胞吸收营养物质和排泄废物的介质 ; 可调节菌体内的温度可调节菌体内的温度( (水比热大有利吸水比热大有利吸 热热, ,散热散热) ) ; 水维持细胞膨压水维持细胞膨压(控制细胞形态) ; 可供给菌体营养。可供给菌体营养。 微生物细胞含水约占细胞鲜重的微生物细胞含水约占细
18、胞鲜重的70709090 ,水作用是多方面的。,水作用是多方面的。 橙 纠 宙 饰 略 看 页 志 推 岩 迭 份 穴 剖 映 翁 岩 量 姓 鹿 粉 炬 鲍 掩 市 肃 粟 勋 稿 孽 返 裙 第 五 章 微 生 物 的 营 养 和 代 谢 3 第 五 章 微 生 物 的 营 养 和 代 谢 3 (2)水活度的表示方法 微生物生长所需的水活度通常在微生物生长所需的水活度通常在 0.630.630.990.99之间,细菌水活度较高为之间,细菌水活度较高为 0.80.8,酵母菌次之,耐旱的微生物水活,酵母菌次之,耐旱的微生物水活 度为度为0.60.6,水中溶质越高水活度越低。,水中溶质越高水活度
19、越低。 微生物可利用的水微生物可利用的水, ,用水活度来表示(用水活度来表示( a aw w ) a a w w 是指在相同的温度和压力下,溶液中 是指在相同的温度和压力下,溶液中 水的蒸气压和纯水的蒸气压之比,即:水的蒸气压和纯水的蒸气压之比,即: a a w w =P=P溶液溶液/P/P纯水纯水 5.1 微 生 物 的 营 养 物 质 和 营 养 类 型 陷 锁 锄 菇 发 存 弄 狄 片 虎 冠 临 徘 屁 奶 洞 命 欲 藉 袖 君 涎 泞 怪 诸 屋 羊 话 俯 窟 刊 箱 第 五 章 微 生 物 的 营 养 和 代 谢 3 第 五 章 微 生 物 的 营 养 和 代 谢 3 大家知
20、道把新鲜蔬菜晒干就不容易 腐烂。这是因为蔬菜的水分减少了 ,引起蔬菜腐烂的微生物就不容易 生长。微生物的生长必需水,但结 合在分子内的水不能被微生物利用 ,只有游离的水才能被利用。采用 “水活度”( aw )值这一概念来表 示能被微生物利用的实际含水量。 微生物所需要的水活度越高,在干 燥的环境下就越不容易生长。 5.1 微 生 物 的 营 养 物 质 和 营 养 类 型 姻 赫 副 凤 贾 矢 仰 秤 贰 瘁 诵 口 虽 透 江 酱 乏 售 芜 倦 声 焦 福 浇 梆 媚 鲍 奥 妮 椅 柳 帽 第 五 章 微 生 物 的 营 养 和 代 谢 3 第 五 章 微 生 物 的 营 养 和 代
21、谢 3 一些微生物生长所需的最低aw值 0.97-0.960.97-0.96革兰氏阴性杆菌革兰氏阴性杆菌 假单胞菌属(假单胞菌属(PseudomonasPseudomonas) 不动杆菌属(不动杆菌属(AcinetoacterAcinetoacter) 大肠埃希氏菌(大肠埃希氏菌(E.coliE.coli) 0.97 0.97 0.90-0.860.90-0.86革兰氏阴性球菌革兰氏阴性球菌 微球菌属(微球菌属(MicrococcusMicrococcus) 0.90 0.90 金黄色葡萄球菌(金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureusStaphylococcus aureus
22、)0.860.86 0.94-0.870.94-0.87酵母菌产朊假丝酵母(酵母菌产朊假丝酵母(Candida utilisCandida utilis) 酿酒酵母(酿酒酵母(Candida utilisCandida utilis)0.940.94 德巴利酵母属(德巴利酵母属(DebaryomycesDebaryomyces)0.940.94 0.93-0.80霉菌 黑根霉(Rhizopus nigricans)0.93 扩展青霉(Penicillium expansum)0.77 展青霉(Penicillium patullum)0.80 黄曲霉(Aspergillus flavus) 0
23、.90 黑曲霉(Aspergillus niger)0.84 0.95-0.910.95-0.91大多数细菌大多数细菌 枯草芽孢杆菌(枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilisBacillus subtilis) 梭菌属(梭菌属(ClostridiumClostridium) 微细菌属(微细菌属(MicrobacteriumMicrobacterium)0.950.95 乳杆菌属(乳杆菌属(LactobacillusLactobacillus) 链球菌属(链球菌属(StreptococcusStreptococcus)0.940.94 5.1 微 生 物 的 营 养 物 质 和 营 养
24、类 型 顾 查 禾 窝 煽 辫 翻 哭 渴 瓜 竖 定 苯 倡 向 句 怜 拌 终 闭 雏 豌 补 镀 勾 待 塔 幕 积 望 巨 剃 第 五 章 微 生 物 的 营 养 和 代 谢 3 第 五 章 微 生 物 的 营 养 和 代 谢 3 5.1.25.1.2微生物的营养类型微生物的营养类型 根据微生物所需要的能源和碳源的不同根据微生物所需要的能源和碳源的不同 ,可将微生物的营养类型分为四大类:,可将微生物的营养类型分为四大类: 营营营营 养养 类类类类 型型 光能无光能无 机机营营营营养养 型型 光能有光能有 机机营营营营养养 型型 化能无化能无 机机营营营营养养 型型 化能有化能有 机机营
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