微生物的营养与运输

内 容 - 微 生 物 的 6类 营 养 要 素 -微 生 物 的 营 养 类 型 -营 养 物 质 进 入 细 胞 的 方 式 -培 养 基 1 微 生 物 的 6类 营 养 六 大 营 养 要 素 碳 源 、 能 源 、 氮 源 、 生 长 因 子 、 无 机 盐 和 水 。1、 碳 源 碳 源 谱 ： 有 机 碳 源 、 无 机 碳 源 。 依 据 利 用 碳 源 情 况 ， 微 生 物 营 养 类 型 ：自 养 型 （ autotroph） ： 以 CO2为 碳 源 的 微 生 物 。异 养 型 （ heterotroph） ： 以 有 机 物 为 碳 源 的 微 生 物 。糖 （ 单 糖 、 双 糖 、 多 糖 ） 有 机 酸 、 醇 、 脂 2、 氮 源 3.能 源化 能 营 养 型 ： 有 机 物 、 无 机 物光 能 营 养 型 ： 光 能 （ 蓝 绿 藻 、 光 合 细 菌 ） 4、 生 长 因 子微 生 物 正 常 代 谢 所 必 需 的 微 量 有 机 物 ， 包 括 维 生 素 、碱 基 等 。 5.无 机 盐 （ 矿 质 元 素 ） 2 微 生 物 的 营 养 类 型 化 能 自 养 型以 无 机 物 的 氧 化 获 得 能 量 ， 以 CO2为 碳 源的 微 生 物 。硝 化 细 菌 ：NH3+02 NO-2+ GNO - 2+ 02 NO - 3+ GC02+NAD（ P） H+ATP C6H1206 化 能 异 养 型以 有 机 物 为 碳 源 和 能 源 的 微 生 物 。 光 能 自 养 型 （ 蓝 绿 藻 及 部 分 非 产 氧 光 合 菌 ）以 光 为 能 量 来 源 ， 以 CO2为 碳 源 的 微 生 物 。 光 能 异 养 型有 光 时 : 2nC4H8O2+nCo2 2(C4H6O2) 2+(CH 2 O)n+n H 2O部 分 光 合 细 菌 ： 紫 色 非 硫 细 菌 ； 绿 色 非 硫 菌 photoheterotrophs（ 光 能 异 养 ） organisms that obtain energy from light but require exogenous organic compound for growth. -Microbial Ecology, (R.M. Atlas) Using light as the energy source and an organic compound as principal carbon source. The category includes certain of the purple and green bacteria. -General Microbiology (R.L. Stanier) 3 营 养 物 质 进 入 细 胞 的 方 式 一 、 单 纯 扩 散 小 分 子 、 非 电 离 分 子 和 亲 水 性 分 子 单 纯 通 过物 理 扩 散 的 方 式 通 过 细 胞 膜 进 入 细 胞 的 一 种 物质 运 送 方 式 ， 主 要 为 CO2、 乙 醇 、 氨 基 酸 的 运送 。-无 通 过 载 体 蛋 白-无 选 择 性-不 耗 能-顺 浓 度 梯 度 二 、 促 进 扩 散 溶 质 借 助 膜 上 的 底 物 特 异 载 体 蛋 白 （ 如 渗 透 酶 、移 位 酶 等 ） 的 协 助 ， 但 不 消 耗 能 量 的 一 类 扩 散 性运 送 方 式 ， 包 括 某 些 糖 、 氨 基 酸 和 维 生 素 的 运 送 。-通 过 载 体 蛋 白-具 有 选 择 性-不 耗 能-顺 浓 度 梯 度 三 、 主 动 运 送 必 须 消 耗 能 量 、 并 通 过 膜 上 特 异 载 体 蛋 白 的 构象 变 化 使 膜 外 低 浓 度 的 溶 质 运 入 膜 内 的 一 种 运 送方 式 ， 包 括 某 些 离 子 和 简 单 糖 类 的 运 送 。-通 过 载 体 蛋 白-具 选 择 性-耗 能-逆 浓 度 梯 度 利 用 质 子 动 力 的 主 动 运 输 四 、 基 团 移 位 溶 质 运 送 过 程 发 生 结 构 变 化 、 同 时 需 要 特殊 载 体 蛋 白 参 与 和 耗 能 的 一 种 运 送 方 式 。 包括 各 种 糖 类 、 核 苷 酸 和 脂 肪 酸 等 的 运 送 。-通 过 载 体 蛋 白-具 选 择 性-耗 能-逆 浓 度 梯 度-溶 质 运 送 过 程 结 构 变 化 葡 萄 糖 的 基 团 移 位 （ E.coli）1） Hpr的 激活 （ P Hpr）2） 糖 （ 底 物 ）磷 酸 化 进 入胞 内3） 酶 的 位 点和 专 一 性 四 种 运 送 方 式 的 比 较 建 议 读 物 ： 4 培 养 基一 、 培 养 基 的 设 计 原 则1） 目 标 明 确 微 生 物 类 型 、 种 子 、 发 酵 、 分 离 、 保 藏2） 营 养 协 调 6大 营 养 要 素 的 适 合 比 例 尤 其 C:N比 (分 离 :细 菌 约 4:1;酵 母 约 5:1;霉 菌 约 10:1) 3） 合 适 的 理 化 条 件 pH（ 内 源 调 节 、 外 源 调 节 ） 渗 透 压 水 活 度 （ 相 对 湿 度 ） 氧 化 还 原 电 位 (V, mV) 好 氧 菌 ： 0.3 V; 厌 氧 菌 0.1V4） 成 本5) 环 境 友 好 二 、 常 用 设 计 方 法1） 参 照 文 献 进 行 适 当 修 改2） 试 验 比 较 单 因 子 比 较 选 择 出 主 要 C、 N源 、 无 机 盐 等 优 化 试 验 确 定 适 宜 的 浓 度 三 、 培 养 基 的 种 类1、 按 对 培 养 基 成 分 ： 天 然 培 养 基 、 组 合 培 养 基 、 半 组 合 培 养 基。2、 按 培 养 基 的 物 理 状 态 ： 固 体 培 养 基 (固 化 、 非 可 逆 、 天 然 固 态 、 滤 膜 ） 半 固 体 培 养 基 、 液 体 培 养 基 。3、 接 培 养 基 的 功 能 划 分 ： 选 择 性 培 养 基 根 据 某 些 微 生 物 的 营 养 要 求 或 对 某 些 化 学 物 质 敏感 性 不 同 设 计 而 成 、 有 利 于 所 分 离 微 生 物 的 生 长或 抑 制 它 种 微 生 物 ， 从 而 达 到 选 择 分 离 目 的 的 培养 基 。（ 1） 加 富 性 选 择 培 养 基-牛 肉 膏 蛋 白 胨 培 养 基-纤 维 素 培 养 基-阿 什 贝 培 养 基 （ 2） 抑 制 性 选 择 培 养 基在 培 养 基 中 加 入 抑 制 性 物 质细 菌 ： 庆 大 霉 素 、 青 霉 素 、 链 霉 素 、 四 环 素G+： 胆 盐真 菌 ： 制 霉 菌 素 、 放 线 菌 酮 鉴 别 性 培 养 基 一 类 在 培 养 基 中 加 入 能 与 目 的 菌 无 色 代 谢物 发 生 显 色 反 应 的 指 示 剂 ， 从 而 达 到 用 肉 眼辨 别 颜 色 就 能 方 便 地 鉴 别 某 种 微 生 物 的 培 养基 。- 伊 红 美 蓝 乳 糖 培 养 基 （ EMB）-乳 糖 蛋 白 胨 培 养 基 (大 肠 菌 群 计 数 ) 伊 红 美 蓝 乳 糖 培 养 基 （ EMB） 作 用 机 理 ：1） 伊 红 、 美 蓝 对 G+和 部 分 G-抑 制 作 用2) 伊 红 、 美 蓝 低 酸 度 下 沉 淀 起 产 酸 指 示 作 用3） 大 肠 杆 菌 发 酵 乳 糖 产 酸 （ 菌 落 区 别 于 不 利 用 乳 糖 的 其 它 肠 杆 菌 ）4） 大 肠 杆 菌 产 酸 强 （ 菌 落 区 别 利 用 乳 糖 产 酸 弱 的 其 它 肠 杆 菌 ） 微 生 物 的 选 择 分 离 （ 富 集 ） 的 主 要 环 节1） 样 品 预 处 理2） 培 养 基 （ 营 养 成 分 、 抑 制 剂 、 指 示 剂 等 ）3） 培 养 条 件4） 菌 落 的 选 择 与 纯 化 微 生 物 选 择 分 离 举 例 ： 芽 孢 杆 菌 ： 热 处 理 （ 100C， 10min） 固 氮 菌 ： 无 氮 培 养 基 （ 阿 什 贝 培 养 基 ） 纤 微 素 分 解 菌 ： 纤 微 素 为 C源 放 线 菌 ： 重 铬 酸 钾 （ 50ppm） 霉 菌 ： 抗 细 菌 抗 生 素 50-100ppm