微生物的营养ppt

,单击此处编辑母版标题样式,#,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,微生物的营养ppt,微生物的营养ppt,第1页,营养物质是微生物生存物质基础，而营养是微生物维持和延续其生命形式一个生理过程。,外界环境中可为细胞提供结构组分、能量、代谢调整物质和良好生理环境化学物质。,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能量及其结构物质生理过程。,营养或营养作用,营养物质,微生物的营养ppt,第2页,5.1,微生物营养六要素,5.1.1,微生物化学组成,主要元素：,碳、氢、氧、氮、磷、钾、硫、镁、钙等,微量元素：,锌、锰、氯、钼、硒、钴、铜等,占细菌细胞干重97%,微生物的营养ppt,第3页,5.1.2,微生物营养要素,营养物质按照它们在机体中生理作用不一样，可将它们区分成六大类：,1.碳源,碳源谱,有机碳,无机碳,异养微生物,自养微生物,碳源,氮源,能源,生长因子,无机盐,水,在微生物生长过程中能为微,生物提供碳素起源物质,微生物利用碳源物质主要有：,糖类、有机酸、醇、脂类、烃、,CO,2,及碳酸盐等,对于为数众多化能异养微生物来说，碳源是兼有能源功效营养物。,当前在微生物工业发酵中所利用碳源物质主要是单糖、淀粉、麸皮、米糠等。,微生物的营养ppt,第4页,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，进入细胞后会造成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,在低浓度条件下被一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。,烃,天然气、石油、石油馏分、石蜡油等,利用烃微生物细胞表面有一个由糖脂组成特殊吸收系统，可将难溶烃充分乳化后吸收利用。,CO,2,CO,2,为自养微生物所利用。,碳酸盐,NaHCO,3,、,CaCO,3,等,为自养微生物所利用。,其它,芳香族化合物、氰化物,利用这些物质微生物在环境保护方面有主要作用。,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。,微生物的营养ppt,第5页,2.,氮源,氮源谱,有机氮,无机氮,NH,3,铵盐,硝酸盐,N,2,蛋白质,核酸,氨基酸,尿素,能被微生物利用含氮物质为氮源。,氮素是组成微生物细胞基础物质蛋白质和核酸主要成份，普通不提供能源（硝化细菌能利用氨作为氮源和能源）。,试验室培养微生物常见氮源主要有：铵盐、硝酸盐、尿素、,鱼粉、蚕蛹、黄豆饼粉、,蛋白胨、,酵母浸膏,和牛肉膏等。发酵工业上常以豆饼粉、花生饼粉和玉米浆等作为微生物氮源。,原生营养,:,凡是以葡萄糖或其它有机化合物为唯一碳源和能源,以无机化合物为唯一氮源,能够满足碳、氮营养需要化能有机营养微生物,统称为原生营养型。假如这种条件不能满足营养需要,则为缺点营养,(,营养缺点型,):,一些微生物因为合成能力发生障碍,所以在微生物培养时要添加某种或某几个氨基酸或碱基等有机化合物才能生长,微生物的营养ppt,第6页,3.能源,能源：能为微生物生命活动提供,最初能量起源营养物或辐射能,能源谱,化学物质,辐射能,化能异养微生物能源,有机物,无机物,化能自养微生物能源,光能自养和光能异养微生物能源,微生物的营养ppt,第7页,4.生长因子,生长因子：,那些微生物生长所必需而且需要量很小，但微生物本身不能合成或合成量不足以满足机体生长需要有机化合物。,微 生 物 生长因子 需要量（,ml,-1,III,型肺炎链球菌（,Streptococcus pneumoniae,）,胆碱 6,ug,金黄色葡萄球菌（,Staphylococcus aureus,）,硫胺素 0.5,ug,白喉棒杆菌（,Cornebacterium diphtherriae,）B-,丙氨酸 1.5,ug,破伤风梭状芽孢杆菌（,Clostridium tetani,）,尿嘧啶 0-4,ug,肠膜状串珠菌（,Leuconostoc mesenteroides,）,吡哆醛 0.025,ug,在试验室通常见作生长因子物质有：酵母膏、玉米浆、肝浸液、麦芽汁、牛肉膏、米糠等。,微生物的营养ppt,第8页,5.矿质元素,作用,微量元素：是指那些在微生物生长过程中起主要作用，而机体对这些元素需要量极其微小元素，通常需要量在10,-6,-10,-8,mol/L：,锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。,依据微生物对矿质元素需要量大小能够把它分为：,大量元素：,N,、,K、P、Ca、Mg、S、Fe,等。,组成微生物细胞组成成份；,作为酶组成个别或维持酶活性以及,激活剂,；,调整细胞,原生质胶体状态、,氢离子浓度、,Eh,以及,维持细胞渗透,压,与平衡,等；,作为自养微生物能源。,微生物的营养ppt,第9页,6.水,生理功效,细胞主要组成成份；,直接参加各种代谢反应,;,可调整菌体内温度,(,水比热大有利吸热,散热,),；,维持细胞膨压,(,控制细胞形态,),；,可供给菌体营养。,是细胞吸收营养物质和排泄废物介质；,水活度表示方法,a,w,是指在相同温度和压力下，溶液中水蒸气压和纯水蒸气压之比，即：,a,w,=P,溶液,/P,纯水,微生物生长所需水活度通常在,0.63,0.99,之间，细菌水活度较高为,0.8,，酵母菌次之，耐旱微生物水活度为,0.6,，水中溶质越高水活度越低。,微生物的营养ppt,第10页,一些微生物生长所需最低,a,w,值,0.97-0.96,革兰氏阴性杆菌,假单胞菌属（,Pseudomonas,）,不动杆菌属（,Acinetoacter,）,大肠埃希氏菌（,E.coli,）,0.97,0.90-0.86,革兰氏阴性球菌,微球菌属（,Micrococcus,）,0.90,金黄色葡萄球菌（,Staphylococcus aureus,）,0.86,0.94-0.87,酵母菌产朊假丝酵母（,Candida utilis,）酿酒酵母（,Candida utilis,）,0.94,德巴利酵母属（,Debaryomyces,）,0.94,0.93-0.80,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,）,0.90,黑曲霉（,Aspergillus niger,）,0.84,0.95-0.91,大多数细菌,枯草芽孢杆菌（,Bacillus subtilis,）,梭菌属（,Clostridium,）微细菌属（,Microbacterium,）,0.95,乳杆菌属（,Lactobacillus,）链球菌属（,Streptococcus,）,0.94,微生物的营养ppt,第11页,5.2,微生物营养类型,异养型生物,自养型生物,生长所需要营养物质,生物生长过程中能量起源,光能营养型,化能营养型,微生物的营养ppt,第12页,依据碳源、能源及电子供体性质不一样,，,可将微生物分为：,5.2.1,光能无机自养型(,photolithoautotrphy),5.2.2,光能有机异养型(,photoorganoheterotrphy),5.2.3,化能无机自养型(,chemolithoautotrphy),5.2.4,化能有机,异,养型(,chemoorganoheterotrophy),微生物的营养ppt,第13页,5.2.1,光能无机自养型（光能自养型）,能以,CO,2,作为唯一或主要碳源；,进行光合作用获取生长所需要能量；,以无机物如,H,2,、,H,2,S,、,S,等作为供氢体或电子供体，使,CO,2,还原为细胞物质；,比如,:,藻类及蓝细菌等和植物一样，以水为电子供体（供氢体），,进行产氧型光合作用，合成细胞物质。而红硫细菌，以,H,2,S,为,电子供体，产生细胞物质，并伴随硫元素产生。,CO,2,+,2H,2,S,光能,光合色素,CH,2,O,+2S+,H,2,O,微生物的营养ppt,第14页,5.2.2,光能有机异养型（光能异养型）,不能以,CO,2,为主要或唯一碳源；,以有机物作为供氢体，利用光能将,CO,2,还原为细胞物质；,在生长时大多数需要外源生长因子；,比如,:,红螺菌属中一些细菌能利用异丙醇作为供氢体，将,CO,2,还原成细胞物质，同时积累丙酮。,CHOH+,CO,2,H,3,C,H,3,C,2,光能,光合色素,2,CH,3,C0CH,3,+,CH,2,O,+,H,2,O,微生物的营养ppt,第15页,5.2.3,化能无机自养型（化能自养型）,生长所需要能量来自无机物氧化过程中放出化学能；,以,CO,2,或碳酸盐作为唯一或主要碳源进行生长时，利用,H,2,、,H,2,S,、,Fe,2+,、,NH,3,或,NO,2,-,等作为,电子供体,使,CO,2,还原成细胞物质。,化能无机自养型只存在于微生物中，可在完全无机及无,光环境中生长。它们广泛分布于土壤及水环境中,参,与地球物质循环。,微生物的营养ppt,第16页,5.2.4,化能有机异养型（化能异养型）,生长所需要能量均来自有机物氧化过程中放出化学能；,生长所需要碳源主要是一些有机化合物，如淀粉、糖类、纤维素、有机酸等。,有机物通常既是碳源也是能源；,大多数细菌、真菌、原生动物都是化能有机异养型微生物；,全部致病微生物均为化能有机异养型微生物；,微生物的营养ppt,第17页,不一样营养类型之间界限并非绝对,异养型微生物并非绝对不能利用,CO,2,；,自养型微生物也并非不能利用有机物进行生长；,有些微生物在不一样生长条件下生长时,其营养类型也会发生改变；,比如,紫色非硫细菌(,purple nonsulphur bacteria)：,没有有机物时，同化,CO,2,，,为,自养型微生物；,有机物存在时，利用有机物进行生长，为,异养型微生物,；,光照和厌氧条件下，利用光能生长，为,光能营养型微生物；,黑暗与好氧条件下，依靠有机物氧化产生化学能生长，为,化能营养型微生物,微生物营养类型可变性无疑有利于提升其对环境条件改变适应能力,微生物的营养ppt,第18页,5.3,营养物质进入细胞方式,营养物质能否进入细胞取决于三个方面原因：,营养物质本身性质（相对分子量、质量、溶解性、电负性等,微生物所处环境（温度、,PH,等）；,微生物细胞透过屏障（原生质膜、细胞壁、荚膜等）。,依据物质运输过程特点，可将物质运输方式分为,:,5.3.1,自由扩散,5.3.2,促进扩散,5.3.3,主动运输,5.3.4,基团转移,微生物的营养ppt,第19页,5.3.1,自由扩散,原生质膜是一个半透性膜，营养物质经过原生质膜上小孔，由高浓度胞外环境向低浓度胞内进行扩散。,特,点,物质在扩散过程中没有发生任何反应；,不消耗能量；不能逆浓度运输；,运输速率与膜内外物质浓度差成正比,微生物的营养ppt,第20页,水是唯一能够经过扩散自由经过原生质膜分子，脂肪酸、乙醇、甘油、一些气体（,O,2,、CO,2,）,及一些氨基酸在一定程度上也可经过自由扩散进出细胞。,微生物的营养ppt,第21页,5.3.2,帮助扩散,特,点,不消耗能量,参加运输物质本身分子结构不发生改变,不能进行逆浓度运输,运输速率与膜内外物质浓度差成正比,需要载体参加,微生物的营养ppt,第22页,经过促进扩散进入细胞营养物质主要有氨基酸、单糖、维生素及无机盐等。普通微生物经过专一载体蛋白运输对应物质，但也有微生物对同一物质运输由一个以上载体蛋白来完成。,微生物的营养ppt