第七章微生物的营养和培养基课件

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,#,第一节 微生物细胞的化学组成,微生物细胞化学组成成分析表明，与其他高等动植物细胞一样，细胞也是,大量元素,碳,、,氢、氧、氮、磷、硫（这六种元素占细菌细胞干重的,97,，表,4,l,）和,微量元素,铁、锰、锌等构成。微生物细胞中这些元素主要以蛋白质、糖、脂、核酸、维生素及它们的降解产物、代谢产物等有机物质，水和无机盐等无机物质的形式存在（表,4,2,）。,水,是细胞中的一种主要成分，一般可占细胞干重的,90,以上。,牛牛文库文档分享,第一节 微生物细胞的化学组成 微生物细胞化,1,微生物细胞物质中灰分元素含量的百分比,灰分元素,固氮菌,酵母菌,霉菌,P,2,O,5,SO,3,K,2,O,Na,2,O,MgO,CaO,Fe,2,O,3,SiO,2,CuO,4.95,0.29,2.41,0.07,0.82,0.89,0.08,-,-,3.54,0.039,2.34,-,0.428,0.383,0.035,0.093,-,4.85,0.11,2.81,1.12,0.38,0.19,0.16,0.04,-,牛牛文库文档分享,微生物细胞物质中灰分元素含量的百分比灰分元素固氮菌酵母菌霉菌,2,表,41,微生物细胞中几种主要元素的含量,（干重的百分数,）,元素 细菌 酵母菌 霉菌,碳,50 49.8 47.9,氮,15 12.4 5.2,氢,8 6.7 6.7,氧,20 31.1 40.2,磷,3,硫,1,牛牛文库文档分享,表41 微生物细胞中几种主要元素的含,3,表,42,微生物细胞的化学组成,主要成分 细菌 酵母菌 霉菌,水分,7585 7080 8590,（占细胞鲜重的,%,）,蛋白质,5080 3275 1415,占,细 碳水化合物,1228 2763 740,胞,干 脂肪,520 215 440,重,的 核酸,1020 6 8 1,%,无机盐,230 3.87 612,牛牛文库文档分享,表42 微生物细胞的化学组成 主要成分,4,第二节 微生物的营养要素,营养物（,nutrient,）,：,那些能够满足机体生长、繁殖和完成各种生理活动所需要的物质通常称为微生物的营养物质,。,营养（或叫营养作用，,nutrition,）,：,微生物获得与利用营养物质的过程通常称为营养。,牛牛文库文档分享,第二节 微生物的营养要素,5,生物类型,营养要素,动物,（异养）,微生物,绿色植物,（自养）,异养,自养,碳源,糖类脂肪,糖、醇、有机酸等,二氧化碳、碳酸盐等,二氧化碳、碳酸盐,氮源,蛋白质或其降解物,蛋白质或其降解物,有机或无机氮化物、氮,无机氮化物、氮,无机氮化物,能源,与碳同,与碳同,氧化无机物或利用日光能,利用日光能,生长因子,维生素,一部分需要维生素等,不需要,不需要,无机元素,无机盐,无机盐,无机盐,无机盐,水分,水,水,水,水,表,4-3,微生物和动物、植物营养要素的比较,牛牛文库文档分享,生物类型 动物,6,碳源（,carbon source,）,凡是提供微生物营养所需的碳元素（碳架）的营养源，称为碳源。,碳源物质的功能,：,构成细胞物质；为机体提供整个生理活动所需要的能量（异养微生物）,。,微生物的碳源谱,无机含碳化合物：如,CO,2,和碳酸盐等。,有机含碳化合物：糖与糖的衍生物、脂类、醇类。有机酸、烃类、芳香族化合物以及各种含氮的化合物。,微生物不同，利用上述含碳化合物的能力不同，如假单胞菌属中的某些种可以利用,90,种以上的不同类型的碳源物质；而某些甲基营养型细菌只能利用甲醇或甲烷等一碳化合物进行生长。,牛牛文库文档分享,碳源（carbon source）凡是提供微生物,7,类型,元素水平,化合物水平,培养基原料水平,有机碳,C,H,O,N,X,复杂蛋白质、核酸等,牛肉膏、蛋白胨、花生饼粉等,C,H,O,N,多数氨基酸、简单蛋白质等,一般氨基酸、明胶等,C,H,O,糖、有机酸、醇、脂类等,葡萄糖、蔗糖、各种淀粉、糖蜜等,C,H,烃类,天然气、石油及其不同馏份、石蜡油等,无机碳,C(?),C,O,CO,2,CO,2,C,O,X,NaHCO,3,NaHCO,3,、,CaCO,3,、白垩等,表,44,微生物的碳源谱,牛牛文库文档分享,类型元素水平 化合物水平 培养基原料水平C,8,氮源,(nitrogen source),凡是提供微生物营养所需的氮元素的营养源，称为氮源。,氮源物质的主要作用,是合成细胞物质中含氮物质，少数自养细菌能利用铵盐、硝酸盐作为机体生长的氮源与能源，某些厌氧细菌在厌氧与糖类物质缺乏的条件下，也可以利用氨基酸作为能源物质。,微生物的氮源谱,见表,45,牛牛文库文档分享,氮源(nitrogen source)凡是提供,9,表,45,微生物的氮源谱,类型,元素水平,化合物水平,培养基原料水平,有机氮,N,C,H,O,X,复杂蛋白质、核酸等,牛肉膏、酵母膏、饼粕粉、蚕蛹粉等,N,C,H,O,尿素、一般氨基酸、简单蛋白质等,尿素、蛋白胨、明胶等,无机氮,N,H,NH,3,、铵盐等,(NH4),2,SO,4,等,N,O,硝酸盐等,KNO,3,等,N,N,2,空气,牛牛文库文档分享,10,实验室常用的无机氮源,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,有硝酸盐、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。,蛋白氮必须通过水解之后降解成胨、肽、氨基酸等才能被机体利用，这种氮源叫,迟效氮源,。,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，这种氮源叫做,速效氮源,。,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。,多数微生物可以利用无机含氮化合物作为氮源，也可以利用有机含氮化合物作为氮源。但有些微生物没有将无机氮合成有机氮的能力，它们不能把尿素、铵盐等这些无机氮源自行合成他们生长所需的氨基酸，而需要从外界吸收现成的氨基酸作为氮源才能生长，这类微生物叫做,氨基酸异养型微生物，也叫营养缺陷型。,牛牛文库文档分享,实验室常用的无机氮源有碳酸铵、硝酸盐、硫酸铵,11,3,、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：,有机物：化能异养微生物的能源（同碳源）,化学物质,能源谱：无机物：化能自养微生物的能源（不同于碳源）,辐射能：光能自养和光能异养微生物的能源,牛牛文库文档分享,3、能源 牛牛文库文档分享,12,化能自养微生物的能源物质,都是一些还原态的无机物质，例如：,NH,4,+,、,NO,2,-,、,S,、,H,2,S,、,H,2,、,Fe,2+,等，能利用这些物质作为能源的全部是细菌，如：硝酸细菌、亚硝酸菌、硫化细菌、硫细菌、铁细菌、硫细菌、氢细菌和铁细菌等。这些无机养料常常是双功能的（如：,NH,4,+,既是硝酸细菌的能源，又是它的氮源。）,有机营养物,常有双功能或三功能作用，既是异养微生物的能源，又是它们的碳源或氮源。,辐射能是单功能的，只为光能微生物提供能源。,牛牛文库文档分享,化能自养微生物的能源物质都是一些还原态的无机,13,生长因子（,growth factor,）,是一类对微生物正常代谢必不可少且不能用简单的碳源或氮源自行合成的有机物。,主要包括维生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶（碱基）及其衍生物，此外还有甾醇、胺类、脂肪酸等等。各种维生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶（碱基）的生理功能见教材。,缺乏合成生长因子能力的微生物称为“,营养缺陷型,”,微生物。,牛牛文库文档分享,生长因子（growth factor）是一类对微生物正常代,14,无机盐,是微生物生长必不可少的一类营养物质，它们为机体生长提供多种重要的生理功能（见下图），包括大量元素和微量元素。,大量元素,：,P,、,S,、,K,、,Mg,、,Ca,、,Na,、,Fe,等。,（微生物生长所需浓度在,10,-3,10,-4,mol/L,）,微量元素,：,Cu,、,Zn,、,Mn,、,Mo,、,Co,等。,（微生物生长所需浓度在,10,-6,10,-8,mol/L,）,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、铁等金属元素的化合物。,牛牛文库文档分享,无机盐 是微生物生长必不可少的一类营养物质，它们为机体生长提,15,无机盐的生理功能,细胞内一般分子成分（,P,、,S,、,Ca,、,Ma,、,Fe,等）,一般功能 渗透压的维持（,Na,+,等）,生理调节物质 酶的激活剂（,M a,2+,等）,大量元素,pH,的稳定,无 化能自养菌的能源（,S,、,Fe,2+,、,NH,4,+,、,NO,2-,等）,机 特殊功能,盐 无氧呼吸时的氢受体（,NO,3,-,、,SO,4,2-,等）,酶的激活剂（,Cu,2+,、,Mn,2+,、,Zn,2+,等）,微量元素,特殊分子结构成分（,Co,、,Mo,等）,牛牛文库文档分享,无机盐的生理功能 牛牛文库文档分享,16,水分：,水分是生物细胞的主要化学成分，其重要的生理功能表现在下列几个方面：,1.,细胞的构成成分,2.,一系列生理生化反应的反应介质,3.,参与许多生理生化反应,4.,有效地控制细胞内的温度变化,牛牛文库文档分享,水分： 牛牛文库文档分享,17,第三节 微生物的营养类型,根据生长所需要的营养物质的性质，可将生物分成两种基本的营养类型,异养型生物：,在生长时需要以复杂的有机物质作为营养物质,自养型生物：,在生长时能以简单的无机物质作为营养物质,动物属于异养型生物，植物，而微生物既有异养型的也有自养型的，大多数微生物属于异养型生物，少数微生物属于自养型生物。,根据生长时能量的来源不同，又可将生物分成两种类型,化能营养型生物：,依靠化合物氧化释放的能量进行生长,光能营养型生物：,依靠光能进行生长,动物和大部分微生物属于化能营养型生物，它们从物质的氧化过程中获得能量。植物和少部分微生物属于光能营养型生物,牛牛文库文档分享,第三节 微生物的营养类型 牛牛文,18,牛牛文库文档分享, 牛牛文库文档分享,19,光能自养型微生物,以,C0,2,作为唯一碳源或主要碳源，并利用,光能,，以,无机物,如硫化氢、硫代硫酸钠或其他无机硫化物作为供氢体将,CO,2,还原成细胞物质，同时产生元素硫,光能,CO,2,H,2,S CH,2,O+2S+H,2,O,光合色素,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。,牛牛文库文档分享,光能自养型微生物 牛牛文库文档分享,20,光能异养型微生物,以,CO,2,为主要碳源或唯一碳源，以,有机物,（如异丙醇）作为供氢体，利用,光能,将,CO,2,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,2(H,3,C),2,CHOH+CO,2,2CH,3,COCH,3,+CH,2,O+H,2,O,光合色素,光能异养型细菌在生长时大多数采要外源的生长因子,牛牛文库文档分享,光能异养型微生物 牛牛文库文档分享,21,化能自养型微生物,以,CO,2,或碳酸盐作为唯一或主要碳源，,以,无机物,氧化释放的化学能为能源,，利用电子供体如,氢气、硫化氢、二价铁离子或亚硝酸盐,等使,CO,2,还原成细胞物质。,这类微生物主要有硫化细菌、硝化细菌、氢细菌与铁细菌。它们在自然界物质转换过程中起着重要的作用。,牛牛文库文档分享,化能自养型微生物 牛牛文库文档分享,22,化能异养型微生物,多数微生物属于化能异养型，其生长所需要,能量和碳源通常来自同一种有机物,。,根据化能异养型微生物利用有机物的特性，又可以将其分为下列两种类型：,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,