微生物學(xué)中文版課件第4章的營(yíng)養(yǎng)

微生物的營(yíng)交通大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)二、促進(jìn)擴(kuò)散(facilitated三、主 (active四、膜 (memberanevesicle（微生物們需要吃什么第（微生物們需要吃什么微生物的微生物的營(yíng)養(yǎng)類型及其（如（如何給微生物們做飯如何根據(jù)需要正確地選擇和使用第三節(jié)，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入（微（微生物們是怎樣吃東西的微生物吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要方式及其基地球上最古老的生在哪吃什么代謝活動(dòng)對(duì)環(huán)境4.64.6billionyearsinoneEarlyhypothesis:ContinentalIntheearly1900s,aGermanscientist,AlfredWegener,wasthefirsttoproposethatthecontinentsappeartomovearoundattheearth'ssurface.WegenerOnegiantlandmasscalledPangaea(allland),thatwassurroundedbyonegiantoceancalledAbout200millionyearsago,Pangaeabrokeupintosmallercontinentsandthesecontinentshavesince"drifted"totheirpresentpositions.1977,AlvindiscoveredtheblacksmokersaroundtheGalapagosIslandsOasisundertheInterRidge:~60000TheboundariesofSurfaceSurface+地球上最古老的生在哪吃什么代謝活動(dòng)對(duì)環(huán)境一、微生物細(xì)胞的化學(xué)水：水：70%-微生物細(xì)

無(wú)機(jī)物（鹽干物有機(jī)干物蛋白質(zhì)、糖、脂、核細(xì)胞化學(xué)元素組生素細(xì)胞化學(xué)元素組微生物、動(dòng)物、植物之間存在“營(yíng)養(yǎng)上的統(tǒng)一性二、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及其生理微生物與動(dòng)植物營(yíng)養(yǎng)要素

1、碳2、氮3、無(wú)機(jī)4、生長(zhǎng)因5一切地球生物所三、微生物的營(yíng)養(yǎng)生生長(zhǎng)所需的

自養(yǎng)型生物生物生長(zhǎng)過(guò)程中能量的生物生長(zhǎng)過(guò)程中能量的化能營(yíng)養(yǎng)光能自養(yǎng)型：光能自養(yǎng)型：以光為能源，以CO2三、微生物的營(yíng)養(yǎng)微生物營(yíng)養(yǎng)類型劃分營(yíng)養(yǎng)類特碳自養(yǎng)型異養(yǎng)型以有機(jī)物為能光能營(yíng)養(yǎng)型以光為化能營(yíng)養(yǎng)型電子無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型以無(wú)機(jī)物為有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型以有機(jī)物為三、微生物的營(yíng)養(yǎng)微生物的營(yíng)養(yǎng)類光能無(wú)機(jī)自H2H2SS或光能無(wú)機(jī)自H2H2SS或（光能異養(yǎng)型（化能自養(yǎng)型

H2、H2S、Fe2+NH3或NO2

氫細(xì)菌、硫桿菌、亞硝化單胞菌屬(Nitrosomonas)、甲 (Methanobacterium)、醋桿（化能異養(yǎng)型

假單胞菌屬、芽孢桿菌屬、微生物的營(yíng)養(yǎng)類 化能化能無(wú)機(jī)營(yíng)化能有機(jī)異養(yǎng)化能無(wú)機(jī)化能無(wú)機(jī)自三、微生物的營(yíng)養(yǎng)1．1．光能無(wú)機(jī)自養(yǎng)型（光能自養(yǎng)型能以CO2為主要唯一或主要碳源進(jìn)行光合作用獲取生長(zhǎng)所需要的能量?jī)煞N不同的光合藻藻類及藍(lán)細(xì)菌等和植物一樣，以水為電子供體（供氫體），進(jìn)行氧的光合作用紅硫細(xì)菌等光合細(xì)菌，以無(wú)機(jī)物（如H2S）為電子供體，進(jìn)行不產(chǎn)的光合作用CO+

光

[CH2O]+2S+ 光合色三、微生物的營(yíng)養(yǎng)2．2．光能有機(jī)異養(yǎng)型（光能異養(yǎng)型不能以CO2為主要或唯一的碳源也能以有機(jī)物作為供氫體，利用光能將CO2還原為例例如，紅螺菌屬中的一些細(xì)菌能利用異丙醇作為供氫體，將CO2還原成物質(zhì)，同時(shí)積 2

CHOH+

2CH3C0CH3+[CH2O]+三、微生物的營(yíng)養(yǎng)

3．化能無(wú)機(jī)自養(yǎng)型（化能自養(yǎng)型3．化能無(wú)機(jī)自養(yǎng)型（化能自養(yǎng)型2。環(huán)境中生長(zhǎng)。廣泛分布于土壤及水環(huán)境中,參與地球物質(zhì)三、微生物的營(yíng)養(yǎng)

能源：能源：有機(jī)物氧化過(guò)程中放出的化學(xué)能4．化能有機(jī)異養(yǎng)型（化能異養(yǎng)型有有機(jī)物通常既是碳源也是能源大大多數(shù)細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物都是化能有機(jī)異養(yǎng)型微生所有致病微生物均為化能有機(jī)異養(yǎng)型微三、微生物的營(yíng)養(yǎng)4．化能有機(jī)異養(yǎng)型（化能異養(yǎng)型腐生型可利用無(wú)生命的有機(jī)物(如動(dòng)植物尸體和殘?bào)w)作為寄生型寄生在活的寄主機(jī)體內(nèi)吸取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),離開寄主就不能生在在腐生型和寄生型之間還存在中間類兼性腐生型(facultive兼性寄生型(facultive不同營(yíng)養(yǎng)類型之間的界限不同營(yíng)養(yǎng)類型之間的界限并非絕對(duì)異養(yǎng)型微生物并非絕對(duì)不能利用自養(yǎng)型微生物也并非不能利用有機(jī)物進(jìn)有些微有些微生物的營(yíng)養(yǎng)類型可根據(jù)營(yíng)養(yǎng)條件發(fā)生改例如紫色非硫細(xì)菌(purplenonsulphur沒(méi)有有機(jī)物、光照和厭氧條件下，利用光能同化CO2，為光能型微生物三、微生物的營(yíng)養(yǎng)

5．5．)生長(zhǎng)因子如氨基(auxotroph)(prototroph。微微生物生長(zhǎng)需要的生長(zhǎng)因子與營(yíng)養(yǎng)缺陷型之間的關(guān)第二節(jié)培培養(yǎng)基：人工配制的，適合微生物生長(zhǎng)繁殖生代謝產(chǎn)物的營(yíng)養(yǎng)基培養(yǎng)基的六大營(yíng)養(yǎng)要素碳碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽、能源、生長(zhǎng)因子、培養(yǎng)基配成后必須立即滅菌處常規(guī)高壓蒸汽滅菌1.05kg/cm2,121.3℃15-30分鐘；0.56kg/cm2,112.6℃15-30分某些成分進(jìn)行分別滅菌過(guò)濾除菌第二節(jié)一、選用和設(shè)計(jì)培養(yǎng)基的原則和1、選擇適宜的營(yíng)2、營(yíng)養(yǎng)物的濃度及配比合4、經(jīng)濟(jì)節(jié)約（原料來(lái)源的選擇：菌菌的常用培養(yǎng)細(xì)放酵查：菌菌的常用培養(yǎng)細(xì)放酵查氏合成培養(yǎng)基1、選擇適宜的營(yíng)不同的微生物需要不同的培養(yǎng)條件培養(yǎng)目的不同，原料的選擇和配比不例例如枯草芽孢桿一般培養(yǎng)：肉湯培養(yǎng)基或LB產(chǎn)蛋白酶：以玉米粉、黃豆餅粉為主的產(chǎn)酶培成氧化桿菌培養(yǎng)大腸桿培養(yǎng)牛肉膏白胨培養(yǎng)高氏一合成培養(yǎng)查氏合培養(yǎng)培養(yǎng)主作牛肉5碳源（能源氮源無(wú)機(jī)鹽、生長(zhǎng)因子蛋白氮源、碳源（能源酵母浸5生長(zhǎng)因子、氮源、碳源（能源葡萄5碳源（能源蔗碳源（能源可溶性淀碳源（能源（來(lái)自空氣碳氮源、無(wú)1氮源、無(wú)1氮源、無(wú)機(jī)3氮源、無(wú)機(jī)無(wú)機(jī)無(wú)機(jī)4無(wú)機(jī)11無(wú)機(jī)55無(wú)機(jī)無(wú)機(jī)無(wú)機(jī)S能溶7.0-7.0-7.2-自滅菌條 121℃20分112℃30分121℃20分121℃20分121℃20分121℃20一、選用和設(shè)計(jì)培養(yǎng)基的原則和2、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度及配比營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度適營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之間的配比適營(yíng)營(yíng)養(yǎng)的濃度配比直接影響微生物的生長(zhǎng)繁殖和(或)產(chǎn)物的形成和積累，其中碳氮比(C/N)的影響較大發(fā)發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸碳氮比為4/1時(shí)，菌體大量繁殖，谷氨酸積累碳氮比為3/1時(shí)，菌體繁殖受到抑制，谷氨酸產(chǎn)量則大量增一、選用和設(shè)計(jì)培養(yǎng)基的原則和3、物理化學(xué)條件氧化還

通通常培養(yǎng)細(xì)菌與放線酵母菌和霉菌：pH4.5~6范圍內(nèi)如何維持培養(yǎng)基如何維持培養(yǎng)基或在進(jìn)行工業(yè)發(fā)酵時(shí)補(bǔ)加酸、堿氧化還

3、物理化學(xué)條件好好氧性微生物：+0.1伏以上時(shí)可正常生長(zhǎng),以+0.4伏為宜厭氧性低于+0.1伏條件下生兼性厭氧微生物：+0.1伏以上時(shí)進(jìn)行好氧+0.1伏以下時(shí)進(jìn)2）

3、物理化學(xué)條件產(chǎn)物()在培養(yǎng)基中加入抗壞血酸（0.1%）等還原性物質(zhì)可降低氧還原電位一、選用和設(shè)計(jì)培養(yǎng)基的原則和4、經(jīng)濟(jì)節(jié)約（原料來(lái)源選擇盡盡量利用廉價(jià)且易于獲得的原料特別是在發(fā)酵工業(yè)中,以降低生產(chǎn)成本22）(、乳清(乳制品工業(yè)中含有乳糖的廢豆制品工業(yè)廢液第二節(jié)二、培養(yǎng)基的類型及應(yīng)1．1．按成份不同劃1-11-1然培養(yǎng)基(complex以以化學(xué)成分還不清楚或化學(xué)成分不恒定的天然有機(jī)物1-21-2合成培養(yǎng)基(synthetic化學(xué)限定培養(yǎng)基chemicallydefinedmedium)富含B類維第二節(jié)二、培養(yǎng)基的類型22．根據(jù)物理狀態(tài)11固體培養(yǎng)2半固體培養(yǎng)3液體培養(yǎng)第二節(jié)二、培養(yǎng)基的類型及33．按用途1）1）基礎(chǔ)培養(yǎng)基(minimum在一定條件下含有某種微生物生長(zhǎng)繁殖所需的基本營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)22）完全培養(yǎng)基(complete在在一定條件下含有某種微生物營(yíng)養(yǎng)缺陷突變菌株生長(zhǎng)所需的所有營(yíng)養(yǎng)例：例：牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基就是枯草芽孢桿菌等的完全培3．按用途劃二、培養(yǎng)基3．按用途劃33）加富培養(yǎng)基和富集培養(yǎng)基 ent用用來(lái)培養(yǎng)營(yíng)養(yǎng)要求比較苛刻的異養(yǎng)型微生物，如培養(yǎng)咳博德氏菌 lapertussis)需要含有血液的加富培基（第二章中的富集培養(yǎng)概念3．按用途劃二、培養(yǎng)基3．按用途劃44）鑒別培養(yǎng)基(differential用用途：用于鑒別不同類型微生原理：4）鑒別培養(yǎng)基(differential（4）鑒別培養(yǎng)基(differential培養(yǎng)基名加入化學(xué)物微生物代謝產(chǎn)培養(yǎng)基特征性變主要用酪素培養(yǎng)酪胞外蛋白蛋白水解鑒別產(chǎn)蛋白酶菌明膠培養(yǎng)明胞外蛋白明膠液鑒別產(chǎn)蛋白酶菌油脂培養(yǎng)食用油、土溫胞外脂肪由淡紅色變成深紅鑒別產(chǎn)脂肪酶菌中性紅指示淀粉培養(yǎng)可溶性淀胞外淀粉淀粉水解鑒別產(chǎn)淀粉酶菌H2S試驗(yàn)培養(yǎng)醋酸產(chǎn)生黑色沉鑒別產(chǎn)H2S菌溴甲酚乳酸、醋酸、丙酸由紫色變成黃鑒別腸道遠(yuǎn)藤氏培堿性復(fù)紅、亞硫酸酸、乙?guī)Ы饘俟鉂缮罴t鑒別水中大腸菌伊紅美藍(lán)培養(yǎng)伊紅、美酸帶金屬光澤深紫鑒別水中大腸菌3．按用途劃二、培養(yǎng)基3．按用途劃55）選擇培養(yǎng)基(selective（Differential（Differential（Selective第三節(jié)養(yǎng)物質(zhì)一、擴(kuò)散fe二、促進(jìn)擴(kuò)散(facilitatedfe三、主 (active四、膜 (membrane養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞一、擴(kuò)散

第三節(jié)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入胞水是唯一可通過(guò)擴(kuò)散自由通過(guò)質(zhì)膜的分子,需要借助載體(carrier)的需要借助載體(carrier)的作用才能進(jìn)入細(xì)胞(圖4-每種載體相應(yīng)的物質(zhì)，具有較高的專一性特點(diǎn)參 的物質(zhì)本身的分子結(jié)構(gòu)不發(fā)生變不能進(jìn)行逆濃 速率與膜內(nèi)外物質(zhì)的濃度物 過(guò)程中不消耗能二、促進(jìn)擴(kuò)散(facilitated形成的動(dòng)態(tài)平衡狀速率，并不形成的動(dòng)態(tài)平衡狀速率，并不改變?cè)撐镔|(zhì)在膜三、主 (active1、消耗2、可以逆濃主 是廣泛存在于微生物中的一種主要的物方主 主初級(jí)主 （primaryactive次級(jí)主 （secondaryactive）：同 、逆 、單基團(tuán)Na+,K+-ATP酶系膜三、主 (active11、初級(jí)主(primaryactive三、主 (active22、次級(jí)主(secondaryactive逆單 同根根據(jù)H+進(jìn)入細(xì)胞的方向三、主 (active33、基團(tuán)轉(zhuǎn)位(gro