微生物第四章

第四章微生物的營(yíng)養(yǎng)營(yíng)養(yǎng)：細(xì)胞從外界環(huán)境中攝取化學(xué)物質(zhì)，使其在生長(zhǎng)過程中獲取生命活動(dòng)所需的能量及其結(jié)構(gòu)物質(zhì)的過程。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（養(yǎng)料）：外界環(huán)境中為細(xì)胞所提供的結(jié)構(gòu)組分、能量、代謝調(diào)節(jié)物質(zhì)和良好的生理環(huán)境的化學(xué)物質(zhì)。第一節(jié)微生物細(xì)胞的化學(xué)組成和營(yíng)養(yǎng)要求一、微生物細(xì)胞的化學(xué)組成微生物細(xì)胞和其它生物細(xì)胞一樣,都是由：碳、氫、氧、氮、磷、硫、鉀、鈉、鈣等多種元素組成，其中碳、氫、氧、氮四種元素占細(xì)胞干重的90-97%。微生物細(xì)胞中這些元素主要以水、有機(jī)物和無機(jī)鹽的形式存在于細(xì)胞中。二、微生物細(xì)胞中的有機(jī)物它們主要是：蛋白質(zhì)、核酸、碳水化合物、類脂、維生素及它們的降解產(chǎn)物等。另外有些微生物還產(chǎn)生色素、抗生素、激素、細(xì)菌素和毒素等次生代謝產(chǎn)物。微生物細(xì)胞中的無機(jī)鹽類主要是：硫酸鹽、磷酸鹽、鹽酸鹽及含有鉀、鈉、鈣、鎂、鐵等無機(jī)元素的無機(jī)鹽類。三、微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及功能通過對(duì)微生物化學(xué)組成的分析，知道其組成90%以上是C、H、O、N，微生物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)主要是大量的水分和構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)的碳、氮源，其次是一定量的無機(jī)鹽類。一般來說，微生物利用這些物質(zhì)就可以生長(zhǎng)繁殖，但對(duì)某些有特殊營(yíng)養(yǎng)需求的微生物,還需要少量的生長(zhǎng)素(又叫生長(zhǎng)因子)。下面簡(jiǎn)述以上五大類營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及功能.1.

水分水進(jìn)入細(xì)胞后，一部分成為細(xì)胞的組分，一般是結(jié)合態(tài)的水，微生物不能利用結(jié)合態(tài)的水；另一部分處于自由狀態(tài)。培養(yǎng)微生物時(shí)，一般采用自來水、井水、河水即可，如果有特殊要求可用蒸餾水。水在微生物體內(nèi)的作用：①水是微生物細(xì)胞的主要化學(xué)組分；②水是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物的良好溶劑，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物必須溶解在水中才能進(jìn)出細(xì)胞；③水是細(xì)胞中各種生物化學(xué)反應(yīng)得以進(jìn)行的介質(zhì)，并參與許多生物化學(xué)反應(yīng)；④水的比熱高，汽化熱高，又是熱的良好導(dǎo)體，保證了細(xì)胞內(nèi)的溫度不會(huì)因代謝過程中釋放的能量而驟然上升；⑤水有利于生物大分子的穩(wěn)定。2.碳源物質(zhì)碳源：能提供微生物營(yíng)養(yǎng)所需的碳（元）素或碳骨架的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。不同微生物可利用的碳源不同，有的利用無機(jī)碳如：CO2或可溶性碳酸鹽，有的利用有機(jī)碳如：?jiǎn)翁恰㈦p糖及多糖。有機(jī)碳化物中，單糖、雙糖是最容易被微生物利用的碳源物質(zhì)。有些微生物還可利用烴類、石蠟、酚類、氰化物作碳源物質(zhì)，這對(duì)環(huán)境治理很重要。3.氮源物質(zhì)

氮素是構(gòu)成微生物細(xì)胞物質(zhì)和代謝產(chǎn)物不可缺少的元素，微生物對(duì)氮元素的需氧量?jī)H次于碳元素。不同微生物可利用的氮源物質(zhì)也不同，有的利用分子態(tài)氮，有的利用無機(jī)氮化物，有的利用有機(jī)氮化物。大多數(shù)微生物都可以利用無機(jī)氮化物如銨鹽、硝酸鹽作氮源，硝酸鹽常稱為生理堿性鹽，銨鹽常稱為生理酸性鹽，NH4NO3常稱為生理中性鹽。實(shí)驗(yàn)室常用的氮源有硝酸銨、硫酸銨、尿素、碳酸銨、牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、黃豆粉、玉米漿等。4.無機(jī)鹽微生物生長(zhǎng)需要多種礦質(zhì)元素，如磷、硫、鎂、鉀、鈣、鈉、鐵、硼、錳、銅、鋅、鉬等。礦質(zhì)元素一般以無機(jī)鹽的形式供給微生物，如：硫酸鉀、氯化鈉等。這些元素作用是：參與細(xì)胞物質(zhì)和代謝產(chǎn)物的組成，作為酶的組成和酶的激活劑，維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，調(diào)節(jié)和維持細(xì)胞內(nèi)滲透壓、pH值及氧化還原電位的平衡，參與細(xì)胞內(nèi)的能量代謝。有些礦質(zhì)元素，微生物需要的量較大，如：磷、硫、鎂、鉀、鈣、鈉、鐵等，叫大量元素或主要元素；其它一些礦質(zhì)元素，微生物需要的量較少，如：硼、錳、銅、鋅、鉬、鈷等，叫微量元素。微量元素往往在培養(yǎng)微生物時(shí)無須單獨(dú)添加。5.生長(zhǎng)素又稱生長(zhǎng)因子（growthfactor）是一類對(duì)微生物正常代謝必不可少且不能用簡(jiǎn)單的碳源或氮源自行合成的有機(jī)物。它的需要量一般很少。廣義的生長(zhǎng)因子除了維生素外，還包括堿基、卟啉及其衍生物、甾醇、胺類、C4～C6的分枝或直鏈脂肪酸，以及需要量較大的氨基酸；而狹義的生長(zhǎng)因子一般僅指維生素。主要是維生素、氨基酸和核苷等。添加生長(zhǎng)素的方式是在培養(yǎng)基中加酵母膏、豆芽汁、玉米漿、肝臟浸出液或組織提取液等。另外，有些微生物還需要一些特殊的成分作為生長(zhǎng)素，如某些酵母菌和霉菌需要肌醇，某些肺炎球菌需要膽堿，支原體和酵母菌在厭氧條件下生長(zhǎng)時(shí)需要甾醇等。營(yíng)養(yǎng)缺陷型微生物當(dāng)某些微生物由于缺少合成一種或多種生長(zhǎng)素的酶而喪失了合成這種或這幾種生長(zhǎng)素的能力，就必須直接從營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)中攝取這種或這幾種生長(zhǎng)素，才能正常生長(zhǎng)發(fā)育。凡是缺少合成某種生長(zhǎng)素能力的微生物，稱為這種生長(zhǎng)素的營(yíng)養(yǎng)缺陷型微生物。如組氨酸缺陷型沙門氏菌。用途：遺傳標(biāo)記、營(yíng)養(yǎng)分析、突變分析等。野生型微生物不需要生長(zhǎng)素而能在基礎(chǔ)培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的微生物第二節(jié)

微生物的營(yíng)養(yǎng)類型自然界的微生物依據(jù)生長(zhǎng)時(shí)所需的能量和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(主要指碳源和供氫體)不同，可以分為：光能自養(yǎng)型：如藻類、藍(lán)細(xì)菌、少數(shù)光合細(xì)菌等。光能異養(yǎng)型：如紫色非硫細(xì)菌、綠色非硫細(xì)菌等。化能自養(yǎng)型：如硝化細(xì)菌、硫化細(xì)菌、鐵細(xì)菌、氫細(xì)菌等?；墚愷B(yǎng)型：如多數(shù)細(xì)菌、放線菌、真菌和原生動(dòng)物等，化能異養(yǎng)型可再細(xì)分為腐生型和寄生型。微生物幾種營(yíng)養(yǎng)類型的區(qū)別營(yíng)養(yǎng)類型 能源 碳源 氫或電子供體光能自養(yǎng)型 光能 CO2 水或還原態(tài)無機(jī)物光能異養(yǎng)型 光能 CO2 有機(jī)物化能自養(yǎng)型 化學(xué)能 CO2 還原態(tài)無機(jī)物 化能異養(yǎng)型 化學(xué)能有機(jī)物有機(jī)物還原態(tài)無機(jī)物一般指：H2S、Na2S2O3、S、NH3、HNO2、FeSO4、H2等。第三節(jié)

微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收機(jī)制A吞噬作用：分為吞噬和胞飲，原生動(dòng)物和粘菌等。B滲透吸收：被動(dòng)擴(kuò)散、促進(jìn)擴(kuò)散、主動(dòng)運(yùn)輸和基團(tuán)轉(zhuǎn)位。

濃度梯度 載體 能量被動(dòng)擴(kuò)散 順 不用 不耗促進(jìn)擴(kuò)散 順 用 不耗主動(dòng)運(yùn)輸 逆 用 耗基團(tuán)轉(zhuǎn)位 逆 用 耗單純擴(kuò)散（simplediffusion）：也叫被動(dòng)擴(kuò)散或自由擴(kuò)散，物質(zhì)非特異性地從濃度較高一側(cè)自由透過膜向濃度較低一側(cè)擴(kuò)散的過程。其驅(qū)動(dòng)力是濃度梯度，不需要外界提供任何形式的能量。促進(jìn)擴(kuò)散（易化擴(kuò)散，facillitateddiffusion）：物質(zhì)（糖、氨基酸）借助于細(xì)胞膜上一些與它們進(jìn)行特異結(jié)合的蛋白，從濃度高的一側(cè)透過膜向濃度低的一側(cè)擴(kuò)散。其驅(qū)動(dòng)力是濃度梯度，不需要外界提供能量。主動(dòng)運(yùn)輸（activetransport）：需要外界提供能量，由載體蛋白參與的逆濃度梯度的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)?；鶊F(tuán)轉(zhuǎn)位（grouptranslocation）：物質(zhì)在運(yùn)輸?shù)耐瑫r(shí)由于受到化學(xué)修飾而源源不斷地進(jìn)入細(xì)胞的一種運(yùn)輸方式，需要特異性載體蛋白和能量