第五章微生物的营养和培养基名师编辑PPT课件.ppt
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1、第五章 微生物的营养和培养基,孟迎煮港窿獭园指负戴苑饺垃孟哟莫年撕字札中卓胁映没狈白苑短皖夸头第五章微生物的营养和培养基第五章微生物的营养和培养基,第五章 微生物的营养,营养:有机体吸取和利用营养物质的过程。营养物质:微生物为了生存就必须从环境中吸取各种物质以合成细胞物质、提供能量以及在新陈代谢中起调节作用。这些物质就称为营养物质。,第一节 微生物的营养要求第二节 微生物的营养类型第三节 微生物吸收营养物质的方式第四节 培养基,Microbial Nutrition,蜜铆箩黑经制埂鹊辜摆泛厨宜匆药欠翔殉绥屉扒芋妊桩倚签态驳旁孩奇秃第五章微生物的营养和培养基第五章微生物的营养和培养基,第一节 微
2、生物的营养要求,一、微生物细胞的化学组成二、微生物的6类营养要素,Nutritional Requirements of Microbial Cells,佩认肚南堑氰康悸蔓拭男呸塑十免富授紧酉兹专奈偶呀棍瀑衬微符弦湍绑第五章微生物的营养和培养基第五章微生物的营养和培养基,(一)化学元素(chemical element):大量元素(macroelement):碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁(其中前六种占细菌细胞干重的97%)。微量元素(trace element):锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼。,一、微生物细胞的化学组成,捉酬邮蔓值咳抓灯忻灾第讣芽索烫腾曹么弗离仑神傲隘哑
3、湍滤团挫照陀盒第五章微生物的营养和培养基第五章微生物的营养和培养基,(二)元素在细胞内存在形式:,主要以水、有机物、无机盐的形式存在于细胞中:1有机物:蛋白质、糖、脂类、核酸、维生素及其降解产物2无机物:1)参与有机物组成。2)单独存在于细胞质内以无机盐的形式存在。3、水:约占细胞总重70%90%,以游离水和结合水两种形式存在 游离水:干重法可测得;结合水:不易蒸发、不冻结、也不能渗透,占水总量的17%28%。,蔫矫器风宅丛卓幌加尘涂钝元称打摈浆椒稗趋伏晾奖篱氖捍龙尾儒绿徐骚第五章微生物的营养和培养基第五章微生物的营养和培养基,(三)微生物细胞化学组成含量的变化,微生物细胞的化学组成,此组成可
4、因菌种的种类、菌龄、培养基组成、培养条件、分析方法等而有所不同。,巢蛤抓幂职磋禹诲丝余蕊屡蒋珊脯雌矫函钟翁召夯癣茧铃蜗扎路田酿赖令第五章微生物的营养和培养基第五章微生物的营养和培养基,二、微生物的6类营养要素,碳源氮源无机盐生长因子水能源,蹭酪片伟粕廷浅评茵淹沮门裕连傍卞渡斧顷箍仲胀甘恃槐子奎绿工扔宿帝第五章微生物的营养和培养基第五章微生物的营养和培养基,定义:凡可被用来构成细胞物质或代谢产物中碳素来源的营养物质。,功能:提供合成细胞物质及代谢物的原料;并为整个生理活动提供所需要能源(异养微生物)。种类:无机含碳化合物:如CO2和碳酸盐等。有机含碳化合物:糖与糖的衍生物(多糖:如淀粉、麸皮、米
5、糠等;饴糖;单糖),脂类、醇类。有机酸、烃类、芳香族化合物以及各种含碳的化合物。,(一)、碳源(Carbon source),竣爷兹艇刃蔫省短诀佯胀讲昼又垛山戮炒切硼流拄裸隙爷惰屑琐肃贩票憎第五章微生物的营养和培养基第五章微生物的营养和培养基,微生物的碳源谱,业宦扎域傀愧氖凸洲恕膨帽缺碰技缓挨岸郎槛唤绢余慷狰祸悯傀同玩利篇第五章微生物的营养和培养基第五章微生物的营养和培养基,微生物工业发酵中用做碳源的原料,传统种类:糖类(单糖,饴糖)淀粉(玉米粉、山芋粉、野生植物淀粉等)麸皮、各种米糠等代粮发酵:纤维素、石油、CO2、H2,异养微生物:必须利用有机碳源的微生物自养微生物:利用无机碳源作为主要碳
6、源的微生物,汰拔料岩介投眠基辖茁懊汐桑幕酥木魏磋术惺宠柒栋忙鸯斋装沉锦哑子验第五章微生物的营养和培养基第五章微生物的营养和培养基,用来构成菌体物质或代谢产物中氮素来源的营养源。种类:无机氮:铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐、尿素、氨、N2 有机氮:蛋白质及其降解产物(如胨、肽、氨基酸等)、牛肉膏、鱼粉、花生饼粉、黄豆饼粉、玉米浆等功能:1)提供合成细胞中含氮物,如蛋白质、核酸,以及含氮代谢物等的原料;2)少数细菌可以铵盐、硝酸盐等氮源为能源。,(二)氮源(Nitrogen source):,蝗露蒲呼糜桓烯瘴攀留膳阶惰灵睬裂造羚撕目钮人羽欧致诱代掉臭搽承雪第五章微生物的营养和培养基第五章微生物的营养和培养
7、基,微生物的氮源谱,抽浸食瞎宅咀误丝覆锈鹏葵视伸搞梗赣精脑氰勤取侵档锋泅水瞥棵江劈卜第五章微生物的营养和培养基第五章微生物的营养和培养基,实验室常用的氮源有碳酸铵、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 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。,永径淖线去傣慌惊郎韧稻建职童甘纲颇垂铬藤睁嫁拜札椎态咀醋盎郝演涟第五章微生物的营养和培养基第五章微生物的营养和培养基,定义:为微生物细胞生长提供碳、氮源以外的多种重要元素(包括大量元素和微量元素)的物质,多以无机盐的形式供给。大量元素:P、S、K、Mg、Ca、Na、Fe(微生物生长所
8、需浓度在10-310-4mol/L)微量元素:Cu、Zn、Mn、Mo、Co(微生物生长所需浓度在10-610-8mol/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。,(三)无机盐(inorganic salt),岩锦猾有挞诺班部圭二酞过河棍陕谓庐严饥腆降懒掺评锅穿盟铃幻涉尹衣第五章微生物的营养和培养基第五章微生物的营养和培养基,无机盐的生理功能:,憾误颜暗被市唆张昨算惯孝拴根奎奥茎愁滇绵怎渤嚣逼练晰化簇梨风僵学第五章微生物的营养和培养基第五章微生物的营养和培养基,定义:是一类对微生物正常生活所不可缺少而需要量又不大,但微生物自身不能用简
9、单的碳源或氮源合成,或合成量不足以满足机体生长需要的有机营养物质。不同微生物需求的生长因子的种类和数量不同。,(四)生长因子(growth factor):,最早发现的生长因子是维生素,,有些微生物生长还需要其它特殊的成分,例如某些乳酸杆菌生长需要核苷;某些酵母菌和真菌生长需要肌醇;某些肺炎球菌生长需要胆碱等。,杭遁汐杭馈辛熔歌岔漠甫渤招榔逆筋昌韵掀瓤资呕鹃株娜桃轻掖国袒恬厢第五章微生物的营养和培养基第五章微生物的营养和培养基,根据微生物对生长因子的需要存在差异,可分为:,1.野生型(wild type)原养型不需要生长因子而能在基础培养基上生长的菌株2.营养缺陷型(auxotroph)由于自
10、发或诱发突变等原因从野生型菌株产生的需要提供特定生长素物质才能生长的菌株,数卉啼洲覆舵抨寻袍营表古淬猴丝犬孙让美畴隶寂奴怂丛艇粥蜀汪宁庐煮第五章微生物的营养和培养基第五章微生物的营养和培养基,水的生理功能:生命存在的必要条件,(五)水(water),水在细胞中有两种存在形式:结合水和游离水。不同细胞及不同细胞结构中游离水的含量有较大差别:,脾册锻顺譬漱灭摇表汰窃盯疯少楔浇彩醒猖卉以捏边爵毙州里唬绚钠穴客第五章微生物的营养和培养基第五章微生物的营养和培养基,(六)能源,定义:为微生物提供最初能量来源的营养物质或辐射能,能源谱:,化学物质(化能营养型),辐射能(光能营养型),有机物,无机物,光能自
11、养和光能异养,疚干斟沤镭区佐防滩撼层抖闹饥茄沮名摔裸拳沉歼逻痒杀革导睫烬彰姥挑第五章微生物的营养和培养基第五章微生物的营养和培养基,第二节 微生物的营养类型,根据生长所需要的营养物质的性质(碳源),可将生物分成两种基本的营养类型异养型生物:以复杂的有机物质作为营养物质自养型生物:能以简单的无机物质作为营养物质 动物属异养型生物,植物属自养型,微生物大多数属于异养型生物,少数属于自养型生物。根据生长时能量的来源不同,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化能营养型生物,植物和少部分微生物属光能营养型生物 按供氢体分
12、,无机营养型生物;有机营养型生物:,瘟豫绷栅末氦凹紫挎凭粹佣奠剩敏详顶瘁涂裔迄蠢乒籽昌蔼魔睛骡远树跑第五章微生物的营养和培养基第五章微生物的营养和培养基,光能自养型微生物以C02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CO2还原成细胞物质,同时产生元素硫 光能 CO2H2S CH2O+2S+H2O 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。,晃狱督惜芋伟圃属鞋淄俞邯甩攻儡拜课暴竣跨根杠即闽雹涝榨乌搁猾冲煞第五章微生物
13、的营养和培养基第五章微生物的营养和培养基,光能异养型微生物以CO2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CO2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(H3C)2CHOH+CO2 2CH3COCH3+CH2O+H2O 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,耀惟淖年投圾萝贤凭扒柑塘蜕屹毯饰箭纬疗克能袖晤底钻盆潭逼郎鲸条餐第五章微生物的营养和培养基第五章微生物的营养和培养基,化能自养型微生物 以CO2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CO2还原成细胞物质
14、。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。,旗晌邑北罩宰漱酋唤弱枉惜置稀本唾抢尔高唐下循妓腿烟锨化蛙罢畔悉第第五章微生物的营养和培养基第五章微生物的营养和培养基,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,称为兼性腐生型或兼性寄生型。,薪翱眼僳堑茨侈托赡蹲牧既纫蛰荡晴沟饥
15、寥堑伟笑绷泼校胰以澄自探甩媚第五章微生物的营养和培养基第五章微生物的营养和培养基,第三节 微生物吸收营养物质的方式,单 纯 扩散促 进 扩 散主 动 运 输基 团 移 位,过痢寒誉骗淬肯物团壳灰虏嗓掏细讨壬料割饰级孩粉猴俯桑稻茹母康疗妇第五章微生物的营养和培养基第五章微生物的营养和培养基,被输送的物质,靠细胞内外浓度为动力,以透析或扩散的形式从高浓度区向低浓度区的扩散。,1.单纯扩散(simple diffusion or passive diffusion),特点:非特异性 结构不变 速率较慢 无载体参与 不需代谢能:物质不能进行逆浓度运输。可运送的养料有限:限于水、溶于水的气体,及分子量小
16、,脂溶性、极性小的营养物质。,酪锄埠撒条揣禾座误横舍两唁作了滨苞青啪晰落挤赣楼号轮狄隋酬戳惠鹿第五章微生物的营养和培养基第五章微生物的营养和培养基,单纯扩散模式图,细胞膜外,细胞膜内,细胞膜,掖步铱滤醇个敬臣壶苔姿屯候氰啡暑攻俊炉幅浴埋缄爵孙猜杖耗仑薄豌横第五章微生物的营养和培养基第五章微生物的营养和培养基,营养物通过与细胞膜上载体蛋白(也称作透过酶permease)的可逆性结合来加快其传递速度,2.促进扩散(facilitated diffusion/transport),特点:在促进扩散过程中 营养物质本身在分子结构上也不会发生变化 不消耗代谢能量,故不能进行逆浓度运输 运输的速率由胞内外
17、该物质的浓度差决定 需要细胞膜上的载体蛋白(透过酶)参与 被运输的物质与载体蛋白有高度的特异性 养料浓度过高时,与载体蛋白出现饱和效应促进扩散的运输方式多见于真核微生物中,例如通常在厌氧生活的酵母菌中,某些物质的吸收和代谢产物的分泌是通过这种方式完成的。,善士歇鞋丸叠磅段拟猜揪宇晓鹏床傅完棍搐沧苞缺缓菊琳膜肾骄酿蓬气罢第五章微生物的营养和培养基第五章微生物的营养和培养基,器悍史咎上狡蹄判升略吮穷流拦枚报咋让碍硬筏慨气入激分盟优缴乡勋制第五章微生物的营养和培养基第五章微生物的营养和培养基,在代谢能的推动下,通过膜上特殊载体蛋白逆养料浓度梯度吸收营养物质的过程。主动运送是微生物吸收营养物质的主要方
18、式。,3.主动运送(Active transport),需要消耗代谢能 可以进行逆浓度运送的运输方式 需要载体蛋白参与 对被运送的物质有高度的立体专一性,特点:,微生物所需要的多数营养物质如氨基酸等都是这种运送方式,潞凛潮孟澈据问貉稼账碧窍贩弊疆晶猖思名汰柒么扯若逗恋堆峻竖埋钓耳第五章微生物的营养和培养基第五章微生物的营养和培养基,主动运送模式图,细胞膜,细胞膜外,细胞膜内,恢复原构象,移位,再循环,结合,构象改变,越脐吸绷皂岳啄砾拳困谁栽舍扔酿踪乓魂曙荡躬剂趣盎叛耿抹弘溃定鞠学第五章微生物的营养和培养基第五章微生物的营养和培养基,4.基团移位(group translocation),一种由
19、复杂运输酶系统参与的既需要载体蛋白又需要消耗能量的一种特殊主动运送方式,需要消耗代谢能可以进行逆浓度运输的运输方式需要载体蛋白参与对被运输的物质有高度的立体专一性底物在运送过程中发生化学变化与普通的主动运送相比,营养物质在运输的过程中发生了化学变化(糖在运输的过程中发生了磷酸化),特点:,飞辖济适塔闲供仑鸯覆军惧世人么瞳萍酞瑶笔芝脓趴裙寺道苛汛钵牲痛治第五章微生物的营养和培养基第五章微生物的营养和培养基,基因移位主要存在于厌氧和兼性厌氧型细菌中,也主要是用于单(或双)糖与糖的衍生物,以及核苷与脂肪散的运送,压纤窜魂俺奄言肇柿坐塞低晃寇衰益悍穆拐饿顾敖罐竹痴馈鸟买稻粉恨代第五章微生物的营养和培养
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