1、chapter 5 chapter 5 微生物的營養(yǎng)微生物的營養(yǎng)5.1 5.1 營養(yǎng)物質(zhì)營養(yǎng)物質(zhì)5.2 5.2 營養(yǎng)類型營養(yǎng)類型5.3 5.3 吸收方式吸收方式5.4 5.4 培養(yǎng)基培養(yǎng)基通過本章的學習，要求掌握：通過本章的學習，要求掌握：1 1、微生物所需要的營養(yǎng)物質(zhì)。、微生物所需要的營養(yǎng)物質(zhì)。2 2、微生物的四種營養(yǎng)類型。、微生物的四種營養(yǎng)類型。3 3、微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)的方式。、微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)的方式。重點：重點：微生物的營養(yǎng)類型，微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)的方式微生物的營養(yǎng)類型，微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)的方式難點：難點：微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)的各種方式。微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)的各種方式。 微生物在生長過程

2、中，需要不微生物在生長過程中，需要不斷從外界環(huán)境中吸收物質(zhì)，并加以斷從外界環(huán)境中吸收物質(zhì)，并加以利用，以獲得能量和合成細胞物質(zhì)，利用，以獲得能量和合成細胞物質(zhì)，這個過程稱為微生物的營養(yǎng)。這個過程稱為微生物的營養(yǎng)。 可以被微生物吸收和利用的物可以被微生物吸收和利用的物質(zhì)，稱為微生物的營養(yǎng)物質(zhì)。質(zhì)，稱為微生物的營養(yǎng)物質(zhì)。 5.1 微生物的營養(yǎng)物質(zhì)微生物的營養(yǎng)物質(zhì)微生物細胞中含碳量約占細胞干重的微生物細胞中含碳量約占細胞干重的50無機碳化物：無機碳化物：co2或碳酸鹽或碳酸鹽有機碳化物：有機碳化物： 碳素營養(yǎng)物質(zhì)碳素營養(yǎng)物質(zhì) 單糖：葡萄糖單糖：葡萄糖 雙糖：蔗糖雙糖：蔗糖 寡糖：棉子糖寡糖：棉子糖

3、多糖：淀粉、纖維素多糖：淀粉、纖維素 醇類：乙醇醇類：乙醇 有機酸：甲酸、乙酸有機酸：甲酸、乙酸 脂類：植物油和動物油脂類：植物油和動物油 各種農(nóng)副產(chǎn)品：飴糖、玉米粉、米糠、馬鈴薯各種農(nóng)副產(chǎn)品：飴糖、玉米粉、米糠、馬鈴薯 有些微生物可以利用石蠟、酚、氰化物及有些微生物可以利用石蠟、酚、氰化物及塑料等高度不活躍的碳氫化合物和有毒物質(zhì)，塑料等高度不活躍的碳氫化合物和有毒物質(zhì)，在環(huán)境保護上有重要意義。在環(huán)境保護上有重要意義。 例如：霉菌和諾卡氏菌可以降解氰化物；例如：霉菌和諾卡氏菌可以降解氰化物； 假絲酵母可以降解塑料；假絲酵母可以降解塑料； 假單胞菌可以降解酚類化合物假單胞菌可以降解酚類化合物 碳

4、素的功能碳素的功能（1）組成有機分子的碳架）組成有機分子的碳架 （2）為細胞提供能量）為細胞提供能量 細菌，酵母細胞中的含氮量約占干重的細菌，酵母細胞中的含氮量約占干重的713 霉菌細胞中的含氮量約占干重的霉菌細胞中的含氮量約占干重的5氮源物質(zhì)主要有：氮源物質(zhì)主要有： 分子氮：分子氮：n2（固氮微生物的氮源）（固氮微生物的氮源） 無機氮化物：銨鹽：無機氮化物：銨鹽：nh4 硝酸鹽：硝酸鹽：no3 有機氮化物：牛肉膏、蛋白胨、尿素、酪素、玉有機氮化物：牛肉膏、蛋白胨、尿素、酪素、玉米漿、豆餅等。米漿、豆餅等。氮素的功能：氮素的功能：組成有機分子組成有機分子氮素營養(yǎng)物質(zhì)氮素營養(yǎng)物質(zhì) 微生物需要的礦

5、質(zhì)營養(yǎng)包括：微生物需要的礦質(zhì)營養(yǎng)包括：p、s、k、mg、ca、fe礦質(zhì)營養(yǎng)的功能：礦質(zhì)營養(yǎng)的功能： （1）構(gòu)成微生物細胞的各種組分；）構(gòu)成微生物細胞的各種組分； （2）調(diào)節(jié)微生物細胞的滲透壓，）調(diào)節(jié)微生物細胞的滲透壓，ph和和eh； （3）某些元素，如）某些元素，如s、fe可作為自養(yǎng)微生物的能源可作為自養(yǎng)微生物的能源微生物需要的微量元素包括：微生物需要的微量元素包括： mn、co、zn、se、w、cu等等礦質(zhì)營養(yǎng)物質(zhì)礦質(zhì)營養(yǎng)物質(zhì) 某些微生物不能合成一種或幾種微量某些微生物不能合成一種或幾種微量的有機化合物，必須由外源供給才能進行的有機化合物，必須由外源供給才能進行生長繁殖，這類有機物稱為生長因

6、子生長繁殖，這類有機物稱為生長因子生長因子包括：生長因子包括：維生素；氨基酸和核苷維生素；氨基酸和核苷生長因子主要用來構(gòu)成酶的輔基或輔酶，生長因子主要用來構(gòu)成酶的輔基或輔酶，是某些酶活性所必需的成分是某些酶活性所必需的成分生長因子生長因子某些菌株發(fā)生某些菌株發(fā)生突變突變( (自然突變或人工誘變自然突變或人工誘變) )后，失去后，失去合成某種合成某種( (或某些或某些) )對該菌株生長必不可少的物質(zhì)對該菌株生長必不可少的物質(zhì)( (通通常是生長因子如氨基酸、維生素常是生長因子如氨基酸、維生素) )的能力，必須從外的能力，必須從外界環(huán)境獲得該物質(zhì)才能生長繁殖，這種突變型菌株界環(huán)境獲得該物質(zhì)才能生長繁

7、殖，這種突變型菌株稱為稱為營養(yǎng)缺陷型營養(yǎng)缺陷型(auxotroph)(auxotroph)，相應(yīng)的野生型菌株稱，相應(yīng)的野生型菌株稱為為原養(yǎng)型原養(yǎng)型(prototroph)(prototroph)。經(jīng)常用來進行微生物遺傳學方面的研究。經(jīng)常用來進行微生物遺傳學方面的研究。營養(yǎng)缺陷型營養(yǎng)缺陷型 微生物細胞的含水量較高，約占細胞鮮重的微生物細胞的含水量較高，約占細胞鮮重的70-90%水對微生物有如下功能：水對微生物有如下功能： 1. 細胞的重要組成成分細胞的重要組成成分 2. 生化反應(yīng)的介質(zhì)生化反應(yīng)的介質(zhì) 3. 營養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物的良好溶劑營養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物的良好溶劑 4 . 水的比熱高，熱的傳導性好

8、，能有效地吸收代謝水的比熱高，熱的傳導性好，能有效地吸收代謝過程中放出的熱，并將吸收的熱散發(fā)出去，避免導過程中放出的熱，并將吸收的熱散發(fā)出去，避免導致細胞內(nèi)溫度陡然升高致細胞內(nèi)溫度陡然升高 5.水維持細胞的膨壓水維持細胞的膨壓水份水份純水的純水的aw=1，當水中有溶質(zhì)時，水的活度變小。一般來，當水中有溶質(zhì)時，水的活度變小。一般來說，細菌生長需要的說，細菌生長需要的aw值值霉菌霉菌鹽細菌鹽細菌耐旱真菌耐旱真菌微生物微生物生長需要的水的活度在生長需要的水的活度在0.630.99。當環(huán)境中的。當環(huán)境中的aw值低于微值低于微生物生長需要時，微生物的生長受阻，甚至停止生長生物生長需要時，微生物的生長受阻

9、，甚至停止生長 水的活度水的活度由于水可與溶質(zhì)或其它分子結(jié)合，而不能被微生物由于水可與溶質(zhì)或其它分子結(jié)合，而不能被微生物利用，所以把微生物可用水用水的活度表示。利用，所以把微生物可用水用水的活度表示。水的活度是指在相同的溫度和壓力下，溶液中水的水的活度是指在相同的溫度和壓力下，溶液中水的蒸汽壓和純水的蒸汽壓之比，即蒸汽壓和純水的蒸汽壓之比，即p溶液p純水a(chǎn)w= 5.2 微生物的營養(yǎng)類型微生物的營養(yǎng)類型自然界生物的營養(yǎng)類型包括：自然界生物的營養(yǎng)類型包括： 異養(yǎng)型：異養(yǎng)型：以復雜的有機物作為營養(yǎng)物質(zhì)，動物屬此以復雜的有機物作為營養(yǎng)物質(zhì)，動物屬此 自養(yǎng)型：自養(yǎng)型：以簡單的無機物作為營養(yǎng)物質(zhì)，植物屬此

10、以簡單的無機物作為營養(yǎng)物質(zhì)，植物屬此微生物兼有上面兩種類型微生物兼有上面兩種類型 根據(jù)微生物獲取根據(jù)微生物獲取碳源、能源、氫或電子供體碳源、能源、氫或電子供體的方的方式，把微生物分為式，把微生物分為光能無機營養(yǎng)型、光能有機營養(yǎng)型、光能無機營養(yǎng)型、光能有機營養(yǎng)型、化能無機營養(yǎng)型化能無機營養(yǎng)型和和化能有機營養(yǎng)型化能有機營養(yǎng)型四種營養(yǎng)類型四種營養(yǎng)類型藻類，藍細菌（藻類，藍細菌（algae, cyanobacteria）co2 + h2o light + chlorophyll （ch2o） +o2光合細菌（光合細菌（purple and green bacteria）co2 + 2h2s light

11、 + bacteriochlorophyll （ch2o） + h2o + 2s光能無機營養(yǎng)型光能無機營養(yǎng)型photoautotroph光能有機營養(yǎng)型光能有機營養(yǎng)型 photoheterotroph紫色非硫細菌（紫色非硫細菌（purple nonsulfur bacteria:紅螺菌屬紅螺菌屬 rhodospirillum )co2 + 2ch3chohch3 light + bacteriochlorophyll （ch2o） + h2o + 2ch3coch3 這類微生物具有光合色素，能利用光能，以有機物這類微生物具有光合色素，能利用光能，以有機物作供作供h體還原體還原co2 為細胞有機物

12、，這種類型的微生物往為細胞有機物，這種類型的微生物往往要求供給外源的生長因素往要求供給外源的生長因素 這種營養(yǎng)型的微生物在污水凈化中有重要意義，污水中的有機物可以被作為供這種營養(yǎng)型的微生物在污水凈化中有重要意義，污水中的有機物可以被作為供h體被降解，使污水降解，同時又可還原體被降解，使污水降解，同時又可還原co2為菌體有機物，獲得菌體蛋白為菌體有機物，獲得菌體蛋白不能不能以以co2為主要或唯一的為主要或唯一的碳源碳源；以以有機物有機物作為作為供氫體供氫體，利用光能將，利用光能將co2還原為細胞物質(zhì)；還原為細胞物質(zhì)；在生長時大多數(shù)需要在生長時大多數(shù)需要外源的生長因子外源的生長因子；生長所需要的能

13、量來自生長所需要的能量來自無機物氧化無機物氧化過程中放出的過程中放出的化學能化學能；以以co2或或碳酸鹽碳酸鹽作為唯一或主要碳源進行生長時，作為唯一或主要碳源進行生長時，利用利用h2、h2s、fe2+、nh3或或nono2 2- -等等無機物無機物作為作為電電子供體子供體使使co2還原成細胞物質(zhì)還原成細胞物質(zhì)。化能無機營養(yǎng)型化能無機營養(yǎng)型氫細菌氫細菌 h2 + 1/2 o2 h2o + 56.7 kcal硝化細菌硝化細菌：包括亞硝化細菌群和硝化細菌群：包括亞硝化細菌群和硝化細菌群 2 nh4+ + 3 o2 2 no2- + 2 h2o + 4 h+ + 132 kcal no2- + 1/2

14、 o2 no3- + 18.1 kcal硫化細菌硫化細菌 h2s + 1/2 o2 h2o + s + 50.1 kcal s + 3/2 o2 + h2o h2so4 +149.8 kcal鐵細菌鐵細菌 2fe2+ + 1/2 o2 + 2 h+ 2fe3+ + h2o + 21.2 kcal化能無機自養(yǎng)型只存在于微生物中，化能無機自養(yǎng)型只存在于微生物中，可在完全沒有有機物及無光的環(huán)境中可在完全沒有有機物及無光的環(huán)境中生長。生長。它們廣泛分布于土壤及水環(huán)境中它們廣泛分布于土壤及水環(huán)境中, ,參與參與地球物質(zhì)循環(huán)；地球物質(zhì)循環(huán)； 從有機物的氧化獲得能量還原有機物為從有機物的氧化獲得能量還原有機

15、物為細胞物質(zhì)，多數(shù)微生物屬此營養(yǎng)類型細胞物質(zhì)，多數(shù)微生物屬此營養(yǎng)類型 能量：來自有機物的氧化能量：來自有機物的氧化 碳源：有機物碳源：有機物化能有機營養(yǎng)型化能有機營養(yǎng)型按營養(yǎng)來源可分為按營養(yǎng)來源可分為腐生型：腐生型：寄生營養(yǎng)型：寄生營養(yǎng)型：微生物靠從寄主細胞獲得能量或者在寄主細胞微生物靠從寄主細胞獲得能量或者在寄主細胞內(nèi)進行復制，如衣原體和病毒。內(nèi)進行復制，如衣原體和病毒。 大多數(shù)細菌、真菌、原生動物、大多數(shù)細菌、真菌、原生動物、病毒都是化能有機異養(yǎng)型微生病毒都是化能有機異養(yǎng)型微生物！物！所有致病微生物均為化能有機所有致病微生物均為化能有機異養(yǎng)型微生物！異養(yǎng)型微生物！ 5.3 微生物對營養(yǎng)物質(zhì)

16、的吸收微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收吞噬作用（吞噬作用（膜泡膜泡運輸）：運輸）：原生動物原生動物滲透作用：滲透作用：真菌、細菌和放線菌等真菌、細菌和放線菌等滲透作用有以下四種方式：滲透作用有以下四種方式：被動擴散被動擴散; ; 協(xié)助擴散協(xié)助擴散; ; 主動運輸主動運輸; ; 基團轉(zhuǎn)位基團轉(zhuǎn)位一、被動擴散一、被動擴散或單純擴散或單純擴散 不需要膜上載體蛋白參與，不消耗能量不需要膜上載體蛋白參與，不消耗能量, ,被輸送的物質(zhì)靠被輸送的物質(zhì)靠細胞內(nèi)外的濃度梯度差為動力，溶質(zhì)分子從高濃度區(qū)域向細胞內(nèi)外的濃度梯度差為動力，溶質(zhì)分子從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域擴散，直到兩邊的濃度相等低濃度區(qū)域擴散，直到兩邊的濃度相等

17、 二、協(xié)助擴散或促進擴散二、協(xié)助擴散或促進擴散 細胞質(zhì)膜上的透酶與養(yǎng)料進行可逆性結(jié)合，從而協(xié)細胞質(zhì)膜上的透酶與養(yǎng)料進行可逆性結(jié)合，從而協(xié)助養(yǎng)料運輸?shù)姆绞健ＶB(yǎng)料運輸?shù)姆绞健Ｌ攸c：特點：透酶與養(yǎng)料專性結(jié)合；透酶與養(yǎng)料專性結(jié)合；運輸速度比被動運輸快；運輸速度比被動運輸快；養(yǎng)料運輸方向是從高濃度養(yǎng)料運輸方向是從高濃度一方向低濃度方擴散，不需一方向低濃度方擴散，不需消耗能量。消耗能量。 三、主動運輸三、主動運輸 膜上載體蛋白與養(yǎng)料結(jié)合后，可以逆濃度梯度膜上載體蛋白與養(yǎng)料結(jié)合后，可以逆濃度梯度運輸養(yǎng)料的方式。運輸養(yǎng)料的方式。特點特點運輸方向可以逆濃度梯運輸方向可以逆濃度梯度進行；度進行；運輸過程要消耗能

18、量。運輸過程要消耗能量。四、基團轉(zhuǎn)位四、基團轉(zhuǎn)位pep + sugar (outside) pyruvate + sugar-p (inside) 主要存在于厭氧型和兼性厭氧型細菌中。主要用于糖的運主要存在于厭氧型和兼性厭氧型細菌中。主要用于糖的運輸，脂肪酸、核苷、堿基等也可通過這種方式運輸。基團轉(zhuǎn)位輸，脂肪酸、核苷、堿基等也可通過這種方式運輸。基團轉(zhuǎn)位也稱磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)（也稱磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)（pts）。）。pts通常由通常由5種蛋白質(zhì)組成，包種蛋白質(zhì)組成，包括酶括酶、酶、酶（包括（包括a a、b b和和c c三個亞基）和一種低相對分子質(zhì)三個亞基）和一種低相對分子質(zhì)量的熱穩(wěn)定蛋白質(zhì)（量的熱穩(wěn)定蛋

19、白質(zhì)（hprhpr）。）。磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸丙酮酸酶酶ihpr酶酶a酶酶b酶酶c糖糖磷酸糖磷酸糖細胞膜細胞膜膜內(nèi)膜內(nèi)膜外膜外培養(yǎng)基：培養(yǎng)基：按照微生物生長繁殖或積累代謝產(chǎn)按照微生物生長繁殖或積累代謝產(chǎn)物所需要的各種營養(yǎng)物質(zhì)，用人工方法配制物所需要的各種營養(yǎng)物質(zhì)，用人工方法配制而成的營養(yǎng)基質(zhì)而成的營養(yǎng)基質(zhì)配制培養(yǎng)基的原則配制培養(yǎng)基的原則（1）營養(yǎng)成分及其配比得當）營養(yǎng)成分及其配比得當 （注意營養(yǎng)成分的注意營養(yǎng)成分的c: :n 約約6:1）（2）培養(yǎng)基的濃度要恰當（）培養(yǎng)基的濃度要恰當（注意滲透壓注意滲透壓）（3）控制適當?shù)模┛刂七m當?shù)膒h（4）注意）注意eh值值5.4 培養(yǎng)基

20、培養(yǎng)基培養(yǎng)基的類型培養(yǎng)基的類型 按培養(yǎng)基的來源劃分按培養(yǎng)基的來源劃分（1）天然培養(yǎng)基：天然培養(yǎng)基：由化學成分不完全清楚的天然物由化學成分不完全清楚的天然物質(zhì)配制而成的培養(yǎng)基，如培養(yǎng)細菌的牛肉膏蛋白胨質(zhì)配制而成的培養(yǎng)基，如培養(yǎng)細菌的牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基培養(yǎng)基（2）合成培養(yǎng)基：合成培養(yǎng)基：由化學成分已知的化合物配制而由化學成分已知的化合物配制而成的培養(yǎng)基，如培養(yǎng)放線菌的高氏一號培養(yǎng)基成的培養(yǎng)基，如培養(yǎng)放線菌的高氏一號培養(yǎng)基（3）半合成培養(yǎng)基：半合成培養(yǎng)基：由化學成分和化學成分已知由化學成分和化學成分已知的化合物配制的化合物配制 而成的培養(yǎng)基，如培養(yǎng)真菌的馬鈴薯而成的培養(yǎng)基，如培養(yǎng)真菌的馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)

21、基蔗糖培養(yǎng)基按物理狀態(tài)劃分按物理狀態(tài)劃分（1）固體培養(yǎng)基：）固體培養(yǎng)基：1.52.0的的瓊脂作凝固劑瓊脂作凝固劑（2）液體培養(yǎng)劑：）液體培養(yǎng)劑：無凝固劑無凝固劑（3）半固體培養(yǎng)基：）半固體培養(yǎng)基：0.20.7的瓊脂作凝固劑的瓊脂作凝固劑按特定用途劃分按特定用途劃分 基本培養(yǎng)基基本培養(yǎng)基 按照大多數(shù)微生物的生長需要的要求，由基本營養(yǎng)成分配制按照大多數(shù)微生物的生長需要的要求，由基本營養(yǎng)成分配制而成的一種培養(yǎng)基而成的一種培養(yǎng)基 加富培養(yǎng)基加富培養(yǎng)基 在基本培養(yǎng)基中加入血、血清、動物或植物組織液或其他生在基本培養(yǎng)基中加入血、血清、動物或植物組織液或其他生長因素配制而成的一類營養(yǎng)特別豐富的培養(yǎng)基，該培養(yǎng)

22、基適長因素配制而成的一類營養(yǎng)特別豐富的培養(yǎng)基，該培養(yǎng)基適于一種或一類微生物的生長而使該類微生物得到富集于一種或一類微生物的生長而使該類微生物得到富集 選擇培養(yǎng)基選擇培養(yǎng)基 根據(jù)培養(yǎng)基加入某種營養(yǎng)物質(zhì)以抑制不需要的微生物的生長根據(jù)培養(yǎng)基加入某種營養(yǎng)物質(zhì)以抑制不需要的微生物的生長 鑒別培養(yǎng)基鑒別培養(yǎng)基 用以區(qū)別不同微生物的培養(yǎng)基用以區(qū)別不同微生物的培養(yǎng)基, ,如加酸、堿指示劑，可鑒別如加酸、堿指示劑，可鑒別微生物產(chǎn)酸產(chǎn)堿。微生物產(chǎn)酸產(chǎn)堿。 1）微生物由于個體微小一般都是以其群體形式進行研究或利）微生物由于個體微小一般都是以其群體形式進行研究或利用，這必然就要涉及到對微生物的培養(yǎng)。能否找到一種培養(yǎng)用

23、，這必然就要涉及到對微生物的培養(yǎng)。能否找到一種培養(yǎng)基，使所有的微生物都能良好地生長？為什么？基，使所有的微生物都能良好地生長？為什么？2）試結(jié)合微生物學實驗課的內(nèi)容，談?wù)勗谶x擇、配制和使用）試結(jié)合微生物學實驗課的內(nèi)容，談?wù)勗谶x擇、配制和使用培養(yǎng)基時應(yīng)注意哪些方面的內(nèi)容。你們在實驗中是如何做的培養(yǎng)基時應(yīng)注意哪些方面的內(nèi)容。你們在實驗中是如何做的？有何體會？有何體會？3）試比較營養(yǎng)物質(zhì)進入微生物細胞幾種方式的基本特點。）試比較營養(yǎng)物質(zhì)進入微生物細胞幾種方式的基本特點。第五章思考題第五章思考題 一、名詞解釋：生長因子、水的活度、光能自養(yǎng)微生物、光能異一、名詞解釋：生長因子、水的活度、光能自養(yǎng)微生物、光能異養(yǎng)微生物、化能自養(yǎng)微生物、化能異養(yǎng)微生物、促進擴散、主動養(yǎng)微生物、化能自養(yǎng)微生物、化能異養(yǎng)微生物、促進擴散、主動輸送、基團轉(zhuǎn)位、培養(yǎng)基、合成培養(yǎng)基、天然培養(yǎng)基、半合成培輸送、基團轉(zhuǎn)位、培養(yǎng)基、合成培養(yǎng)基、天然培養(yǎng)基、半合成培養(yǎng)基、半固體培養(yǎng)基、固體培養(yǎng)基、基本培養(yǎng)基、選擇培養(yǎng)基、養(yǎng)基、半固體培養(yǎng)基、固體