第三章微生物的營養(yǎng)

1、第三章 微生物的營養(yǎng)編寫人:工程系食品微生物精品課程課題組本章目錄第一節(jié) 微生物的營養(yǎng)需求第二節(jié) 微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收第三節(jié) 微生物的營養(yǎng)類型第四節(jié) 微生物的培養(yǎng)基第一節(jié) 微生物的營養(yǎng)需求 新陳代謝新陳代謝 （ metabolism ） ：從外界不斷的吸收適宜的營養(yǎng)物質(zhì)加以利用，在細胞內(nèi)將其轉(zhuǎn)化為新的細胞物質(zhì)和儲藏物資，并從中獲得生命活動所需的能量，同時排出代謝產(chǎn)物?；乇菊履夸?一、營養(yǎng)物質(zhì)與營養(yǎng) 營養(yǎng)物質(zhì)營養(yǎng)物質(zhì) nutrient 就是能夠滿足微生物生長、繁殖和完成各種生理活動所需能量的物質(zhì)，是微生物維持生命活動的基本物質(zhì)。 營養(yǎng)營養(yǎng) nutrition 是微生物從外界吸收營養(yǎng)物質(zhì)并在細胞

2、內(nèi)利用營養(yǎng)物質(zhì)的過程。 營養(yǎng)物質(zhì)是微生物維持生命活動的物質(zhì)基礎，而營養(yǎng)是微生物利用營養(yǎng)物質(zhì)的生理過程，兩者互相影響，互相依賴?；乇菊履夸?.元素組成碳 c ，氮 n ，氫 h ，氧 o磷 p ，硫 s ，鉀 k ，鈣 ca ，鈉 na鎂 mg ，鐵 fe ，鋅 zn ，錳 mn ，鈷 co回本章目錄二、微生物細胞的化學組成2.化學組成水分 water碳水化合物 carbohydrate蛋白質(zhì) protein核酸 nucleic acid脂類 lipoid維生素 vitamin礦物質(zhì) mineral抗生素 antibiotic回本章目錄三、微生物生長所需營養(yǎng)物質(zhì)及其生理功能回本章目錄（一）水及其

3、生理功能1.水的生理功能游離水和結合水結合水結合水：不流動、不蒸發(fā)、不凍結、不滲透，也不能作為溶劑。（1）溶劑和媒介作用溶劑作用溶劑作用：水作為營養(yǎng)物質(zhì)或代謝產(chǎn)物提供了溶解的前提和載體。媒介作用媒介作用：水作為運輸介質(zhì)，提供了運輸條件?；乇菊履夸洠?）參與化學反應（3）維持蛋白質(zhì)和核酸等重要生物大分 子結構 （4）控制細胞溫度比熱高、傳熱快，可以很好的調(diào)節(jié)細胞溫度 （5）細胞物質(zhì)的組成成分，維持細胞膨脹壓的必要條件回本章目錄2.微生物生長所需最低相對濕度霉菌 (mold) 6585%酵母菌 (yeast) 8895%細菌 (bacteria) 、9098%芽孢、孢子 (spore) 40%回本

4、章目錄 1.概念 凡是可被微生物利用，構成微生物細胞和代謝產(chǎn)物中碳架來源的物質(zhì)稱為碳源碳源?；乇菊履夸洠ǘ┨荚次镔|(zhì)及其生理功能2.碳源物質(zhì)的生理功能構成細胞物質(zhì) 產(chǎn)生維持生命所需能量回本章目錄3.微生物利用碳源物質(zhì)的特點不同種類微生物利用的碳源物質(zhì)不同。微生物對碳源物質(zhì)的利用具有選擇性葡萄糖阻遏效應選擇性原則：結構簡單相對分子量小的優(yōu)先于結構復雜相對分子量大的?；乇菊履夸洠ㄈ┑次镔|(zhì)及其生理功能1.氮源類型（1）空氣中分子態(tài)氮 n2（2）無機氮化合物 nh4+ no3- 尿素（3）有機氮化合物 蛋白質(zhì) 氨基酸 回本章目錄固氮菌回本章目錄2.氮源物質(zhì)的生理功能合成微生物細胞成分調(diào)節(jié)微生物代謝

5、對于某些微生物可作為能量來源回本章目錄3.微生物利用氮源物質(zhì)的特點不同種類微生物利用的氮源物質(zhì)種類不同。微生物對氮源物質(zhì)的利用具有選擇性。選擇性原則：銨離子優(yōu)于硝酸鹽，氨基酸優(yōu)于蛋白質(zhì)?；乇菊履夸洠ㄋ模o機鹽及其生理功能p s mg k ca fe zn mn se co回本章目錄1.種類2.生理功能構成細胞的組成成分作為酶的活性基部分和酶的激活劑調(diào)節(jié)細胞滲透壓，酸堿度，氧化還原電位和能量轉(zhuǎn)移對于個別微生物還可以提供能量回本章目錄1.概念 生長因子生長因子是指微生物需求量微少，自身不能合成或合成量不足，卻起著重要作用的特殊有機營養(yǎng)物?；乇菊履夸洠ㄎ澹┥L因子及其生理功能2.種類（1）維生素（2

6、）氨基酸（3）堿基及其衍生物回本章目錄影響營養(yǎng)物質(zhì)進入細胞的因素：1.營養(yǎng)物質(zhì)本身的性質(zhì)2.微生物所處的環(huán)境3.微生物細胞的透過屏障回本章目錄第二節(jié) 微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收一、細胞膜的通透性 大分子的化合物（淀粉、蛋白質(zhì)），必需經(jīng)微生物分泌的胞外酶水解成小分子的可溶性物質(zhì)后才能透過。回本章目錄 細胞膜允許物質(zhì)透過的特性稱為通透性通透性。膜容易透過某些物質(zhì)而不容易透過另一些物質(zhì)，這種現(xiàn)象稱為選擇性通透選擇性通透。二、營養(yǎng)吸收方式1.被動擴散（單純擴散）利用濃度差，從高向低擴散，不消耗能量，非特異性（無選擇性），速度慢。回本章目錄回本章目錄 2.促進擴散 利用濃度差，不消耗能量，多見于真核生物。

7、有一種載體像渡船一樣運輸，可大大加快速度，這種載體是一種蛋白質(zhì)，稱為透過酶透過酶/滲透酶滲透酶?；乇菊履夸?3.主動運輸 在提供能量的前提下，有酶參與下，可將營養(yǎng)物質(zhì)逆濃度運送?；乇菊履夸?4.基團轉(zhuǎn)移 在能量參加下，將營養(yǎng)物結構作些改變，使之不能透過細胞膜而留在體內(nèi)，可逆濃度的把胞外營養(yǎng)物質(zhì)積累在細胞內(nèi)。 主要是糖和糖的衍生物被磷酸化?；乇菊履夸?.細胞內(nèi)外營養(yǎng)物質(zhì)的濃度差。2.營養(yǎng)物的特性 （1）大分子不易通過，需被酶水解成小分 子后才能被吸收。 （2）脂溶性的較水溶性的更易通過。 （3）不易電離的較易電離的易通過。三、影響營養(yǎng)物進入的因素回本章目錄回本章目錄類型濃度梯度能量需要載體滲透酶

8、平衡點實例單純擴散順否無不改變水氣體分子促進擴散順否有不改變金屬離子氨基酸主動運輸逆是有改變大部分物質(zhì)基團轉(zhuǎn)移逆是有改變糖類回本章目錄第三節(jié) 微生物的營養(yǎng)類型一、概述 微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的利用，就其總體而言，地球上幾乎沒有一種有機物不被他們所利用，但就某一種而言，他們所需要的營養(yǎng)物卻有一定范圍。根據(jù)微生物對碳源的要求是無機碳化合物還是有機化合物可以把微生物分為自養(yǎng)型自養(yǎng)型微生物微生物和異養(yǎng)型微生物異養(yǎng)型微生物兩大類?；乇菊履夸?根據(jù)微生物生命活動中能量的來源不同，將微生物分為兩種能量代謝類型： 利用吸收的營養(yǎng)物質(zhì)的降解產(chǎn)生的化學能，稱為化能型微生物化能型微生物。 吸收光能來維持其生命活動，稱為光

9、能型光能型微生物微生物?；乇菊履夸?將碳源物質(zhì)的性質(zhì)和代謝能量的來源結合起來微生物可分為： 光能自養(yǎng)型微生物光能自養(yǎng)型微生物 光能異養(yǎng)型微生物光能異養(yǎng)型微生物 化能自養(yǎng)型微生物化能自養(yǎng)型微生物 化能異養(yǎng)型微生物化能異養(yǎng)型微生物回本章目錄二、光能自養(yǎng)型微生物（photoautotrophs） 利用光能為能源，以二氧化碳 co2 或可溶性的碳酸鹽 co32- 作為唯一的碳源或主要碳源，以無機化合物水 h2o ，硫化氫 h2s ，硫代硫酸鈉 na2s2o2 為供氫體，還原二氧化碳 co2 生成有機物質(zhì)?；乇菊履夸浉叩染G色植物和藍細菌co2 + 2h2o ch2o + h2o +o2 光葉綠素回本章目

10、錄回本章目錄回本章目錄鏈珠藍細菌回本章目錄光合細菌（綠硫細菌）co2 + 2h2s ch2o + h2o +2s 光光合色素回本章目錄回本章目錄通式co2 + 2h2a ch2o + h2o +2a 光光合色素回本章目錄三、化能自養(yǎng)型微生物 chemoautotrophs 這一類微生物有氧化一些無機物（h2s,feco3,nh4+,no3-）的能力，利用氧化無機物時產(chǎn)生的能量（化學能），把二氧化碳 co2 或可溶性的碳酸鹽 co32-還原成有機碳化物。回本章目錄 這些微生物僅限一些細菌：氫細菌，硫細菌，鐵細菌，氨細菌和亞硝酸細菌共五類。 他們在產(chǎn)能過程中，需要大量氧氣，所以所有的化能自養(yǎng)型微生

11、物均為好氧菌。回本章目錄亞硝酸細菌2nh3 + 2o2 2hno2 + 4h+ +能 co2 + 4h+ 能 ch2o + h2o回本章目錄回本章目錄四、光能異養(yǎng)型微生物 少數(shù)微生物具有光合色素利用光能把二氧化碳還原為碳水化合物，但必須以某種有機物為供氫體。 這類微生物生長時大多需要外源性的生長因子?；乇菊履夸沺hotoheterotrophs深紅螺菌2 (ch3)2choh+ co2 2 (ch3)2co + ch2o + h2o光光合色素回本章目錄紫色非硫細菌回本章目錄五、化能異養(yǎng)型微生物 這種類型的微生物其能源和碳源都來自于有機物。能源來自有機物的氧化分解，atp通過氧化磷酸化產(chǎn)生，碳源

12、直接來自有機碳化合物。 包括絕大多數(shù)的細菌，全部的放線菌、真菌和原生動物?；乇菊履夸沜hemoheterotrophs根據(jù)生態(tài)習性不同分為： 腐生型：從無生命的有機物獲得營養(yǎng)物質(zhì)。 寄生型：必須寄生在活的有機體內(nèi)，從宿主體內(nèi)獲得營養(yǎng)物質(zhì)才能生活?；乇菊履夸浖纳陀挚煞譃椋?絕對寄生：只能在一定活的生物體內(nèi)寄生生活的。 兼性寄生：能生活在活的生物體上，又能在死的有機殘體上生長，同時也可在人工培養(yǎng)基上生長的。回本章目錄微生物營養(yǎng)類型一覽表光能自養(yǎng)型化能自養(yǎng)型光能異養(yǎng)型化能異養(yǎng)型碳源co2 co3-co2 co3-小分子有機物有機物能源光能無機物的氧化光能有機物氧化降解供氫體 h2o h2s無機物小

13、分子有機物有機物代表種 藍細菌硝化細菌紅螺菌真菌回本章目錄第四節(jié) 微生物的培養(yǎng)基回本章目錄 根據(jù)微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的需要，經(jīng)過人工配制的適合不同微生物生長繁殖或積累代謝產(chǎn)物的營養(yǎng)基質(zhì)稱為培養(yǎng)基培養(yǎng)基?；乇菊履夸浺?、培養(yǎng)基配置的基本原則（一）培養(yǎng)基配置的目的（二）符合微生物菌種的營養(yǎng)特點（三）控制營養(yǎng)物質(zhì)比例及其濃度（四）控制酸堿度（五）控制氧化還原電位（六）控制營養(yǎng)物質(zhì)來源（七）選擇適宜的滅菌處理方法回本章目錄二、培養(yǎng)基的類型及應用 （一）根據(jù)營養(yǎng)成分來源分類天然培養(yǎng)基合成培養(yǎng)基半合成培養(yǎng)基回本章目錄（二）根據(jù)物理狀態(tài)分類 液體培養(yǎng)基 固體培養(yǎng)基 半固體培養(yǎng)基回本章目錄微生物在液體培養(yǎng)基中微生物在液體培養(yǎng)基中回本章目錄固體培養(yǎng)基中固體培養(yǎng)基中細菌的生長情況細菌的生長情況菌落（菌落（s型）型）菌苔菌苔菌落（菌落（r型）型）回本章目錄半固