第六章 微生物的營養(yǎng)及培養(yǎng)基

第六章微生物的營養(yǎng)及培養(yǎng)基第一頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五主要內(nèi)容第一節(jié)微生物的營養(yǎng)要素第二節(jié)微生物的營養(yǎng)類型第三節(jié)微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式第四節(jié)培養(yǎng)第二頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五第一節(jié)微生物的營養(yǎng)要素

六種營養(yǎng)要素

碳源（Carbonsource）氮源（Nitrogensource)能源（Energysource)生長因子（Growthfactor)無機(jī)鹽(Inorganicsalt)水(Water)第三頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五第四頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五第五頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五第六頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五第七頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五能為微生物的生命活動提供最初能量來源的化學(xué)物質(zhì)或輻射能。三、能源(energysource)異養(yǎng)微生物的碳源同時也是能源無機(jī)物：化能自養(yǎng)微生物的能源能源譜化學(xué)物質(zhì)輻射能：光能自養(yǎng)和光能異養(yǎng)微生物的能源有機(jī)物：化能異養(yǎng)微生物的能源第八頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五四第九頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五第十頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五第十一頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五五第十二頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五六幾種生物的游離水含量：人體：60～70%海蜇：約96%微生物：75～85%第十三頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五第十四頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五第十五頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五第十六頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五1、光能自養(yǎng)型（光能無機(jī)營養(yǎng)型）

光能自養(yǎng)微生物所需要的能源是光能，以CO2為主要碳源，以無機(jī)物作為供氫體，將CO2化合成細(xì)胞自己的有機(jī)物質(zhì)。這類微生物都含有光合色素，所以能利用光能進(jìn)行光合作用。主要類群是藍(lán)細(xì)菌、綠硫細(xì)菌和紫硫細(xì)菌。光合色素主要有二類：葉綠素和菌綠素。以綠硫細(xì)菌為例：CO2+2H2S[CH2O]+2S+H2O2、光能異養(yǎng)型（光能有機(jī)營養(yǎng)型）

光能異養(yǎng)微生物利用光作能源，以一種有機(jī)化合物為主要碳源，作為供氫體，將CO2還原成碳水化合物。例如紅螺菌利用異丙醇作為供氫體，進(jìn)行光合作用。CH3CHOH+CO22CH3COCH3+H20CH3第十七頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五3、化能自養(yǎng)型（化能無機(jī)營養(yǎng)型）

化能自養(yǎng)微生物利用氧化無機(jī)物所產(chǎn)生的能量作為能源，CO2作為碳源，合成自身需要的有機(jī)含碳化合物。這類微生物僅限一些細(xì)菌，共有五類：氫細(xì)菌、硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌、氨細(xì)菌和亞硝酸細(xì)菌。這些細(xì)菌在產(chǎn)能過程中，都需要大量氧氣參加，所以所有的化能自養(yǎng)細(xì)菌均為好氧菌。以亞硝酸細(xì)菌為例，它將氨氧化為亞硝酸，獲得能量，供CO2合成有機(jī)含碳化合物時用，二步反應(yīng)是在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)緊密聯(lián)系進(jìn)行的。NH3+O22HNO2+4H++能CO2+4H+[CH2O]+H2O第十八頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五4、化能異養(yǎng)型（化能有機(jī)營養(yǎng)型）

化能異養(yǎng)微生物利用氧化有機(jī)物時獲得的能量作為能源，碳源也是有機(jī)化合物。這樣對化能異養(yǎng)菌來講，一種有機(jī)化合物的代謝作用既可提供能源又可以供應(yīng)碳源。絕大多數(shù)細(xì)菌和全部真核微生物。第十九頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五第三節(jié)微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式

營養(yǎng)物質(zhì)的吸收與代謝產(chǎn)物的分泌，涉及到物質(zhì)的運(yùn)輸、營養(yǎng)物吸收至胞內(nèi)被利用、代謝物分泌到胞外以免積累，這就是物質(zhì)運(yùn)輸過程。

在營養(yǎng)物質(zhì)運(yùn)送方面，細(xì)胞壁僅簡單地排阻分子量過大(>600Da)的溶質(zhì)進(jìn)入,而具有磷脂雙分子層和嵌合蛋白分子的細(xì)胞膜則是控制營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入和排除的主要屏障。

第二十頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五一、單純擴(kuò)散(simplediffusion)依靠胞內(nèi)外溶液濃度差，順濃度梯度運(yùn)輸；不消耗代謝能，無特異性；運(yùn)輸氧、二氧化碳、甘油、乙醇、某些氨基酸等小分子；

親脂性分子從高濃度到低濃度的擴(kuò)散來運(yùn)輸，利用細(xì)胞膜的通透性，細(xì)胞膜是一道屏障。

第二十一頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五二、促進(jìn)擴(kuò)散(facilitateddiffusion)利用膜內(nèi)、膜外被運(yùn)輸物質(zhì)和載體蛋白的親和力的不同。特點(diǎn)：需要特異性的載體蛋白順濃度梯度運(yùn)輸不消耗能量運(yùn)輸硫酸根、磷酸根、糖（真核）載體蛋白(carrierprotein)，即透性酶（大多為誘導(dǎo)酶），有底物特異性，每種載體蛋白運(yùn)輸相應(yīng)的物質(zhì)。載體蛋白可加快運(yùn)輸速度，但不能逆濃度運(yùn)輸。第二十二頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五促進(jìn)擴(kuò)散示意圖

胞外細(xì)胞膜

胞內(nèi)第二十三頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五單純擴(kuò)散促進(jìn)擴(kuò)散濃度梯度運(yùn)輸速率單純擴(kuò)散和促進(jìn)擴(kuò)散的比較單純擴(kuò)散隨濃度增加而線性增加，而促進(jìn)擴(kuò)散在一定濃度后出現(xiàn)平臺第二十四頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五單純擴(kuò)散、促進(jìn)擴(kuò)散、主動運(yùn)輸：被運(yùn)輸?shù)娜苜|(zhì)分子不發(fā)生改變。

3、主動運(yùn)輸(activetransport)特點(diǎn)：是微生物吸收營養(yǎng)的主要方式可逆濃度梯度運(yùn)輸，耗能需載體蛋白，有特異性運(yùn)輸有機(jī)離子、無機(jī)離子、氨基酸、乳糖等糖類

需要特異性載體蛋白需要能量來改變載體蛋白的構(gòu)象親和力改變→蛋白構(gòu)象改變→耗能第二十五頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五細(xì)胞內(nèi)

細(xì)胞外(或細(xì)菌周質(zhì)空間)電子轉(zhuǎn)運(yùn)1.電子轉(zhuǎn)移能被用來將質(zhì)子泵出膜外2.質(zhì)子梯度通過反運(yùn)輸機(jī)制將鈉離子逐出膜外

3.鈉離子與載體蛋白復(fù)合物相結(jié)合4.溶質(zhì)結(jié)合位點(diǎn)的形狀發(fā)生改變，而與溶質(zhì)(如糖和氨基酸)結(jié)合5.載體蛋白的構(gòu)象發(fā)生改變，鈉離子在膜內(nèi)釋放，隨后溶質(zhì)從載體蛋白解離主動運(yùn)輸?shù)臋C(jī)制：使用質(zhì)子(H+)和鈉離子(Na+)梯度。第二十六頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五特點(diǎn)：屬主動運(yùn)輸類型溶質(zhì)分子發(fā)生化學(xué)修飾定向磷酸化需復(fù)雜的運(yùn)輸酶系參與運(yùn)輸葡萄糖、果糖、甘露糖、嘌呤、核苷、脂肪酸等4、基團(tuán)轉(zhuǎn)位(grouptranslocation)膜對大多數(shù)磷酸化合物具有高度的不滲透性。每輸入一個葡萄糖分子，就要消耗一個ATP的能量。第二十七頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五主要依賴磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)和磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)(PTS)。PEP+HPrEI丙酮酸+P-HPrP-HPr+糖EII糖-P+HPr1.熱穩(wěn)定性載體蛋白(heatstablecarrierprotein,HPr)的激活

2.糖磷酸化后運(yùn)入膜內(nèi)

第二十八頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五基團(tuán)轉(zhuǎn)位運(yùn)輸葡萄糖示意圖兩類磷酸烯醇式丙酮酸：糖基磷酸轉(zhuǎn)移酶(PTS)系統(tǒng)高能磷酸從HPr轉(zhuǎn)移至溶解態(tài)EIIA,EIIA與EIIB在甘露糖轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)中相連，在葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)中分開。無論那種形式，磷酸都從EIIA轉(zhuǎn)移至EIIB，再經(jīng)過穿膜的轉(zhuǎn)運(yùn)過程而轉(zhuǎn)移至糖基。磷酸烯醇式丙酮酸(PEP),第一個酶I(EI),低分子量熱穩(wěn)定性載體蛋白(HPr),第二個酶I(EII)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)第二十九頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五第三十頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五四第三十一頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五第三十二頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五第三十三頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五第三十四頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五第三十五頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五第三十六頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五第三十七頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五第三十八頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五第三十九頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五第四十頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五第四十一頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五第四十二頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五第四十三頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五第四十四頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五第四十五頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五第四十六頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五第四十七頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期五第四十八頁，共五十四頁