微生物的營養(yǎng)筆記

1、第三部分 微生物生理學(xué)微生物生理活動包括：攝取和合成營養(yǎng)物質(zhì)；細(xì)菌的新陳代謝；細(xì)菌的生長繁殖。第五章 微生物生理學(xué)(一) 微生物的營養(yǎng)第一節(jié) 引言營養(yǎng)作用(營養(yǎng)):指微生物細(xì)胞從外界環(huán)境攝取化學(xué)物質(zhì)使其在生長過程中獲取生命活動所需的能量及其結(jié)構(gòu)物質(zhì)的生理過程. 營養(yǎng)物質(zhì):能夠滿足微生物生長繁殖及其他生命活動所需的物質(zhì)稱為營養(yǎng)物質(zhì).第二節(jié) 營養(yǎng)物質(zhì)一、營養(yǎng)物質(zhì)及其生理功能（一）、碳源（Carbon source）定義：凡可被用來構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)或代謝產(chǎn)物中碳素來源的營養(yǎng)物質(zhì)。功能：提供合成細(xì)胞物質(zhì)及代謝物的原料;并為整個生理活動提供所需要能源（異養(yǎng)微生物）。種類:無機(jī)含碳化合物：如CO2和碳酸鹽等。

2、有機(jī)含碳化合物：糖與糖的衍生物（多糖:如淀粉、麩皮、米糠等;飴糖;單糖）,脂類、醇類.有機(jī)酸、烴類、芳香族化合物.以及各種含氮的化合物。（二）氮源（Nitrogen source ）：凡用來構(gòu)成菌體物質(zhì)或代謝產(chǎn)物中氮素來源的營養(yǎng)源。種類：無機(jī)氮：銨鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、尿素、氨、N2等； 有機(jī)氮：蛋白質(zhì)及其降解產(chǎn)物（如胨、肽、氨基酸等）、牛肉膏、魚粉、花 生餅粉、黃豆餅粉、玉米漿等.功能： 1）提供合成細(xì)胞中含氮物，如蛋白質(zhì)、核酸，以及含氮代謝物等的原料； 2）少數(shù)細(xì)菌可以銨鹽、硝酸鹽等氮源為能源。(三)能源:指能為微生物的生命活動提供最初能量來源的營養(yǎng)物或輻射能. 微生物的能源譜：化學(xué)物質(zhì)

3、有機(jī)物:化能異養(yǎng)微生物的能源(同碳源） 無機(jī)物:化能自養(yǎng)微生物的能源(不同于碳源) 輻射能：光能自養(yǎng)和光能異養(yǎng)微生物的能源有機(jī)營養(yǎng)物常有雙功能或三功能作用，既是異養(yǎng)微生物的能源，又是它們的碳源或氮源。輻射能是單功能的，只為光能微生物提供能源。（四）無機(jī)鹽（inorganic salt）定義：為微生物細(xì)胞生長提供碳、氮源以外的多種重要元素（包括大量元素和微量元素）的物質(zhì)，多以無機(jī)鹽的形式共給。大量元素：P、S、K、Mg、Ca、Na、Fe （微生物生長所需濃度在10-310-4mol/L）微量元素：Cu、Zn、Mn、Mo、Co （微生物生長所需濃度在10-610-8mol/L）（五）生長因子（gr

4、owth factor）：定義:是一類對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簡單的碳源或氮源合成，或合成量不足以滿足機(jī)體生長需要的有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)。根據(jù)生長因子與微生物的關(guān)系可以分為:生長因子自養(yǎng)型微生物、生長因子異樣型微生物、生長因子過量合成微生物.根據(jù)微生物對生長因子的需要存在差異，可分為：1.野生型(wild type)（原養(yǎng)型）：不需要生長因子而能在基礎(chǔ)培養(yǎng)基上生長的菌株.2.營養(yǎng)缺陷型(auxotroph)：由于自發(fā)或誘發(fā)突變等原因從野生型菌株產(chǎn)生的需要提供特定生長素物質(zhì)才能生長的菌株.(六)水分：水分是生物細(xì)胞的主要化學(xué)成分，其重要的生理功能表現(xiàn)在下列幾個方面：1

5、. 細(xì)胞的構(gòu)成成分 2.一系列生理生化反應(yīng)的反應(yīng)介質(zhì)3.參與許多生理生化反應(yīng) 4. 有效地控制細(xì)胞內(nèi)的溫度變化二.營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)出微生物細(xì)胞的方式:1.單純擴(kuò)散 單純擴(kuò)散是非特異性的營養(yǎng)物質(zhì)吸收方式，在擴(kuò)散過程中營養(yǎng)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化。物質(zhì)運(yùn)輸?shù)乃俾逝c胞內(nèi)外營養(yǎng)物質(zhì)的濃度差有關(guān)，物質(zhì)不能進(jìn)行逆濃度梯度運(yùn)輸。膜的特性、膜上含水小孔的大小和形狀對被擴(kuò)散的營養(yǎng)物質(zhì)分子的種類、大小有一定的選擇性。2.易化擴(kuò)散 (促進(jìn)擴(kuò)散facilitated diffusion) 在促進(jìn)擴(kuò)散過程中營養(yǎng)物質(zhì)本身在分子結(jié)構(gòu)上也不會發(fā)生變化，不消耗能量，故不能進(jìn)行逆濃度運(yùn)輸，運(yùn)輸?shù)乃俾视砂麅?nèi)外該物質(zhì)的濃度差決定。需要細(xì)胞膜上

6、的載體蛋白(透過酶)參與物質(zhì)運(yùn)輸，透過酶大都是誘導(dǎo)酶,只有在環(huán)境中存在機(jī)體生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)時，相應(yīng)的透過酶才合成；被運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)有高度的立體專一性。3.主動運(yùn)輸(active transport) 物質(zhì)在主動運(yùn)輸?shù)倪^程中消耗代謝能，可以進(jìn)行逆濃度梯度運(yùn)輸，需要載體蛋白參與，對被運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)有高度的立體專一性。主動運(yùn)輸是微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)的主要方式。主動運(yùn)輸?shù)姆绞剑撼跫壷鲃舆\(yùn)輸、次級主動運(yùn)輸、Na+,K+-ATPase系統(tǒng)(1)初級主動運(yùn)輸: (primary active transport)是一種由電子傳遞系統(tǒng)、ATPase或細(xì)菌視紫紅質(zhì)引起的質(zhì)子運(yùn)輸方式。不同營養(yǎng)類型的微生物初級主動運(yùn)輸?shù)姆?/p>

7、式不同，但最終造成細(xì)胞膜內(nèi)外質(zhì)子濃度差，使膜處于充能狀態(tài)。(2)次級主動運(yùn)輸(secondary active transport) :在細(xì)胞膜內(nèi)外質(zhì)子濃度差消失的過程中，偶聯(lián)其它物質(zhì)的運(yùn)輸，即次級主動運(yùn)輸。次級主動運(yùn)輸根據(jù)在質(zhì)子濃度差消失過程中，質(zhì)子與其它物質(zhì)運(yùn)輸?shù)姆较虿町?，分為同向運(yùn)輸、逆向運(yùn)輸、單向運(yùn)輸三種形式。同向運(yùn)輸(symport)、逆向運(yùn)輸(antiport)、單向運(yùn)輸(uniport)(3)Na+,K+-ATP酶(Na+,K+-ATPase)系統(tǒng)4.基團(tuán)轉(zhuǎn)位基團(tuán)轉(zhuǎn)位是一種特殊的主動運(yùn)輸,與普通的主動運(yùn)輸相比，營養(yǎng)物質(zhì)在運(yùn)輸?shù)倪^程中發(fā)生了化學(xué)變化。其余特點與主動運(yùn)輸相同。比較項目

8、單純擴(kuò)散促進(jìn)擴(kuò)散主動運(yùn)輸基團(tuán)轉(zhuǎn)位特異載體蛋白運(yùn)輸速度物質(zhì)運(yùn)輸方向胞內(nèi)外濃度運(yùn)輸分子能量消耗運(yùn)輸后物質(zhì)的結(jié)構(gòu)無慢由濃至稀相等無特異性不需要不變有快由濃至稀相等特異性不需要不變有快由稀至濃胞內(nèi)濃度高特異性需要不變有快由稀至濃胞內(nèi)濃度高特異性需要改變?nèi)?培養(yǎng)基(一).概念: 培養(yǎng)基:是為人工培養(yǎng)微生物而制備的,提供微生物以合適營養(yǎng)條件的基質(zhì)。它是進(jìn)行科學(xué)研究，發(fā)酵生產(chǎn)微生物制品等的基礎(chǔ) 。 (二)培養(yǎng)基的種類及其應(yīng)用1.按培養(yǎng)微生物的類群與營養(yǎng)類型來分培養(yǎng)細(xì)菌:肉膏蛋白胨培養(yǎng)基 培養(yǎng)放線菌:高氏1號培養(yǎng)基培養(yǎng)酵母菌霉菌:察氏培養(yǎng)基 培養(yǎng)真菌: PDA綜合培養(yǎng)基2.按培養(yǎng)基成分的了解程度分類合成培養(yǎng)基

9、(synthetic medium)：也稱化學(xué)限定培養(yǎng)基(chemically defined medium)，是由化學(xué)成份完全了解的物質(zhì)配制而成的培養(yǎng)基，該類培養(yǎng)基的組成成分精確、重復(fù)性強(qiáng)，但微生物生長較慢，且價格昂貴。故一般用于在實驗室范圍內(nèi)進(jìn)行有關(guān)微生物營養(yǎng)需要、代謝、分類鑒定和生物測定以及菌種選育、遺傳分析等定量要求較高的研究工作。缺點:配制麻煩,成本較高。天然培養(yǎng)基：利用化學(xué)成分還不清楚或化學(xué)成分不恒定的天然有機(jī)物質(zhì)（如牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、土壤浸提液、豆芽汁、玉米粉、麩皮、牛奶、血清等）制成的培養(yǎng)基，天然培養(yǎng)基比較經(jīng)濟(jì)，除實驗室經(jīng)常使用外，更適宜于在生產(chǎn)上用來大規(guī)模地培養(yǎng)微生物和

10、生產(chǎn)微生物產(chǎn)品。缺點:所用物質(zhì)的成分不穩(wěn)定,營養(yǎng)成分難以控制,實驗結(jié)果重復(fù)性差.半合成培養(yǎng)基:化學(xué)成分部分確定,用純化學(xué)劑和天然物質(zhì)配制成半合成培養(yǎng)基,如培養(yǎng)真菌用的馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)基。2.根據(jù)培養(yǎng)基的物理狀態(tài)來分類固體培養(yǎng)基：在液體培養(yǎng)基中加入1.5-2.0%的凝固劑(瓊脂或明膠)制成的呈固體狀態(tài)的培養(yǎng)基。常用于微生物的分離、純化、計數(shù)等方面的研究。半固體培養(yǎng)基：在液體培養(yǎng)基中加入0.2-0.7的瓊脂構(gòu)成的培養(yǎng)基。常用于微好氧細(xì)菌的培養(yǎng)或細(xì)菌運(yùn)動能力的確定，以進(jìn)行菌種鑒定、運(yùn)動能力觀察和噬菌體效價滴定等方面的實驗工作。液體培養(yǎng)基：液體培養(yǎng)基不含任何凝固劑，它常用于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)以及在實驗室進(jìn)

11、行微生物生理代謝等基本理論的研究工作。3.按照培養(yǎng)基的功能來分選擇培養(yǎng)基：選擇培養(yǎng)基是根據(jù)某種或某一類群微生物的特殊營養(yǎng)需要或?qū)δ撤N化合物的敏感性不同,而加入不妨礙目的微生物的生長而抑制非目的微生物的生長的物質(zhì)以達(dá)到選擇目的的一類培養(yǎng)基。利用這種培養(yǎng)基可以將某種或某類微生物從混雜的微生物群體中分離出來。鑒別培養(yǎng)基：普通培養(yǎng)基中加入能與某種代謝產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)的指示劑或化學(xué)藥品，從而產(chǎn)生某種明顯的特征性變化，而將目的微生物的菌落于同一平板上的其他微生物菌落區(qū)分開來的培養(yǎng)基. 加富培養(yǎng)基：加富培養(yǎng)基是指在普通培養(yǎng)基里加入血、血清、動物（或植物）組織液或其他營養(yǎng)物質(zhì)（或生長因子）等微生物特別需要的營養(yǎng)物

12、質(zhì)的一類營養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基，用以培養(yǎng)篩選某種或某類營養(yǎng)要求苛刻的異養(yǎng)微生物.三.培養(yǎng)基的制備原則1.有的放矢 2.營養(yǎng)協(xié)調(diào) 3.條件適宜 4.經(jīng)濟(jì)節(jié)約 (四).培養(yǎng)基的制備方法1.生態(tài)模擬:研究某種微生物的培養(yǎng)條件；2.查閱文獻(xiàn):設(shè)計特定微生物的培養(yǎng)基配方3.精心設(shè)計:掌握實驗的設(shè)計方法.4.試驗比較:確定特定微生物的最佳培養(yǎng)條件；第三節(jié) 微生物的營養(yǎng)類型根據(jù)生長所需要的營養(yǎng)物質(zhì)的性質(zhì)，可將生物分成兩種基本的營養(yǎng)類型異養(yǎng)型生物：在生長時需要以復(fù)雜的有機(jī)物質(zhì)作為營養(yǎng)物質(zhì).自養(yǎng)型生物：在生長時能以簡單的無機(jī)物質(zhì)作為營養(yǎng)物質(zhì).根據(jù)生長時能量的來源不同，又可將生物分成兩種類型:化能營養(yǎng)型生物：依靠化合物

13、氧化釋放的能量進(jìn)行生長.光能營養(yǎng)型生物：依靠光能進(jìn)行生長.1光能無機(jī)自養(yǎng)型（光能自養(yǎng)型）能以CO2為主要唯一或主要碳源；進(jìn)行光合作用獲取生長所需要的能量；以無機(jī)物如H2、H2S、S等作為供氫體或電子供體，使CO2還原為細(xì)胞物質(zhì)；2光能有機(jī)異養(yǎng)型（光能異養(yǎng)型）不能以CO2為主要或唯一的碳源；以有機(jī)物作為供氫體，利用光能將CO2還原為細(xì)胞物質(zhì)；3.化能自養(yǎng)型微生物多數(shù)微生物屬于化能異養(yǎng)型,其生長所需要能量和碳源通常來自同一種有機(jī)物。根據(jù)化能異養(yǎng)型微生物利用有機(jī)物的特性,又可以將其分為下列兩種類型：4.化能異養(yǎng)型微生物生長所需要的能量均來自有機(jī)物氧化過程中放出的化學(xué)能；生長所需要的碳源主要是一些有機(jī)化合物，如淀粉、糖類、纖維素、有機(jī)酸等。腐生型(met