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(xì)胞內(nèi)將其轉(zhuǎn)化為新的細(xì)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(shí)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(xì)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(chǔ)，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(xì)胞的化學(xué)組成2.化學(xué)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(jié)合水結(jié)合水結(jié)合水：不流動、不蒸發(fā)、不凍結(jié)、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(yùn)輸介質(zhì)，提供了運(yùn)輸條件。回本章目錄（2）參與化學(xué)反應(yīng)（3）維持蛋白質(zhì)和核酸等重要生物大分 子結(jié)構(gòu) （4）控制細(xì)胞溫度比熱高、傳熱快，可以很好的調(diào)節(jié)細(xì)胞溫度 （5）細(xì)胞物質(zhì)的組成成分，維持細(xì)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(xì)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(gòu)成微生物細(xì)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(gòu)成細(xì)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(diǎn)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(yīng)選擇性原則：結(jié)構(gòu)簡單相對分子量小的優(yōu)先于結(jié)構(gòu)復(fù)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(jī)氮化合物 nh4+ no3- 尿素（3）有機(jī)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(xì)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(diǎn)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(jī)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(gòu)成細(xì)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(xì)胞滲透壓，酸堿度，氧化還原電位和能量轉(zhuǎn)移對于個(gè)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(jī)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(jìn)入細(xì)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(xì)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(xì)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?；乇菊履夸?細(xì)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(kuò)散（單純擴(kuò)散）利用濃度差，從高向低擴(kuò)散，不消耗能量，非特異性（無選擇性），速度慢?；乇菊履夸浕乇菊履夸?2.促進(jìn)擴(kuò)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(yùn)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(yùn)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(yùn)送。回本章目錄 4.基團(tuán)轉(zhuǎn)移 在能量參加下，將營養(yǎng)物結(jié)構(gòu)作些改變，使之不能透過細(xì)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(xì)胞內(nèi)。 主要是糖和糖的衍生物被磷酸化?；乇菊履夸?.細(xì)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(jìn)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(diǎn)實(shí)例單純擴(kuò)散順否無不改變水氣體分子促進(jìn)擴(kuò)散順否有不改變金屬離子氨基酸主動運(yùn)輸逆是有改變大部分物質(zhì)基團(tuán)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(jī)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(jī)碳化合物還是有機(jī)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(xué)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(jié)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(jī)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(jī)物質(zhì)?；乇菊履夸浉叩染G色植物和藍(lán)細(xì)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(lán)細(xì)菌回本章目錄光合細(xì)菌（綠硫細(xì)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(jī)物（h2s,feco3,nh4+,no3-）的能力，利用氧化無機(jī)物時(shí)產(chǎn)生的能量（化學(xué)能），把二氧化碳 co2 或可溶性的碳酸鹽 co32-還原成有機(jī)碳化物。回本章目錄 這些微生物僅限一些細(xì)菌：氫細(xì)菌，硫細(xì)菌，鐵細(xì)菌，氨細(xì)菌和亞硝酸細(xì)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?；乇菊履夸泚喯跛峒?xì)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(jī)物為供氫體。 這類微生物生長時(shí)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(xì)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(jī)物。能源來自有機(jī)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(jī)碳化合物。 包括絕大多數(shù)的細(xì)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(xí)性不同分為： 腐生型：從無生命的有機(jī)物獲得營養(yǎng)物質(zhì)。 寄生型：必須寄生在活的有機(jī)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(jī)殘?bào)w上生長，同時(shí)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(jī)物有機(jī)物能源光能無機(jī)物的氧化光能有機(jī)物氧化降解供氫體 h2o h2s無機(jī)物小

13、分子有機(jī)物有機(jī)物代表種 藍(lán)細(xì)菌硝化細(xì)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?；乇菊履夸浺弧⑴囵B(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(diǎn)（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(yīng)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(xì)菌的生長情況細(xì)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