微生物生理部分課件

1、微生物生理部分第三章微生物的營養(yǎng)第四章微生物的代謝和發(fā)酵 第五章微生物的生長與環(huán)境條件 第三章微生物的營養(yǎng)第一節(jié) 微生物的六種營養(yǎng)要素一、微生物細胞的化學(xué)組成二、微生物的營養(yǎng)物質(zhì)及其功能第二節(jié) 微生物的營養(yǎng)類型*第三節(jié)營養(yǎng)物質(zhì)進入細胞的方式（復(fù)習(xí)為主）第四節(jié) 培養(yǎng)基* 一、選用和設(shè)計培養(yǎng)基的原則和方法二、培養(yǎng)基的種類概述營養(yǎng)是微生物生長的先決條件。營養(yǎng)為一切生命活動提供了必需的物質(zhì)基礎(chǔ)，它是一切生命活動的起點。有了營養(yǎng)，才可以進一步進行代謝、生長和繁殖，并可能為人們提供種種有益的代謝產(chǎn)物。熟悉微生物的營養(yǎng)知識，是研究和利用微生物的必要基礎(chǔ)，有了營養(yǎng)理論，就能更自覺和有目的的選用或設(shè)計符合微生物

2、生理要求或有利于生產(chǎn)實踐應(yīng)用的培養(yǎng)基。食用菌基本概念營養(yǎng)是指生物體從外部環(huán)境攝取其生命活動所必需的能量和物質(zhì)，以滿足其生長和繁殖需要的一種生理功能。營養(yǎng)物則指具有營養(yǎng)功能的物質(zhì)。 第一節(jié)微生物的六種營養(yǎng)要素一、微生物細胞的化學(xué)組成C、H、O、N、P、S二、微生物的營養(yǎng)物質(zhì)及其功能碳源氮源能源生長因子無機鹽水一、微生物細胞的化學(xué)組成類同于其他生物細胞（參考p99）化學(xué)物質(zhì)：水分；蛋白質(zhì)；核酸；糖類；脂類等化學(xué)元素：C、H、O、N約占細胞干重的90-97%；約占細胞干重的3-10%的礦質(zhì)元素，主要是K、Mg、S、Ca、Na等；其他為一些微量元素二、微生物的營養(yǎng)物質(zhì)及其功能碳源（碳素營養(yǎng)）氮源（氮素

3、營養(yǎng)） 能源生長因子（生長因素） 無機鹽（礦物營養(yǎng)）水碳源（碳素營養(yǎng)）概念：凡構(gòu)成微生物生物細胞和代謝產(chǎn)物中碳架來源的營養(yǎng)物碳源的分類：（自養(yǎng)微生物、異養(yǎng)微生物）作用：碳架結(jié)構(gòu)；提供能量實驗中常見碳源：葡萄糖等糖類物質(zhì)；牛肉膏、蛋白胨等天然成分氮源（氮素營養(yǎng)）概念：來源：分類：（氨基酸自養(yǎng)型、氨基酸異養(yǎng)性）作用：細胞成分；一般不提供能源實驗中常見氮源:(NH4)2SO4；牛肉膏、蛋白胨、尿素等天然成分能源概念：提供最初能量來源的營養(yǎng)物或輻射能分類：光能、化能（有機物；無機物）水功能：溶劑（維持細胞膠體狀態(tài)）；調(diào)節(jié)細胞溫度；作為營養(yǎng)物質(zhì)。少數(shù)微生物能利用水中的氫作為還原CO2時的還原劑。生長因子

4、微生物量少，但可以促進生長的有機化合物的總稱。功能：（參閱p104）無機鹽主要元素和微量元素之分功能：主要元素構(gòu)成細胞成分、與細胞透性有關(guān)；微量元素輔酶或酶的輔基生長因子的功能酵母膏成分無機鹽作用第二節(jié)微生物的營養(yǎng)類型*根據(jù)微生物利用的能源和消耗的碳源不同，將微生物大體上分為四種營養(yǎng)類型：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)微生物序號分類標準營養(yǎng)類型1以能源分光能營養(yǎng)型(photoproth)化能營養(yǎng)型(chemotroph2以氫供體分無機營養(yǎng)型(lithotroph)有機營養(yǎng)型(organotroph)3以碳源分自養(yǎng)型(autotroPh)異養(yǎng)型(heterotroph)4以合

5、成氨基酸自養(yǎng)型氨基酸能力分氨基酸異養(yǎng)型5以生長因子分原養(yǎng)型或野生型營養(yǎng)缺陷型6以取食方式分滲透營養(yǎng)型(osmotroph)吞噬營養(yǎng)型7以獲得有機物分腐生(saprophytism)寄生(parasitism)光能自養(yǎng)微生物亦光能無機營養(yǎng)型這類微生物是利用光作為能源，利用CO2作為碳源 產(chǎn)氧光合作用CO2+H20光能/蘭細菌CH20+O2不產(chǎn)氧光合作用C02+2H2S光能/綠硫菌CH20+2S+H20 光能異養(yǎng)微生物亦光能有機營養(yǎng)型這類微生物是利用光作為能源，利用簡單有機物作為供氫體紅螺細菌利用異丙醇作為供氫體進行光合作用并積累丙酮 CH32CHOH+CO2色素2CH3COCH3+CH2O+H2

6、OCH3化能自養(yǎng)微生物這類微生物具有氧化一定的無機物的能力，例如NH4，N02，H2S，F(xiàn)eCO3等。利用氧化無機物時產(chǎn)生的能量把CO2合成有機碳水化合物。這類細菌有硝化細菌、氧化硫、硫桿菌、氧化鐵鐵桿菌等 2NH3+2O2亞硝酸細菌2HNO2+4H+能量CO2+4H+CH2O+H2O2FeCO3+3H2O+1/2O2鐵細菌2Fe(OH)2+2CO2+能量 CO2+H2OCH2O+O2化能異養(yǎng)微生物有機化合物既是它們的碳源也是能源。它們只能利用淀粉、糖、纖維素、有機酸、蛋白質(zhì)等有機化合物作為碳素營養(yǎng)。能量也來自這些有機化合物的氧化所產(chǎn)生的化學(xué)能。這類微生物的種類和數(shù)量都很多，包括大多數(shù)的細菌、

7、放線菌、幾乎全部的酵母菌和霉菌營養(yǎng)類型能源氫的供體基本碳源微生物舉例光能無機營養(yǎng)(光能自養(yǎng)型)光無機物二氧化碳藍細菌綠硫菌藻類光能有機營養(yǎng)(光能異養(yǎng)型)光有機物二氧化碳紫色非有機物硫細菌化能無機營養(yǎng)(化能自養(yǎng)型) 無機物無機物二氧化碳硝化菌氫細菌化能有機營養(yǎng)(化能異養(yǎng)型) 有機物有機物有機物大多數(shù)第三節(jié)營養(yǎng)物質(zhì)進入細胞的方式一、吞噬作用二、滲透吸收作用*1.單純擴散2.促進擴散3.主動運送4.基團移位1.單純擴散單純擴散又稱被動運送。是一種物理擴散方式，非特異性的由高濃度向低濃度擴散?？梢酝ㄟ^的物質(zhì)不多，如水分子、氧分子、乙醇和某些氨基酸分子。 2.促進擴散這種運送方式必須借助于膜上底物特異性

8、載體蛋白（滲透酶）的參與。這種載體蛋白運送溶質(zhì)是由于其構(gòu)象的改變；該過程不需要能量；也只能把環(huán)境中濃度較高的分子加速擴散到細胞內(nèi)。運送的物質(zhì)有磷酸、鈣離子、鈉離子、葡萄糖等，是真核生物的一種普遍的運輸機制。3.主動運送主動運送是微生物吸收營養(yǎng)的主要機制。它的特異性載體蛋白在運送溶質(zhì)的過程中，需要消耗能量；可逆梯度濃度進行運送。由主動運輸?shù)臓I養(yǎng)物主要有無機離子、有機離子和一些糖類（例如大腸桿菌的乳糖運輸）。 4.基團移位基團移位既需特異性載體蛋白又要耗能，而且溶質(zhì)在運送前后會發(fā)生分子結(jié)構(gòu)改變的運送方式。基因移位主要用于運送葡萄糖、果糖、甘露糖、核昔酸、丁酸和腺嘌呤等物質(zhì)。以葡萄糖為例、每輸入一個

9、葡萄糖分子，就需要消耗一個ATP的能量。 四種運輸方式的比較p109第四節(jié)培養(yǎng)基*（參閱p111）一、選用和設(shè)計培養(yǎng)基的原則和方法 1.四個原則 2.四種方法二、培養(yǎng)基的種類 1.按對培養(yǎng)基成分的了解來分 2.按培養(yǎng)基外觀的物理狀態(tài)來分 3.培養(yǎng)基的功能來分 培養(yǎng)基(medium) 人們?yōu)榱诉M行科學(xué)研究、生產(chǎn)微生物制品以及出于其他目的，經(jīng)常要把所需要的微生物在人為提供的生長條件下進行培養(yǎng)。于是根據(jù)微生物的類型以及所需營養(yǎng)的不同，為它們配制了各種食物套餐，也就是培養(yǎng)基。一、選用和設(shè)計培養(yǎng)基1.四個原則2.四種方法1.幾個原則根據(jù)不同微生物類型，配制不同的培養(yǎng)基根據(jù)培養(yǎng)微生物目的的不同，在配方上應(yīng)

10、做相應(yīng)的調(diào)整要注意各營養(yǎng)物質(zhì)的濃度和配比例如谷氨酸發(fā)酵 調(diào)節(jié)適宜的酸堿度據(jù)不同微生物類型，配制培養(yǎng)基1.分類系統(tǒng)的不同細菌、放線菌、霉菌、酵母菌2.微生物營養(yǎng)類型不同自養(yǎng)、異養(yǎng)據(jù)培養(yǎng)微生物目的不同，適當(dāng)調(diào)整配方1.實驗室普通培養(yǎng)用2.實驗室分析培養(yǎng)用生理、代謝、遺傳3.生產(chǎn)用培養(yǎng)基是否種子培養(yǎng)基？產(chǎn)物成分例如生產(chǎn)氨基酸類含氮量高的代謝產(chǎn)物時，氮源的比例就應(yīng)高些 注意各營養(yǎng)物質(zhì)的濃度和配比碳氮比(C/N)碳源與氮源的相對比例例如谷氨酸發(fā)酵 CN比為4l時則大量繁殖菌體，若為3l時則積累大量的谷氨酸。水自來水、蒸餾水、去離子水調(diào)節(jié)適宜的理化因素1.調(diào)節(jié)適宜的酸堿度(pH)*pH的內(nèi)源調(diào)節(jié)利用磷酸緩

11、沖液系統(tǒng)利用碳酸鈣緩沖作用2.滲透壓、水活度(aw)等滲溶液、高滲溶液、低滲溶液水活度微生物可以利用的自由水含量(aw)=溶液蒸汽壓/純水蒸氣壓3.氧化還原電勢微生物的aw食品的aw2.四種方法設(shè)計培養(yǎng)基的方法首先模擬自然條件其次查閱相關(guān)文獻第三要科學(xué)設(shè)計在此基礎(chǔ)上實驗調(diào)整模擬自然條件原理微生物可以生長繁殖的地方，此處一定具有該微生物生長的條件。細菌的肉湯培養(yǎng)基放線菌的土壤培養(yǎng)基霉菌酵母菌查閱相關(guān)文獻1.原始菌株文獻2.原始方法文獻3.近期研究文獻科學(xué)設(shè)計應(yīng)用培養(yǎng)基設(shè)計原則試驗調(diào)整生長譜試驗二、培養(yǎng)基的種類 1.按對培養(yǎng)基成分的了解來分 2.按培養(yǎng)基外觀的物理狀態(tài)來分 3.培養(yǎng)基的功能來分1.

12、按對培養(yǎng)基成分的了解來分天然培養(yǎng)基 采用化學(xué)成分還不清楚或化學(xué)成分很不恒定的天然有機物為原料制成的培養(yǎng)基。天然有機物是動、植物組織等，如牛肉膏、蛋白陳、酵母膏等。 合成培養(yǎng)基 是用化學(xué)成分完全了解的物質(zhì)配制而成的。如高氏一號合成培養(yǎng)基。半合成培養(yǎng)基 2.按培養(yǎng)基外觀的物理狀態(tài)來分依據(jù)是否加入凝固劑或加人凝固劑的多少分為：固體培養(yǎng)基半固體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基常用的凝固劑是瓊脂，凝固劑不能被微生物利用作為營養(yǎng)物質(zhì)，僅起一種支持培養(yǎng)基的作用。SIM3.培養(yǎng)基的功能來分根據(jù)使用目的，又可將培養(yǎng)基分為：加富培養(yǎng)基鑒別培養(yǎng)基選擇培養(yǎng)基 選擇培養(yǎng)基在培養(yǎng)基中加入某種化學(xué)物質(zhì)或殺菌劑以抑制不需要的菌種生長，而促進某種目的菌的生長。加以纖維素為惟一碳源的選擇培養(yǎng)基可以分離到分解纖維素生物。分離放線菌可在培養(yǎng)基中加入l0的酚液數(shù)滴，可抑制細菌和霉菌。分離酵母霉菌可在培養(yǎng)基中加入抗菌素如青霉素、鏈霉素以抑制細菌的生長。分離G-細菌加入膽鹽，抑制G+細菌生長鑒別培養(yǎng)基用來區(qū)別不同微生物種類的培養(yǎng)基稱為鑒別培養(yǎng)基鑒別培養(yǎng)基也被用來作分離某種微之用如區(qū)別大腸桿菌和產(chǎn)氣桿菌可采用伊紅 甲基藍培養(yǎng)基(EMB)。在這個培養(yǎng)基腸桿菌菌落呈黑色帶金屬光澤，產(chǎn)氣桿菌菌落較大，呈棕色。 EMB加富培養(yǎng)基在培養(yǎng)基中加入額外的營養(yǎng)物質(zhì)以使要的微生物大量增殖如分離石蠟發(fā)酵的酵母菌采用的加富培養(yǎng)基 石蠟 20g