第五章

微生物的營養(yǎng)與代謝第五章微生物的營養(yǎng)與代謝細胞從外界環(huán)境中攝取化學物質，使其在生長過程中獲取生命活動所需的能量及其結構物質的生理過程稱為營養(yǎng)或營養(yǎng)作用。第五章微生物的營養(yǎng)與代謝第一節(jié)

微生物的營養(yǎng)一、微生物細胞的化學組成從微生物細胞的組成來看，都是含有碳、氫、氧、氮和各種礦質元素（P、S等），由這些元素組成細胞中有機和無機成分，其中主要是水分、蛋白質、碳水化合物、脂肪、核酸和無機鹽。第五章微生物的營養(yǎng)與代謝微生物細胞中水分含量最多，干物質中碳、氮、氫、氧四種元素約占90％－97％，還有礦質元素磷、鐵、銅、錳等組成微生物細胞的各類化學元素的比例常因微生物種類的不同而不同不僅如此，微生物細胞的化學元素組成也常隨菌齡及培養(yǎng)條件的不同而在一定范圍內發(fā)生變化第五章微生物的營養(yǎng)與代謝二、營養(yǎng)物質及其生理功能營養(yǎng)物質主要功用：①供給微生物合成細胞物質的原料；②用以產(chǎn)生能量；③有的營養(yǎng)物如維生素主要用于調節(jié)新陳代謝碳源、氮源、能源、無機鹽、生長因子、水、第五章微生物的營養(yǎng)與代謝一、碳源凡是構成微生物細胞和代謝產(chǎn)物中碳架（碳素）來源的營養(yǎng)物稱為碳源碳源既是微生物的組成成分，又是微生物的能量來源。微生物可以利用的碳源范圍極廣，分為有機碳源和無機碳源兩大類，糖類是最廣泛利用的碳源。第五章微生物的營養(yǎng)與代謝碳源物質在細胞內經(jīng)過一系列復雜的化學變化后成為微生物自身的細胞物質(如碳水化合物、脂、蛋白質等)和代謝產(chǎn)物，碳可占一般細菌細胞干重的一半。第五章微生物的營養(yǎng)與代謝二、氮源：凡是能提供微生物生長繁殖所需氮元素的營養(yǎng)源，稱為氮源氮是組成微生物蛋白質、酶和核酸的成分能利用的氮源種類十分廣泛。空氣中分子態(tài)的氮、無機和有機氮第五章微生物的營養(yǎng)與代謝氮源這類物質主要用來合成細胞中的含氮物質，一般不作為能源，只有少數(shù)自養(yǎng)微生物能利用銨鹽、硝酸鹽同時作為氮源與能源。不同種類的微生物對氮源的需要也不盡相同。微生物培養(yǎng)時最常用的有機氮源是牛肉膏、酵母膏等，蛋白胨（部分水解蛋白質）是許多微生物良好的氮源。第五章微生物的營養(yǎng)與代謝從微生物所能利用的氮源種類來看，存在著一個明顯的界限：一部分微生物是不需要利用氨基酸作氮源的，它們能把尿素、銨鹽甚至氮氣等簡單氮源自行合成所需要的一切氨基酸，稱為氨基酸自養(yǎng)型生物凡需要從外界吸收現(xiàn)成的氨基酸作氮源的微生物就是氨基酸異養(yǎng)型生物固氮微生物:利用分子氮第五章微生物的營養(yǎng)與代謝三、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物質有機物化能異養(yǎng)型微生物的能源（與C源相同）能源物質無機物化能自養(yǎng)型微生物的能源（與C源不同）輻射能光能自養(yǎng)和光能異養(yǎng)微生物的能源營養(yǎng)功能：單功能、雙功能和三功能第五章微生物的營養(yǎng)與代謝四、無機鹽主要有P、S、Mg、K、Ca、Na、F微量元素等；無機鹽是微生物生長必不可少的一類營養(yǎng)物質,它們在機體中的生理功能主要是作為酶活性中心的組成部分、維持生物大分子和細胞結構的穩(wěn)定性、調節(jié)并維持細胞的滲透壓平衡、控制細胞的氧化還原電位和作為某些微生物生長的能源物質等。第五章微生物的營養(yǎng)與代謝主要元素包括磷、硫、鉀、鎂、鈣、鐵等微量元素包括銅、鋅、鈉、硼、錳、氯、鉬、鈷、硅等。在配制培養(yǎng)基時，首選加入磷酸氫二鉀和硫酸鎂，基本時可以同時提供4種需要量最大的元素。第五章微生物的營養(yǎng)與代謝五、生長因子生長因子通常指那些微生物生長所必需且需要量很小,而且微生物自身不能合成或合成量不足以滿足機體生長需要的有機化合物根據(jù)生長因子的化學結構和它們在機體中的生理功能的不同,可將生長因子分為維生素(vitamin)、氨基酸與嘌呤及嘧啶三大類生長因子可以從酵母膏、玉米漿、麥芽汁、血液或血清中獲得第五章微生物的營養(yǎng)與代謝維生素氨基酸類嘌呤、嘧啶及其衍生物(堿基)第五章微生物的營養(yǎng)與代謝六、水水是細胞維持正常生命活動所必不可少的，一般可占細胞重量的70－90%。在微生物各種各樣的生理活動中必須有水參加才能進行。第五章微生物的營養(yǎng)與代謝水是一種最優(yōu)良的溶劑，可保證幾乎一切生物化學反應的進行水可維持各種生物大分子結構的穩(wěn)定性，并參與某些重要的生物化學反應水還有許多優(yōu)良的物理性質，諸如高比熱、高汽化熱、高沸點以及固態(tài)時密度小于液態(tài)等，都是保證生命活動十分重要的特性第五章微生物的營養(yǎng)與代謝QUESTION請找出附錄Ⅸ中各種培養(yǎng)基中的碳源、氮源、無機鹽等。第五章微生物的營養(yǎng)與代謝三、微生物的營養(yǎng)類型

根據(jù)微生物對碳源的要求不同，可將其分為自養(yǎng)菌和異養(yǎng)菌兩大營養(yǎng)類型凡能利用無機碳合成菌體內有機碳化物的，叫自養(yǎng)菌；不能利用無機碳而需要有機碳才能合成菌體內有機碳化物的，為異養(yǎng)菌第五章微生物的營養(yǎng)與代謝根據(jù)其生命活動所需能量的來源不同，可分為光能營養(yǎng)菌和化能營養(yǎng)菌。前者是從光線中獲得能量，后者則從化學物質氧化中取得能量因此，根據(jù)微生物所需的碳源和能源不同，可將微生物分為光能自養(yǎng)菌、光能異養(yǎng)菌、化能自養(yǎng)菌、化能異養(yǎng)菌等四類。第五章微生物的營養(yǎng)與代謝光能自養(yǎng)型:以光為能源，以CO2

為唯一或主要碳源,不依賴任何有機物即可正常生長光能異養(yǎng)型:以光為能源，但生長需要一定的有機營養(yǎng)化能自養(yǎng)型:以無機物的氧化獲得能量，生長不依賴有機營養(yǎng)物化能異養(yǎng)型:以有機物的氧化獲得能量，生長依賴于有機營養(yǎng)物質光能自養(yǎng)型和光能異養(yǎng)型微生物可利用光能生長，在地球早期生態(tài)環(huán)境的演化過程中起重要作用第五章微生物的營養(yǎng)與代謝微生物的營養(yǎng)類型

營養(yǎng)類型主要（或唯一）碳源能源代表菌

光能自養(yǎng)型二氧化碳光能藍細菌光能異養(yǎng)型有機物光能紅螺細菌化能自養(yǎng)型二氧化碳無機物硫桿菌化能異養(yǎng)型有機物有機物大腸桿菌第五章微生物的營養(yǎng)與代謝第二節(jié)營養(yǎng)物質進入細胞的方式

外界環(huán)境的營養(yǎng)物質只有被微生物吸收到細胞內，才能被微生物分解與利用，微生物生長過程中產(chǎn)生的一些代謝產(chǎn)物也必須分泌到細胞外，在這兩個過程中，細胞膜起著重要作用。目前一般認為，營養(yǎng)物質主要以單純擴散、促進擴散、主動運輸和基團轉位四種方式通過微生物細胞膜。第五章微生物的營養(yǎng)與代謝一、單純擴散指疏水性雙分子層細胞膜在無載體蛋白參與下，單純依靠物理擴散方式讓許多小分子、非電離分子尤其是親水性分子被動通過的一種物質運送方式。擴散驅動力：濃度梯度，不需要外界提供任何形式的能量主要有氧、二氧化碳、乙醇和某些氨基酸分子。第五章微生物的營養(yǎng)與代謝第五章微生物的營養(yǎng)與代謝二、促進擴散指溶質在運送過程中，必須借助存在于細胞膜上的底物特異載體蛋白的協(xié)助，但不消耗能量的一類擴散性運送方式。第五章微生物的營養(yǎng)與代謝第五章微生物的營養(yǎng)與代謝促進擴散與被動擴散的主要區(qū)別在于通過促進擴散進行跨膜運輸?shù)奈镔|需要借助于載體(carrier)的作用才能進入細胞.而且每種載體只運輸相應的物質,具有較高的專一性。第五章微生物的營養(yǎng)與代謝三、主動運輸指一類須提供能量并通過細胞膜上特異性載體蛋白構象的變化，而使膜外環(huán)境中低濃度的溶質運入膜內的一種運送方式。第五章微生物的營養(yǎng)與代謝ATP

ADP

+Pi

恢復原構像再循環(huán)耗能構像改變膜上膜外膜內移位結合12主動運輸特點：被運送的物質可逆濃度梯度進入細胞內要消耗能量，必需有能量參加。有膜載體參加，膜載體發(fā)生構型變化。被運送物質不發(fā)生任何變化。第五章微生物的營養(yǎng)與代謝運送對象舉例：氨基酸、乳糖等糖類，Na+、Ca2+等無機離子第五章微生物的營養(yǎng)與代謝四、基團轉位指一類既需特異性載體蛋白的參與，又需耗能的一種物質運送方式，其特點使溶質在運送前后還會發(fā)生分子結構的變化，因此不同于一般的主動運送。第五章微生物的營養(yǎng)與代謝運送對象舉例：葡萄糖、果糖、甘露糖、嘌呤、核苷、脂肪酸等。運送機制主要靠磷酸轉移酶系統(tǒng)。第五章微生物的營養(yǎng)與代謝第五章微生物的營養(yǎng)與代謝運輸方式濃度載體耗能運送分子發(fā)生變化單純擴散高→低不需要不耗能不變化促進擴散高→低需要不耗能不變化主動運輸?shù)汀咝枰哪懿蛔兓鶊F轉位低→高需要耗能變化運輸方式：第五章微生物的營養(yǎng)與代謝第三節(jié)微生物培養(yǎng)基

培養(yǎng)基是人工配制的適合于不同微生物生長繁殖或積累代謝產(chǎn)物營養(yǎng)基質。

第五章微生物的營養(yǎng)與代謝第五章微生物的營養(yǎng)與代謝一、培養(yǎng)基配制原則

1.目的明確：根據(jù)不同微生物的營養(yǎng)需要配制不同的培養(yǎng)基。2.選擇適宜的營養(yǎng)物質3.營養(yǎng)協(xié)調：注意營養(yǎng)物質的濃度比和C/N比。（C/N比是指在微生物培養(yǎng)基中所含的碳源中的碳原子摩爾數(shù)與氮源中的氮原子的摩爾數(shù)之比。）第五章微生物的營養(yǎng)與代謝4.理化適宜：調節(jié)適宜的pH值。各種微生物的pH5.經(jīng)濟節(jié)約：根據(jù)培養(yǎng)微生物的目的決定成分的量。以粗代精，以野代家，以廢代好，以簡代繁，以纖代糖，以國代進等等。6.滅菌處理第五章微生物的營養(yǎng)與代謝各種微生物的pH微生物種類最低pH值最適pH值最高pH值細菌和放線菌酵母菌霉菌5.02.51.57.0～8.03.8～6.03.0～6.010.08.010.0第五章微生物的營養(yǎng)與代謝二、培養(yǎng)基的種類

1.合成培養(yǎng)基：

由已知化學藥品配成,成分和濃度都已完全知道,每一次配制也基本恒定。這種培養(yǎng)基成分精確，重復性強，多用于實驗室,費用較高。如：高氏一號培養(yǎng)基（淀粉硝酸鹽培養(yǎng)基）－－－放線菌察氏培養(yǎng)基（蔗糖硝酸鹽培養(yǎng)基）－－－真菌1、根據(jù)培養(yǎng)基的成分不同分為第五章微生物的營養(yǎng)與代謝2.天然培養(yǎng)基:

化學成分不完全了解或化學成分不恒定的天然有機物配制的培養(yǎng)基。如動植物汁液,土壤浸出液,等配制成培養(yǎng)基。配制方便，經(jīng)濟。如：牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基－－細菌麥芽汁培養(yǎng)基－－酵母菌第五章微生物的營養(yǎng)與代謝牛肉膏瘦牛肉組織浸出汁濃縮而成的膏狀物質，富含水溶性碳水化合物，有機氮化合物，維生素，鹽等。蛋白胨將肉，酪素或明膠用酸或蛋白酶水解后干燥而成的粉末狀物質，富含有機氮化合物，也含有一些維生素和碳水化合物。酵母膏酵母細胞的水溶性提取物濃縮而成的膏狀物質，富含類維生素，也含有有機氮化合物和碳水化合物。第五章微生物的營養(yǎng)與代謝

3.半合成培養(yǎng)基:由成分已知的物質和成分未知的天然物質配制而成的培養(yǎng)基,如PDA培養(yǎng)基。如：馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)基－－真菌第五章微生物的營養(yǎng)與代謝2、根據(jù)培養(yǎng)基物理狀態(tài)分

液體培養(yǎng)基:配制后不加任何凝固劑。半固體培養(yǎng)基:在液體培養(yǎng)基上加進一定凝固劑,在液體培養(yǎng)基中如加0.5%瓊脂,可以用來觀察細胞運動的特征,鑒定菌種,測定抗菌素的效價等。第五章微生物的營養(yǎng)與代謝C.固體培養(yǎng)基:在液體培養(yǎng)基中加入凝固劑(如1.5-2.0%瓊脂)。固體培養(yǎng)基為微生物的生長提供了一個營養(yǎng)表面,在這個表面生長微生物可形成單個菌落,用于微生物的分離,鑒定,計數(shù)。D.脫水培養(yǎng)基：指含有除水分以外的一切成分的商品培養(yǎng)基，使用時只要加入適量水分并加以滅菌即可，其成分精確且使用方便。第五章微生物的營養(yǎng)與代謝常用的凝固劑有瓊脂(agar)、明膠(gelatin)和硅膠(silicagel)。第五章微生物的營養(yǎng)與代謝粘液型菌落菌膜菌沉淀均勻渾濁對照固體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基半固體培養(yǎng)基第五章微生物的營養(yǎng)與代謝3、根據(jù)培養(yǎng)基的用途來分基礎培養(yǎng)基：滿足一般微生物生長繁殖所需要的營養(yǎng)物質。牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基是最常用的基礎培養(yǎng)基。加富培養(yǎng)基:在自然界中各種微生物通常是混雜在一起的，了解了某一些微生物的營養(yǎng)要求，配制適合這種微生物生長而不適合其他微生物生長的培養(yǎng)基，就達到了從自然界中分離這種微生物的目的，這種培養(yǎng)基就稱為加富培養(yǎng)基。一般常加入血、血清或動植物提取液等。－－－－“投其所好”

第五章微生物的營養(yǎng)與代謝選擇培養(yǎng)基:根據(jù)不同的微生物對營養(yǎng)的特殊要求,或對物理化學條件的抗性而設計的培養(yǎng)基,利用這一類培養(yǎng)基可以把需要微生物從混雜的其他微生物分離和確定。－－－－“取其所抗”鑒別培養(yǎng)基:在培養(yǎng)基中加入某種特殊化學物質,某種微生物在培養(yǎng)基中生長后能產(chǎn)生某種代謝產(chǎn)物,而這種代謝產(chǎn)物可以與培養(yǎng)基中的特殊化學物質發(fā)生特定的化學反應,產(chǎn)生明顯的特征性變化,根據(jù)這種特征性變化,可將該種微生物與其他微生物區(qū)分開來。第五章微生物的營養(yǎng)與代謝最常見的鑒別性培養(yǎng)基是伊紅美藍乳糖培養(yǎng)基，即EMB培養(yǎng)基。它在飲用水、牛奶的大腸菌群數(shù)等細菌學檢查和大腸桿菌的遺傳學研究工作中有著重要的用途。第五章微生物的營養(yǎng)與代謝EMBagarcontainsbilesaltsanddyeswhichinhibitgrowthofgram-positivebacteria.GrowthonEMBagarisausefuldiagnostictooltodistinguishbetweenl