第四章微生物的生理

1、第四章第四章 微生物營養(yǎng)與代謝微生物營養(yǎng)與代謝第二節(jié)第二節(jié) 微生物的營養(yǎng)微生物的營養(yǎng)第三節(jié)第三節(jié) 微生物營養(yǎng)物質(zhì)的吸收機制微生物營養(yǎng)物質(zhì)的吸收機制第四節(jié)第四節(jié) 微生物代謝微生物代謝第一節(jié)第一節(jié) 酶酶第二節(jié)第二節(jié) 微生物的營養(yǎng)微生物的營養(yǎng)一、一、概念：概念： 微生物營養(yǎng)：微生物營養(yǎng)： 微生物吸收必要的物質(zhì)以獲得能量并合成細(xì)胞物質(zhì)的過程。微生物吸收必要的物質(zhì)以獲得能量并合成細(xì)胞物質(zhì)的過程。 營養(yǎng)物質(zhì)：營養(yǎng)物質(zhì)：那些能夠滿足機體生長、繁殖和完成各種生理活動所需要的物質(zhì)那些能夠滿足機體生長、繁殖和完成各種生理活動所需要的物質(zhì)通常稱為微生物的營養(yǎng)物質(zhì)通常稱為微生物的營養(yǎng)物質(zhì)。 營養(yǎng)物質(zhì)是微生物生存的物質(zhì)

2、基礎(chǔ)，而營養(yǎng)是生物維持和延續(xù)其生命形式營養(yǎng)物質(zhì)是微生物生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，而營養(yǎng)是生物維持和延續(xù)其生命形式的一種生理過程。的一種生理過程。 微生物代謝：微生物代謝： 微生物體內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的總和。分為異化作用和同化作用。微生物體內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的總和。分為異化作用和同化作用。 異化作用異化作用：物質(zhì)分解反應(yīng)：物質(zhì)分解反應(yīng)將營養(yǎng)物質(zhì)和細(xì)胞物質(zhì)分解放出能量的過程。將營養(yǎng)物質(zhì)和細(xì)胞物質(zhì)分解放出能量的過程。 同化作用同化作用：將營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C體組分的過程，吸收能量。：將營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C體組分的過程，吸收能量。二、微生物的化學(xué)組成二、微生物的化學(xué)組成 水水：70%70%90%90% 干物質(zhì)干物質(zhì)：10% 10% 3

3、0% 30% 。 有機物：有機物：90% 90% 97% 97% 包括蛋白質(zhì)、核酸、糖類、包括蛋白質(zhì)、核酸、糖類、脂類。脂類。 無機物：無機物：3% 3% 10% 10% 包括包括P P、S S、K K、NaNa等基本元素等基本元素和和CuCu、CoCo、MnMn、Zn Zn 等微量元素。等微量元素。 微生物的化學(xué)組成通常隨菌齡、培養(yǎng)條件、環(huán)境微生物的化學(xué)組成通常隨菌齡、培養(yǎng)條件、環(huán)境及生理特性改變而改變及生理特性改變而改變。 主要成分主要成分 細(xì)菌細(xì)菌 酵母菌酵母菌 霉菌霉菌 水分水分 7585 7080 8590（占細(xì)胞鮮重的（占細(xì)胞鮮重的%） 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 5080 3275 1415

4、占占 細(xì)細(xì) 碳水化合物碳水化合物 1228 2763 740 胞胞 干干 脂肪脂肪 520 215 440 重重 的的 核酸核酸 1020 6 8 1 % 無機鹽無機鹽 230 3.87 612不同微生物細(xì)胞的化學(xué)組成不同微生物細(xì)胞的化學(xué)組成水水微生物營養(yǎng)物質(zhì)微生物營養(yǎng)物質(zhì)碳素化合物碳素化合物氮素化合物氮素化合物礦質(zhì)元素礦質(zhì)元素生長因子生長因子 三、營養(yǎng)物質(zhì)三、營養(yǎng)物質(zhì) 營養(yǎng)物質(zhì)按照它們在機體中的營養(yǎng)物質(zhì)按照它們在機體中的生理作用生理作用不同，可以不同，可以將它們區(qū)分成六大類。將它們區(qū)分成六大類。六要素六要素：碳源、氮源、能源、生長因子、無機鹽和水碳源、氮源、能源、生長因子、無機鹽和水 1 1

5、、碳源、碳源 ( (碳素化合物碳素化合物) )：凡可構(gòu)成微生凡可構(gòu)成微生物細(xì)胞和代謝中碳元素來源的營養(yǎng)物質(zhì)物細(xì)胞和代謝中碳元素來源的營養(yǎng)物質(zhì)稱為碳源。稱為碳源。 微生物細(xì)胞含碳量微生物細(xì)胞含碳量：細(xì)胞干重的：細(xì)胞干重的50%50%。 微生物細(xì)胞中碳的功能微生物細(xì)胞中碳的功能： （1 1）構(gòu)成微生物體有機分子的）構(gòu)成微生物體有機分子的骨架骨架； （2 2）大多數(shù)微生物的）大多數(shù)微生物的能源物質(zhì)能源物質(zhì)。甘薯、玉米粉、麩皮、米糠、野生植物的淀粉、甘薯、玉米粉、麩皮、米糠、野生植物的淀粉、酒糟、造紙廠亞硫酸液酒糟、造紙廠亞硫酸液CO2有機物有機物葡萄糖、果糖、蔗糖、麥芽糖、淀粉葡萄糖、果糖、蔗糖、麥

6、芽糖、淀粉有機酸、醇類、脂類有機酸、醇類、脂類微生物可以利用的碳源種類：微生物可以利用的碳源種類：有機碳有機碳無機碳無機碳異養(yǎng)微生物異養(yǎng)微生物自養(yǎng)微生物自養(yǎng)微生物碳源譜碳源譜其中糖是應(yīng)用最廣泛的碳源。其中糖是應(yīng)用最廣泛的碳源。甲烷氧化菌（甲基營養(yǎng)型）甲烷氧化菌（甲基營養(yǎng)型） ：甲烷、甲醇甲烷、甲醇根據(jù)不同微生物對碳素利用的情況，可以做什么工作？根據(jù)不同微生物對碳素利用的情況，可以做什么工作？不同的微生物利用碳素的情況：不同的微生物利用碳素的情況：洋蔥假單胞菌：洋蔥假單胞菌：九十多種碳素化合物九十多種碳素化合物纖維素分解菌（部分）：纖維素分解菌（部分）：只利用纖維素只利用纖維素2 2、氮源（氮素

7、化合物）：、氮源（氮素化合物）：凡是構(gòu)成微生物細(xì)胞物質(zhì)或代謝凡是構(gòu)成微生物細(xì)胞物質(zhì)或代謝產(chǎn)物中氮素來源的營養(yǎng)物質(zhì)稱為氮源。產(chǎn)物中氮素來源的營養(yǎng)物質(zhì)稱為氮源。分子氮分子氮 N2（固氮菌、根瘤菌、少數(shù)放線菌和光合細(xì)菌、藍細(xì)菌）（固氮菌、根瘤菌、少數(shù)放線菌和光合細(xì)菌、藍細(xì)菌）無機氮無機氮 NH4、NO3、NO2（多數(shù)微生物）（多數(shù)微生物）有機氮有機氮 蛋白質(zhì)、多肽、氨基酸（多數(shù)微生物）蛋白質(zhì)、多肽、氨基酸（多數(shù)微生物） 牛肉膏、蛋白胨、尿素、酵母膏、玉米漿、餅粕牛肉膏、蛋白胨、尿素、酵母膏、玉米漿、餅粕微生物可利用的氮素化合物微生物可利用的氮素化合物：氮素化合物的功能氮素化合物的功能：構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)，

8、少數(shù)微生物的能源物質(zhì)。構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)，少數(shù)微生物的能源物質(zhì)。3、礦質(zhì)元素、礦質(zhì)元素(無機鹽無機鹽) 為機體提供了必要的金屬元素等為機體提供了必要的金屬元素等 P、S、Fe、Mg、K、Ca (大量元素大量元素)Mn、Cu、Zn、Mo、Co （微量元素）（微量元素） 礦質(zhì)元素主要功能礦質(zhì)元素主要功能： 1 1）、）、構(gòu)成細(xì)胞組分構(gòu)成細(xì)胞組分。如。如P P、S S、MgMg（核酸、蛋白、酶、輔酶）（核酸、蛋白、酶、輔酶） 2 2）、）、構(gòu)成酶的組分和維持酶的活性構(gòu)成酶的組分和維持酶的活性。如（。如（MgMg、K K、 CaCa）是組分和激活）是組分和激活劑，劑，F(xiàn)eFe、P P、Co Co 、ZnZn

9、是組分。是組分。 3 3）、）、調(diào)節(jié)滲透壓、氫離子濃度、氧化還原電位等調(diào)節(jié)滲透壓、氫離子濃度、氧化還原電位等。 如如P P、FeFe、CaCa、K K 4 4）、）、供給自養(yǎng)微生物能源供給自養(yǎng)微生物能源。如。如FeFe、P P、S S。 5 5）、）、影響細(xì)胞分裂影響細(xì)胞分裂。 Fe Fe 大腸桿菌在分裂時缺鐵，只核物質(zhì)增長、延大腸桿菌在分裂時缺鐵，只核物質(zhì)增長、延長而不分裂，細(xì)胞呈絲狀生長。長而不分裂，細(xì)胞呈絲狀生長。 微量元素之間微量元素之間有協(xié)同作用，也有拮抗作用。有協(xié)同作用，也有拮抗作用。如如FeFe、ZnZn、MnMn可促進銅的作可促進銅的作用，用，MnMn卻抵消卻抵消ZnZn的促進

10、作用。的促進作用。 再如再如CoCo和和NiNi與鎂的拮抗作用。與鎂的拮抗作用。（當(dāng)鎂的濃度（當(dāng)鎂的濃度低而低而NiNi的濃度的濃度0.2Mg/L0.2Mg/L時，完全抑制產(chǎn)氣桿菌的生長。當(dāng)鎂的濃度為時，完全抑制產(chǎn)氣桿菌的生長。當(dāng)鎂的濃度為20Mg/L20Mg/L時，時，NiNi的抑制作用極小）的抑制作用極?。┥L因子功能：生長因子功能：構(gòu)成酶的輔基或輔酶構(gòu)成酶的輔基或輔酶生長因子分類：生長因子分類：氨基酸氨基酸 核核 苷苷 維生素維生素酶酶簡單蛋白簡單蛋白結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白=蛋白蛋白 + 輔助因子輔助因子輔酶輔酶(與酶結(jié)合松馳與酶結(jié)合松馳)輔基輔基(與酶結(jié)合牢固與酶結(jié)合牢固) 生長因子是指微生

11、物生長因子是指微生物生長必需生長必需的但不能利用普通的碳源的但不能利用普通的碳源 和氮源和氮源合合成成，需要，需要從外界吸收從外界吸收的且的且需要量又很小需要量又很小的有機物質(zhì)。的有機物質(zhì)。4、生長因子、生長因子 有關(guān)生長因子的注意點：有關(guān)生長因子的注意點：（1）不同的微生物，它們生長所需要的生長因子各不相）不同的微生物，它們生長所需要的生長因子各不相同同克氏桿菌克氏桿菌 生物素、對氨基苯甲酸生物素、對氨基苯甲酸腸膜明串珠菌腸膜明串珠菌 十七種氨基酸十七種氨基酸（2）微生物生長需要的生長因子會隨著外界條件的變）微生物生長需要的生長因子會隨著外界條件的變化而變化化而變化魯毛霉：厭氧：需維生素魯毛

12、霉：厭氧：需維生素B與生物素與生物素 好氧：無需生長因子好氧：無需生長因子（3）生長因子未知微生物的培養(yǎng)）生長因子未知微生物的培養(yǎng)加入天然成分：加入天然成分：酵母膏、牛肉膏或動物、植物的組織液酵母膏、牛肉膏或動物、植物的組織液5、水分、水分 微生物水分含量：微生物水分含量：營養(yǎng)細(xì)胞營養(yǎng)細(xì)胞90%90%，孢子，孢子40%40%。水分在微生物生長代謝中的功能水分在微生物生長代謝中的功能： a.a. 機體內(nèi)生理生化反應(yīng)的基礎(chǔ)，維持蛋白質(zhì)、核酸機體內(nèi)生理生化反應(yīng)的基礎(chǔ)，維持蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子穩(wěn)定的天然構(gòu)象；等生物大分子穩(wěn)定的天然構(gòu)象；b. b. 溶劑與運輸介質(zhì)；溶劑與運輸介質(zhì)；c. c. 細(xì)胞內(nèi)

13、溫度的緩沖劑作用，熱的良好導(dǎo)體。細(xì)胞內(nèi)溫度的緩沖劑作用，熱的良好導(dǎo)體。微生物最適水的活度值微生物最適水的活度值 水的活度（水的活度（AwAw） ：一定溫度和壓力條件下，溶液中一定溫度和壓力條件下，溶液中水的蒸汽壓力與同樣條件水的蒸汽壓力與同樣條件(T(T、P)P)下純水蒸汽壓力之比。下純水蒸汽壓力之比。一般細(xì)菌一般細(xì)菌0.910.91酵母菌酵母菌0.880.88霉菌霉菌0.800.80嗜鹽細(xì)菌嗜鹽細(xì)菌0.760.76嗜鹽真菌嗜鹽真菌0.650.65嗜高滲酵母嗜高滲酵母0.600.60四、微生物的營養(yǎng)類型四、微生物的營養(yǎng)類型微生物微生物營養(yǎng)型營養(yǎng)型自養(yǎng)型自養(yǎng)型異養(yǎng)型異養(yǎng)型能能 源源碳碳 源源CO

14、2有機化合物有機化合物光能型光能型化能型化能型光光 能能化學(xué)能化學(xué)能光能自養(yǎng)型光能自養(yǎng)型化能自養(yǎng)型化能自養(yǎng)型光能異養(yǎng)型光能異養(yǎng)型化能異養(yǎng)型化能異養(yǎng)型生長所需要的營養(yǎng)物質(zhì)生長所需要的營養(yǎng)物質(zhì)自養(yǎng)型生物自養(yǎng)型生物異養(yǎng)型生物異養(yǎng)型生物生物生長過程中能量的來源生物生長過程中能量的來源化能營養(yǎng)型化能營養(yǎng)型光能營養(yǎng)型光能營養(yǎng)型營養(yǎng)類型營養(yǎng)類型電子供體電子供體碳源碳源能源能源代表類群代表類群光能無機營養(yǎng)光能無機營養(yǎng)型型H H2 2、H H2 2S S、S S、或或H H2 2O OCOCO2 2光能光能著色細(xì)菌、藍細(xì)菌、藻著色細(xì)菌、藍細(xì)菌、藻類類光能有機營養(yǎng)光能有機營養(yǎng)型型有機物有機物有機物有機物光能光能紅

15、螺細(xì)菌紅螺細(xì)菌化能無機營養(yǎng)化能無機營養(yǎng)型型H H2 2、H H2 2S S、FeFe2+2+、NHNH3 3、或或NONO- -2 2COCO2 2化學(xué)能化學(xué)能( (無機物氧化無機物氧化) )氫細(xì)菌、硫桿菌、氫細(xì)菌、硫桿菌、亞硝化單胞菌屬亞硝化單胞菌屬(Nitrosomonas(Nitrosomonas) )、硝化、硝化桿菌屬桿菌屬(Nitrobacter(Nitrobacter) )、甲烷桿菌屬甲烷桿菌屬(Methanobacterium(Methanobacterium) )、醋酸桿菌屬醋酸桿菌屬(Acetobacter(Acetobacter) )化能有機營養(yǎng)化能有機營養(yǎng)型型有機物有機物

16、有機物有機物化學(xué)能化學(xué)能( (有機物氧化有機物氧化) )假單胞菌屬、芽孢桿菌假單胞菌屬、芽孢桿菌屬、乳酸菌屬、真菌、屬、乳酸菌屬、真菌、原生動物原生動物 微生物的營養(yǎng)類型微生物的營養(yǎng)類型 1、光能自養(yǎng)型（、光能自養(yǎng)型（光能無機營養(yǎng)型光能無機營養(yǎng)型） 能夠利用光能并以能夠利用光能并以CO2作為作為唯一或主要碳源唯一或主要碳源進行生長的微生物。進行生長的微生物。念珠藍細(xì)菌念珠藍細(xì)菌基本特點：基本特點：B、供氫體：還原性無機物，還原、供氫體：還原性無機物，還原CO2A、光合色素（葉綠素、細(xì)菌葉綠素）、光合色素（葉綠素、細(xì)菌葉綠素）光光葉綠素葉綠素H2OCO2 (CH2O)+O2（藍細(xì)菌）（藍細(xì)菌）實

17、例：實例： 紅硫細(xì)菌紅硫細(xì)菌，以，以H H2 2S S為電子供體，產(chǎn)生細(xì)胞物質(zhì)，并伴為電子供體，產(chǎn)生細(xì)胞物質(zhì)，并伴隨硫元素的產(chǎn)生。隨硫元素的產(chǎn)生。CO2+ + 2H2S光合色素光合色素光能光能 CH2O + 2S+ + 2S+ H2O2、光能異養(yǎng)型、光能異養(yǎng)型 (光能有機營養(yǎng)型）光能有機營養(yǎng)型） 利用光能并以有機化合物作為利用光能并以有機化合物作為唯一或主要碳源唯一或主要碳源進行進行生長的一類厭氧微生物，又稱有機光合細(xì)菌。生長的一類厭氧微生物，又稱有機光合細(xì)菌。在生長時在生長時大多數(shù)需要外源的生長因子。大多數(shù)需要外源的生長因子。紫色非硫細(xì)菌紫色非硫細(xì)菌基本特點：基本特點：b.b.供氫體：有機物

18、，還原供氫體：有機物，還原COCO2 2或或有機物形成細(xì)胞物質(zhì)有機物形成細(xì)胞物質(zhì)a.a.光合色素，光合作用光合色素，光合作用光能異養(yǎng)型微生物在光能異養(yǎng)型微生物在C源利用上的特殊性：源利用上的特殊性： 以有機質(zhì)作為主要以有機質(zhì)作為主要C源，源， 能利用能利用CO2 ，但它不是唯一碳源。，但它不是唯一碳源。光能光能 細(xì)菌葉綠細(xì)菌葉綠（紅螺菌紅螺菌） CH3 CO2+2CHOH CH2O+2CH3COCH3+H2O CH3典型實例：典型實例： 3 3、化能自養(yǎng)型、化能自養(yǎng)型( (化能無機營養(yǎng)型）化能無機營養(yǎng)型） 利用無機化合物氧化時（利用無機化合物氧化時（S S、H H2 2S S、H H2 2、N

19、HNH3 3、Fe)Fe)釋放的能量作為能釋放的能量作為能源，利用源，利用COCO2 2或碳酸鹽作為或碳酸鹽作為唯一或主要碳源唯一或主要碳源進行生長的一類微生物。進行生長的一類微生物。產(chǎn)甲烷細(xì)菌產(chǎn)甲烷細(xì)菌 典型實例：典型實例： 硫化細(xì)菌、硝化細(xì)菌硫化細(xì)菌、硝化細(xì)菌(亞硝酸菌和硝酸菌亞硝酸菌和硝酸菌)、產(chǎn)甲烷菌、鐵細(xì)菌、產(chǎn)甲烷菌、鐵細(xì)菌 H2S、 NO2 H2、 Fe2+ 基本特點：基本特點： a. a. 能源：無機物氧化；能源：無機物氧化； b. b. 供氫體：無機物，還原供氫體：無機物，還原COCO2 2； c. COc. CO2 2為唯一碳源。為唯一碳源。硝化細(xì)菌硝化細(xì)菌: : 亞硝化細(xì)菌

20、亞硝化細(xì)菌 2NH2NH4 4+ + +3O+3O2 22NO2NO2 2- - +2H+2H2 2O + 4HO + 4H+ +132Kcal+132Kcal 硝化細(xì)菌硝化細(xì)菌 NONO2 2- - +1/2O+1/2O2 2 NO NO3 3- - +18.1 Kcal+18.1 Kcal硫化細(xì)菌硫化細(xì)菌: :通過氧化還原態(tài)的無機硫化物（通過氧化還原態(tài)的無機硫化物（H H2 2S S、S S、 S S2 2O O3 32-2- 、SOSO3 32-2-）獲得能）獲得能量（硫桿菌屬，硫微螺菌屬）量（硫桿菌屬，硫微螺菌屬） H H2 2S + 1/2 OS + 1/2 O2 2 S +H S

21、+H2 2O + 50.1 KcalO + 50.1 Kcal S + 1 1/2 O S + 1 1/2 O2 2+H+H2 2O HO H2 2SOSO4 4+149.8 Kcal+149.8 Kcal鐵細(xì)菌：鐵細(xì)菌：氧化氧化FeFe2+2+為為FeFe3+3+獲取能量并同化獲取能量并同化COCO2 2 2Fe 2Fe2+2+1/2O+1/2O2 2+2H+2H+ + 2Fe 2Fe3+3+H+H2 2O+21.2 KcalO+21.2 Kcal氫細(xì)菌：氫細(xì)菌：具有氫化酶，從氫的氧化獲取能量，同化具有氫化酶，從氫的氧化獲取能量，同化COCO2 2 H H2 2+ 1/2 O+ 1/2 O2

22、 2 H H2 2O + 56.7 KcalO + 56.7 Kcal硝化細(xì)菌硝化細(xì)菌 鐵細(xì)菌鐵細(xì)菌4、化能異養(yǎng)型、化能異養(yǎng)型（化能有機營養(yǎng)型）（化能有機營養(yǎng)型） 以有機化合物為碳源，利用有機化合物氧化過程中產(chǎn)生的能量作以有機化合物為碳源，利用有機化合物氧化過程中產(chǎn)生的能量作為能源而生長的一類微生物。它包括絕大多數(shù)的細(xì)菌、放線菌及全部為能源而生長的一類微生物。它包括絕大多數(shù)的細(xì)菌、放線菌及全部的真菌。的真菌。蘇云金桿菌蘇云金桿菌基本特點：基本特點： a. 能源：有機物氧化能源：有機物氧化 b. 碳源：有機物碳源：有機物所有致病微生物均為化能有機異養(yǎng)型微生物。所有致病微生物均為化能有機異養(yǎng)型微生

23、物?；墚愷B(yǎng)型微生物的分類：化能異養(yǎng)型微生物的分類：（生活場所、獲取養(yǎng)料方式）（生活場所、獲取養(yǎng)料方式）兼性寄生兼性寄生/兼性腐生菌：既營寄生又營腐生生活的。兼性腐生菌：既營寄生又營腐生生活的。寄生菌：只能在活寄主體吸收營養(yǎng)物生活的。寄生菌：只能在活寄主體吸收營養(yǎng)物生活的。腐生菌：利用無生命的有機物作為營養(yǎng)物質(zhì)。腐生菌：利用無生命的有機物作為營養(yǎng)物質(zhì)。結(jié)核桿菌結(jié)核桿菌大腸桿菌大腸桿菌 小小 結(jié)結(jié) 1、微生物營養(yǎng)型劃分的依據(jù)是什么？、微生物營養(yǎng)型劃分的依據(jù)是什么？碳源碳源能源能源2、微生物營養(yǎng)劃分的相對性、微生物營養(yǎng)劃分的相對性 同一微生物在不同培養(yǎng)條件下生長時，它們的營養(yǎng)型可能發(fā)生變化同一微生

24、物在不同培養(yǎng)條件下生長時，它們的營養(yǎng)型可能發(fā)生變化。微生物微生物 提供的環(huán)境條件提供的環(huán)境條件 能源利用情況能源利用情況 營養(yǎng)型營養(yǎng)型氫單胞菌氫單胞菌 單純的無機物環(huán)境單純的無機物環(huán)境 利用氫的氧化獲得能量，利用氫的氧化獲得能量， 自養(yǎng)生活自養(yǎng)生活 將將CO2還原成細(xì)胞物質(zhì)還原成細(xì)胞物質(zhì) 提供有機物提供有機物 利用有機物獲得能量利用有機物獲得能量 異養(yǎng)生活異養(yǎng)生活紅螺菌：紅螺菌： 光光 照照 利用光能作能源利用光能作能源 光能異養(yǎng)光能異養(yǎng) 暗處理暗處理 利用有機物氧化產(chǎn)能利用有機物氧化產(chǎn)能 化能異養(yǎng)化能異養(yǎng)五、培養(yǎng)基五、培養(yǎng)基: : 是人工配制的適合微生物生長繁殖或積累代謝產(chǎn)物的營是人工配制的

25、適合微生物生長繁殖或積累代謝產(chǎn)物的營養(yǎng)物質(zhì)。養(yǎng)物質(zhì)。培養(yǎng)基的作用：培養(yǎng)基的作用： 為微生物提供理想的人工培為微生物提供理想的人工培養(yǎng)環(huán)境，以進行微生物養(yǎng)環(huán)境，以進行微生物生命活生命活動規(guī)律動規(guī)律的研究和微生物的研究和微生物生物制生物制品品的生產(chǎn)。的生產(chǎn)。（一）、配制培養(yǎng)基的基本原則（一）、配制培養(yǎng)基的基本原則1、適合不同微生物的營養(yǎng)特點、適合不同微生物的營養(yǎng)特點 (1)從營養(yǎng)型的角度看從營養(yǎng)型的角度看生理特點不同生理特點不同細(xì)菌細(xì)菌放線菌放線菌霉菌霉菌營養(yǎng)要求不同營養(yǎng)要求不同牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基高氏一號培養(yǎng)基高氏一號培養(yǎng)基馬丁氏培養(yǎng)基或蔡氏培養(yǎng)基馬丁氏培養(yǎng)基或蔡氏培養(yǎng)基(2)從

26、類群的角度看從類群的角度看自養(yǎng)微生物自養(yǎng)微生物 合成能力強合成能力強 簡單的無機物簡單的無機物異養(yǎng)微生物異養(yǎng)微生物 合成能力弱合成能力弱 至少提供一種有機物至少提供一種有機物 2、調(diào)配好培養(yǎng)基中各種營養(yǎng)成分的比例和濃度、調(diào)配好培養(yǎng)基中各種營養(yǎng)成分的比例和濃度 濃度過高濃度過高微生物的生長起抑制作用，微生物的生長起抑制作用， 濃度過小濃度過小不能滿足微生物生長的需要。不能滿足微生物生長的需要。 a、碳氮比（碳氮比（C/N）直接影響微生物生長與繁殖及代謝物的形成與積直接影響微生物生長與繁殖及代謝物的形成與積累，故常作為考察培養(yǎng)基組成時的一個重要指標(biāo)；累，故常作為考察培養(yǎng)基組成時的一個重要指標(biāo)； 不

27、同的微生物，所需營養(yǎng)物不同的微生物，所需營養(yǎng)物C/NC/N不同。不同。 細(xì)菌、酵母菌細(xì)胞的細(xì)菌、酵母菌細(xì)胞的C/N=5:1C/N=5:1，而霉菌，而霉菌=10:1 ,=10:1 ,土壤中微生物群體土壤中微生物群體要求要求碳氮比碳氮比25:125:1 （？）（？）同一種微生物在不同同一種微生物在不同C/NC/N培養(yǎng)基培養(yǎng)時，表現(xiàn)不同。培養(yǎng)基培養(yǎng)時，表現(xiàn)不同。 短棒桿菌的谷氨酸發(fā)酵短棒桿菌的谷氨酸發(fā)酵C/N=4:1C/N=4:1，菌體繁殖；，菌體繁殖； C/N=3:1C/N=3:1，谷氨酸形成，谷氨酸形成 碳氮磷比：碳氮磷比： 水、碳源、氮源、無機鹽及生長因子為微生物共同需水、碳源、氮源、無機鹽及

28、生長因子為微生物共同需要的物質(zhì)。由于不同微生物細(xì)胞的組成不同，對各營養(yǎng)要的物質(zhì)。由于不同微生物細(xì)胞的組成不同，對各營養(yǎng)元素的比例要求也不同。元素的比例要求也不同。 這里主要是指碳氮比這里主要是指碳氮比 培養(yǎng)基中所含的培養(yǎng)基中所含的C C源中源中C C原子的原子的摩爾數(shù)摩爾數(shù)/ N/ N源中源中N N原子的摩爾數(shù)。原子的摩爾數(shù)。C/N比值比值= 碳源中的碳原子的碳源中的碳原子的mol數(shù)數(shù)氮源中所含的氮原子的氮源中所含的氮原子的mol數(shù)數(shù)b b、其它營養(yǎng)的比例、其它營養(yǎng)的比例（礦質(zhì)元素、氨基酸）（礦質(zhì)元素、氨基酸） 大量元素大量元素 1010-3-3-10-10-4-4 mol/L mol/L 微

29、量元素微量元素 1010-6-6-10-10-8-8 mol/L mol/L廢水處理中廢水處理中的的碳氮磷比碳氮磷比：滿足活性污泥的營養(yǎng)要求：滿足活性污泥的營養(yǎng)要求！ 工業(yè)廢水工業(yè)廢水: :如酒精廢水缺氮；洗滌廢水磷過剩、缺氮。如酒精廢水缺氮；洗滌廢水磷過剩、缺氮。 缺氮用糞便污水或尿素補充。缺磷用磷酸二氫鉀補充。缺氮用糞便污水或尿素補充。缺磷用磷酸二氫鉀補充。3、控制控制物理化學(xué)條件物理化學(xué)條件pHO2CO2滲透壓滲透壓微生物生長繁殖微生物生長繁殖培養(yǎng)條件培養(yǎng)條件影響影響影響影響微生物培養(yǎng)體系微生物培養(yǎng)體系 (1) 培養(yǎng)基的培養(yǎng)基的pH值的控制。值的控制。 a.a.根據(jù)各類微生物的特根據(jù)各類

30、微生物的特點來調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的點來調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH值。值。 霉菌、酵母菌適于酸性，霉菌、酵母菌適于酸性， (pH4.5-6.0左右左右) 細(xì)菌、放線菌喜中性或偏堿性細(xì)菌、放線菌喜中性或偏堿性 (pH7.0-7.5左右左右) b.使用使用pH值緩沖劑值緩沖劑 磷酸鹽、碳酸鹽、蛋白胨、氨基酸磷酸鹽、碳酸鹽、蛋白胨、氨基酸( (配制培養(yǎng)時加入配制培養(yǎng)時加入) ) 磷酸鹽緩沖作用的反應(yīng)式為：磷酸鹽緩沖作用的反應(yīng)式為： H+(強酸強酸)+HPO 4 = (弱堿弱堿) H2PO 4 - (弱酸弱酸) OH-(強堿強堿)+H2PO4 -(弱酸弱酸) HPO 4 = (弱堿弱堿)+H2O 碳酸鈣碳酸鈣（配制培養(yǎng)基

31、時加入）（配制培養(yǎng)基時加入） 酸或堿酸或堿（培養(yǎng)過程中加入）（培養(yǎng)過程中加入） 由微生物與氧氣的關(guān)系形成了三類微生物：由微生物與氧氣的關(guān)系形成了三類微生物： 專性好氧性微生物專性好氧性微生物 專性厭氧性微生物專性厭氧性微生物 兼性厭氧的微生物兼性厭氧的微生物實踐對策：實踐對策： 專性好氧性微生物：空氣提供氧氣、工業(yè)上采用通氣裝置。專性好氧性微生物：空氣提供氧氣、工業(yè)上采用通氣裝置。 專性厭氧性微生物：采用理化方法除氧、向培養(yǎng)體系加入專性厭氧性微生物：采用理化方法除氧、向培養(yǎng)體系加入還原劑還原劑 （胱氨酸、巰基乙酸鈉、（胱氨酸、巰基乙酸鈉、Na2S和抗壞血酸）和抗壞血酸）(2)(2) O2濃度的

32、調(diào)節(jié)濃度的調(diào)節(jié)（3 3）COCO2 2的調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié) 對自養(yǎng)微生物來說，空氣中只占容積的對自養(yǎng)微生物來說，空氣中只占容積的0.03%0.03%的的COCO2 2量意味著什么？量意味著什么？增加增加COCO2 2供應(yīng)的途徑：供應(yīng)的途徑：培養(yǎng)基中加入培養(yǎng)基中加入NaHCONaHCO3 3（4 4）滲透壓和）滲透壓和a aw w等滲溶液等滲溶液適宜微生物生長適宜微生物生長高滲溶液高滲溶液細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離低滲溶液低滲溶液細(xì)胞吸水膨脹，直至破裂細(xì)胞吸水膨脹，直至破裂 大多數(shù)微生物大多數(shù)微生物適合在適合在等滲等滲的環(huán)境下生長，而有的菌如的環(huán)境下生長，而有的菌如Staphylococcus a

33、ureus則能在則能在3mol/L NaCl的高滲溶液中生長。能在的高滲溶液中生長。能在高鹽環(huán)境（高鹽環(huán)境（2.86.2/L NaCl）生長的微生物常被稱為）生長的微生物常被稱為嗜鹽微生物。嗜鹽微生物。水的活度水的活度aw 有時也常用有時也常用相對濕度（相對濕度（RH) 的概念（的概念（ w 100= RH ）（5）氧化還原電勢）氧化還原電勢 是度量某氧化還原系統(tǒng)中還原劑釋放電子或氧化劑接受電子趨勢的是度量某氧化還原系統(tǒng)中還原劑釋放電子或氧化劑接受電子趨勢的一種指標(biāo)。一種指標(biāo)。各種微生物對培養(yǎng)基的氧化還原電勢的要求：各種微生物對培養(yǎng)基的氧化還原電勢的要求： 好氧微生物：好氧微生物：+0.3+0

34、.4V,(+0.3+0.4V,(在在0.1V0.1V以上的環(huán)境中均能生長以上的環(huán)境中均能生長) )； 厭氧微生物：厭氧微生物：只能在只能在+0.1V+0.1V以下生長；以下生長； 兼性厭氧微生物：兼性厭氧微生物：+0.1V+0.1V以上呼吸、以上呼吸、+0.1V+0.1V以下發(fā)酵。以下發(fā)酵。對微生物影響最大的是：對微生物影響最大的是： 分子氧和分子氫的濃度。分子氧和分子氫的濃度。培養(yǎng)基中常用的還原劑：培養(yǎng)基中常用的還原劑：巰基乙酸、抗壞血酸、硫化氫、半胱氨酸、谷胱甘肽、二硫蘇糖醇等。巰基乙酸、抗壞血酸、硫化氫、半胱氨酸、谷胱甘肽、二硫蘇糖醇等。 配制培養(yǎng)基時，應(yīng)盡量考慮利用價廉并且易于獲得的原

35、料配制培養(yǎng)基時，應(yīng)盡量考慮利用價廉并且易于獲得的原料作為培養(yǎng)基的成分，特別是在工業(yè)發(fā)酵中，培養(yǎng)基用量很大，作為培養(yǎng)基的成分，特別是在工業(yè)發(fā)酵中，培養(yǎng)基用量很大，更應(yīng)該考慮到這一點，以便降低產(chǎn)品成本。更應(yīng)該考慮到這一點，以便降低產(chǎn)品成本。 1.1.以粗代精以粗代精 2.2.以野代家以野代家 3.3.以廢代好以廢代好 4.4.以簡代繁以簡代繁 5.5.以氮代朊以氮代朊 6.6.以纖代糖以纖代糖 7.7.以烴代糧以烴代糧 8.8.以國代進以國代進4.4.經(jīng)濟節(jié)約經(jīng)濟節(jié)約按培養(yǎng)基成分分按培養(yǎng)基成分分按培養(yǎng)基的用途分按培養(yǎng)基的用途分按物理性狀分按物理性狀分（三）、培養(yǎng)基的類型（三）、培養(yǎng)基的類型培養(yǎng)基類

36、型培養(yǎng)基類型合成培養(yǎng)基合成培養(yǎng)基天然培養(yǎng)基天然培養(yǎng)基基本培養(yǎng)基基本培養(yǎng)基加富培養(yǎng)基加富培養(yǎng)基選擇培養(yǎng)基選擇培養(yǎng)基鑒別培養(yǎng)基鑒別培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基半固體培養(yǎng)基半固體培養(yǎng)基（二）、培養(yǎng)基的配制（二）、培養(yǎng)基的配制1 1、配制溶液；按配方。、配制溶液；按配方。 加入順序：加入順序：1 1緩沖劑緩沖劑 2 2無機化合物無機化合物 3 3微量元素化合物微量元素化合物 4 4維生素及生長素維生素及生長素 根據(jù)需要加入螯合劑根據(jù)需要加入螯合劑EDTA (加入濃度加入濃度0.01%)或或NTA(氮川三乙酸氮川三乙酸)避免產(chǎn)生金屬避免產(chǎn)生金屬鹽沉淀。鹽沉淀。2、調(diào)節(jié)、調(diào)節(jié)pH值；值；

37、可用可用10%HCl或或10%NaOH進行調(diào)節(jié)。進行調(diào)節(jié)。3 3、過濾；、過濾；用濾紙、紗布或棉花趁熱將已配好的培養(yǎng)基過濾。用濾紙、紗布或棉花趁熱將已配好的培養(yǎng)基過濾。 4 4、分裝；、分裝；試管或錐形瓶。試管或錐形瓶。5 5、加棉塞、加棉塞 ；分裝完畢后，需要用棉塞堵住管口或瓶口。堵棉塞的主要目分裝完畢后，需要用棉塞堵住管口或瓶口。堵棉塞的主要目的是過濾空氣，避免污染。的是過濾空氣，避免污染。6 6、滅菌；、滅菌； 高壓蒸氣滅菌。高壓蒸氣滅菌。 一般培養(yǎng)基一般培養(yǎng)基: : 1.05 Kg/cm2, 121.3, 15-30 min 含糖培養(yǎng)基含糖培養(yǎng)基: : 0.56 Kg/cm2, 112

38、.6 , 15-30 min常見的培養(yǎng)四大類微生物的培養(yǎng)基常見的培養(yǎng)四大類微生物的培養(yǎng)基細(xì)菌（牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基）：細(xì)菌（牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基）：牛肉膏牛肉膏 3g 3g 蛋白胨蛋白胨 10g NaCl10g NaCl 5g H 5g H2 2O 1000mlO 1000ml放線菌（高氏放線菌（高氏1 1號）號）淀粉淀粉 20g K20g K2 2HPO4 0.5g NaClHPO4 0.5g NaCl 0.5g MgSO 0.5g MgSO4 4.7H2O 0.5g .7H2O 0.5g KNO3 1g FeSO4 0.01g H2O 1000mlKNO3 1g FeSO4 0.01g H2O

39、 1000ml酵母菌酵母菌( (麥芽汁培養(yǎng)基麥芽汁培養(yǎng)基) )干麥芽粉加四倍水，在干麥芽粉加四倍水，在50-6050-60保溫糖化保溫糖化3-43-4小時，用碘液試驗檢查至小時，用碘液試驗檢查至糖化完全為止，調(diào)整糖液濃度為糖化完全為止，調(diào)整糖液濃度為1010。巴林，煮沸后，沙布過濾，調(diào)。巴林，煮沸后，沙布過濾，調(diào)PHPH為為6.06.0。霉菌（查氏合成培養(yǎng)基）霉菌（查氏合成培養(yǎng)基）NaNONaNO3 3 3g K 3g K2 2HPOHPO4 4 1g KCl 1g KCl 0.5g MgSO 0.5g MgSO4 4.7H.7H2 2O 0.5gFeSOO 0.5gFeSO4 4 0.01g

40、 0.01g 蔗糖蔗糖 30g H30g H2 2O 1000mlO 1000ml1、按照培養(yǎng)基成分分：、按照培養(yǎng)基成分分： a. 合成培養(yǎng)基合成培養(yǎng)基 化學(xué)成分和濃度完全清楚的物質(zhì)配制的培養(yǎng)基?；瘜W(xué)成分和濃度完全清楚的物質(zhì)配制的培養(yǎng)基。高氏一號合成培養(yǎng)基高氏一號合成培養(yǎng)基 可溶性淀粉可溶性淀粉 20.0克克KNO3 1.0克克K2HPO4 0.5克克MgSO47H2O 0.5 克克NaCl 0.5克克FeSO4 7H2O 溶液溶液2滴（滴（10%）蒸餾水蒸餾水 1000毫升毫升b. 天然培養(yǎng)基天然培養(yǎng)基 以動植物組織或微生物浸出液為原料配制的培養(yǎng)基。以動植物組織或微生物浸出液為原料配制的培養(yǎng)

41、基。（牛肉膏蛋白胨）（牛肉膏蛋白胨） 牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基 牛肉膏牛肉膏 3.0 克克蛋白胨蛋白胨 10.0 克克食鹽食鹽 5.0 克克蒸餾水（自來水）蒸餾水（自來水） 1000毫升毫升2、按照培養(yǎng)用途：、按照培養(yǎng)用途： b b、加富培養(yǎng)基：、加富培養(yǎng)基：加富培養(yǎng)基是指在普通培養(yǎng)基里加加富培養(yǎng)基是指在普通培養(yǎng)基里加某些特殊的營養(yǎng)某些特殊的營養(yǎng)物，物，如血、血清、動物（或植物）組織液或其他營養(yǎng)物質(zhì)（或生長因如血、血清、動物（或植物）組織液或其他營養(yǎng)物質(zhì)（或生長因子）子）的一類營養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基，用以培養(yǎng)某種或某類營養(yǎng)要求苛刻的的一類營養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基，用以培養(yǎng)某種或某類營養(yǎng)要求苛刻的

42、異養(yǎng)微生物。異養(yǎng)微生物。a a、基本培養(yǎng)：、基本培養(yǎng)：將多種微生物都需要的營養(yǎng)物質(zhì)配而成培養(yǎng)基。將多種微生物都需要的營養(yǎng)物質(zhì)配而成培養(yǎng)基。牛肉牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基是最常用的基礎(chǔ)培養(yǎng)基膏蛋白胨培養(yǎng)基是最常用的基礎(chǔ)培養(yǎng)基D D、鑒別培養(yǎng)基、鑒別培養(yǎng)基 根據(jù)微生物的代謝特點，通過指示劑的呈色反應(yīng)，用以鑒別不同微根據(jù)微生物的代謝特點，通過指示劑的呈色反應(yīng)，用以鑒別不同微生物的培養(yǎng)基。生物的培養(yǎng)基。（伊紅（伊紅- -甲基藍培養(yǎng)基）甲基藍培養(yǎng)基）鑒別大腸桿菌鑒別大腸桿菌( (菌落小菌落小, ,綠色綠色光澤光澤) )和產(chǎn)氣腸桿菌和產(chǎn)氣腸桿菌( (菌落大菌落大, ,灰棕色灰棕色) )C C、選擇培養(yǎng)基、選擇培養(yǎng)

43、基 利用微生物對各種利用微生物對各種化學(xué)物質(zhì)敏感程度化學(xué)物質(zhì)敏感程度的差異，在培養(yǎng)基中加入染料、的差異，在培養(yǎng)基中加入染料、膽汁酸鹽、抗生素等，用以抑制非目的微生物的生長并使所要分離的膽汁酸鹽、抗生素等，用以抑制非目的微生物的生長并使所要分離的微生物生長繁殖的培養(yǎng)基。如缺氮培養(yǎng)基可分離到固氮微生物微生物生長繁殖的培養(yǎng)基。如缺氮培養(yǎng)基可分離到固氮微生物 。G+菌受抑制菌受抑制G-菌菌能發(fā)酵乳能發(fā)酵乳糖產(chǎn)酸糖產(chǎn)酸不發(fā)酵乳糖不產(chǎn)酸，不發(fā)酵乳糖不產(chǎn)酸，菌落無色透明菌落無色透明產(chǎn)酸力強，產(chǎn)酸力強，菌落呈紫綠菌落呈紫綠色金屬光澤色金屬光澤產(chǎn)酸力弱，產(chǎn)酸力弱，菌落棕色菌落棕色EnterbacterKlebs

44、iellaHafniaSarrdiaProteusSalmonellaShigellaE.coli試樣試樣EMB在鑒別各種腸道桿菌中的作用：在鑒別各種腸道桿菌中的作用： 某化工廠的污水池中，含有某化工廠的污水池中，含有一種有害的、難于降解的有機一種有害的、難于降解的有機化合物化合物A A，研究人員用化合物，研究人員用化合物A A、磷酸鹽、鎂鹽以及微量元素配磷酸鹽、鎂鹽以及微量元素配制的培養(yǎng)基，成功地篩選到能制的培養(yǎng)基，成功地篩選到能高效降解化合物高效降解化合物A A的細(xì)菌（目的的細(xì)菌（目的菌）。菌）。 實驗的主要步驟如圖所實驗的主要步驟如圖所示。請分析回答問題：示。請分析回答問題：培養(yǎng)基中加入

45、化合物培養(yǎng)基中加入化合物A A的目的是篩選的目的是篩選，這種培養(yǎng)基屬于培養(yǎng)基。，這種培養(yǎng)基屬于培養(yǎng)基?！澳康木康木鄙L所需的氮源和碳源是來生長所需的氮源和碳源是來自培養(yǎng)基中的。自培養(yǎng)基中的。實驗需要振蕩培養(yǎng)，由此推測實驗需要振蕩培養(yǎng)，由此推測“目的菌目的菌”的代謝類型是的代謝類型是 。培養(yǎng)若干天后，應(yīng)選擇培養(yǎng)瓶中化合培養(yǎng)若干天后，應(yīng)選擇培養(yǎng)瓶中化合物物A A含量的培養(yǎng)液，接入新的培養(yǎng)含量的培養(yǎng)液，接入新的培養(yǎng)液中連續(xù)培養(yǎng)，使液中連續(xù)培養(yǎng)，使“目的菌目的菌”的數(shù)量。的數(shù)量。目的菌目的菌選擇選擇化合物化合物A A異氧需氧異氧需氧降低降低增加增加加入膽汁酸鹽（麥康蓋培養(yǎng)基）加入膽汁酸鹽（麥康蓋培

46、養(yǎng)基） G+被抑制，被抑制，G-生長；生長；加入幾滴加入幾滴10%酚酚 細(xì)菌、霉菌被抑制，放線菌可生長；細(xì)菌、霉菌被抑制，放線菌可生長；加入青霉素、四環(huán)素、鏈霉素加入青霉素、四環(huán)素、鏈霉素 細(xì)菌、放線菌被抑制，酵母菌和霉菌細(xì)菌、放線菌被抑制，酵母菌和霉菌可被分離?？杀环蛛x。 3、按照培養(yǎng)基的物理性狀、按照培養(yǎng)基的物理性狀 b b、液體培養(yǎng)基、液體培養(yǎng)基 未加凝固劑呈液態(tài)的培養(yǎng)基稱為液體培養(yǎng)基。未加凝固劑呈液態(tài)的培養(yǎng)基稱為液體培養(yǎng)基。 c c、半固體培養(yǎng)基、半固體培養(yǎng)基 在液體培養(yǎng)基中加入少量瓊脂。在液體培養(yǎng)基中加入少量瓊脂。瓊脂含量一般為瓊脂含量一般為0.2%-0.7%0.2%-0.7%。 a

47、 a、固體培養(yǎng)基、固體培養(yǎng)基 在液體培養(yǎng)基中加入在液體培養(yǎng)基中加入凝固劑凝固劑使呈固體狀態(tài)，稱為固體培養(yǎng)基。使呈固體狀態(tài)，稱為固體培養(yǎng)基。( (瓊瓊脂脂1.5-2%)1.5-2%)第三節(jié)第三節(jié) 微生物營養(yǎng)物質(zhì)的吸收機制微生物營養(yǎng)物質(zhì)的吸收機制一、影響微生物對營養(yǎng)物質(zhì)吸收的因素一、影響微生物對營養(yǎng)物質(zhì)吸收的因素1、第一因素：細(xì)胞膜、第一因素：細(xì)胞膜 細(xì)胞膜細(xì)胞膜選擇性透膜選擇性透膜 細(xì)胞莢膜、粘液層以及細(xì)胞壁細(xì)胞莢膜、粘液層以及細(xì)胞壁2、第二因素：微生物細(xì)胞生活的環(huán)境、第二因素：微生物細(xì)胞生活的環(huán)境 pH值、溫度值、溫度3、第三因素：被吸收物質(zhì)的特性。、第三因素：被吸收物質(zhì)的特性。 分子量、溶解

48、度分子量、溶解度(影響物質(zhì)的溶解度、細(xì)胞膜的流動性和運輸系統(tǒng)的活性影響物質(zhì)的溶解度、細(xì)胞膜的流動性和運輸系統(tǒng)的活性)二、微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式二、微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式 是否消耗是否消耗能量能量 是否需要是否需要載體載體 是否發(fā)生被吸收物的是否發(fā)生被吸收物的化學(xué)變化化學(xué)變化 。單純擴散單純擴散促進擴散促進擴散主動運輸主動運輸基團轉(zhuǎn)位基團轉(zhuǎn)位根據(jù)微生物對物質(zhì)的吸收過程根據(jù)微生物對物質(zhì)的吸收過程：1 1、單純擴散（稱被動擴散）、單純擴散（稱被動擴散） 被吸收物質(zhì)依靠其在細(xì)胞內(nèi)外的濃度梯度為動力，被吸收物質(zhì)依靠其在細(xì)胞內(nèi)外的濃度梯度為動力，從濃度高的地區(qū)向濃度低的胞內(nèi)擴散的過程。從濃度高的地

49、區(qū)向濃度低的胞內(nèi)擴散的過程。SSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSS胞外胞外 胞膜胞膜 胞內(nèi)胞內(nèi)SSS單純擴散的特點：單純擴散的特點：C、運輸動力、運輸動力A、非特異性的、非特異性的B、吸收過程不發(fā)生化學(xué)變化、吸收過程不發(fā)生化學(xué)變化 營養(yǎng)物質(zhì)單純擴散能力的影響因素：營養(yǎng)物質(zhì)單純擴散能力的影響因素：A、吸收營養(yǎng)物質(zhì)的分子大小、吸收營養(yǎng)物質(zhì)的分子大小B、溶解性、溶解性(脂溶性或水溶性脂溶性或水溶性)C、極性大小、極性大小(小小 高）高）D、膜外、膜外pHE、溫度。、溫度。2 2、促進擴散、促進擴散 以細(xì)胞內(nèi)外的濃度梯度為動力，在以細(xì)胞內(nèi)外的濃度梯度為動力，在載體載體物質(zhì)參與下，物物質(zhì)參與下，

50、物質(zhì)從濃度高的胞外向濃度低的胞內(nèi)擴散。（質(zhì)從濃度高的胞外向濃度低的胞內(nèi)擴散。（真核微生物真核微生物） 與單純擴散的相同點：與單純擴散的相同點：c.無需代謝能。無需代謝能。a.被動的擴散。被動的擴散。b.無化學(xué)變化。無化學(xué)變化。促進擴散獨有的特點：促進擴散獨有的特點： 載體使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)的擴散加快，它載體使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)的擴散加快，它會影響該營養(yǎng)物質(zhì)在膜內(nèi)外建立濃度會影響該營養(yǎng)物質(zhì)在膜內(nèi)外建立濃度的動態(tài)平衡狀態(tài)嗎？的動態(tài)平衡狀態(tài)嗎？ A、載體的專一性、載體的專一性 B、運輸速率提高、運輸速率提高3 3、主動運輸、主動運輸 以代謝能為動力，在以代謝能為動力，在載體參與下，將物質(zhì)載體參與下，將物質(zhì)從胞外向胞內(nèi)

51、轉(zhuǎn)運。從胞外向胞內(nèi)轉(zhuǎn)運。SSSSSSSSSSSSTSSSSSS胞外胞外 胞膜胞膜 胞內(nèi)胞內(nèi)T S T S T主動運輸同促進擴散的共同點：主動運輸同促進擴散的共同點： A、 載體載體B、載體構(gòu)型的變化。、載體構(gòu)型的變化。主動運輸與促進擴散的不同點：主動運輸與促進擴散的不同點：A、動力、動力B、載體構(gòu)型變化原理、載體構(gòu)型變化原理4 4、基團轉(zhuǎn)位：、基團轉(zhuǎn)位： 被吸收物質(zhì)以微生物的代謝能為動力，通過一個復(fù)雜的被吸收物質(zhì)以微生物的代謝能為動力，通過一個復(fù)雜的運輸系統(tǒng)從胞外轉(zhuǎn)運到胞內(nèi)，并發(fā)生化學(xué)變化。運輸系統(tǒng)從胞外轉(zhuǎn)運到胞內(nèi)，并發(fā)生化學(xué)變化。（厭氧細(xì)厭氧細(xì)菌和兼性厭氧細(xì)菌菌和兼性厭氧細(xì)菌）大腸桿菌磷酸轉(zhuǎn)

52、移酶體系與葡萄糖的運輸大腸桿菌磷酸轉(zhuǎn)移酶體系與葡萄糖的運輸大腸桿菌磷酸轉(zhuǎn)移酶體系與葡萄糖的運輸大腸桿菌磷酸轉(zhuǎn)移酶體系與葡萄糖的運輸 磷酸化的葡萄糖被限制在細(xì)胞內(nèi)，因為磷酸磷酸化的葡萄糖被限制在細(xì)胞內(nèi)，因為磷酸化的糖含有帶負(fù)電荷的磷?；?，可防止糖分子化的糖含有帶負(fù)電荷的磷?；?，可防止糖分子再次通過質(zhì)膜。再次通過質(zhì)膜。這是細(xì)胞的一種保糖機制。這是細(xì)胞的一種保糖機制。在在糖代謝的整個過程中，直至凈合成能量之前，糖代謝的整個過程中，直至凈合成能量之前，中間代謝物都是磷酸化的。中間代謝物都是磷酸化的。營養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式的區(qū)別營養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式的區(qū)別項目項目 單純擴散單純擴散促進擴散促進擴散主動運輸主動運

53、輸基團轉(zhuǎn)位基團轉(zhuǎn)位特異載體蛋特異載體蛋白白無無有有有有有有速度速度慢慢快快快快快快溶質(zhì)運動方溶質(zhì)運動方向向有濃至稀有濃至稀有濃至稀有濃至稀由稀至濃由稀至濃由稀至濃由稀至濃平衡時的內(nèi)平衡時的內(nèi)外濃度外濃度內(nèi)外相等內(nèi)外相等內(nèi)外相等內(nèi)外相等內(nèi)部高的太內(nèi)部高的太多多內(nèi)部高的太內(nèi)部高的太多多運動分子運動分子無特異性無特異性特異性特異性異性異性特異性特異性能量消耗能量消耗不需要不需要不需要不需要需要需要需要需要運輸前后溶運輸前后溶質(zhì)分子質(zhì)分子不變不變不變不變不變不變變變?nèi)?、幾種主要營養(yǎng)物質(zhì)的吸收三、幾種主要營養(yǎng)物質(zhì)的吸收1 1、糖：、糖： 促進擴散、基團轉(zhuǎn)位、主動運輸。促進擴散、基團轉(zhuǎn)位、主動運輸。2 2

54、、肽與氨基酸：、肽與氨基酸： 主動運輸（主要方式）、促進擴散（次要方式）主動運輸（主要方式）、促進擴散（次要方式）3 3、離子：、離子： 主動運輸主動運輸微生物代謝微生物代謝：微生物細(xì)胞所進行的化學(xué)反應(yīng)的總和。：微生物細(xì)胞所進行的化學(xué)反應(yīng)的總和。微生物合成代謝微生物合成代謝：小分子合成復(fù)雜大分子的過程。：小分子合成復(fù)雜大分子的過程。微生物分解代謝微生物分解代謝：細(xì)胞物質(zhì)或營養(yǎng)物質(zhì)降解形成簡單產(chǎn)物的過程。：細(xì)胞物質(zhì)或營養(yǎng)物質(zhì)降解形成簡單產(chǎn)物的過程。微生物的代謝微生物的代謝物質(zhì)代謝物質(zhì)代謝能量代謝能量代謝產(chǎn)能代謝產(chǎn)能代謝耗能代謝耗能代謝分解代謝分解代謝合成代謝合成代謝第四節(jié)第四節(jié) 微生物的代謝微生

55、物的代謝一、微生物的產(chǎn)能代謝一、微生物的產(chǎn)能代謝（一）微生物產(chǎn)能代謝與呼吸作用的關(guān)系（一）微生物產(chǎn)能代謝與呼吸作用的關(guān)系 微生物呼吸作用微生物呼吸作用是是生物體內(nèi)的物質(zhì)經(jīng)過一系列連續(xù)的氧化還原反應(yīng)分解并生物體內(nèi)的物質(zhì)經(jīng)過一系列連續(xù)的氧化還原反應(yīng)分解并釋放能量的過程釋放能量的過程。 微生物呼吸作用的微生物呼吸作用的本質(zhì)是氧化與還原的統(tǒng)一過程本質(zhì)是氧化與還原的統(tǒng)一過程，在這一過程中有能量的，在這一過程中有能量的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)移。產(chǎn)生和轉(zhuǎn)移。 有三種類型有三種類型：發(fā)酵：發(fā)酵 、好氧呼吸、無氧呼吸，、好氧呼吸、無氧呼吸，所謂的產(chǎn)能代謝就是通過三所謂的產(chǎn)能代謝就是通過三種呼吸來實現(xiàn)的。種呼吸來實現(xiàn)的。AH2

56、A輔酶輔酶輔酶輔酶H2受氫體受氫體受氫體受氫體H2脫氫酶脫氫酶氧化酶氧化酶生物氧化基本過程生物氧化基本過程（二）（二）ATPATP的產(chǎn)生方式的產(chǎn)生方式 基質(zhì)（底物）水平磷酸化：基質(zhì)（底物）水平磷酸化：厭氧微生物厭氧微生物 或或 兼性厭氧微生物兼性厭氧微生物 在在基質(zhì)氧化過程中，產(chǎn)生基質(zhì)氧化過程中，產(chǎn)生 一種含高自由能的中間體，如一種含高自由能的中間體，如 發(fā)酵產(chǎn)生發(fā)酵產(chǎn)生 1 1，33二磷酸甘油酸。這一中間體將高能鍵交給二磷酸甘油酸。這一中間體將高能鍵交給 ADPADP，生成，生成 ATPATP。 氧化磷酸化：氧化磷酸化：好氧微生物在呼吸時，通過電子傳遞體系產(chǎn)生好氧微生物在呼吸時，通過電子傳遞

57、體系產(chǎn)生 ATPATP的過程。的過程。 光和磷酸化：光和磷酸化：光引起葉綠素、菌紫素或菌綠素逐出電子，通過電光引起葉綠素、菌紫素或菌綠素逐出電子，通過電子傳遞產(chǎn)生子傳遞產(chǎn)生ATPATP的過程。的過程。 非環(huán)式（產(chǎn)氧光合生物）：葉綠素非環(huán)式（產(chǎn)氧光合生物）：葉綠素 -葉綠素葉綠素 環(huán)式環(huán)式 （不產(chǎn)氧光合細(xì)菌（不產(chǎn)氧光合細(xì)菌 ）：葉綠素）：葉綠素 -NADP-NADP H H2 2S S，琥珀酸，琥珀酸 -葉綠素葉綠素 生物能量的生物能量的 轉(zhuǎn)移中心是轉(zhuǎn)移中心是 -ATP-ATP 高能鍵化合物的共性：高能鍵化合物的共性： 高能鍵的形成和斷開可逆，溝通了微生物兩個代謝類型高能鍵的形成和斷開可逆，溝通

58、了微生物兩個代謝類型光能光能光能營養(yǎng)型微生物光能營養(yǎng)型微生物化能營養(yǎng)型微生物化能營養(yǎng)型微生物化學(xué)能化學(xué)能耗能代謝耗能代謝合成代謝合成代謝 和和 分解代謝分解代謝ATPADP（三）微生物的主要產(chǎn)能方式（三）微生物的主要產(chǎn)能方式發(fā)發(fā) 酵酵好氧呼吸好氧呼吸無氧呼吸無氧呼吸產(chǎn)能方式（呼吸類型）產(chǎn)能方式（呼吸類型）共同點：共同點：氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)區(qū)別點：區(qū)別點：電子最終受體電子最終受體 氧化基質(zhì)氧化基質(zhì)1 1、發(fā)酵（代謝發(fā)酵）、發(fā)酵（代謝發(fā)酵）有機物有機物 氧化的基質(zhì)氧化的基質(zhì) 最終受氫體最終受氫體 產(chǎn)物產(chǎn)物有機物有機物氧化氧化有機物有機物發(fā)酵的特點：發(fā)酵的特點：工業(yè)發(fā)酵工業(yè)發(fā)酵：利用微生物進行

59、大規(guī)模生產(chǎn)的過程，均稱發(fā)酵。：利用微生物進行大規(guī)模生產(chǎn)的過程，均稱發(fā)酵。 微生物或細(xì)胞在微生物或細(xì)胞在不需要氧不需要氧的條件下的條件下轉(zhuǎn)化物質(zhì)的形態(tài)轉(zhuǎn)化物質(zhì)的形態(tài)并將底物中的化學(xué)能并將底物中的化學(xué)能轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移產(chǎn)生產(chǎn)生ATPATP的一種方式。的一種方式。 不存在外在的電子受體，底物進行不存在外在的電子受體，底物進行部分氧化部分氧化，用，用氧化產(chǎn)物氧化產(chǎn)物作為作為最終電子最終電子受體。受體。這個過程，能量有少量釋放，多數(shù)仍保留在產(chǎn)物中。這個過程，能量有少量釋放，多數(shù)仍保留在產(chǎn)物中。 以葡萄糖為例，講解發(fā)酵。葡萄糖被分解的過程稱為糖酵解過程以葡萄糖為例，講解發(fā)酵。葡萄糖被分解的過程稱為糖酵解過程，也叫

60、，也叫EMPEMP過程。過程。糖酵解是微生物所共有的代謝途徑。糖酵解是微生物所共有的代謝途徑。* *糖酵解包括糖酵解包括1010步酶催化反應(yīng)步酶催化反應(yīng) StepStep 1 1、己糖激酶催化葡萄糖磷酸化形成葡萄糖、己糖激酶催化葡萄糖磷酸化形成葡萄糖-6-6-磷酸，磷酸，消耗一分子消耗一分子ATP。糖酵解分為兩大步驟：糖酵解分為兩大步驟：1.1.預(yù)備反應(yīng)，不發(fā)生氧化還原反應(yīng)。產(chǎn)物是預(yù)備反應(yīng)，不發(fā)生氧化還原反應(yīng)。產(chǎn)物是3 3磷酸甘油醛。磷酸甘油醛。2.2.氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生ATPATP，產(chǎn)物為丙酮酸，進一步發(fā)酵可產(chǎn)生乙醇和，產(chǎn)物為丙酮酸，進一步發(fā)酵可產(chǎn)生乙醇和COCO2 2。