《微生物的營養(yǎng)》 教學(xué)課件

碳源物質(zhì)、氮源物質(zhì)、無機(jī)鹽、生長因子一、碳源凡是可以被微生物用來構(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)通稱為碳源(carbonsource)。（一）主要種類：CO2、碳酸鹽、糖、脂質(zhì)、醇類、有機(jī)酸等。（二）主要功能1.用來構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)的骨架。2.提供生理活動(dòng)所需的能量。

二、氮源凡是能被微生物用來構(gòu)成菌體物質(zhì)或代謝產(chǎn)物中氮素來源的營養(yǎng)物質(zhì)通稱為氮源

（nitrogensource)。（一）主要種類分子態(tài)氮、氨、銨鹽、硝酸鹽等無機(jī)含氮化合物；尿素、氨基酸、嘌呤和嘧啶等有機(jī)化合物。實(shí)驗(yàn)室常用蛋白胨、牛肉膏、酵母膏、富氮的胰酪蛋白等。（二）主要功能用來提供細(xì)胞原生質(zhì)和其他結(jié)構(gòu)物質(zhì)中的氮素。三、無機(jī)鹽大量元素：PSKMgCaNaFe等。微量元素：CoZnMoCuMn等。這些元素是以無機(jī)鹽的形式提供的，故稱為無機(jī)鹽或礦質(zhì)元素（mineralelement）。生理功能1.提供微生物細(xì)胞化學(xué)組成中(除C和N外)的重要元素。2.參與并穩(wěn)定微生物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)。3.與酶的組成和活力有關(guān)。4.調(diào)節(jié)和維持微生物生長過程中滲透壓、氫離子濃度和氧化還原電位等生長條件。5.用作某些化能自養(yǎng)細(xì)菌的能源物質(zhì)。6.用作呼吸鏈末端的氫受體。四、生長因子微生物生長所不可缺少的微量有機(jī)物質(zhì)稱為生長因子（growthfactor）。（一）主要種類維生素、氨基酸、嘌呤堿和嘧啶堿、卟啉及其衍生物、固醇、胺類等。（二）主要功能提供微生物細(xì)胞重要化學(xué)物質(zhì)（蛋白質(zhì)、核酸等）、輔因子（輔酶和輔基）的組分和參與代謝。五、水水是微生物營養(yǎng)中不可缺少的一種物質(zhì)。（一）主要功能1.水是微生物細(xì)胞的主要化學(xué)組成。2.水是營養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物的良好溶劑，營養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物都是通過溶解和分散在水中而進(jìn)出細(xì)胞的。3.水是細(xì)胞中各種生物化學(xué)反應(yīng)得以進(jìn)行的介質(zhì)，并參與許多生物化學(xué)反應(yīng)。4.水的比熱高，汽化熱高，又是熱的良好導(dǎo)體，保證了細(xì)胞內(nèi)的溫度不會(huì)因代謝過程中釋放的能量驟然上升。5.水還有利于生物大分子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。（二）水活度水的可利用性常用水活度(wateractivity，縮寫為aw)來表示:水活度以相同溫度下,溶液或物質(zhì)上面空氣的蒸汽壓與純水蒸汽壓之比。水活度(aw)＝ｐ(溶液)/ｐ(純水)根據(jù)微生物生長所需要的碳源的性質(zhì)可分為:自養(yǎng)型微生物:能以CO2作為生長的主要碳源或唯一碳源。異養(yǎng)型微生物:不能以CO2作為生長的主要碳源或唯一碳源。根據(jù)微生物生長所需要能源不同可分為:光能營養(yǎng)型:依靠光能生長?；軤I養(yǎng)型:依靠物質(zhì)氧化過程中放出的能量進(jìn)行生長。

細(xì)胞膜由于有高度選擇透性而在營養(yǎng)物質(zhì)的進(jìn)入與代謝產(chǎn)物的排出上起著極其重要的作用。物質(zhì)主要通過單純擴(kuò)散、促進(jìn)擴(kuò)散、主動(dòng)運(yùn)輸和基團(tuán)轉(zhuǎn)位進(jìn)出微生物細(xì)胞。一、單純擴(kuò)散二、促進(jìn)擴(kuò)散三、主動(dòng)運(yùn)輸四、基團(tuán)移位一、單純擴(kuò)散(simplediffusion)

單純擴(kuò)散是物質(zhì)非特異性地從濃度較高一側(cè)被動(dòng)或自由地透過膜向濃度較低一側(cè)擴(kuò)散的過程。

特點(diǎn)1.單純擴(kuò)散驅(qū)動(dòng)力是細(xì)胞膜兩側(cè)物質(zhì)的濃度差，即濃度梯度，不需要代謝能，物質(zhì)不能進(jìn)行逆濃度運(yùn)輸。2.物質(zhì)在運(yùn)輸過程中，既不與膜上的分子發(fā)生反應(yīng)，本身的分子結(jié)構(gòu)也不發(fā)生變化。3.主要吸收的物質(zhì)是水，一些氣體（CO2，O2）,一些水溶性小分子（乙醇，甘油）和某些離子（Na+）等。二、促進(jìn)擴(kuò)散(facilitateddiffusion)

促進(jìn)擴(kuò)散是有些物質(zhì)借助細(xì)胞膜的一種載體蛋白從濃度較高的一側(cè)透過膜向濃度較低的一側(cè)擴(kuò)散。

特點(diǎn)1.需要膜上的載體蛋白與物質(zhì)結(jié)合并轉(zhuǎn)運(yùn)。載體蛋白有特異性，如葡萄糖載體蛋白只轉(zhuǎn)運(yùn)葡萄糖；載體蛋白本身在物質(zhì)運(yùn)輸前后并不發(fā)生改變，載體蛋白在細(xì)胞膜外表面與物質(zhì)親和力大易于結(jié)合，進(jìn)入細(xì)胞后，在內(nèi)表面親和力小，把物質(zhì)釋放出來。由于載體蛋白可促進(jìn)物質(zhì)運(yùn)輸加快進(jìn)行，所以促進(jìn)擴(kuò)散的速度比單純擴(kuò)散快。2.驅(qū)動(dòng)力是濃度梯度，因此不需要代謝能量，不能逆濃度運(yùn)輸。3.物質(zhì)本身在分子結(jié)構(gòu)上也不會(huì)發(fā)生變化。4.多見于真核微生物，如酵母菌吸收葡萄糖。在原核微生物中比較少，但是發(fā)現(xiàn)有些腸道細(xì)菌可通過易化擴(kuò)散吸收甘油。三、主動(dòng)運(yùn)輸(activetransport)

主動(dòng)運(yùn)輸是微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)的一種主要方式，物質(zhì)在運(yùn)輸過程要消耗代謝能，由載體蛋白參與的逆濃度梯度的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)。

特點(diǎn)1.載體蛋白與被轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)有專一性。2.物質(zhì)在膜外表面與載體蛋白親和力大，在膜內(nèi)表面親和力小，這種親和力大小的改變是由于載體蛋白構(gòu)型變化，這需要消耗能量。3.主動(dòng)運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)有許多無機(jī)離子(K+、SO42-、PO43-)、一些糖類（乳糖、葡萄糖）、氨基酸和有機(jī)酸等。

四、基團(tuán)轉(zhuǎn)位(grouptranslocation)

基團(tuán)轉(zhuǎn)位是在運(yùn)輸過程中，除了物質(zhì)分子發(fā)生化學(xué)變化這一特點(diǎn)外，其他特點(diǎn)都與主動(dòng)運(yùn)輸相同。這種運(yùn)輸方式主要存在于厭氧微生物中，用于許多單（或雙）糖與糖的衍生物以及核苷與脂肪酸的運(yùn)輸，目前在好氧微生物中還未發(fā)現(xiàn)有這種運(yùn)輸方式，也未發(fā)現(xiàn)用這種運(yùn)輸方式運(yùn)輸氨基酸。

下面介紹磷酸烯醇式丙酮酸——磷酸糖轉(zhuǎn)移酶運(yùn)輸系統(tǒng)：

這個(gè)運(yùn)輸系統(tǒng)由4種不同的蛋白質(zhì)組成:酶Ⅰ,酶Ⅱ，酶Ⅲ和熱穩(wěn)定的蛋白質(zhì)(HPr)，在某些菌株里沒有酶Ⅲ，而由3種成分組成。在這4種成分中，酶Ⅰ和HPr是非特異性的,而酶Ⅱ和酶Ⅲ對(duì)糖有專一性。除酶Ⅱ是位于細(xì)胞膜上外，其他3種蛋白質(zhì)可游離存在于細(xì)胞質(zhì)中。

培養(yǎng)基（medium）是為人工培養(yǎng)微生物而制備、提供微生物以合適營養(yǎng)條件的基質(zhì)。

一、配制培養(yǎng)基的原則1.根據(jù)不同微生物類型配制不同的培養(yǎng)基。培養(yǎng)細(xì)菌、放線菌、酵母菌和霉菌的培養(yǎng)基是不同的。細(xì)菌采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基牛肉膏3g;蛋白胨5g;水1000mL;pH7.2～7.4放線菌采用高氏1號(hào)培養(yǎng)基可溶性淀粉20g;KNO31g;K2HPO41g;MgSO4·7H2O0.5g;NaCl1g;FeSO4·H2O0.01g;水1000mL;pH7.2～7.4酵母和霉菌采用察氏培養(yǎng)基蔗糖30g;NaNO33g;KCl0.5g;K2HPO41g;FeSO4·H2O0.01g;

MgSO4·7H2O0.5g;水1000mL;pH6.0培養(yǎng)不同營養(yǎng)類型的微生物也各有不同的培養(yǎng)基。2.注意各種營養(yǎng)物質(zhì)的濃度與配比。3.控制培養(yǎng)基的條件（pH、O2和CO2、螯合劑等）培養(yǎng)基。pH控制在一定的范圍之內(nèi)，通常在培養(yǎng)基里加一些緩沖劑，如K2HPO4、KH2PO4等。4.選擇培養(yǎng)材料注意經(jīng)濟(jì)節(jié)約,價(jià)廉物美。1.按培養(yǎng)基的成分分為①合成培養(yǎng)基:順序加入準(zhǔn)確稱量的高純化學(xué)試劑與蒸餾水配制而成，組成成分精確，重復(fù)性強(qiáng)。②天然培養(yǎng)基:采用動(dòng)植物組織或微生物細(xì)胞或它們的提取物或粗消化產(chǎn)物配制成的，其所用物質(zhì)的成分不穩(wěn)定，因而營養(yǎng)成分難控制，重復(fù)性差。③半合成培養(yǎng)基:用純化學(xué)試劑和天然物質(zhì)配成。2.按培養(yǎng)基的物理狀態(tài)分為

①固體培養(yǎng)基:加了凝固劑后制成的呈固體狀態(tài)的培養(yǎng)基。常見的凝固劑是瓊脂(約2%)或明膠(5%～12%)。②液體培養(yǎng)基:呈液態(tài)的培養(yǎng)基。③半固體培養(yǎng)基:液體培養(yǎng)基中加0.5%或更低濃度的瓊脂就制成柔軟的漿糊狀半固體培養(yǎng)基。

3.按培養(yǎng)基的用途分為

①加富培養(yǎng)基:在普通培養(yǎng)基里加進(jìn)血、血清、動(dòng)物(或植物)組織液或其他營養(yǎng)物質(zhì)(或生長因子)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)要求苛刻的異養(yǎng)微生物。②選擇培養(yǎng)基: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設(shè)計(jì)出來的培養(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。③鑒別培養(yǎng)基:在培養(yǎng)基中添加某種營養(yǎng)物質(zhì)或化學(xué)物質(zhì)(指示