页数：41页文件大小：347.0 KB来源： 微生物学ppt课件
本课件为微生物学第四章「微生物的营养」，从微生物的化学组成出发，依次讲解碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水六大营养要素及其来源谱系；随后按碳源、能源与电子供体的不同介绍光能无机自养型等四种营养类型及其可变性，并比较营养物质进入细胞的四种运输方式，最后系统说明培养基的配置原则、理化条件与常见类型。
第四章微生物的营养：第一节 微生物的营养六要素；第二节 微生物的营养类型；第三节 营养物质进入细胞的方式；第四节 培养基。
营养物质是微生物生存的物质基础，而营养是微生物维持和延续其生命形式的一种生理过程。
第一节微生物的营养六要素 一、微生物的化学组成：
二、微生物的营养要素六要素：碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水。营养物质按照它们在机体中的生理作用不同，可以区分成六大类。
1.碳源：在微生物生长过程中能为微生物提供碳素来源的物质。
碳源谱：有机碳（供异养微生物利用）、无机碳（供自养微生物利用）。
微生物利用的碳源物质主要有糖类、有机酸、醇、脂类、烃、CO2 及碳酸盐等。目前在微生物工业发酵中所利用的碳源物质主要是单糖、淀粉、麸皮、米糠等。对于为数众多的化能异养微生物来说，碳源是兼有能源功能的营养物。
1.氮源：凡是能被用来构成菌体物质中或代谢产物中氮素来源的营养物质称为氮源。
氮源谱：
按氮源的不同生物可分为：
常用的蛋白质类氮源包括蛋白胨、鱼粉、蚕蛹、黄豆饼粉、玉米浆、牛肉浸膏、酵母浸膏等。
注：源文件「氨基酸自异养型生物」一句表述有误，按微生物学教材口径更正为「氨基酸异养型生物」。
3.能源：能为微生物的生命活动提供最初能量来源的营养物或辐射能。
能源谱：
4.生长因子：那些微生物生长所必需而且需要量很小，但微生物自身不能合成或合成量不足以满足机体生长需要的有机化合物。
| 微生物 | 生长因子 | 需要量（mL-1） |
|---|---|---|
| Ⅲ型肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae） | 胆碱 | 6 μg |
| 金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus） | 硫胺素 | 0.5 ng |
| 白喉棒杆菌（Corynebacterium diphtheriae） | β-丙氨酸 | 1.5 μg |
| 破伤风梭状芽孢杆菌（Clostridium tetani） | 尿嘧啶 | 0～4 μg |
| 肠膜状串珠菌（Leuconostoc mesenteroides） | 吡哆醛 | 0.025 μg |
5.矿质元素的作用：
根据微生物对矿质元素需要量大小可分为：
6.水的生理功能主要有：
第二节微生物的营养类型：
根据碳源、能源及电子供体性质的不同，可将微生物分为：
1．光能无机自养型（光能自养型）：
例如，藻类及蓝细菌和植物一样，以水为电子供体（供氢体），进行产氧型的光合作用合成细胞物质；而红硫细菌以 H2S 为电子供体产生细胞物质，并伴随硫元素的产生。
反应式：CO2 + 2H2S —（光能、光合色素）→ [CH2O] + 2S + H2O
2．光能有机异养型（光能异养型）：
例如，红螺菌属中的一些细菌能利用异丙醇作为供氢体，将 CO2 还原成细胞物质，同时积累丙酮。
反应式：2CH3CHOHCH3 + CO2 —（光能、光合色素）→ 2CH3COCH3 + [CH2O] + H2O
3．化能无机自养型（化能自养型）：
化能无机自养型只存在于微生物中，可在完全无机及无光的环境中生长，广泛分布于土壤及水环境中，参与地球物质循环。
4．化能有机异养型（化能异养型）：
大多数细菌、真菌、原生动物都是化能有机异养型微生物，所有致病微生物均为化能有机异养型微生物。
不同营养类型之间的界限并非绝对：异养型微生物并非绝对不能利用 CO2；自养型微生物也并非不能利用有机物进行生长；有些微生物在不同生长条件下生长时，其营养类型也会发生改变。
例如紫色非硫细菌（purple nonsulphur bacteria）：
微生物营养类型的可变性无疑有利于提高其对环境条件变化的适应能力。
第三节营养物质进入细胞的方式：营养物质能否进入细胞取决于三个方面的因素：
根据物质运输过程的特点，可将物质的运输方式分为：
1．自由扩散：原生质膜是一种半透性膜，营养物质通过原生质膜上的小孔，由高浓度的胞外环境向低浓度的胞内进行扩散。
特点：
2．促进扩散（协助扩散）特点：
4．基团移位：又称磷酸烯醇式丙酮酸—磷酸糖转移酶运输系统（PTS）。基团移位是另一种类型的主动运输，它与主动运输方式的不同之处在于它有一个复杂的运输系统来完成物质的运输，而物质在运输过程中发生化学变化。
PTS 通常由五种蛋白质组成，包括酶Ⅰ、酶Ⅱ（包括 a、b、c 三种亚基）和一种低相对分子量的热稳定蛋白质（HPr）。
反应过程：PEP-P + HPr → HPr-P + 丙酮酸；HPr-P + 糖 → 糖-P + HPr
四种运送营养方式的比较：
| 比较项目 | 单纯扩散 | 促进扩散 | 主动运输 | 基团移位 |
|---|---|---|---|---|
| 特异载体蛋白 | 无 | 有 | 有 | 有 |
| 运送速度 | 慢 | 快 | 快 | 快 |
| 溶质运送方向 | 由浓至稀 | 由浓至稀 | 由稀至浓 | 由稀至浓 |
| 平衡时内外浓度 | 内外相等 | 内外相等 | 内部高 | 内部高 |
| 运送分子 | 无特异性 | 特异性 | 特异性 | 特异性 |
| 能量消耗 | 不需要 | 需要 | 需要 | 需要 |
| 运送前后溶质分子 | 不变 | 不变 | 不变 | 改变 |
| 载体饱和效应 | 无 | 有 | 有 | 有 |
| 与溶质类似物 | 无竞争性 | 有竞争性 | 有竞争性 | 有竞争性 |
| 运送抑制剂 | 无 | 有 | 有 | 有 |
| 运送对象举例 | 水、O2 | 糖、SO42- | 氨基酸、乳糖 | 葡萄糖、嘌呤 |
第四节培养基：培养基是人工配制的、适合微生物生长繁殖或产生代谢产物的营养基质，几乎是一切对微生物进行研究和利用工作的基础。
任何培养基都应该具备微生物生长所需要的六大营养要素：碳源、氮源、无机盐、能源、生长因子、水。
任何培养基一旦配成，必须立即进行灭菌处理，常规高压蒸汽灭菌条件：
一、选用和设计培养基的原则和方法：
1.目的明确：根据不同的微生物的营养要求配制针对性强的培养基。
| 氧化硫杆菌培养基 | 用量 | 大肠杆菌培养基 | 用量 |
|---|---|---|---|
| S | 10 g | 葡萄糖 | 5 g |
| MgSO4·7H2O | 0.5 g | NH4H2PO4 | 1 g |
| (NH4)2SO4 | 0.4 g | NaCl | 5 g |
| FeSO4 | 0.01 g | MgSO4·7H2O | 0.2 g |
| H2PO4 | 4 g | K2HPO4 | 1 g |
| CaCl2 | 0.25 g | — | — |
常见的培养四大类微生物的培养基：
| 微生物类群 | 培养基名称 | 主要成分 |
|---|---|---|
| 细菌 | 牛肉膏蛋白胨培养基 | 牛肉膏 3 g、蛋白胨 10 g、NaCl 5 g |
| 放线菌 | 高氏 1 号 | 淀粉 20 g、KNO3 1 g、K2HPO4 0.5 g、NaCl 0.5 g、MgSO4·7H2O 0.5 g、FeSO4 0.01 g |
| 酵母菌 | 麦芽汁培养基 | 干麦芽粉加四倍水，50～60 ℃ 保温糖化 3～4 小时，调糖液浓度为 10 巴林，煮沸过滤，调 pH 为 6.0 |
| 霉菌 | 查氏合成培养基 | 蔗糖 30 g、NaNO3 3 g、K2HPO4 1 g、KCl 0.5 g、MgSO4·7H2O 0.5 g、FeSO4 0.01 g |
2.营养协调：培养基中营养物质浓度合适时微生物才能生长良好——浓度过低不能满足微生物正常生长所需，浓度过高则可能对微生物生长起抑制作用。
培养基中各营养物质之间的浓度配比也直接影响微生物的生长繁殖和代谢产物的形成与积累，其中碳氮比（C/N）的影响较大。碳氮比指培养基中碳元素与氮元素的物质的量比值，有时也指培养基中还原糖与粗蛋白之比。
例如，在利用微生物发酵生产谷氨酸的过程中：培养基碳氮比为 4/1 时，菌体大量繁殖，谷氨酸积累少；当培养基碳氮比为 3/1 时，菌体繁殖受到抑制，谷氨酸产量则大量增加。
3.理化条件适宜：主要控制 pH、水活度与氧化还原电位三项。
a. pH：培养基的 pH 必须控制在一定的范围内，以满足不同类型微生物的生长繁殖或产生代谢产物。通常培养条件：
为了维持培养基 pH 的相对恒定，通常在培养基中加入 pH 缓冲剂，或在进行工业发酵时补加酸、碱。
b. 水活度：在天然环境中，微生物可实际利用的自由水或游离水的含量，一般用在一定的温度和压力条件下，溶液的蒸汽压力与同样条件下纯水蒸汽压力之比表示，即：
αw = Pw / P0w，式中 Pw 代表溶液蒸汽压力，P0w 代表纯水蒸汽压力。
纯水 αw 为 1.00，溶液中溶质越多，αw 越小。微生物一般在 αw 为 0.60～0.99 的条件下生长；αw 过低时，微生物生长的迟缓期延长，比生长速率和总生长量减少。微生物不同，其生长的最适 αw 不同。
c. 氧化还原电位：又称氧化还原电势（redox potential），是度量某氧化还原系统中的还原剂释放电子或氧化剂接受电子趋势的一种指标，其单位是 V（伏）或 mV（毫伏）。不同类型微生物生长对氧化还原电位的要求不同：
4. 经济节约：以粗代精、以野代家、以废代好、以国代进、以简代繁、以氮代朊、以烃代粮、以纤代糖。
二、培养基的类型及应用：按成分不同划分：
按物理状态不同划分：
| 类型 | 凝固剂（琼脂）含量 | 主要用途 |
|---|---|---|
| 固体培养基 | 1.5%～2.0% | 微生物的分离、鉴定、活菌计数及菌种保藏 |
| 半固体培养基 | 0.2%～0.7% | 观察微生物的运动特征、分类鉴定及噬菌体效价滴定 |
| 液体培养基 | 不加任何凝固剂 | 大规模工业生产及实验室基础理论与应用研究 |
按用途不同划分：
下载地址：{{downurl}}
{{{a}}}
{{#b}}{{{b}}}
{{/b}} {{/title}} {{#nolog}}登陆注册
{{/nolog}} {{#djsx}}点我刷新
{{/djsx}} {{#gocz}} {{/gocz}} {{#ffqr}} {{/ffqr}}