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03 第三章 微生物的营养.ppt

页数:63页文件大小:1.76 MB来源: 食品微生物学ppt课件

本课件从微生物的化学组成入手,依次讲解水分、碳源、氮源、无机盐与生长因子五大营养要素,比较单纯扩散、促进扩散、主动运输与基团转移四种吸收方式,并归纳四类营养型与培养基配制。

第三章微生物的营养封面,标示本章主题为营养要素、吸收方式与营养类型
本章目录,微生物的营养需求第二节微生物对营养物质的吸收第三节微生物的营养类型第四节微生物的培养基
新陈代谢的概念,微生物的营养需求tabolism ):从外界不断的吸收适宜的营养物质加以利用,在细胞内将其转化为新的细胞物质和储藏物资,并从中获得生命活动所需的能量,同时排出代谢产物。
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第1页:第三章微生物的营养封面

微生物的营养

第2页:本章目录

第一节微生物的营养需求第二节微生物对营养物质的吸收第三节微生物的营养类型第四节微生物的培养基

第3页:新陈代谢的概念

微生物的营养需求新陈代谢(Metabolism ):从外界不断的吸收适宜的营养物质加以利用,在细胞内将其转化为新的细胞物质和储藏物资,并从中获得生命活动所需的能量,同时排出代谢产物。

第4页:营养物质与营养

一、营养物质与营养营养物质nutrient 就是能够满足微生物生长、繁殖和完成各种生理活动所需能量的物质,是微生物维持生命活动的基本物质。

营养nutrition 是微生物从外界吸收营养物质并在细胞内利用营养物质的过程。

营养物质是微生物维持生命活动的物质基础,而营养是微生物利用营养物质的生理过程,两者互相影响,互相依赖。

第5页:微生物的元素组成

1.元素组成碳C ,氮N ,氢H ,氧O磷P ,硫S ,钾K ,钙Ca ,钠Na镁Mg ,铁Fe ,锌Zn ,锰Mn ,钴Co二、微生物细胞的化学组成

第6页:微生物的化学组成

  • 2.化学组成
  • ①水分water
  • ②碳水化合物carbohydrate
  • ③蛋白质protein
  • ④核酸nucleic acid
  • ⑤脂类lipoid
  • ⑥维生素vitamin
  • ⑦矿物质mineral
  • ⑧抗生素antibiotic

第7页:水的生理功能

  • 三、微生物生长所需营养物质及其生理功能
  • (一)水及其生理功能1.水的生理功能游离水和结合水结合水:不流动、不蒸发、不冻结、不渗透,也不能作为溶剂。

第8页:水的溶剂与媒介作用

溶剂和媒介作用溶剂作用:水作为营养物质或代谢产物提供了溶解的前提和载体。媒介作用:水作为运输介质,提供了运输条件。

第9页:水参与化学反应与控温

  • 参与化学反应
  • (3)维持蛋白质和核酸等重要生物大分子结构
  • (4)控制细胞温度比热高、传热快,可以很好的调节细胞温度
  • (5)细胞物质的组成成分,维持细胞膨胀压的必要条件

第10页:微生物生长所需最低相对湿度

不同微生物类群对相对湿度的最低要求差异明显,是控制食品霉变的重要依据。

微生物生长所需最低相对湿度
微生物类群最低相对湿度
霉菌(mold)65~85%
酵母菌(yeast)88~95%
细菌(bacteria)90~98%
芽孢、孢子(spore)40%

第11页:碳源的概念

  • 1.概念凡是可被微生物利用,构成微生物细胞和代谢产物中碳架来源的物质称为碳源。
  • (二)碳源物质及其生理功能

第12页:碳源物质的生理功能

  • 2.碳源物质的生理功能
  • ①构成细胞物质
  • ②产生维持生命所需能量

第13页:微生物利用碳源的特点

  • 3.微生物利用碳源物质的特点
  • ①不同种类微生物利用的碳源物质不同。
  • ②微生物对碳源物质的利用具有选择性——葡萄糖阻遏效应选择性原则:结构简单相对分子量小的优先于结构复杂相对分子量大的。

第14页:氮源的类型

  • 氮源物质及其生理功能1.氮源类型
  • (1)空气中分子态氮N2
  • (2)无机氮化合物NH4+ NO3-尿素
  • (3)有机氮化合物蛋白质氨基酸

第15页:固氮菌

固氮菌

第16页:氮源物质的生理功能

  • 2.氮源物质的生理功能
  • ①合成微生物细胞成分
  • ②调节微生物代谢
  • ③对于某些微生物可作为能量来源

第17页:微生物利用氮源的特点

  • 3.微生物利用氮源物质的特点
  • ①不同种类微生物利用的氮源物质种类不同。
  • ②微生物对氮源物质的利用具有选择性。选择性原则:铵离子优于硝酸盐,氨基酸优于蛋白质。

第18页:无机盐的种类

无机盐及其生理功能P S Mg K Ca Fe Zn Mn Se Co1.种类

第19页:无机盐的生理功能

  • 2.生理功能
  • ①构成细胞的组成成分
  • ②作为酶的活性基部分和酶的激活剂
  • ③调节细胞渗透压,酸碱度,氧化还原电位和能量转移
  • ④对于个别微生物还可以提供能量

第20页:生长因子的概念

生长因子的概念
1.概念生物需求量微少,自身不能合成或合成量不足,却起着重要作用的特殊有机营养物。(五)生长因子及其生理功能

第21页:生长因子的种类

  • 2.种类
  • (1)维生素
  • (2)氨基酸
  • (3)碱基及其衍生物

第22页:影响营养物质进入细胞的因素

1.营养物质本身的性质2.微生物所处的环境3.微生物细胞的透过屏障第二节微生物对营养物质的吸收

第23页:细胞膜的通透性

一、细胞膜的通透性大分子的化合物(淀粉、蛋白质),必需经微生物分泌的胞外酶水解成小分子的可溶性物质后才能透过。

细胞膜允许物质透过的特性称为通透性。

膜容易透过某些物质而不容易透过另一些物质,这种现象称为选择性通透。

第24页:被动扩散(单纯扩散)

二、营养吸收方式1.被动扩散(单纯扩散)利用浓度差,从高向低扩散,不消耗能量,非特异性(无选择性),速度慢。

第25页:

第26页:促进扩散

2.促进扩散利用浓度差,不消耗能量,多见于真核生物。

有一种载体像渡船一样运输,可大大加快速度,这种载体是一种蛋白质,称为透过酶/渗透酶。

第27页:主动运输

3.主动运输在提供能量的前提下,有酶参与下,可将营养物质逆浓度运送。

第28页:基团转移

4.基团转移在能量参加下,将营养物结构作些改变,使之不能透过细胞膜而留在体内,可逆浓度的把胞外营养物质积累在细胞内。

主要是糖和糖的衍生物被磷酸化。

第29页:影响营养吸收的物质特性

  • 1.细胞内外营养物质的浓度差。2.营养物的特性
  • (1)大分子不易通过,需被酶水解成小分子后才能被吸收。
  • (2)脂溶性的较水溶性的更易通过。
  • (3)不易电离的较易电离的易通过。三、影响营养物进入的因素

第30页:

第31页:四种营养吸收方式比较

营养物质进入细胞的方式不同,在能量消耗与运输后是否改变被运输物质上存在本质区别。

营养物质跨膜吸收方式的比较
类型浓度梯度能量需要载体渗透酶平衡点实例
单纯扩散顺否无不改变水、气体分子
促进扩散顺否有不改变金属离子、氨基酸
主动运输逆是有改变大部分物质
基团转移逆是有改变糖类

第32页:微生物营养类型概述

微生物的营养类型一、概述微生物对营养物质的利用,就其总体而言,地球上几乎没有一种有机物不被他们所利用,但就某一种而言,他们所需要的营养物却有一定范围。

根据微生物对碳源的要求是无机碳化合物还是有机化合物可以把微生物分为自养型微生物和异养型微生物两大类。

第33页:化能型与光能型微生物

根据微生物生命活动中能量的来源不同,将微生物分为两种能量代谢类型:利用吸收的营养物质的降解产生的化学能,称为化能型微生物。

吸收光能来维持其生命活动,称为光能型微生物。

第34页:微生物营养类型的四类划分

将碳源物质的性质和代谢能量的来源结合起来微生物可分为:光能自养型微生物光能异养型微生物化能自养型微生物化能异养型微生物

第35页:光能自养型微生物

二、光能自养型微生物(Photoautotrophs)利用光能为能源,以二氧化碳CO2 或可溶性的碳酸盐CO32-作为唯一的碳源或主要碳源,以无机化合物水H2O ,硫化氢H2S ,硫代硫酸钠Na2S2O2 为供氢体,还原二氧化碳CO2 生成有机物质。

第36页:高等植物与蓝细菌的光合作用

高等绿色植物和蓝细菌CO2 + 2H2O — [CH2O] + H2O +O2 光叶绿素

第37页:

第38页:

第39页:链珠蓝细菌

链珠蓝细菌

第40页:光合细菌(绿硫细菌)

CO2 + 2H2S — [CH2O] + H2O +2S光光合色素

第41页:

第42页:光能自养作用的通式

通式CO2 + 2H2A — [CH2O] + H2O +2A光光合色素

第43页:化能自养型微生物

三、化能自养型微生物Chemoautotrophs这一类微生物有氧化一些无机物(H2S,FeCO3,NH4+,NO3-)的能力,利用氧化无机物时产生的能量(化学能),把二氧化碳CO2 或可溶性的碳酸盐CO32-还原成有机碳化物。

第44页:化能自养微生物的类群

这些微生物仅限一些细菌:氢细菌,硫细菌,铁细菌,氨细菌和亚硝酸细菌共五类。

他们在产能过程中,需要大量氧气,所以所有的化能自养型微生物均为好氧菌。

第45页:亚硝酸细菌的产能反应

亚硝酸细菌2NH3 + 2O2— 2HNO2+ 4H+ +能CO2 + 4H+—能 [CH2O] + H2O

第46页:

第47页:光能异养型微生物

四、光能异养型微生物少数微生物具有光合色素利用光能把二氧化碳还原为碳水化合物,但必须以某种有机物为供氢体。

这类微生物生长时大多需要外源性的生长因子。

Photoheterotrophs

第48页:深红螺菌的光合反应

深红螺菌2 (CH3)2CHOH+ CO2—2 (CH3)2CO+ [CH2O] + H2O光光合色素

第49页:紫色非硫细菌

紫色非硫细菌

第50页:化能异养型微生物

五、化能异养型微生物这种类型的微生物其能源和碳源都来自于有机物。

能源来自有机物的氧化分解,ATP通过氧化磷酸化产生,碳源直接来自有机碳化合物。

包括绝大多数的细菌,全部的放线菌、真菌和原生动物。

Chemoheterotrophs

第51页:腐生型与寄生型

根据生态习性不同分为:腐生型:从无生命的有机物获得营养物质。

寄生型:必须寄生在活的有机体内,从宿主体内获得营养物质才能生活。

第52页:绝对寄生与兼性寄生

寄生型又可分为:绝对寄生:只能在一定活的生物体内寄生生活的。

兼性寄生:能生活在活的生物体上,又能在死的有机残体上生长,同时也可在人工培养基上生长的。

第53页:微生物营养类型一览表

依碳源、能源与供氢体的不同,微生物的营养类型可分为四类,下表给出完整对照。

微生物营养类型一览表
营养类型碳源能源供氢体代表种
光能自养型CO2、CO3-光能H2O、H2S蓝细菌
化能自养型CO2、CO3-无机物的氧化无机物硝化细菌
光能异养型小分子有机物光能小分子有机物红螺菌
化能异养型有机物有机物氧化降解有机物真菌

第54页:

第55页:培养基的概念

根据微生物对营养物质的需要,经过人工配制的适合不同微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养基质称为培养基。

第56页:培养基配置的基本原则

  • 一、培养基配置的基本原则
  • (一)培养基配置的目的
  • (二)符合微生物菌种的营养特点
  • (三)控制营养物质比例及其浓度
  • (四)控制酸碱度
  • (五)控制氧化还原电位
  • (六)控制营养物质来源
  • (七)选择适宜的灭菌处理方法

第57页:

第58页:培养基按物理状态分类

根据物理状态分类液体培养基固体培养基半固体培养基

第59页:

第60页:固体培养基中细菌的生长情况

菌落(S型)菌苔菌落(R型)

第61页:

第62页:

第63页:培养基的配制过程

  • 三、培养基的配制过程
  • (一)配制前的准备
  • (二)配制方法的选择1.实验室用培养基
  • ①营养物质的溶解方式
  • ②酸碱度的调节方法
  • ③灭菌方法2.生产用培养基
  • ①除杂
  • ②原料粉碎
  • ③热处理
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