微生物的营养.ppt
微生物的营养(microbial nutrition),微生物的营养,营养：微生物从外界环境中摄取对其生命活动必需的能量和物质，以满足正常生长和繁殖需要的一种最基本的生理功能。,营养物：具有营养功能的物质。营养物的作用：1、供给微生物合成细胞物质的原料；2、产生微生物在合成反应及生命活动中所需要的能量；3、调节新陈代谢。,（一）细胞化学元素组成：整个生物界大体相同，主要是C、H、O、N（占干重9097%），C占约50%，C/N一般是5:1。主要元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁等；微量元素：锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。,一、微生物细胞的化学组成,微生物细胞中几种主要元素的含量（干重的）,组成细胞的各类化学元素的比例不是一成不变的，常因微生物种类、培养条件及菌龄的不同而在一定范围内发生变化。,（二）细胞的化学成分:上述元素主要以水、有机物、无机盐的形式存在于细胞中1.有机物：蛋白质、糖、脂类、核酸、维生素及其降解产物。2.无机物：(1)参与有机物组成。(2)单独存在于细胞质内以无机盐的形式存在。3.水：约占细胞总重70%90%，游离水和结合水两种形式,微生物细胞的化学组成,营养物质及其生理功能,营养物质按照它们在微生物体内的生理作用不同，分为六大类即碳素化合物（碳源）、氮素化合物(氮源)、能源、水分、无机盐类和生长因子。,1、碳源,定义：凡是能满足微生物生长繁殖所需要碳元素的营养物质。功能：构成微生物自身的细胞物质及代谢产物；是异养微生物代谢所需的能量来源。种类:无机碳源：如CO2和碳酸盐等。有机碳源：蛋白质、核酸、糖类、有机酸、醇、脂类、烃类、芳香族化合物等等（各种含碳的有机化合物）。,微生物的碳源谱,微生物的碳源谱可分为有机碳和无机碳两大类，能利用有机碳源的微生物，都是异养微生物，能以无机碳源作为主要碳源的微生物，则属于自养微生物。对异养微生物而言，其最适碳源是“C.H.O”型，其中糖类最易被利用，其次是有机酸类、醇类和脂类。在糖类中，单糖优于双糖和多糖。在单糖中，已糖优于戊糖，葡萄糖、果糖优于甘露糖、半乳糖；在多糖中，淀粉优于纤维素和几丁质，纯多糖则优于琼脂等杂多糖。,微生物工业发酵中用碳源的原料传统种类：糖类（单糖，饴糖）淀粉（玉米粉、山芋粉、野生植物、淀粉 等）麸皮 各种米糠等代粮发酵：纤维素环保应用：有些有毒的含碳物质如氰化物、酚等能被某些细菌分解与利用，可以利用这类细菌来处理它们。,定义：凡是能够提供微生物生长繁殖所需氮元素的营养源。功能：提供合成细胞中含氮物，如蛋白质、核酸，以及含氮代谢物等的原料；少数化能自养微生物可利用铵盐、硝酸盐等无机氮源作能源。种类：无机氮：铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐、氨、N2等；有机氮：核酸、蛋白质及其降解产物。,2、氮源,微生物的氮源谱,一般来讲，异养微生物对氮源的利用顺序是：“N.C.H.O”或“N.C.H.O.X”“N.H”类“N.O”“N”。实验室常用的氮源 碳酸铵、硝酸盐、硫酸铵、胰酪蛋白、尿素、蛋白胨、牛肉膏、酵母膏等。生产上常用的氮源 硝酸盐、铵盐、尿素、氨以及蛋白含量较高的鱼粉、蚕蛹粉、黄豆饼粉、花生饼份、玉米浆、麸皮等。,不需要利用氨基酸作为氮源，能利用尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮气等简单氮源自行合成所需要的一切氨基酸，这种微生物称为氨基酸自养型生物。有些微生物需要从外界吸收现成的氨基酸作为氮源才能生长，这类微生物叫做氨基酸异养型生物，也叫营养缺陷型。,3、能源,定义：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。种类：（1）化学物质：有机物化能异养微生物的能源（同碳源）；无机物化能自养微生物的能源（不同于碳源），如NH4+，NO2-，S，H2S，H2和Fe2+等，这类微生物主要有硫化细菌、硝化细菌、氢细菌与铁细菌，在自然界物质转换过程中起着重要的作用。（2）辐射能（光能营养型）：光能自养和光能异养微生物的能源。,4、生长因子,定义：微生物正常生活不可缺且需要量不大，但微生物自身不能用简单的碳源或氮源合成，或合成量不足以满足机体生长需要的有机营养物质。不同微生物需求的生长因子的种类和数量不同。主要包括：维生素、碱基、卟啉及其衍生物、甾醇、胺类、C4C6的分枝脂肪酸，以及氨基酸营养缺陷突变株所需要的氨基酸。作用：主要作为酶的辅基或辅酶参与新陈代谢。,维生素的生理功能,若干细菌所需要的维生素,按照微生物对生长因子的需要与否，可把微生物分成3种类型：1.生长因子自养型微生物：不需要从外界吸收任何生长因子的微生物。包括多数真菌、放线菌和部分细菌。2.生长因子异养型微生物：需要从外界吸收多种生长因子才能维持正常生长。如：乳酸菌、支原体和原生动物。3.生长因子过量合成的微生物：少数微生物在其代谢活动中，能合成并大量分泌某些维生素等生长因子。可作为生产维生素的菌种。,5、无机盐,为微生物细胞生长提供碳、氮源以外的多种重要元素的物质，多以无机盐的形式供给。大量元素：P、S、K、Mg、Ca、Na、Fe（微生物生长所需浓度在10-310-4mol/L）微量元素：Cu、Zn、Mn、Mo、Co（微生物生长所需浓度在10-610-8mol/L）,无机盐的生理功能 细胞内一般分子成分（P、S、Ca、Mg、Fe等）一般功能 渗透压的维持（Na+等）生理调节物质 酶的激活剂（Mg2+等）大量元素 pH的稳定无 化能自养菌的能源（S、Fe2+、NH4+、NO2-等）机 特殊功能 盐 无氧呼吸时的氢受体（NO3-、SO42-等）酶的激活剂（Cu2+、Mn2+、Zn2+等）微量元素 特殊分子结构成分（Co、Mo等）,无机元素的来源和功能,微生物细胞含水约占细胞鲜重的7090。功能：细胞中生化反应的良好介质；营养物质和代谢产物都必须溶解在水里，才能被吸收或排出体（细胞）外。维持生物大分子稳定的天然构象。水的比热高，能有效的吸收代谢过程中放出的热量，不致使细胞的温度骤然上升。维持细胞的膨压（控制细胞形态）。,6、水,水在细胞中有两种存在形式：结合水和游离不同细胞及不同细胞结构中游离水的含量有较大差别：,几种生物的游离水含量,人体：60%海蛰：96%微生物,孢子营养体,霉菌孢子：39%细菌芽孢：,皮层：70%核心：40%,细菌：80%酵母：75%霉菌：85%,微生物的营养类型,根据微生物生长所需要的主要的营养物质划分。,根据碳源、能源及电子供体性质不同分为：.光能无机自养型.光能有机异养型.化能无机自养型.化能有机异养型,最常见的分类,
