应用微生物三（微生物的营养与 及代谢）.ppt

应用微生物;;第一节 微生物的营养、营养类型与培养基;微生物的化学组成 碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、钠、钙、镁、铁、锰、铜、钴、锌、钼等化学元素组成 含碳量约占干重的50%，碳、氢、氧、氮、磷、硫等 6 种元素占了细胞干重的 97%（表） 主要以水、有机物和无机盐的形式存在 水分：约占菌体湿重的 70% ～ 90% 有机物：糖、蛋白质、核酸、脂、维生素以及它们的降解产物与代谢产物组成 无机物：参与有机物组成，或单独存在于细胞原生质内的无机盐等;微生物细胞中几种主要元素的相对含量（%干重）;异养型微生物：碳源同时又是能源（双功能） 大多数微生物：糖类是最广泛利用的碳源与能源物质，糖类>醇类>有机酸类>脂类等 单糖（葡萄糖...）>双糖（蔗糖...）>多糖（淀粉...） 己糖（葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖）>戊糖（核糖、木糖和阿拉伯糖等） 葡萄糖、果糖>甘露糖、半乳糖 淀粉>纤维素或几丁质 同型多糖>琼脂等杂多糖和其他聚合物（如木质素） 工业发酵：山芋粉、玉米粉、麸皮、米糠、糖蜜等，以碳源为主，包括其他营养成分 实验室：葡萄糖、果糖、蔗糖、淀粉、甘露醇、甘油和有机酸等;对碳源的利用因种而异，差异悬殊 有的微生物能广泛利用各种不同种类的含碳物质，如假单胞菌的某些种能利用90种以上不同的碳源 有的微生物只能利用少数几种碳源，如某些甲基营养型细菌只能利用甲醇或甲烷等一碳化合物，某些产甲烷细菌、自养型细菌仅可利用CO2为主要碳源或唯一碳源;Mchunu, N. , Permaul, K. , Alam, M. and Singh, S. (2013) Carbon utilization profile of a thermophilic fungus, Thermomyces lanuginosus using phenotypic microarray. Advances in Bioscience and Biotechnology, 4, 24-32. ;氮源;能源;生长因子;营养缺陷型微生物：不能合成正常生长所需的一种或几种氨基酸、维生素、碱基，而需外源供给的，称为营养缺陷型微生物，如乳酸菌、根瘤菌。凡是以葡萄糖或其他有机化合物为唯一碳源和能源，以无机氮为唯一氮源，即能满足碳、氮营养需要的化能有机营养型微生物，称为野生营养型微生物 对某些微生物生长所需的生长因子不了解，通常在培养基里加入酵母??、牛肉膏、玉米浆、肝浸液、麦芽汁或其他新鲜的动植物组织浸出液等;无机盐;配制培养基时，常用K2HPO4、MgSO4，4种需要量大的元素 微量元素，普通培养基一般不需另行添加;水;水活度用aw（activity of water）表示，是指在一定的温度和压力下溶液的蒸汽压（p）和纯水蒸汽压（p0）之比 常温常压下，纯水aw为1.00 溶液浓度与水活度成反比，浓度越高aw越小，反之aw越大;;环境aw值>最适aw值，细胞吸水膨胀，甚至引起细胞破裂 环境aw值<最适aw值，细胞水分外渗，质壁分离，细胞代谢活动受到抑制甚至引起死亡 当含水量减少时，原生质由溶胶变为凝胶，生命活动大大减缓，如同细菌芽孢。如原生质失水过多，引起原生质胶体破坏，可导致菌体死亡 抑制有害微生物，高浓度食盐或蔗糖;微生物营养物质的吸收方式;简单扩散;促进扩散;主动运输;基团转位;二、微生物的营养类型;化能有机营养型chemoheterotroph：以有机碳化合物为基本碳源，以有机物氧化过程中释放的化学能为能源，以有机物为供氢体进行生长的微生物 绝大多数原核生物，全部非光合真核生物 根据利用有机物的特性，分为 腐生型：以已经死亡的生物有机物质为营养物质进行生长繁殖的微生物，腐生性微生物 寄生型：以活的生物体物质为营养源的微生物，寄生性微生物 专性寄生：只能寄生在特定的寄主生物体内营寄生生活 兼性寄生：既能营腐生生活，也能在一定寄主中营寄生生活 ;化能无机营养型chemolithotroph：利用氧化某种还原态的无机物质所释放的化学能还原作为生长的主要碳源或惟一碳源CO2-，合成有机物质，进行生长繁殖的微生物 硝化细菌，硫化细菌，铁细菌，氢细菌，硫磺细菌等;光能无机营养型photolithotroph：含有光合色素，利用光能作为能源，以CO2作为生长的主要碳源或惟一碳源，以H2S等无机物及水作为供氢体，进行生长繁殖的微生物 藻类、蓝细菌：与高等植物相同的光合作用，以水为供氢体，还原CO2合成细胞物质（放出O2） 绿硫细菌、紫硫细菌等：以无机物如H2S、硫代硫酸钠或其他无机硫化物为供氢体，使CO2还原成细胞物质（不产生O2）;光能有机营养型photoheterotroph：含有光合色素，利用光能作为能源，以CO2主要碳源或惟一碳源，以某种有机物质作为光合作用的供氢体，进行生长繁