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1、,第三章,微生物的营养和培养基,微生物和其他生物一样是有生命的，微生,物为了生存就必须不断地从外界环境中吸收,所需要的各种营养物质，并从中获得原料和,能量，以便合成新的细胞和物质。同时将代,谢活动产生的废物排出体外,。,新陈代谢,本章研究的内容,:,内容：,1.,微生物的营养物质,2.,微生物的营养类型,*3.,微生物的培养基,4.,微生物对营养物质的吸收方式,第一节,微生物的营养物质,1.,营养,：,微生物从周围环境中吸收营养物质，并加以,利用的过程。,微生物维持生生命活动的一种生理过程。,2.,营养物质,(,或养料,):,能够满足微生物生长、繁殖和完,成各种生理活动所需的物质。,参考细胞组
2、成,构成酶成分,为物质运输和进行生,理活动提供能量,。,营养物质,是微生物进行一切生命活动的物质基础，,失去后，微生物无法生存。,营养和营养物质的关系,：相互对立统一。,3.,微生物吸收营养物质的依据,:,微生物细胞的化学组成,。,作,用,作用,一、微生物细胞的化学组成,1.,从元素上讲,微生物细胞化学组成与其他高等动植物细胞一样。,大量元素：,碳、氢、氧、氮、,P,和,S,。,细胞组成,微量元素,：,K,、,Na,、,Mg,、,Ca,、,Fe,、,Mn,、,Cu,、,Co,、,Zn,、,Mo,等,。,这些元素组成细胞的有机和无机成分。,不同微生物各元素的含量和种类也不同，并随,培养条件、菌龄
3、等发生变化。见下表。,微生物细胞中几种主要元素的含量（,%,）,元素,细菌,酵母菌,霉菌,碳,50.4,49.8,47.9,氮,15,12.4,5.24,氢,6.78,6.71,6.70,氧,30.52,31.18,40.2,磷,3,-,-,硫,1,-,-,2.,从化合物水平上讲,构成微生物细胞的元素存在形式：,水分和无机盐、有机化合物,（,蛋白质、,碳水化合物、脂肪、核酸,）,。,微生物细胞组成,水,干物质,无机物（盐）,有机物,：蛋白质、碳水,化合物、脂肪、核酸,微生物细胞中几种主要化合物的含量（,%,）,组,成,细菌,酵母菌,霉菌,水,分,75,85,70,80,85,90,固,形,物,
4、(,占,总,固,形,物,),蛋白质,50,80,32,75,14,15,糖,类,12,28,27,63,7,40,脂,类,5,20,2,15,4,40,核,酸,10,20,6,8,6,12,无机元素,2,30,3.8,7,-,二、微生物的营养物质及生理功能,微生物和其他生物一样，在生活过程中，不断地从,外界吸收营养物质，合成细胞成分和提供代谢所需能量。,1.,微生物必须吸收充足水分。（,水分）,2.,需要碳源构成细胞有机物碳架，并提供能量（,碳源）,3.,需要合成蛋白质、氨基酸。（,氮源）,4.,需要多种矿物质元素和一些生长因子才能行正常生长,发育。（,无机盐和生长因子）。,微生物在生长过程中
5、需要不断从环境中摄取的营养物,质和获得能量，决定了,微生物营养的六大要素：,水、碳源、氮源、能源、无机盐和生长因子,1.,水分,存在形式,:,结合水和游离水，占细胞干重的,70,90,。,作用,：,1.,参与细胞呼吸和光合作用。,2.,细胞的重要组成。,3.,细胞内生化反应的良好介质。,4.,良好的溶剂和介质。,5.,调节细胞的温度，保持细胞内环境的稳定。,特点,：（,1,）微生物种类不同，含水量也不同。,（,2,）同种微生物在不同发育时期和不同的环,境中，水分含量也不同。,幼龄菌,衰老型,休眠体,.,碳源,：,概念,微生物生长提供碳素来源的物质,种类,无机碳化合物,CO,2,和碳酸盐,有机碳
6、化合物,淀粉、纤维素、半纤维素、,果胶、脂肪、氨基酸、蛋白,质、有机酸,作用,为机体完成整个生理活动和机体生长提供能量,常用,实验室,葡萄糖、果糖、蔗糖、淀粉、,甘油和一些有机酸。,发酵工业,饴糖和淀粉,3.,氮源,概念,能供给微生物氮素来源。,种类,简单的无机氮,：,NH,3,。,复杂的有机氮：,蛋白质及其水解产物，胨、肽、,氨基酸等。,常用,培养基,：铵盐、硝酸盐、尿素、牛肉膏、蛋白胨、,多肽、,氨基酸和蛋白质,工业发酵：,黄豆饼粉、花生饼粉、玉米浆和酵母粉。,作用,构成微生物细胞物质或代谢产物中氮素成分的营,养物质。,4.,无机盐,概念,微生物生长、代谢必不可少的一类营养物质。,作用,作
7、为酶活性中心的组成部分。如铁,过氧化酶，,钙,蛋白酶。,构成微生物细胞的各种组分。磷,核酸,调节并维持细胞的渗透压平衡、,pH,和控制细胞的,氧化还原位。如氯化钠。,作为某些微生物生长的能源物质。如铁,铁细菌,能源物质。,种类,磷酸盐、硫酸盐、氯化物，以及含有钠、钾、,钙、镁、铁等金属元素的化合物。,5.,生长因子,指微生物生命活动不可缺少的，本身又不能,自行合成，必须从外界供给的微量有机物。,概念,特点,微生物自身不能合成，必须由外源供给。,作用,提供微生物细胞重要物质,(,构成细胞成分。如,嘌呤、嘧啶构成核酸,),。,参与代谢，维持生命的正常活动，如维生素构,成酶的辅基。,种类,维生素、氨
8、基酸、嘌呤和嘧啶及其衍生物、卟啉,及其衍生物、固醇、胺类以及脂肪酸等。,第二节,微生物的营养类型,微生物种类繁多，不同的微生物对营养的需要差异,很大，根据微生物生长需要,碳源、能源及电子供体性质,的不同，将微生物的营养类型分为四种：,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,。,微生物营养类型,(1),划分依据,营养类型,特,点,碳源,自养型,以,CO,2,为唯一或主要碳源,异养型,以有机物为碳源,能源,光能营养型,以光为能源,化能营养型,以物质氧化释放的化学能为能源,（一）按生长所需要的碳源的不同,有两种,:,1.,异养型（,有机型,）微生物,：,在生长时需要以现成有
9、机物质（如单糖、双糖、淀,粉、纤维素、有机酸）作为碳源。,特点,：,不能在完全无机的环境中生活。,2.,自养型（,无机型,）微生物,：在生长时利用简单的无,机物质（,CO,2,或无机碳酸盐）为营养物质,不需要外界,供给有机物。,特点,:(1),不需要有机养料,可生活在完全无机环境中。,(2),将无机碳源转化为细胞的有机物。,动物,?,异养型生物,植物、微生物,?,异养型和自养型,多数微生物,?,异养型，少数微生物,?,自养型。,(,二,),按生长时,能量的来源,不同,有,两种,类型,：,1.,化能营养型生物,：依靠,物质氧化,过程中释放,的能量,作为能源来进行生长。,利用物：,NH,3,，,N
10、O,2,、,H,2,S,、,S,、,H,2,。,2.,光能营养型生物,：依靠光能进行生长,（三）,依据微生物代谢所需要的,能源,和,碳源,及电子供体性质,不同，把微生物分为以下,四种,类型：,1.,光能无机营养型,(,光能自养型微生物,),2.,光能有机营养型,(,光能异养型微生物,),3.,化能无机型,(,化能自养型微生物,),4.,化能有机营养,(,化能异养型微生物,),1.,光能无机营养型,也叫光能自养型微生物，以,C0,2,作为唯一,或主要碳源，并利用光能，以无机物（如水、硫化氢、,硫代硫酸钠）作为供氢体将,CO,2,还原成细胞物质。,特点,:,在微生物细胞中有光合色素,能够利用光能进
11、行光合作用。,如,光合细菌,（绿硫细菌和紫色细菌）,光能,CO,2,2H,2,S CH,2,O+2S+H,2,O,不产氧气,菌绿素,?,蓝细菌：,光能,CO,2,H,2,O CH,2,O+O,2,(,产氧气,),藻类和蓝细菌,叶绿素,光能自养型微生物：,蓝细菌（含叶绿素）、紫色细菌和绿色,细菌等（含有光合色素），能使光能转变成化学能（,ATP,），供,机体直接利用,。,2.,光能有机营养型,也叫光能异养型微生物，利用,光,作为能源，以,有机物,作为碳源和供氢体，将,CO,2,还原成,碳水化合物,。,如,红螺菌,：利用异丙醇作为供氢体进行光合作用，并,积累丙酮。反应式如下：,光能,2(CH,3,
12、),2,CHOH+CO,2,2CH,3,COCH,3,+CH,2,O+H,2,O,光合色素（菌绿素）,3.,化能无机营养型,也称化能自养型微生物，利用氧化无机物（如,H,2,S,、,FeCO,3,、,NH,4+,、,NO,2-,等）所产生的能量作为能源，,CO,2,作为碳源，合成自,身需要的有机含碳化合物。,特点：,在产能过程中都需要大量氧气参加。,(,),硝化细菌,亚硝酸细菌,2NH,2O,2,2HNO,2,-,+ 4H,+,+,能量,能,CO,2,+4H,+,CH,2,O+H,2,O,（,2,）铁细菌,铁细菌,2FeCO,3,+3H,2,0+1/2O,2,2Fe(OH),3,+2CO,2,
13、+,能量,能量,CO,2,+H,2,O,CH,2,O,+O,2,这类微生物：,硫化细菌、硝化细菌与铁细菌、氢细菌,4.,化能有机营养型,或称化能异养型微生物,所需要,能量和碳源,均来自,有机物。,包括：,全部放线菌、真菌和大部分细菌、病毒。,总结：,?,上述四大营养型微生物是人为划分，存在着,中间过渡的和兼性的类型，它们之间无严格,界限，也不是不变的。,?,如红螺细菌、铁细菌和氢细菌等都具有一种,以上营养类型，在某一特定条件下可转化。,微生物的营养类型（,）,划分依据,营养类型,特,点,碳源,自养型,以,CO,2,为唯一或主要碳源,异养型,以有机物为碳源,能源,光能营养型,以光为能源,化能营养
14、型,以物质氧化释放的化学能为能源,电子供体,无机营养型,以还原性无机物为电子供体,有机营养型,以有机物为电子供体,光能自养型,以光为能源，不依赖任何有机物即可正常生长,光能异养型,以光为能源，但生长需要一定的有机营养物质,化能自养型,以无机物的氧化获得能量，生长不依赖有机营养物质,化能异养型,以有机物的氧化获得能量，生长依赖于有机营养物质,微生物的营养类型（,）,营养类型,电子供体,碳源,能源,代表菌,光能无机自,养型,、,或,CO,2,光能,光合细菌（蓝细菌、,紫硫细菌、绿硫细,菌）、藻类,光能有机异,养型,有机物,有机物,光能,红螺菌,化能无机自,养型,、,、,e,2+,、,或,2,-,C
15、O,化学能（无,机物氧化）,氢细菌、硫杆菌、,铁细菌亚硝化单胞,菌属、硝化细菌,化能有机异,养型,有机物,有机物,化学能（有,机物氧化）,细菌,(,大部分,),和所,有放线菌、真菌、,原生动物,本节要点,一、,营养,：,微生物从周围环境中吸收营养物质，并加以利用过程。,营养物质,(,或养料,):,能够满足微生物生长、繁殖和完成各种生,理活动所需的物质。,二、微生物营养的六大要素：,水、碳源、氮源、能源、矿物质和,生长素。,三、根据微生物生长需要,碳源、能源及电子供体性质,的不同，将,微生物的营养类型分为四种：,1.,光能无机营养型：,也叫光能自养型微生物,以,C0,2,为唯一或主要,碳源,并利用光能,以无机物作为供氢体将,CO,2,还原成细胞物质。,2.,光能有机营养型：,也叫光能异养型微生物，利用光作为能源，,以有机物作为碳源和供氢体，将,CO,2,还原成碳水化合物。,3.,化能无机营养型：,也称化能自养型微生物,利用氧化无机物所,产生的能量作为能源，,CO,2,作为碳源，合成自身需要的有机含,碳化合物。,4.,化能有机营养型：,或称化能异养型微生物,生长所需要能量和,碳源均来自有机物。,作业：,1.,什么叫营养和营养物质？,2.,微生物的生长繁殖需要哪些营养成分？,3.,什么是光能自养菌、光能异养菌、化能自养,菌和化能异营养菌？是如何进行划分的,?,
