微生物的营养代谢

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1、第一节 微生物的营养物质和营养类型第二节 微生物的能量代谢第三节 微生物的物质代谢第1页/共60页一一 微生物的营养微生物的营养二二 微生物的营养类型微生物的营养类型 三三 培养基培养基 第一节 微生物的营养物质和营养类型第2页/共60页一一 微生物的营养微生物的营养1 1 微生物营养的概念微生物营养的概念微生物的营养：微生物吸收利用营养物质的过程微生物的营养物质有哪些？2 微生物的营养物质及其功能微生物的营养物质：能被微生物吸收利用的物质第3页/共60页 水水水是微生物细胞的组成成分。占细胞湿重的水是微生物细胞的组成成分。占细胞湿重的70709595 水在细胞中的作用？水在细胞中的作用？1

2、1 营养物质的溶剂，而后被吸收。营养物质的溶剂，而后被吸收。2 2 生物化学反应的场所。生物化学反应的场所。微生物的营养第4页/共60页 碳素养料碳素养料糖类糖类被微生物优先利用。被微生物优先利用。实验室中常用碳源？实验室中常用碳源？葡萄糖、蔗糖、麦芽葡萄糖、蔗糖、麦芽糖糖发酵业常用碳源？发酵业常用碳源？薯干淀粉、玉米淀粉薯干淀粉、玉米淀粉一般生产常用碳源？一般生产常用碳源？麸皮、酒糟麸皮、酒糟无机碳化物CO2、CO3-有机碳化物糖类、有机酸、醇、纤维素等。细胞干重50。作为碳源和能源。种类 功能 常用碳源微生物的营养第5页/共60页 氮素养料氮素养料 功能功能 组成组成蛋白质、核酸蛋白质、核

3、酸等物质的重要成分。只作等物质的重要成分。只作N N源源 种类种类 分子态源分子态源固氮微生物固氮微生物 无机氮化合物无机氮化合物需在培养基中加缓冲剂需在培养基中加缓冲剂 有机氮化合物有机氮化合物速效氮源（速效氮源（aa)aa)、迟效氮源迟效氮源(Pro)Pro)常用氮源常用氮源 实验室常用氮源？实验室常用氮源？KNOKNO3 3、NaNONaNO3 3、牛肉膏、蛋白胨、酵母牛肉膏、蛋白胨、酵母膏。膏。发酵常用氮源？发酵常用氮源？尿素、鱼粉、玉米浆、黄豆饼粉、麸皮。尿素、鱼粉、玉米浆、黄豆饼粉、麸皮。微生物的营养第6页/共60页矿质元素矿质元素主要元素主要元素需求量较大，以无机盐形式供需求量较

4、大，以无机盐形式供给。给。P P、K K、S S、MgMg、CaCa。微量元素微量元素需求量微小。但缺少导致生理需求量微小。但缺少导致生理活性降低；过量有毒害。活性降低；过量有毒害。CuCu、ZnZn、MnMn、MoMo等。等。细胞物质的组成部分 激活维持酶的作用 调节渗透压 功能 种类微生物的营养第7页/共60页生长因子（生长素）生长因子（生长素）实验室常用实验室常用酵母膏、蛋白胨酵母膏、蛋白胨作为作为综合生长素综合生长素配制培配制培养基。当对某种微生物所需的生长因子不了解时，养基。当对某种微生物所需的生长因子不了解时，可加入可加入动、植物组织液动、植物组织液。概念：需求量不大，但对微生物的

5、生长有特殊作用 的有机物质。功能：各种酶的辅基成分。若缺，酶失去活性。种类：维生素类硫胺素、生物素、核黄素等。氨基酸类苏氨酸、亮氨酸等。嘌呤、嘧啶类核苷。常用生长素微生物的营养第8页/共60页二二 微生物的营养类型微生物的营养类型 1 1 微生物的营养类型微生物的营养类型 根据微生物生长时所需的根据微生物生长时所需的碳源碳源及及能量能量的来源，将微生物的营养类型分为四种。的来源，将微生物的营养类型分为四种。（1）光能无机营养型（2）光能有机营养型（3）化能无机营养型（4）化能有机营养型第9页/共60页（1）光能无机营养型(Photolithotroph)又叫自养微生物。又称又叫自养微生物。又称

6、光能自养型微生物。光能自养型微生物。藻类、蓝细菌、光合细菌（紫硫细菌、绿硫细菌）藻类、蓝细菌、光合细菌（紫硫细菌、绿硫细菌）碳源碳源以以COCO2 2 为惟一碳源为惟一碳源能源能源光光 转变为转变为 ATPATP为什么用光作能源？为什么用光作能源？光合色素光合色素 叶绿素叶绿素C C（主要主要）类胡萝卜素和藻胆素为辅助色素，类胡萝卜素和藻胆素为辅助色素，捕捉光，保护捕捉光，保护膜免遭光氧化破坏。膜免遭光氧化破坏。微生物的营养类型第10页/共60页如：如：蓝细菌、藻类蓝细菌、藻类如：绿硫细菌、紫硫细菌 还原CO2 时，以还原态无机硫化物作氢或电子供体。CO2+H2O CH2O+O2 CO2+2H

7、2S CH2O+H2O+2S光能叶绿素光能细菌叶绿素如何将无机物还原为有机物的？微生物的营养类型第11页/共60页（2）光能有机营养型（photorganotroph)又叫异养微生物。又称又叫异养微生物。又称光能异养型微生物光能异养型微生物。红螺菌属红螺菌属.1 1 碳源碳源有机物有机物作供氢体和碳源，要作供氢体和碳源，要有有COCO2 2存存在在。2 2 能源能源光光具有光合色素具有光合色素CO2 2 CH3CH3CHOHCH2O+2CH3COCH3+H2O光能光合色素净化高浓度有机废水。微生物的营养类型第12页/共60页（3）化能无机营养型（chemolithotroph)又叫自养微生物。

8、又称又叫自养微生物。又称化能自养型微生物化能自养型微生物。氢细菌、硫化细菌、铁细菌、硝化细菌氢细菌、硫化细菌、铁细菌、硝化细菌。分。分布在土壤、水域中，在自然界物质转化中作用重大。布在土壤、水域中，在自然界物质转化中作用重大。碳源碳源以以 C OC O2 2为惟一碳源为惟一碳源。能源能源无机物无机物氧化产生能量。产能有限，生长迟氧化产生能量。产能有限，生长迟缓。缓。微生物的营养类型第13页/共60页 硝化细菌2NH3+2O2 CO2+4H+氢细菌生产单细胞蛋白。铁细菌氧化黄铁矿，生成硫酸溶解矿石。细菌冶金。2HNO2+4H+ATPCH2O+H2O微生物的营养类型第14页/共60页（4）化能有机

9、营养型(chemoorganotroph)又叫异养微生物。又称又叫异养微生物。又称化能异养型微生物化能异养型微生物。绝大多数细菌、放线菌和全部真菌、病毒绝大多数细菌、放线菌和全部真菌、病毒。如大肠杆菌，枯草杆菌，链霉菌，根霉，曲霉。如大肠杆菌，枯草杆菌，链霉菌，根霉，曲霉。碳源碳源有机物有机物 能源能源有机物氧化有机物氧化获得。获得。微生物的营养类型第15页/共60页2 各类微生物的营养特性（1 1）细菌的营养特性细菌的营养特性（2 2）放线菌的营养特性放线菌的营养特性（3 3）酵母菌的营养特性酵母菌的营养特性（4 4）霉菌的营养特性霉菌的营养特性（5 5）病毒的营养特性病毒的营养特性微生物可

10、以利用各种营养物质，但就某一种微生物来说，它们所能利用的物质有一定范围。微生物的营养类型第16页/共60页（1 1）细菌的营养特性（类型多样）自养型自养型 光能光能：紫硫菌、绿硫菌、蓝细菌：紫硫菌、绿硫菌、蓝细菌 化能化能：硝化细菌：硝化细菌异养型异养型 所有腐生菌和寄生菌所有腐生菌和寄生菌（2）放线菌的营养特性 异养型 各种不同碳源糖、淀粉、甘油、柠檬酸等微生物的营养类型第17页/共60页（3 3）酵母菌的营养特性异养型异养型 糖、有机酸、甘油、石油作碳源糖、有机酸、甘油、石油作碳源。绝大多数酵母菌绝大多数酵母菌不能利用淀粉作碳源不能利用淀粉作碳源。（4）霉菌的营养特性 异养型 碳源、氮源广

11、。（5）病毒的营养特性 专性寄生，生活在一定的活细胞组织内。微生物的营养类型第18页/共60页三 培养基1 1 培养基的类型培养基的类型2 2 微生物培养常用培养基微生物培养常用培养基3 3 微生物培养微生物培养培养基的概念：人工配制的适合于微生物生长繁殖 的营养基质。用什么培养微生物？培养基第19页/共60页1 培养基的类型根据化学组成分类根据化学组成分类v（1）天然培养基培养基v（2）合成培养基v（3）半合成培养基第20页/共60页 根据物理状态分类根据物理状态分类v（1 1）固体培养基）固体培养基培养基v（2）半固体培养基v（3）液体培养基第21页/共60页 根据特定用途分类根据特定用途

12、分类培养基（1）基础培养基（minimum medium）（2）加富培养基（enrichment medium）（3）选择培养基（selective medium）（4）鉴别培养基（differential medium）第22页/共60页培养基（1 1）基础培养基）基础培养基（minimum medium）微生物所需基本营养物质相同。定义：含有一般微生物生长繁殖所需的 基本营养物质的培养基。例如：牛肉膏蛋白胨培养基（细菌）牛肉膏 3g 蛋白胨 10g NaCl 5g 琼脂 18-20g 水 1000ml PH 7.0-7.2 第23页/共60页培养基（2 2）加富培养基）加富培养基（enri

13、chment medium）又叫营养培养基定义：在基础培养基中加入某些特殊营养物 质制成的营养丰富的培养基。例如：加入血清、血液、酵母浸膏、动植物组 织液作用：培养异养型微生物 富集、分离微生物第24页/共60页（3 3）选择培养基）选择培养基（selective medium）定义：将某种或某类微生物从混杂的微生物群体中分离出来的培养基。特点：加入相应的特殊营养物质或化学物质，抑制不需要微生物的生长，利于所需要微生物的生长。第25页/共60页缺氮培养基 分离固氮微生物加入数滴10%酚 分离放线菌加青霉素、四环素、链霉素 分离酵母菌、霉菌第26页/共60页加富培养基和选择培养基的区别加富培养基

14、和选择培养基的区别加富培养基：增加分离的微生物的数量，形成生长优势。选择培养基：抑制不需要的微生物的生长，使所需要的微生物增殖。第27页/共60页（4 4）鉴别培养基）鉴别培养基（differential medium）定义：鉴别不同微生物类型的培养基。特点：加入某种特殊化学物质，微生物生长后 产生某种代谢产物特殊化学物质产生某种代谢产物化学反应明显特征变化区分作用：快速分类鉴定 分离筛选某微生物菌种第28页/共60页2 2 微生物培养常用培养基微生物培养常用培养基（1 1）培养许多异养型细菌培养许多异养型细菌（包括兼性寄生细菌）（包括兼性寄生细菌）牛肉膏蛋白胨培养基牛肉膏蛋白胨培养基（2 2

15、）培养放线菌培养放线菌 高氏一号培养基高氏一号培养基（3 3）培养酵母菌、霉菌培养酵母菌、霉菌 麦芽汁、豆芽汁、马铃薯汁培养基麦芽汁、豆芽汁、马铃薯汁培养基（4 4）许多霉菌的分离、鉴定许多霉菌的分离、鉴定 察氏培养基察氏培养基培养基第29页/共60页3 3 微生物培养微生物培养 好氧培养好氧培养 厌氧培养厌氧培养（1）好氧培养以空气作为氧的来源。实验室的固体平板培养和斜面培养。摇瓶培养：液体撞击瓶壁增氧。三角頩、摇床发酵罐培养：强制通风增氧培养基第30页/共60页厌氧袋法厌氧袋法 厌氧罐法厌氧罐法 厌氧培养箱培养厌氧培养箱培养（2）厌氧培养隔绝空气、驱除氧气。培养基第31页/共60页第二节第

16、二节 微生物的能量代谢微生物的能量代谢一 细胞中的氧化还原反应与能量产生二 微生物的呼吸类型三 微生物与氧气的关系第32页/共60页一一 细胞中的氧化还原反应与能量产生细胞中的氧化还原反应与能量产生1 1 细胞中的氧化还原反应细胞中的氧化还原反应AH2 2H+2e+A (氧化）B+2H+2e BH2（还原）AH2+B A+BH2（氧化还原）第33页/共60页2 细胞中ATP的合成ATP三磷酸腺苷ADP二磷酸腺苷 ATP ADP+Pi+能量(伴随能源物质的分解）放能产能ADP结合一个磷酸生成ATP，为磷酸化。第34页/共60页二二 微生物的呼吸类型微生物的呼吸类型v 呼吸作用的定义呼吸作用的定义

17、生物氧化中，呼吸基质脱下的氢和电子经载体传递最终交给受体的生物学过程。v 主要呼吸基质：葡萄糖、果糖。有哪些呼吸类型呢？第35页/共60页v 依据最终电子受体的不同有三种1 有氧呼吸2 无氧呼吸3 发酵第36页/共60页1 有氧呼吸v 最终电子受体最终电子受体氧气氧气 O2O2v 参与的微生物需氧和兼性厌氧微生物。v 呼吸基质（底物）化能异养微生物有机物化能自养微生物无机物v 定义：微生物氧化底物时以分子氧作为最 终电子受体的氧化作用。第37页/共60页以呼吸基质是葡萄糖为例说明葡萄糖糖酵解丙酮酸三羧酸循环CO2、NADPHNADO2H+、e-H2O呼吸链NAD+大量ATP（38个）两个特点葡

18、萄糖彻底氧化产能量大NADFAD辅酶Q细胞色素b、c、a、a3第38页/共60页呼吸链（电子传递链）的作用：a 传递电子b 将传递电子时释放的能量合成ATP。第39页/共60页 注意：注意：l原核微生物的呼吸链位于细胞膜上，有氧呼吸在细胞膜上进行。原核微生物的呼吸链位于细胞膜上，有氧呼吸在细胞膜上进行。l真核微生物的呼吸链在线粒体膜上，有氧呼吸在线粒体中进行。真核微生物的呼吸链在线粒体膜上，有氧呼吸在线粒体中进行。第40页/共60页2 2 无氧呼吸无氧呼吸v 最终电子受体最终电子受体无机物（无机物（NONO3-3-、NONO2-2-、COCO2 2等）等）v 定义：微生物氧化底物，底物氧化脱下

19、的氢和电 子经呼吸链传递最终交给无机化合物的过程。v 参与的微生物厌氧菌和兼性厌氧菌。v 呼吸基质（底物）有机物第41页/共60页以硝酸盐还原菌还原葡萄糖为例说明：基质H2基质（葡萄糖）2e-2H+脱氢酶脱氢酶2H传递体2H传递体2e2e+2eNO3-NO2-+H2O相应还原酶生成的能量少。第42页/共60页无氧呼吸的利与弊？v粪池、秸秆产甲烷 CO3=CH4v水稻田烂秧 SO4=H2Sv土壤氮肥的损失 NO3-NO2-（有毒性）第43页/共60页3 3 发酵发酵u定义：定义：以小分子有机物为最终电子受体的生物以小分子有机物为最终电子受体的生物 氧化过程。有机物为呼吸基质的中间产氧化过程。有机

20、物为呼吸基质的中间产物。物。u最终电子受体最终电子受体有机物有机物u参与的微生物参与的微生物厌氧菌和兼性厌氧菌。厌氧菌和兼性厌氧菌。u不经过电子传递体。不经过电子传递体。u常见的发酵有常见的发酵有 乙醇发酵乙醇发酵 乳酸发酵乳酸发酵 丁酸发酵丁酸发酵第44页/共60页乙醇发酵（生产酒精）葡萄糖3磷酸甘油醛1，3二磷酸甘油酸2NAD2NADH2丙酮酸脱羧酶乙醛乙醇ATPCO2产能量少（2个ATP)，大部分储存在乙醇中。酵母菌第45页/共60页三三 微生物与氧气的关系微生物与氧气的关系1 1 需氧（好气）微生物需氧（好气）微生物2 2 厌氧（嫌气）微生物厌氧（嫌气）微生物3 3 兼性厌氧微生物兼性

21、厌氧微生物第46页/共60页1 1 需氧微生物需氧微生物呼吸类型呼吸类型有氧呼吸有氧呼吸培养方式培养方式固体表面，液体浅层，通气，振荡。固体表面，液体浅层，通气，振荡。如如青霉，枯草杆菌等多种细菌放线菌真菌青霉，枯草杆菌等多种细菌放线菌真菌第47页/共60页2 2 厌氧微生物厌氧微生物呼吸类型呼吸类型无氧呼吸和发酵无氧呼吸和发酵培养方式培养方式抽真空；在抽真空；在N2N2、H2H2条件下条件下;固体穿刺。固体穿刺。如如：乳酸杆菌，梭状芽孢杆菌，产甲烷杆菌：乳酸杆菌，梭状芽孢杆菌，产甲烷杆菌为生么有氧气不能生活？为生么有氧气不能生活？原因：原因：有氧存在，代谢产生有氧存在，代谢产生H H2 2O

22、 O2 2和和O O2-2-,H,H2 2O O2 2有有 毒，该类微生物没有分解毒，该类微生物没有分解H H2 2O O2 2的氧化酶的氧化酶第48页/共60页3 3 兼性厌氧微生物兼性厌氧微生物呼吸类型呼吸类型无氧时发酵；有氧时有氧呼吸。无氧时发酵；有氧时有氧呼吸。培养方式培养方式具体实验要求而定。具体实验要求而定。如如：大肠杆菌，酵母菌。：大肠杆菌，酵母菌。第49页/共60页第三节第三节 微生物的物质代谢微生物的物质代谢一一 微生物的分解代谢微生物的分解代谢二二 微生物合成的次生代谢产物微生物合成的次生代谢产物第50页/共60页一一 微生物的物质分解微生物的物质分解1 1 碳水化合物的分

23、解碳水化合物的分解 多糖：单糖：双糖：麦芽糖 葡萄糖CO2+H2OCO2+H2O葡萄糖 葡萄糖CO2+H2O麦芽糖麦芽糖酶淀粉淀粉酶麦芽糖酶各种细菌、放线菌，曲霉、根霉等应用：酿造业第51页/共60页 2 2 脂类的分解脂类的分解脂肪脂肪酶甘油脂肪酸O2-O2CO2+H2O简单酸CO2+CH4应用：屠宰场；生活污水。第52页/共60页 3 3 果胶物质的分解果胶物质的分解原果胶H2O原果胶酶可溶性果胶多缩戊糖可溶性果胶H2O果胶甲基酯酶果胶酸甲醇果胶酸H2O多缩半乳糖酶半乳糖醛酸应用：麻类物质的脱胶处理水浸厌氧性细菌露浸好氧性细菌、放线菌、真菌第53页/共60页二二 微生物合成的次生代谢产物微

24、生物合成的次生代谢产物v 次生代谢：次生代谢：微生物合成一些对其本身的生命活动没有微生物合成一些对其本身的生命活动没有 明确功能的物质的过程。又为支路代谢。明确功能的物质的过程。又为支路代谢。初生代谢次生代谢v 次生代谢产物：微生物在次生代谢过程中合成的对其自 身生命活动没有明确功能的物质。v 常见的次生代谢产物：抗生素、激素、毒素、色素。第54页/共60页1 1 抗生素：抗生素：应用：医药：青霉素点青霉，产黄青霉 链霉素链霉菌 农业：井冈霉素、春日霉素、庆丰霉素等防治 植物病害，进行森林保护。作用机理：抑制细胞壁的合成；损伤细胞质膜；干扰蛋白质的合成 概念:微生物产生的一类能抑制或杀死另一类

25、微生物 的化学药剂。第55页/共60页 概念概念：微生物产生的一类能刺激动植微生物产生的一类能刺激动植 物生长或性器官发育的一类物质。物生长或性器官发育的一类物质。应用：赤霉素滕仓赤霉菌产生。赤霉素是植物生长调节剂一种。主要促进作物生长发育、提早成熟、提高产量，打破种子等繁殖器官休眠。特别对杂交水稻制种中解决花期不遇有特殊功效。在葡萄、柑桔、菠萝、蔬菜等作物广泛使用。2 激素第56页/共60页3 3 毒素毒素 概念：微生物产生的一类对动植物有毒害作用的物质。种类：细菌毒素：破伤风毒素、白喉毒素、肉毒素等。对人、动物有很大毒性。真菌毒素：黄曲霉毒素（粮食、花生）蘑菇毒素（人、动物）第57页/共6

26、0页4 4 色素色素 概念：微生物代谢时产生的有色物质。应用：红曲霉红曲霉素 可用于红腐乳生产。第58页/共60页1 说明微生物四种营养类型的特点。2 培养基的概念。3 什么是合成培养基、天然培养基与半合成培养基的优缺点？4 琼脂作为培养基凝固剂具备哪些条件？5 区分基础培养基、选择培养基、加富培养基和鉴别培养基？6 什么是生长因子？生长因子分成哪几类？7 微生物的有氧呼吸、无氧呼吸和发酵的概念。8 如何区分有氧呼吸、无氧呼吸和发酵？9 什么是次生代谢产物？10 有哪几种次生代谢产物？举例。11 赤霉素如何促植物生长？12 根据微生物与氧气的关系，可把微生物分成哪几种类型？作业、思考题第59页/共60页感谢您的观看。第60页/共60页