第三章微生物的营养和代谢.ppt

第三章 微生物的营养和代谢 第一节 微生物的营养物质 第二节 微生物的营养类型 第三节 培养基 第四节 营养物质进入细胞 第五节 微生物的产能代谢 一、微生物细胞的化学组成 二、微生物的营养物质及其生理功能 微生物细胞的化学成分以有机物和无机物两种状态存在。有机物包含各种大分子，它们是蛋白质、核酸、类脂和糖类，占细胞干重的99%;无机成分包括小分子无机物和各种离子，占细胞干重的1%。 由C、H、O、N、P、S; K、Na、Mg、Ca、Fe、Mn、Cu、Co、Zn、Mo等组成。 微生物生长所需的营养物质应该包含有组成细胞的各种化学元素，即构成细胞物质的碳素来源的碳源物质，构成细胞物质的氮素来源的氮源物质和一些含有K、Na、Mg、Ca、Fe、Mn、Cu、Co、Zn、Mo元素的无机盐。 　微生物生长所需要的营养物质主要是以有机物和无机物的形式提供的，小部分由气体物质供给。微生物的营养物质按其在机体中的生理作用可区分为：碳源、氮源、无机盐、生长因子和水五大类。 碳源 在微生物生长过程中为微生物提供碳素来源的物质称为碳源(source of carbon)。 从简单的无机含碳化合物如CO2和碳酸盐到各种各样的天然有机化合物都可以作为微生物的碳源，但不同的微生物利用含碳物质具有选择性，利用能力有差异。(见表3.1) 碳源的生理作用 氮源 凡是可以被微生物用来构成细胞物质的或代谢产物中氮素来源的营养物质通称为氮源(source of nitrogen)物质。 这些氮源物质有蛋白质及其各类降解产物、铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐、分子态氮、嘌呤、嘧啶、脲、酰胺、氰化物(见表3.2)。 氮源物质常被微生物用来合成细胞中含氮物质，少数情况下可作能源物质，如某些厌氧微生物在厌氧条件下可利用某些氨基酸作为能源。 微生物对氮源的利用具有选择性 铵盐作为氮源时会导致培养基pH值下降，称为生理酸性盐；而以硝酸盐作为氮源时培养基pH值会升高，称为生理碱性盐。 无机盐 无机盐(inorganic salt)是微生物生长必不可少的一类营养物质，它们在机体中的生理功能主要是作为酶活性中心的组成部分、维持生物大分子和细胞结构的稳定性、调节并维持细胞的渗透压平衡、控制细胞的氧化还原电位和作为某些微生物生长的能源物质等。 微生物可利用无机盐类型 微量元素微量元素是指那些在微生物生长过程中起重要作用，而机体对这些元素的需要量极其微小的元素，通常需要量在10-6-10-8mol/L (培养基中含量)。微量元素一般参与酶的组成或使酶活化(表3.4)。 生长因子 生长因子(growth factor)通常指那些微生物生长所必需而且需要量很小，但微生物自身不能合成或合成量不足以满足机体生长需要的有机化合物。 根据生长因子的化学结构和它们在机体中的生理功能的不同，可将生长因子分为维生素(vitamin)、氨基酸、嘌呤与嘧啶三大类(见表3.5)。 维生素在机体中所起的作用主要是作为酶的辅基或辅酶参与新陈代谢； 有些微生物自身缺乏合成某些氨基酸的能力，因此必须在培养基中补充这些氨基酸或含有这些氨基酸的小肽类物质，微生物才能正常生长； 嘌呤与嘧啶作为生长因子在微生物机体内的作用主要是作为酶的辅酶或辅基，以及用来合成核苷、核苷酸和核酸。 水水是微生物生长所必不可少的。水在细胞中的生理功能主要有： 因为水的比热高，是热的良好导体，能有 效地吸收代谢过程中产生的热并及时地将热迅速散发出体外，从而有效地控制细胞内温度的变化； 水的有效性 常以水活度值(water activity, ?w)表示。 水活度值是指在一定的温度和压力条件下，溶液的蒸气压力与同样条件下纯水蒸气压力之比，即?w＝Pw／P0w式中Pw代表溶液蒸气压力，P0w代表纯水蒸气压力。 纯水?w为1.00，溶液中溶质越多，?w越小。 微生物一般在?w为0.60-0.99的条件下生长，?w过低时，微生物生长的迟缓期延长，比生长速率和总生长量减少。 微生物不同，其生长的最适?w不同(表3.6)。一般而言，细菌生长最适?w较酵母菌和霉菌高，而嗜盐微生物生长最适?w则较低。 光能无机自养型(photolithoautotrophy)、 光能有机异养型(photoorganohetertrophy)、 化能无机自养型(chemolithoautotrophy) 化能有机异养型(chemoorganoheterotrophy) 营养类型是根据微生物生长所需要的主要营养元素即能源和碳源的不同而划分的微生物类型。 光能无机自养型 光能无机自养型 也称光能自养型，这是一类能以CO2为唯一碳源或主要碳源并利用光能进行生长的的微生物，它们能以无机物如水、硫化氢、硫代硫酸钠或其