第二章微生物的营养
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引言概述:微生物是一类生存在自然界中的微小生物体,包括细菌、真菌、藻类和原生动物等。
微生物的营养类型是指微生物在生长和代谢过程中依赖的能量来源和碳源,它们可以分为多种类型,包括化石能、光合能和化学能等。
本文将详细讨论微生物的营养类型,以期更好地了解微生物的生态角色和重要性。
正文内容:一、化石能类型1.概述:化石能(或称有机碳源)类型的微生物依赖有机物作为能量来源,分解复杂的有机化合物为无机物,同时释放能量供自身生长繁殖。
2.部分分解微生物:这些微生物通过分解有机物质,如蛋白质、脂肪和多糖,产生能量,如厌氧分解的硫酸盐还原菌和产酸菌。
其中,硫酸盐还原菌利用硫酸盐作为最终电子受体,产生硫化氢。
3.好氧有机物分解微生物:这些微生物依赖于氧气进行有机物分解,如氧化亚勒多酮酸细菌和氨氧化细菌。
4.细胞外酶产生微生物:这些微生物分泌酶,分解外源性有机物质,如玉米皮霉和木霉菌等。
5.真细菌和原核细胞:这些微生物利用化石能类型的微生物作为能量来源,如乳酸菌和大肠杆菌等。
二、光合能类型1.概述:光合能类型的微生物通过光合作用将光能转化为化学能,同时利用二氧化碳作为碳源进行碳固定。
2.光合细菌:这些微生物在光合过程中利用无机物质作为电子捐体,如紫硫细菌和非硫细菌。
3.光合藻类:这些微生物通过光合作用产生氧气和有机物质,如蓝藻和硅藻。
4.绿色硫细菌:这些微生物利用二硫化碳和硫化氢作为电子捐体,产生硫颗粒,并且可以在缺氧环境中进行光合作用。
5.古菌:这些微生物在深海黑液泉等极端环境中进行光合作用,如嗜热古菌和嗜酸古菌。
三、化学能类型1.概述:化学能类型的微生物以无机物质作为能量来源,进行化学反应以产生能量。
2.氨氧化细菌:这些微生物将氨氧化为亚硝酸,产生能量,并在氮循环过程中发挥关键作用。
3.亚硝酸还原菌:这些微生物将亚硝酸还原为氮气,产生能量,并参与全球氮循环。
4.硫化氢氧化细菌:这些微生物将硫化氢氧化为硫酸盐,产生能量,并参与硫循环过程。
微生物的营养物质营养物质:微生物为了生存就必须从环境中吸取各种物质以合成细胞物质、提供能量以及在新陈代谢中起调节作用。
这些物质就称为营养物质。
营养的概念:有机体吸取和利用营养物质的过程。
营养物质(nutrient):能够满足微生物机体生长、繁殖和完成各种生理活动所需的物质营养(nutrition):微生物获得和利用营养物质的过程凡用来构成菌体物质或代谢产物中氮素来源的营养源。
种类:无机氮:铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐、尿素、氨、N2等;有机氮:蛋白质及其降解产物(如胨、肽、氨基酸等)、牛肉膏、鱼粉、花生饼粉、黄豆饼粉、玉米浆等功能:1)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;2)少数细菌可以铵盐、硝酸盐等氮源为能源.以蛋白质形式存在的氮源不能被微生物直接吸收利用,必须通过微生物分泌的胞外蛋白水解酶将蛋白质分解之后才能被利用。
在黄豆饼粉、花生饼粉里所含的氮则主要是以蛋白质的形式存在,这种蛋白氮必须通过水解之后降解成胨、肽、氨基酸等才能被机体利用,这种氮源叫迟效氮源。
而无机氮源或以蛋白质降解产物形式存在的有机氮源叫做速效氮源,例如硫酸铵中的氮以还原态氮形式存在,可以直接被菌体吸收利用,蛋白质的降解产物特别是氨基酸直接可以通过转氨作用等方式被机体利用.速效氮源,通常是有利于机体的生长,迟效氮源有利于代谢产物的形成.在工业发酵过程中,往往是将速效氮源与迟效氮源按一定的比例制成混合氮源加到培养基里,以控制微生物的生长时期与代谢产物形成期的长短,达到提高产量的目的。
而无机氮源或以蛋白质降解产物形式存在的有机氮源叫做速效氮源,例如硫酸铵中的氮以还原态氮形式存在,可以直接被菌体吸收利用,蛋白质的降解产物特别是氨基酸直接可以通过转氨作用等方式被机体利用。
速效氮源,通常是有利于机体的生长,迟效氮源有利于代谢产物的形成。
在工业发酵过程中,往往是将速效氮源与迟效氮源按一定的比例制成混合氮源加到培养基里,以控制微生物的生长时期与代谢产物形成期的长短,达到提高产量的目的。
焦作市技师学院教学设计首页微生物细胞像其他生物细胞一样,有多种化学物质组成,这些化学物质主要以水和干物质的形式存在。
水是微生物细胞的重要组成部分,约占细胞重量的70%-90%,干物质主要以有机物和无机物形式存在,有机物主要包括蛋白质、脂质、多糖、核酸、维生素及其降解产物等物质,无机物主要指无机盐等物质。
微生物细胞的化学元素主要包括碳、氢、氧、氮、磷、硫六种元素。
P39 图2-1二、微生物的营养来源:微生物的营养来源分为水、碳源、氮源、无机盐、生长素、能源六大类1.水水对微生物正常生长的意义:⑴、水尤其是结合水是构成微生物细胞结构的重要化学成分。
⑵、自由水是细胞内良好的溶剂。
⑶、水比热大,还可以维持微生物细胞的温度。
⑷、自由水和结合水的比值,可以调节微生物细胞的代谢强度。
⑸、某些细菌具芽孢,荚膜等特殊结构,可以帮助这些微生物适应缺水环境。
2.氮源(1)概念:凡是能为微生物提供所需氮元素的营养物质。
(2)种类:(3)功能:主要用于合成蛋白质,核酸以及含氮的代谢产物。
说明:①对于异养微生物来说,含C,H,O,N的化合物既是碳源也是氮源,还是能源。
②大多数的微生物主要利用无机氮化合物作氮源,也可利用有机氮化合物作为氮源。
③只有少数固氮微生物可利用N2作为氮源,如:根瘤菌,固氮菌,蓝藻。
④对于硝化细菌而言铵盐和硝酸盐既是氮源又是能源。
3.生长因子(1)概念:微生物生长不可缺少的微量有机物。
(2)种类:维生素,氨基酸,碱基等。
(3)功能:一般是酶和核酸的组成成分。
4.无机盐(1)无机盐对微生物正常生命活动的意义:①构成细胞的各种重要的化学成分。
②参与构成微生物的各种细胞结构。
③一些无机盐是构成酶的重要成分,起到调节微生物代谢的作用。
④调节微生物细胞的渗透压和酸碱度。
(2)NH4+,Fe2+,S可分别作为硝化细菌,铁细菌和硫细菌的能源,也可作为硝化细菌的氮源。
提问:1、微生物常用的碳源和氮源有哪些?P40三、微生物的营养类型微生物分为光能无机自养型(光能自养型)、光能有机异养性(光能异养型)、化能无机自养型(化能自养型)、和化能有机异养性。
微生物的营养1.微生物生长的五大营养要素:碳源、氮源、生长因子、无机盐、水。
2.糖类是最常用的碳源,尤其是葡萄糖。
3.碳源主要用于合成微生物的细胞物质和一些代谢产物,有些碳源还是异养微生物的主要能源物质,因此微生物对碳源的需要量最大。
4.铵盐、硝酸盐等是最常用的氮源,氮源主要用于合成蛋白质、核酸以及含氮的代谢产物。
5.生长因子主要包括维生素、氨基酸、和碱基等,他们一般是酶和核酸的组成成分。
6.微生物之所以需要补充生长因子,是因为缺乏合成这些物质所需的酶或合成能力有限。
7.培养基配制的基本原则:目的要明确,营养要协调,PH要适宜。
8.固体培养基主要用于微生物的分离、计数等;半固体培养基主要用于观察微生物的运动、鉴定菌种等;液体培养基则常用于工业生产。
9.合成培养基成分明确,常用于分类、鉴定等;化学成分不明确的天然物质配成的天然培养基,常用于工业生产。
10.根据培养基的用途,可以将它们分为选择培养基、鉴别培养基。
11.原核生物对抗生素比较敏感;病毒对干扰素比较敏感。
12.金黄色葡萄球菌可在高盐度的培养基上生长,而其他多种细菌则不可以。
13.如果有大肠杆菌,在伊红—美蓝培养基上,其代谢产物就与伊红和美蓝结合,使菌落呈深紫色,并带有金属光泽。
14.在谷氨酸生产中,当培养基中的碳源与氮源的比为4:1时,菌体大量繁殖而产生的谷氨酸少;当培养基中的碳源与氮源的比为3:1时,菌体繁殖受抑制,但谷氨酸的合成量大增。
15.不同种类的微生物,对C源的需求量差别很大,如甲烷氧化菌只能利用甲烷和甲醇作为C源,而洋葱假单胞杆菌却能利用90多种含C化合物。
16.对于异养微生物来说,含C、H、O、N的化合物既是C源,又是N源。
如氨基酸对乳酸菌来说既是C源、N源又是能源。
17.生长因子是微生物生长所必需的物质。
18.生长因子包括维生素,氨基酸,碱基等,存于天然物质酵母膏、蛋白胨、动植物组织提取液等。
如谷氨酸发酵生产时添加生物素,即生长因子是生物素。