微生物学第章营养与代谢

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1、第四章微生物营养和代谢多样性MicrobialNutritionandMetabolismDiversity第一节微生物的营养、营养类型和培养基微生物营养的功能营养或营养作用（nutrition）是指生物体从外部环境吸收生命活动所必需的物质和能量，以满足其生长和繁殖需要的一种生理功能。营养是一个过程。参与营养过程并具有营养功能的物质称为营养物(nutrient)。功能:参与微生物细胞的组成提供微生物机体进行各种生理活动所需的能量形成微生物代谢产物的来源营养物质是微生物新陈代谢和一切生命活动的物质基础，失去这个基础，生命也就停止微生物细胞的化学组成元素大量元素：碳、氢、氧、氮、

2、磷、硫其他元素：钾、钠、钙、镁、铁、锰、铜、钴、锌、钼等存在方式有机物：蛋白质、糖、脂、核酸、维生素，降解产物、代谢中间产物无机盐灰分水——细胞干重的70%~90%微生物细胞的营养物质1.碳源（Carbonsource）2.氮源（Nitrogensource)3.能源（Energysource)4.生长因子（Growthfactor)5.无机盐(Inorganicsalt)6.水(Water)微生物的碳源被微生物利用来构成细胞物质或代谢产物中碳架来源的营养物质●工业生产常用的碳源●微生物培养基配制常用碳源微生物可利用的碳源1糖类：葡萄糖，果糖，麦芽糖，蔗糖，淀粉，半乳糖，乳糖

3、，甘露糖，纤维二糖，纤维素，半纤维素，甲壳素，木质素，等有机酸：乳酸，柠檬酸，延胡索酸，低级脂肪酸，高级脂肪酸，氨基酸，等醇类：乙醇脂类：脂肪，磷脂微生物可利用的碳源2烃类天然气，石油，石油馏分，石蜡油CO2CO2碳酸盐NaHCO3,CaCO3,白垩，等其他芳香族化合物，氰化物，蛋白质，肽，核酸，等微生物的能源化能异养微生物：有机物（同碳源）化学物质化能自养微生物：还原态无机物能源谱（不同碳源）—NH4+,NO2-,S,H2S,H2,Fe2+等光能：光能自养和光能异养微生物能为微生物的生命活动提供最初能量来源的物质称为能源（energysource）微生物的氮源构成微生物细胞

4、组成或代谢中氮素来源的营养物质。无机氮源：铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐等气态氮源：大气N2有机氮源：蛋白胨、酵母膏、玉米浆、鱼粉、黄豆饼、花生饼等微生物的生长因子为某些微生物生长所必需、其自身又不能合成、需要外源提供但需要量又很小的有机物质通称为生长因子（growthfactor）狭义：维生素广义：维生素、氨基酸、碱基、脂肪酸等1).生长因子自养型微生物（auxoautotrophs)2).生长因子异养型微生物（auxoheterotrophs)3).生长因子过量合成型微生物4).营养缺陷型微生物（nutritionaldeficiency)（1）生长因子自养型微生物（auxoau

5、totrophs）多数真菌、放线菌和不少细菌，如大肠杆菌（E.coli）等，都是不需要外界提供的生长因子自养型微生物。（2）生长因子异养型微生物（auxoheterotrophs）它们需要多种生长因子，例如一般的乳酸菌都需要多种维生素。根瘤菌生长需要生物素，每mL培养液中只需要0.006mg，就有显著的促进生长作用。（3）生长因子过量合成型微生物有些微生物在其代谢活动中，会分泌出大量的维生素等生长因子，因而可以作为维生素等的生产菌。例如生产维生素B2的阿舒假囊酵母（Eremotheciumashbya）或棉阿舒囊霉（Ashbyagossypii），产维生素B12的谢氏丙酸杆菌

6、（Propionibacteriumshermanii）及某些链霉菌(Streptomycesspp.)等。（4）营养缺陷型微生物（nutritionaldeficiency）某些微生物的正常生长需要适量的一种或几种氨基酸、维生素、碱基（嘌呤或嘧啶）。凡是不能合成上述各类物质中任何一种，而需外源供给才能正常生长的，称为营养缺陷型微生物。某些微生物生长所需的生长因子微生物的无机盐微量元素与微生物生理功能无机盐及其生理功能水水在微生物机体中具有重要的功能，是维持微生物生命活动不可缺少的物质：①水是微生物细胞的重要组成成分:它占微生物体湿重的70％～90％，水还供给微生物氧和氢两种

7、元素。②水使原生质保持溶胶状态，保证了代谢活动的正常进行: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。③水是物质代谢的原料:如一些加水反应过程，没有水将不能进行。④水作为一种溶剂，能起到胞内物质运输介质的作用:营养物质只有呈溶解状态才能被微生物吸收、利用，代谢产物的分泌也需要水的参与。⑤水又是热的良好导体:因为水的比热高，故能有效地吸收代谢过程中放出的热并将其迅速散发，以免胞内温度骤然升高，故而水能有效地控制胞内温度的变化。