微生物的营养和代谢

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1、第五章　微生物的营养和代谢重点和难点：微生物营养类型，微生物的产能方式和微生物特有的合成代谢（生物固氮、肽聚糖合成、次生代谢产物）5.1微生物的营养物质和营养类型细胞从外界环境中摄取化学物质，使其在生长过程中获取生命活动所需的能量及其结构物质的生理过程称为营养或营养作用。外界环境中可为细胞提供结构组分、能量、代谢调节物质和良好生理环境的化学物质称为营养物质或养料。5.1.1营养物质及其功能从元素成分看，需要最多的是：C、H、O、N、P、K、Ga、Mg、S、Fe等10种，且C、H、O、N、S、P还是碳水化合物、脂类、蛋白质和核酸的成分。*凡能共给

2、微生物碳素营养的物质称为碳源。碳素的主要作用是组成菌体细胞物质和供给微生物生长发育所需的能量。碳源分无机（CO2及碳酸盐）和有机碳源（糖类、有机酸类、油脂及烃类）。实验室培养微生物常用的碳源主要有：葡萄糖、果糖、蔗糖、淀粉、甘油和一些有机酸等。5.1微生物的营养物质和营养类型1.碳源：种类碳源物质说明糖葡萄糖、果糖、麦芽糖、蔗糖、淀粉、半乳糖、乳糖、甘露糖、纤维二糖、纤维素、半纤维素、甲壳素、木质素等单糖优于双糖，己糖优于戊糖，淀粉优于纤维素，纯多糖优于杂多糖。有机酸糖酸、乳酸、柠檬酸、延胡索酸、低级脂肪酸、高级脂肪酸、氨基酸等与糖类比较效果较

3、差，有机酸较难进入细胞，进入细胞后会导致pH下降。当环境中缺乏碳源物质时，氨基酸可被微生物作为碳源利用。醇乙醇在低浓度条件下被某些酵母菌和醋酸菌利用。脂脂肪、磷脂主要利用脂肪，在特定条件下将磷脂分解为甘油和脂肪酸而加以利用。5.1微生物的营养物质和营养类型5.1微生物的营养物质和营养类型CO2CO2为自养微生物所利用。碳酸盐NaHCO3、CaCO3等为自养微生物所利用。其他芳香族化合物、氰化物利用这些物质的微生物在环境保护方面有重要作用。利用烃的微生物细胞表面有一种由糖脂组成的特殊吸收系统，可将难溶的烃充分乳化后吸收利用。天然气、石油、石油馏分

4、、石蜡油等烃蛋白质、核酸等当环境中缺乏碳源物质时，可被微生物作为碳源而降解利用。2.氮源：能被微生物利用的含氮物质为氮源。氮素是构成微生物细胞基本物质－蛋白质和核酸的主要成分，一般不提供能源（硝化细菌能利用氨作为氮源和能源）。氮源分无机（分子态氮、硝酸盐、铵盐等）和有机（尿素、氨基酸、蛋白质、蛋白胨、肉膏等）两大类。实验室培养微生物常用的氮源主要有：铵盐、硝酸盐、尿素、蛋白胨和牛肉膏等。发酵工业上常以豆饼粉、花生饼粉和玉米浆等作为微生物的氮源。5.1微生物的营养物质和营养类型原生营养:凡是以葡萄糖或其他有机化合物为唯一碳源和能源,以无机化合物为

5、唯一氮源,能够满足碳、氮营养需要的化能有机营养微生物,统称为原生营养型。如果这种条件不能满足营养需要,则为缺陷营养(营养缺陷型):某些微生物由于合成能力发生障碍,所以在微生物培养时要添加某种或某几种氨基酸或碱基等有机化合物才能生长。5.1微生物的营养物质和营养类型蛋白质N2固氮酶(N2)固氮微生物NH4—N3.矿质元素矿质元素也是微生物生命活动所不可缺少的营养物质，可分为两大类，即大量元素(P、K、Mg、Ca、S、Na等)和微量元素(Fe、B、Cu、Zn、Mo、Co)。5.1微生物的营养物质和营养类型其主要功能是：①构成微生物细胞的组成成分；②

6、作为酶的组成部分或维持酶的活性；③调节细胞的渗透压、氢离子浓度、Eh等；④作为自养微生物的能源。4.生长因子5.1微生物的营养物质和营养类型(表)凡能调节微生物代谢活动的微量有机物质称为生长因子。包括维生素、氨基酸、核苷以及未知成分。其作用是用来构成酶的辅基或辅酶(是某些酶活性所必需的成分)各种微生物所需生长因子的种类和数量是不一样的，如自养微生物和一些腐生性细菌、霉菌，能自己合成这类物质，不需外界供给；而有些微生物(根瘤菌、乳酸杆菌等)因缺乏合成这类物质的能力，必须外界供给才能生长。在实验室通常用作生长因子的物质有：酵母膏、玉米浆、肝浸液、麦

7、芽汁、牛肉膏、米糠等。11维生素及其在代谢中的作用化合物代谢中的作用生物素辅酶M硫胺素(B1)维生素K催化羧化反应的酶的辅酶辅酶A的前体甲烷形成中的辅酶硫胺素焦磷酸脱羧酶、转醛醇酶和转酮醇酶的辅酶甲基醌类的前体，起电子载体作用(如延胡索酸还原酶)5.1微生物的营养物质和营养类型9泛酸微生物对生长素的需要分三类情况:5.1微生物的营养物质和营养类型③要供给多种生长因素才能生长(常需要供给植物汁液、动物煮汁才能生长)。②需部分供给或部分供给生长素的前体才能生长;①自养微生物不需外源供应;5.水5.1微生物的营养物质和营养类型(1)作用：①是细胞的主

8、要组成成分；②直接参加各种代谢反应;③是细胞吸收营养物质和排泄废物的介质；④可调节菌体内的温度(水比热大有利吸热,散热)；⑤水维持细胞膨压(控制细胞形