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1、生物：5.2微生物的营养、代谢和生长课件(2)(老人教版选修)C C C C、H H H H、O O O O、N N N N、P P P P、S S S S在不同微生物体内含量在不同微生物体内含量在不同微生物体内含量在不同微生物体内含量（占细胞的质量分数（占细胞的质量分数（占细胞的质量分数（占细胞的质量分数 ）元素元素细菌细菌酵母菌酵母菌霉菌霉菌碳碳5049.847.9氢氢86.76.7氧氧2031.140.2氮氮1512.45.2磷磷3硫硫1微生物与其他生物的化学组成具有微生物与其他生物的化学组成具有统一性统一性不同的微生物化学组成具有不同的微生物化学组成具有差异性差异性（一）微生物需要的营
2、养物质及功能（一）微生物需要的营养物质及功能种类：种类：碳源、氮源、生长因子、无机盐、水碳源、氮源、生长因子、无机盐、水功能：功能：为微生物正常生命活动提供结构物质、为微生物正常生命活动提供结构物质、能量、代谢调节物质和良好的生理环境能量、代谢调节物质和良好的生理环境（1 1）什么是碳源？根据定义如何确定一种物质是不是微）什么是碳源？根据定义如何确定一种物质是不是微生物的碳源？生物的碳源？（2 2）哪些物质常作为碳源？其中最常用的碳源是什么？）哪些物质常作为碳源？其中最常用的碳源是什么？（3 3）碳源有什么作用？）碳源有什么作用？（4 4）自养型和异养型微生物分别能利用哪类碳源？其利）自养型和
3、异养型微生物分别能利用哪类碳源？其利用的能源又分别是什么？用的能源又分别是什么？阅读思考题：阅读思考题：一、碳源概念：凡能为微生物提供所需碳元素的营养物质凡能为微生物提供所需碳元素的营养物质无机碳源：无机碳源：CO2、NaHCO3等等有机碳源：糖类、脂肪酸、花生饼粉、石油等有机碳源：糖类、脂肪酸、花生饼粉、石油等1、主要用于构成微生物的细胞物质和一些、主要用于构成微生物的细胞物质和一些代谢产物代谢产物2、异养微生物的主要能源物质、异养微生物的主要能源物质不同种类的微生物，对碳源需要差别大不同种类的微生物，对碳源需要差别大例如，甲烷氧化菌只能利用甲烷和甲醇作碳源，而洋例如，甲烷氧化菌只能利用甲烷
4、和甲醇作碳源，而洋葱假单胞菌却能利用葱假单胞菌却能利用90多种含碳化合物多种含碳化合物.来源作用说明：研究课题一：研究课题一：关于自养微生物和异养微生物碳源的利用和能量的来源。2、异养微生物生命活动所需的能源主要依靠、异养微生物生命活动所需的能源主要依靠物质氧化分解放能，碳源是异养微生物的主要物质氧化分解放能，碳源是异养微生物的主要能源物质；某些异养微生物也可以光能作为能能源物质；某些异养微生物也可以光能作为能源，例如源，例如红螺菌红螺菌，它不能以，它不能以CO2作为主要或唯作为主要或唯一碳源，而需要有机物参与，才能利用光能将一碳源，而需要有机物参与，才能利用光能将CO2还原成细胞物质，这种营
5、养类型称为光能还原成细胞物质，这种营养类型称为光能异养型。异养型。1、自养微生物以、自养微生物以CO2或碳酸盐为唯一碳源进或碳酸盐为唯一碳源进行代谢生长；异养微生物必须以有机物为碳源行代谢生长；异养微生物必须以有机物为碳源进行代谢生长。进行代谢生长。不同的微生物所需要的碳源不同不同的微生物所需要的碳源不同营养类型营养类型能源能源基本碳源基本碳源代表生物代表生物光能自养光能自养光能异养光能异养化能自养化能自养化能异养化能异养光光CO2蓝细菌、藻类等蓝细菌、藻类等光光CO2与简单与简单的有机物的有机物红螺菌科红螺菌科无机物无机物CO2硝化细菌、硫细硝化细菌、硫细菌、铁细菌菌、铁细菌有机物有机物有机
6、物有机物绝大多数细菌与绝大多数细菌与全部真核微生物全部真核微生物研究课题二：研究课题二：利用某些微生物碳源的特殊性解决环境污染、粮食危机等问题。1、利用某些细菌、放线菌、酵母菌以石油作为碳源的原理，消除石油污染。2、运用某些细菌可以分解、利用氰化物、酚等有毒物质的原理处理有害物质。3、研究开发以纤维素、石油、CO2、H2等作为碳源和能源的工业微生物，解决工业发酵用粮与人们日常用粮的矛盾。（1 1）什么是氮源？）什么是氮源？（2 2）氮源对微生物有什么作用？）氮源对微生物有什么作用？（3 3）哪些物质常作为氮源？其中最常用的）哪些物质常作为氮源？其中最常用的氮源是什么？氮源是什么？（4 4）哪些
7、微生物能够利用分子态氮？氮源）哪些微生物能够利用分子态氮？氮源能否为微生物提供能量？能否为微生物提供能量？阅读思考题：阅读思考题：二、氮源说明：作用：来源概念：凡能为微生物提供所需氮元素的营养物质凡能为微生物提供所需氮元素的营养物质无机氮源：N2、氨、铵盐、硝酸盐等有机氮源：氨基酸、嘌呤、嘧啶、尿素、牛肉氨基酸、嘌呤、嘧啶、尿素、牛肉膏、蛋白胨、鱼粉、玉米浆、花生粉饼膏、蛋白胨、鱼粉、玉米浆、花生粉饼主要用于合成蛋白质、核酸以及含氮的代谢产物异养微生物：含异养微生物：含C、H、O、N的化合物既是的化合物既是碳源，又是氮源碳源，又是氮源探究课题三：探究课题三：关于氮源物质的来源和作用1、对许多微
8、生物来说，既可利用无机含氮化合物作为氮源，也可利用有机含氮化合物作为氮源；2、固氮微生物可以利用氮气作为氮源进行生长；3、铵盐、硝酸盐等既可作为微生物最常用的氮源，也可作为某些化能自养微生物的能源物质；4、自养微生物与异养微生物类型的划分主要是依靠能否以CO2作为生长的主要或唯一碳源，而不决定于氮源。有些微生物，如乳酸杆菌，在得到充有些微生物，如乳酸杆菌，在得到充足的碳源、氮源、水、无机盐供应时，并足的碳源、氮源、水、无机盐供应时，并不能正常生长，假如要使乳酸杆菌正常生不能正常生长，假如要使乳酸杆菌正常生长，则需要在培养基中补充部分维生素、长，则需要在培养基中补充部分维生素、氨基酸等，但补充的
9、量往往很少，那么，氨基酸等，但补充的量往往很少，那么，为何乳酸杆菌缺乏这些物质时不能正常生为何乳酸杆菌缺乏这些物质时不能正常生长长?这些物质的作用机理是什么这些物质的作用机理是什么?这些物质这些物质属于微生物所需的哪一类营养物质属于微生物所需的哪一类营养物质?三、生长因子微生物生长因子需要量(微克)肠膜状乳杆菌胱氨酸5白喉棒杆菌丙氨酸1.5破伤风梭状芽孢杆菌尿嘧啶4阿拉伯聚糖乳杆菌泛酸0.02粪链球菌叶酸200干酪乳杆菌生物素0.001生长因子是微生物生长不可缺少的微量的有机物，主要包括维生素、氨基酸和碱基等，它们一般是酶和核酸的组成成分。讨论：如何证明某种物质是某种如何证明某种物质是某种 微
10、生物的生长因子？微生物的生长因子？思路：在含碳源、氮源、水、无机盐但缺乏某种物质的培养基中培养微生物，微生物不能生长或生长极差，向培养基加入该种物质，微生物正常生长。营养物质概念来源功能碳源氮源生长因子凡能为微生物提凡能为微生物提供所需碳元素的供所需碳元素的物质物质主要是葡萄糖，主要是葡萄糖，还有还有CO2、NaHCO3、脂肪、脂肪酸、花生、石油酸、花生、石油构成细胞物质和一构成细胞物质和一些代谢产物；有些些代谢产物；有些碳源是异养微生物碳源是异养微生物的主要能源物质的主要能源物质凡能为微生物提凡能为微生物提供所需氮元素的供所需氮元素的物质物质常用：铵盐、硝常用：铵盐、硝酸盐；其他如酸盐；其他
11、如N2、氨、尿素、牛肉氨、尿素、牛肉膏、蛋白胨膏、蛋白胨合成蛋白质、合成蛋白质、核酸及含氮的核酸及含氮的代谢产物代谢产物某些微生物生长不某些微生物生长不可缺少的微量有机可缺少的微量有机物，如维生素、氨物，如维生素、氨基酸、碱基等基酸、碱基等酵母膏、蛋白胨、酵母膏、蛋白胨、麦芽汁、玉米浆、麦芽汁、玉米浆、动植物组织提取动植物组织提取液等液等酶和核酸的组成酶和核酸的组成成分成分3硝化细菌和大肠杆菌的碳源、氮源和硝化细菌和大肠杆菌的碳源、氮源和能源分别是什么？能源分别是什么？硝化细菌：硝化细菌：CO2；硝酸盐；硝酸盐；NH3。大肠杆菌：糖类；铵盐、硝酸盐；大肠杆菌：糖类；铵盐、硝酸盐；糖类或含氮有机
12、物。糖类或含氮有机物。三、培养基的配制原则三、培养基的配制原则第一个原则是目的要明确第一个原则是目的要明确:目的包含两层含义，一指培养的目的包含两层含义，一指培养的微生微生物种类物种类、二指二指培养的目的培养的目的，是用于生产还是科学研究，因为二者对，是用于生产还是科学研究，因为二者对培养基的化学成分、物理状态等方面要求不同，例如用于生产的培培养基的化学成分、物理状态等方面要求不同，例如用于生产的培养基应具有原料易得、价格低廉、配制方便等特点，而用于科学研养基应具有原料易得、价格低廉、配制方便等特点，而用于科学研究的培养基应具有成分含量准确，可多次重复实验的特点。究的培养基应具有成分含量准确，
13、可多次重复实验的特点。第二个原则是营养要协调第二个原则是营养要协调:它表现在两个方面，一是营养物质它表现在两个方面，一是营养物质的的浓度要适宜浓度要适宜，二是营养物质间的，二是营养物质间的浓度比例要适宜浓度比例要适宜。例如，蔗糖例如，蔗糖是多种微生物的主要营养物质，但是高浓度的蔗糖反而会抑制微是多种微生物的主要营养物质，但是高浓度的蔗糖反而会抑制微生物的生长。又如，在谷氨酸生产中，当培养基中的碳源和氮源生物的生长。又如，在谷氨酸生产中，当培养基中的碳源和氮源的比为的比为4 1时，菌体大量生长而合成谷氨酸少；当碳源与氮源比为时，菌体大量生长而合成谷氨酸少；当碳源与氮源比为3 1时，菌体的繁殖受抑
14、制，但谷氨酸合成量大增。时，菌体的繁殖受抑制，但谷氨酸合成量大增。第三个原则是第三个原则是pH要适宜：要适宜：由于微生物在生长代谢过程中营养由于微生物在生长代谢过程中营养物质利用和代谢产物的形成往往会改变环境中的物质利用和代谢产物的形成往往会改变环境中的pH，为了维持培，为了维持培养基中出的相对恒定，可在培养基中加入养基中出的相对恒定，可在培养基中加入缓冲剂缓冲剂，最常用的缓冲，最常用的缓冲剂是磷酸氢二钾或磷酸二氢钾。剂是磷酸氢二钾或磷酸二氢钾。（二）培养基的种类（二）培养基的种类按照物理性质划分培养基按照物理性质划分培养基 固体培养基固体培养基半固体培养基半固体培养基液体培养基液体培养基主要
15、用于微生物的主要用于微生物的分离、计数等分离、计数等主要用于观察微生主要用于观察微生物的运动、鉴定菌物的运动、鉴定菌种等种等主要用于工业生产主要用于工业生产需加入凝固需加入凝固剂，如琼脂剂，如琼脂思考：液体培养基为什么适于工业生产？液体培养基为什么适于工业生产？在固体培养基上鉴定菌种的依据是什么？在固体培养基上鉴定菌种的依据是什么？液体培养基营养物质分布均匀，与菌体充分接液体培养基营养物质分布均匀，与菌体充分接触，有利于微生物更快吸收营养，有利于菌体繁触，有利于微生物更快吸收营养，有利于菌体繁殖、积累产物，因而适于大规模生产殖、积累产物，因而适于大规模生产 依据菌落的大小、形状、颜色、硬度、透
16、明度依据菌落的大小、形状、颜色、硬度、透明度等特征。等特征。按照化学成分划分培养基按照化学成分划分培养基 天然培养基合成培养基按照培养基的用途按照培养基的用途选择培养基鉴别培养基常用于分类、鉴定等常用于分类、鉴定等常用于工业生产常用于工业生产分离所需的微生物分离所需的微生物鉴别不同种类的微生物鉴别不同种类的微生物大肠杆菌大肠杆菌 沙门氏菌沙门氏菌 选择培养基中选择微生物的方法：选择培养基中选择微生物的方法：(1)利用微生物对某种物质的抗性分离利用微生物对某种物质的抗性分离如培养基中加入青霉素可抑制细菌、放线如培养基中加入青霉素可抑制细菌、放线菌等，从而可分离得到酵母菌和真菌等。菌等，从而可分离
17、得到酵母菌和真菌等。(2)利用微生物特殊的代谢途径分离利用微生物特殊的代谢途径分离如培养基中不加氮源，可分离出自生固氮如培养基中不加氮源，可分离出自生固氮微生物；若培养基中不加有机物，则可分微生物；若培养基中不加有机物，则可分离自养型微生物。离自养型微生物。(3)常见微生物的分离实例：常见微生物的分离实例：真菌、霉菌：用含青霉素的培养基分离真菌、霉菌：用含青霉素的培养基分离金黄色葡萄球菌：用含高浓度食盐的培养基分离金黄色葡萄球菌：用含高浓度食盐的培养基分离固氮微生物：用无氮培养基分离固氮微生物：用无氮培养基分离自养型微生物：用无机碳源的培养基分离自养型微生物：用无机碳源的培养基分离光合细菌：用
18、无机碳源的培养基在无氧而有光照光合细菌：用无机碳源的培养基在无氧而有光照的环境中分离。的环境中分离。厌氧型和兼性厌氧型微生物：用普通培养基在无厌氧型和兼性厌氧型微生物：用普通培养基在无氧条件下分离。氧条件下分离。在培养基中加入伊红和美蓝在培养基中加入伊红和美蓝用来鉴别饮用水和乳制品中是否存在大肠杆菌等细菌：用来鉴别饮用水和乳制品中是否存在大肠杆菌等细菌：如如果有大肠杆菌，其代谢产物就与伊红和美蓝结合，使菌落呈深紫果有大肠杆菌，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。色，并带有金属光泽。加入青霉素等抗生素的培养基加入青霉素等抗生素的培养基 分离导入了目的基因的受体细胞分离导
19、入了目的基因的受体细胞 【例】【例】根据各类微生物的形态结构特点和新陈代谢类型，利用选择性培养根据各类微生物的形态结构特点和新陈代谢类型，利用选择性培养基和鉴别培养基，结合显微镜镜检以及菌落特征，可以把混杂在一起的大肠杆菌、硝化细基和鉴别培养基，结合显微镜镜检以及菌落特征，可以把混杂在一起的大肠杆菌、硝化细菌菌、乳乳酸酸菌菌、酵酵母母菌菌、金金黄黄色色葡葡萄萄球球菌菌、圆圆褐褐固固氮氮菌菌分分离离开开来来。下下面面是是分分离离筛筛选选的的方方法法步步骤，请根据各个步骤的条件，填写空格中的内容。骤，请根据各个步骤的条件，填写空格中的内容。首首先先配配制制一一系系列列不不同同性性质质的的固固体体培
20、培养养基基，然然后后进进行行灭灭菌菌，再再将将上上述述微微生生物物的的混混合合液液分分别别接接种到各种培养基上进行培养。种到各种培养基上进行培养。(1)(1)用无氮培养基可筛选出用无氮培养基可筛选出 ；(2)(2)用不含有机碳源的选择培养基可筛选出用不含有机碳源的选择培养基可筛选出 ；(3)(3)酵母菌的筛选需要在常规培养基中另加入酵母菌的筛选需要在常规培养基中另加入 ；(4)(4)用用加加了了较较高高浓浓度度NaClNaCl的的选选择择培培养养基基可可筛筛选选出出 或或者者根根据据菌菌落的颜色呈现落的颜色呈现 色，将其挑取单独培养；色，将其挑取单独培养；(5)(5)利利用用伊伊红红美美蓝蓝培
21、培养养基基培培养养混混合合菌菌，菌菌落落呈呈 色色并并带带有有金金属属光光泽泽的的是是 ，挑取该菌单独培养。结合显微镜镜检和进一步用伊红挑取该菌单独培养。结合显微镜镜检和进一步用伊红美蓝培养基鉴别培养来确定；美蓝培养基鉴别培养来确定；(6)(6)在在无无氧氧环环境境下下培培养养混混合合菌菌，可可以以生生长长，加加入入一一定定浓浓度度的的乳乳酸酸，使使培培养养基基pHpH充充分分降降低低，可可抵抵制制 微微生生物物的的生生长长，利利用用菌菌落落特特征征，结结合合显显微微镜镜镜镜检，选取生长优势的菌落，即可分离出检，选取生长优势的菌落，即可分离出 。圆褐固氮菌圆褐固氮菌硝化细菌硝化细菌青霉素青霉素
22、金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌金黄金黄深紫深紫大肠杆菌大肠杆菌乳酸菌和酵母菌乳酸菌和酵母菌酵母菌酵母菌乳酸菌乳酸菌练习设计：练习设计：1、含、含C、H、0、N的某相对大分子化合物可以作为的某相对大分子化合物可以作为()A.异养微生物的氮源、能源异养微生物的氮源、能源 B.异养微生物的碳源、能源异养微生物的碳源、能源C.自养微生物的碳源、氮源、能源自养微生物的碳源、氮源、能源 D.异养微生物的碳源、氮源、能源异养微生物的碳源、氮源、能源2、下列叙述中不正确的是（、下列叙述中不正确的是（）A.碳源主要用于构成微生物的细胞物质和一些碳源主要用于构成微生物的细胞物质和一些代谢产物代谢产物B.微生物最常用
23、的氮源是铵盐和硝酸盐微生物最常用的氮源是铵盐和硝酸盐C.蛋白质既可作碳源，又可作氮源，分解成氨蛋白质既可作碳源，又可作氮源，分解成氨基酸后还可作生长因子基酸后还可作生长因子D.牛肉膏只能作氮源，而不能为生物提供能量牛肉膏只能作氮源，而不能为生物提供能量DD3.3.由由NH4NO3、KNO3、KH2PO4、CaCl2、NaHCO3、一些微量元素和水按一定比例配成的、一些微量元素和水按一定比例配成的营营养液适合于培养养液适合于培养 （）A.根瘤菌根瘤菌 B.绿绿藻藻 C.酵母菌酵母菌 D.变变形虫形虫4.4.农农田土壤的表田土壤的表层层，自生固氮菌的含量比，自生固氮菌的含量比较较多，多，将用表将用
24、表层层土制成的稀泥土制成的稀泥浆浆，接种到特制的，接种到特制的培养基上培养基上培养，可将自生固氮菌与其它培养，可将自生固氮菌与其它细细菌分开，菌分开，对对培养的培养的要求是要求是 （）加抗生素加抗生素 不加抗生素不加抗生素 加氮素加氮素 不加氮素不加氮素 加葡萄糖加葡萄糖 不加葡萄糖不加葡萄糖 3737恒温箱培养恒温箱培养 28-3028-30温度下培养温度下培养A.B.C.D.CB5.红红螺菌生活在湖泊、池塘的淤泥中，它的体内具有光螺菌生活在湖泊、池塘的淤泥中，它的体内具有光合色素，能利用光能在缺氧的条件下，以有机酸、醇等有合色素，能利用光能在缺氧的条件下，以有机酸、醇等有机物作机物作为营为
25、营养物养物质质，使自身迅速繁殖。，使自身迅速繁殖。红红螺菌同化作用的螺菌同化作用的类类型属于型属于()A 光能自养型光能自养型 B 光能异养型光能异养型 C 化能自养型化能自养型 D 化能异养型化能异养型6.下列物下列物质质中，不能用作酵母菌碳源的是中，不能用作酵母菌碳源的是 （）A A、含碳有机物、含碳有机物B B、蛋白、蛋白胨胨C C、含碳无机物、含碳无机物D D、石油、花生粉、石油、花生粉饼饼等天然物等天然物质质7.制作新制作新鲜风鲜风味的泡菜，都是利用乳酸味的泡菜，都是利用乳酸发发酵来增加泡菜酵来增加泡菜的的风风味，那么，乳酸菌种主要来自味，那么，乳酸菌种主要来自 （）A、乳酸菌接种、
26、乳酸菌接种 B、泡菜、泡菜时时的凉开水的凉开水 C、泡菜、泡菜时时菜缸中的空气菜缸中的空气 D、泡菜的原料、泡菜的原料CBA8.8.人工种植蘑菇是一人工种植蘑菇是一项项具有很高具有很高实实用价用价值值的的农业农业技技术术，请结请结合一些具体的生合一些具体的生产环节产环节和一些相关和一些相关问题问题分分析回答：析回答：（1 1）培养基中要加入大量的有机物）培养基中要加入大量的有机物质质。原因是。原因是 。（2 2）培养基在接种前要）培养基在接种前要进进行行灭灭菌菌处处理，否理，否则则很容很容易易长长出大量的霉菌。霉菌和蘑菇的关系在生物学上出大量的霉菌。霉菌和蘑菇的关系在生物学上一般一般为为 。（
27、3 3）种蘑菇所用的菌种一般是）种蘑菇所用的菌种一般是亲亲代蘑菇代蘑菇产产生的一生的一些褐色粉末，每粒粉末些褐色粉末，每粒粉末实际实际上是一个上是一个 ，这这种生殖方式在生物界属于种生殖方式在生物界属于 生殖。生殖。（4 4）在自然生）在自然生态态系系统统中蘑菇属于中蘑菇属于 者。者。分解者分解者蘑菇是异养型生物蘑菇是异养型生物竞争竞争孢子孢子孢子孢子9、下表是微生物培养基成分。据此请回答、下表是微生物培养基成分。据此请回答 编编 号号成成 分分含含 量量(NH(NH4 4)2 2SOSO4 40.4g0.4gKHKH2 2POPO4 44.0g4.0gFeSOFeSO4 40.5g0.5gC
28、aClCaCl2 20.5g0.5gH H2 2O O100mL100mL（1）上表培养基可培养的微生物类型是）上表培养基可培养的微生物类型是_。（2）若除去成分）若除去成分，加入，加入(CH2O)，该培养基可用于培养，该培养基可用于培养_。（3）不论何种培养基，在各种成分都溶化后分装前，要进行的）不论何种培养基，在各种成分都溶化后分装前，要进行的是是_。（4）表中各成分重量的确定原则是）表中各成分重量的确定原则是_ _。（5）该培养基若用于培养产生人生长激素的工程菌，培养基成）该培养基若用于培养产生人生长激素的工程菌，培养基成分中至少该含有分中至少该含有_。自养型生物自养型生物固氮微生物固氮微生物调整调整pH根据所培养微生物的营养需要根据所培养微生物的营养需要碳源碳源此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢