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1、第三章 微生物的营养编写人:工程系食品微生物精品课程课题组本章目录第一节 微生物的营养需求第二节 微生物对营养物质的吸收第三节 微生物的营养类型第四节 微生物的培养基第一节 微生物的营养需求 新陈代谢新陈代谢（Metabolism）：从外界不断的吸收适宜的营养物质加以利用，在细胞内将其转化为新的细胞物质和储藏物资，并从中获得生命活动所需的能量，同时排出代谢产物。回本章目录 一、营养物质与营养 营养物质营养物质 nutrient 就是能够满足微生物生长、繁殖和完成各种生理活动所需能量的物质，是微生物维持生命活动的基本物质。营养营养 nutrition 是微生物从外界吸收营养物质并在细胞内利用营养
2、物质的过程。营养物质是微生物维持生命活动的物质基础，而营养是微生物利用营养物质的生理过程，两者互相影响，互相依赖。回本章目录1.元素组成碳 C，氮 N，氢 H，氧 O磷 P，硫 S，钾 K，钙 Ca，钠 Na镁 Mg，铁 Fe，锌 Zn，锰 Mn，钴 Co回本章目录二、微生物细胞的化学组成2.化学组成水分 water碳水化合物 carbohydrate蛋白质 protein核酸 nucleic acid脂类 lipoid维生素 vitamin矿物质 mineral抗生素 antibiotic回本章目录三、微生物生长所需营养物质及其生理功能回本章目录（一）水及其生理功能1.水的生理功能游离水和结
3、合水结合水结合水：不流动、不蒸发、不冻结、不渗透，也不能作为溶剂。（1）溶剂和媒介作用溶剂作用溶剂作用：水作为营养物质或代谢产物提供了溶解的前提和载体。媒介作用媒介作用：水作为运输介质，提供了运输条件。回本章目录（2）参与化学反应（3）维持蛋白质和核酸等重要生物大分 子结构（4）控制细胞温度比热高、传热快，可以很好的调节细胞温度（5）细胞物质的组成成分，维持细胞膨胀压的必要条件回本章目录2.微生物生长所需最低相对湿度霉菌(mold)6585%酵母菌(yeast)8895%细菌(bacteria)、9098%芽孢、孢子(spore)40%回本章目录 1.概念 凡是可被微生物利用，构成微生物细胞和
4、代谢产物中碳架来源的物质称为碳源碳源。回本章目录（二）碳源物质及其生理功能2.碳源物质的生理功能构成细胞物质 产生维持生命所需能量回本章目录3.微生物利用碳源物质的特点不同种类微生物利用的碳源物质不同。微生物对碳源物质的利用具有选择性葡萄糖阻遏效应选择性原则：结构简单相对分子量小的优先于结构复杂相对分子量大的。回本章目录（三）氮源物质及其生理功能1.氮源类型（1）空气中分子态氮 N2（2）无机氮化合物 NH4+NO3-尿素（3）有机氮化合物 蛋白质 氨基酸 回本章目录固氮菌回本章目录2.氮源物质的生理功能合成微生物细胞成分调节微生物代谢对于某些微生物可作为能量来源回本章目录3.微生物利用氮源物
5、质的特点不同种类微生物利用的氮源物质种类不同。微生物对氮源物质的利用具有选择性。选择性原则：铵离子优于硝酸盐，氨基酸优于蛋白质。回本章目录（四）无机盐及其生理功能P S Mg K Ca Fe Zn Mn Se Co回本章目录1.种类2.生理功能构成细胞的组成成分作为酶的活性基部分和酶的激活剂调节细胞渗透压，酸碱度，氧化还原电位和能量转移对于个别微生物还可以提供能量回本章目录1.概念 生长因子生长因子是指微生物需求量微少，自身不能合成或合成量不足，却起着重要作用的特殊有机营养物。回本章目录（五）生长因子及其生理功能2.种类（1）维生素（2）氨基酸（3）碱基及其衍生物回本章目录影响营养物质进入细胞
6、的因素：1.营养物质本身的性质2.微生物所处的环境3.微生物细胞的透过屏障回本章目录第二节 微生物对营养物质的吸收一、细胞膜的通透性 大分子的化合物（淀粉、蛋白质），必需经微生物分泌的胞外酶水解成小分子的可溶性物质后才能透过。回本章目录 细胞膜允许物质透过的特性称为通透性通透性。膜容易透过某些物质而不容易透过另一些物质，这种现象称为选择性通透选择性通透。二、营养吸收方式1.被动扩散（单纯扩散）利用浓度差，从高向低扩散，不消耗能量，非特异性（无选择性），速度慢。回本章目录回本章目录 2.促进扩散 利用浓度差，不消耗能量，多见于真核生物。有一种载体像渡船一样运输，可大大加快速度，这种载体是一种蛋白
7、质，称为透过酶透过酶/渗透酶渗透酶。回本章目录 3.主动运输 在提供能量的前提下，有酶参与下，可将营养物质逆浓度运送。回本章目录 4.基团转移 在能量参加下，将营养物结构作些改变，使之不能透过细胞膜而留在体内，可逆浓度的把胞外营养物质积累在细胞内。主要是糖和糖的衍生物被磷酸化。回本章目录1.细胞内外营养物质的浓度差。2.营养物的特性（1）大分子不易通过，需被酶水解成小分 子后才能被吸收。（2）脂溶性的较水溶性的更易通过。（3）不易电离的较易电离的易通过。三、影响营养物进入的因素回本章目录回本章目录类型浓度梯度能量需要载体渗透酶平衡点实例单纯扩散顺否无不改变水气体分子促进扩散顺否有不改变金属离子
8、氨基酸主动运输逆是有改变大部分物质基团转移逆是有改变糖类回本章目录第三节 微生物的营养类型一、概述 微生物对营养物质的利用，就其总体而言，地球上几乎没有一种有机物不被他们所利用，但就某一种而言，他们所需要的营养物却有一定范围。根据微生物对碳源的要求是无机碳化合物还是有机化合物可以把微生物分为自养型自养型微生物微生物和异养型微生物异养型微生物两大类。回本章目录 根据微生物生命活动中能量的来源不同，将微生物分为两种能量代谢类型：利用吸收的营养物质的降解产生的化学能，称为化能型微生物化能型微生物。吸收光能来维持其生命活动，称为光能型光能型微生物微生物。回本章目录 将碳源物质的性质和代谢能量的来源结合
9、起来微生物可分为：光能自养型微生物光能自养型微生物 光能异养型微生物光能异养型微生物 化能自养型微生物化能自养型微生物 化能异养型微生物化能异养型微生物回本章目录二、光能自养型微生物（Photoautotrophs）利用光能为能源，以二氧化碳 CO2 或可溶性的碳酸盐 CO32-作为唯一的碳源或主要碳源，以无机化合物水 H2O，硫化氢 H2S，硫代硫酸钠 Na2S2O2 为供氢体，还原二氧化碳 CO2 生成有机物质。回本章目录高等绿色植物和蓝细菌CO2 +2H2O CH2O+H2O+O2 光叶绿素回本章目录回本章目录回本章目录链珠蓝细菌回本章目录光合细菌（绿硫细菌）CO2 +2H2S CH2O
10、+H2O+2S 光光合色素回本章目录回本章目录通式CO2 +2H2A CH2O+H2O+2A 光光合色素回本章目录三、化能自养型微生物 Chemoautotrophs 这一类微生物有氧化一些无机物（H2S,FeCO3,NH4+,NO3-）的能力，利用氧化无机物时产生的能量（化学能），把二氧化碳 CO2 或可溶性的碳酸盐 CO32-还原成有机碳化物。回本章目录 这些微生物仅限一些细菌：氢细菌，硫细菌，铁细菌，氨细菌和亚硝酸细菌共五类。他们在产能过程中，需要大量氧气，所以所有的化能自养型微生物均为好氧菌。回本章目录亚硝酸细菌2NH3 +2O2 2HNO2+4H+能 CO2 +4H+能 CH2O+H
11、2O回本章目录回本章目录四、光能异养型微生物 少数微生物具有光合色素利用光能把二氧化碳还原为碳水化合物，但必须以某种有机物为供氢体。这类微生物生长时大多需要外源性的生长因子。回本章目录Photoheterotrophs深红螺菌2(CH3)2CHOH+CO2 2(CH3)2CO+CH2O+H2O光光合色素回本章目录紫色非硫细菌回本章目录五、化能异养型微生物 这种类型的微生物其能源和碳源都来自于有机物。能源来自有机物的氧化分解，ATP通过氧化磷酸化产生，碳源直接来自有机碳化合物。包括绝大多数的细菌，全部的放线菌、真菌和原生动物。回本章目录Chemoheterotrophs根据生态习性不同分为：腐生
12、型：从无生命的有机物获得营养物质。寄生型：必须寄生在活的有机体内，从宿主体内获得营养物质才能生活。回本章目录寄生型又可分为：绝对寄生：只能在一定活的生物体内寄生生活的。兼性寄生：能生活在活的生物体上，又能在死的有机残体上生长，同时也可在人工培养基上生长的。回本章目录微生物营养类型一览表光能自养型化能自养型光能异养型化能异养型碳源CO2 CO3-CO2 CO3-小分子有机物有机物能源光能无机物的氧化光能有机物氧化降解供氢体 H2O H2S无机物小分子有机物有机物代表种 蓝细菌硝化细菌红螺菌真菌回本章目录第四节 微生物的培养基回本章目录 根据微生物对营养物质的需要，经过人工配制的适合不同微生物生长
13、繁殖或积累代谢产物的营养基质称为培养基培养基。回本章目录一、培养基配置的基本原则（一）培养基配置的目的（二）符合微生物菌种的营养特点（三）控制营养物质比例及其浓度（四）控制酸碱度（五）控制氧化还原电位（六）控制营养物质来源（七）选择适宜的灭菌处理方法回本章目录二、培养基的类型及应用（一）根据营养成分来源分类天然培养基合成培养基半合成培养基回本章目录（二）根据物理状态分类 液体培养基 固体培养基 半固体培养基回本章目录微生物在液体培养基中微生物在液体培养基中沉沉淀淀生生长长混混浊浊生生长长表表面面生生长长回本章目录固体培养基中固体培养基中细菌的生长情况细菌的生长情况菌落（菌落（S型）型）菌苔菌苔菌落（菌落（R型）型）回本章目录半半固固体体体体培培养养基基中中混浊生长沿穿刺线生长生长无菌毛无菌毛细菌细菌无菌毛无菌毛细菌细菌回本章目录（三）根据用途分类 1.实验室用培养基 基础培养基 加富培养基 鉴别培养基 选择培养基回本章目录2.生产用培养基孢子培养基种子培养基发酵培养基三、培养基的配制过程（一）配制前的准备（二）配制方法的选择回本章目录1.实验室用培养基 营养物质的溶解方式 酸碱度的调节方法 灭菌方法2.生产用培养基 除杂 原料粉碎 热处理