环境微生物学讲稿-第四章 微生物的生理

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第四章 微生物的生理

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第一节 微生物的化学组成及营养物质

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一、概述营养:微生物获得和利用营养物质的过程。 营养 微生物获得和利用营养物质的过程。 微生物获得和利用营养物质的过程 营养物质:能够满足机体生长、 营养物质 能够满足机体生长、繁殖和完成各种生 能够满足机体生长 理活动所需要的物质。 理活动所需要的物质。 营养物质是微生物生存的物质基础，而营养是 营养物质是微生物生存的物质基础， 微生物维持和延续其生命形式的一种生理过程。 微生物维持和延续其生命形式的一种生理过程。 微生物不断获得营养物质，将其变成细胞组分， 微生物不断获得营养物质，将其变成细胞组分，并 将废弃物排出体外的过程称为新陈代谢。 将废弃物排出体外的过程称为新陈代谢。

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二、微生物的化学组成水分(70~ % 干物质 干物质(30~ 水分 ~90%)+干物质 ~10%)

细菌 水分 (每100g)干物质

酵母菌 70~85

霉菌 85~90

芽孢 40

75~85

有机物(90~97%):蛋白质、核酸、糖类和脂类 有机物 ~ :蛋白质、核酸、 无机物(10~ 等和Cu、 等微量元素 无机物 ~3%):P、S等和 、Mn等微量元素 ： 、 等和 C、H、O、N是所有生物体的有机元素 、 、 、 是所有生物体的有机元素 糖类和脂类： 、 、 糖类和脂类：C、H、O 蛋白质： 、 、 、 、 蛋白质：C、H、O、N、S 核酸： 、 、 、 、 核酸：C、H、O、N、P4

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主要元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙等 碳 占细菌细胞干重的97% 占细菌细胞干重的 微量元素：锌、锰、氯、钼、硒、钴、铜等 锌

微生物机体质量的70%~90%为水分，其 为水分， 微生物机体质量的 为水分 余10%~30%为干物质 为干物质5

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三、微生物的营养物质水 碳源 氮源 六大类营养物质 能源 生长因子 矿质营养或无机盐

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1. 水1) 水的功能是微生物细胞的重要组成成分 维持蛋白质、 维持蛋白质、核酸等生物大分子稳定的天然构象 参与细胞内一系列化学反应 起到溶剂与运输介质的作用 控制细胞内的温度 通过水合作用与脱水作用控制由多亚基组成的结构

游离态 2、水的存在形式 、 结合态7

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2. 碳源1)定义：能被微生物用来构成细胞物质或代 定义： 定义 谢产物中的碳素来源的营养物质。 谢产物中的碳素来源的营养物质。2) 碳源的作用 构成微生物细胞的含碳物质(碳架 构成微生物细胞的含碳物质 碳架) 碳架 供给微生物生长、 供给微生物生长、繁殖及运动所需要的能量

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不同的微生物利用碳素的情况

洋葱假单胞菌： 洋葱假单胞菌：九十多种碳素化合物 纤维素分解菌(部分):只利用纤维素 纤维素分解菌(部分):只

利用纤维素 ): 甲烷氧化菌：甲烷、甲醇 甲烷氧化菌：甲烷、

根据不同微生物对碳素利用的情况，可以做什么工作？ 根据不同微生物对碳素利用的情况，可以做什么工作？

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微生物可以利用的碳源种类 CO2 葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、 葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、淀粉 有机酸、醇类、 有机酸、醇类、脂类 有机物 甘薯、玉米粉、麸皮、米糠、野生植物的淀粉、 甘薯、玉米粉、麸皮、米糠、野生植物的淀粉、 酒糟、 酒糟、造纸厂亚硫酸液

微生物利用的碳源物质主要有糖类、有机酸、醇、 微生物利用的碳源物质主要有糖类、有机酸、 脂类、 脂类、烃、CO2及碳酸盐等10

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对于为数众多的化能异养微生物来说， 对于为数众多的化能异养微生物来说，碳源是兼有 能源功能营养物。 能源功能营养物。 目前在微生物工业发酵中所利用的碳源物质主 要是单糖、淀粉、麸皮、米糠等。 要是单糖、淀粉、麸皮、米糠等。 最适碳源 最适糖类 最适单糖 最适多糖 糖 >醇 >有机酸 >脂类 单糖 > 双糖 > 多糖 已糖 > 戊糖 淀粉 > 纤维素 > 木质素、几丁质

微生物最好的碳源是糖尤其是葡萄糖、蔗糖。 微生物最好的碳源是糖尤其是葡萄糖、蔗糖。11

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光能自养 无机碳 碳源 光能异养 有机碳 异养微生物 化能异养 自养微生物 化能自养

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3. 氮源 1)定义：是指能被微生物用来构成细胞物质或代谢产 定义： 定义 物中氮素来源的营养物质。 物中氮素来源的营养物质。 2)氮源的作用：提供微生物合成蛋白质和酶的原料。 氮源的作用：提供微生物合成蛋白质和酶的原料。 氮源的作用 微生物可利用的氮素化合物： 微生物可利用的氮素化合物： 分子氮 无机氮 有机氮 N2(固氮菌、根瘤菌、少数放线菌和光合 固氮菌、根瘤菌、 细菌、蓝细菌) 细菌、蓝细菌) 多数微生物) NH4+、NO3-、NO2-(多数微生物) 蛋白质、多肽、氨基酸(多数微生物) 蛋白质、多肽、氨基酸(多数微生物) 牛肉膏、蛋白胨、尿素、酵母高、玉米浆、 牛肉膏、蛋白胨、尿素、酵母高、玉米浆、 饼粕13

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最适碳源

NHCO > NH >NO >N2

速效氮源：以蛋白质降解产物存在的氮源 迟效氮源：以蛋白质形式存在的氮源

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根据对氮源要求不同，微生物可分 类 根据对氮源要求不同，微生物可分4类 (1) 固氮微生物：能利用空气中的氮气合成自身的氨基酸和 固氮微生物： 蛋白质，如固氮菌、根瘤菌等； 蛋白质，如固氮菌、根瘤菌等； (2) 利用无机 作为 源的微生物：如亚硝化菌、大肠杆菌等， 利用无机N作为 源的微生物：如亚硝化菌、大肠杆菌等， 作为N源的微生物 无机氮源——NH3、NH4

+、NO2-、NO3-; 无机氮源 (3) 以某种氨基酸为 源的微生物：如乳酸细菌、丙酸细菌 以某种氨基酸为N源的微生物 如乳酸细菌、 源的微生物： 等； (4) 从分解蛋白质中取得铵盐或氨基酸的微生物：如氨化细 从分解蛋白质中取得铵盐或氨基酸的微生物： 霉菌等。 菌、霉菌等。

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按氮源的不同可以把微生物分为： 按氮源的不同可以把微生物分为：氨基酸自养型生物：能利用尿素、铵盐、 氨基酸自养型生物：能利用尿素、铵盐、 硝酸盐甚至氮气的生物 氨基酸自异养型生物：能利用尿素、铵盐、 氨基酸自异养型生物：能利用尿素、铵盐、 硝酸盐甚至氮气的生物 常用的蛋白质类氮源包括蛋白胨、鱼粉、 常用的蛋白质类氮源包括蛋白胨、鱼粉、 蚕蛹、黄豆饼粉、玉米浆、牛肉浸膏、 蚕蛹、黄豆饼粉、玉米浆、牛肉浸膏、酵母 浸膏等16

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4.能源 能源能源： 能源：能为微生物的生命活动提供最初能 量来源营养物或辐射能

能源谱

{

化学物质

{

有机物 无机物

化能异养微生物的能源 化能自养微生物的能源

辐射能

光能自养和光能异养微生物的能源

单功能营养物：如辐射能 双功能营养物：NH4+是硝酸细菌的能源和氮源 三功能营养物：如”N.C.H.O”是异养微生物的源、 碳源及氮源。17

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5. 矿质营养 1) 要供给形式：磷酸盐、硫酸盐、氯化物、碳酸盐、 要供给形式：磷酸盐、硫酸盐、氯化物、碳酸盐、 碳酸氢盐和金属元素的化合物 2) 矿质营的功能 构成 …… 此处隐藏：2032字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……