微生物的營養(yǎng)(已修改)
2025-01-09 04:39 本頁面
【正文】 第五章 微生物的營養(yǎng) 微生物的營養(yǎng)物質(zhì)及其功能 微生物的營養(yǎng)類型 物質(zhì)進(jìn)出微生物細(xì)胞的方式 培養(yǎng)基 2023/1/15 1 分子 千重百分含量 分子數(shù) 不同種類 全部大分子 蛋白質(zhì) 多糖 脂類 DNA RNA 全部單體 氨基酸及其前體 糖類及其前體 核苷酸及其前提 無機(jī)離子 全部 96 55 5 2 1 100 24610000 2350000 4300 22023000 255501 350 ~100 ~50 ~200 18 ~2500 ~1850 2 4 1 ~660 原核生物細(xì)胞的化學(xué)物質(zhì)組成 2023/1/15 2 微生物細(xì)胞的化學(xué)元素組成 大量元素 (macroelement):碳 、 氫 、 氧 、 氮 、 磷 、 硫 、 鉀 、 鎂 、 鈣 、 鐵 微量元素 (trace element): 鋅 、 錳 、 鈉 、 氯 、 鉬 、 硒 、 鈷 、 銅 、 鎢 、 鎳 、 硼 。 表：微生物細(xì)胞中幾種主要元素的含量（干重％） 元素 細(xì)菌 酵母菌 真菌 元素 細(xì)菌 酵母菌 霉菌 碳 － 50 － 50 － 48 鈉 － － － 氮 － 15 － 12 － 5 鈣 － － － 氫 － 8 － 7 － 7 鎂 － － － 氧 － 20 － 31 － 40 氯化物 － － 磷 － 3 － － 鐵 － － － 硫 － 1 － － 化學(xué)元素水平 注意： 組成比例因種而異；組成隨菌齡以及培養(yǎng)條件的不同在一定范圍內(nèi)發(fā)生變化。 占細(xì)菌細(xì)胞干重的 97% 2023/1/15 3 營養(yǎng)物質(zhì)是微生物生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，而營養(yǎng)是微生物維持和延續(xù)其生命形式的一種生理過程。 營養(yǎng)物質(zhì) （ nutrient） :外界環(huán)境中可為細(xì)胞提供結(jié)構(gòu)組成、能量、代謝調(diào)節(jié)物質(zhì)和良好生理環(huán)境的化學(xué)物質(zhì)稱之或稱為養(yǎng)料。 營養(yǎng) （ nutrition） : 細(xì)胞 從外界環(huán)境中攝取營養(yǎng)物質(zhì)，使其在生長過程中獲取生命活動(dòng)所需的能量及其結(jié)構(gòu)物質(zhì)的生理過程。 營養(yǎng)物質(zhì)的作用： 形成結(jié)構(gòu) —— 參與細(xì)胞組成； 提供能量 —— 機(jī)體進(jìn)行各種生理活動(dòng)所需的能量； 調(diào)節(jié)作用 —— 構(gòu)成酶的活性成分和物質(zhì)運(yùn)輸系統(tǒng)； 良好生理環(huán)境 —— 水有利于生物大分子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定 2023/1/15 4 第一節(jié)微生物的營養(yǎng)物質(zhì)及其功能 微生物和其他生物的營養(yǎng)統(tǒng)一性 2023/1/15 5 微生物的六大營養(yǎng)要素 —— 碳源及其功能 ◆ 定義：凡可被用來構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)或代謝產(chǎn)物中碳素來源的營養(yǎng)物質(zhì) 。 ◆功能：提供合成細(xì)胞物質(zhì)及代謝物的原料 。 為 整個(gè)生理活動(dòng)提供所需要能源（異養(yǎng)微生物）； 類型 元素水平 化合物水平 培養(yǎng)基原料水平 有機(jī)碳 CHONX 復(fù)雜蛋白質(zhì)、核酸等 牛肉膏、蛋白胨、花生餅粉等 CHON 多數(shù)氨基酸、簡單蛋白質(zhì)等 一般氨基酸、明膠等 CHO 糖、有機(jī)酸、醇、脂類等 葡萄糖、蔗糖、各種淀粉、糖蜜等 CH 烴類 天然氣、石油及其不同餾份、石蠟油等 無機(jī)碳 C(?) — — CO CO2 CO2 COX NaHCO3 NaHCO CaCO 等 微生物的碳源譜 2023/1/15 6 注意： ，微生物的碳源是非常廣泛的。 ，其碳源譜也有所差異。 ， CHON和 CHONX類雖然可以利用，但通常做氮源使用。 ，其碳源同時(shí)又充作能源 —— 雙功能營養(yǎng)物。 微生物工業(yè)發(fā)酵中用做碳源的原料 傳統(tǒng)種類：糖類（單糖，飴糖） 淀粉（玉米粉、山芋粉、野生植物、淀粉等） 麩皮 各種米糠等 代糧發(fā)酵：纖維素、石油、 CO 或者工業(yè)的副產(chǎn)品如糖蜜 微生物的六大營養(yǎng)要素 —— 碳源及其功能 2023/1/15 7 ◆ 能源 ：指能為微生物的生命活動(dòng)提供最初能量來源的營養(yǎng)物或輻射能。 ◆ 微生物的能源譜 能源譜 化學(xué)物質(zhì)（化能營養(yǎng)型） 輻射能（光能營養(yǎng)型）：光能自養(yǎng)和異養(yǎng)微生物的能源 有機(jī)物：化能異養(yǎng)微生物的能源（同碳源） 無機(jī)物：化能自養(yǎng)微生物的能源（不同碳源） ◆ 種類 化能自養(yǎng)微生物：還原態(tài)的無機(jī)物質(zhì)，如 NH4+、 NO S、 H2S、 H2和 Fe2+等 單功能營養(yǎng)物：輻射能（能源） 雙功能營養(yǎng)物：還原態(tài)的 NH4＋ （ 能源、氮源） 三功能營養(yǎng)物：氨基酸類（能源、碳源、氮源） 微生物的六大營養(yǎng)要素 —— 能源及其功能 2023/1/15 8 ◆ 氮源： 凡用來構(gòu)成菌體物質(zhì)或代謝產(chǎn)物中氮素來源的營養(yǎng)源。 ◆ 種類： 無機(jī)氮：銨鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、氨、 N2等； 有機(jī)氮：蛋白質(zhì)及其降解產(chǎn)物（如胨、肽、氨基酸等）、牛肉膏、魚粉、花生餅粉、黃豆餅粉、玉米漿、尿素等 ◆ 功能： 1）提供合成細(xì)胞中含氮物，如蛋白質(zhì)、核酸，以及含氮代謝物等的原料； 2）少數(shù)細(xì)菌可以利用 銨鹽、硝酸鹽等 氮源為能源。 3）對于異氧微生物，含有 NCHOX的有機(jī)化合物具有碳源、能源和氮源 3重功能； 類型 元素水平 化合物水平 培養(yǎng)基原料水平 有機(jī)氮 NCHOX 復(fù)雜蛋白質(zhì)、核酸等 牛肉膏、酵母膏、餅粕粉、蠶蛹粉等 NCHO 尿素、一般氨基酸、簡單蛋白質(zhì)等 尿素、蛋白胨、明膠等 無機(jī)氮 NH NH 銨鹽等 (NH4)2SO4等 NO 硝酸鹽等 KNO3等 N N2 空氣 微生物的氮源譜 微生物的六大營養(yǎng)要素 —— 氮源及其功能 2023/1/15 9 ◆ 實(shí)驗(yàn)室常用的氮源： 有碳酸銨 、 硝酸鹽 、 硫酸銨 、 尿素 、 蛋白胨 、 牛肉膏 、 酵母膏等 。 ◆ 生產(chǎn)上常用的氮源： 硝酸鹽 、 銨鹽 、 尿素 、 氨以及蛋白含量較高的魚粉 、蠶蛹粉 、 黃豆餅粉 、 花生餅份 、 玉米漿等 。 ◆ 遲效氮源： 蛋白氮必須通過水解之后降解成胨 、 肽 、 氨基酸等才能被機(jī)體利用 。 ◆ 速效氮源： 無機(jī)氮源或以蛋白質(zhì)降解產(chǎn)物形式存在的有機(jī)氮源可以直接被菌體吸收利用 。 ◆ 速效氮源： 通常是有利于機(jī)體的生長 ， 遲效氮源有利于代謝產(chǎn)
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