微生物的营养与生长

02.07.2020Fra bibliotek19微生物和动物、植物营养物质的比较
生物型
动物
微生物
植物
异养
自养
营养类型 碳源
氮源
能源 生长因子
化能异养型
糖、脂、糖、 醇、有机酸、 蛋白质及降解 产物 蛋白质及其降 解产物
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1、碳源：构成细胞物质及代谢产物中碳素来源的 物质。
作用：构成碳架来源与能源,约占细胞干物 质的50%。
种类：有机含碳化合物：糖、醇类、有机酸类。 碳氢化合物：CH4、石油及其产物 无机含碳化合物：CO2、碳酸盐类、CN—
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2、氮源：
作用：构成细胞物质及代谢产物中氮素来源的 物质。主要用于组成菌体的含氮物质，少 数可作为能量（硝化细菌）。
原理：S+O2 + FeSO4——H2SO4 + E 氧化硫硫杆菌 H2SO4 + O2 + FeSO4——Fe2(SO4)3 + H2O 氧化铁硫杆菌 CuS(辉铜矿) + Fe2(SO4)3——CuSO4 + FeSO4 + S CuSO4 + Fe(废铁)——Cu + FeSO4
例3：氢细菌：H2 + 1/2 O2 —— H2O + 56.2kcal 例4：铁细菌：
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1、光能无机营养型
能源：光。具光合色素；叶绿素（蓝细菌）或
菌绿素（光合细菌），光合磷酸化产生ATP。
供氢体：还原性无机化合物
碳源： CO2 。
例1：蓝细菌：H2O + CO2——（CH2O）+O2
供氢体 碳源
产氧型光合作用
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例2：绿硫细菌、紫硫细菌： HN2aSS2+OC3+OC2 O—2—+ （H2COH—2O—）（+CHH2O2O+）S +Na碳2S源O4+H供2氢SO体4
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4、生长因子；
微生物生长必不可少的微量有机物。如维生素、 氨基酸、嘌呤、嘧啶。
①、维生素：多为酶的组分如硫胺素（B1）、 核 黄 素 （ B2 ， FMN 的 前 体 ） ； 烟 酸 （ NAD 的 前 体）；吡哆醇（B6，转氨酶辅基）泛酸、生物素。
②、氨基酸：微生物合成氨基酸的能力随种类 而不同。如大肠杆菌可合成全部；鼠伤寒沙门氏 菌Tyr— ；肠膜明串珠菌合成氨基酸的能力弱，需 补充19种氨基酸。
微生物的营养
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一、微生物细胞的化学成分
水：70-90%
干物质：
有机元素：C（50%）、H、
O（30%）、N（10-13%）
有机物：蛋白质、糖、脂类、核酸、维生素 及其降解产物
无机元素：常量元素：P、K、Ca、Mg、 Fe、
痕量元素：Cu、Zn、B、Mo
无机物：⑴ 参与有机物组成
细胞内或外积累硫，非产氧型光合作 用
Van Niel 通式：CO2+H2A—— [CH2O]+H2O+A
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2、光能有机营养型
能源：光
碳源：二氧化碳或简单有机化合物
供氢体：有机化合物
例：红螺菌：
CO2 +异丙醇——[CH2O]+丙酮+H2O 可利用净化有机废水，生产SCP。
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不论哪种状态的氮化物，都要首先转化成 NH3再与有机酸结合转化成氨基酸。
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3、矿素 种类：大量元素：P、S、 K、Mg、Ca、Fe...95% 微量元素：Zn、Mo、 功能： 1、构成细胞的各种成分如：Mg：叶绿素的辅因 子；Ca ：蛋白酶、淀粉酶的辅因子；构成芽孢。 2、调节细胞的渗透压、pH、氧化还原电位 3、能源：Fe、S等作为自养微生物的能源。
2Fe+1/4 O2 +2H+——2Fe+1/2 H2O+10.6kcal pH=0 1kcal pH=7
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4、化能异养型： 碳源、能源、供氢体均为有机物 必须以适宜的有机物为养料，大多数微生物 为此类。分腐生、寄生、专性寄生、兼性寄 生四种。
上述四大类型划分不是绝对的，有许多中间类型： 红螺菌：光能异养：有光，无氧时。 化能异养：无光，无氧时。
⑵单独存在于细胞质内以无机盐的形
式存在。
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二、微生物所需营养物质及其生理作用
营养物质：为生物自身合成、产生能量 以及在代谢中起调节作用的物质。
营养：机体吸收、利用营养物质的过程。 根据营养成分，营养物质分为六种类型：
C源、N源、能源、生长因素、无机 盐、水分。
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种类：N2——NH3 固氮菌。 有机氮源：蛋白质（迟效氮源） 、氨基酸 无机氮源：NO3、NH4等。（速效氮源）
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氨基酸自养型微生物：利用非AA类的简单氮源 （尿素、NH4+、NO3- ）自行合成所需要的 一切AA。
氨基酸异养型微生物：须从外界吸收现成的AA 作为氮源的微生物。
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3、化能无机营养型 氢细菌、铁细菌、硫化细菌、硝化细菌等
能源：还原态无机物氧化：NH3、NO2、H2、H2S 、S、 S2O3-、Fe2+等。
碳源：CO2、CO32+ 供氢体：无机化合物
例1：氧化亚铁硫杆菌：Fe2+—— Fe3+ + e + E
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例2：可用于细菌冶金：浸贫、尾矿，回收重金属如Cu
③、碱基：核酸和辅酶的成分。
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5 、水：占细胞鲜重的70~90% 功能：①构成细胞组分 ②生化反应的介质 ③溶剂 ④热导体 ⑤维持细胞渗透压 水分：自由水：能够被利用的水 束缚水：与溶质结合构成细胞结构的 水，不能被利用进行生命活动。
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水分活度：在相同温度和压力下溶质的蒸 汽压与 纯水的饱和蒸汽压之比：
aw=P溶质/P0
a 微生物需要的 w值为0.63~0.99。
细菌、酵母菌﹥霉菌﹥盐细菌﹥耐旱 真菌
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三、微生物的营养类型及特点 划分依据：碳源、供氢体、能源 根据碳源和供氢体的不同
可分为 有机营养型 无机营养型；
根据能源的不同 可分为 化能营养型 光能营养型。
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第三章
微生物的营养与生长
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主要内容： 微生物所需营养物质及其生理作用 微生物的营养类型及特点 微生物对营养物质的吸收方式、特点 微生物生长的概念及其测定 微生物的生长曲线及在食品工业中应用 环境因子对微生物生长繁殖的影响 微生物的培养基、培养方法与设备
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第一节