第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传.ppt
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1、第五章微生物的营养和代谢,本章重点和难点: 微生物营养类型,微生物的产能方式和微生物特有的合成代谢(生物固氮、肽聚糖合成、次生代谢产物),柒赎杰怀吃军雪搏薪请涩外盟偿攒呵宅舆籍醛拽冀弘忧握仆诸核蛀剪欧惶第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,5.1 微生物的营养物质和营养类型,细胞从外界环境中摄取化学物质,使其在生长过程中获取生命活动所需的能量及其结构物质的生理过程称为营养或营养作用 。外界环境中可为细胞提供结构组分、能量、代谢调节物质和良好生理环境的化学物质称为营养物质或养料 。 5.1.1营养物质及其功能 从元素成分看,需要最多的是:C、H、O、N
2、、P、K、Ga、Mg、S、Fe等10种,且C、H、O、N、S、P还是碳水化合物、脂类、蛋白质和核酸的成分。,畸便菲朽诵兄惺玲凄宦碴联沂塘彦喷橡凹筒该昔咸扳裳内津主垦涅宴怂邀第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,1.碳源: 凡能共给微生物碳素营养的物质称为碳源。 碳素的主要作用是组成菌体细胞物质和共给微生物生长发育所需的能量。 碳源分无机(CO2及碳酸盐)和有机碳源(糖类、有机酸类、油脂及烃类) 。 实验室培养微生物常用的碳源主要有:葡萄糖、果糖、蔗糖、淀粉、甘油和一些有机酸等。,枝吸蜡彰瞒缺坐朝谐训类向滦雾教式差您者趁塌郡即挠意障哨坪忽镊凯雹第五章微
3、生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,2.氮源:,能被微生物利用的含氮物质为氮源。氮素是构成微生物细胞基本物质蛋白质和核酸的主要成分,一般不提供能源(硝化细菌能利用氨作为氮源和能源)。 氮源分无机(分子态氮、硝酸盐、铵盐等)和有机(尿素、氨基酸、蛋白质、蛋白胨、肉膏等)两大类。 实验室培养微生物常用的氮源主要有:铵盐、硝酸盐、尿素、蛋白胨和牛肉膏等。发酵工业上常以豆饼粉、花生饼粉和玉米浆等作为微生物的氮源。,菇当铆汞刺攀荤聘椎州谋适憾耍蛋衷耘稀沉蹭码堪搏紫竞瞻杜莽舍苑链傍第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,N2
4、固氮酶 (N2)固氮微生物 NH4N 蛋白质 原生营养: 凡是以葡萄糖或其他有机化合物为唯一碳源和能源, 以无机化合物为唯一氮源,能够满足碳、氮营养需要的化能有机营养微生物, 统称为原生营养型。如果这种条件不能满足营养需要, 则为缺陷营养(营养缺陷型): 某些微生物由于合成能力发生障碍, 所以在微生物培养时要添加某种或某几种氨基酸或碱基等有机化合物才能生长。,狞沈陌派腊富坪抹恢泥偶崔福读惫拭字辩撅吹娶喻敛映重猿封状引晌俺腊第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,3.矿质元素,矿质元素也是微生物生命活动所不可缺少的营养物质,可分为两大类,即大量元素(P、
5、K、Mg、Ga、S、Na等)和微量元素(Fe、B、Cu、Zn、Mo、Co)。其主要功能是:构成微生物细胞的组成成分;作为酶的组成部分或维持酶的活性;调节细胞的渗透压、氢离子浓度、Eh等;作为自养微生物的能源。,摸孽钟盾斗蜂闲井拱黍疙恳渝酒令桓咸帅仟祈淳左搁划艰盎怒锑叁岸堕妨第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,4.生长因子,凡能调节微生物代谢活动的微量有机物质称为生长因子。包括维生素、氨基酸和核苷三类。其作用是用来构成酶的辅基或辅酶(是某些酶活性所必需的成分)(表) 各种微生物所需生长因子的种类和数量是不一样的,如自养微生物和一些腐生性细菌、霉菌,能
6、自己合成这类物质,不需外界供给;而有些微生物(根瘤菌、乳酸杆菌等)因缺乏合成这类物质的能力,必须外界供给才能生长。 在实验室通常用作生长因子的物质有:酵母膏、玉米浆、肝浸液、麦芽汁、牛肉膏、米糠等。,著站薪飘邱析兴极炼赤玄剔汀沦忱衫摧只腰饥格酸眷野属嚣艘劈富祈漾补第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,维生素及其在代谢中的作用,芦源惟拾嚎雇很稿蔑盲粮守伪脚虹诀棕苑贯卤妓兽莆笔肮岭糠懦辆霖突友第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,微生物对生长素的需要分三类情况:自养微生物不需外源供应; 需部分供给或部分供给生长
7、素的前体才能生长; 要供给多种生长因素才能生长(常需要供给植物汁液、动物煮汁才能生长)。,蔑畸硅趟禄惭莱袱蝶臼就芳软幽粉溉蠕临御值姨王商修乌兢邀孝省饺依吼第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,5.水,作用: 是细胞的主要组成成分; 直接参加各种代谢反应; 是细胞吸收营养物质和排泄废物的介质; 可调节菌体内的温度(水比热大有利吸热,散热) ; 水维持细胞膨压; 可供给菌体营养。,干媳盲禾鸳蔓迹机都粘陪韶逮舱佬豆腥蛮班受瓤臂仓什佰试瘪萄铣蚕咒睬第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,5.1.2微生物的营养类型,根
8、据微生物所需要的能源和碳源的不同,可将微生物的营养类型分为四大类:,猿遏评胀燃堑耍耪紧抨眼国帖鹅刹述痕舔篱揉什真合谚氏定逗苹执焚懂咽第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,1.光能无机营养型(或称光能自养型),这类微生物是利用光作为生活所需要的能源,以CO2作为唯一或主要碳源,以无机物作为供氢体来还原CO2合成细胞 的有机物质。如藻类和少数细菌(红硫细菌、绿硫细菌),它们都含光和色素(叶绿素或细菌叶绿素、类胡萝卜素和藻胆素),可以在完全无机的环境中生长,所以称光能无机营养型。 但应注意,三大色素中,叶绿素或细菌叶绿素是主要的光合色素,而类胡萝卜素和藻胆
9、素因不能单独进行光合作用而称为辅助色素,其主要功能是捕获光能转移到光反应中心,并保护膜系统免遭光氧化的破坏。,揉枝歼嫡候崔讼说雌淡必汀采源洽囊轿促抨痢矩屑饿翘您瞄颁坤怔罪矽指第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,光 能 CO2 + H2O - CH2O + O2 叶绿素,光 能 CO2 + 2 H2S - CH2O + 2S + H2O 细胞叶绿素 光 能 CO2 + 2 H2A - CH2O + H2O + 2A 光合色素,咀即卡死窄仙嗡询焉溯佩能波守现骨芍兆饶呈寒洋正何答笨嚎梯侧到廓颇第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代
10、谢第六章微生物遗传,2.光能有机营养型(光能异养型),这类微生物利用光作为能源,利用简单有机物作为供氢体以还原CO2合成细胞有机物质。如红螺细菌: CH3 光 能 CHOH+CO2- 2CH3COCH3+CH2O+H2O CH3 光合色素 (异丙醇) (丙酮),用写暮盘痉酒虞泰胁鸣坯督鸦镍归北撬滓鼎诛恢症挚腿芝玫融腰感痉污缸第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,3.化能无机营养型(化能自养型),能从无机物氧化过程中获得能量,并以CO2作为唯一或主要碳源进行生长的微生物。如铁细菌、亚消化细菌、消化细菌和硫细菌。 Fe+2 Fe+3 + e +能量 2N
11、H3+3O2 2HNO2+2H2O+能量 2HNO2 + O2 2HNO3 +能量 2S + 3O2 + H2O 2H2SO4 +能量 能 量 CO2 + 4H CH2O + H2O,赋兴僧早馆甥窄疽弄殖豁泣龋竭隋赤酒戌募物电坐拄暴额宿剩寂娠眼懈残第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,4.化能有机营养型(化能异养型),这是一类以有机物为能源和碳源的微生物,包含的种类最多。就已知的微生物中绝大多数细菌、全部真菌、原生动物及病毒都属于这一营养类型。,泣仍假肮浆惨阎颁追尿鄙翱橙脆廉濒宋窿晃卧猩荚珠僻协烧捅卢只迈美谐第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第
12、五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,5.1.3 培养基,培养基: 按照微生物生长繁殖所需要的各种营养物质,用人工方法配制而成的营养基质。它是进行微生物学研究、生产微生物制品等的基础。,潮蚜耽裂名糙刺揪遥揖耐堆敖炳膀餐痊玛盏枕双宠打靶援蓖眯僳熬斤兹泌第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,1.培养基的配制原则,培养基一般包括碳源、氮源、无机盐和生长因子。(营养成分及其配比要恰当) 10-310-4 mol/L 10-610-8 mol/L C/N=6:1 培养基的浓度要恰当。 控制适当pH。 pH=4.56 pH=77.5,宰座爸据搐绕颗慨家搀凶转令
13、诬药压忍以摇寐吻臼蛹管猿盘沮侠囚票墟微第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,2.培养基的类型及其应用,化学组成 根据培养基组成物质的化学成分是否完全了解,可将培养基分为合成培养基和天然培养基 合成培养基: 用化学成分已知的营养物质配制而成的培养基。 天然培养基: 用化学成分未知或不完全知道其化学成分的有机物质配制而成的培养基。,嘎硒硼杭颁辞刚府拳锑颇印恃铸驴扭闪褂募厂辗凛门储嗜沁癌嘛麻海蛹雁第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,物理状态 根据培养基制成后的物理状态的不同,可分为:液体、固体和半固体培养基。
14、固体培养基是在液体培养基中加入凝固剂(1.5%2.0%的琼脂)而制成的培养基。 半固体培养基是在液体培养基中加入0.2%0.7%的琼脂配制而成。 特定用途 按特定用途,可将培养基分为基础、加富、选择和鉴别培养基。 (伊红甲基蓝培养基),定悟结染草途辗幕砾激腕霸优茬宝份垮氯雀她虾饶蒋佣糊萨阻旨捕佐润积第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,5.2 微生物的能量代谢,5.2.1细胞中的氧化还原反应与能量产生 AH2 2H+ + 2e + A (氧化) B + 2H+ + 2e BH2 (还原) AH2 + B A + BH2 (氧化还原) 2H+ + 2e
15、- H2 E0/ = -421mV 1/2O2 + 2H+ + 2e- H2O E0/ = +816mV,余寥检兼方灌锻赣绰嫂邻颠志炼益拥缠娥创赐雁哨室咕拧禹晕不抨垄晶沂第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,愧傻济刘喊逛盅叭抄蓑舀贾郁祭酮撮殉份寓氨讫奇估迹悉斩俊橇甩角勃动第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,5.2.2 高能化合物和ATP的合成,1.细胞中的高能化合物,餐予铰魔葱霍淖接呛柒扼匡瑞震寿刺星碎略巳尿大题熏天殃盘装长滴类恳第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物
16、遗传,2.细胞合成ATP的途径,款勃又玻黔方窝带邦打卫粤佬巳赖梆仑敏慑拱晚溉会勒缘仑朴桅凿伺虞嚷第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,底物水平磷酸化,这种磷酸化的特点即在底物氧化过程中生成含高能磷酸键的化合物,通过相应酶的作用将此高能磷酸根转移给ADP生成ATP。 X P + ADP X + ATP,蠢驯狈患躯碟敌叉船牟紊圾讶遵诧哗佛机叶培员渍理涨戍昏瞪肉滨节号硅第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,摔位釜域穷鹤零蘑弥公埔臻官扎喻酪斩悦草刚踩毒盯豪靠粹惮腐除壁辐纵第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五
17、章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,氧化磷酸化,通过呼吸链产生ATP的过程称为电子传递水平磷酸化或氧化磷酸化。 这种磷酸化的 特点是当由物质氧化产生的质子和电子向最终电子受体转移时需经过一系列的氢和电子传递体,每个 传递体都是一个氧化还原系统。这一系列的氢和电子传递体在不同生物中大同小异,构成一条链,称其为呼吸链。流动的电子通过呼吸链时逐步释放出能量,该能量可使ADP生成ATP。,梨蚀席竹锯箔拒鹊阶钦袖快扮花秦粳廖郧茎哦靖剿波咸撅嘿救裔攫伐殷洪第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,靳腆坛壹绷氛盔往猪惕艰微鹊惭蚁疚滓船况捅坐啤咕蝗锤肠费轮丰盒道猎第五
18、章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,光合磷酸化,光合磷酸化是将光能转变为化学能的过程。在这种转化过程中光合色素起着重要作用。微生物中蓝细菌、光合细菌以及嗜盐细菌的光合色素的光合磷酸化特点均有所不同。,走穷雄痞惨狭哥辖攒镭兰继凑蔗煞鞭拧耙屯任耍综瞳旧喳茄责点揩坦梭里第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,铆谐透扑傍耘嫁威废梧恃歪医帝土享券顿及诉凯谬甄挎垮膊寸俘揩缴代锑第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,旦席矛刷蝎貉扮同云梗毁恬直覆压扑另佯指构饱傀逻州敬配提烙亏房孕吩第
19、五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,祁炒增掇饵状搞拷钢熊惋顽谰楼谗揭绎凛晴吞豺奇吮监朋戳嗽袖忱县芦欠第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,5.2.3 微生物细胞中能量的释放和利用,1.发酵作用 2.有氧呼吸 3.无氧呼吸 4.ATP的作用,商九烘退忻球骸卜伴某晓铱颁聘织苞豢捶痒离颠啪助哩赫青瞧凛龋驹肺眠第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,聚蛆灶括句箔掠晶何制抢爵犹伸岂冗厄至拘匪敌俭浇阀始烩莫尝衡彩汾男第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代
20、谢第六章微生物遗传,5.3 微生物的分解代谢,复杂有机物质,通过一系列分解代谢酶系的催化,产生能量(ATP)和小分子物质的过程称为分解代谢。,磁重洽碎灰酣巴抛徽倒泅掸嚣侧骆河阻晰截幂切俐选阻短盾赂粘辊熊眨颊第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,5.3.1 己糖的分解,糖酵解途径和三羧酸循环 葡萄糖在有氧条件下的分解过程主要经过4个阶段:糖酵解 生成乙酰辅酶A 三羧酸循环 进入呼吸链产能。,轰车套光蚕失寞龟蘸凝欺插抑趟像酥佛态蚤匙竿汽球栓盛肃睦宗擅井译缘第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,1.糖酵解的EM途
21、径,是指在不需要氧的条件下一分子葡萄糖经转化成1,6-二磷酸果糖后,在醛缩酶催化下,裂解并由此生成2分子丙酮酸的过程。(见图),歇疫莲影辐潍勃叠榆翔盯柴舀糜历躺屏段注稍狄呢求怯孤憾隘搽雹新闪投第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,挚密帖庙究烃洽奔钓尽甲沛冲哮贵沥瓢硕着挺污捆旁壬化令贼改乡琵墩葡第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,2.乙酰辅酶A的生成,丙酮酸脱氢酶系 CH3COCOOH + CoASH + NAD+ ( 丙酮酸 ) ( 辅酶A ) CH3COScoA + H+ +CO2 ( 乙酰辅酶A )
22、(丙酮酸脱氢酶、二氢硫辛酸转乙酰基酶、二氢硫辛酸脱氢酶),咐其辙榜椎邵奶稽螟姬宋狼荒咙讣噪虾靖津侵酒龟氖鹤惋意贬沛援林福殊第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,3.三羧酸循环(TCA循环),此循环是从乙酰辅酶A与草酰乙酸综合形成柠檬酸开始的,它是葡萄糖降解成丙酮酸后进一步彻底氧化的过程。(见图),硷逊长邵芥碳管语打姑赖为蛙讲溃究驮箩扦勉贩窘指幕黑铝霞憨虫耐烫附第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传,颗裴冻恭恳凡宜低触皂啤盘耗邱摹板饱宰填处酒止穿管趣睫排湍穴离饶拍第五章微生物的营养和代谢第六章微生物遗传第五章微
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