三微生物的营养类型

《三微生物的营养类型》由会员分享，可在线阅读，更多相关《三微生物的营养类型（45页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,三、微生物的营养类型,根据生长所需要的营养物质的性质（碳源），可将生物分成两种基本的营养类型,异养型生物：,在生长时需要以复杂的有机物质作为营养物质,自养型生物：,在生长时能以简单的无机物质作为营养物质,动物属于异养型生物，植物属于自养型，而微生物既有异养型的也有自养型的，大多数微生物属于异养型生物，少数微生物属于自养型生物。,根据生长时能量的来源不同，又可将生物分成两种类型,化能营养型生物：,依靠化合物氧化释放的能量进行生长,光能营养型生物：,依靠光能进行生长,动物和大部分微生物属于化能营养型生物，它们从

2、物质的氧化过程中获得能量。植物和少部分微生物属于光能营养型生物,按供氢体分,无机营养型生物；,有机营养型生物：,营养类型,光能自养型微生物,以,C0,2,作为唯一碳源或主要碳源，并利用,光能,，以,无机物,如硫化氢、硫代硫酸钠或其他无机硫化物作为,供氢体,将CO,2,还原成细胞物质，同时产生元素硫,光能,CO,2,H,2,S CH,2,O+2S+H,2,O,光合色素,光能自养型微生物,包括蓝细菌（含叶绿素）、红硫细菌和绿硫细菌等少数微生物（含细菌叶绿素），由于含有光合色素，因而能使先能转变成化学能（ATP），供机体直接利用。,光能异养型微生物,以,CO,2,为主要碳源或唯一碳源，以,有机物,（

3、如异丙醇）作为供氢体，利用,光能,将CO,2,还原成细胞物质，红螺菌属中的一些细菌属于此种营养类型。,光能,2(H3C),2,CHOH+CO,2,2CH,3,COCH,3,+CH,2,O+H,2,O,光合色素,光能异养型细菌在生长时大多数采要外源的生长因子,利用光能，以简单有机物（醇、有机酸）,为供氢体同化,CO,2,CH,3,光能,CO,2,+2CH,2,-CHOH-,CH,2,O+2CH,3,COCH,3,+H,2,O,菌绿素,例：红螺菌属,（,Rhodospirillum,）,光能异养型微生物,化能自养型微生物,以,CO,2,或碳酸盐作为唯一或主要碳源，以,无机物,氧化释放的化学能为能源

4、,，利用,电子供体,如,氢气、硫化氢、二价铁离子或亚硝酸盐,等使CO,2,还原成细胞物质。,这类微生物主要有硫化细菌、硝化细菌、氢细菌与铁细菌。它们在自然界物质转换过程中起着重要的作用。,通过氧化无机物取得能量，并以,CO,2,为唯一或主要碳源,1.硝化细菌:,亚硝化细菌,2NH,4,+,+3O,2,2NO,2,-,+2H,2,O+4H,+,+132Kcal,硝化细菌,NO,2,-,+1/2O,2,NO,3,-,+18.1 Kcal,三、化能无机营养型,2.硫化细菌:通过氧化还原态的无机,硫化物,（H,2,S、S、S,2,O,3,2-,、SO,3,2-,）,获,得能量,（硫杆菌属，硫微螺菌属）

5、,H,2,S+,1/2,O,2,S+H,2,O+50.1 Kcal,S+1,1/2,O,2,+H,2,O H,2,SO,4,+149.8 Kcal,3.铁细菌：,氧化,Fe,2+,为,Fe,3+,获取能量并同化,CO,2,2Fe,2+,+1/2O,2,+2H,+,2Fe,3+,+H,2,O+21.2 Kcal,4.氢细菌：,具有氢化酶，从氢的氧化获取能,量，同化,CO,2,H,2,+1/2 O,2,H,2,O+56.7 Kcal,化能异养型微生物,多数微生物属于化能异养型，其生长所需要,能量和碳源通常来自同一种有机物,。,根据化能异养型微生物利用有机物的特性，又可以将其分为下列两种类型：,腐生

6、型微生物,：利用无生命活性的有机物作为生长的碳源。,寄生型微生物,：寄生在生活的细胞内，从寄生体内获得生长所需要的营养物质。,存在于寄生与腐生之间的中间过渡类型微生物，称为,兼性腐生型,或,兼性寄生型。,Major nutritional types of microorganisms,Nutritional Type,Energy Source,Carbon Source,Examples,Photoautotrophs,Light,CO,2,Cyanobacteria,some Purple and Green Bacteria,Photoheterotrophs,Light,Organi

7、c compounds,Some Purple and Green Bacteria,Chemoautotrophs or Lithotrophs(Lithoautotrophs),Inorganic compounds,e.g.H,2,NH,3,NO,2,H,2,S,CO,2,A few Bacteria and many Archaea,Chemoheterotrophs or Heterotrophs,Organic compounds,Organic compounds,Most Bacteria,some Archaea,自养微生物：不依赖任何有机营养物即可正常生,活的微生物,异养微

8、生物：至少需要提供一种大量有机物才能,满足其正常营养要求的微生物（即,其碳源必须是有机物，供氢体是有,机物，能源可以是氧化有机物活利,用日光能）,关于营养类型的定义：,第四节 培养基,(medium),定义：,应科研或生产的需要，由人工配制的、适合于不同微生物生长繁殖或积累代谢产物用的营养基质（混合养料）。,特点：,任何培养基都应具备微生物所需要的五大营养要素，且应比例适当。所以一旦配成必须立即灭菌。,用途：,促使微生物生长；积累代谢产物；分离微生物菌种；鉴定微生物种类；微生物细胞计数；菌种保藏；制备微生物制品,一、培养基的配制原则,（一）培养基组分应适合微生物的营养特点（目的明确）,（二）营

9、养物的浓度与比例应恰当（营养协调）,（三）物理化学条件适宜（条件适宜）,（四）根据培养目的选择原料及其来源（经济节约）,（一）培养基组分应适合微生物的营养特点,即根据不同微生物的营养需要配制不同的培养基。,不同,营养类型,的微生物，其对营养物的需求差异很大。如,自养型,微生物的培养基完全可以（或应该）由简单的无机物质组成。异养做生物的培养基至少需要含有一种有机物质，但有机物的种类需适应所培养菌的特点。,按微生物的主要,类群,来说，它们所需要的培养基成分也不同：,细菌：牛肉膏蛋白胨培养基,LB,(Luria-Bertani),放线菌：高氏一号培养基,真菌：查氏合成培养基,PDA,(Potato-

10、Dextrose-Agar),酵母菌；麦芽汁,当对试验菌营养需求特点不清楚的时候，可以采用,生长谱,法进行测定。,（二）营养物的浓度与比例应恰当,浓度过高微生物的生长起抑制作用，,浓度过小不能满足微生物生长的需要。,碳氮比（C/N）,直接影响微生物生长与繁殖及代谢物的形成与积累，故常作为考察培养基组成时的一个重要指标；,速效性氮（或碳）源与迟效性氮（或碳）源的比例,各种金属离子间的比例,碳源中的碳原子的mol数,氮源中所含的氮原子的mol数,C/N比值=,例：谷氨酸生产中,C/N 4/1时，菌体大量繁殖，谷氨酸积累少；,C/N3/1 时，菌体生长受抑制，而谷氨酸大量增加。,（三）物理化学条件适

11、宜,（1）pH:,各类微生物的最适生长pH值各不相同,：,细 菌：7.08.0放线菌：7.58.5,酵母菌：3.86.0霉 菌：4.05.8,在微生物的生长和代谢过程中，由于营养物质的利用和代谢产物的形成与积累，培养基的初始pH值会发生改变，为了维持培养基pH值的相对恒定，通常采用下列两种方式：,内源调节,：在培养基里加一些缓冲剂或不溶性的碳酸盐；调节培养基的碳氮比。,外源调节,：按实际需要不断向发酵液流加酸或碱液,（三）物理化学条件适宜（续）,磷酸缓冲液：pH值从6.07.6之间,K,2,HPO,4,+HCl KH,2,PO,4,+KCl,KH,2,PO,4,+KOH K,2,HPO,4,+

12、H,2,O,加入CaCO,3,：,CO,3,2,HCO,3,H,2,CO,3,CO,2,+H,2,O,+H,+,H,+H,+,H,培养基中所含氨基酸、肽、蛋白质等物质也可起到缓冲作用。,（2）渗透压和a,w,渗透压,等渗溶液适宜微生物生长,高渗溶液细胞发生质壁分离,低渗溶液细胞吸水膨胀，直至破裂,大多数微生物适合在等渗的环境下生长，而有的菌如,Staphylococcus aureus,则能在3mol/L NaCl的高渗溶液中生长。能在高盐环境（2.86.2/L NaCl）生长的微生物常被称为,嗜盐微生物（Halophiles）,。,（3）,氧化还原电势,(redox poyential),各

13、种微生物对培养基的氧化还原电势的要求：,好氧微生物：+0.3+0.4V,(在0.1V以上的环境中均能生长).厌氧微生物：只能在+0.1V以下生长,兼性厌氧微生物：+0.1V以上呼吸、+0.1V以下发酵,培养基是多,氧化还原偶,的复杂电化学系统，测出的E,h,值仅代表其综合结果。,对微生物影响最大的是：分子氧和分子氢的浓度,培养基中常用的还原剂：巯基乙酸、抗坏血酸、硫化氢、半胱氨酸、谷胱甘肽、二硫苏糖醇等。,（四）根据培养基的应用目的选择原料及其来源,该培养基的应用目的，即：,是培养菌体还是积累代谢产物？,是实验室种子培养还是大规模发酵？,代谢产物是初级代谢产物还是次级代谢产物？,用于,培养菌体

14、种子,的培养基营养应丰富，氮源含量宜高（碳氮比低）；,用于大量生产,代谢产物,的培养基其氮源一般应比种子培养基稍低，（但若发酵产物是含氮化合物时，有时还应提高培养基的氮源含量）；若代谢产物是,次级代谢产物,时要考虑是否加入特殊元素或特定的代谢产物；,当所设计的是,大规模发酵,用的培养基时，应重视培养基中各成份的来源和价格，应选择来源广泛、价格低廉 的原料，提倡以粗代精，以废代好。,1.生态模拟,调查所培养菌的生态条件，查看“嗜好”，对“症”下料初级天然培养基.,2.查阅文献,查阅、分析文献，调查前人的工作资料，借鉴人家的经验，以便从中得到启发设计有自己特色的培养基配方.,3.精心设计,借助优选

15、法或,正交试验设计,法等方法.,二、设计培养基的方法,二、设计培养基的方法（续）,4、实验比 较,：,不同培养基配方的选择比较,单种成分来源和数量的比较,几种成分浓度比例调配的比较,小型试验放大到大型生产条件的比较,pH和温度试验,附1：,配置培养基时应注意的几个问题及解决方法：,1、沉淀,2、胶体强度的破坏,3、褐色物质的形成,4、pH发生变化,高压蒸气灭菌,一般培养基:,1.05 Kg/cm,2,121.3,15-30 min,含糖培养基:,0.56 Kg/cm,2,112.6,15-30 min,过滤灭菌,分别灭菌,间歇灭菌的应用,附2：培养基的灭菌,附图：过滤灭菌,附3：器皿的灭菌及无

16、菌室的消毒,器皿的灭菌：,干热空气：160，2 小时,无菌室的消毒：,紫外光,化学药物熏蒸（苯酚；高锰酸钾+甲醛）,三、培养基的类型及其应用,-1,根据所培养微生物的微生物类群来分,细菌培养基,放线菌培养基,霉菌培养基,-2 根据培养目的来分,种子培养基(seed culture medium),是为保证发酵生产获得大量优质种子而设计的培养基，特点是营养较丰富，氮源比例较高。有时为使菌种能迅速适应后面的发酵条件，还有意识地加入发酵培养基的基质。,发酵培养基(fermentation medium),用于生产预定发酵产物，一般以碳为主要元素，碳源含量往往高于种子培养基。大规模生产时，原料应价廉易得，还应有利于下游的分离提取。,-1,细菌培养基营养肉汤（nutrient broth)：,牛肉膏 3g；水 1000ml；,蛋白胨 5g；pH 7.27.4,放线菌培养基高氏1号：,可溶性淀粉 20g；KNO,3,1g;K,2,HPO,4,1g,MgSO,4,0.5g NaCl 1g;FeSO,4,7H,2,O 0.5g,水 1000ml;pH 7.27.4,霉菌培养基查氏（zapek)培养基：