营养物质是微生物生存的物质基础,而营养是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,并将废弃物排出体外的过程称为新陈代谢。
1)定义:是指能被微生物用来构成细胞物质或代谢产物中氮素来源的营养物质。
(1) 固氮微生物:能利用空气中的氮气合成自身的氨基酸和蛋白质,如固氮菌、根瘤菌等;
(2) 利用无机N作为N源的微生物:如亚硝化菌、大肠杆菌等,无机氮源——NH3、NH4+、NO2-、NO3-;
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、酵母浸膏等
1) 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
影响甲酸脱氢酶的合成,使得不能催化甲酸分解为H2和CO2,则分解葡萄糖时只产酸不产气;
影响细胞分裂。此时大肠杆菌细胞核物质只增长、延长而不分裂,整个细胞呈丝状生长。若污水生物处理中出现这种情况,则会引起活性污泥丝状膨胀,造成二沉池的出水水质差。
1) 定义:是指那些微生物生长所必需而且需要量很小,但微生物自身不能合成的或合成量不足以满足机体生长需要的有机化合物。
加入天然成分,如酵母膏、玉米浆、肝浸出液、麦芽汁、牛肉膏或动物、植物的组织液、新鲜动植物组织
1、定义:是指杂乱运动的、水溶性的溶质分子通过细胞膜中含水的小孔从高浓度区向低浓度区进行物理扩散的进出细胞的过程。脂溶性物质被磷脂层溶解而进入细胞。
2、运输的九游会股份有限公司物质:水、某些气体(如O2、CO2等)、脂溶性物质(如甘油、乙醇和苯等)、少数氨基酸和某些离子运输
水、O2、CO2是可以通过扩散自由通过原生质膜的分子,脂溶性物质被磷脂溶解也可通过单纯扩散进出细胞,并比水溶性物质速度快。
1、定义:指利用渗透酶(载体蛋白)将营养物质从细胞膜的外表面运送到内表面并释放的过程。
2、运输的物质:氨基酸、糖、无机离子(K+、Na+、H+)、硫酸盐、磷酸盐、有机酸等
消耗ATP建立离子浓度梯度,通过反向转运载体完成H+和K+、Na+的反向传递。
是好氧微生物吸收营养的重要方式。在膜呼吸或在ATP作用下,膜内外形成一定的电位差,在此作用下,阴、阳离子分别由同向转运载体和九游会股份有限公司单向转运载体携带进入细胞。
基团转位又称为磷酸烯醇丙酮酸-磷酸-糖转移酶运输系统(PTS),PTS 包括酶I、酶II和一种热稳定蛋白质(HPr)。
基团转移主要存在于厌氧型和兼性厌氧型细胞中,主要用于糖的运输,脂肪酸、核苷、碱基等也可以通过这种方式运输。
1、定义:培养基是指根据各种微生物的营养要求,将水、碳源、氮源、无机盐和生长因子等物质按一定的比例配制而成的,用以培养微生物的基质。
培养基几乎是一切对微生物进行研究和利用工作的基础。任何培养基都应该为微生物生长提供六大营养物质。
根据不同的微生物的营养要求、需要的产物、培养规模等来配制针对强的培养基。
干麦芽粉加四倍水,在50℃-60℃保温糖化3-4小时,用碘液试验检查至糖化完全为止,调整糖液浓度为10巴林,煮沸后,沙布过滤,调pH为6.0。
培养基中营养物质浓度合适时微生物才能生长良好,营养物质浓度过低时不能满足微生物正常生长所需,浓度过高时则可能对微生物生长起抑制作用。
培养基中各营养物质之间的浓度配比也直接影响微生物的生长繁殖和代谢产物的形成和积累,其中碳氮比(C/N)的影响较大。
C/N比率:在微生物的培养基中所含的碳源中碳原子摩尔数与氮原子摩尔数之比。
例如,在利用微生物发酵生产谷氨酸的过程中,培养基碳氮比为4/1时,菌体量繁殖,谷氨酸积累少;当培养基碳氮比为3/1时,菌体繁殖受到抑制,谷氨酸产量则大量增加。
pH:培养基的pH必须控制在一定的范围内,以满足不同类型微生物的生长繁殖或产生代谢产物。
为了维持培养基pH的相对恒定,通常在培养基中加入pH缓冲剂,如K2HPO4、(NH4)2SO4或在进行工业发酵时补加酸、碱。有些缓冲剂既可调节pH也是营养物质。
专性厌氧性微生物:采用理化方法除氧、向培养体系加入还原剂胱氨酸、巯基乙酸钠、Na2S和抗坏血酸)
增加CO2供应的途径:紫硫细菌和绿硫细菌等厌氧性自养菌:培养基中加入NaHCO3
氧化还原电位又称氧化还原电势(redox potential),是度量某氧化还原系统中的还原剂释放电子或氧化剂接受电子趋势的一种指标,其单位是V(伏)或mV(毫伏)。
水分活度是指在天然环境中,微生物可实际利用的自由水或游离水的含量,一般用在一定的温度和压力条件下,溶液的蒸汽压力与同样条件下纯水蒸汽压力之比表示,即:αw=Pw/Pow
式中Pw代表溶液蒸汽压力, Pow代表纯水蒸汽压力。纯水αw 为1.00,溶液中溶质越多, αw 越小。
微生物一般在αw 为0.60~0.99的条件下生长,αw 过低时,微生物生长的迟缓期延长,比生长速率和总生长量减少。微生物不同,其生长的最适αw 不同
① 合成培养基(synthetic media)—— 指由化学成分完全了解的物质配制而成的培养基。
② 天然培养基 (complex media)—— 指用化学成分并不十分清楚或化学成分不恒定的天然有机物质配制而成的培养基。
③ 半合成培养基(semi-synthetic media)—— 指一类主要用已知化学成分的试剂配制,同时又添加某些未知成分的天然物质制备而成的培养基。
③ 液体培养基 (liquid media )—— 配制好的培养基中不加凝固剂。
应用:用于大规模工业化生产,实验室微生物的生理、代谢等理论或应用方面的研究。
① 基础培养基(minimum media )——含有一般微生物生长繁殖所需基本营养成分的培养基。
② 选择培养基(selective media )——用于从混杂的微生物群落中选择性地分离某种或某类微生物而配制的培养基。
如:在培养基中有革兰氏阴性菌也有革兰氏阳性菌,但想培养的是革兰氏阴性菌,就可以加入胆汁酸盐,抑制阳性菌的繁殖。
③加富培养基 (enrichment media )—— 指用一些特别的物质或成分配制,使样品中数量少的细菌或对营养要求比较苛刻的细菌快速生长的培养基。
④鉴别培养基 (differential media )—— 指在培养基中加入某种指示剂,根据代谢产物与指示剂反应结果的不同而区别不同种类的微生物的培养基。
如:大肠杆菌中的大肠埃希氏菌、枸橼酸盐杆菌、产气杆菌、副大肠杆菌四个,对乳糖的分解能力不同。其中副大肠杆菌不能分解,大肠埃希氏菌最强,菌落呈紫红色且带金属光泽;枸橼酸盐杆菌次之,菌落呈紫红色或深红色;产气杆菌最低,菌落呈淡红色。
① 光能自养微生物(photoautotroph) —— 微生物以CO2作为惟一碳源或主要碳源,以无机物(如硫化氢、硫代硫酸钠等无机硫化物)作为供氢体,还原CO2 合成细胞物质,并利用光能进行生长。
例如,藻类及蓝细菌等和植物一样,以水为电子供体(供氢体),进行产氧型的光合作用,合成细胞物质。而红硫细菌、绿色硫和紫色硫细菌等,以H2S为电子供体,产生细胞物质,并伴随硫元素的产生。
②——微生物以CO2或碳酸盐作为惟一碳源或主要碳源,以H2、H2S、Fe2+ 、NH3或NO2-等作为电子供体,还原CO2或碳酸盐合成细胞物质,并利用无机物氧化所产生的化学能作为能源进行生长。
化能无机自养型只存在于微生物中,可在完全无机及无光的环境中生长。它们广泛分布于土壤及水环境中,参与地球物质循环;
① 光能异养微生物(photoheterotroph) ——微生物不能以CO2为惟一或主要碳源,需要以有是指以有机物为供氢体,具有光合色素,以光作为能源,还原CO2合成合成细胞物质,并利用有机物氧化所产生的化学能作为能源进行生长。
例如,红螺菌属中的一些细菌能利用异丙醇作为供氢体,将CO2还原成细胞物质,同时积累丙酮。
② 化能异养微生物(chemheterotroph) —— 微生物以有机化合物作为碳源,并利用氧化有机物产生化学能作为能源进行生长,并合成细胞物质。
大多数细菌、真菌、原生动物都是化能有机异养型微生物;所有致病微生物均为化能有机异养型微生物;
异养型微生物并非绝对不能利用CO2;自养型微生物也并非不能利用有机物进行生长;有些微生物在不同生长条件下生长时,其营养类型也会发生改变;
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