微生物学第章营养与代谢.pptVIP

第 四 章 微生物营养和代谢多样性  Microbial Nutrition  and Metabolism Diversity 第一节微生物的营养、营养类型和培养基 微生物营养的功能 微生物细胞的化学组成 微生物细胞的营养物质 微 生 物 的 碳 源 微生物可利用的碳源1 微生物可利用的碳源2 微 生 物 的 能 源 微生物的生长因子 （ 1 ）生长因子自养型微生物（ auxoautotrophs ） 多数真菌、放线菌和不少细菌，如大肠杆菌（ E. coli ）等，都是不需要外界提供的生长因子自养型微生物 。 （ 2 ）生长因子异养型微生物（ auxoheterotrophs ） 它们需要多种生长因子，例如一般的乳酸菌都需要多种维生素。根瘤菌生长需要生物素，每 mL 培养液中只需要 0.006 m g ，就有显著的促进生长作用。 （ 3 ）生长因子过量合成型微生物 有些微生物在其代谢活动中，会分泌出大量的维生素等生长因子，因而可以作为维生素等的生产菌。 例如生产维生素 B 2 的阿舒假囊酵母（ Eremothecium ashbya ）或棉阿舒囊霉（ Ashbya gossypii ），产维生素 B 12 的谢氏丙酸杆菌（ Propionibacterium shermanii ）及某些链霉菌 ( Streptomyces spp.) 等。 （ 4 ） 营养缺陷型微生物（ nutritional deficiency ） 某些微生物的正常生长需要适量的一种或几种氨基酸、维生素、碱基（ 嘌呤 或 嘧啶 ）。 凡是不能合成上述各类物质中任何一种，而需外源供给才能正常生长的，称为 营养缺陷型微生物 。 微 生 物 的 无 机 盐 水 如果微生物生长环境的 a w 值大于菌体生长的最适 a w 值，细胞就会吸水膨胀，甚至引起细胞破裂。 反之，如果环境 a w 值小于菌体生长的最适 a w 值，则细胞内的水分就会外渗，造成质壁分离，使细胞代谢活动受到抑制甚至引起死亡。 人们为了抑制有害微生物生长，往往加人高浓度食盐或蔗糖，降低环境中的 a w 值，使菌体不能正常生长，而达到长久保存食品的目的。 二、微生物吸收营养物质的机制 简 单 扩 散 促 进 扩 散 主 动 吸 收 基 团 转 位 葡萄糖通过基团转位 运输过程的化学反应 基团转位运输葡萄糖示意图 三、微生物的营养类型 化能有机营养型微生物 化能无机营养型微生物 光能无机营养型微生物 光能有机营养型微生物 微生物的营养类型1 微生物的营养类型 2 四、培 养 基 培养基的培制原则 适宜营养物质的选择 营养物质浓度及配比合适（C/N） 控 制 pH 条 件 维持培养基pH的方法 控制氧化还原电位（redox potential） 原料来源的选择 灭 菌 处 理 （二）、培养基的类型及应用 按成分不同划分培养基 根据物理状态划分培养基 按使用用途划分培养基 第 二 节微 生 物 的 代 谢  Microbial metabolism 微生物的代谢 产能代谢与分解代谢 微生物的产能代谢 微生物产能途径与方式 一、能量代谢中的贮能与递能分子 在与分解代谢相伴随的产能代谢中，起捕获、贮存和运载能量作用的重要分子是腺嘌呤核苷三磷酸，简称腺苷三磷酸（adenosine triphosphate, 即ATP）。ATP是由ADP（腺苷二磷酸）和无机磷酸合成的。 ATP、ADP和无机磷酸广泛存在于细胞内，起着储存和传递能量的作用。因此,也称为能量传递系统（energy-transmitting system）。 ATP结构 ATP在细胞中的功能 烟酰胺辅酶NAD与NADP 烟酰胺辅酶的结构和氧化－还原状态 黄素辅酶FMN与FAD FMN和FAD的分子结构 FAD和FMN的氧化还原构型 黄素辅酶的生理功能 二、微生物主要产能方式 （一） 发 酵 化能异养代谢中糖的降解 EMP途径（二磷酸己糖途径） EMP途径是绝大多数生物所共有的基本代谢途径，因而也是酵母菌、真菌和多数细菌所具有的代谢途径。在有氧条件下， EMP途径与TCA途径连接，并通过后者把丙酮酸彻底氧化成02和H2O。在无氧条件下，丙酮酸进一步代谢后产生乳酸或乙醇等发酵产物。 EMP 途径以 1 分子葡萄糖为起始底物，历经 10 步反应，产生 4 分子 ATP ，由于在反应的第一阶段消耗 2 分子 ATP ，故净得 2 分子 ATP ；同时生成 2 分子 NADH 2 和为分子丙酮酸。 EMP途径即可为微生物提供能量，也可为微生物合成代谢提