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第1页/共83页微生物生理学幻灯片第2页/共83页营养——是指生物体从外部环境中摄取对生命活动必需的能量和物质，以满足正常生长和繁殖需要的一种最基本的生理功能。营养物——指具有营养功能的物质，在微生物学中，它还包括非常规物质形式的光辐射能在内。可分为六大类：碳源、氮源、生长因子、无机盐、水、能源。按营养元素的需要量分： 大量元素有碳、氮、氢、氧、磷、硫、钾、镁、钙、铁（需要量在10-4mol/L以上） 微量元素有锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等（需要量在10-4mol/L以下）第3页/共83页10种大量元素来源与生理功能元素来源在代谢中的功能C各种有机物、CO2构成细胞物质的主要成分OO2、H2O、各种有机物、CO2构成细胞物质的主要成分HH2、H2O、各种有机物构成细胞物质的主要成分NNH4+、NO2-、N2、各种有机物构成细胞物质的主要成分SSO42-，HS-、S、S2O32-、各种有机硫化物构成含硫氨基酸、硫胺素、辅酶A、生物素、硫辛酸等PHPO42-磷脂、核苷酸、核酸等KK+细胞内主要的无机阳离子，某些酶的辅因子，构成物质运输系统MgMg2+许多酶（如激酶）的辅因子，存在于细胞壁和细胞膜中，维持细胞结构的稳定CaCa2+某些酶的辅因子，存在于胞外酶（如淀粉酶、蛋白酶）中，是芽孢内的重要元素FeFe2+、Fe3+构成细胞色素、铁氧还蛋白、铁硫蛋白的成分、某些脱水酶的辅因子第4页/共83页微量元素来源与生理功能元素来源在代谢中的功能ZnZn2+参与醇脱氢酶、碱性磷酸酯酶、醛缩酶、RNA聚合酶或DNA聚合酶的活动MnMn2+参与细菌超氧化歧化酶的活动，也是某些酶（PEP脱羧酶、柠檬酸合成酶）的辅助因子NaNa+耐高盐细菌所需ClCl-耐高盐细菌所需MoMoO42+参与硝酸盐还原酶、固氮酶和甲酸脱氢酶的活动SeSeO32-参与甘氨酸还原酶和甲酸脱氢酶的活动CoCo2+参与带辅酶B12的一些酶（如谷氨酸变位酶和甲基丙二酰-COA变位酶）的活动CuCu2+参与细胞色素氧化酶和加氧酶的活动WWO42-参与甲酸脱氢酶的活动NiNi2+参与脲酶的活动，氢-氧化细菌在自养生长时也需要Ni第5页/共83页与营养有关的几个概念生长因子是一类调节微生物正常代谢所必需，但不能用简单的碳源、氮源自行全合成的有机物。狭义的一般仅指维生素；广义的生长因子除了维生素外，还包括碱基、卟啉及其衍生物、甾醇、胺类、C4~C6的分支或直链脂肪酸，有时还包括氨基酸营养缺陷突变株所需要的氨基酸在内。水活度：指在一定的温度和压力条件下，溶液中的蒸汽压力与同样条件下纯水的蒸汽压力之比（相对湿度）。微生物生长所要求的aw值通常在0.66~0.99之间变动碳氮比（C/N）：碳源中碳元素摩尔数与氮源中氮元素摩尔数之比。内源酸碱调节剂和外源酸碱调节剂第6页/共83页水活度的计算及表示第7页/共83页维生素与有关化合物在代谢中的作用化合物在代谢中的作用对氨基苯甲酸四氢叶酸前体，一碳单位转移酶的辅酶生物素催化羧化反应的酶（即羧化酶）的辅酶辅酶M甲烷形成中的辅酶叶酸构成一碳单位转移酶的辅酶氯高铁血红素细胞色素的前体硫辛酸丙酮酸脱氢酶复合物的辅基尼克酸NAD、NADP的前体，它们是许多脱氢酶的辅基吡哆醇（B6）磷酸吡哆醛是转氨酶、氨基酸脱氨酶的辅基核黄素（B2）FMN和FAD的前体，黄素蛋白的辅基B12催化分子重排反应的酶的辅基（谷氨酸变位酶）硫胺素（B1）硫胺素焦磷酸脱羧酶、转醛醇酶和转酮醇酶的辅酶维生素K甲醌类的前体、起电子载体的作用（如延胡索酸还原酶）第8页/共83页营养物的生理功能①参与细胞结构或细胞物质的组成；②构成酶活性基团或组成物质的运输系统；③通过代谢为机体完成各种生理活动提供所需要的能量。第9页/共83页微生物的营养类型（能源和碳源不同划分）营养类型能源氢供体基本碳源实 例光能无机营养型（光能自养型）光无机物CO2蓝细菌、紫硫细菌、绿硫细菌、藻类光能有机营养型（光能异养型）光有机物CO2及简单有机物红螺菌科的细菌（即紫色无硫细菌）化能无机营养型（化能自养型）无机物*无机物CO2硝化细菌、硫化细菌、铁细菌、氢细菌、硫黄细菌等化能无机营养型（化能异养型）有机物有机物有机物绝大多数细菌和全部真核微生物*NH4+、NO2-、S0、H2S、H2、Fe2+等 第10页/共83页一、物质传送的研究方法研究物质传送所面临的困难：1、在生活细胞里，有由不同成分组成的复杂的运输系统（细胞膜囊）——成分的复杂性；2、在生活细胞里，对一种物质或同类物质有一种以上的运输方式，这样在分析结果时难以确定某种物质的运输是以何种方式完成的——运输方式的多样性。3、物质进入细胞后，往往被机体迅速分解与利用，机体分解与利用这种物质的能力也直接影响该物质运输的速率（突变体、同位素标记）——缺