微生物的营养和代谢第六章微生物遗传

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
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。
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光能 CO2 + H2O ------ [ CH2O ] + O2
叶绿素
光能
CO2 + 2 H2S ------- [ CH2O ] + 2S + H2O 细胞叶绿素
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、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。
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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。
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微生物对生长素的需要分三类 情况:①自养微生物不需外源 供应; ②需部分供给或部分供 给生长素的前体才能生长; ③ 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)。
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5.水
作用：
①是细胞的主要组成成分；
②直接参加各种代谢反应;
③是细胞吸收营养物质和排泄废物 的介质；
④可调节菌体内的温度(水比热大有 利吸热,散热) ；
⑤水维持细胞膨压；
⑥可供给菌体营养。
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5.1.2微生物的营养类型
根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：
营 养 光能无机 光能有机 化能无机 化能有机 类 型 营养型 营养型 营养型 营养型
能 源 光能 光能 化学能 化学能
光能 CO2 + 2 H2A ----- [CH2O] + H2O + 2A
光合色素
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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
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。
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N2
固氮酶
(N2)固氮微生物
NH4—N
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。
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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、K、Mg、Ga、S、Na等) 和 微 量 元 素 (Fe 、 B 、 Cu 、 Zn 、 Mo 、 Co)。其主要功能是：①构成微生物细 胞的组成成分；②作为酶的组成部分或 维持酶的活性；③调节细胞的渗透压、 氢离子浓度、Eh等；④作为自养微生物 的能源。
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。
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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）。
2S + 3O2 + H2O
2H2SO4 +能量
能量
CO2 + [ 4H ]
[CH2O ] + H2O
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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。
CH3
光合色素
(异丙醇)
(丙酮)
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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
2NH3+3O2
2HNO2+2H2O+能量
2HNO2 + O2
2HNO3 +能量
主要碳源 CO2 CO2 CO2 有机 物
氢或电子 水或还原 有机物 还原态无 有机物
供体 态无机物
机物
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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。
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）
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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 。
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。
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维生素及其在代谢中的作用
化合物
代谢中的作用
生物素 泛酸 辅酶M 硫胺素 (B1) 维生素K
催化羧化反应的酶的辅酶 辅酶A的前体 甲烷形成中的辅酶 硫胺素焦磷酸脱羧酶、转醛醇酶和 转酮醇酶的辅 甲基醌类的前体，起电子载体作用 (如延胡索酸还原酶)