细菌的六大营养要素

作者&投稿:函果 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
微生物的六大营养要素是什么?~

微生物需要的营养要素可分为六大类,即碳源、氮源、能源、无机盐、生长因子和水。
碳源



人要吃米饭、馒头或面包,这些食品的主要成分在化学上叫做碳水化合物,因为这些化合物的分子中含有比较多的碳元素,所以叫做碳源。它也是微生物食物中的一种主要口粮,因为微生物细胞中的许多成分都是由碳元素构成的,同时碳源又为微生物提供能量,供它们运动和进行各项生命活动。能被各种微生物利用的碳源种类极其多样,从简单的无机含碳化合物如二氧化碳、碳酸盐等到比较复杂的有机物(糖类、醇类、酸类等),更为复杂的有机大分子如蛋白质、核酸等,都能被微生物作为碳源分解利用,甚至连石油以及对一般生物有毒的腈化合物、二甲苯、酚等也能被一些微生物用作碳源。微生物学家曾用过90多种碳源喂养一种叫做洋葱伯克雷尔德氏菌(Burkholderia cepacia)的细菌,发现它不仅能利用葡萄糖、果糖,还可以利用不少有机酸,甚至可以利用石炭酸(苯酚)和对人和动物有剧毒的腐胺、精胺和色胺等尸体腐败后产生的化合物。不过有的微生物所能利用的碳源种类极其有限,例如甲基营养细菌只能利用简单的有机化合物甲醇和甲烷作为碳源。

  

氮源


人需要吃肉或喝牛奶,其中主要是含有蛋白质,蛋白质由氨基酸组成,氨基酸里面含有较多的氮元素,所以这类营养叫做氮源。微生物能利用的氮源种类也比人或植物要多,动植物能利用的氮源微生物都能利用,而一般植物和动物不能利用的空气中的氮气,微生物也能利用。氮源给微生物提供生长繁殖时合成原生质和细胞其它细胞结构的原材料。缺少氮源微生物就难以生长,就象长期缺少蛋白质营养的儿童长不了个一样。氮源一般不是作为微生物的能源。但是有些细菌,例如硝化细菌能利用铵盐、亚硝酸盐作为氮源和能源。


  能源


能源是提供微生物生命活动所需能量的物质。例如太阳光的光能就是许多可以进行光合作用的细菌的直接能源。自然界中的不少物质,如葡萄糖、淀粉等,既可作为碳源,又可作为能源;蛋白质对于某些微生物来说,是具有碳源、氮源和能源三种功能的营养源。至于空气中的氮气,则只能提供氮源,而阳光仅提供能源。


  无机盐


人需要吃盐、补钙,庄稼需要用草木灰补充钾。象高等生物一样,微生物的生命活动中,除了需要碳源、氮源和能源之外,还需要其它元素,例如硫、磷、钠、钾、镁、钙、铁等元素,还需要某些微量的金属元素,诸如钴、锌、钼、镍、钨、铜等。上述元素大多是以盐的形式来提供给微生物的,因此称它们为无机盐或矿质营养。这些无机盐是组成生命物质的必要成分,或是维持正常生命活动必需的,有些则是用于促进或抑制某些物质的产生。


无机元素(除碳、氮源外)的来源和功能元素人为提供形式生理功能

生长因子

人和动物需要维生素,许多微生物也需要维生素。维生素是微生物自身不能合成的微量有机物质,它们对微生物生命活动也是不可缺少的。例如酵母菌和乳酸细菌必需由外界提供才能够生长或生长良好。有些微生物,例如大肠杆菌、多数真菌和放线菌能够自行合成生长因子,不需要从外界获得。还有些微生物能产生过量的生长因子,因此可以利用它们来生产维生素+,例如人们常常需要补充的维生素B2(核黄素)就是利用一种酵母菌生产的。



同一切生物一样,微生物的营养中不可缺少水。水是微生物细胞的主要化学组成之一。生命活动基本上是通过一系列化学反应实现的,这些化学反应绝大多数是在水中进行的。细胞内外物质的交换,通常也是溶解在水中进行的;水还可以维持生命大分子例如核酸、蛋白质的分子结构稳定性;水还可以参与体内的化学反应例如水解、水合反应等。

微生物的营养要素:碳源.氮源.能源.生长因子.无机盐.水.
(一)碳源
定义:凡能提供微生物营养所需碳元素的营养源.
微生物碳源谱:
碳源(carbon source):有机碳源:淀粉.葡萄糖等,无机碳源:Na2CO3 等.葡萄糖.乳糖的二次生长.
对异养微生物而言:碳源同时也是能源
(二)氮源物质
定义:凡能提供微生物营养所需氮元素的营养源.
功能:氮源.一般不作能源.
微生物氮源谱:

速效氮源和迟效氮源
生理碱性.酸性.中性盐
氮源(nitrogen source):有机氮源:蛋白胨.黄豆粉.玉米浆,无机氮源:NH4NO3.(NH4)2SO4, 速效氮源.迟效氮源.

从微生物所能利用的能源来看.有一个明显的界限.
氨基酸自养型生物:
不需要氨基酸作为氮源.它们能吧非氨基酸类的简单氮源(如尿素.铵盐.硝酸盐和氮气)自行合成所需要的一切氨基酸.含所有的动物和大量的异养微生物.
氨基酸异养型生物:
需要从外界吸收现成的氨基酸做氮源的微生物.含所有的绿色植物和多的种微生物.

(三)能源 (energy source)
定义:能为微生物的生命获得提供最初能量来源的化学物质或辐射能.
化学能:有机物:化能异养微生物的能源
无机物:化能自养微生物的能源
异养微生物的碳源同时也是能源
能源谱
化学物质
辐射能:光能自养和光能异养微生物的能源
功能
单功能:辐射能
双功能:还原态无机养料.如NH4+既是硝酸细菌的能源.又是氮源
三功能:N · C · H · O类营养物质常是异养微生物的能源.碳源兼氮源

(四)生长因子(growth factor)
一类对微生物正常代谢必不可少且又不能从简单的碳.氮源自行合成的所需极微量的有机物.
种类:维生素.氨基酸.核苷酸. 叶酸等
作用:辅酶或酶活化所需
培养基中生长因子来源: 酵母膏.玉米浆.麦芽汁等(复合维生素).

(五)无机盐
所需浓度在10-3-10-4M的元素为大量元素
所需浓度在10-6-10-8M为微量元素.
主要功能:构成菌体成分,酶活性基组成或维持酶活性,调节渗透压.pH .Eh,化能自养微生物能源等.
无机盐:提供矿物元素和微量元素.


(六)水
存在状态:游离态(溶媒)和结合态(结构组成)
生理作用:组成成分,反应介质,物质运输媒体,热的良导体.
水是良好的溶剂,生化反应在水中进行,水的比热大.

1.水:细菌湿重的80~90%为水。细菌代谢过程中所有的化学反应、营养的吸收和渗透、分泌、排泄均需有水才能进行。
2.碳源:各种无机或有机的含碳化合物(CO2、碳酸盐、糖、脂肪等)都能被细菌吸收利用,作为合成菌体所必需的原料,同时也作为细菌代谢的主要能量来源。致病性细菌主要从糖类中获得碳,己糖是组成细菌内多糖的基本成分,戊糖参与细菌核酸组成。
3.氮源:从分子态氮到夏杂的含氮化合物都可被不同的细菌利用。但多数病原菌是利用有机氮化物如氨基酸、蛋白胨作为氮源。少数细菌(如固氮菌)能以空气中的游离氮或无机氮如硝酸盐、铵盐等为氮源,主要用于合成菌体细胞质及其他结构成分。
4.无机盐:钾、钠、钙、镁、硫、磷、铁、锰、锌、钴、铜、钼等是细菌生长代谢中所需的无机盐成份。除磷、钾、钠、镁、硫、铁需要量较多外,其他只需微量。各类无机盐的作用为:①构成菌体成份;②调节菌体内外渗透压;③促进酶的活性或作为某些辅酶组分;④某些元素素与细菌的生长繁殖及致病作用密切相关。如白喉杆菌产毒株其毒素产量明显受培养基中铁含量的影响。医学教育网搜|集整理培养基中铁浓度降至7mg/L时,可显著增加毒素的产量,故在培养产毒株白喉杆菌PW2制备类毒素的生产中,多采用含铁很少的培养基,其毒素产量可达细菌产生蛋白量的5%以上,约占细菌外分泌总蛋白的75%以上,使培养基含毒素量达500ug/L研究认为低铁可影响细胞壁的通透性,利于毒素释放。亦有人认为宿主含铁蛋白可抑制白喉毒素基因,故低铁时可导致白喉毒素产量增高。
5.生长因子:很多细菌在其生长过程中还必需一些自身不能合成的化合物质,称为生长因子(Growth factor)。生长因子必须从外界得以补充,其中包括维生素、某些氨基酸、脂类、嘌呤、嘧啶等。


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