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1、第二节 微生物的营养类型 营养类型：根据微生物生长所需要的主要营养要素即能源和碳源的不同而划分的微生物类型分类标准分类标准 营养类型营养类型1。以能源分。以能源分 光能营养型光能营养型 化能营养型化能营养型2。以氢供体分以氢供体分 无机营养型无机营养型 有机营养型有机营养型3。以碳源分。以碳源分 自养型自养型 异养型异养型4。以合成氨基酸能力分。以合成氨基酸能力分 氨基酸自养型氨基酸自养型 氨基酸异养型氨基酸异养型5。以生长因子分。以生长因子分 原养型或野生型原养型或野生型 营养缺陷型营养缺陷型6。以取食方式分。以取食方式分 渗透营养型渗透营养型 吞噬营养型吞噬营养型7。以取得死或活有机物分。
2、以取得死或活有机物分 腐生腐生 寄生寄生营养类型营养类型能能 源源氢供体氢供体 基基 本本 碳碳 源源实实 例例光能无机营养型光能无机营养型(光能自养型光能自养型)光光无机物无机物CO2蓝细菌蓝细菌、紫硫细菌、绿硫细菌、紫硫细菌、绿硫细菌、藻类藻类光能有机营养型光能有机营养型(光能异养型光能异养型)光光有机物有机物CO2及简单有及简单有机物机物红螺菌科的细菌即红螺菌科的细菌即紫色非硫细菌紫色非硫细菌化能无机营养型化能无机营养型(化能自养型化能自养型)无机物无机物*无机物无机物CO2硝化细菌、硫化细菌、铁细菌、氢细菌、梳硝化细菌、硫化细菌、铁细菌、氢细菌、梳黄细菌等黄细菌等化能有机营养型化能有机
3、营养型(化能异养型化能异养型)有机物有机物有机物有机物有机物有机物绝大多数细菌和全部真核微生物绝大多数细菌和全部真核微生物局限性：极易忽略事物从量变到质变发展过程中局限性：极易忽略事物从量变到质变发展过程中存在的许多中间类型，过度类型和兼性类型，例存在的许多中间类型，过度类型和兼性类型，例如：如：贝日阿托氏贝日阿托氏菌可利用无机硫作能源的化能自菌可利用无机硫作能源的化能自养型和利用有机物的化能异养型养型和利用有机物的化能异养型*NH4+、NO2-、S、H2S、Fe2+等等光能无机营养型（光能自养型）以蓝细菌和藻类为代表：利用以蓝细菌和藻类为代表：利用光作为能源，以光作为能源，以CO2为唯为唯一
4、碳源或主要碳源，以还原态无机物（如水、硫化氢、一碳源或主要碳源，以还原态无机物（如水、硫化氢、硫代硫酸钠等）作为供氢体或电子供体，使硫代硫酸钠等）作为供氢体或电子供体，使CO2还原成还原成细胞细胞物质物质。CHOH + CO2H3CH3C2光能光能光合色素光合色素2 CH3C0CH3 + CH2O + H2O光能有机营养型（光能异养型）这类微生物不以这类微生物不以CO2作为唯一碳源或主要碳源，需以作为唯一碳源或主要碳源，需以简单有机物作为供氢体，利用光能将简单有机物作为供氢体，利用光能将CO2还原成细胞还原成细胞物质。物质。以紫色非硫菌为例：以紫色非硫菌为例：这类微生物利用无机物氧化过程中释放
5、出的化这类微生物利用无机物氧化过程中释放出的化学能作为它们生长所需的能量。学能作为它们生长所需的能量。以以CO2或碳酸盐作为唯一或主要碳源进行生长时，或碳酸盐作为唯一或主要碳源进行生长时，利用利用H2、H2S、Fe2+、NH3或或NO2-等作为电子供体等作为电子供体使使CO2还原成细胞物质。还原成细胞物质。 化能无机营养型（化能自养型）代表细菌：硫化细菌、硝化细菌、氢细菌与铁代表细菌：硫化细菌、硝化细菌、氢细菌与铁细菌等。例如氢细菌细菌等。例如氢细菌 化能有机营养型（化能异养型）这这类微生物生长所需的能量来自有机物氧化过程类微生物生长所需的能量来自有机物氧化过程中放出的化学能中放出的化学能。生
6、长生长所需要的碳源主要是一些有机化合物，如淀所需要的碳源主要是一些有机化合物，如淀粉、糖类、纤维素、有机酸等。粉、糖类、纤维素、有机酸等。 化能有机营养型微生物的有机物通常既是它们生化能有机营养型微生物的有机物通常既是它们生长的碳源物质又是能源物质。长的碳源物质又是能源物质。目前目前在已知的微生物中大多数属于化能有机营养在已知的微生物中大多数属于化能有机营养型：绝大多数的细菌、全部真菌以及原生动物。型：绝大多数的细菌、全部真菌以及原生动物。微生物微生物营养类型存在交叉现象：营养类型存在交叉现象：如如微生物微生物在不同生长条件下生长时，其营养类型也在不同生长条件下生长时，其营养类型也会发生改变会
7、发生改变；紫色非硫细菌；紫色非硫细菌没有有机物时，同化没有有机物时，同化CO2， 为为自养型微生物；自养型微生物；有机物存在时，利用有机物进行生长，为有机物存在时，利用有机物进行生长，为异养型微异养型微生物生物；光照和无氧条件下，利用光能生长，为光照和无氧条件下，利用光能生长，为光能营养型光能营养型微生物；微生物；黑暗与有氧条件下，依靠有机物氧化产生的化学能黑暗与有氧条件下，依靠有机物氧化产生的化学能生长，生长， 为为化能营养型微生物化能营养型微生物第三节第三节 营养物质进入细胞的方式营养物质进入细胞的方式运送方式不通过膜上载体蛋白单纯扩散通过膜上载体蛋白不耗能促进扩散耗能运送前后溶质分子不变
8、：主动运送运送前后溶质分子改变：基因移位 单纯扩散单纯扩散 定义： 又称被动运送，指疏水性双分子层细胞膜在无载体蛋白参与下，单纯依靠物理扩散方式让许多小分子，非电离分子尤其是亲水分子被动通过的一种物质运送方式。特性：扩散物质：为O2、CO2、水、水溶性小分子(乙醇、甘油)、某些离子(Na+)和某些氨基酸分子 无特异性或选择性，且无逆浓度梯度的“浓缩”能力，扩散速度很慢，是物质进入细胞的最简单方式，对营养物的运送缺乏选择能力，不是细胞获取营养的主要方式。 单纯扩散模式图单纯扩散模式图细胞膜外细胞膜外细胞膜内细胞膜内细胞膜上细胞膜上 特点特点 载体蛋白，又叫渗透酶，移位酶或移位蛋白，载体蛋白，又叫
9、渗透酶，移位酶或移位蛋白，运送过程中载体蛋白构象变化，运输前后不变运送过程中载体蛋白构象变化，运输前后不变二、促进扩散概念溶质在运送过程中，必须借助存在于细胞膜上的特异载体蛋白的协助，但不消耗能量的一类扩散性运送方式。 扩散物质：酿酒酵母对各类糖类、氨基酸和维扩散物质：酿酒酵母对各类糖类、氨基酸和维生素等的吸收，以及部分细菌对甘油的吸收。生素等的吸收，以及部分细菌对甘油的吸收。 促进扩散是可逆的，可以把细胞内浓度较高促进扩散是可逆的，可以把细胞内浓度较高的某些营养物运至细胞外。的某些营养物运至细胞外。 一般的，促进扩散在真核细胞中比原核细胞中一般的，促进扩散在真核细胞中比原核细胞中更普遍。更普
10、遍。 促进扩散模式图促进扩散模式图细胞膜上细胞膜上细胞膜外细胞膜外细胞膜内细胞膜内恢复原构象恢复原构象移位移位再循环再循环结合结合构象改变构象改变特点特点需借助于载体蛋白，有载体蛋白构象变化。需借助于载体蛋白，有载体蛋白构象变化。扩散物质：无机离子、有机离子如扩散物质：无机离子、有机离子如氨基酸和有氨基酸和有机酸机酸、一些糖类、一些糖类( (乳糖，葡萄糖，麦芽糖，半乳乳糖，葡萄糖，麦芽糖，半乳糖等糖等) )可逆浓度梯度运送营养物质，对生存在低浓度可逆浓度梯度运送营养物质，对生存在低浓度营养环境中的贫养菌生存极为重要。营养环境中的贫养菌生存极为重要。 主动运送概念指一类须提供能量(包括ATP，质
11、子动势或“离子泵”等)并通过细胞膜上特异性载体蛋白构象的变化，而使膜外环境中低浓度的溶质运入膜内的一种运送方式主动运送模式图主动运送模式图细胞膜上细胞膜上细胞膜外细胞膜外细胞膜内细胞膜内恢复原构象恢复原构象移位移位再循环再循环结合结合构象改变构象改变ADP+PiADP+PiATPATP离子泵（Na+-K+-ATP酶系统）NaNa+ +-K-K+ +-ATPase-ATPase： 是存在于是存在于原生质膜原生质膜上的一种重要上的一种重要离子离子通道通道蛋白蛋白，该，该酶酶由大小两个亚基组成（由大小两个亚基组成（MW: 12MW: 12万万, , 5.55.5万）万）功能：功能： 利用利用ATPA
12、TP能量将能量将NaNa+ +由细胞内由细胞内“泵泵”出胞外出胞外, ,并将并将K K+ +“泵泵”入胞内。入胞内。EE+关键步骤：关键步骤： ATPATP酶的酶的磷酸化磷酸化与与脱磷酸化脱磷酸化耗耗能能产产能能具体步骤具体步骤: :1. ATP酶酶(E)在细胞内侧与在细胞内侧与3个个Na+结合结合,同时消耗能量同时消耗能量;2. 磷酸化磷酸化ATP酶酶(E+)构象变化将构象变化将Na+排除胞外排除胞外,并与并与2个个K+ 结合结合;3. K+激发激发E+脱磷酸化脱磷酸化恢复为恢复为E, 同时将同时将K+运入细胞运入细胞.基团移位概念概念 一类既需要特异性载体蛋白的参与，有需要一类既需要特异性
13、载体蛋白的参与，有需要耗能的一种物质运送方式，特点是溶质在运送前耗能的一种物质运送方式，特点是溶质在运送前后还会发生分子结构的变化。后还会发生分子结构的变化。特点特点具磷酸转移酶系统，由具磷酸转移酶系统，由24种蛋白组成，运送某种蛋白组成，运送某一具体的糖至少需要四种蛋白参与，每输入一个一具体的糖至少需要四种蛋白参与，每输入一个葡萄糖分子，就要消耗一个葡萄糖分子，就要消耗一个ATP能能量。量。有特异性或选择性，不是物质运输的主要方有特异性或选择性，不是物质运输的主要方式式扩散物质：各种糖类扩散物质：各种糖类(葡萄糖、果糖、甘露糖葡萄糖、果糖、甘露糖和和N-乙酰葡糖胺等乙酰葡糖胺等)、核苷酸、碱
14、基、脂肪酸等、核苷酸、碱基、脂肪酸等1 1、热稳载体蛋白（、热稳载体蛋白（HPr)HPr)的激活的激活 细胞内高能化合物细胞内高能化合物磷酸烯醇式丙酮酸（磷酸烯醇式丙酮酸（PEP)PEP)的磷酸基团通过酶的磷酸基团通过酶1 1的作用的作用而把而把HPrHPr激活：激活：PEP+HPr PEP+HPr 酶酶1 1 Pyr( Pyr(丙酮酸）丙酮酸）+ P-HPr+ P-HPr2 2、糖经磷酸化进入细胞膜、糖经磷酸化进入细胞膜：膜外环境中的糖先与外膜表面的酶：膜外环境中的糖先与外膜表面的酶c结合，接着糖分子被由结合，接着糖分子被由P-HPr a酶酶b酶酶逐级逐级传递来的磷酸基团激活，最传递来的磷酸
15、基团激活，最后通过后通过酶酶c再把这一磷酸糖释放到细胞质中。再把这一磷酸糖释放到细胞质中。 酶酶 P-P-HPrHPr+ +糖糖 糖糖- -P +P +HPrHPr 酶酶 共有酶共有酶c 、酶酶a和酶和酶b3 3种。其中种。其中酶酶a为细胞质蛋白，无底物特异为细胞质蛋白，无底物特异性，而性，而酶酶b和和c均为膜蛋白，它对底物具有特异性选择作用，可通过诱导产生，均为膜蛋白，它对底物具有特异性选择作用，可通过诱导产生，种类很多。酶种类很多。酶1 1无底物特异性无底物特异性以大肠杆菌为例，具体运送步骤：以大肠杆菌为例，具体运送步骤：低相对分子质量的可溶性蛋白，结合在细胞膜上，起高能磷酸载体的作用。基
16、团移位模式图基团移位模式图P细胞膜上细胞膜上细胞膜外细胞膜外细胞膜内细胞膜内酶酶c c酶酶b b酶酶a aHPrHPr酶酶PPPEPPyrPPHPrHPrP糖糖比较项目比较项目单纯扩散单纯扩散促进扩散促进扩散主动运送主动运送基团移位基团移位特异载体蛋白特异载体蛋白运输速度运输速度物质运输方向物质运输方向平衡时胞内外浓度平衡时胞内外浓度运输分子运输分子能量消耗能量消耗运输后物质的结构运输后物质的结构与溶质类似物与溶质类似物无无慢慢由浓至稀由浓至稀相等相等无特异性无特异性不需要不需要不变不变无竞争性无竞争性有有快快由浓至稀由浓至稀相等相等特异性特异性不需要不需要不变不变有有竞争性竞争性有有快快由稀至浓由稀至浓胞内浓度高胞内浓度高特异性特异性需要需要不变不变有有竞争性竞争性有有快快由稀至浓由稀至浓胞内浓度高胞内浓度高特异性特异性需要需要改变改变有有竞争性竞争性
