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主營產品： 凈水劑 |
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微生物的營養(yǎng)物質及其生理功能
通過了解微生物的化學組成,可見微生物在新陳代謝活動中,必須吸收充足的水分以及構成細胞物質的碳源和氮以及鈣,鎂,鉀,鐵等多種多樣的礦質無素和一些必須的生長輔助因子,才能正常地生長發(fā)育.
(一)水分
水分是微生物細胞的主要組成成分,大約占鮮重的70%～90%.不同種類微生物細胞含水量不同.同種微生物處于發(fā)育的不同時期或不同的環(huán)境其水分含量也有差異,幼齡菌含水量較多,衰老和休眠體含水量較少.微生物所含水分以游離水和結合水兩種狀態(tài)存在,兩者的生理作用不同.結合水不具有一般水的特性,不能流動,不易蒸發(fā),不凍結,不能作為溶劑,也不能滲透.游離水則與之相反,具有一般水的特性,能流動,容易從細胞中排出,并能作為溶劑,幫助水溶性物質進出細胞.微生物細胞游離態(tài)的水同結合態(tài)的比例為4:1.
微生物細胞中的結合態(tài)水約束于原生質的膠體系統(tǒng)之中,成為細胞物質的組成成份,是微生物細胞生活的必要條件.游離水是細胞吸收營養(yǎng)物質和排出代謝產物的溶劑及生化反應的介質;一定量的水分又是維持細胞滲透壓的必要條件.由于水的比熱高又是熱的良導體,能有效地調節(jié)細胞內的溫度.微生物如果缺乏水分,則會影響代謝作用的進行.
(二)碳源物質
凡是可以被微生物利用,構成細胞代謝產物碳素來源的物質,統(tǒng)稱為碳源物質.碳源物質通過細胞內的一系列化學變化,被微生物用于合成各代謝產物.微生物對碳素化合物的需求是極為廣泛的,根據碳素的來源不同,可將碳源物質分為無機碳源物質和有機碳源物質.糖類是較好的碳源,尤其是單糖(葡萄糖,果糖),雙糖(蔗糖,麥芽糖,乳糖),絕大多數微生物都能利用.此外,簡單的有機酸,氨基酸,醇,醛,酚等含碳化合物也能被許多微生物利用.所以我們在制作培養(yǎng)基時常加入葡萄糖,蔗糖作為碳源.淀粉,果膠,纖維素等,這些有機物質在細胞內分解代謝提供小分子碳架外,還產生能量供合成代謝需要的能量,所以部分碳源物質既是碳源物質,同時又是能源物質.
在微生物發(fā)酵工業(yè)中,常根據不同微生物的需要,利用各種農副產品如玉米粉,米糠,麥麩,馬鈴薯,甘薯以及各種野生植物的淀粉,作為微生物生產廉價的碳源.這類碳源往往包含了幾種營養(yǎng)要素.
(三)氮源物質
微生物細胞中大約含氮5%～13%,它是微生物細胞蛋白蛋和核酸的主要成分.氮素對微生物的生長發(fā)育有著重要的意義,微生物利用它在細胞內合成氨基酸和堿基,進而合成蛋白質,核酸等細胞成分,以及含氮的代謝產物.無機的氮源物質一般不提供能量,只有極少數的化能自養(yǎng)型細菌如硝化細菌可利用銨態(tài)氮和硝態(tài)氮在提供氮源的同時,通過氧化產生代謝能.
微生物營養(yǎng)上要求的氮素物質可以分為三個類型:
1.空氣中分子態(tài)氮 只有少數具有固氮能力的微生物(如自生固氮菌,根瘤菌)能利用.
2.無機氮化合物 如銨態(tài)氮(NH4+),硝態(tài)氮(NO3-)和簡單的有機氮化物(如尿素),絕大多數微生物可以利用.
3.有機氮化合物 大多數寄生性微生物和一部分腐生性微生物需以有機氮化合物(蛋白質,氨基酸)為必需的氮素營養(yǎng)..
在實驗室和發(fā)酵工業(yè)生產中,我們常常以銨鹽,鹽,牛肉膏,蛋白胨,酵母膏,魚粉,血粉,蠶蛹粉,豆餅粉,花生餅粉作為微生物的氮源.
(四)無機元素
微生物細胞中的礦物元素約占干重的3%～10%左右,它是微生物細胞結構物質*的組成成分和微生物生長*的營養(yǎng)物質.許多無機礦物質元素構成酶的活性基團或酶的激活劑;并具有調節(jié)細胞的滲透壓,調節(jié)酸堿度和氧化還原電位以及能量的轉移等作用.微生物需要的無機礦質元素分為常量元素和微量元素.
常量礦質元素是磷,硫,鉀,鈉,鈣,鎂,鐵等.磷,硫的需要量很大,磷是微生物細胞中許多含磷細胞成分,如核酸,核蛋白,磷脂,三磷酸腺苷(ATP),輔酶的重要元素.硫是細胞中含硫氨基酸及*,硫胺素等輔酶的重要組成成分.鉀,鈉,鎂是細胞中某些酶的活性基團,并具有調節(jié)和控制細胞質的膠體狀態(tài),細胞質膜的通透性和細胞代謝活動的功能.
微量元素有鉬,鋅,錳,鈷,銅,硼,碘,鎳,溴,釩等,一般在培養(yǎng)基中含有0.1mg/L或更少就可以滿足需要.
(五) 生長因子
生長因子是微生物維持正常生命活動所*的,微量的特殊有機營養(yǎng)物,這些物質在微生物自身不能合成,必須在培養(yǎng)基中加入.缺少這些生長因子就會影響各種酶的活性,新陳代謝就不能正常進行.
生長因子是指維生素,氨基酸,嘌呤,嘧啶等特殊有機營養(yǎng)物.而狹義的生長因子僅指維生素.這些微量營養(yǎng)物質被微生物吸收后,一般不被分解,而是直接參與或調節(jié)代謝反應.
在自然界中自養(yǎng)型細菌和大多數腐生細菌,霉菌都能自己合成許多生長輔助物質,不需要另外供給就能正常生長發(fā)育.
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