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主營產品： 凈水劑 |
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微生物的營養物質及其生理功能
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.同種微生物處于發育的不同時期或不同的環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,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.微生物細胞游離態的水同結合態的比例為4:1.
微生物細胞中的結合態水約束于原生質的膠體系統之中,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.
在微生物發酵工業中,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型細菌如硝化細菌可利用銨態氮和硝態氮在提供氮源的同時,通過氧化產生代謝能.
微生物營養上要求的氮素物質可以分為三個類型:
1.空氣中分子態氮 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 如銨態氮(NH4+),硝態氮(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..
在實驗室和發酵工業生產中,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;并具有調節細胞的滲透壓,調節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,并具有調節和控制細胞質的膠體狀態,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物,這些物質在微生物自身不能合成,必須在培養基中加入.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物.而狹義的生長因子僅指維生素.這些微量營養物質被微生物吸收后,一般不被分解,而是直接參與或調節代謝反應.
在自然界中自養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育.
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