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营养——是指生物体从外部环境中摄取对生命活动必需的能量和物质,以满足正常生长和繁殖需要的一种最基本的生理功能。
营养物——指具有营养功能的物质,在微生物学中,它还包括非常规物质形式的光辐射能在内。可分为六大类:碳源、氮源、生长因子、无机盐、水、能源。
按营养元素的需要量分:
大量元素有碳、氮、氢、氧、磷、硫、钾、镁、钙、铁(需要量在10-4mol/L以上)
微量元素有锌、锰、钠、***、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等(需要量在10-4mol/L以下)
10种大量元素来源与生理功能
元素
来源
在代谢中的功能
C
各种有机物、CO2
构成细胞物质的主要成分
O
O2、H2O、各种有机物、CO2
构成细胞物质的主要成分
H
H2、H2O、各种有机物
构成细胞物质的主要成分
N
NH4+、NO2-、N2、各种有机物
构成细胞物质的主要成分
S
SO42-,HS-、S、S2O32-、各种有机硫化物
构成含硫氨基酸、硫***素、辅酶A、生物素、硫辛酸等
P
HPO42-
磷脂、核苷酸、核酸等
K
K+
细胞内主要的无机阳离子,某些酶的辅因子,构成物质运输系统
Mg
Mg2+
许多酶(如激酶)的辅因子,存在于细胞壁和细胞膜中,维持细胞结构的稳定
Ca
Ca2+
某些酶的辅因子,存在于胞外酶(如淀粉酶、蛋白酶)中,是芽孢内的重要元素
Fe
Fe2+、Fe3+
构成细胞色素、铁氧还蛋白、铁硫蛋白的成分、某些脱水酶的辅因子
与营养有关的几个概念
生长因子是一类调节微生物正常代谢所必需,但不能用简单的碳源、氮源自行全合成的有机物。狭义的一般仅指维生素;广义的生长因子除了维生素外,还包括碱基、卟啉及其衍生物、甾醇、***类、C4~C6的分支或直链脂肪酸,有时还包括氨基酸营养缺陷突变株所需要的氨基酸在内。
水活度:指在一定的温度和压力条件下,溶液中的蒸汽压力与同样条件下纯水的蒸汽压力之比(相对湿度)。~
碳氮比(C/N):碳源中碳元素摩尔数与氮源中氮元素摩尔数之比。
内源酸碱调节剂和外源酸碱调节剂
水活度的计算及表示
维生素与有关化合物在代谢中的作用
化合物
在代谢中的作用
对氨基苯甲酸
四氢叶酸前体,一碳单位转移酶的辅酶
生物素
催化羧化反应的酶(即羧化酶)的辅酶
辅酶M
甲烷形成中的辅酶
叶酸
构成一碳单位转移酶的辅酶
***高铁血红素
细胞色素的前体
硫辛酸
***酸脱氢酶复合物的辅基
尼克酸
NAD、NADP的前体,它们是许多脱氢酶的辅基
吡哆醇(B6)
磷酸吡哆醛是转氨酶、氨基酸脱氨酶的辅基
核黄素(B2)
FMN和FAD的前体,黄素蛋白的辅基
B12
催化分子重排反应的酶的辅基(谷氨酸变位酶)
硫***素(B1)
硫***素焦磷酸脱羧酶、转醛醇酶和转***醇酶的辅酶
维生素K
甲醌类的前体、起电子载体的作用(如延胡索酸还原酶)
营养物的生理功能
①参与细胞结构或细胞物质的组成;
②构成酶活性基团或组成物质的运输系统;
③通过代谢为机体完成各种生理活动提供所需要的能量。
一、物质传送的研究方法
研究物质传送所面临的困难:
1、在生活细胞里,有由不同成分组成的复杂的运输系统(细胞膜囊)——成分的复杂性;
2、在生活细胞里,对一种物质或同类物质有一种以上的运输方式,这样在分析结果时难以确定某种物质的运输是以何种方式完成的——运输方式的多样性。
3、物质进入细胞后,往往被机体迅速分解与利用,机体分解与利用这种物质的能力也直接影响该物质运输的速率(突变体、同位素标记)——缺乏稳定性(不可测)。
二、影响物质传送的因素
某种物质能否作为营养物质支持微生物生长,首先取决于这种物质能否进入细胞,其次还要取决于微生物是否具有利用这种物质的能力——运输和分解(转化)两个过程(针对物质)。
所有微生物都具有一种能够保护机体完整性和能够限制物质进出细胞的屏障——渗透屏障(针对细胞构造)。
㈡、物质本身的特性
物理化学特性的影响:
分子量小、溶解度大的物质比分子量大、溶解度小的物质更容易被机体吸收;
电负性强弱也影响物质运输(中性容易吸收)。