⑴ 动物和微生物怎样获取营养物质
所有动物和大部分微生物通过摄食获得能量和营养物质,是异养型生物。
少部分微生物可以利用光合作用或硝化作用来自己合成营养物质。
当然,营养物质分为糖、无机盐、水等等,在这里我们将其笼统表述为维持生命活动的物质。
⑵ 微生物的营养来源分为哪六种
营养类型
能源
氢的供体
基本碳源
微生物举例
光能无机营养
(光能自养型)
光
无机物
二氧化碳
蓝细菌
绿色硫细菌
藻类
光能有机营养
(光能异养型)
光
有机物
二氧化碳及简单有机物
紫色非硫细菌
化能无机营养
(化能自养型)
无机物
无机物
二氧化碳
硝化细菌
氢细菌
化能有机营养
(化能异养型)
有机物
有机物
有机物
大多数已知细菌和全部真核微生物
表
微生物的营养类
光能自养型:这类微生物利用光作为能源,以二氧化碳作为基本碳源,以某些还原态的无机化合物(水、硫化氢等)作为供氢体还原二氧化碳。它们的细胞内都含有一种或几种光合色素。蓝细菌含叶绿素a,,利用水作为氢供体,在光照下同化二氧化碳,并放出氧气。光合细菌如紫硫细菌和绿硫细菌不能以水作为氢供体,而是利用硫化氢等无机硫化合物还原二氧化碳,而且这些化学反应是在严格的厌氧条件下以光为能源进行的。这些光合细菌生长时不释放出氧气,产生的元素硫分泌到胞外或沉积在细胞内。
光能异养型:以光为能源,以有机碳化合物(甲酸、乙酸、甲醇、异丙醇等)作为碳源和氢供体进行光合作用而生长繁殖的微生物。它们需要有机化合物,所以不同于利用无机化合物二氧化碳作为唯一碳源的自养型光合细菌。
化能自养型:以二氧化碳作为碳源,利用无机化合物如铵、亚硝酸盐、硫化氢、铁离子等氧化过程中释放出的能量进行生长的微生物。主要类群有:硫细菌,硝化细菌、铁细菌等。它们的生长需要在有氧条件下进行。产甲烷菌大多能自养生活,它们以氢气作为能源,以二氧化碳作为碳源生长,产物是甲烷,我们称之为厌氧化能自养细菌。
化能异养型:大多数微生物属于这种营养类型。它们以有机碳化合物作为碳源和能源。如果微生物的食物是来自死亡或腐烂的动植物尸体,就称其为腐生微生物,如果其生长必须从活细胞或组织中获得营养物质的,则称之为寄生微生物,例如病毒、衣原体、立克次氏体等。有些微生物是腐生、寄生兼而有之,例如结核杆菌就是一种以腐生为主,兼营寄生的细菌。
⑶ 微生物细胞获取营养物质的方式有哪些
自由扩散:又浓度高的地方向浓度低的地方扩散,不需要载体和ATP
协助扩散:不受浓度的限制,需要载体不需要ATP
主动运输:不受浓度的限制,需要载体和ATP
*内吞外排:通过细胞膜的流动性而运输大分子物质
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⑷ 微生物活动所需要的能量是怎样获得的
有两种微生物:自养微生物和异养微生物。
自养微生物是 以二氧化碳作为主要或唯一的碳源,以无机氮化物作为氮源,通过细菌光合作用或化能合成作用获得能量的微生物;如硝化细菌。自养微生物的 能量来源:细菌光合作用或化能合成作用。
异养微生物分为两种:腐生和寄生。
1.腐生型
从无生命的有机物获得营养物质。引起食品腐败变质的某些霉菌和细菌就是属于这一类型。如引起腐败的梭状芽孢杆菌(Clostridium)、毛霉(Mucor)、根霉(Rhizopus)、曲霉(Aspergillus)等。
2.寄生型
必须寄生在活的有机体内,从寄主体内获得营养物质才能生活称之为寄生,这类微生物叫寄生微生物。寄生又分为绝对寄生和兼性寄生,如果只能在活的生物体内营寄生生活的叫绝对寄生,它们是引起人、动物、植物以及微生物病害的病原微生物,如病毒(virus)、噬菌体(bacteriophage,phage)、立克次氏体(rickettsia)。
有些微生物能生活在活的生物体上,又能在死的有机残体上生长同时也可以在人工培养基上生长的大多数病原微生物属于兼性寄生微生物,如人和动物肠道内普遍存在的大肠杆菌,它生活在人和动物肠道内是寄生,随粪便排出体外,又可在水、土壤和粪便之中腐生。又如引起瓜果腐烂的瓜果腐霉(Pythium aphanidermatum)的菌丝可侵入果树幼苗的胚芽基部进行寄生,也可以在土壤中长期进行腐生。
⑸ 微生物的什么和什么需要获取营养和适宜的生长环境
微生物的生长和繁殖需要获取营养和适宜的生长环境。
影响微生物生长繁殖的条件主要有下面这五个方面:
营养条件.
微生物也需要营养,才能正常生长,营养物质的供应是微生物生存的首要条件.微生物主要的营养物质包括碳化物、氮化物、水和无机盐以及微量元素等.不同的微生物彼此所需要的营养条件有或多或少的差别.例如,假单胞杆菌属的细菌可以利用90种以上的碳化物,而甲烷氧化菌却只能利用甲烷和甲醇.有少数细胞能利用对其他生活有毒的酚、氰化物,固氮细胞可以利用空气中的氮气等等.
温度.
温度是影响微生物存活的重要因素之一.微生物有各自的最适温度,一般是在20~70℃左右.个别微生物可在200~300℃的高温下生活.
酸碱度.
各种微生物都有其最适酸碱度.酵母和霉菌适宜在微酸性环境中.也有少数可以在强酸或强碱性环境中生存.
微生物与氧气的关系.
有的微生物没有空气就不能生存;有的通风反不能生存;有的通风或不通风都能生存.
有毒物质、辐射、超声波对微生物的生长也有着重要的影响.
⑹ 共生的微生物从哪里获取营养
两种以上的微生物在同一培养基中共存时,因为能互相分泌出为另一微生物成长所必需的营养物质,因而对单独生存有困难的种类可由此而获得了生长。比如地衣和真菌,真菌是异养生物,不能利用无机物制造有机物,而藻类可以进行光合作用产生的有机营养可以提供给真菌;藻类没有根,真菌可以利用菌根吸收水分和无机盐提供给藻类。
⑺ 微生物对营养物质的吸收
外界环境或培养基中的营养物质只有被微生物吸收到细胞内,才能被微生物逐步分解与利用。微生物对营养物质的吸收是借助于细胞膜的半渗透特性及其结构特点,以不同的方式来吸收营养物质和水分的。但不同的物质对细胞膜的渗透性不一样,根据对细胞膜结构以及物质传递的研究,目前一般认为营养物质主要以单纯扩散、促进扩散、主动运输和基团转位四种方式透过微生物细胞膜。
一、单纯扩散
在微生物营养物质的吸收方式中,单纯扩散是通过细胞膜进行内外物质交换最简单的一种方式。营养微生物通过分子不规则运动通过细胞膜中的小孔进入细胞,其特点是物质由高浓度的细胞外向低浓度的细胞内扩散(浓度梯度),这是一种单纯的物理扩散作用。一旦细胞膜内外的物质浓度达到平衡(即浓度梯度消失),简单扩散也就达到动态平衡。但实际上,进入微生物细胞的物质不断地被生长代谢所利用,浓度不断降低,细胞外的物质不断地进入细胞。这种扩散是非特异性的,没有运载蛋白质(渗透酶)的参与,也不与膜上的分子发生反应,本身的分子结构也不发生变化。但膜上的小孔的大小和形状对被扩散的营养物质分子大小有一定的选择性。由于单纯扩散不需要能量的作用,因此,物质不能进行逆浓度交换。单纯扩散的物质的主要方是一些小分子的物质,如水、一些气体、有些无机离子及水溶性的小分子物质(甘油、乙醇等)。
二、促进扩散
促进扩散也是一种物质运输方式,它与单纯扩散的方式相类似,营养物质在运输过程中不需要能量,物质本身在分子结构上也不会发生变化,不能进行逆浓度运输,运输的速率随着细胞内外该物质浓度差的缩小而降低,直至膜内外的浓度差消失,从而达到动态平衡。所不同的是这种物质运输方式需要借助于细胞膜上的一种称为渗透酶的特异性蛋白(运载营养物质)参与物质的运输,这样加速了营养物质的透过程度,以满足微生物细胞代谢的需要。而且每种渗透酶只运输相应的物质,即对被运输的物质有高度的专一性。促进扩散的运输方式多见于真核微生物中,例如酵母菌运输糖类就是通过这种方式,但在原核生物中却少见。在厌氧微生物中,某些物质的吸收和代谢产物的分泌是通过这种方式完成的。
三、主动运输
如果微生物仅依靠单纯扩散和促进扩散这两种方式对营养物质的吸收只能从高浓度到低浓度的扩散,这样微生物就不能吸收低于细胞内浓度的外界营养物质,生长代谢就会受到限制。实际上微生物细胞中的有些物质以高于细胞外的浓度在细胞内积累。如大肠杆菌在生长期中,细胞中的钾离子浓度比细胞外环境高许多倍。以乳糖为碳源的微生物,细胞内的乳糖浓度比细胞外高于500倍。可见主动运输的特点是营养物质由低浓度向高浓度进行,是逆浓度梯度的。因此这种物质的运输过程不仅需要渗透酶,还需要代谢能量的参与。目前研究的比较深入的是大肠杆菌对乳糖的吸收,其细胞膜的渗透酶为β-半乳糖苷酶,它可以在细胞内外特异性地与乳糖结合(在膜内结合程度比膜外小),在代谢能ATP的作用下,酶蛋白构型发生变化而使乳糖达到膜内,并在膜内降低其对乳糖的亲和力而在膜内释放出来,从而实现乳糖由细胞外的低浓度向细胞内的高浓度运输
四、基团转位
在微生物对营养物质的吸收过程中,还有一种特殊的运输方式中基团转位,这种方式除了具有主动运输的特点外,主要是被运输的物质改变的其本身的性质,有些化学基团被转移到被运输的营养物质上。如许多的糖及糖的衍生物在运输中由细菌的磷酸酶系统催化,使其磷酸化,这样磷酸基团被转移到糖分子上,以磷酸糖的形式进入细胞。基团转位可转运葡萄糖、甘露糖、果糖、和β-半乳糖苷以及嘌呤、嘧淀、乙酸等,但不能运输氨基酸。这个运输系统主要存在于兼厌氧菌和厌氧菌中,也有研究表明,某些好氧菌,如枯草杆菌和巨大芽孢杆菌也利用磷酸转移酶系统将葡萄糖运输到细胞内。
⑻ 微生物吸收营养物质的方式有哪几种各有何特点
微生物吸收营养物质的方式有以下几种:
1.单纯扩散
利用细胞内外溶液浓度差,溶质通过细胞膜上的含水小孔由浓度高的膜外扩散到浓度度的膜内。当膜内外的浓度差相等时,扩散即停止,但膜内的营养物质被不断消耗使膜内外始终存在浓度差。单纯扩散无需消耗能量,没有载体蛋白参与,没有特异性,不能选择必需的营养物质,扩散速度慢。单纯扩散只限于小分子的物质(膜上的含水小孔的大小决定),如水,容易水的气体—氧气,二氧化碳等。及小极性分子,如尿素,乙醇等。单纯扩散不是微生物吸收营养物质的主要方式。大肠杆菌对钠离子的吸收。
2.促进扩散
同样利用细胞内外的溶液浓度差,从浓度高的膜外扩散到浓度低的膜内。但不同之处在于溶质的转运需要细胞膜上的载体蛋白参与。载体蛋白通过与溶质的相互作用结合,在膜外时蛋白与溶质的亲和力高,进入细胞后,由于载体蛋白的构型发生改变,使得亲和力降低,从而释放溶质。载体蛋白有高度特异性,每种载体蛋白只运输相应的物质。大多数的载体蛋白为诱导酶,只有外界存在机体生长所需某种营养物质时,运输此物质的诱导酶才合成。同样,促进扩散不需要代谢能量。通过此方法运输的营养物质主要有氨基酸,单糖,维生素,无机盐。多见于真核微生物,在好氧微生物中这种运输机制不太重要。
3.主动运输
是微生物吸收营养物质的主要方式。不受细胞内外浓度差的限制。需要载体蛋白参与,也是由于载体蛋白构型变化来结合及释放营养物质,不同的是此构型变化需要消耗能量。主要吸收的物质有糖类(乳糖等),氨基酸,核苷,钾离子。
4.基团转位
前三种吸收方式,营养物质都不发生化学变化。此方法却是使糖类发生磷酸化作用,并以磷酸糖形式存在于细胞质中,可立即进入细胞的合成分解。磷酸糖的磷酸来自磷酸烯醇式丙酮酸PEP。此运输方式由4种蛋白构成:EI,
EII,EIII,HPr。EI,EIII与HPr存在于细胞质中,(EIII只有在少数细菌中发现,)EII存在于细胞膜中。EII,EIII对糖具有特异性,EI与HPr为非专一性成分,起能量传递作用。在糖的运输中,PEP的磷酸以高能共价键结合到EI的组氨酸上,EI携带的磷酸又转移到HPr上,从HPr上又转移到EIII上(无EIII则略过),磷酸在EII的作用下转移到糖上,完成糖类的磷酸化进入细胞质中。此方式需消耗能量,需载体蛋白参与。细胞膜对大多数磷酸化化合物都有高度不渗透性,磷酸糖一旦形成就不会渗透出细胞。多存在于厌氧及兼性厌氧微生物中。运输糖及糖的衍生物,核苷,脂肪酸。
⑼ 微生物需要的营养要素有哪些
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多,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类化合物、二甲苯、酚等也能被一些微生物用作碳源。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他细胞结构的原材料。缺少氮源微生物就难以生长,就像长期缺少蛋白质营养的儿童长不高一样。氮源一般不作为微生物的能源。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。与高等生物一样,微生物的生命活动中,除了需要碳源、氮源和能源之外,还需要其他元素,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,其中有些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。
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须由外界提供生长因子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。
水
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。
食物成为了微生物的营养来源