【微生物知識科普】微生物們需要吃什麼?

2021-01-15 網易

  經常會在網上看到面膜等於細菌培養基的謠言,許多人聽多了也就信了。那為什麼會出現這種傳言呢?原因就在於微生物的繁殖是需要營養的,而面膜含有多種的有機物,因此許多人聽信了謠言。在本文最後部分,我將就這個謠言做簡單解釋,在此之前,我們一起探討一下微生物們需要吃什麼呢?

  

  不同形狀的微生物

  微生物在生長過程中,需要不斷從外界環境吸收物質,並加以利用,以獲得能量和合成細胞物質,這個過程稱為微生物的營養。而被微生物吸收和利用的物質,稱為微生物的營養物質

  

  營養物質(nutrient):那些能夠滿足微生物機體生長、繁殖和完成各種 生理活動所需的物質(具有營養功能的物質),還包括非常規物質形式的光輻射能在內

  營養(nutrition):指生物體從外部環境中攝取對其生命活動必需的能量和物質,以滿足正常生長和繁殖需要的一種最基本 的生理功能

  營養物質是微生物生存的物質基礎,而營養是生物維持和延續其生命形式的一種生理過程。

  了解微生物營養規律的目的:可以自覺地、有目的地選用、改造和設計符合微生物生理要求的培養基,以便進行科學研究或用於生產實踐。

  一、微生物細胞的化學組成

  為了了解微生物的營養特點,需要我們先知道微生物細胞的化學組成,如下圖可知微生物細胞的水分的含量最高,剩下的乾物質主要是各種無機物和有機物。對細胞的成分做化學元素分析主要元素有碳、氫、氧、氮、磷、硫、鉀、鎂、鈣、鐵等;微量元素:鋅、錳、鈉、氯、鉬、硒、鈷、銅、鎢、鎳、硼等。

  

  微生物細胞的化學組成

  微生物、動物、植物的化學元素組成基本一致,它們之間存在「營養上的統一性」。

  二、營養物質及其生理功能

  微生物的營養物質種類繁多,自然界中也有成千上萬種物質可被不同微生物利用。根據營養物質的性質和作用可分為六種營養要素碳源、氮源、能源、生長因子、無機鹽和水。

  

  營養物質培養得到的微生物

  (一)碳源:一切能滿足微生物生長繁殖所需碳元素的營養物,稱為碳源。微生物細胞含C量約佔乾重的50%,故又稱為大量營養物。

  異養微生物:凡必需利用有機C源的微生物。最適C源為: C.H.O型,即糖、有機酸、醇、脂類等。

  自養微生物:凡以無機C源做主要C源的微生物。

  雙功能營養物:對一切異養微生物來說,其C源同時又兼做能源。

  (二)氮源(nitrogen source):凡能提供微生物生長繁殖所需N元素的營養源。N佔細菌乾重的12%~15%,是構成蛋白質和核酸的主要元素;

  微生物對N源的利用順序:「N.C.H.O」或「N.C.H.O.X」類優於「N.H」類,更優於「N.O」類,而最不易利用的則是「N」類。

  微生物營養上需要的氮源物質:

  1)空氣中的分子態氮;2)無機氮化合物;3)有機氮化合物。

  (三)能源(energy source):能為微生物生命活動提供最初能量來源的營養物或輻射能。

  能源譜:1)、化學物質(化能營養型):以有機物為能源的叫化能異養微生物的能源;以無機物(NH4+、NO2-、S、H2S、H2等)為能源為化能自養微生物的能源。一些原核生物如亞硝酸細菌、硝酸細菌、硫化細菌、硫細菌、氫細菌等。

  2)、輻射能(光能營養型):光能自養和異養微生物的能源.

  光輻射能是單功能營養物(能源)、還原態的NH4+是雙功能營養物(能源、N源)、胺基酸類則是三功能營養物(C源、N源、能源)

  (四)生長因子(growth factor):是一類調節微生物正常代謝所必需,但不能用簡單的C、N源自行合成的有機物。需要量很少。狹義的生長因子僅指維生素。但並非每一種微生物都需要外界為它提供生長因子。

  (1)生長因子自養型微生物(auxoautotrophs):不需要外界提供任何生長因子。包括多數真菌、放線菌和不少細菌。

  (2)生長因子異養型微生物(auxoheterophs):包括各種乳酸菌、動物致病菌、支原體和原生動物等

  (3)生長因子過量合成型:少數微生物在其代謝活動中,能合成並分泌某些維生素等生長因子。

  (五)無機鹽(mineral salts)或礦質元素:

  大量元素:含量在10-3~10-4範圍內的元素

  微量元素:10-6~10-8

  培養基最好用K2HPO4和MgSO4

  (六)水

  水作為微生物的營養物質發揮著重要作用:優良的溶劑、維持各種生物大分子結構的穩定性,並參與某些重要的化學反應;水還有其優良的理化性質能保證微生物的生命活動正常進行;藍細菌還可以利用水中的H來還原CO2。水是生命之源,某種意義上是有依據的。。

  三、微生物的培養基

  培養基是人工配製的,適合微生物生長繁殖或積累代謝產物用的營養基質。也就是我們通常說的微生物「吃」的東西。

  

  培養基上的細菌菌落

  培養基幾乎是一切對微生物進行研究和利用工作的基礎。

  任何培養基都應該具備微生物生長所需要六大營養要素。

  為了研究微生物的生命活動規律和生產微生物製品,配好培養基是取重要的基礎工作。一個好的培養基要能充分保證微生物生長繁殖和積累代謝產物,為此在配製培養基時,針對微生物的不同營養類型,滿足其六大營養要素,且比例合適。另外要注意:培養基一旦配成,必須立即滅菌,否則很快引起雜菌叢生。

  最後,我回答下文章開頭的問題,為什麼說面膜會成為細菌等微生物的良好培養基是謠言?因為細菌的繁殖需要時間,我們將微生物繁殖一代的時間稱之為代時,哪怕繁殖速度頂尖的大腸桿菌繁殖一代也要將近二十分鐘;面膜中一般多添加有抑菌成分,如酒精、羥基苯甲酸酯等抑菌劑;面膜中所含的營養物質遠遠達不到培養基的營養程度。所以不要輕信謠言,用科學破除謠言。

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