Chapter 5: Microbial nutrition

Makroalkuaineita

• Hiili (C)• Happi (O)• Vety (H)• Typpi (N)• Rikki (S)• Fosfori (P)

Kivennäisaineet• Ca2+

• Mg2+

• Fe2+/3+

• K+

• Na+

Hivenaineet

• Mn2+

• Zn2+

• Co2+

• Mb2+

• Ni2+

• Cu2+

Hiililähteet

• Autotrofit (CO2)

• Heterotrofit

(hiilihydraateja, rasvoja, …)

Energialähteet

• fototrofit (valo)

• kemotrofit

(orgaanisten tai epäorgaanisten aineiden hapetus)

Elektroni-/vetylähteet

• Litotrofit (epäorgaaniset aineet)

• Organotrofit (orgaaniset aineet)

foto-lito-autotrofi valo levä

epäorgaaninen e-/H+ lähde

CO2

foto-organo-heterotrofi valo

orgaaninen e-/H+ lähde

orgaaninen C-lähde

kemo-lito-autotrofi epäorgaaninen energialähde rikinhapettajabakteereita

epäorgaaninen e-/H+ lähde metanogeeneja

CO2

kemo-organo-heterotrofi

orgaaninen energialähde eifotosynteetisetbakteerit

orgaaninen e-/H+ lähde Hiivat/homeet

orgaaninen C-lähde

mikso-trofit

Typpi-, fosfori- ja rikkilähteet

• NH3, NO32-, aminohappot, nukleotidit

aminohappoja, proteiineja, nukleotideja (DNA), (sokereja, lipidejä).

• PO43-

ATP, nukleotideja (DNA), fosfolipidejä,

• SO42-

kysteiini, metioniini, biotiini, tiamiini

Kasvutekijöitä

• Aminohappot

• Nukleotidit (puriinit & pirimidiinit)

• Vitamiinit

Vitamiineja

• Biotiini• Foolihappo• Lipoihappo

• Tiamiini (B1)

• Riboflaviini (B2)

• Niasiini (B3)

• Pantoteenihappo (B5)

• Pyridoksiini (B6)

• Kobalamiini (B12)

• Karboksylaatio• 1-C aineenvaihdunta• asyylitransferaasi• aldehyditransferaasi• FAD, FMN• NAD, NADP• Koentsyymi A• aminohappo aineenvaihdunta• 1-C aineenvaihdunta

Mikroobeja jotka tekevät vitamiineja

• Riboflaviini: Clostridium, Candida

• Koentsyymi A: Brevibacterium

• Kobalamiini: Streptomyces, Propionibacterium

• C-vitamiini: Gluconobacter, Corynebacterium

• D-vitamiini: hiiva

Hiiva sisältä B-vitamineja

• B-vitamiini lähde– ihmisille– bakteerille

Mineraalisuolaliemi/agari mikrobien viljelyyn

• K2HPO4

• KH2PO4

• Na2HPO4

• NaH2PO4

• NaCl• KCL

• CaCl2

• MgCl2

• MgSO4

• (NH4)2SO4

• NH4NO3

• NH4H2PO4

• KOH

• FeCl3

• FeSO4

• Hivenaineet– CuSO4

– KI

– MnSO4

– ZnSO4

– H3BO3

– (NH4)2MoO4

– (EDTA)

• Glukoosi

Mineraalisuolaliemi/agari mikrobien viljelyyn

+ vitamiineja

+ aminoppoja

+ lipidejä

+ …….

Sideroforit

Kompleksinen liemi-/agari alustoja• Nutrient broth

– peptoni (liivate hydrolysaatti)

– lihauute

• MacConkey– tryptoni (kaseiiniuute)

– peptoni

– lihauute

– laktoosi

– NaCl

– sappihappoja

– neutraali punainen

– kristallivioletti

• de Man, Rogosa, Sharpe(MRS)– peptoni– lihauute– hiivauute– dekstroosi– Na-asetaati– Tween 80– K2HPO4

– (NH4)3 sitraatti

• MgSO4

• MnSO4

Selektiiviset liemet/agarit

• MacConkey

– kristallivioletti

– sappihappoja

• MRS

– Na asetaati

• antibiootteja

• raskas metalleja

• erilisia hiilidraateja

differentiaaliset liemet/agarit

• MacConkey

– Neutraali punainen

• Veriagari

– veri

hemolyysi

differentiaaliset liemet/agarit

• Kaseiinihydrolyysi

differentiaaliset liemet/agarit• tärkkelysagari

– tärkkelys

+ jodi

membraaneja

Sappihapon efektejä membraanille

Koolihappo

Aineensiirto membraanin läpi

Permeabiliteetti

Aine• Vesi• glyseroli• tryptofaani• glukoosi• Kloridi-ioni• Kalium-ioni• Natrium-ioni

Suhteellinen permeabiliteetti

100

0,1

0,01

0,001

0,000001

0,0000001

0,00000001

Diffuusio

Kantajan diffuusio

Diffuusio

Aika

kons

entr

aati

o

sytoplasmassa

periplasmassa/ympäristössä

Diffuusio

Aika

ravi

ntoa

ine

kons

entr

aati

o

sytoplasmassa

periplasmassa/ympäristössä

ravintoaineen käyttö

Kantajan diffuusio

ATP binding cassette transporter (ABC transporterit)

Protonigradienttiympäristösytoplasma

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+H+

H+

H+

H+ H+

H+

H+

Asetaattiympäristösytoplasma

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+H+

H+

H+

H+ H+

H+

H+

H3C-COOH

H3C-COO-

Ionoforit

Uni-, anti-, symportti

Aktiivinen kuljetus

Fosfoenolpyruvaatti fosfotransferaasisysteemi (PTS)

Ryhmänsiirto

AVAINSANAT

• aktiivinen kuljetus• anti-, sym- & uniport• ABC transportterit• auto-, heterotroofit• kemo-, fototroofit• lito-, organotroofit• makro-, mikronutrientit• kasvutekijät, vitamiinit• komplexinen,

mineraalisuola liemi/agari

• selektiivinen, differentiaalinen liemi/agari

• kantajan diffuusio• aktiivinen kuljetus• ryhmänsiirto• PTS