第四章 微生物的营养(14级期末总结用)

1、 微生物的营养微生物的营养 营养物质营养物质 (nutrient) ：那些能够满足微生物机体生长、繁殖那些能够满足微生物机体生长、繁殖 和完成各种生理活动所需的物质。和完成各种生理活动所需的物质。 营养营养 (nutrition) ：微生物获得和利用营养物质的过程。：微生物获得和利用营养物质的过程。 营养物质是微生物生存的物质基础，营养物质是微生物生存的物质基础， 而营养是生物维持和延续其生命形式的一种生理过程。而营养是生物维持和延续其生命形式的一种生理过程。 第一节第一节 微生物的营养要求微生物的营养要求 一、微生物细胞的化学组成一、微生物细胞的化学组成 微生物细胞微生物细胞 水：水：70%

2、-90% 干物质干物质 有机物有机物 蛋白质、糖、脂、核酸、维生素等蛋白质、糖、脂、核酸、维生素等 及其降解产物及其降解产物 无机物（盐）无机物（盐） 细胞化学元素组成：细胞化学元素组成： 主要元素主要元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁等；碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁等； 微量元素微量元素：锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。 其中：其中：C、H、O、N、P、S 六种主要元素可占微生物细胞干重的六种主要元素可占微生物细胞干重的95%以上。以上。 第一节第一节 微生物的营养要求微生物的营养要求 二、营养物质及其生理功能二

3、、营养物质及其生理功能 根据营养物质在机体中生理功能的不同。可将它们分根据营养物质在机体中生理功能的不同。可将它们分 为为碳源碳源、氮源氮源、无机盐无机盐、生长因子生长因子和和水水五大类。五大类。 （有些教材或文献还把（有些教材或文献还把“能源能源”作为微生物的营养要素作为微生物的营养要素 之一，加上上述五类合称为微生物的之一，加上上述五类合称为微生物的六大营养要素六大营养要素。）。） 表表 五大类营养物质的生理作用五大类营养物质的生理作用 种类种类碳源碳源氮源氮源无机盐无机盐生长因子生长因子水水 生生 理理 作作 用用 1、提供碳素提供碳素, 构成有机分构成有机分 子骨架，碳子骨架，碳 源物

4、质通常源物质通常 也提供氢元也提供氢元 素和氧元素素和氧元素 2、能量能量 （CO2不能提不能提 供能量）供能量） 1、提供氮素提供氮素, 合成含氮物合成含氮物 质质 2、一般不作一般不作 为能源（少为能源（少 数自养菌能数自养菌能 用作能源）用作能源） 1、酶活性中酶活性中 心组分心组分 2、稳定生物稳定生物 大分子及细胞大分子及细胞 结构结构 3、调节渗透调节渗透 压压 4、控制氧化控制氧化 还原电位还原电位 5、某些微生某些微生 物能源物质物能源物质 1、维生素、维生素、 嘌呤和嘧啶嘌呤和嘧啶 作为酶的辅作为酶的辅 基或辅酶基或辅酶 2、提供某些提供某些 微生物不能微生物不能 合成的氨基

5、合成的氨基 酸酸 3、嘌呤和嘧嘌呤和嘧 啶用于合成啶用于合成 核苷、核苷核苷、核苷 酸及核酸酸及核酸 1、溶剂与运溶剂与运 输介质输介质 2、参与生化参与生化 反应反应 3、维持生物维持生物 大分子结构大分子结构 4、热导体热导体 5、维持细胞维持细胞 形态形态 6、控制多亚控制多亚 基结构的装基结构的装 配与解离配与解离 二、营养物质及其生理功能二、营养物质及其生理功能 第一节第一节 微生物的营养要求微生物的营养要求 三、微生物的营养类型三、微生物的营养类型 微生物的营养类型微生物的营养类型()() 营养类型营养类型电子供体电子供体碳源碳源能源能源 光能无机自养型光能无机自养型 无机物无机物

6、 （H2、H2S、S或或H2O） CO2光能光能 光能有机异养型光能有机异养型有机物有机物 有机物有机物 （也可利用（也可利用CO2） 光能光能 化能无机自养型化能无机自养型 无机物无机物 （H2、H2S、 Fe2+、 NH3 或或 NO2-） CO2 化学能化学能 （无机物氧化）（无机物氧化） 化能有机异养型化能有机异养型有机物有机物 有机物有机物 化学能化学能 （有机物氧化）（有机物氧化） 第二节第二节 培养基培养基 培养基几乎是一切对微生物进行研究和利用工作的基础培养基几乎是一切对微生物进行研究和利用工作的基础 培养基（培养基（medium）是人工配制的，适合微生物生长繁殖或是人工配制的

7、，适合微生物生长繁殖或 产生代谢产物的营养基质产生代谢产物的营养基质。 任何培养基都应该具备微生物生长所需要六大营养要素：任何培养基都应该具备微生物生长所需要六大营养要素： 碳源、氮源、无机盐、能源、生长因子、水碳源、氮源、无机盐、能源、生长因子、水 任何培养基一旦配成，必须立即进行灭菌处理任何培养基一旦配成，必须立即进行灭菌处理。 常规高压蒸汽灭菌：常规高压蒸汽灭菌： 1.05kg/cm2，121.315-30min；0.56kg/cm2，112.615-30min 某些成分进行分别灭菌；某些成分进行分别灭菌； 过滤除菌。过滤除菌。 第二节第二节 培养基培养基 一、选用和设计培养基的原则和方

8、法一、选用和设计培养基的原则和方法 在微生物学研究和生长实践中在微生物学研究和生长实践中, 配置合适的培养基是一项最基本的要求。配置合适的培养基是一项最基本的要求。 1、选择适宜的营养物质、选择适宜的营养物质 2、营养物的浓度及配比合适、营养物的浓度及配比合适 3、物理、化学条件适宜、物理、化学条件适宜 4、经济节约、经济节约 5、精心设计、试验比较、精心设计、试验比较 第二节第二节 培养基培养基 二、二、培养基的类型及应用培养基的类型及应用 1 1按培养对象划分按培养对象划分 细菌培养基细菌培养基 放线菌培养基放线菌培养基 酵母菌培养基酵母菌培养基 霉菌培养基霉菌培养基 等等等等 培养基种类

9、繁多，可根据不同的标准划分类型。培养基种类繁多，可根据不同的标准划分类型。 常见的培养四大类微生物的培养基常见的培养四大类微生物的培养基 细菌（牛肉膏蛋白胨培养基）细菌（牛肉膏蛋白胨培养基）(NA,NB)(NA,NB)： 牛肉膏牛肉膏 5g5g； 蛋白胨蛋白胨 10 10g g；NaCl 5gNaCl 5g；H H2 2O 1000mLO 1000mL 放线菌（高氏放线菌（高氏1 1号培养基）号培养基）： 淀粉淀粉 20 20g g； K K2 2HPOHPO4 4 0.5g 0.5g；NaCl 0.5gNaCl 0.5g；MgSOMgSO4 47H7H2 2O 0.5gO 0.5g； KNO

10、 KNO3 3 1g 1g； FeSO FeSO4 4 0.01g 0.01g； H H2 2O 1000mLO 1000mL 酵母菌（麦芽汁培养基）酵母菌（麦芽汁培养基）： 干麦芽粉加四倍水，在干麦芽粉加四倍水，在50-6050-60保温糖化保温糖化3-43-4h h，用碘液试验用碘液试验 检查至糖化完全为止。煮沸后，沙布过滤，将滤液稀释到检查至糖化完全为止。煮沸后，沙布过滤，将滤液稀释到5-65-6 波美度（波美度（ BeBe），），调调 pHpH为为6.06.0。 霉菌（查氏合成培养基）霉菌（查氏合成培养基）： NaNONaNO3 3 2g 2g； K K2 2HPOHPO4 4 1g

11、1g； KCl 0.5gKCl 0.5g； MgSOMgSO4 47H7H2 2O 0.5gO 0.5g； FeSO FeSO4 4 0.01g 0.01g； 蔗糖蔗糖 30 30g g； H H2 2O 1000mLO 1000mL 二、二、培养基的类型及应用培养基的类型及应用1 1按培养对象划分按培养对象划分 第二节第二节 培养基培养基 二、二、培养基的类型及应用培养基的类型及应用 2 2按成份不同划分按成份不同划分 1）天然培养基；）天然培养基；2）合成培养基；）合成培养基；3）半合成培养基）半合成培养基 3根据物理状态划分根据物理状态划分 1）固体培养基；）固体培养基； 2）半固体培养

12、基；）半固体培养基； 3）液体培养基）液体培养基 4按用途划分按用途划分 1）基础培养基；）基础培养基； 2）加富培养基；）加富培养基； 3）鉴别培养基；）鉴别培养基； 4）选择培养基；）选择培养基； 5）基本培养基、补充培养基和完全培养基）基本培养基、补充培养基和完全培养基 5按用于生产的目的划分按用于生产的目的划分 1）种子培养基；）种子培养基； 2）发酵培养基）发酵培养基 第三节第三节 营养物质进入细胞营养物质进入细胞 营养物质能否被微生物利用取决于这些营养物质能营养物质能否被微生物利用取决于这些营养物质能 否进入微生物细胞。影响营养物质进入细胞的主要否进入微生物细胞。影响营养物质进入细

13、胞的主要 因素有因素有 3 3 个：个： 1、营养物质本身的性质、营养物质本身的性质：如分子、分子量、溶解性、电负：如分子、分子量、溶解性、电负 性、极性等。性、极性等。 2、微生物所处的环境、微生物所处的环境：如温度、：如温度、pH、周围的化学物质等。周围的化学物质等。 3、细胞的通透屏障、细胞的通透屏障：如原生质膜、细胞壁、糖被等。：如原生质膜、细胞壁、糖被等。 第三节第三节 营养物质进入细胞营养物质进入细胞 一、一、扩散扩散( (diffusion)diffusion) 二、促进扩散二、促进扩散( (facilitated diffusion)facilitated diffusion)

14、 三、三、主动运输主动运输(active transportactive transport) 1、初级主动运输、初级主动运输(primary active transport) 2、次级主动运输、次级主动运输(secondary active transport) 同向运输同向运输(symport)、逆向运输、逆向运输(antiport)、单向运输、单向运输(uniport) 3、Na+,K+-ATP酶酶(Na+,K+-ATPase)系统系统 4、基团转位、基团转位(group translocation 四、四、膜泡运输膜泡运输( (memberane vesicle transport)

15、memberane vesicle transport) 表表 3 种运送营养物质方式的比较种运送营养物质方式的比较 比较项目比较项目单纯扩散单纯扩散促进扩散促进扩散主动运输主动运输 特异载体蛋白特异载体蛋白无无有有有有 运送速度运送速度慢慢快快快快 溶质运送方向溶质运送方向由浓至稀由浓至稀由浓至稀由浓至稀由稀至浓由稀至浓 平衡时内外浓度平衡时内外浓度内外相等内外相等内外相等内外相等内部浓度高的多内部浓度高的多 运送分子运送分子无特异性无特异性特异性特异性特异性特异性 能量消耗能量消耗不需要不需要不需要不需要需要需要 运送前后溶质分子运送前后溶质分子不变不变不变不变不变或改变不变或改变 载体饱

16、和效应载体饱和效应无无有有有有 与溶质类似物与溶质类似物无竞争性无竞争性有竞争性有竞争性有竞争性有竞争性 运送抑制剂运送抑制剂无无有有有有 运送对象举例运送对象举例 H2O、CO2、O2、 甘油、乙醇、少数甘油、乙醇、少数 氨基酸、盐类、代氨基酸、盐类、代 谢抑制剂等谢抑制剂等 氨基酸、单糖、氨基酸、单糖、 维生素、无机维生素、无机 盐等盐等 氨基酸、乳糖、葡萄糖、氨基酸、乳糖、葡萄糖、 果糖、甘露糖、嘌呤、果糖、甘露糖、嘌呤、 核苷、脂肪酸、核苷、脂肪酸、Na+、 K+等无机离子等无机离子 第三节第三节 营养物质进入细胞营养物质进入细胞 第三节第三节 营养物质进入细胞营养物质进入细胞 四、膜

17、泡运输四、膜泡运输( (membrane vesicle transport)membrane vesicle transport) 膜泡运输主要存在于原生动物中，特别是变形虫膜泡运输主要存在于原生动物中，特别是变形虫( (amoeba)amoeba)， 为这类微生物的一种营养物质的运输方式为这类微生物的一种营养物质的运输方式) )。 （胞吞作用）（胞吞作用）（胞饮作用）（胞饮作用） 第四章第四章 微生物的营养微生物的营养 第一节第一节 微生物的营养要求微生物的营养要求 一、一、 微生物细胞的化学组成微生物细胞的化学组成 二、二、 营养物质及其生理功能营养物质及其生理功能 三、三、 微生物的营

18、养类型微生物的营养类型 第二节第二节 培养基培养基 一、配制培养基的原则一、配制培养基的原则 二、培养基的类型及应用二、培养基的类型及应用 第三节第三节 营养物质进入细胞营养物质进入细胞 一、单纯扩散一、单纯扩散 二、促进扩散二、促进扩散 三、主动运输三、主动运输 四、四、 膜泡运输膜泡运输 小小 结结 本章基本要求（知识要点）本章基本要求（知识要点） 一、名词或术语解释一、名词或术语解释 1、碳源(carbon source) 2、氮源(nitrogen source) 3、能源(energy source) 4、生长因子(growth factor) 5、水活度值(water activity, aw) 6、培养基（medium） 7、基础培养基