微生物的营养1

微生物的营养1第1页/共61页

微生物的六种营养要素微生物的营养类型

营养物质进入细胞的方式培养基Cncnc-micro第四章微生物的营养和培养基第2页/共61页微生物的六种营养(nutrition)要素碳源（carbonsource）

氮源（nitrogensource）

生长因子（growthfactor）

无机盐（mineralsalts）

水（wahtor）

Cncnc-micro能源（energysource）

第3页/共61页凡能构成微生物细胞或代谢产物中碳架来源的营养物质都称为碳源。碳源(carbonsource)Cncnc-micro碳源功能碳源种类第4页/共61页C素构成细胞及代谢产物的骨架C素是大多数微生物代谢所需的能量来源碳源功能Cncnc-micro第5页/共61页无机C源：CO2、碳酸盐，只能被自养微生物利用有机C源：各种糖类，其次是有机酸、醇类、脂类和烃类化合物碳源种类Cncnc-micro第6页/共61页

凡是可以构成微生物细胞和代谢产物中氮素来源的营养物质都称为氮源。氮源(nitroginsource)Cncnc-micro氮源功能氮源种类第7页/共61页

为微生物提供细胞原生质和其他结构物质中的氮素，氮源一般不做能源，只有硝化细菌利用铵盐、亚硝酸盐作氮源,同时也作能源。同时也做能源。氮源功能Cncnc-micro第8页/共61页分子态氮：固氮微生物以分子氮为唯一氮源

无机态氮：硝酸盐、铵盐几乎所有微生物能利用有机态氮：蛋白质及其降解产物

实验室常用牛肉膏、蛋白胨、酵母膏做氮源

生产用玉米浆、豆饼、葵花饼、花生饼等。

a速效氮源：玉米浆、铵盐等

b迟效氮源：豆饼、花生饼等分子态氮：固氮微生物以分子氮为唯一氮源

氮源种类Cncnc-micro第9页/共61页能源(energysource)能源，就是能为微生物的生命活动提供最初能量来源的营养物或辐射能。异养微生物的能源就是其碳源能源谱单功能营养物：如辐射能双功能营养物：NH4+是硝酸细菌的能源和氮源三功能营养物：如”N.C.H.O”是异养微生物的能源、碳源及氮源。

有机物：化能异养微生物的能源（同碳源）无机物：化能自养做生物的能源（不同于碳源）辐射能：光能自养和光能异养微生物的能源化学物质第10页/共61页无机盐(

inorganicions)大量元素：生长所需浓度为10-3~10-4mol/L的元素微量元素：生长所需浓度为10-6~10-8mol/L的元素第11页/共61页

构成微生物细胞的组成成分调解微生物细胞的渗透压，PH值和氧化还原电位有些无机盐如S、Fe还可做为化能自养微生物的能源构成酶活性基的组成成分，维持E活性。Mg、Ca、K是多种E的激活剂无机盐（mineralsalts）无机盐功能Cncnc-micro第12页/共61页

构成微生物细胞以C、H、O、N、P、S六种元素为主，此外Ca、K、Mg、Fe，约占细胞干重的95％以上。大量元素Ca、K、Mg、Fe，以无机盐阳离子形式被吸收，配培养基要加进磷酸盐、硫酸盐。

Zn、Cu、Mn、Co、Mo等微量元素，在微生物培养中有0.1PPM就可以了，自来水原料中已够用，不需另加。无机盐种类Cncnc-micro第13页/共61页

微生物生长不可缺少的微量有机物质叫生长因素。维生素

氨基酸碱基

生长因子（growthfactor）Cncnc-micro提供方式：原料：酵母膏、玉米浆、肝浸出液、麦芽汁、新鲜动植物组织第14页/共61页

有些微生物自己不能合成维生素，需要外加，主要是B族维生素、硫胺素、叶酸、泛酸、核黄素等，如生产味精需加生物素（是B族中的一种即VH）。维生素主要作为酶的辅基或辅酶参与新陈代谢。维生素Cncnc-micro第15页/共61页

有些微生物自己不能合成某种AA，必须给予补充，如赖AA发酵所用的黄色短杆菌不能合成环丝AA，为环丝AA缺陷型菌株，在培养基中必须添加含环丝AA的氮源。如豆饼水解液或毛发水解液等。氨基酸Cncnc-micro第16页/共61页

各种菌合成AA的能力有很大差别，一般G－菌强于G＋，大肠杆菌自己能合成全部AA，沙门氏菌能合成大部分AA，有的菌合成AA能力极弱，如肠道串珠菌需从外界补充19种AA。Cncnc-micro第17页/共61页

嘧啶和嘌呤是核酸和辅E的重要组分，是许多微生物必须的生长因素。有些微生物不仅不能合成嘧啶和嘌呤，而且不能将补充的嘧啶和嘌呤结合在核苷酸上，还必须供给核苷酸；有的菌需补充卟啉或其衍生物；还有的菌需供给（低碳）脂肪酸等。嘧啶和嘌呤是核酸和辅E的重要组分，是许多微生物必须的生长因素。

碱基Cncnc-micro第18页/共61页水

微生物细胞含水约占细胞鲜重的70－90％，水作用是多方面的。Cncnc-micro水的功能水活度的表示方法第19页/共61页

是优良溶剂；是细胞中生化反应的良好介质；营养物质和代谢产物都必须溶解在水里，才能被吸收或排出体（细胞）外。维持生物大分子结构的稳定；维持细胞形态水的比热高，能有效的吸收代谢过程中放出的热量，不致使细胞的温度骤然上升。水的气化热高、沸点高、固态水密度小于液态水水合作用与脱水作用控制由多亚基组成的细胞结构

水的功能Cncnc-micro第20页/共61页2水活度：在相同的温度、压力下，溶液中水的蒸汽压和纯水蒸汽压之比。P溶液P水aw=

细菌>酵母菌>霉菌、放线菌>耐盐菌0.9~0.990.8以上0.7以上0.6以上第21页/共61页自养微生物

光能自养微生物（光无机营养型）

化能自养微生物（化能无机营养型)

异养微生物

光能异养微生物（光能有机营养型）

化能异养微生物（化能有机营养型）

微生物的营养类型

Cncnc-micro第22页/共61页微生物的营养类型第23页/共61页

完全在无机环境中生存，以CO2、碳酸盐为碳源，以铵盐和硝酸盐为氮源来合成细胞质的微生物称为自养微生物。自养微生物Cncnc-micro第24页/共61页

可在完全无机的环境中生长，以CO2为碳源，光做能源，无机物为供H体还原CO2合成细胞有机物质的微生物叫光能自养微生物。

H2O＋CO2

(CH2O)＋

O2

2H2S＋CO2

(CH2O)＋H2O＋2S

Na2S2O3+2CO2＋３H2O

(CH2O)+Na2SO4+H2SO4

光能自养微生物（光能无机营养型）Cncnc-micro第25页/共61页

在完全无机的环境中生长发育，以无机化合物氧化为时释放的能量为能源，以CO2为碳源，合成细胞物质的微生物叫化能自养微生物。这类细菌包括硫细菌、硝化细菌、H细菌、铁细菌等，硫细菌和硝化细菌与生产密切相关。化能自养微生物Cncnc-micro第26页/共61页

在完全有机环境中生长繁殖，以含碳有机物为碳源，含氮有机物或无机物为氮源，合成细胞物质，称为异养微生物。异养微生物（有机营养型）Cncnc-micro第27页/共61页

这类微生物具有光合色素。能利用光做能源，以有机化合物为供H体，还原CO2，合成细胞物质的微生物，称光能异养微生物。光能异养微生物能利用CO2，但必须在有机物存在的条件下，才能生长，人工培养还需供给生长因素。目前已用这类微生物，如红螺菌来净化高浓度有机废水，这对处理污水、净化环境，很有发展前途。光能异养微生物Cncnc-micro第28页/共61页

这类微生物以有机化合物为碳源，利用有机化合物氧化过程中产生的能量为能源，以有机或无机含氮化合物为氮源，合成细胞物质。这类微生物称为化能异养微生物。由于栖息场所和摄取养料不同，可将异养微生物分为腐生型和寄生型两大类。

腐生型：利用无生命的有机物获得营养物质。

寄生型：从活的寄生体内获取营养物质，如病毒

中间类型：（兼性腐生或兼性寄生）如结核杆菌、痢疾杆菌就是兼性寄生菌。化能异养微生物（化能有机营养型）Cncnc-micro第29页/共61页

以上四种营养类型划分不是绝对的

红螺菌既可利用光能，也可利用（黑暗）

氢单胞菌是异养和自养的过渡型（称兼性自养型）

自养与异养的区别不在能否利用CO2，而在于是否以CO2或碳酸盐为唯一的碳源。自养型以无机碳化物为碳源，异养型虽然也可利用CO2，但必须在有机碳存在情况下。Cncnc-micro微生物的营养类型第30页/共61页单纯扩散（simplediffusion）促进扩散（facilitateddiffusion）主动运输(activetransport)基团移位(grouptranslocation)营养物质进入细胞的方式Cncnc-micro第31页/共61页自由扩散第32页/共61页

物质进入细胞的动力是细胞内外的浓度差。

这种运输方式不消耗能量没有特异性，被运输物质不与膜上物质发生任何反应，物质不发生化学变化。。单纯扩散(simplediffusion)特点第33页/共61页促进扩散(facilitateddiffusion)膜载体（载体蛋白）特点有很强的特异性在运输过程中，本身不发生变化。能加快物质运输的速度。第34页/共61页第35页/共61页促进扩散(facilitateddiffusion)过程：

膜载体在膜外与营养物质亲合力强，与这种物质结合，进入细胞后亲合力降低释放营养物质。像渡船一样，膜外装货，膜内卸货，这种扩散方式比单纯扩散速度快。膜内外亲合力的改变与载体分子构型改变有关。Cncnc-micro第36页/共61页促进扩散特点物质运输动力是细胞外的浓度差。运输过程不消耗能量。有膜载体参加，膜载体（渗透酶）有特异性。运输葡萄糖的载体只运输葡萄糖。这种运输方式多发生在真核微生物，原核生物少见。Cncnc-micro第37页/共61页主动运输(activetransport)ATPADP+Pi

恢复原构像再循环耗能构像改变膜上膜外膜内移位结合第38页/共61页被运送的物质可逆浓度梯度进入细胞内要消耗能量，必需有能量参加。

有膜载体参加，膜载体发生构型变化被运送物质不发生任何变化。主动运输特点第39页/共61页

基团转位：是在研究糖的运输时发现的一种主动运输方式。运输过程中需要能量，被运输的物质发生化学变化的运输叫基团移位。许多糖就是靠基团移位进行运输的。这种运输方式是微生物通过磷酸转移酶系统来运输营养物质的。基团移位(grouptranslocation)Cncnc-micro第40页/共61页GroupTranslocation第41页/共61页膜外内EⅡc糖糖-PFⅢFⅢ-PP-HPrHPrPEP丙酮酸EⅠ糖基团移位磷酸转移E系统（PTS）酶Ⅰ（非特异性）酶Ⅱ:酶Ⅱc,酶Ⅱa,酶Ⅱb

热稳定蛋白HPr（特异性）

第42页/共61页PEP＋HPr

Mg+2,酶Ⅰ磷酸—HPr+丙酮酸

(在细胞质中进行)磷酸—HPr＋糖Mg+2,酶Ⅱ

糖—磷酸脂＋HPr

（在细胞膜上进行）F

Ⅲ＋3磷酸－HPr

FⅢ－3磷酸＋3HPrFⅢ－3磷酸＋3乳糖Mg++酶Ⅱ3乳糖－3磷酸＋

FⅢCncnc-micro第43页/共61页基团转移运输特点：

需要磷酸酶系统进行催化被运输的物质发生化学变化，被磷酸化需要能量Cncnc-micro第44页/共61页

由人工配制供微生物生长繁殖或积累代谢产物所用的营养物质叫营养基，科研生产中培养微生物都需要配制培养基。培养基Cncnc-micro配制培养基的原则培养基的类型及应用第45页/共61页适合微生物的营养特点按微生物需要量调好营养配比控制微生物的培养条件

PH值：调节氧和CO2的浓度调节培养基的渗透压配制培养基的原则Cncnc-micro第46页/共61页培养基的类型及应用Cncnc-micro根据微生物的种类按培养基的成分按培养的用途

按培养基的物理状态第47页/共61页根据微生物的种类分类

细菌培养基放线菌培养基霉菌培养基酵母培养基

Cncnc-micro第48页/共61页按培养基的成分

合成培养基天然培养基半合成培养基Cncnc-micro第49页/共61页按培养的用途

基本培养基

加富培养基

选择培养基

鉴别不同微生物的培养基

保藏菌种培养基Cncnc-micro第50页/共61页基本培养基：按大多数微生物的营养需要配制一种培养基，称为基本培养基。再根据各种微生物的不同需要加入一、二种应用较广。如培养某种营养缺陷型菌株，先配制基本培养基，之后再加入缺陷型菌珠，需要的那种营养成分即可。Cncnc-micro第51页/共61页加富培养基是在培养基中加入血、血清、动植物组织提取。用来培养要求较苛刻的某些异养微生物。Cncnc-micro第52页/共61页选择培养基纤维分解菌含石蜡的培养基用蛋白质做唯一的氮源的培养基缺氮培养基可分离到固氮微生物

选择培养基Cncnc-micro第53页/共61页鉴别不同微生物的培养基

如大肠杆菌，接种到葡萄糖肉汤，麦芽糖肉汤和乳糖肉汤中，它们可以分解这几种糖，并产酸产气。如在这三种培养基中接种伤寒杆菌。伤寒杆菌只能发酵葡萄糖和麦芽糖，不发酵乳糖，只产酸不产气。这样就把大肠杆菌和伤寒杆菌区别开，产气由产生的气泡观察到，产酸可由指示剂的颜色变化观察到。Cncnc-micro第54页/共61页