第5章 微生物的营养

第五章微生物的营养MicrobialNutition本章内容微生物的营养物质、营养类型及营养物质培养基运输方式微生物的营养

主要研究内容是阐明营养物质在微生物生命活动过程中的生理功能，以及微生物细胞从外界环境摄取营养物质的具体机制。营养物质（nutrient)指能满足机体生长、繁殖和完成各种生理活动所需要物质。营养（nutrition)微生物获得与利用营养物质的过程。第一节微生物的营养要求微生物细胞的化学组成营养物质及其功能微生物的营养类型一、微生物的化学组成

1、元素组成

主要元素：

C、H、O、N、P、S、Ca、Mg、Fe、K（四大元素占细胞总重的97%）

微量元素：Mn、Gu、Co、Zn、Cl等。元素细菌酵母菌霉菌碳5049.847.9氮1512.45.2氢86.76.7氧2031.140.2磷3——硫1——微生物细胞中几种主要元素的含量（干重％）特点:

1、随微生物的种类不同而异；2、随菌龄及培养条件的变化而变化。

上述元素以单独或化合物的形式存在于细胞内。（1）有机物：蛋白质、糖、脂类、核酸、维生素及其

降解产物和代谢中间产物。（2）无机物：水、食盐、硫酸等2、元素的存在形式（3）水（约占细胞总重70%～90%）游离水：溶剂、运输、代谢结合水：参与细胞结构的组成占水总量的17%—28%，如芽孢、孢子中。

二、营养物质及其生理功能

碳源氮源无机盐生长因子水能源1、碳源凡可被用来构成细胞物质或代谢产物中碳素来源的营养物质，都称为碳源。种类：

无机碳：如CO2和碳酸盐等。

有机碳：糖与糖的衍生物（多糖：如淀粉、麸皮、米糠等；饴糖；单糖）,脂类、醇类，有机酸、烃类、芳香族化合物等。功能：（1）提供合成细胞物质及代谢物的原料；（2）提供能源。微生物的碳源：凡必须利用有机碳的微生物，称为异养微生物；凡能利用无机碳为碳源的微生物，称为自养微生物。

类型元素水平化合物水平培养基原料水平有机碳C·H·O·N·X复杂蛋白质、核酸等牛肉膏、蛋白胨、花生饼粉等C·H·O·N多数氨基酸、简单蛋白质等一般氨基酸、明胶等C·H·O糖、有机酸、醇、脂类等葡萄糖、蔗糖、各种淀粉、糖蜜等C·H烃类天然气、石油及其不同馏份、石蜡油等无机碳C(?)——C·OCO2CO2C·O·XNaHCO3NaHCO3、CaCO3、等微生物的碳源谱2、氮源凡可被用来构成细胞物质或代谢产物中氮素来源的营养物质，都称为氮源。种类：

无机氮：铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐、尿素、氨、N2等；

有机氮：牛肉膏、鱼粉、花生饼粉、黄豆饼粉、玉米浆等.功能：

（1）合成细胞中氮物，如蛋白质、核酸等；（2）某些化能自养微生物（硝化细菌、氢细菌、硫细菌等）的能源物质。速效氮（碳）源：很快被微生物利用的物质，有利于菌体生长。如：硫铵、玉米浆等。用于发酵前期。迟效氮（碳）源：微生物利用速度较慢的物质，有利于代谢物质的形成。如花生饼粉、黄豆饼粉等。用于发酵后期。类型元素水平化合物水平培养基原料水平有机氮N·C·H·O·X复杂蛋白质、核酸等牛肉膏、酵母膏、饼粕粉、蚕蛹粉等N·C·H·O尿素、一般氨基酸、简单蛋白质等尿素、蛋白胨、明胶等无机氮N·HNH3、铵盐等(NH4)2SO4等N·O硝酸盐等KNO3等NN2空气

微生物的氮源谱

3、无机盐为微生物细胞生长提供碳、氮源以外的多种重要元素（包括大量元素和微量元素）的物质，多以盐的形式供给，称为无机盐。种类：硫酸盐、磷酸盐、氯化物以及含有钠、钾、镁、铁等金属元素的化合物。无机盐的生理功能：无机盐大量元素微量元素一般功能特殊功能

酶的激活剂（Cu2+、Mn2+、Zn2+等）

特殊分子或酶的结构成分（Zn、Mo等）

维持渗透压生理调节物质 酶的激活剂 pH的稳定化能自养菌的能源(S、Fe2+、NH4+、NO2-)无氧呼吸时的氢受体(NO3-、SO42-)细胞内一般分子成分(如P,S,Ca,Mg,Fe等)4生长因子是一类对微生物正常生活所不可缺少而需要量又不大，但微生物自身不能合成，或合成量不足以满足机体生长需要的有机化合物，称为生长因子。种类：维生素、氨基酸、碱基功能：（1）构成某些酶的辅基；（2）核酸组分分类（根据微生物对生长因子的需要）：生长因子自养型微生物；生长因子异养型微生物；生长因子过量合成的微生物。特点

不同的微生物需求的营养因子的种类和数量不同；

同种微生物对营养因子的需求也会随环境条件的变化而变化。5、水几种生物的游离水含量人体：~60%海蛰：~96%微生物孢子营养体霉菌孢子：~39%细菌芽孢：皮层：~70%核心：极低细菌：~80%酵母：~75%霉菌：~85%◆水在细胞中有两种存在形式：结合水和游离水.6、能源三、微生物的营养类型（一）、分类原则1、按能量来源分：根据能量转化为ATP的机制，将微生物分为两种基本代谢形式：1）化能营养型：依靠物质氧化过程放出能量进行生长的一类微生物，经氧化还原反应获能。

X还原型+A氧化型X氧化型+A还原型+ATP2）光能营养型：利用光能进行生活的微生物。此类微生物通过机体内特殊的光和色素将光能转化为化学能，然后供机体利用。

光能化学能光和色素2、根据微生物生长所需碳源的性质分：

自养型微生物：以简单无机物为营养物质的一类微生物

异养型微生物：以复杂有机物作为营养物质的一类微生物3、根据生物合成中供氢体的性质分：

无机营养型：电子供体为无机物

有机营养型：电子供体为有机物4、根据生长因子分：

营养缺陷型野生型或原养型

第二节培养基（meduim)

设计培养基的原则培养基的类型一、设计培养基的原则一、培养基配制原则1、培养基组分应适合微生物的营养特点（目的明确）2营养物的浓度与比例应恰当（营养协调）3物理化学条件适宜（条件适宜）4根据培养目的选择原料及其来源（经济节约）一、培养基配制原则（一）组分要适合微生物的营养特点实验室常用培养基一、培养基配制原则一、培养基的配置原则（二）注意各营养物质的浓度和配比一、培养基的配制原则3、物理化学条件适宜一、培养基配制原则PH值；水活度；氧化还原电位；3、理化适宜1）PH值控制pH值的方法1、内源调节：在培养基里加一些缓冲液或不溶性的碳酸盐；调节培养基的碳氮比。磷酸盐缓冲液：备用碱：2、外源调节：按实际需要不断从外界流加酸或碱，以调整培养液PH值的方法。2）水活度表示：在天然环境或人为环境中，微生物可实际利用的自由水或游离水的含量。微生物的生长范围aw值在0.60~0.998之间。2）水活度3）氧化还原电势（Eh）

又称氧化还原电位，度量某种氧化还原系统中还原剂释放电子或氧化剂接受电子趋势的一种指标。单位是V（伏）