1、第四章1 1 1 1 微生物的六类营养要素微生物的六类营养要素微生物的营养类型 微生物的营养类型 营养物质进入细胞的方式营养物质进入细胞的方式培养基培养基微生物的营养和培养基微生物的营养和培养基本章学习提示1、从本章起，学习内容进入到 微生物的生理部分 （包括 微生物营养 、 微生物代谢 和 微生物生长 三章内容）。2、营养是生命活动的起始点，它为生命活动提供必需的物质基础；有了营养，才可以进一步代谢、生长和繁殖。3、学习微生物的营养知识，是认识、利用和研究微生物的必要基础，尤其是在选用和设计符合微生物生理要求的培养基应用于科学研究或生产实际中具有重要的作用。4、 本章主要学习内容（ 1） 微
2、生物需要哪些营养？（ 2） 如何根据微生物的营养需要划分微生物的营养类型？（ 3） 微生物对营养物质是如何吸收的？（ 4） 如何根据微生物的营养需要选用和设计培养基？学习重点 ：微生物的营养物质及营养类型；培养基。学习难点 ：基团移位的分子机制；特殊培养基的成分分析。第一节 微生物的六类营养要素微生物的营养需要按营养元素水平分：大量元素微量元素： Zn、 Mn、 Cl、 Mo、 Se、Co、 Cu、 W、 Ni 等按营养物质的类型（营养要素）分：C、 H、 O、 NS、 PK、 Mg、 Ca、 Na、 Fe 等 矿质元素（灰分）碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐、水分一、碳源 (carbon
3、source）构成微生物细胞或代谢产物中碳架来源的营养物质。微生物利用 碳源 的 特点碳源谱 非常广泛最适碳源自养微生物 ： 无机碳源 （ C02、 HCO3-、 CO32-）。异养微生物 ： 有机碳源 中 “ CHO” 型 的糖类。各种微生物具体利用碳源的范围差异悬殊。异养微生物的碳源是一种 双功能 或 多功能 营养物。某些自养微生物也可利用少量有机物作碳源，某些异养微生物也可利用少量 C02作碳源，但都不是作为主要碳源。碳源碳源 +能能源源碳源碳源 +能源能源+？ (举一例举一例)Q：自养微生：自养微生物的碳源能物的碳源能作为能源吗作为能源吗 ?Q：异养菌能否把有机氮源：异养菌能否把有机氮
4、源作为碳源使用？配制培养基作为碳源使用？配制培养基时如何使用好此类营养物？时如何使用好此类营养物？二、氮源 (nitrogen source)构成微生物细胞和代谢产物中氮素来源的营养物质。微生物利用 氮源 的 特点氮 源谱 广泛最适氮 源 有机 氮 源 中 “ NCHOX” 型（蛋白胨、牛肉膏、酵母膏等 ） 和 “ NCHO” 型（氨基酸、尿素等 ） 。固氮微生物 ：能利用 N2作为氮源的微生物。自养微生物 ：异养微生物 ：无机 氮 源 中的 “ NH” 型（ NH3）和 “ NO” 型（ NO3-）。各种微生物具体利用氮源的范围有差异氨基酸自养型微生物 ：自养微生物和某些异养微生物。氨基酸异
5、养型微生物 ：大多数异养微生物。Q：固氮菌有：固氮菌有其他合适氮源其他合适氮源时是否固氮？时是否固氮？某些氮源是一种 双功能 营养物。硝化细菌能利用 NH3作为 氮源 和 能源注意与注意与 自养微自养微生物生物 和和 异养微异养微生物生物 的区别的区别Q：此类微生物对人类有何特殊的作用？：此类微生物对人类有何特殊的作用？三、能源 (energy source)能为微生物生命活动提供最初能量来源的营养物或辐射能。化能自养微生物的能源物质是一些还原态无机物 ，例如 NH4+、 NO2-、 S、 H2S、 H2和 Fe2+等，能氧化利用这些物质的微生物有硝化细菌、硫化细菌、硫细菌、氢细菌和铁细菌等。
6、Q：生物界的能源是否：生物界的能源是否都是直接或间接利用都是直接或间接利用太阳能这一种方式？太阳能这一种方式？四、生长因 子（ growth factor）是一类调节微生物正常代谢所必需的、但不能用简单碳、氮源自行合成的微量有机物。狭义： 维生素 。广义： 维生素 、 碱基 、 氨基酸 、卟啉类、甾醇、 C4 C6脂肪酸等。1、生长因子的种类2、生长因子与微生物的关系生长因子自养型微生物 ： 大多数真菌、放线菌、自养细菌、某些异养细菌 (E.coli等 )。生长因子异养型微生物： 乳酸菌、动物致病菌等某些异养细菌、许多酵母、支原体、原生动物、某些光合细菌等。生长因子过量合成微生物： 少数微生物
7、。 为防止生长因子缺乏，天然培养基中可加入富含生长因子的原料（酵母膏、麦芽汁、动植物组织提取液等）；组合培养基中加入复合维生素液等。可作为生长因子的生产菌Q：并非所有的微生：并非所有的微生物都需要生长因子，物都需要生长因子，哪哪 C源、源、 N源和能源呢源和能源呢？五、无机盐（ mineral salts） 大量元素 ：生长所需浓度在 10-3 10-4mol/L的元素。无机盐主要为微生物提供除碳、氮源以外的各种重要元素。微量元素 ：生长所需浓度在 10-6 10- 8mol/L的元素。 配制培养基时，针对 大量元素 加入的试剂 首选K2HPO4及 MgSO4（提供四种需要量最大的元素）；需要
8、量少的元素一般不必另行加入 ，因为在一般试剂、水、器皿或其他天然成分中都以杂质等状态存在。 但若配制研究营养代谢等的精细培养基，所用的玻璃器皿是硬质的，试剂是高纯度的，必要的微量元素需要一一加入。无机盐的生理功能 ：构成细胞组分； 调节细胞渗透压、 pH值和氧化还原电位；作为化能自养菌的能源（ S0、 Fe2+等）或无氧呼吸的氢受体（NO3-、 SO42-等）； 构成酶活性基团的组分，维持酶的活性。Q：培养基：培养基配方中没有配方中没有反映出的元反映出的元素是否都是素是否都是微生物生长微生物生长不需要的？不需要的？六、水（ water）1、水 的 功能2、微生物细胞的含水量微生物营养细胞含水量
9、约占细胞鲜重的 7090。含水量：营养体 孢子 细菌芽孢细胞中生化反应的良好介质；调节细胞温度；维持细胞的膨压；直接参与代谢反应（如 蓝细菌能利用水中的氢作为还原 CO2时的还原剂）。3、水分活度（ aw， water activity）水活度 ：是指在同温同压下，溶液中水的蒸汽压和纯水蒸汽压的比值。即： aw=P溶液 /P纯水 。它代表了微生物实际可利用的自由水的含量。微生物正常生长所需的水活度通常在 0.60 0.998之间。细菌要求的水活度较高，霉菌、酵母菌次之，耐旱微生物要求的水活度最低（接近 0.6）。Q：环境中的：环境中的含水量越高，含水量越高，是否意味微生是否意味微生物可利用的水
10、物可利用的水分越多？对培分越多？对培养基的配制有养基的配制有何指导意义？何指导意义？第二节 微生物的营养 类型一、营养类型的常见划分方法 按 能源 分按 碳源 分按 氢供体 分光能营养型 ：以 光能 作为能源。自养型 ：以 CO2作为主要或唯一碳源。无机营养型 ：还原 CO2合成细胞物质的氢供体是还原性无机物 。化能营养型 ：以 化学能 (物质氧化释放的能量 )作为能源。异养型 ：必需以 有机物 作 为 主要或唯一碳源 。有机营养型 ：合成细胞物质的氢供体是 有机物 。营养类型的划分是人为的，各种营养类型之间往往存在着中间过渡类型。红螺菌既可利用光能，也可在黑暗下生长。氢单胞菌是异养和自养的过渡型（兼性自养）
