1、微生物的营养和代谢,王莹 微生物学教研室,1. 营养物质,主要内容,微生物细胞的化学组成,营养物质,营养类型,3. 培养基（培养基的条件、制备、应用）,2. 营养物质的运输（4种营养吸收方式的特点比较）,4. 分解代谢与合成代谢,一、微生物细胞的组成元素,第一节 微生物的营养物质,二、微生物细胞化学组成,三、营养要素及生理功能,（一）碳源和能源,碳源（carbon source）提供细胞有机分子骨架，往往也是能量来源。最好的碳源是葡萄糖等单糖。,有机碳,CHONX型：蛋白质、核酸等，如牛肉膏、蛋白胨；,CHON型：简单蛋白质、氨基酸等，氨基酸；,CHO型：糖、有机酸、醇、脂等，如葡萄糖、蔗糖、
2、淀粉、糖蜜等；（最适宜的碳源）,CH型：烃类等，如石油、石蜡、天然气。,无机碳,CO型：CO2；,COX型：NaHCO3、CaCO3等。,微生物利用的碳源几乎是无限的，任何一个高明的化学家，只要他将一种新合成的有机化合物投放到自然界，必有一种可以降解它的微生物在等待着。,洋葱假单胞菌（Pseudomonas cepacia）可利用的碳源达90多种；甲烷氧化菌（Methylococcus capsulatus）只能利用甲烷和甲醇2种。,（二）氮源,氮源（nitrogen source）提供N元素，构成蛋白质、核酸等物质。常见的氮源如牛肉膏、蛋白胨、酵母粉等。,有机氮,NCHOX型：蛋白质、核酸等
3、，如牛肉膏、蛋白胨、蚕蛹粉；鱼粉、黄豆饼粉、玉米浆；,NCHO型：简单蛋白质、氨基酸等，氨基酸；,NH型：NH3、铵盐，如硫酸铵等；,NO型：硝酸盐等，硝酸钾、硝酸铵、硝酸钠；,N型：N2（固氮微生物 ）。,无机氮,速效氮源：一些无机氮源如硫酸铵等铵盐、氨基酸等。分子量小、结构简单，易被微生物吸收和利用，较短时间内就可满足菌体生长需要。,在微生物的发酵生产中，必须在培养基中添加一定比例的速效氮源和迟效氮源。,迟效氮源：大多数有机氮源的分子量大且存在形式较复杂，被微生物利用前还需进一步降解，微生物吸收和利用这样的氮源需要一段时间，称之为迟效氮源。,（三）无机盐（矿质元素）,无机盐,大量元素10-
4、310-4mol/L,微量元素10-610-8mol/L,一般功能,特殊功能,细胞组分：P、S、Ca2+ 、Mg2+,生理调节：维持渗透压、pH,自养菌能源：S、Fe2+ 、NH4+,H受体：NO3、SO42,酶的激活剂：Mg2+、Cu2+、Zn2+,特殊分子组成部分：Co2+ 、Mo2+,（四）生长因子,生长因子（growth factor）是一类微生物正常生长所必需的、需要量极微量的营养成分，包括氨基酸、维生素和碱基（嘌呤、嘧啶）以及一些卟啉、胺类、脂肪酸等。,根据微生物对生长因子的关系，将微生物分为3类：,1. 生长因子自养型微生物：多数真菌、放线菌和细菌不需要外界提供生长因子即可生长；
5、2. 生长因子异养型微生物：乳酸细菌、一些致病菌等必需外界提供生长因子方可生长；3. 生长因子过量合成微生物：如阿氏假囊酵母菌（Eremothecium ashba）可以过量分泌维生素B2。,4. 营养缺陷型（auxotroph）：某些菌株发生突变（自发突变或人工诱变）后，失去合成某种生长因子的能力，必须从外界环境获得该物质才能生长繁殖，这种突变型菌株称为营养缺陷型。,细胞中水的主要生理功能有： 作为细胞的组成成分； 提供细胞代谢的液体环境； 直接参与代谢； 调节细胞内的温度； 维持细胞内蛋白质、核酸等生物大分子天然构象的稳定。,（五）水,微生物的基本营养类型,第二节 微生物的营养类型,腐生型
6、（metatrophy）：可利用无生命的有机物(如动植物尸体和残体)作为碳源。寄生型（paratrophy）：寄生在活的寄主机体内吸取营养物质，离开寄主就不能生存。,在腐生型和寄生型之间还存在中间类型： 兼性腐生型(facultive metatrophy)； 兼性寄生型(facultive paratrophy)。,Para：附着的,Meta：变化、代谢,不同营养类型之间的界限并非绝对的！,有些微生物在不同生长条件下生长时，其营养类型也会发生改变。例如：紫色非硫细菌（purple nonsulphur bacteria）：1. 没有有机物时，同化CO2，为自养型微生物；2. 有机物存在时，利
7、用有机物进行生长，为异养型微生物；3. 光照和厌氧条件下，利用光能生长，为光能营养型微生物；4. 黑暗与好氧条件下，依靠有机物氧化产生的化学能生长，为化能营养型微生物。,第三节 营养物质的运输,根据营养物质来源不同划分根据培养基的物理状态划分根据培养培养基的用途划分,第四节 培养基,合成培养基由已知化学成分及数量的化学药品配置而成。天然培养基采用化学成分还不十分清楚或化学成分不恒定的天然有机物。半合成培养基以天然有机物为主要碳源、氮源及生长素的培养基中加入一些化学药品，以补充无机盐成分，使其更能充分微生物对生长的需要。,液体培养基 用于生产固体培养基(液体培养基+2%琼脂) 用于菌种保藏、纯种
8、分离、菌落特征观察以及活细胞计数等方面半固体培养基(液体培养基+0.5%琼脂) 多用于细菌有无动力的检查。,基础培养基-含有基本营养物质，用于满足一般微生物生长繁殖的培养基。营养培养基-在基础培养基中加入一些特殊的营养物质，以满足营养要求较高的微生物生长，又称加富培养基。选择培养基-在培养基中加入某些化学药品以抑制不需要的微生物生长。鉴别培养基-检查微生物生化反应的培养基，由于在反应发生时往往会出现一些现象，故用于对菌株的鉴定和分类。厌氧培养基-专门用于培养厌氧微生物的培养基。,选择培养基 鉴别培养基,常用的培养基,细菌培养基放线菌培养基真菌培养基,营养肉汤,高氏1号培养基,改良沙氏培养基,新
9、陈代谢（Metabolism） 一般泛指生物与周围环境进行物质交换和能量交换的过程。 生物小分子合成生物大分子 合成代谢 （同化） 耗能新陈代谢 能量代谢 物质 代 谢 产能 分解代谢 （异化） 生物大分子分解为生物小分子,IMViC试验I吲哚试验M甲基红试验VVP试验C枸橼酸盐利用试验大肠杆菌 + + 产气杆菌 + +,H2S试验培养基中含铅或铁分解含硫氨基酸产生H2S,生理生化实验,第五节 微生物的分解代谢,第六节 微生物的合成代谢,热源质（pyrogen） LPS121、20min不被破坏，250、30min 或180、4h被破坏。毒素内毒素、外毒素（大部分为蛋白质）。细菌素抑制或杀死近缘细菌的物质（蛋白质），作用于细胞膜，核糖体等。色素水溶性，脂溶性（金黄色葡萄球菌）。抗生素，酶，维生素等。,
