第五章 微生物的营养Word文档格式.docx

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●构成细胞及代谢产物的骨架

●是大多数微生物代谢所需的能量来源

2碳源种类

●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

●实验室常用：

葡萄糖、果糖、蔗糖

（二）氮源（nitrogensource）

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。

1氮源功能

N来源；

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

2氮源种类

●分子态氮：

固氮微生物以分子氮为唯一氮源

●无机态氮：

铵盐几乎所有微生物能利用，硝酸盐

●有机态氮：

蛋白质及其降解产物

a速性（效）氮源：

实验室常用牛肉膏、蛋白质、酵母膏做氮源

b迟性（效）氮源：

生产用玉米浆、豆饼、葵花饼、花生饼等。

（三）无机盐（mineralsalts）

1无机盐功能

●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还可做为自养微生物的能源

●构成酶活性基的组成成分，维持酶活性。

Mg、Ca、K是多种E的激活剂

2无机盐种类

●Ca、K、Mg、Fe为大量元素，以无机盐阳离子形式被吸收，配培养基进要加磷酸盐、硫酸盐。

●Zn、Ca、Mn、Co、Mo等微量元素，在微生物培养中有0.1PPM就可以了，多数存在于其它原料中，不需另加。

（四）水

水的作用是多方面的：

●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，才能参与细胞代谢

●维持细胞的膨压（控制细胞形态）

（五）生长因子（growthfactor）

某些微生物不能合成且生长不可缺少的微量小分子有机物质叫生长因子。

1维生素

有的微生物自己不能合成某些维生素，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）。

2氨基酸

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。

3碱基

●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。

（六）能源（energysource）

•能为微生物提供最初能量来源的营养物质或辐射能

•化学能、光能

•生物能

第二节微生物的营养类型

（一）自养微生物

可以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。

1光能自养微生物（光能无机营养型）

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

2化能自养微生物

●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或碳盐为碳源，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。

（二）异养微生物（有机营养型）

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。

1光能异养微生物

●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。

2化能异养微生物（化能有机营养型）

●微生物的主要营养类型

●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。

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方式不同，可将异养微生物分为腐生型和寄生型两大类:

腐生型：

从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

中间类型（兼性腐生或兼性寄生）：

如结核杆地菌、痢疾杆菌就是兼性寄生菌。

（三）微生物的营养类型特例

以上四种营养类型划分不是绝对的

●红螺菌既可利用光能，也可利用化能（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于能否利用CO2，而在于是否以CO2式.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。

第三节营养物质的吸收

（一）质膜的选择透性：

●某些水溶性小分子如水、某些盐可自由扩散

●脂溶性小分子可溶解进入

●其它小分子需要细胞的主动作用，许多酶参与并消耗能量才能进入

●大分子物质需要先在细胞外经胞外酶分解分解成小分子物质，再按以上方式进入

（二）营养物质进入细胞的方式

1单纯扩散（simplediffusion）

●一些小分子，如水、某些无机离子

●物质进入细胞的动力是细胞内外的浓度差（顺浓度梯度）

●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化学反应

2促进扩散（facilitateddiffusion）

●细胞膜上的载体蛋白参与扩散，其它同单纯扩散

●载体蛋白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。

促进扩散特点:

●物质运输动力是细胞外的浓度差（顺浓度梯度）

●运输过程不消耗能量

●速度加快

●有载体蛋白参加，载体蛋白（渗透酶）

●有特异性

3主动运输

●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

●被运送物质不发生化学变化。

4基团移位（grouptranslocation）

●运输过程中需要能量，可逆浓度梯度运输

●被运输的物质发生化学变化

●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

基团转位运输特点：

●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

（三）微生物对环境中大分子物质的分解利用

微生物细胞不能直接吸收大分子有机物质，必须先向环境中分泌水解酶类（胞外酶），把大分子分解成小分子物质，再加以吸收利用

不同微生物具有不同优势胞外酶

第四节培养基（Medium）

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混合物叫营养基

（一）配制培养基的原则

1要适合微生物的营养特点：

●微生物种类、营养类型、腐生或寄生

●实验室常用培养基：

细菌用牛肉膏蛋白胨培养基；

酵母菌用麦芽汁培养基；

放线菌用高氏培养基、霉菌用查氏培养基等

2使营养物质浓度适宜、配比得当

●浓度：

一般不宜高浓度，高渗抑菌

●配比：

主要考虑C/N，尤其要考虑充分利用N源，实验室一般为2：

1

3要有适当的pH值

●不同微生物尤其最适生长pH值

●要考虑培养过程中微生物代谢产物对pH值的改变

4要根据培养目的配制

●需要菌体，N源适当提高，利于蛋白质合成

●如需要代谢产物，则适当增加前体物质

5经济原则

原料价廉、来源广、易制

（二）培养基的类型及应用

1根据微生物的种类

●细菌培养基

●放线菌培养基

●霉菌培养基

●酵母培养基

2按培养基的成分

●合成培养基：

由化学成分清楚的化学试剂配制

●半合成培养基：

利用一些化学成分不清楚或不恒定的物质配置

●天然培养基：

用天然有机物质配制

3按培养基的物理状态

●固体培养基：

加1.8～2.0%琼脂等

●半固体培养基：

加0.3～0.5%琼脂等

●液体培养基:

不加凝固剂

固体培养基:

琼脂固体培养基

明胶培养基

硅胶固体培养基

天然固体基质

琼脂固体培养基（加1.5～2.0%）：

⏹琼脂是由红藻门石花菜江蓠等藻类中提取的胶体多糖。

◆琼脂的化学成分主要为多聚半乳糖硫酸上下酯，熔点～96℃，凝固点是40～50℃。

◆琼脂培养基可反复溶化凝固而不变性质。

◆绝大多数微生物不水解琼脂。

液体培养基

不加凝固剂的培养基，营养物质分布均匀，微生物能与营养物质充分接触，利用适合积累代谢产物。

多用于生理研究和发酵工业生产中。

另外，病毒与立克氏体，衣原体不活细胞专性寄生微生物，常用鸡胚培养法和动物培养法进行培养。

4按培养的特殊用途分

●基本培养基：

根据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。

使用时再根据需要加入其它成分

●加富培养基

是在培养基中加入血、血清、动植物组织提取物，用来培养要求较苛刻的某些异养微生物，如支原体。

●选择培养基：

根据某些微生物的特殊营养需求配制；

或在培养基制加入一些抑制非目的菌的试剂，如某些抗生素，达到使目的菌良好生长而其它微生物受抑制的选择效果

●鉴别培养基：

在培养基制加入某种试剂，它能与某些微生物的代谢产物反应而显色、产生沉淀等，从而达到鉴别微生物的作用

（三）动物培养和组织培养

●细胞内寄生物、病原微生物

●动物培养：

实验动物、鸡胚

●组织培养：

组织快、细胞系、寄生细菌

思考题

1什么叫营养、营养物质？

2试述微生物5大类营养物质及其功能

3试述配置培养基的原则

4以能源和碳源的不同，可把微生物分为哪些类型？

5试述培养基的主要类型及其特点、应用范围