第五章

微生物的營養(yǎng)第一節(jié)

微生物的六種營養(yǎng)要素第二節(jié)微生物的營養(yǎng)類型第三節(jié)營養(yǎng)物質的跨膜運輸第四節(jié)培養(yǎng)基第五章

微生物的營養(yǎng)1第一節(jié)

微生物的六種營養(yǎng)要素

微生物細胞的構成第一節(jié)

微生物的六種營養(yǎng)要素2微生物細胞的化學組成碳、氫、氧、氮、硫、磷、鈣、鎂、鉀、氯及多種微量元素。營養(yǎng)物質“營養(yǎng)上的統(tǒng)一性”微生物細胞的化學組成3一、碳源類型元素水平化合物水平培養(yǎng)基原料水平有機碳C?H?O?N?X復雜蛋白質、核酸等牛肉膏、蛋白胨、花生餅粉等C?H?O?N多數氨基酸，簡單蛋白質一般氨基酸、明膠等C?H?O糖、有機酸、醇、脂等葡萄糖、蔗糖、各種淀粉、糖蜜等C?H烴類天然氣、石油及其不同餾分、石蠟油等無機碳C（？）————C?OCO2CO2C?O?XNaHCO3、CaCO3等NaHCO3、CaCO3、白堊等一、碳源元素水平化合物水平培養(yǎng)基原料水平有C?H?O?N?X4碳源主要功能：1、細胞中的碳素來源；2、提供微生物生長發(fā)育所需的能量。對碳源的分析：凡能利用有機碳源的微生物，為異養(yǎng)微生物；凡能利用無機碳源的微生物是自養(yǎng)微生物。在發(fā)酵工業(yè)中，常用的碳素原料主要有：山芋粉、玉米粉、麩皮、廢糖蜜、野生植物淀粉等。碳源主要功能：1、細胞中的碳素來源；在發(fā)酵工業(yè)中，常用5（二）氮源(nitrogensource)：注意C/N對微生物生長的影響！類型元素水平化合物水平培養(yǎng)基原料水平有機氮N?C?H?O?X復雜蛋白質、核酸等牛肉膏、酵母膏、餅粕粉、蠶蛹粉等N?C?H?O尿素、一般氨基酸，簡單蛋白質等尿素、蛋白胨、明膠等無機氮N?HNH3、銨鹽等（NH4）2SO4等N?O硝酸鹽等KNO3等NN2

空氣微生物的氮源譜（二）氮源(nitrogensource)：類型元素水平化6第五章微生物的營養(yǎng)課件7第五章微生物的營養(yǎng)課件8（三）能源（energysource)：能為微生物的生命活動提供最初能量來源的營養(yǎng)物或輻射能。

能源譜:1、化學物質

有機物：化能異養(yǎng)微生物的能源（同碳源）無機物：化能自養(yǎng)微生物的能源（不同于碳源）2、輻射能：光能自養(yǎng)和光能異養(yǎng)微生物的能源化能自養(yǎng)型的微生物，其利用的能源物質是一些還原態(tài)的無機物質，如NH4+、NO2-、S、H2S、H2、Fe2+

等。（三）能源（energysource)：能為微生物的生命活9

四、生長因子（growthfactor)：

是一類對微生物正常代謝必不可少且不能用簡單的碳源或氮源自行合成的有機物。廣義的生長因子除維生素外，還包括堿基、卟啉及其衍生物、甾醇、胺類、C4~C8的分枝或直鏈脂肪酸，以及需要量較大的氨基酸。

狹義的生長因子就是指維生素。

四、生長因子（growthfactor)：10生長因子功能為：構成細胞成分；調節(jié)代謝，維持生命的正常活動。

天然培養(yǎng)基，則可加入富含生長因子的原料—酵母膏、玉米漿、肝浸液、麥芽汁或其他新鮮的動植物組織浸液；合成培養(yǎng)基，可加入復合維生素液。第五章微生物的營養(yǎng)課件11五、無機鹽

凡是生長所需濃度在10-3~10-4mol/L范圍內的元素，可稱為大量元素，如K、Ca、Na、Mg、S、P、Fe等；凡所需濃度在10-6~10-8mol/L范圍內的元素，稱為微量元素，如Mn、Cu、Zn、Co、Mo等。Fe介于大量元素和微量元素之間。五、無機鹽12功能：⑴大量元素①一般功能：

a.細胞內一般分子成分（P、S、Ca、Mg、Fe等）；b.生理調節(jié)物質：滲透壓的維持（Na等）；酶的激活劑（Mg等）；穩(wěn)定pH；②特殊功能：

a.化能自養(yǎng)菌的能源（S、Fe2+、NH+、NO2-等）；b.無氧呼吸時的氫受體（NO3-、SO42-等）功能：13⑵微量元素：

a.酶的激活劑（Cu2+、Mn2+、Zn2+等）；

b.特殊分子結構成分（Co、Mo等）配制培養(yǎng)基適當添加大量和微量元素⑵微量元素：14（六）水：主要作用：細胞物質的組成成分；生物化學反應的介質；細胞內各種物質的基本溶劑；調節(jié)細胞內的溫度，保持生活環(huán)境溫度的恒定。（六）水：15生物類型營養(yǎng)要素動物（異養(yǎng)）微生物綠色植物（自養(yǎng)）異養(yǎng)自養(yǎng)碳源糖類、脂肪糖、醇、有機酸等二氧化碳、碳酸鹽等二氧化碳、碳酸鹽等氮源蛋白質或其降解物蛋白質或其降解物、有機氮化合物、無機氮化合物、氮無機氮化合物、氮無機氮化合物能源與碳源相同與碳源相同氧化無機物或利用日光能利用日光能生長因子維生素部分需要維生素不需要不需要無機元素無機鹽無機鹽無機鹽無機鹽水分水水水水微生物和動物、植物營養(yǎng)要素的比較動物微生物綠色植物異養(yǎng)自養(yǎng)碳源糖、醇、有機酸等氮源蛋白質或其16第二節(jié)微生物的營養(yǎng)類型分類標準營養(yǎng)類型1.以能源分光能營養(yǎng)型（phototroph）化能營養(yǎng)型（chemotroph）2.以供氫體分無機營養(yǎng)型（lithotroph）有機營養(yǎng)型（organotroph）3.以碳源分自養(yǎng)型（autotroph）異養(yǎng)型（heterotroph）4.以合成氨基酸能力分氨基酸營養(yǎng)型（aminoacidautotroph）氨基酸自養(yǎng)型（aminoacidheterotroph）5.以生長因子分原養(yǎng)型（protoroph）或野生型（wildtype）營養(yǎng)缺陷型（auxotroph）6.以取食方式分滲透營養(yǎng)型（osmotroph）吞噬營養(yǎng)型（phagocytosis）7.以取得死或活有機物分腐生型（saprophytism）寄生型（parasitism）第二節(jié)微生物的營養(yǎng)類型1.以能源分2.以供氫17第五章微生物的營養(yǎng)課件181．光能無機自養(yǎng)型（光能自養(yǎng)型）能以CO2為主要唯一或主要碳源；進行光合作用獲取生長所需要的能量；以無機物如H2、H2S、S等作為供氫體或電子供體，使CO2還原為細胞物質；藻類及藍細菌等和植物一樣，以水為電子供體（供氫體），進行產氧型的光合作用，合成細胞物質。紅硫細菌，以H2S為電子供體，產生細胞物質，并伴隨硫元素的產生。CO2+2H2S光能光合色素[

CH2O]+2S+H2O1．光能無機自養(yǎng)型（光能自養(yǎng)型）能以CO2為主要唯一或主要碳192．光能有機異養(yǎng)型（光能異養(yǎng)型）不能以CO2為主要或唯一的碳源；以有機物作為供氫體，利用光能將CO2還原為細胞物質；在生長時大多數需要外源的生長因子；例如，紅螺菌屬中的一些細菌能利用異丙醇作為供氫體，將CO2還原成細胞物質，同時積累丙酮。CHOH+CO2H3CH3C2光能光合色素2CH3C0CH3+[CH2O]+H2O2．光能有機異養(yǎng)型（光能異養(yǎng)型）不能以CO2為主要或唯一的碳203．化能無機自養(yǎng)型（化能自養(yǎng)型）生長所需要的能量來自無機物氧化過程中放出的化學能；以CO2或碳酸鹽作為唯一或主要碳源進行生長時，利用H2、H2S、Fe2+、NH3或NO2-等無機物作為電子供體使CO2還原成細胞物質。化能無機自養(yǎng)型只存在于微生物中，可在完全沒有有機物及無光的環(huán)境中生長。它們廣泛分布于土壤及水環(huán)境中,參與地球物質循環(huán)；3．化能無機自養(yǎng)型（化能自養(yǎng)型）生長所需要的能量來自無機物氧214．化能有機異養(yǎng)型（化能異養(yǎng)型）生長所需要的能量均來自有機物氧化過程中放出的化學能；生長所需要的碳源主要是一些有機化合物，

如淀粉、糖類、纖維素、有機酸等。有機物通常既是碳源也是能源；大多數細菌、真菌、原生動物都是化能有機異養(yǎng)型微生物；所有致病微生物均為化能有機異養(yǎng)型微生物；4．化能有機異養(yǎng)型（化能異養(yǎng)型）生長所需要的能量均來自有機物225．營養(yǎng)缺陷型某些菌株發(fā)生突變(自然突變或人工誘變)后,失去合成某種(或某些)對該菌株生長必不可少的物質(通常是生長因子如氨基酸、維生素)的能力，必須從外界環(huán)境獲得該物質才能生長繁殖，這種突變型菌株稱為營養(yǎng)缺陷型(auxotroph)，相應的野生型菌株稱為原養(yǎng)型(prototroph)。5．營養(yǎng)缺陷型某些菌株發(fā)生突變(自然突變或人工誘變)后,失去23第三節(jié)營養(yǎng)物質的跨膜運輸

第三節(jié)營養(yǎng)物質的跨膜運輸24一、單純擴散(simplediffusion):特點：1.從高濃度向低濃度擴散；2.運輸速率與濃度梯度差成正比；3.不消耗代謝能，無選擇性；4.非主要運輸方式。運輸對象：氣體、水、某些水溶性物質（乙醇等）和脂溶性物質、大腸桿菌吸收鈉離子。一、單純擴散(simplediffusion):25二、促進擴散（facilitateddiffusion)：為被動擴散

除具有單純擴散的特點之外，運輸需要載體蛋白參與，具有專一性。

特點：物質由高濃度區(qū)向低濃度區(qū)擴散；不需要能量；擴散特異性載體蛋白（滲透酶）參與；擴散速度較快。運送營養(yǎng)物質的種類：無機離子和糖類等二、促進擴散（facilitateddiffusion)：26三、主動運輸（activetransport)

特點：逆濃度梯度運輸；需要提供能量；需要特異性載體蛋白參與；微生物吸收營養(yǎng)物質的主要機制。運送營養(yǎng)物質的種類：無機離子、有機離子和一些糖類等三、主動運輸（activetransport)27四、基團移位：(grouptranslocation)

特點：逆濃度梯度運輸；需要能量；需要特異性載體蛋白；被轉運的物質改變了化學結構。運送物質：葡萄糖、果糖、甘露糖、核甘酸、丁酸和腺嘌呤等。四、基團移位：(grouptranslocation)28在微生物中廣泛存在的基團轉位的一個例子是磷酸轉移酶系統(tǒng)。該磷酸轉移酶系統(tǒng)包括酶I、酶II和Hpr。酶I和Hpr是非特異性的，酶II是特異性的。其運送步驟為：酶I第一步：PEP+HPrP~HPr+丙酮酸酶II第二步：P-Hpr+糖糖—P+Hpr在微生物中廣泛存在的基團轉位的一個例子是磷酸轉移酶系統(tǒng)。該磷29四種運送營養(yǎng)物質方式四種運送營養(yǎng)物質方式30比較項目單純擴散促進擴散主動運送基團轉位特異載體蛋白運送速度溶質運送方向平衡時內外濃度運送分子能量消耗運送前后溶質分子載體飽和效應與溶質類似物運送抑制劑運送對象舉例無慢由濃到稀內外相等無特異性不需要不變無無競爭性無H2O、CO2、O2、甘油、少數氨基酸、鹽類、代謝抑制劑有快由濃到稀內外相等特異性不需要不變有有競爭性有SO42-、PO43-；糖（真核生物）有快由稀到濃內部濃度高得多特異性需要不變有有競爭性有氨基酸、乳糖等糖類，Na+、Ca2+等無機離子有快由稀到濃內部濃度高得多特異性需要改變有有競爭性有葡萄糖、果糖、甘露糖、嘌呤、核苷、脂肪酸等。四種運送營養(yǎng)物質方式的比較比較項目單純擴散促進擴散主動運送基團轉位特異載體蛋白無有有有31第四節(jié)培養(yǎng)基

一、定義：培養(yǎng)基(medium/culturemedium)一種人工配制的、適合微生物生長繁殖或產生代謝產物用的混合養(yǎng)料。具備六種營養(yǎng)要素、盡快滅菌。二、配制原則

1、目的明確：

實驗室：不計較成本，重復性要強；大生產：考慮成本（1）種子培養(yǎng)基：利于菌種快速繁殖（2）發(fā)酵培養(yǎng)基：利于產物生成

第四節(jié)培養(yǎng)基一、定義：培養(yǎng)基(medium/cultu322、營養(yǎng)協(xié)調：

C/N3、條件適宜：

①PH：細菌7.0～8.0,放線菌7.5～8.5,酵母菌3.8～6.0,霉菌4.0～5.8；A)內源調節(jié)緩沖體系(磷酸緩沖液)備用堿（CaCO３、NaHCO３）B)外源調節(jié):加入酸液或堿液②滲透壓和水活度：等滲適宜(0.998-0.6)③氧化還原勢：發(fā)酵0.1V呼吸在微生物培養(yǎng)過程中，引起pH改變的原因有哪些？在實踐中如何保證微生物處于較穩(wěn)定和合適的pH環(huán)境？2、營養(yǎng)協(xié)調：在微生物培養(yǎng)過程中，引起pH改變的原因有哪些？334、經濟節(jié)約（1）以粗代精（2）以“野”代“家”（3）以廢代好（4）以簡代繁（5）以烴代糧（6）以纖代糖（7）以氮代朊（8）以“國”代“進”4、經濟節(jié)約34三、設計步驟1、生態(tài)模擬２、參考文獻３、精心設計４、試驗比較

三、設計步驟35四、培養(yǎng)基種類

（一）按對培養(yǎng)基成分的了解來分

１．天然培養(yǎng)基(complexmedium;undefinedmedium)：

指利用各種動、植物或微生物的原料，其成分難以確切知道。用作這種培養(yǎng)基的主要原料：牛肉膏、麥芽汁、蛋白胨、酵母膏、玉米粉、麩皮、各種餅粉、馬鈴薯、牛奶、血清等優(yōu)點：取材廣泛，營養(yǎng)全面和豐富，制備方便，價格低廉，適宜于大規(guī)模培養(yǎng)微生物。缺點：成分復雜，成分不穩(wěn)定。牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基:牛肉膏10g,蛋白胨5g,NaCl10g,水1000mL四、培養(yǎng)基種類牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基:36２．合成培養(yǎng)基(definedmedium)：利用已知成分和數量的化學物質配置而成。優(yōu)點：成分精確、重復性好；如高氏一號培養(yǎng)基。缺點：價格較貴、配制較煩、營養(yǎng)貧瘠、生長慢。一般用于實驗室進行營養(yǎng)代謝、分類鑒定和選育菌種、菌種鑒定和生物測定等定量要求較高的研究工作上。３．半合成培養(yǎng)基(semi-definedmedium)：用一部分天然物質作為碳氮源及生長輔助物質，又適當補充少量無機鹽類配制的培養(yǎng)基。半合成培養(yǎng)基應用最廣，能使絕大多數微生物良好地生長。如土豆蔗糖培養(yǎng)基。NaCl

0.5g，KNO3

1g，K2HPO4·3H2O

0.5g，MgSO4·7H2O

0.5g，F(xiàn)eSO4·7H2O0.01g，可溶性淀粉20g，瓊脂

15-25g，水1000ml

pH7.4-7.6土豆(即馬鈴薯)200g，葡萄糖20g，瓊脂20g

２．合成培養(yǎng)基(definedmedium)：NaCl

37（二）按培養(yǎng)基外觀的物理狀態(tài)來分

1、固體培養(yǎng)基(solidmedium)：根據固體的性質可把其分為四類：①凝固培養(yǎng)基：加1~2%瓊脂或5~12%明膠作凝固劑②非可逆性凝固培養(yǎng)基：血清或無機硅膠③天然固體培養(yǎng)基：由天然固體狀基質直接制成④濾膜。固體培養(yǎng)基在科學研究和生產實踐上具有廣闊的用途，如用于菌種的分離、鑒定、菌落計數，檢驗雜菌，選種、育種，菌種保藏，抗生素等生物活性物質的生物測定等，還可以用于固體發(fā)酵。（二）按培養(yǎng)基外觀的物理狀態(tài)來分382、半固體培養(yǎng)基(semi-solidmedium)：加入少量的凝固劑到液體培養(yǎng)基中就配制成半固體培養(yǎng)基，瓊脂用量一般在0.5%左右。常用來觀察細菌的運動性，鑒定噬菌體的效價和厭氧菌的培養(yǎng)及菌種保存等。3、液體培養(yǎng)基(liquidmedium)：所配制的培養(yǎng)基是液態(tài)的，其中的成分基本上溶于水，沒有明顯的固形物。液體培養(yǎng)基營養(yǎng)成分分布均勻，適用于做細致的生理代謝等各項基本理論的研究，更適用于現(xiàn)代化的大規(guī)模發(fā)酵生產。

4、脫水培養(yǎng)基2、半固體培養(yǎng)基(semi-solidmedium)：39（三）按培養(yǎng)基的功能來分

1、選擇性培養(yǎng)基(selectedmedium)根據某種微生物的特殊營養(yǎng)要求或對某化學、物理因素的抗性而設計的培養(yǎng)基，其功能是使混合菌樣中的劣勢菌變成優(yōu)勢菌，從而提高該菌的篩選效率。一般利用“投其所好”和“取其所抗”的原理，如馬丁氏培養(yǎng)基、阿須貝培養(yǎng)基等。選擇性培養(yǎng)基：特殊營養(yǎng)要求，富集特定菌群。加富\抑制劑。2.鑒別培養(yǎng)基(differentialmedium)：培養(yǎng)基中加有能與某一菌的無色代謝產物發(fā)生顯色反應的指示劑，從而用肉眼就能使該菌菌落與外形相似的其它種菌落相區(qū)分的培養(yǎng)基。最常見的鑒別性培養(yǎng)基是伊紅美藍乳糖培養(yǎng)基，即EMB培養(yǎng)基。它在飲用水、牛乳的大腸桿菌等細菌學檢驗以及遺傳學研究上有重要用途。（三）按培養(yǎng)基的功能來分40改良EMB的成分：其中的伊紅和美藍兩種苯胺染料可抑制革蘭氏陽性細菌和一些難培養(yǎng)的革蘭氏陰性細菌。在低酸度時，這兩種染料結合形成沉淀，起著產酸指示劑的作用。EMB在鑒定各種腸道桿菌中的作用概括如下圖：改良EMB的成分：41五、培養(yǎng)基的配制計算稱量加水溶解調節(jié)pH過濾分裝放塞包扎加壓滅菌五、培養(yǎng)基的配制42第五章

微生物的營養(yǎng)第一節(jié)

微生物的六種營養(yǎng)要素第二節(jié)微生物的營養(yǎng)類型第三節(jié)營養(yǎng)物質的跨膜運輸第四節(jié)培養(yǎng)基第五章

微生物的營養(yǎng)43第一節(jié)

微生物的六種營養(yǎng)要素

微生物細胞的構成第一節(jié)

微生物的六種營養(yǎng)要素44微生物細胞的化學組成碳、氫、氧、氮、硫、磷、鈣、鎂、鉀、氯及多種微量元素。營養(yǎng)物質“營養(yǎng)上的統(tǒng)一性”微生物細胞的化學組成45一、碳源類型元素水平化合物水平培養(yǎng)基原料水平有機碳C?H?O?N?X復雜蛋白質、核酸等牛肉膏、蛋白胨、花生餅粉等C?H?O?N多數氨基酸，簡單蛋白質一般氨基酸、明膠等C?H?O糖、有機酸、醇、脂等葡萄糖、蔗糖、各種淀粉、糖蜜等C?H烴類天然氣、石油及其不同餾分、石蠟油等無機碳C（？）————C?OCO2CO2C?O?XNaHCO3、CaCO3等NaHCO3、CaCO3、白堊等一、碳源元素水平化合物水平培養(yǎng)基原料水平有C?H?O?N?X46碳源主要功能：1、細胞中的碳素來源；2、提供微生物生長發(fā)育所需的能量。對碳源的分析：凡能利用有機碳源的微生物，為異養(yǎng)微生物；凡能利用無機碳源的微生物是自養(yǎng)微生物。在發(fā)酵工業(yè)中，常用的碳素原料主要有：山芋粉、玉米粉、麩皮、廢糖蜜、野生植物淀粉等。碳源主要功能：1、細胞中的碳素來源；在發(fā)酵工業(yè)中，常用47（二）氮源(nitrogensource)：注意C/N對微生物生長的影響！類型元素水平化合物水平培養(yǎng)基原料水平有機氮N?C?H?O?X復雜蛋白質、核酸等牛肉膏、酵母膏、餅粕粉、蠶蛹粉等N?C?H?O尿素、一般氨基酸，簡單蛋白質等尿素、蛋白胨、明膠等無機氮N?HNH3、銨鹽等（NH4）2SO4等N?O硝酸鹽等KNO3等NN2

空氣微生物的氮源譜（二）氮源(nitrogensource)：類型元素水平化48第五章微生物的營養(yǎng)課件49第五章微生物的營養(yǎng)課件50（三）能源（energysource)：能為微生物的生命活動提供最初能量來源的營養(yǎng)物或輻射能。

能源譜:1、化學物質

有機物：化能異養(yǎng)微生物的能源（同碳源）無機物：化能自養(yǎng)微生物的能源（不同于碳源）2、輻射能：光能自養(yǎng)和光能異養(yǎng)微生物的能源化能自養(yǎng)型的微生物，其利用的能源物質是一些還原態(tài)的無機物質，如NH4+、NO2-、S、H2S、H2、Fe2+

等。（三）能源（energysource)：能為微生物的生命活51

四、生長因子（growthfactor)：

是一類對微生物正常代謝必不可少且不能用簡單的碳源或氮源自行合成的有機物。廣義的生長因子除維生素外，還包括堿基、卟啉及其衍生物、甾醇、胺類、C4~C8的分枝或直鏈脂肪酸，以及需要量較大的氨基酸。

狹義的生長因子就是指維生素。

四、生長因子（growthfactor)：52生長因子功能為：構成細胞成分；調節(jié)代謝，維持生命的正常活動。

天然培養(yǎng)基，則可加入富含生長因子的原料—酵母膏、玉米漿、肝浸液、麥芽汁或其他新鮮的動植物組織浸液；合成培養(yǎng)基，可加入復合維生素液。第五章微生物的營養(yǎng)課件53五、無機鹽

凡是生長所需濃度在10-3~10-4mol/L范圍內的元素，可稱為大量元素，如K、Ca、Na、Mg、S、P、Fe等；凡所需濃度在10-6~10-8mol/L范圍內的元素，稱為微量元素，如Mn、Cu、Zn、Co、Mo等。Fe介于大量元素和微量元素之間。五、無機鹽54功能：⑴大量元素①一般功能：

a.細胞內一般分子成分（P、S、Ca、Mg、Fe等）；b.生理調節(jié)物質：滲透壓的維持（Na等）；酶的激活劑（Mg等）；穩(wěn)定pH；②特殊功能：

a.化能自養(yǎng)菌的能源（S、Fe2+、NH+、NO2-等）；b.無氧呼吸時的氫受體（NO3-、SO42-等）功能：55⑵微量元素：

a.酶的激活劑（Cu2+、Mn2+、Zn2+等）；

b.特殊分子結構成分（Co、Mo等）配制培養(yǎng)基適當添加大量和微量元素⑵微量元素：56（六）水：主要作用：細胞物質的組成成分；生物化學反應的介質；細胞內各種物質的基本溶劑；調節(jié)細胞內的溫度，保持生活環(huán)境溫度的恒定。（六）水：57生物類型營養(yǎng)要素動物（異養(yǎng)）微生物綠色植物（自養(yǎng)）異養(yǎng)自養(yǎng)碳源糖類、脂肪糖、醇、有機酸等二氧化碳、碳酸鹽等二氧化碳、碳酸鹽等氮源蛋白質或其降解物蛋白質或其降解物、有機氮化合物、無機氮化合物、氮無機氮化合物、氮無機氮化合物能源與碳源相同與碳源相同氧化無機物或利用日光能利用日光能生長因子維生素部分需要維生素不需要不需要無機元素無機鹽無機鹽無機鹽無機鹽水分水水水水微生物和動物、植物營養(yǎng)要素的比較動物微生物綠色植物異養(yǎng)自養(yǎng)碳源糖、醇、有機酸等氮源蛋白質或其58第二節(jié)微生物的營養(yǎng)類型分類標準營養(yǎng)類型1.以能源分光能營養(yǎng)型（phototroph）化能營養(yǎng)型（chemotroph）2.以供氫體分無機營養(yǎng)型（lithotroph）有機營養(yǎng)型（organotroph）3.以碳源分自養(yǎng)型（autotroph）異養(yǎng)型（heterotroph）4.以合成氨基酸能力分氨基酸營養(yǎng)型（aminoacidautotroph）氨基酸自養(yǎng)型（aminoacidheterotroph）5.以生長因子分原養(yǎng)型（protoroph）或野生型（wildtype）營養(yǎng)缺陷型（auxotroph）6.以取食方式分滲透營養(yǎng)型（osmotroph）吞噬營養(yǎng)型（phagocytosis）7.以取得死或活有機物分腐生型（saprophytism）寄生型（parasitism）第二節(jié)微生物的營養(yǎng)類型1.以能源分2.以供氫59第五章微生物的營養(yǎng)課件601．光能無機自養(yǎng)型（光能自養(yǎng)型）能以CO2為主要唯一或主要碳源；進行光合作用獲取生長所需要的能量；以無機物如H2、H2S、S等作為供氫體或電子供體，使CO2還原為細胞物質；藻類及藍細菌等和植物一樣，以水為電子供體（供氫體），進行產氧型的光合作用，合成細胞物質。紅硫細菌，以H2S為電子供體，產生細胞物質，并伴隨硫元素的產生。CO2+2H2S光能光合色素[

CH2O]+2S+H2O1．光能無機自養(yǎng)型（光能自養(yǎng)型）能以CO2為主要唯一或主要碳612．光能有機異養(yǎng)型（光能異養(yǎng)型）不能以CO2為主要或唯一的碳源；以有機物作為供氫體，利用光能將CO2還原為細胞物質；在生長時大多數需要外源的生長因子；例如，紅螺菌屬中的一些細菌能利用異丙醇作為供氫體，將CO2還原成細胞物質，同時積累丙酮。CHOH+CO2H3CH3C2光能光合色素2CH3C0CH3+[CH2O]+H2O2．光能有機異養(yǎng)型（光能異養(yǎng)型）不能以CO2為主要或唯一的碳623．化能無機自養(yǎng)型（化能自養(yǎng)型）生長所需要的能量來自無機物氧化過程中放出的化學能；以CO2或碳酸鹽作為唯一或主要碳源進行生長時，利用H2、H2S、Fe2+、NH3或NO2-等無機物作為電子供體使CO2還原成細胞物質。化能無機自養(yǎng)型只存在于微生物中，可在完全沒有有機物及無光的環(huán)境中生長。它們廣泛分布于土壤及水環(huán)境中,參與地球物質循環(huán)；3．化能無機自養(yǎng)型（化能自養(yǎng)型）生長所需要的能量來自無機物氧634．化能有機異養(yǎng)型（化能異養(yǎng)型）生長所需要的能量均來自有機物氧化過程中放出的化學能；生長所需要的碳源主要是一些有機化合物，

如淀粉、糖類、纖維素、有機酸等。有機物通常既是碳源也是能源；大多數細菌、真菌、原生動物都是化能有機異養(yǎng)型微生物；所有致病微生物均為化能有機異養(yǎng)型微生物；4．化能有機異養(yǎng)型（化能異養(yǎng)型）生長所需要的能量均來自有機物645．營養(yǎng)缺陷型某些菌株發(fā)生突變(自然突變或人工誘變)后,失去合成某種(或某些)對該菌株生長必不可少的物質(通常是生長因子如氨基酸、維生素)的能力，必須從外界環(huán)境獲得該物質才能生長繁殖，這種突變型菌株稱為營養(yǎng)缺陷型(auxotroph)，相應的野生型菌株稱為原養(yǎng)型(prototroph)。5．營養(yǎng)缺陷型某些菌株發(fā)生突變(自然突變或人工誘變)后,失去65第三節(jié)營養(yǎng)物質的跨膜運輸

第三節(jié)營養(yǎng)物質的跨膜運輸66一、單純擴散(simplediffusion):特點：1.從高濃度向低濃度擴散；2.運輸速率與濃度梯度差成正比；3.不消耗代謝能，無選擇性；4.非主要運輸方式。運輸對象：氣體、水、某些水溶性物質（乙醇等）和脂溶性物質、大腸桿菌吸收鈉離子。一、單純擴散(simplediffusion):67二、促進擴散（facilitateddiffusion)：為被動擴散

除具有單純擴散的特點之外，運輸需要載體蛋白參與，具有專一性。

特點：物質由高濃度區(qū)向低濃度區(qū)擴散；不需要能量；擴散特異性載體蛋白（滲透酶）參與；擴散速度較快。運送營養(yǎng)物質的種類：無機離子和糖類等二、促進擴散（facilitateddiffusion)：68三、主動運輸（activetransport)

特點：逆濃度梯度運輸；需要提供能量；需要特異性載體蛋白參與；微生物吸收營養(yǎng)物質的主要機制。運送營養(yǎng)物質的種類：無機離子、有機離子和一些糖類等三、主動運輸（activetransport)69四、基團移位：(grouptranslocation)

特點：逆濃度梯度運輸；需要能量；需要特異性載體蛋白；被轉運的物質改變了化學結構。運送物質：葡萄糖、果糖、甘露糖、核甘酸、丁酸和腺嘌呤等。四、基團移位：(grouptranslocation)70在微生物中廣泛存在的基團轉位的一個例子是磷酸轉移酶系統(tǒng)。該磷酸轉移酶系統(tǒng)包括酶I、酶II和Hpr。酶I和Hpr是非特異性的，酶II是特異性的。其運送步驟為：酶I第一步：PEP+HPrP~HPr+丙酮酸酶II第二步：P-Hpr+糖糖—P+Hpr在微生物中廣泛存在的基團轉位的一個例子是磷酸轉移酶系統(tǒng)。該磷71四種運送營養(yǎng)物質方式四種運送營養(yǎng)物質方式72比較項目單純擴散促進擴散主動運送基團轉位特異載體蛋白運送速度溶質運送方向平衡時內外濃度運送分子能量消耗運送前后溶質分子載體飽和效應與溶質類似物運送抑制劑運送對象舉例無慢由濃到稀內外相等無特異性不需要不變無無競爭性無H2O、CO2、O2、甘油、少數氨基酸、鹽類、代謝抑制劑有快由濃到稀內外相等特異性不需要不變有有競爭性有SO42-、PO43-；糖（真核生物）有快由稀到濃內部濃度高得多特異性需要不變有有競爭性有氨基酸、乳糖等糖類，Na+、Ca2+等無機離子有快由稀到濃內部濃度高得多特異性需要改變有有競爭性有葡萄糖、果糖、甘露糖、嘌呤、核苷、脂肪酸等。四種運送營養(yǎng)物質方式的比較比較項目單純擴散促進擴散主動運送基團轉位特異載體蛋白無有有有73第四節(jié)培養(yǎng)基

一、定義：培養(yǎng)基(medium/culturemedium)一種人工配制的、適合微生物生長繁殖或產生代謝產物用的混合養(yǎng)料。具備六種營養(yǎng)要素、盡快滅菌。二、配制原則

1、目的明確：

實驗室：不計較成本，重復性要強；大生產：考慮成本（1）種子培養(yǎng)基：利于菌種快速繁殖（2）發(fā)酵培養(yǎng)基：利于產物生成

第四節(jié)培養(yǎng)基一、定義：培養(yǎng)基(medium/cultu742、營養(yǎng)協(xié)調：

C/N3、條件適宜：

①PH：細菌7.0～8.0,放線菌7.5～8.5,酵母菌3.8～6.0,霉菌4.0～5.8；A)內源調節(jié)緩沖體系(磷酸緩沖液)備用堿（CaCO３、NaHCO３）B)外源調節(jié):加入酸液或堿液②滲透壓和水活度：等滲適宜(0.998-0.6)③氧化還原勢：發(fā)酵0.1V呼吸在微生物培養(yǎng)過程中，引起pH改變的原因有哪些？在實踐中如何保證微生物處于較穩(wěn)定和合適的pH環(huán)境？2、營養(yǎng)協(xié)調：在微生物培養(yǎng)過程中，引起pH改變的原因有哪些？754、經濟節(jié)約（1）以粗代精（2）以“野”代“家”（3）以廢代好（4）以簡代繁（5）以烴代糧（6）以纖代糖（7）以氮代朊（8）以“國”代“進”4、經濟節(jié)約76三、設計步驟1、生態(tài)模擬２、參考文獻３、精心設計４、試驗比較

三、設計步驟77四、培養(yǎng)基種類

（一）按對培養(yǎng)基成分的了解來分

１．天然培養(yǎng)基(complexmedium;undefinedmedium)：

指利用各種動、植物或微生物的原料，其成分難以確切知道。用作這種培養(yǎng)基的主要原料：牛肉膏、麥芽汁、蛋白胨、酵母膏、玉米粉、麩皮、各種餅粉、馬鈴薯、牛奶、血清等優(yōu)點：取材廣泛，營養(yǎng)全面和豐富，制備方便，價格低廉，適宜于大規(guī)模培養(yǎng)微生物。缺點：成分復雜，成分不穩(wěn)定。牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基:牛肉膏10g,蛋白胨5g,NaCl10g,水1000mL四、培養(yǎng)基種類