第四章微生物的营养与生长_PPT幻灯片

6.7
6.7
氧
20
31.1
40.2
氮
15
12.4
5.2
磷
3
硫
l
（二）元素在细胞内的存在形式
表4-2 微生物细胞的化学组成
主要成分
细菌
酵母菌
霉菌
水分*
75～85
70～80
85～90
蛋白质
50～80
32～75
14～5２
碳水化合物
12～28
27－63
7－40
脂肪
5～20
2～15
4～40
核酸
10～20
6～8
型： ❖ 腐生型微生物：利用无生命活性的有机物作为生长的碳源。 ❖ 寄生型微生物：寄生在生活的细胞内，从寄生体内获得生长所需要的营
养物质。 ❖ 腐生型和寄生型之间还存在中间类型：兼性腐生型或兼性寄生型。 ❖ 如：人和动物肠道内普遍存在的大肠杆菌。
第四节 培养基
❖ 培养基，是人工配制的，适合微生物生长繁殖或产生代谢产物的营养 基质。
❖ 载体蛋白是多回旋折叠的跨膜蛋白质，它与被传递的分子特异结合使 其越过质膜。其机制是载体蛋白分子的构象可逆地变化，与被转运分 子的亲和力随之改变而将分子传递过去。
❖通过促进扩散进入细胞的营养物质主要有 氨基酸、单糖、维生素及无机盐等。
三、主动运输
❖ 主动运输是指膜外低浓度物质通过细胞膜上特异性载体蛋白构型变化 进入膜内，同时消耗能量，且被运输的物质在运输前后并不发生任何 化学变化的一种物质运送方式。
1～２
无机盐
2～30
3．8～7
6～12
注：加*的为微生物鲜细胞重量的百分数，不加*的为干细胞重量的百分数

2.碳源 凡能提供微生物营养所需碳元素(碳架)的营养物质称为 碳源。
碳素是构成菌体成分的主要元素，又是产生各种代谢产 物和细胞内贮藏物质的重要原料。
碳源分为无机碳源和有机碳源。常用的碳源物质有糖类 (单糖、寡糖和多糖)、有机酸、醇、脂类、烃类及芳香 族化合物等。其中糖类是利用最广泛的碳源，其次为醇 类、有机酸和脂类。异养微生物的碳源同时充作能源， 即碳源物质同时提供碳钙、铁、锰、铜、钴、
锌、钼等化学元素。以水、有机物和无机盐的形式存在。
1.水分
水是微生物及一切生物细胞中含量最多的成分。微生
物细胞的含水量随种类和生长期而异。通常情况下，细菌
含水量为细胞鲜重的75%～85%，酵母菌为70%～85%，丝状
真菌为 85%～90%，细菌芽孢和霉菌孢子的含水量约为40%。
硝化细菌,硫化细 菌,铁细菌,氢细菌, 硫黄细菌
有机物
绝大多数细菌,全 部真核微生物
微生物的营养类型
光能自养型，是一类具有光合色素、能利用光能并以水或还 原态无机物为供氢体同化CO2的微生物。藻类、蓝细菌和光 合细菌属于这种类型。
光能异养型能利用光能、以简单有机物(有机酸、醇等)为供 氢体同化CO 2的微生物类群称为光能有机 营养型。
概述
同其它生物一样，微生物要合成细胞物质，获得
生活能量和形成代谢产物，就必须从外界环境中吸取
适当的营养物质。环境中存在的能满足微生物生长、
繁殖和进行各种生理活动需要的物质称为营养物质。
微生物摄取和利用营养物质的过程称为营养。
营养为一切生命活动的起点。有了营养，微生物
才能进行代谢、生长和繁殖，并为人类提供各种有益
营养类型
光能无机营养 型(光能自养
型)

无机氮化物、氮
氧化无机物或利用日 光能 不需要
无机盐
无机氮化物 利用日光能
不需要 无机盐
水分
水
水
水
水
微生物细胞的化学成分及分析微生物生长 所需要的营养物质及其生理功能
略
详见P75~81
三、微生物的营养类型
生长所需要的营养物质
自养型生物 异养型生物
生物生长过程中能量的来源
光能营养型 化能营养型
光能自养型：以光为能源，不依赖任何有机物即可正常生长 光能异养型：以光为能源，但生长需要一定的有机营养 化能自养型：以无机物的氧化获得能量，生长不依赖有机营养物 化能异养型：以有机物的氧化获得能量，生长依赖于有机营养物质
不同营养类型之间的界限并非绝对（P82）：
异养型微生物并非绝对不能利用CO2； 自养型微生物也并非不能利用有机物进行生长；
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)： 没有有机物时，同化CO2， 为自养型微生物； 有机物存在时，利用有机物进行生长，为异养型微生物； 光照和厌氧条件下，利用光能生长，为光能营养型微生物； 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；
微生物营养类型的可变性无疑有利于提高其对 环境条件变化的适应能力
5．营养缺陷型
某些菌株发生突变(自然突变或人工诱变)后，失去合 成某种(或某些)对该菌株生长必不可少的物质(通常是生长 因子如氨基酸、维生素)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 (auxotroph)，相应的野生型菌株称为原养型(prototroph)

生理碱性盐
由于其阴离子中的氮被微生物选择性吸收利用 而造成培养基的pH上升的盐。如NaNO3
Inorganic salt（无机盐）
大量（主要/宏量）元素 macroelements P、S、K、Na、Ca、Mg等 需要量：10-3~10-4M
微量元素 microelements Fe、Mn、Cu、Co、Zn、Mo等 需要量： 10-6~10-8M
Source of carbon （碳源）
❖ 凡是能被微生物用来构成细胞物质或代谢产物中碳 素来源的营养物质。
❖ 生理功能 提供C元素 提供能量（例外Cபைடு நூலகம்2）
❖ 碳源物质 有机碳化物 无机碳化物
微生物的碳源谱
实验室配制微生物培养基常用碳源 葡萄糖、 蔗糖、可溶性淀粉
工业生产常用的碳源 淀粉、糖、麸皮、米糠等
玉米浆含的氨基酸
Water（水分）
生理作用： ➢ 溶剂和运输介质 ➢ 参与一系列生化反应 ➢ 维持蛋白质和核酸等生物大分子构象稳定 ➢ 良好的导热体，调节细胞温度 ➢ 维持细胞的正常形态 ➢ 通过水合与脱水作用，控制多亚基细胞结构的组装与
裂解。
❖ 环境中水的存在状态
结合水：与溶质或其它分子结合而不能被 微生物所利用状态的水；
微生物所需营养物质及其生理功能
Nutrient(营养物质)：凡能够满足机体生长、 繁殖和完成种种生理活动所需要的物质通 常称为微生物的营养物。
Nutrition(营养)：微生物获得与利用营养 物质的过程通常称为营养。
微生物是杂食性的：
一般生物能利用的，微生物能利用； 一般生物不能利用的，微生物也能利用； 对一般生物有害的，微生物还能利用。
第四章微生物营养 幻灯片
优选第四章微生物营养

11
水分活度：在相同温度和压力下溶质的蒸 汽压与 纯水的饱和蒸汽压之比：
aw=P溶质/P0
a 微生物需要的 w值为0.63~0.99。
细菌、酵母菌﹥霉菌﹥盐细菌﹥耐旱 真菌
19.04.2021
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12
三、微生物的营养类型及特点
划分依据：碳源、供氢体、能源 根据碳源和供氢体的不同
可分为 有机营养型 无机营养型；
19.04.2021
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37
2、对数生长期（log phase, expotential phase）： ① 细菌特点：数以几ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ级数增加， A：增长速率常数R值最大，代时短； B：细胞进行平衡生长，菌体内各种成分最为均衡； C；酶系活跃，代谢旺盛。 代时：（generation time，G）单个细胞完成一次分裂 所需时间。
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2
第一节
微生物的营养
19.04.2021
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3
一、微生物细胞的化学成分
水：70-90%
干物质：
有机元素：C（50%）、H、
O（30%）、N（10-13%）
有机物：蛋白质、糖、脂类、核酸、维生素 及其降解产物
无机元素：常量元素：P、K、Ca、Mg、 Fe、
痕量元素：Cu、Zn、B、Mo
6
2、氮源：
作用：构成细胞物质及代谢产物中氮素来源的 物质。主要用于组成菌体的含氮物质，少 数可作为能量（硝化细菌）。
种类：N2——NH3 固氮菌。 有机氮源：蛋白质（迟效氮源） 、氨基酸 无机氮源：NO3、NH4等。（速效氮源）
19.04.2021
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7
氨基酸自养型微生物：利用非AA类的简单氮源 （尿素、NH4+、NO3- ）自行合成所需要的 一切AA。

主要用于微生物的 分离、计数等
需加入凝固 剂，如琼脂
固体培养基
主要用于工业生产
半固体培养基
液体培养基
主要用于观察微 生物的运动、鉴 定菌种等
1、快乐总和宽厚的人相伴，财富总与诚信的人相伴，聪明总与高尚的人相伴，魅力总与幽默的人相伴，健康总与阔达的人相伴。 2、人生就有许多这样的奇迹，看似比登天还难的事，有时轻而易举就可以做到，其中的差别就在于非凡的信念。 3、影响我们人生的绝不仅仅是环境，其实是心态在控制个人的行动和思想。同时，心态也决定了一个人的视野和成就，甚至一生。 4、无论你觉得自己多么了不起，也永远有人比更强;无论你觉得自己多么不幸，永远有人比你更不幸。 5、也许有些路好走是条捷径，也许有些路可以让你风光无限，也许有些路安稳又有后路，可是那些路的主角，都不是我。至少我会觉得，那些路不是自己想要的。 6、在别人肆意说你的时候，问问自己，到底怕不怕，输不输的起。不必害怕，不要后退，不须犹豫，难过的时候就一个人去看看这世界。多问问自己，你是不是已经为了梦想而竭尽全力了? 7、人往往有时候为了争夺名利，有时驱车去争，有时驱马去夺，想方设法，不遗余力。压力挑战，这一切消极的东西都是我进取成功的催化剂。 8、真想干总会有办法，不想干总会有理由;面对困难，智者想尽千方百计，愚者说尽千言万语;老实人不一定可靠，但可靠的必定是老实人;时间，抓起来是黄金，抓不起来是流水。 9、成功的道路上，肯定会有失败;对于失败，我们要正确地看待和对待，不怕失败者，则必成功;怕失败者，则一无是处，会更失败。1、快乐总和宽厚的人相伴，财富总与诚信的人相伴，聪明总与高尚的人相伴，魅力总与幽默的人相伴，健康总与阔达的人相伴。 2、人生就有许多这样的奇迹，看似比登天还难的事，有时轻而易举就可以做到，其中的差别就在于非凡的信念。 3、影响我们人生的绝不仅仅是环境，其实是心态在控制个人的行动和思想。同时，心态也决定了一个人的视野和成就，甚至一生。 4、无论你觉得自己多么了不起，也永远有人比更强;无论你觉得自己多么不幸，永远有人比你更不幸。 5、也许有些路好走是条捷径，也许有些路可以让你风光无限，也许有些路安稳又有后路，可是那些路的主角，都不是我。至少我会觉得，那些路不是自己想要的。 6、在别人肆意说你的时候，问问自己，到底怕不怕，输不输的起。不必害怕，不要后退，不须犹豫，难过的时候就一个人去看看这世界。多问问自己，你是不是已经为了梦想而竭尽全力了? 7、人往往有时候为了争夺名利，有时驱车去争，有时驱马去夺，想方设法，不遗余力。压力挑战，这一切消极的东西都是我进取成功的催化剂。 8、真想干总会有办法，不想干总会有理由;面对困难，智者想尽千方百计，愚者说尽千言万语;老实人不一定可靠，但可靠的必定是老实人;时间，抓起来是黄金，抓不起来是流水。14、成长是一场和自己的比赛，不要担心别人会做得比你好，你只需要每天都做得比前一天好就可以了。 15、最终你相信什么就能成为什么。因为世界上最可怕的二个词，一个叫执着，一个叫认真，认真的人改变自己，执着的人改变命运。只要在路上，就没有到不了的地方。 16、你若坚持，定会发光，时间是所向披靡的武器，它能集腋成裘，也能聚沙成塔，将人生的不可能都变成可能。 17、人生，就要活得漂亮，走得铿锵。自己不奋斗，终归是摆设。无论你是谁，宁可做拼搏的失败者 9、成功的道路上，肯定会有失败;对于失败，我们要正确地看待和对待，不怕失败者，则必成功;怕失败者，则一无是处，会更5、别着急要结果，先问自己够不够格，付出要配得上结果，工夫到位了，结果自然就出来了。 6、你没那么多观众，别那么累。做一个简单的人，踏实而务实。不沉溺幻想，更不庸人自扰。 7、别人对你好，你要争气，图日后有能力有所报答，别人对你不好，你更要争气望有朝一日，能够扬眉吐气。 8、奋斗的路上，时间总是过得很快，目前的困难和麻烦是很多，但是只要不忘初心，脚踏实地一步一步的朝着目标前进，最后的结局交给时间来定夺。 9、运气是努力的附属品。没有经过实力的原始积累，给你运气你也抓不住。上天给予每个人的都一样，但每个人的准备却不一样。不要羡慕那些总能撞大运的人，你必须很努力，才能遇上好运气。 10、你的假装努力，欺骗的只有你自己，永远不要用战术上的勤奋，来掩饰战略上的懒惰。 11、时间只是过客，自己才是主人，人生的路无需苛求，只要你迈步，路就在你的脚下延伸，只要你扬帆，便会有八面来风，启程了，人的生命才真正开始。 12、不管做什么都不要急于回报，因为播种和收获不在同一个季节，中间隔着的一段时间，我们叫它为坚持。失败。11、学会学习的人，是非常幸福的人。——米南德 12、你们要学习思考，然后再来写作。——布瓦罗 13、在寻求真理的长河中，唯有学习，不断地学习，勤奋地学习，有创造性地学习，才能越重山跨峻岭。——华罗庚 14、许多年轻人在学习音乐时学会了爱。——莱杰 15、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基 16、我们一定要给自己提出这样的任务：第一，学习，第二是学习，第三还是学习。——列宁 17、学习的敌人是自己的满足，要认真学习一点东西，必须从不自满开始。对自己，“学而不厌”，对人家，“诲人不倦”，我们应取这种态度。——毛泽东 18、只要愿意学习，就一定能够学会。——列宁 19、如果学生在学校里学习的结果是使自己什么也不会创造，那他的一生永远是模仿和抄袭。——列夫· 托尔斯泰 20、对所学知识内容的兴趣可能成为学习动机。——赞科夫 21、游手好闲地学习，并不比学习游手好闲好。——约翰· 贝勒斯 22、读史使人明智，读诗使人灵秀，数学使人周密，自然哲学使人精邃，伦理学使人庄重，逻辑学使人善辩。——培根 23、我们在我们的劳动过程中学习思考，劳动的结果，我们认识了世界的奥妙，于是我们就真正来改变生活了。——高尔基 24、我们要振作精神，下苦功学习。下苦功，三个字，一个叫下，一个叫苦，一个叫功，一定要振作精神，下苦功。——毛泽东 25、我学习了一生，现在我还在学习，而将来，只要我还有精力，我还要学习下去。——别林斯基、学习外语并不难，学习外语就像交朋友一样，朋友是越交越熟的，天天见面，朋友之间就亲密无间了。——高士其 2、对世界上的一切学问与知识的掌握也并非难事，只要持之以恒地学习，努力掌握规律，达到熟悉的境地，就能融会贯通，运用自如了。——高士其 3、学和行本来是有联系着的，学了必须要想，想通了就要行，要在行的当中才能看出自己是否真正学到了手。否则读书虽多，只是成为一座死书库。——谢觉哉、你的假装努力，欺骗的只有你自己，永远不要用战术上的勤奋，来掩饰战略上的懒惰。 11、时间只是过客，自己才是主人，人生的路无需苛求，只要你迈步，路就在你的脚下延伸，只要你扬帆，便会有八面来风，启程了，人的生命才真正开始。 12、不管做什么都不要急于回报，因为播种和收获不在同一个季节，中间隔着的一段时间，我们叫它为坚持。 13、你想过普通的生活，就会遇到普通的挫折。你想过最好的生活，就一定会遇上最强的伤害。这个世界很公平，想要最好，就一定会给你最痛。

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▪ 6 能源
▪ 为微生物的生命活动提供最初能量，主要 来自于营养物或辐射能。
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能源供体
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上节内容回顾
发酵液感染噬菌体后的变化
微生物的六种营养要素 生长因子的定义
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23
第二节 微生物的营养类型
以能源及碳源的不同对微生物进行分类
▪根据能源进行区分：光能营养型、化能 营养型 ▪根据碳源进行区分：有机营养型、无机 营养型
类 元素水平 型
N·C·H·O·X 有 机 氮 N·C·H·O
N·H 无 机 N·O 氮N
化合物水平
复杂蛋白质、核酸等
尿素、一般氨基酸、 简单蛋白质等 NH3、铵盐等 硝酸盐等 N2
培养基原料水平
牛肉膏、酵母膏、饼 粕粉、蚕蛹粉等
尿素、蛋白胨、明胶 等 (NH4)2SO4等 KNO3等 空气
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N2→NH3（根瘤菌及其他固氮微生物） ②无机氮化合物：NH4+ 、NO3-
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9
2）有机氮源
①尿素：CO（NH2）2 ，一部分微生物可以转化 其为氨参与代谢
②小分子含氮化合物：氨基酸、肽等
③大分子含氮化合物：蛋白质等
黄豆粉、鱼粉、蚕蛹粉等常被作为工业培养 基的N源
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10
微生物的氮源谱
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3）根据对生长因子的要求，微生物可以区
分为生长因子自养型、生长因子异养型、生 长因子过量合成型等三种。
▪ 链霉菌是VB12的过量合成型微生物 ▪ 阿舒假囊酵母是VB2的过量合成型微生物
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4 无机盐
大量元素：P、S、Mg、 Fe、 K、 Ca、 Na 微量元素：Cu、 Zn、 Mn、 Mo、 Co