第四章 微生物的营养

第四章 微生物的营养与培养基目的要求：通过本章的课堂教学，使学生了解微生物营养类型的特点及多样性，以及根据不同微生物各自的营养要求，配制相应的培养基对微生物培养的理论知识，为今后对微生物的研究与利用打下基础。

教学内容：1、微生物的6类营养要素2、微生物的营养类型3、营养物质进入细胞的方式单纯扩散(simple diffusion)促进扩散(facilitated diffusion)主动运输(active transport)基团移位(group translocation)4、培养基(media)配制的原则5、培养基的种类重点内容：微生物 营养类型营养物质进入细胞的方式培养基(media)配制的原则及主要培养基类型营养（nutrition）：微生物CUN 从外部环境中摄取对其生命活动必须的能量和物质，以满足其生长和繁殖等生理活动的过程。

营养物质（nutrient）：那些能够满足机体生长、繁殖和完成各种生理活动所需要的物质称为营养物质。

营养物质是微生物生存的物质基础，而营养是微生物维持和延续其生命形式的一种生理过程。

第一节 微生物的六种营养要素一、微生物细胞的化学组成细胞化学元素组成：主要元素: 包括碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁等，碳、氢、氧、氮、磷、硫等微量元素: 包括锌、锰、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。

微生物细胞组成：有机物、无机物和水。

有机物：主要包括蛋白质、糖、脂、核酸、维生素以及它们的降解产物和一些代谢产物等物质。

无机物：是指与有机物相结构或单独存在于细胞中的无机盐(inorganic salt)等物质。

水：细胞维持正常生命活动所不可少的，一般可占细胞重量的70%-90%。

二、微生物的营养要素营养物质按照它们在机体中的生理作用不同，可以将它们区分成碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水。

1、碳源：在微生物生长过程中能满足微生物生长繁殖所需碳元素的营养物质称为碳源。

碳源物质在细胞内经过一系列复杂的化学变化后成为微生物自身的细胞物质（如糖类、脂类、蛋白质等）和代谢产物，同时绝大部分碳源物质在细胞内生化反应过程中还能为机体提供维持生命活动所需的能源，因此碳源物质通常也是能源物质。

第四章微生物的营养和培养基微生物的营养：为了满足其生长和繁殖的的需要微生物从外界摄取其生命活动所必须的能量和物质，以满足其生长和繁殖需要的一种生理功能。

即获得与利用营养物质的功能。

微生物的营养物质：能够满足微生物的生长繁殖和完成其各种生理活动所需要的物质称为微生物的营养物质。

即具有营养功能的物质。

微生物的营养物质可为它们正常的生命活动提供结构物质（大分子碳架）、能量、代谢调解物质和良好的生理环境。

微生物的营养物质来源除无机、有机物质外，还包括光能这种非物质形式的能源。

第一节微生物的六类营养要素1 微生物的营养要求2 微生物的六类营养要素一微生物的营养要求（一）微生物细胞的化学组成微生物细胞由C、H、O、N、S、P、Mg、K、Na、Ca、Fe、Mn、Cu、Co、Mo、Zn等化学元素组成，且以C、H、O、N、S、P六种元素为主，占细菌细胞干重的97%。

微生物细胞中的这些元素主要以水、有机物和无机盐的形式存在于细胞中。

有机物主要为：蛋白质、糖、脂、核酸、维生素及它们的降解物与一些代谢产物等物质组成。

无机物则是：参与有机物组成或单独存在于细胞原生质内的无机盐等灰分物质中。

水是细胞的一种主要成分，一般占微生物营养体重量的百分比：细菌80%左右、酵母菌75%左右、霉菌85%左右；霉菌孢子含水约39%、细菌芽孢核心部分的含水量低于30%。

细胞内的有机物、无机物和水等共同赋予细胞的遗传连续性、透性和生化活性。

（二）微生物的营养要求微生物细胞也和其他高等生物细胞一样，在元素水平都需要20种左右，且以C、H、O、N、S、P六种元素为主；在营养要素水平上都在六大类的范围内：碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水。

二微生物的六类营养要素（一）碳源1 碳源（carbon source）一切能满足微生物生长繁殖所需碳元素的营养物，称为碳源。

碳源是微生物需要量最大的营养物，又称大量营养物。

2 微生物的碳源谱微生物可利用的碳源范围即碳源谱。

姓名：白静静学号：2017215435 第四章名词解释⏹第76页✓微生物的营养( nutrition):这是微生物生理学的重要研究领域，主要研究内容是阐明营养物质在微生物生命活动过程中的生理功能，以及微生物细胞从外界环境摄取营养物质的具体机制。

（第一段）✓营养物质( nutrient )：那些能够满足微生物机体生长、繁殖和完成各种生理话动所需的物质,而微生物获得和利用营养物质的过程称为营养。

营养物质是微生物生存的物质基础，而营养是微生物维持和延续其生命形式的一种生理过程。

（第一段）✓化学元素( chemical element)：构成微生物细胞的物质基础。

根据微生物生长时对各种化学元素的需要量的大小，分为主要元素( macro element )，微量元素(micro element）。

（第二段）⏹第77页✓灰分( ash constituent)：分析细胞无机成分时一般将干细胞在高温炉(550C)中焚烧成灰，所得到的灰是各种无机元素的氧化物。

（第一段）✓碳源( carbon source)：在微生物生长过程中为微生物提供碳素来源的物质。

碳源物质在细胞内经过一系列复杂的化学变化后，成为微生物自身的细胞物质(如糖类、脂、蛋白质等)和代谢产物，碳可占细菌细胞干重的一半。

同时，绝大部分碳源物质在细胞内生化反应过程中还能为机体提供维持生命活动所需的能源，因此碳源物质通常也是能源物质。

但是有此以CO,作为唯一或主要碳源的微生物生长所需的能源则并非来自碳源物质。

（第四段）✓甲基营养型(methylotrophs)微生物：只能利用甲醇或甲烷等一碳化合物作为碳源物质。

微生物利用的碳源物质主要有糖、有机酸、醇、脂、烃、碳酸盐等。

（第六段）⏹第78页✓氮源(nitrogen source)：为微生物提供氮素的物质，这类物质主要用来合成细胞中的含氮物质，一般不作为能源，只有少数自养微生物能利用铵盐、硝酸盐同时作为氙源与能源。

第4章微生物的营养和培养基填空题1.微生物生长繁殖所需六大营养要素是、、、、和。

碳源氮源无机盐生长因子水能源2．根据，微生物可分为自养型和异养型。

碳源3．根据，微生物可分为光能营养型和化能营养型。

能源4. 根据，微生物可分为无机营养型和有机营养型。

氢供体5. 根据碳源、能源和氢供体性质的不同，微生物的营养类型可分为、、和。

光能无机自养光能有机异养化能无机自养化能有机异养6．设计、配制培养基所要遵循的原则包括、、和。

目的明确营养协同理化适宜经济节约7．按所含成分划分，培养基可分为、、和。

天然培养基组合培养基半组合培养基8．按物理状态划分，培养基可分为、、和。

固体半固体液体脱水培养基9．按用途划分，培养基可分为、、和等4种类型。

基础加富鉴别选择10．营养物质进入细胞的方式有、、和。

单纯扩散促进扩散主动运输基团移位11. 在营养物质的四种运输方式中, 只有__________ 运输方式改变了被运输物质的分子结构.基团移位12. 在营养物质运输中, 能逆浓度梯度方向进行营养物运输的运输方式是__________,__________。

主动运输、基团移位13. 在营养物质运输中顺浓度梯度方向运输营养物质进入微生物细胞的运输方式是__________ 和__________。

单纯扩散、促进扩散14. 在营养物质运输中既消耗能量又需要载体的运输方式是__________,__________。

主动运输、基团移位15、化能自养型和化能异养型微生物,生长所需的能量前者来自于_______的氧化放能,而后者则来自于_______的氧化放能；生长所需的碳源前者以_______为主,后者则以______为主要来源。

无机物有机物CO2 有机物16、光能自养型和光能异养型微生物的共同点是都能利用__________; 不同点在于前者能以__________ 作唯一碳源或主要碳源, 而后者则以__________ 作主要碳源, 前者以__________ 作供氢体而后者则以__________ 作供氢体。

【学时1】第四章微生物营养和能量代谢§4-1 微生物营养一、营养物质微生物与人类营养要求相似，对微生物细胞化学成分及分泌物分析为：1.营养元素大量元素包括C、H、O、N、P、S、Ca、Mg、K、Fe、Na；微量元素包括Mn、Mo、Cu、Zn、Co。

一般含量超过10—4mol/L的为大量元素，低于该浓度的为微量元素。

硅藻土中含Si大于50%，所以大量元素和微量元素只是统计数。

2.营养物质包括碳源、氮源、能源、无机盐、生长因子和水。

（1）碳源种类：糖（单糖、双糖、多糖）、醇、酸、脂肪、烃类、纤维素。

有些微生物能利用无机碳CO2、CO、CO32—等。

作用：一部分作为碳架结构；另一部分做能量来源：G彻底分解生成CO2、H2O和ATP。

（2）氮源种类：有机氮有AA、蛋白质、核酸；无机氮有NH4+、NO3—；分子氮N2（由N2→NH3→NH4+，工业氮=1/4生物固氮量）作用：细胞结构成分和合成原生质（3）能源凡是能提供微生物生命活动所需能量来源物质。

异养微生物碳源就是能源，只少数情况氮源充当能源或利用日光作为能源。

对自养微生物来说，光能自养菌需要日光作能源；化能自养菌利用氧化无机物而获得能量。

有机物：化能异养微生物的能源（同碳源）无机物：化能自养微生物的能源（不同于碳源）化学物质（化能营养型）能源谱光能（光能营养型）：光能自养和光能异养微生物的能源化能自养微生物的能源为还原态的无机物：NH4+、NO2—、S、H2S、H2、Fe2+，包括的微生物种类为亚硝酸细菌、硝酸细菌、硫化细菌、硫细菌、氢细菌、铁细菌。

某一具体营养物可同时兼具有几种营养要素功能：光能是单功能营养物（能源），NH4+是双功能营养物（能源、氮源），AA类则是三功能营养物（C、N、能源）。

（4）矿质营养（无机盐，除C、N外的元素）主要元素：S、P、Fe、Mg、Ca、Na、K；微量元素：Zn、Mn、Mo、Co。

对于大量元素需加入相应的化学试剂，首选K2HPO4和MgSO4，它们可同时提供4种需要量大的元素，其他需要量较小的不必专门添加。