第五章微生物营养

2）试结合微生物学实验课的内容，谈谈在选择、配制和使用
培养基时应注意哪些方面的内容。你们在实验中是如何做的 ？有何体会？
3）试比较营养物质进入微生物细胞几种方式的基本特点。
• 一、名词解释：生长因子、水的活度、光能自养微生物、光能异 养微生物、化能自养微生物、化能异养微生物、促进扩散、主动 输送、基团转位、培养基、合成培养基、天然培养基、半合成培 养基、半固体培养基、固体培养基、基本培养基、选择培养基、 加富培养基、鉴别培养基 • 二、问答题： • 1．微生物所需的生长因子是哪些？何谓营养缺陷型？ • 2．比较四种营养类型的异同。并各举例一种微生物。 • 3．微生物生长所需要的水的活度范围是多少？一般来说，细菌生长需
大多数细菌、真菌、原生动物、 病毒都是化能有机异养型微生 物！ 所有致病微生物均为化能有机 异养型微生物！
5.3 微生物对营养物质的吸收
吞噬作用（膜泡运输）：原生动物 渗透作用：真菌、细菌和放线菌等 渗透作用有以下四种方式：
被动扩散; 协助扩散; 主动运输; 基团转位
一、被动扩散或单纯扩散
• 不需要膜上载体蛋白参与，不消耗能量,被输送的物质靠 细胞内外的浓度梯度差为动力，溶质分子从高浓度区域向 低浓度区域扩散，直到两边的浓度相等
• 选择培养基
根据培养基加入某种营养物质以抑制不需要的微生物的生长
• 鉴别培养基
用以区别不同微生物的培养基,如加酸、碱指示剂，可鉴别 微生物产酸产碱。
第五章
思考题
1）微生物由于个体微小一般都是以其群体形式进行研究或利 用，这必然就要涉及到对微生物的培养。能否找到一种培养 基，使所有的微生物都能良好地生长？为什么？
Chapter 5
微生物的营养
5.1 5.2 5.3 5.4 营养物质 营养类型 吸收方式 培养基
通过本章的学习，要求掌握：
1、微生物所需要的营养物质。 2、微生物的四种营养类型。 3、微生物吸收营养物质的方式。
重点：
微生物的营养类型，微生物吸收营养物质的方式
难点：
微生物吸收营养物质的各种方式。
微生物在生长过程中，需要不 断从外界环境中吸收物质，并加以 利用，以获得能量和合成细胞物质， 这个过程称为微生物的营养。 可以被微生物吸收和利用的物 质，称为微生物的营养物质。
紫色非硫细菌（Purple nonsulfur bacteria:红螺菌属 Rhodospirillum )
CO2 + 2CH3CHOHCH3 Light + bacteriochlorophyll （CH2O） + H2O + 2CH3COCH3
这种营养型的微生物在污水净化中有重要意义，污水中的有机物可以被作为 供H体被降解，使污水降解，同时又可还原CO2为菌体有机物，获得菌体蛋白
培养基的类型
• 按培养基的来源划分
（1）天然培养基：由化学成分不完全清楚的天然物 质配制而成的培养基，如培养细菌的牛肉膏蛋白胨 培养基
（2）合成培养基：由化学成分已知的化合物配制而 成的培养基，如培养放线菌的高氏一号培养基
（3）半合成培养基：由化学成分和化学成分已知 的化合物配制 而成的培养基，如培养真菌的马铃薯 蔗糖培养基
氮源物质主要有：
分子氮：N2（固氮微生物的氮源） 无机氮化物：铵盐：NH4＋ 硝酸盐：NO3－ 有机氮化物：牛肉膏、蛋白胨、尿素、酪素、玉 米浆、豆饼等。
氮素的功能：组成有机分子
矿质营养物质
微生物需要的矿质营养包括：P、S、K、Mg、 Ca、Fe
矿质营养的功能：
（1）构成微生物细胞的各种组分； （2）调节微生物细胞的渗透压，pH和Eh； （3）某些元素，如S、Fe可作为自养微生物的能源 微生物需要的微量元素包括：
经常用来进行微生物遗传学方面的研究。
水份
微生物细胞的含水量较高，约占细胞鲜重的70-90%
水对微生物有如下功能：
1. 细胞的重要组成成分
2. 生化反应的介质
3. 营养物质和代谢产物的良好溶剂 4 . 水的比热高，热的传导性好，能有效地吸收代谢 过程中放出的热，并将吸收的热散发出去，避免导 致细胞内温度陡然升高
5.水维持细胞的膨压
水的活度
由于水可与溶质或其它分子结合，而不能被微生物 利用，所以把微生物可用水用水的活度表示。 水的活度是指在相同的温度和压力下，溶液中水的 蒸汽压和纯水的蒸汽压之比，即
P溶液 aw= ———— P纯水
纯水的aw=1，当水中有溶质时，水的活度变小。一般来 说，细菌生长需要的aw值〉霉菌〉盐细菌〉耐旱真菌微生物 生长需要的水的活度在0.63—0.99。当环境中的aw值低于微 生物生长需要时，微生物的生长受阻，甚至停止生长
5.2 微生物的营养类型
自然界生物的营养类型包括：
异养型：以复杂的有机物作为营养物质，动物属此 自养型：以简单的无机物作为营养物质，植物属此 微生物兼有上面两种类型
根据微生物获取碳源、能源、氢或电子供体的方 式，把微生物分为光能无机营养型、光能有机营养型、 化能无机营养型和化能有机营养型四种营养类型
Mn、Co、Zn、Se、W、Cu等
生长因子
某些微生物不能合成一种或几种微量 的有机化合物，必须由外源供给才能进行 生长繁殖，这类有机物称为生长因子
生长因子包括：维生素；氨基酸和核苷 生长因子主要用来构成酶的辅基或辅酶， 是某些酶活性所必需的成分
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)。
•按物理状态划分
（1）固体培养基：1.5％－2.0％的 琼脂作凝固剂 （2）液体培养剂：无凝固剂
（3）半固体培养基：0.2％－0.7％ 的琼脂作凝固剂
按特定用途划分
• 基本培养基
按照大多数微生物的生长需要的要求，由基本营养成分配制 而成的一种培养基
• 加富培养基
在基本培养基中加入血、血清、动物或植物组织液或其他生 长因素配制而成的一类营养特别丰富的培养基，该培养基适 于一种或一类微生物的生长而使该类微生物得到富集
光能无机营养型 Photoautotroph
藻类，蓝细菌（Algae, Cyanobacteria）
CO2 + H2O
Light + Chlorophyll
（CH2O） +O2
光合细菌（Purple and green bacteria） CO2 + 2H2S
Light + bacteriochlorophyll
Hpr
膜外
丙酮酸
酶ⅡA
酶ⅡB
酶ⅡC
糖
磷酸糖
细胞膜
PEP + sugar (outside)
pyruvate + sugar-P (inside)
5.4 培养基
培养基：按照微生物生长繁殖或积累代谢产
物所需要的各种营养物质，用人工方法配制 而成的营养基质
配制培养基的原则
（1）营养成分及其配比得当 （注意营养成分的C:N 约6:1） （2）培养基的浓度要恰当（注意渗透压） （3）控制适当的pH （4）注意Eh值
5.1 微生物的营养物质
自然界中许多物质可以被不同微生物利用。 根据其性质和作用可将其营养物质划分为： 碳素养料（碳源） 氮素养料（氮源） 矿质养料 生长因子 水分
碳素营养物质
微生物细胞中含碳量约占细胞干重的50％
无机碳化物：CO2或碳酸盐 有机碳化物：
单糖：葡萄糖 双糖：蔗糖 寡糖：棉子糖 多糖：淀粉、纤维素 醇类：乙醇 有机酸：甲酸、乙酸 脂类：植物油和动物油 各种农副产品：饴糖、玉米粉、米糠、马铃薯
有些微生物可以利用石蜡、酚、氰化物及 塑料等高度不活跃的碳氢化合物和有毒物质， 在环境保护上有重要意义。 例如：霉菌和诺卡氏菌可以降解氰化物； 假丝酵母可以降解塑料； 假单胞菌可以降解酚类化合物
碳素的功能（1）组成有机分子的碳架 （2）为细胞提供能量
氮素营养物质
细菌，酵母细胞中的含氮量约占干重的7％－13％ 霉菌细胞中的含氮量约占干重的5％
要的aw值〉霉菌〉盐细菌〉耐旱真菌，微生物生长需要的水的活度在0.63—0.99。
• 4．常用作固体培养基的凝固剂是什么？ • 5．配制培养基时应注意那些问题？ • 6．微生物运输营养物质的方式有哪些？
• 7．下列微生物各属于那种营养类型？
• Candida，E.coli，Nocardia（诺卡氏菌属），Mycoplasma（支原体），Nitrobacter （硝化杆菌属 ），Nostoc(念珠蓝细菌属 )，Chromatium（光合细菌），Chlorobium （绿菌属，光能自养），Rhodospirillum（红螺菌属），Amoeba（变形虫）， Spirogyra（水绵），Bacillus，Streptomyces
②运输过程要消耗能量。
四、基团转位
主要存在于厌氧型和兼性厌氧型细菌中。主要用于糖的运 输，脂肪酸、核苷、碱基等也可通过这种方式运输。基团转位 也称磷酸转移酶系统（PTS）。PTS通常由5种蛋白质组成，包 括酶Ⅰ、酶Ⅱ（包括a、b和c三个亚基）和一种低相对分子质 量的热稳定蛋白质（HPr）。
膜内 磷酸烯醇式丙酮酸 酶I
硝化细菌：包括亚硝化细菌群和硝化细菌群 NO2- + 1/2 O2 NO3- + 18.1 Kcal H2O + S + 50.1 Kcal H2SO4 +149.8 Kcal
2Fe3+ + H2O + 21.2 Kcal
硫化细菌
H2S + 1/2 O2 S + 3/2 O2 + H2O 铁细菌