微生物与微量元素
人教版化学选修一1.4《微生物和微量元素(第二课时)》实用课件
课程标准导航 1.认识微量元素对人体健康的重要作用. 2.了解如何补充维生素, 如何补充碘、铁等微 量元素.
阅读课本21-22页
•1.组成人体自身的元素约有多少种？人体中含量最 多的非金属元素是哪一种？含量最多的金属元素是 哪一种？这些元素是以什么形式存在的？ •2.常量元素和微量元素划分的依据？它们对人体有 什么作用？（学生阅读和课堂交流）
(2)下列关于维生素C的说法中, 错误的是 ________. A.维生素C是水溶性的, 在洗菜时容易损失 B.维生素C怕高温, 加热时间过长会被破坏 C.维生素C具有还原性, 含维生素C的蔬菜存 放时间越长, 维生素C损失量越大 D.每天通过蔬菜等食物获得的维生素C就能满 足人体的需要
(3)乳酸可以与精制铁粉制备一种药物, 反 应式为: 2CH3CH(OH)COOH＋Fe→ [CH3CH(OH)COO]2Fe＋H2↑ 反应式中, 氧化剂是________, 还原剂是 ________, 产物乳酸亚铁可以治疗的疾病是
即时应用 2.铁元素是人体的重要营养元素, 铁在人体内 的主要功能是以血红蛋白(含低价铁)的形式参 加氧的转运、交换和组织呼吸过程, 以及在体 内用于生产供给生命活动需要的细胞能量 ATP. (1)人体正常的血红蛋白应该含Fe2＋, 若误食 亚硝酸盐,
则导致低铁血红蛋白转化成高铁血红蛋白而 中毒. 服用维生素C可解除亚硝酸盐中毒. 下 列说法中正确的是______. A.亚硝酸盐是还原剂 B.维生素C是还原剂 C.维生素C将Fe3＋还原成Fe2＋ D.亚硝酸盐被氧化
重要功能 (1)参与体内的氧化还原 反应, 维持细胞间质的 正常结构 维 (2)促进伤口愈合, 维持 生 牙齿、骨骼、血管和肌 素 肉的正常功能
微生物蛋白合成原料
微生物蛋白合成原料
微生物蛋白合成原料指的是利用微生物（如细菌、酵母等）进行蛋白质合成的原料，通常包括以下几种：
1. 碳源：如葡萄糖、淀粉、纤维素等，是微生物需要的主要营养物质，供给微生物合成蛋白质所需要的碳元素。
2. 氮源：如硝酸盐、铵盐、氨基酸等，是微生物合成蛋白质所需要的主要元素，可以直接参与蛋白质核酸的结构组成。
3. 磷源：如磷酸盐、磷酸酯等，是微生物合成核酸所必须的元素。
4. 钾、钙等微量元素：如铁、锌、铜、锰等，参与酵素的活性中心，对微生物的生长和合成蛋白质都具有重要作用。
综上所述，微生物蛋白合成原料的选择和提供能否满足微生物合成蛋白质所需要的基本要求，对于提高生产效率、降低成本、保证蛋白质质量等方面都有重要的影响。
土壤微生物对植物所需各大中微量元素的转化作用
土壤微生物对植物所需各大中微量元素的转化作用作者：ets时间：2009-5-15浏览：【字体：小大】作物生长所必需的元素按其需求量分为大、中、微量三种，共13种。
这些元素在土壤中以不同形式存在，有些元素的形式不经转化是不能被植物吸收利用的。
而元素的转化必须在微生物的作用下才能进行。
因此微生物的生命活动在矿质营养元素的转化中起着十分重要的作用。
下面就微生物对这13种元素中的N、P、K、S、Fe、Mn 6种元素的转化作用进行简单介绍。
一、微生物在氮转化中的作用氮循环由6种转化氮化合物的反应组成，包括固氮、同化、氨化（脱氨）、硝化作用、反硝化作用及硝酸盐还原。
氮是生物有机体的主要组成元素，氮循环是重要的生物地球化学循环。
（1）固氮：固氮是大气中氮被转化成氨（铵）的生化过程。
固氮微生物都具有固氮基因和由其编码合成的固氮酶，生物固氮是只有微生物或有微生物参与才能完成的生化过程。
（2）氨化作用:氨化作用是有机氮化物转化成氨的过程。
它是通过微生物的胞外和胞内酶系以及土壤动物释放的酶催化的。
首先是胞外酶降解含氮有机多聚体，然后形成的单聚体被微生物吸收到细胞内代谢，产生的氨释放到土壤中。
氨化作用放出的氨可被微生物固定利用和进一步转化。
（3）硝化作用：硝化作用是有氧条件下氨被氧化成硝酸盐的过程。
硝化作用是由两群化能自养细菌进行的，先是亚硝酸单胞菌将氨氧化为亚硝酸；然后硝酸杆菌再将亚硝酸氧化为硝酸。
氨和亚硝酸是它们的能源。
（4）硝酸盐还原和反硝化作用：土壤中的硝酸盐可以经由不同途径而被还原，包括同化还原和异化还原两方面，还原产物可以是亚硝酸、氧化氮、氧化亚氮等。
同化还原是指微生物将吸收的硝酸盐逐步还原成氨用于细胞物质还原的过程。
植物、真菌和细菌都能够进行NO3-的同化还原，在同化硝酸酶系催化下先形成NO2-继而还原成NH2OH,最后成为NH3，由细胞同化为有机态氮。
硝酸盐的异化还原比较复杂，有不同途径。
因微生物和条件不同，可以只还原为NO和N2O，也可以还原为分子氮。
微生物的营养来源
1.富含有机氮源，少含或不含糖分。有机氮有利于菌体的生长繁殖，能获得更多的细胞。
2.对于放线菌或霉菌的产孢子培养基，则氮源和碳源均不宜太丰富，否则容易长菌丝而较少形成孢子。
3.斜面培养基中宜加少量无机盐类，供给必要的生长因子和微量元素。
2．发酵培养基
发酵量的原材料，而且也是决定发酵生产成功与否的重要因素。
4．避免产生微生物不能利用的物质或形成沉淀
葡萄糖与铵盐或氨基酸的氨基在灭菌高温下作用形成深褐色物质。这种物质不被微生物利用。因此这两类营养物不宜直接配在一起进行灭菌，而应采用分开灭菌后再加入发酵罐内。
硫酸铵中的SO42-与钙盐易形成难溶的硫酸钙，因此二者也不宜直接配成培养基。
6.金属离子的影响：
有些种类的发酵生产对金属离子相当敏感，因为有些金属离子是中间代谢酶的抑制剂或激活剂。
淀粉：一般要经菌体产生的胞外酶水解成单糖后再被吸收利用。可克服葡萄代谢过快的弊病。来源丰富，价格比较低廉。常用的为玉米淀粉、小麦淀粉和甘薯淀。
油和脂肪：在微生物分泌的脂肪酶作用下水解为甘油和脂肪酸，在溶解氧的参与下，氧化成水和CO2。因此用脂肪作碳源时需比糖代谢供给更多的氧。
(2)氮素化合物
氮是构成微生物细胞蛋白质和核酸的主要元素，而蛋白质和核酸是微生物原生质的主要组成部分。氮素一般不提供能量，但硝化细菌却能利用氨作为氮源和能源。
利用无机氮时应注意引起的pH变化。
实验室中常用蛋白胨、牛肉膏、酵母膏等作为有机氮源，工业生产上常用硫酸铵、尿素、氨水、豆饼粉、花生饼粉、麸皮等原料作氮源。
(3)水
（1）水是良好的溶剂，菌体所需要的营养物质都是溶解于水中被吸收的。
（2）渗透、分泌、排泄等作用都是以水为媒介的；
（3）水直接参与代谢作用中的许多反应。所以，水在生物化学反应中占有极为重要的地位。
微生物的营养需求
甲烷氧化菌只能利用甲烷和甲醇
酿酒酵母能利用葡萄糖，但不同利用淀粉
根据微生物碳源不同进行分类鉴定研究
氮源（Nitrogen source）
概念：提供微生物生长繁殖所需要的氮素营养 物质 功能：氮是构成重要生物大分子如蛋白质、核 酸等主要及重要元素，氮占细胞干重的 12%-15%，也是微生物的主要营养物质 一般不提供能量 特殊：化能自养细菌中的亚硝化细菌和硝化细 菌能从NH3和NO2-的氧化过程中获得能 量，氮源和能源
微生物的营养物质及其作用
什么是营养（nutrition）
微生物从环境中摄取营养物质的过程
什么是营养物（nutrient ）
满足微生物生殖繁殖的化学物质
为什么微生物需要营养
微生物需要哪些营养物质？
微生物细胞中含有
干物质：无机物：与有机物结合或单独存在的无机盐类物质 有机物：蛋白质、糖类、脂类、核酸、维生素及 降解产物和一些代谢产物等 水：70%-90%
生长因子（growth factor）
概念：是一类调节微生物正常代谢所必需，但不能 自行合成的需要量很少的一类有机化合物 常见生长因子及功能 对氨基苯甲酸：四氢叶酸的前体，一碳化合物转移 的辅酶 生物素：催化羧化反应的酶的辅酶 泛酸：辅酶A的前体 硫辛酸：丙酮酸脱氢酶复合体的辅基 核黄素：黄素单磷酸（FMN）和FAD的前体，是黄 素蛋白的辅基
1. 微生物的营养需求
大量元素 （Macronutrients ） C, H, O, N, P and S 微量元素 （Trace Elements ）
浓度在10-8-10-6范围 碳水化合物
脂类（lipids ） 蛋白质（Proteins ）
核酸（nucleic acids）
发酵对食品中镁、钾等微量元素的浓度影响
发酵对食品中镁、钾等微量元素的浓度影响发酵是一种利用微生物代谢作用进行的生物化学反应过程，可以应用于食品加工过程中。
在食品发酵过程中，微生物会产生各种酶和代谢产物，这些物质不仅影响食品的味道和质地，还会对食品中的微量元素浓度产生一定的影响。
本文将探讨发酵对食品中镁、钾等微量元素的浓度的影响。
首先，我们来了解一下发酵对镁、钾等微量元素浓度的影响机制。
发酵过程中的微生物主要通过代谢产物对食品中的微量元素发挥作用。
首先是酸性代谢产物，比如乳酸和醋酸，这些酸性代谢产物可以与食品中的钙、镁等元素结合形成可溶性盐，从而提高食品中的微量元素浓度。
其次，微生物在发酵过程中还会产生蛋白质水解酶和肽酶等酶类物质，这些酶可以促进食物中蛋白质的水解，释放出一些原本结合在蛋白质中的微量元素，从而增加食品中微量元素的含量。
此外，发酵还能改变食品的酸碱度，促进微量元素的释放和吸收。
接下来，我们以两种常见的发酵食品——酸奶和蔬菜酱菜为例，来具体分析发酵对镁、钾等微量元素浓度的影响。
首先是酸奶。
酸奶是利用乳酸菌对乳制品进行乳酸发酵得到的一种食品。
在酸奶发酵过程中，乳酸菌会产生乳酸，乳酸可以与食品中的钾、钙等元素形成可溶性盐，增加酸奶中这些微量元素的含量。
此外，酸奶中乳酸菌还会分泌蛋白质水解酶和肽酶，促进乳制品中蛋白质的水解，释放出原本结合在蛋白质中的微量元素。
因此，酸奶中镁、钾等微量元素的含量相对于原料乳制品来说可能会略有提高。
其次是蔬菜酱菜。
蔬菜酱菜是利用乳酸菌对蔬菜进行发酵得到的一种食品。
在蔬菜酱菜的发酵过程中，乳酸菌会产生乳酸，与蔬菜中的钙、钾等元素结合形成可溶性盐，增加酱菜中微量元素的含量。
此外，乳酸菌还会分泌酶类物质，促进蔬菜中蛋白质的水解，释放出微量元素。
同时，酱菜中的盐分也会有一定的促进作用，增加微量元素的释放和吸收。
因此，蔬菜酱菜中镁、钾等微量元素的含量相比于原料蔬菜可能会有所增加。
总的来说，发酵对食品中镁、钾等微量元素的浓度有一定的影响。
微生物名词解释
65.选择培养基：根据不同微生物的营养需求或对某种化学物质敏感性不同，在培养基中加入相应营养物质或化学物质，抑制不需要的微生物的生长，将所需微生物从复杂的微生物群体中选择分离出来。
66.透过屏障：微生物细胞表面由原生质膜、细胞壁、荚膜及粘液层组成的限制物质进出细胞的屏障。
9.霉菌：以多细胞丝状群体形式生存的真菌。
10.真菌：有线粒体，无叶绿体，没有根茎叶分化，以无性和有性孢子进行繁殖的真核微生物。
11.酵母菌：单细胞真菌。
12.藻类：能进行光合作用的真核微生物。
13.原生动物：缺少真正细胞壁，具有运动能力，进行吞噬营养的单细胞真核微生物。
14.原核生物：一大类细胞微小，只有称作核区（无细胞膜包裹的裸露DNA）的原核单细胞生物。所有原核生物都是微生物，包括真细菌和古生菌两大类群。原核生物与真核生物的主要区别是：1基因组由无核膜包裹的双链DNA环组成。2缺少单位膜分隔而成的细胞器。3核糖体为70S型。
1、晶体：苏云金芽孢杆菌等少数芽孢杆菌在其形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形或双锥形的碱溶性蛋白晶体（内毒素），称为半胞晶体。
2、糖被：包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的胶状物质。糖被有数种：1，形态固定、层次厚的为荚膜。2、形态固定，层次薄的为微荚膜。3、形态不固定、结构松散的为黏液层。4、包裹在细菌群体上有一定形态的糖被称菌胶团。糖被的主要功能是保护菌体免受干旱损伤或被宿主免疫活性细胞吞噬。
1.菌落：单个微生物细胞在适宜的固体培养基表面或内部生长、繁殖到一定程度形成肉眼可见的、有一定形态结构的子细胞生长群体。
2.菌苔：固体培养基表面众多菌落连成一片时所形成的微生物生长群体。
微生物与微量元素
第二节 脂溶性维生素
共同特点 ﹡均为非极性疏水的异戊二烯衍生物 ﹡不溶于水，溶于脂类及脂肪溶剂 ﹡在食物中与脂类共存，并随脂类一同 吸收 ﹡吸收的脂溶性维生素在血液与脂蛋白 及某些特殊结合蛋白特异结合而运输
暗处
光
视蛋白
11-顺视黄醛
(视网膜) 异构酶
全反视黄醛
视黄醛还原酶
异构酶
11-顺视黄醇
(肝)
全反视黄醇
（二）生化作用及缺乏症
1.生化作用 ＊构成视觉细胞内 感光物质 ＊参与糖蛋白的合 成，维持上皮组织 的分化与健全 ＊其他作用，如影 响细胞的分化
2.缺乏症： 夜盲症，干眼病； 皮肤干燥等
小分子有机化合物在催化中的作用
O CH2 O
O
O
O
OH
NADP+：R为 P O
OH
尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸
OH OR
NAD+：R为 H
尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸
.. 双电子传递体
功能：
转运
一对
H原
子
（氢
负离
子，
两个
..
电
子）。
四、维生素B6和磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺
（一）化学本质及性质
﹡维生素B6包括吡哆醇，吡哆醛及吡哆胺 ﹡体内活性形式为磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺
视黄醛
15 15‘
β-胡萝卜素分子
视黄醇
一个β-胡萝卜分子
两分子VA
转化是在(在动物的肠粘膜及肝脏中) 。
二、维生素D（抗佝偻病维生素）
（一）化学本质和性质
12 H 13 17
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配料表
精制海盐、碘酸钾
含碘量
20～40 mg·kg-1
卫生许可证号 ××卫碘字(2010)第001号
分装日期
见封底
储藏方法
密封、避光、防潮
食用方法 烹调时，待食品熟后加入碘盐
(1)要在食盐中加碘，是因为碘是人体内合成________激 素的主要原料，缺碘会引起疾病。 (2)食盐中加碘，这里碘指的是________，其中碘元素的 化合价为________。 (3)碘酸钾在受热时容易分解。为鉴别加碘盐中是否含有 碘，可将盐撒在淀粉溶液或切开的马铃薯切面上，在空 气中放置一段时间后，如果颜色变成______，说明含有 碘，理由是__________________________________。
（2）长期生活在缺碘山区，又得不到碘盐供应，
易患（ C ）
A、甲状腺亢进 B、佝偻病
C、地方性甲状腺肿 D、糖尿病
4.下列说法中不正确的是( ) A.人体缺碘，可通过食用加碘盐补碘 B.缺铁性贫血，可通过食用铁强化酱油预防 C.为了防止龋齿，人人都要使用含氟牙膏 D.儿童缺锌可导致生长发育不良，抵抗力差， 食欲不振
每千克食盐中含KIO3：214 g·mol-1×9.000×10-5mol× 1 000 g/428 g×1 000 mg·g-1=45 mg，该加碘食盐是合格
的。
答案：(1)甲状腺 (2)KIO3 +5价 (3)蓝色 KIO3分解生成KI，KI可被O2氧化生成I2，I2使淀粉 变蓝 (4)合格(计算过程见解析)
资料应用——补铁工程
1、为消除铁缺乏，应该如何补铁？ 2、我国选择酱油作为铁强化食物的载体
的原因是什么？
资料:
元 主要生理功能 素
缺乏症
微生物的营养
无机氮源：NH4+、氨盐、硝酸盐
有机氮源：尿素、氨基酸、嘌呤、嘧啶等
实验室常用：碳酸氨、硝酸盐、牛肉膏、酵母膏、
蛋白胨、胰酪蛋白等 生产实践：豆饼粉、花生饼粉、蚕蛹粉、玉米浆等
4.无机盐
矿质元素的化合物为无机盐，在微生物的生命活动中 起着十分重要的作用。 主要功能：构成细胞组分和能量转移（磷、硫） 作为酶的组成成分或激活剂（如铁、镁） 调节酸碱度、细胞透性、渗透压等（如钾、钠、钙）
自养型的微生物碳源和能源来自不同物质
异养型微生物碳源来自于有机物——同时是能 源
主要碳源是葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖和淀
粉。其中最常用的是葡萄糖。其次是有机酸、 醇和脂类。 生产实践中：常用农副产品和工业废弃物为碳 源，如玉米粉、米糠、麸皮、马铃薯、酱渣等
三.氮源
氮主要是组成核酸和蛋白质的重要元素
（四）调节氧和二氧化碳浓度
好氧菌：表面培养；通风培养 厌氧菌：配制培养基时常加入一些还原剂或其他 除氧方法
（五）用料经济
该培养基的应用目的，即：
是培养菌体还是积累代谢产物？ 是实验室种子培养还是大规模发酵？ 代谢产物是初级代谢产物还是次级代谢产物？
☆用于培养菌体的培养基营养应丰富，氮源含量宜 高（碳氮比低）； ☆用于大量生产代谢产物的培养基其氮源一般应比 种子培养基稍低；若代谢产物是次级代谢产物时要 考虑是否加入特殊元素或特定的代谢产物；
第二节 微生物的营养类型和吸收方式
一、微生物的营养类型
依据微生物所需的碳源及能源不同将其 分为四种类型 光能自养型 化能自养型 光能异养型 化能异养型
微生物营养与能量代谢
【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。
微生物的营养和培养基--微生物的六种营养要素
一、微生物的六种营养要素
３ 微生物细胞的化学组成 ➢ 化学组成比例：细胞的化学组成也是配制微生物培养基的主要依据；
主要成分
细菌
酵母菌
霉菌
水分 （占细胞鲜重的%）
蛋白质 占 细 碳水化合物 胞 干 脂肪 重 的 核酸 %
无机盐
75~85 50~80 12~28 5~20 10~20 2~30
➢无论从元素水平还是营养要素水平，微生物的营养要求与摄食型的动物（含人类） 和光合自养型的植物都十分接近；生物之间存在“营养上的统一性”。
一、微生物的六种营养要素
５
微生物6大营养要素－碳源
➢碳源（carbon source）：凡是提供微生物营养所需的碳元素（碳架）的营养源， 称为碳源； ➢碳源谱：从微生物的整体来看，可利用的碳源物质的范围称碳源谱； ➢碳源作用：
一、微生物的六种营养要素
５ 微生物6大营养要素－碳源 ➢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；
➢微生物工业发酵中用做碳源的原料： ➢传统种类：糖类（单糖，饴糖）、淀粉（玉米粉、山芋粉、野生植物 淀 粉等）、麸皮、各种米糠等； ➢代粮发酵：纤维素、石油、CO2、H2；
一、微生物的六种营养要素
６ 微生物6大营养要素－氮源
➢实验室常用的氮源：有碳酸铵、硝酸盐、硫酸铵、胰酪蛋白、尿素、蛋白胨、牛肉 膏、酵母膏等；
➢生产上常用的氮源：有硝酸盐、铵盐、尿素、氨以及蛋白含量较高的鱼粉、蚕蛹粉、 黄豆饼粉、花生饼份、玉米浆、麸皮等；
一、微生物的六种营养要素
６
微生物6大营养要素－氮源
➢微生物利用氮源的特点： ➢氮源主要不提供能量(除硝化细菌等少数外)； ➢最适氮源：NHCO>NH>NO>N2； ➢迟效氮源：蛋白氮必须通过水解之后降解成胨、肽、氨基酸等才能被机体 利用，有利于代谢产物的形成； ➢速效氮源：无机氮源或以蛋白质降解产物形式存在的有机氮源可以直接被 菌体吸收利用，有利于机体的生长； ➢氨基酸异养型微生物（营养缺陷型）：有些微生物没有将无机氮合成有机 氮的能力，它们不能把尿素、铵盐等这些无机氮源自行合成他们生长所需的 氨基酸，而需要从外界吸收现成的氨基酸作为氮源才能生长。
微生物的营养
培养基的类型及应用
天然培养基
培养基含有化学成分还不清楚或化学成 分不恒定的天然有机物
按成分划分
牛肉膏蛋白胨培养基、麦芽汁培养基、 LB培养基
合成培养基
由化学成分完全了解的物质配制而成 的培养基， 高氏1号合成培养基培养查、氏合成培 养基
固体培养基
凝固剂－凝胶、硅胶等 微生物的分离、鉴定、活菌计 数及菌种保藏
加富培养基 按用途 划分
鉴别培养基
大肠杆菌强烈分解乳糖而产生大量的混 合酸，菌体呈酸性，菌落被染成深紫色， 从菌落表面的反射光中还可看到绿色金
属金属闪光。
选择培养基
选择培养基
用于将某种或某类微生物从混杂的微生物群体中 分离出来的培养基，根据不同种类微生物的特殊 营养需求或对某种化学物质的敏感性不同，在培 养基中加入相应的特殊营养物质或化学物质，抑 制不需要的微生物的生长，有利于所需微生物的 生长
分析方法
1、化学法 2、亚显微结构分析法
煅烧法
无机物： 无机盐
水： 占细胞总重量75%-90%
①水 ②碳源 1、营养物质 ③氮源 ④无机盐 ⑤生长因子 有些细菌需要 2、温度
细菌生长条件
3、PH
①对氧气要求：专性需氧菌 微需氧菌 4、对气体要求 兼性厌氧菌 专性厌氧菌 ②对CO2要求： 5% CO2
一、微生物细胞的化学组成
第 一 节 微 生 物 的 营 养 要 求
化学元素－构成微生物细胞的物质基础
主要元素： 碳、氢、氮、氧、磷、硫 钾、钠、铁、镁、钙等 微量元素： 锌、锰、钠、氯、钼、硒、铜、 钴、钨、镍、硼、
第 一 节 微 生 物 的 营 养 生物等
配制培养基的原则
控制pH条件
培养基的pH必须控制在一定的范围内，以满足不同类型微 生物的生长繁殖或产生代谢产物。通常培养条件：细菌与 放线菌：pH7~7.5； 酵母菌和霉菌：pH4.5~6范围内生长； 为了维持培养基pH的相对恒定，通常在培养基中加入pH缓 冲剂，或在进行工业发酵时补加酸、碱。
005-1 微生物的营养-六类营养要素
如果配制的是组合培养基，则可加入复合维生素溶液。
若干细菌所需要的维生素
维生素 硫胺素(B1) 核黄素 烟酸 吡哆酸(B6) 生物素 泛酸 叶酸 钴胺酸(B12) 维生素K
微生物的种
Bacillus anthracis (炭疽芽孢杆菌) Clostridium tetani (破伤风梭菌) Brucella abortus (流产布鲁氏杆菌) Lactobacillus spp. (各种乳酸杆菌) Leuconostoc mesenteroides (肠膜状明串珠菌) Proteus morganii (摩氏变形杆菌) Leuconostoc dextranicum (葡聚糖明串珠菌) Lactobacillus spp.
能够满足微生物机体生长、繁殖和完成各种生理活动 所需的物质。
在微生物学中，它还包括非常规物质形式的光辐 射能在内。
微生物的营养物可为它们的正常生命活动提供结构 物质、能量、代谢调节物质和必要的生理环境。
第
本章内容：
五 章
第一节 微生物的6类营养要素
第二节 微生物的营养类型
微
微生物们需要吃什么？
生
第三节 营养物质进入细胞
Eg. 假单胞杆菌属的一些菌能利用90多种不同的碳源物质。 甲烷氧化菌只能利用甲烷和甲醇作碳源。
（1）糖
单糖＞双糖和多糖 己糖＞ 戊糖 葡萄糖、果糖＞ 甘露糖、半乳糖 淀粉＞ 纤维素或几丁质等纯多糖 纯多糖＞ 琼脂等杂多糖
葡萄糖可作为大多数微生物的碳源！
（2）酚、氰化物等有毒物质 对人类有毒的物质Eg. 酚、氰化物等
（2）生长因子异养型微生物（auxoheterotrophs）
硝化细菌所需微量元素
硝化细菌所需微量元素
硝化细菌是一类好氧微生物，它们在氮循环过程中起着关键作用，将氨（NH3）氧化成亚硝酸盐（NO2^-）和硝酸盐（NO3^-）。
硝化细菌对环境条件有一定的要求，包括对温度、pH值、溶解氧和营养物质的特定需求。
在微量元素方面，硝化细菌需要一些特定的元素来维持其生长和代谢，这些元素包括：
1.钾（K+）：钾是许多生物体必需的微量元素，对于维持细胞内外的渗透平衡和电位平衡至关重要。
2.钙（Ca2+）：钙对于细胞壁的稳定性和细胞信号的传递具有重要作用。
3.镁（Mg2+）：镁是叶绿素分子的中心离子，对于光合作用和DNA/RNA的合成至关重要。
4.铁（Fe2+/Fe3+）：铁是许多酶的组成部分，参与氧的转移和电子传递过程。
5.锰（Mn2+）：锰参与酶的活性和催化反应，特别是在氧化还原过程中。
6.钼（Mo）：钼是硝酸还原酶（nitratereductase）的组成部分，该酶催化硝酸盐的还原反应。
7.铜（Cu）：铜在细胞色素c氧化酶中起作用，参与氧的利用和电子传递。
8.锌（Zn）：锌参与多种酶的活性，对细胞分裂和生长至关重要。
9.铬（Cr）：铬是某些硝化细菌中所需的微量元素，尽管其确切作用尚不完全清楚。
10.硒（Se）：硒是一种抗氧化剂，可以保护细胞免受氧化应激的伤害。
硝化细菌的微量元素需求可能会因不同的细菌种类和环境条件而有所不同。
在实际应用中，如水产养殖或农业土壤中，通过补充这些微量元素可以帮助维持硝化细菌的种群数量和活性，从而提高氮循环的效率。
4.1 微生物的6类营养要素
入胞
pH
NH4+ (先入胞) + NO3- (后入胞)
速效氮源 铵盐和氨基酸被微生物吸收后能直接被利用
迟效氮源 NO3-和蛋白质吸收后还需还原降解才可利用
③ 分子氮 分子氮即为大气中的N2。
固氮微生物
能利用N2作氮源来合成细胞结构的 微生物称固氮微生物。
（1）研究固氮作用是生物领域中的一个重大课题。 通过基因工程把微生物的固氮基因转移到高等
从这三个水平考察碳源， 其数目是逐级扩大的 甚至可多到无法计算。
微生物的碳源谱
类 元素水平
型
化合物水平
C·H·O·N·X 复杂蛋白质、核酸等
C·H·O·N 有
机 碳 C·H·O
多数氨基酸、 简单蛋白质等 糖、有机酸、醇、
脂类等
C·H
烃类
培养基原料水平
牛肉膏、蛋白胨、 花生饼粉等
一般氨基酸、明胶等
葡萄糖、蔗糖、糖蜜、 各种淀粉等
微生物对维生素的需要量一般是1～5 g/mL
（2）氨基酸
大多数情况下氨基酸可被微生物吸收利用； 少数情况下虽需要氨基酸作为生长因子，但 因其不能透过细胞膜，故吸收利用小肽。
微生物对氨基酸的需要量一般是20 g/mL
在培养基中一种氨基酸的含量过高， 会抑制细胞对其他氨基酸的摄取，此现象 称氨基酸不平衡。
有机氮
微生物能利
用的氮源
无机氮
分子氮
① 有机氮
主要是蛋白质及蛋白质的各种降解产物 ———蛋白胨、氨基酸、小肽和尿素等。
实验室常用的有机氮源有： 牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、鱼粉、 蚕蛹粉、黄豆粉和花生粉等。
② 无机氮
主要包括硝酸盐、铵盐、铵等。 铵盐—有效氮源—吸收—直接被利用 硝酸盐—大部分微生物可利用—吸收
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氢原子（质子） NAD+（尼克酰胺腺嘌呤二核 苷酸，辅酶I） NADP+（尼克酰胺腺嘌呤二核 苷酸磷酸，辅酶II） FMN （黄素单核苷酸） FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸） 醛基 TPP（焦磷酸硫胺素） 酰基 辅酶A（CoA） 硫辛酸 烷基 钴胺素辅酶类 二氧化碳 生物素 氨基 磷酸吡哆醛 甲基、甲烯基、 四氢叶酸 甲炔基、甲酰基 等一碳单位
（维持暗视觉所必须的）构酶
光
11-顺视黄醛
全反视黄醛
视黄醛还原酶
11-顺视黄醇
异构酶 (肝 )
全反视黄醇
6
（二）生化作用及缺乏症
1.生化作用 ＊构成视觉细胞内 感光物质 ＊参与糖蛋白的合 成，维持上皮组织 的分化与健全 ＊其他作用，如影 响细胞的分化 2.缺乏症： 夜盲症，干眼病； 皮肤干燥等
是环戊烷多氢 菲的衍生物
﹡种类：
严格说不是一种维生素
阳光
VitD2（麦角钙化醇） 麦角固醇（植物甾醇） VitD3（胆钙化醇） 7-脱氢胆固醇 胆固醇
阳光
维生素D源
10
﹡在体内的转变
维生素D3 （胆钙化醇）
肝25-羟化酶
肾,骨,胎盘中的 1α-羟化酶
25-羟维生素D3 （25-羟胆钙化醇）
肾,骨,胎盘、软骨 中的24-羟化酶
S S
FAD
O HS CH3 C S
CO2
S S
E1 E2 E3
丙酮酸脱 氢酶系作 用示意图
TPP
FAD
TPP
FAD E1 E2 E3
CoASH CH3CO-SCoA HS HS
E1 E2 E3 NADH+H+ + NAD
TPP S S
E1：丙酮酸脱氢酶 E2:二氢硫辛酰转乙酰酶
E3:二氢硫辛酸脱氢酶
2. 缺乏表现: 易出血 维生素K的来源： 食物（绿色植物）来源和肠 道微生物合成。人体一般不会缺乏。
17
第 三 节 水溶性维生素
共同特点
﹡易溶于水，故易随尿液排出。 ﹡体内不易储存，必须经常从食物中摄取。
种类
B族维生素和维生素C和硫辛酸. B族维生素包括：B1，B2，B6，B12， PP，泛酸，叶酸，生物素。
3.来源
鱼肝油含有丰富的VD，肝、奶及蛋黄中。
12
13
三、维生素E
（一）化学本质与性质
R1 HO R2
﹡种类：生育酚，生育三烯酚
10
O
5 7 8
R3
3 1
α-生育酚 ﹡易自身氧化，故能保护其他物质。
14
（二）生化作用及缺乏症
抗氧化作用 维持生殖机能 促进血红素代谢 缺乏症 •雌性不育 •贫血
1, 25-二羟维生素D3 24, 25-二羟维生素D3 （1, 25-二羟胆钙化醇） （24, 25-二羟胆钙化醇） 促进钙、磷吸收
11
（二）生化作用及缺乏症
1. 生化作用
作用于小肠粘膜、肾及肾小管，促进钙 磷吸收，有利于新骨的形成、钙化。
2. 缺乏症
儿童——佝偻病 成人——骨质疏松、软骨症、肌肉无力等。
来源：肝、蛋、玉米油、大豆油、 小麦、甜瓜等。
15
四、维生素K（凝血维生素）
（一）化学本质及性质
天然形式：K1、K2 人工合成：K3、K4
O
（是异戊二烯衍生物）
2
1
CH3
O
维生素K是2-甲基萘醌的衍生物
16
（二）生化作用及缺乏症
1. 生化作用
维持体内凝血因子Ⅱ、Ⅶ 、 Ⅸ和Ⅹ的正常水平，参与凝血 作用
19
一、维生素B1和硫胺素焦磷酸
（一）化学本质及性质
结构式为：由一个嘧啶环和噻唑环组成。
﹡维生素B1又名硫 胺素(thiamine)
﹡体内活性形式 硫胺素焦磷酸 (TPP)
涉及羰基碳（醛和酮）合成与裂解反应的辅酶
20
TPP在丙酮酸脱羧中的作用
21
OH CH3 O O CH3 C H C C O TPP
18
B族维生素
最初在米糠中发现了抗脚气病因子，并 称之为维生素B，后来随着研究的进展，发 现以前命名的维生素B其实是一族物质，因 此将它们称为“B族维生素”，并沿用至今。 B族维生素是溶于水的，很容易被代谢， 在体内几乎无法长时间蓄积，必须每日补充。 B族维生素主要通过汗液和尿液排泄。 几乎只有四种食物含有全部的B族维生素： 即肝脏、酵母、米糠、麦芽，其中以酵母含 量最为丰富、比例最为合理。
7
小分子有机化合物在催化中的作用
转移的基团 小分子有机化合物(辅 酶 或 辅 基) 名 称 所含的维生素 尼克酰胺（维生素PP之一） 尼克酰胺（维生素PP之一） 维生素B2 （核黄素） 维生素B2 （核黄素） 维生素B1（硫胺素） 泛酸 硫辛酸 维生素B12 生物素 吡哆醛（维生素B6之一） 叶酸
2
水溶性维生素
共同特点
﹡易溶于水，故易随尿液排出。 ﹡体内不易储存，必须经常从食物中摄取。
种类 B族维生素、维生素C和硫辛酸。 B族维生素包括：B1，B2，B6，B12，PP， 泛酸，叶酸，生物素。
3
第二节 脂溶性维生素
共同特点 ﹡均为非极性疏水的异戊二烯衍生物 ﹡不溶于水，溶于脂类及脂肪溶剂 ﹡在食物中与脂类共存，并随脂类一同 吸收 ﹡吸收的脂溶性维生素在血液与脂蛋白 及某些特殊结合蛋白特异结合而运输
种类 VitA, VitD, VitE, VitK
4
一、维生素A（抗干眼病维生素）
（一）化学本质与性质（异戊二烯衍生物）
17 16
维 生 素 A1
11 1 5 6
15
12
18
视黄醇 视黄醛 活性形式是：11－顺视黄醛
维 生 素 A2
3
4
3-脱氢视黄醇
A2活性更高
5
视紫红质的合成、分解与视黄醛的 关系
第一节
维生素概述
一、维生素的定义 维生素 (vitamin) 是机体维持正常功 能所必需，但在体内不能合成或合成量 很少，必须由食物供给的一组低分子量 有机物质。
1
二、维生素的命名与分类
分类:
脂溶性维生素 (lipid-soluble vitamin) VA,VD,VE,VK 水溶性维生素 (water-soluble vitamin) B族维生素、硫辛酸、Vc
（三）来
源
动物：海水鱼、动物肝，乳制品，蛋黄等。 植物： (含有维生素A的前体物质—β 胡萝卜素)
15 15‘
β-胡萝卜素分子 视黄醛 视黄醇
一个β-胡萝卜分子
转化是在(在动物的肠粘膜及肝脏中) 。
两分子VA
9
二、维生素D（抗佝偻病维生素）
（一）化学本质和性质
12 H 11 1 2 A 3 4 5 6 H 10 9 H B C H 8 7 13 17 D 14 15 H 16