第五章微生物营养
第五章微生物的营养与培养基介绍
营养物质: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.
营 养:微生物获得和利用营养物质的过程。
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。
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 分成六大类。
第一节 微生物的营养物质
α w=Pw/Pow 式中Pw代表溶液蒸汽压力, POw代表纯水蒸汽压力。
纯水α w为1.00,溶液中溶质越多, α w越小。
微生物一般在α w为0.60～0.99的条件下生长, α w过低时, 微生物生长的迟缓期延长,比生长速率和总生长量减少。 微生物不同，其生长的最适α w不同。
c. 氧化还原电位
第二节
微生物的营养营养类型
第三节 营养物质进入细胞的方式
营养物质能否进入细胞取决于三个方面的因素：
①营养物质本身的性质（相对分子量、质量、溶解性、 电负性等 ②微生物所处的环境（温度、PH等）； ③微生物细胞的透过屏障（原生质膜、细胞壁、荚 膜等）。
根据物质运输过程的特点，可将物质的运输方式分为
2.营养协调
培养基中营养物质浓度合适时微生物才能生长良好，营养物 质浓度过低时不能满足微生物正常生长所需，浓度过高时则可能 对微生物生长起抑制作用。 培养基中各营养物质之间的浓度配比也直接影响微生物 的生长繁殖和代谢产物的形成和积累，其中碳氮比（C/N）的 影响较大。 碳氮比指培养基中碳元素与氮元素的物质的量比值，有时也 指培养基中还原糖与粗蛋白之比。
明 胶
作氮源 极易 约25℃ 约20℃ 5%～12%
3.能源 能源：能为微生物的生命活动提供最初能量来源营养 物或辐射能
化学物质 能源谱
｛
第五章 微生物营养与培养基习题及答案
第五章微生物营养习题及参考答案一、名词解释1．生长因子：2．选择培养基(seclected media)：3．基础培养基4．合成培养基5．化能异养微生物6．化能自养微生物7．光能自养微生物8．光能异养微生物9.单纯扩散10.促进扩散11.主动运输12.基团移位13.pH的内源调节14.渗透压15.水活度二、填空题1．微生物生长繁殖所需六大营养要素是、、、、和等。
2．碳源物质为微生物提供和，碳源物质主要有、、、、等。
3．生长因子主要包括、和，其主要作用是、。
4．根据，微生物可分为自养型和异养型。
5．根据，微生物可分为光能营养型和化能营养型。
6．根据，微生物可分为无机营养型和有机营养型。
7．根据碳源、能源和电子供体性质的不同，微生物的营养类型可分为、、和。
8．按用途划分，培养基可分为、、和等4种类型。
9．常用的培养基凝固剂有、和。
10．营养物质进入细胞的方式有、、和。
三、选择题（4个答案选1）1．下列物质可用作生长因子的是（）。
A.葡萄糖B.纤维素C.NaGlD.叶酸2．大肠杆菌属于（）型的微生物。
A.光能无机自养B.光能有机异养C.化能无机自养D.化能有机异养3．硝化细菌属于（）型的微生物。
A.光能无机自养B.光能有机异养C.化能无机自养D.化能有机异养4．某种细菌可利用无机物为电子供体而有贾稀为碳源，属于（）型的微生物。
A.兼养型B.异养型C.自养型D.原养型5、化能无机自养微生物可利用（）为电子供体。
A.CO2B.H2C.O2D.H2O6．用来分离产胞外蛋白酶菌株的酪素培养基是一种（）。
A.基础培养基B.加富培养基C.选择培养基D.鉴别培养基7、固体培养基中琼脂含量一般为（）。
A.0.5%B.1.5%C.2.5%D.5%8．用来分离固氮菌的培养基中缺乏氮源，这种培养基是一种（）。
A.基础培养基B.加富培养基C.选择培养基D.鉴别培养基9．水分子可通过（）进入细胞。
A.主动运输B.扩散C.促进扩散D.基团转位10．被运输物质进入细胞前后物质结构发生变化的是（）。
第五章微生物的营养
注意：
“碳源谱广泛”是针对整个微生物界来说的，对 某一具体微生物来说，差异很大。
对一切异养菌来说，其碳源可同时兼作能源，因 此碳源是它们的双功能营养物。
对天然来源的碳源营养物（如糖蜜、淀粉质原料） 来说，除主要提供碳源营养外，其中还含有氨基 酸、无机盐等多种营养成分。
2 、 氮源
在微生物生长繁殖过程中，能为其提供氮素营养来源的物质称 氮源。即，是用来满足菌体物质中或代谢产物中的氮素需要的 营养物质。
第一节微生物的营养要求
一、微生物细胞的化学组成
水70%-90%
微生物细胞
无机物 干物质
有机物：蛋白质、脂、糖、核酸等
细胞化学元素组成
大量元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁等
微量元素：锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等
植物、动物、微生物之间存在着“营养上的统一性”
二、微生物的营养要素:
｛ ｛ 氮源谱
有机氮
蛋白质 核酸 氨基酸 尿素
｛ 无机氮
N.H,N.O
NH3 铵盐（NH4+） 硝酸盐
N2
对大多数异养菌来说，其最适氮源是“”型或“”型氮 源(有机氮源)， “N.H”型氮源(无机氮源，如NH4+)次之。
在论及微生物培养基成分时，最常用的有机氮源是
牛肉膏、蛋白胨、酵母膏及饼粕粉（黄豆饼、花生 麸）蚕蛹粉、鱼粉等
肠膜状串珠菌（Leuconostoc mesenteroides） 0.025ug
吡哆醛
广义的生长因子——维生素、生物碱、卟啉、甾醇、短链的 分支或直链脂肪酸、氨基酸等
狭义的生长因子——仅指维生素
生长因子自养型微生物：多数真菌、放线菌和不少细菌
生长因子异养型微生物：乳酸菌、营养缺陷型突变株及致病菌等
微生物学第五章 微生物营养与生长.
3. 在实验室中，常用固体平板划线法，稀释涂布平板法或稀释 倾注平板法分离、纯化微生物。
(1) 固体平板划线法， 又称稀释划线法
(plate streaking or dilution streaking)： 微生物从接种环上 脱落到琼脂表面， 将接种环灼烧后以 接种区为菌源再次 划线，依次重复3次， 随着划线的进行， 所划之处留下的菌 体细胞量越来越少， 最终留下单个分散 的细胞，通过繁殖 形成单克隆。
远藤氏培养基
碱性复红、亚 硫酸钠
伊红美蓝培养基 伊红、美蓝
酸、乙醛 酸
带金属光泽 深红色菌落
鉴别水中大肠菌群
(2) 选择培养基：根据某种微生物的特殊营养要求或其对某化学、 物理因素的抗性而设计。
用于选择培养基的若干抑制剂选择对象一般细菌
G+细菌 G-细菌
乳酸菌
肠道细菌 微球菌
抑制剂及其用量(ug/mL)
(2) 培养基中各营养物之间的浓度配比直接影响微生物的生长繁 殖和(或)代谢产物的形成和积累，其中碳氮比(C/N)的影响较大。 C/N比指的是微生物培养基中所含碳原子的摩尔数与氮原子的摩 尔数之比。
2. 各原料之间不发生化学反应，理化性质相对稳定。
3. 黏度适中，具有适当渗透压。
4. 适宜的pH和氧化还原电势。
1. 按组成的化学成分是否清楚分：
(1) 合成培养基：配制试剂中各成分的量都确切知道的培养基。 如培养细菌的葡萄糖铵盐培养基、培养放线菌的高氏I号培养基 和培养真菌的察氏培养基。
(2) 天然培养基：用一些成分无法准确知道的天然原料制作的培 养基。如培养细菌的牛肉膏蛋白胨培养基，培养酵母菌的麦芽 汁培养基。
第5章 微生物的营养
4.核酸 包括DNA（占干重的3%）和RNA （占干重的10%）两大类，与遗传和变异有关。 5.其他化合物 包括一些维生素、生长因 素、色素和某些细菌中的抗菌素等化合物。 （二）矿物质(灰分)：占干物质的3%〜10% 左右。 1.大量元素 磷、钾、硫、钙、镁、铁。 2.微量元素 锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、 铜、钨、镍 、硼。 它们一部分参与有机物的组成，一部分则 组成无机盐类。
三、无机盐类（mineral salts）
1.功能 (是微生物生长不可缺少的营养物质)：
（1）构成细胞的组成成分；
（2）作为酶的组成成分；
（3）维持酶的作用
（4）调节细胞渗透压、氢离子浓度、氧化还原 电位； （5）某些自养微生物可利用无机盐作为能源 (氧化无机物产生的化学能)。
2.作用及来源
须人为提供
1.蛋白质(50%〜80%)
包括单纯蛋白 (球蛋白、
清蛋白)和复合蛋白(核蛋白、糖蛋白、脂蛋白)
根据功能分：结构蛋白和储备蛋白。
2.糖(10%〜30%) 有一部分构成核糖含于核酸 中，其余为多糖，也有少数单糖。 糖类是一般微生物的重要碳素来源，除供作细 胞构造的重要成分外，也是细胞所需能量的来源。 3.脂类(3%〜7% ，多者可达40%) 胞壁、细胞膜和细胞质中。 多存在与细
第三节 营养物质透过细胞
公认的细胞质膜模型：
疏水的膜蛋白和不连续的脂双层的镶嵌结构。
脂溶性物质顺着细胞膜内外侧 一、单纯扩散(被动扩散) 浓度差转运的过程。 二、促进扩散 非脂溶性物质或亲水性物质 借助细胞膜上的膜蛋白的帮 三、主动运输 主动运输是指物质逆浓度梯度， 助顺浓度梯度或顺电化学浓 在载体的协助下，在能量的作用 1.初级主动运输 度梯度, 不消耗ATP进入膜内 下运进或运出细胞膜的过程。 的一种运输方式。 2.次级主动运输 a.同向运输 b.逆向运输 c.单项运输 Na+ k+
第五章 微生物生长与培养
1.选择和配制培养基的原则和方法
（1）营养物质组成合理，浓度适当，满足菌体 生长需要； （2）在一定条件下，各原料之间不发生化学反 应，理化性质相对稳定； （3）粘度适中，具有适当渗透压； （4）生产中选用的原材料尽量因地制宜，以降 低成本； （5）理化性质适宜，pH、氧化还原电动势也要 满足一定的要求。
样。
在微生物培养和发酵研究中，也需要研究微生物
培养的最佳氮源
生理酸性盐:
微生物代谢后形成酸性物质的某些无
机氮源 如(NH4)2SO4
生理碱性盐: 微生物代谢后产生碱性物质的某些无 机氮源 如 KNO3 生理酸性盐和生理碱性盐具有稳定调节发酵过程中 PH的积极作用。
表 氮源对恶臭假单胞菌 NA-1 菌株生长和酶形成的影响 氮源 硫酸铵 氯化铵 蛋白胨 酵母粉 尿素 谷氨酸 肉汁 硝酸钠 生物量(mg/mL) 1.45 1.33 3.88 4.07 2.53 5.07 3.74 2.62 烟酸羟基化酶活性(unit/mL) 0.002 0.000 0.301 0.288 0.111 0.045 0.371 0.114
②液体好氧培养方法
a. 摇瓶震荡培养箱
b. 台式磁力搅拌不锈钢发酵罐
c. 工业通用型搅拌发酵罐
2.厌氧培养方法
微生物厌氧培养箱
（二）微生物纯培养与混合培养
含有一种以上微生物的培养称作混合培养。自 然环境如土壤和水中，通常栖息着的是许多不同微 生物混杂在一起的群体。 微生物学中将在实验条件下从一个单细胞繁殖得 到的后代称为纯培养。 研究微生物生长通常采用微生物纯培养。
成分中，可以满足微生物生长的需要，一般不需要 额外添加。
第五章微生物营养与培养基答案
一．填空1．培养基应具备微生物生长所需要的六大营养要素是_碳源___、__氮源__、__能源__、___无机盐___、__生长因子__和¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬____水___。
2．碳源物对微生物的功能是__提供碳素来源__和__能量来源__，微生物可用的碳源物质主要有___糖类_、___有机酸_、__脂类_、__烃__、__ CO2及碳酸盐__等。
３．微生物利用的氮源物质主要有_蛋白质_、_铵盐_、_硝酸盐__、_分子氮__、__酰胺_等，而常用的速效Ｎ源如__玉米粉__，它有利于___菌体生长___；迟效Ｎ源如__黄豆饼粉__、__花生饼粉_，它有利于___代谢产物的形成______。
４．无机盐对微生物的生理功能是__作为酶活性中心的组成部分_、__维持生物大分子和细胞结构的稳定性_____ 、_调节并维持细胞的渗透压平衡__ 和_控制细胞的氧化还原电位和作为某些微生物生长的能源物质等_。
５．微生物的营养类型可分为__光能无机自养型__、__光能有机异养型__、_化能无机自养型和_化能有机异养型_。
微生物类型的可变性有利于_提高微生物对环境条件变化的适应能力_。
６．生长因子主要包括_维生素_、__氨基酸_和__嘌呤及嘧啶_，它们对微生物所起的作用是__作为酶的辅基或辅酶参与新陈代谢_、_维持微生物正常生长_、_为合成核柑、核苷酸和核酸提供原料__。
７．在微生物研究和生长实践中，选用和设计培养基的最基本要求是__选择适宜的营养物质_、_营养物的浓度及配比合适_、_物理、化学条件适宜_、_经济节约_和__精心设计、试验比较_。
８．液体培养基中加入CaCO３的目的通常是为了__调节培养基的pH值___。
９．营养物质进入细胞的方式有__单纯扩散__、__促进扩散__、_主动运输__和___基团移位_，而金黄色葡萄球菌是通过___主动运输__方式运输乳糖，大肠杆菌又是通过_基团移位__方式运输嘌呤和嘧啶的。
第五章微生物的营养
有机氮
氮源
无机氮
作用：合成细胞中的含氮物质；提供生理活动所需的能量。
在缺糖条件下，某些厌氧细菌能以氨基酸为能源物质：三功能营 养物 = 氮源 + 碳源 + 能源
按对氮源的要求不同，微生物可分为：
固氮微生物
利用空气中的N2合成自身所需的氨基酸及蛋白质 代表：根瘤菌、固氮蓝菌、固氮菌
渗透压与等渗培养液
渗透压：恰好能阻止渗透发生的施加于溶液液面上方的额外 压强称为渗透压。与溶液中不能通过半透膜的微粒数目和 温度有关。 指溶液中溶质 微粒对水的吸 引力
半透膜只允许 溶剂通过而不 允许溶质通过。 细胞膜
渗透压与等渗培养液
等渗：胞内外溶质的渗透压相近。 高渗：胞外溶质的渗透压 >胞内。 低渗：胞外溶质的渗透压<胞内。
（2）根据物理状态分类 1）液体培养基 定义：不加凝固剂的的液态培养基。 用途：大规模工业生产及在实验室用于不需要挑选 单克隆的大规模养菌。水处理中的废水即可以看作 液体培养基。
2）半固体培养基 定义：液体培养基中加入0.2-0.7%的凝固剂形成的 培养基。 用途：常用于观察细菌的运动、厌氧菌的分离和菌 种鉴定等。
化能自养型 无机物 （化能无机营养型）
无机物
无机碳
化能异养型 有机物 （化能有机营养型）
有机物
有机碳
绝大多数细菌和全部 真核微生物
以供氢体分：
无机营养型：以无机物为氢供体。 有机营养型：以有机物为供氢体。 以生长因子的需求分： 原养型或野生型：不需要从外界吸收任何生长因子。 营养缺陷型：需要从外界吸收一种或几种生长因子。 以取食方式分： 渗透营养型：通过细胞膜的渗透和选择吸收作用从外界吸收营 养物质。
第5章微生物营养和培养基练习题(A卷)答案部分
其他细菌无法生长，而好氧自生固氮菌可增殖，经培养后可
达到富集的目的。
3.分离方法
采用稀释法或平板划线法，从富集培养液中取菌样，置于
（4分）
Ashby固体培养基上，经培养后长出的菌落即可能为好氧自生
固氮菌。然后可以进一步鉴定确认。
[2]欲对普通变形杆菌进行运动能力的观察，应使用何种类型的培养基？培养基中琼脂的用量是多少？如何进行接种？(5分)
13.
主动运输（active transport）
在特异性载体蛋白质参与下，通过消耗能量（质子势、ATP
3.0
等）改变载体蛋白构象，从而使微生物能逆浓度梯度进行
营养物质运输的方式。例如细菌吸收无机离子、有机离子和乳糖、蜜二糖等。
14
能源（energy source）
可为微生物的生命活动提供最初能量来源的营养物或辐射
微生物的碳源。
11
光能异养型（photoheterotroph）
以日光为能源，CO2和简单有机物为主要碳源，以有机物
3.0
为氢供体的微生物营养类型称为光能异养型。如紫色无硫
细菌。
12.
促进扩散（facilitated diffusion）
通过膜内外营养物浓度梯度驱动，借助于微生物细胞质膜
3.0
上底物特异性载体蛋白加速对营养物质吸收的方式，称为促进扩散。如酵母菌对糖的吸收。
不依赖任何有机营养物即可正常生活的微生物。如硝化细
3.0
菌、蓝细菌等。
9．
碳氮比（C/N）
C/N是指在微生物培养基中所含的碳源中碳原子的摩尔数
3.0
与氮源中氮原子的摩尔数之比。
微生物的生理.
5.2.2光能异养型
以光为能源，具有光合色素，需要有机 物作为碳源和供氢体。
5.2.3化能自养型
利用无机物氧化放出的化学能作为能 源，常见的微生物有：硫化细菌、硝化 细菌等。
5.2.4化能异养型 这类微生物能源来自有机物氧化所产
生的化学能。分为：腐生微生物和寄生微 生物。
集团位移是指被运输物质在膜内受到 化学修饰，以被修饰的形式进入细胞的物 质运输方式。
• 确定微生物对营养物质的需求从两方面考虑，一方面，分 析微生物的化学成分；另一方面，测定微生物对外源物质 的需要。
• 微生物的成分分析表明，微生物细胞由碳、氢、氧、氮等 化学元素组成。其中碳、氢、氧、氮、硫、磷六种元素占 细胞干重的97%。
• 这些元素主要以水、有机物、无机物和无机盐的形式存在 于细胞中。水是主要成分，占细胞含量的80%左右。水、 有机质、无机质等物质共同赋予细胞遗传性、通透性和生 化活性。
对于少数微生物来说，既可利用无机 含氮化合物作为氮源，也可利用有机含 氮化合物作为氮源。
4.无机盐： 无机盐或矿物元素在微生物的生命活
动中起着十分重要的作用。 主要功能是：①构成细胞的组成成分；
②作为酶的组成成分； ③维持酶的活性； ④调节细胞渗透压； ⑤作为某些自养菌的能源。
（1）磷：细胞中矿质元素中磷含量最高， 是合成核酸、磷脂及高能磷酸化合物的 重要原料。
（5）钙：是某些酶的激活剂，参与细胞 膜通透性的调节。
（6）微量元素：除上述元素外，微生物 生长还需要其他微量元素，这些元素往 往参与酶的组成或作为酶的调节因子。
5.水：
水是微生物细胞的主要组成成分，占细胞 干重的70%-80%，水在代谢过程中起着重要作 用。
主要生理作用有：①重要组成成分；
第五章 微生物的营养和培养基习题整理培训讲学
第五章微生物的营养和培养基习题整理第五章微生物的营养和培养基一、选择题1. 大多数微生物的营养类型属于：（）A. 光能自养B. 光能异养C. 化能自养D. 化能异养2. 蓝细菌的营养类型属于：（）A．光能自养 B. 光能异养 C．化能自养 D. 化能异养3. 碳素营养物质的主要功能是：（）A. 构成细胞物质B. 提供能量C. A，B 两者4. 占微生物细胞总重量70%-90% 以上的细胞组分是：（）A. 碳素物质B. 氮素物质C. 水5. 能用分子氮作氮源的微生物有：（）A. 酵母菌B. 蓝细菌C. 苏云金杆菌6. 大肠杆菌属于（）型的微生物。
A. 光能无机自养B. 光能有机异养C. 化能无机自养D. 化能有机异养7. 自养型微生物和异养型微生物的主要差别是：（）A. 所需能源物质不同B. 所需碳源不同C. 所需氮源不同8. 基团转位和主动运输的主要差别是：（）A. 运输中需要各种载体参与B. 需要消耗能量C. 改变了被运输物质的化学结构9. 单纯扩散和促进扩散的主要区别是：（）A. 物质运输的浓度梯度不同B. 前者不需能量，后者需要能量C. 前者不需要载体，后者需要载体10. 微生物生长所需要的生长因子（生长因素）是：（）A. 微量元素B. 氨基酸和碱基C. 维生素D. B，C二者11. 培养基中使用酵母膏主要为微生物提供：（）A. 生长因素B. C 源C. N 源12. 细菌中存在的一种主要运输方式为：（）A. 单纯扩散B. 促进扩散C. 主动运输D. 基团转位13. 微生物细胞中的C素含量大约占细胞干重的：（）A. 10%B. 30%C. 50%D.70%14. 用牛肉膏作培养基能为微生物提供：（）A. C 源B. N 源C. 生长因素D. A，B，C 都提供15. 下列物质可用作生长因子的是（）。
A. 葡萄糖B. 纤维素C. NaClD. 叶酸16. 蓝细菌和藻类属于（）型的微生物。
A. 光能无机自养B. 光能有机异养C. 化能无机自养D. 化能有机异养17. 某种细菌可利用无机物为电子供体而以有机物为碳源属于（）型的微生物。
微生物学 第五章 微生物的营养
第十一授课单元一、教学目的:此章为要求学生掌握的重点内容之一，使学生了解六大营养要素在微生物生命活动中功能和供给形式、微生物的营养类型、营养物质进入细胞的四种主要方式、选用设计培养基的原则、培养基的种类。
本教学单元的教学目的是使学生了解微生物的六类生长要素及其功能, 掌握微生物营养类型特点.通过本章节的学习，了解微生物的营养与微生物发酵工业的关系。
二、教学内容: (第五章微生物的营养第一节微生物的化学组成及营养要求第二节微生物的营养类型)1.微生物细胞的化学组成和营养要求：重点介绍碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水六大营养要素在微生物生命活动中功能和供给形式。
并通过实例介绍如何根据碳源、氮源的不同筛选工业微生物菌种。
2.微生物的营养类型：介绍根据碳源和能源划分的四种营养类型，即光能自养型、光能异养型、化能自养型和化能异养型。
三、教学重点、难点及其处理重点：1. 使学生了解碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水六大营养要素在微生物生命活动中功能和供给形式；主要通过平时常见的培养基为例加以说明。
2. 根据碳源、能源的不同，将微生物分为四种基本营养类型：就微生物而言, 地球上几乎没有不被微生物所利用的一种物质, 但就其一类微生物来说, 它们所需要的营养物质则是有一定范围的. 根据微生物对碳源、能源的不同, 可分为自养微生物和异养微生物两类.自养微生物靠无机营养而活, 利用二氧化碳(或碳酸盐)作为唯一或主要的碳源, 还原二氧化碳为有机物(细胞物质), 所需要的能量来自光或无机物的氧化.异养微生物不能在完全无机物的环境下生长, 主要碳源来自有机物, 但可以固定二氧化碳, 它的合成反应所需要的能量来自有机物的氧化. 例如:光能自养型：以光为能源，以CO2或碳酸盐为唯一或主要碳源光能异养型：以光为能源，但生长需要一定的有机营养物化能自养型：以无机物的氧化获得能量，以CO2或碳酸盐为唯一或主要碳源化能异养型：以有机物的氧化获得能量，生长依赖于有机营养物质难点:根据碳源、能源的不同，将微生物分为四种基本营养类型。
五、微生物的营养和培养基
第五章微生物的营养和培养基营养（nutrition）：指生物体从外部环境中摄取对其生命活动必需的能量和物质，以满足正常生长和繁殖需要的一种最基本的生理功能。
营养物（nutrient）：指具有营养功能的物质，那些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。
第一节微生物的6类营养要素——碳、氢、氧、氮、硫、磷——碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水一、微生物细胞的化学组成1. 化学元素（chemical element）主要元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁等；微量元素：锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。
Eg. 细菌、酵母菌和真菌的碳、氢、氧、氮、磷、硫六种元素的含量就有差别。
硫细菌(sulfur bacteria)、铁细菌(iron bacteria)和海洋细菌(marine bacteria)相对于其他细菌则含有较多的硫、铁和钠、氯等元素, 硅藻(Diatom)需要硅酸来构建富含(SiO2)n的细胞壁。
二、微生物的6类营养要素在元素水平上都需20种左右，且以碳、氢、氧、氮、硫、磷6种元素为主；在营养要素水平上则都在六大类的范围内，即碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水。
微生物、动物、植物之间存在“营养上的统一性”（一）碳源（carbon source）1. 定义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。
微生物细胞含碳量约占干重的50％，除水分外，碳源是需要量最大的营养物，又称之为大量营养物（macronutrients）。
碳源谱（spectrum of carbon sources）：宝贵的氮源———“C.H.O.N”和“C.H.O.N.X”型，——尽量避免将之作为廉价的碳源使用。
异养微生物在元素水平上的最适碳源———“C.H.O”型微生物能利用的碳源类型大大超过了动物界或植物界所能利用的碳化合物。
营养类型和方式
01
营养物质：微生物为了生存就必须从环境中吸取各种物质以合成细胞物质、提供能量以及在新陈代谢中起调节作用。这些物质就称为营养物质。 营养的概念：有机体吸取和利用营养物质的过程。
01
目录
CONTENTS
01
02
第二节微生物的营养类型
03
04
第四节微生物的培养基
Add a title
对于为数众多的化能异养微生物来说，碳源是兼有能源功能营养物。
微生物利用的碳源物质主要有糖类、有机酸、醇、脂类、烃、CO2及碳酸盐等。
（二）能 源
定义:提供微生物生命活动所需能量的物质
功能： 提供合成细胞中含氮物，如蛋白质、核酸，以及含氮代谢物等的原料； 氮源一般不做能源，只有硝化细菌利用铵盐，亚硝酸盐作氮源,同时也作能源。同时也做能源。
金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）硫胺素 0.5ng
白喉棒杆菌（Cornebacterium diphtherriae）B-丙氨酸 1.5ug
破伤风梭状芽孢杆菌（Clostridium tetani）尿嘧啶 0-4ug
肠膜状串珠菌（Leuconostoc mesenteroides）吡哆醛 0.025ug
02
光能营养型(phototrophs): 光反应产能 化能营养型(chemotrophs):物质氧化产能
依能源不同：
异养型(heterotrophs): 不能以CO2为主要或唯一碳源 自养型(autotrophs): 能以CO2为主要或唯一碳源
依碳源不同：
壹
贰
光能自养型 光能异养型 化能自养型 化能异样型
按照它们在机体中的生理作用不同，可以分成六大类。
6.5第五章微生物的营养和代谢
二、微生物的营养类型
形态结构 微生物的多样性
营养类型
营养物质
需要什么？
营养类型
怎么消耗？
能能营养型
碳源不同
自养型：CO2 异养型:有机物
光能自养型（光能无机营养型）
营 养
光能异养型（光能有机营养型）
类 型 化能自养型（化能无机营养型）
第一节 微生物的营养物质和营养类型
一、微生物的营养
1、微生物营养的概念 微生物营养(nutrition)：微生物从环境中摄取生命活动所必需的 能量和物质以满足其生长繁殖需要的一种生理过程,是一切生命 活动的基础。
2、微生物的营养物质及其功能 微生物营养物质：能被微生物吸收利用的物质
水
微生物生长所需的重要成分，在细胞的化学成分中含量最多。 含量（因种类、生活条件和发育时期不同有差异）
半合成培养基：部分天然材料，部分纯化学试剂 优点：配制方便，微生物生长良好 常用：马铃薯蔗糖培养基
根据物理状态不同 固体培养基 凝固体培养基：在液体培养基中，加入凝固剂 琼脂，明胶等 天然固体培养基：固体营养物，如麸皮，米糠等
用途：菌种分离、鉴定、选种、育种、菌种保存 半固体培养基
琼脂0.2%-0.5% 用途：细菌运动的观察，噬菌体效价测定，
选择培养基（selective medium） 定义：根据某种微生物生长的特殊要求或对某些化学、物理因素
的抗性而设计的培养基。 特点：在培养基中加入相应的特殊营养物质或化学物质以抑
制不需要的微生物的生长，利于所需要的微生物的生长。 目的：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。
例如：加青霉素、四环素、链霉素分离酵母菌和霉菌。
微生物的营养
溶剂与运 输介质
参与生化 反应
热导体
维持细胞 形态
控制多亚 基结构的 装配与解 离
能源
生命活动 能量
单功能营 养物（辐 射能）
双功能营 养物（能 源、氮源）
三功能营 养物（能 源、碳源、 氮源）
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第二节微生物的营养类型
营养类型：根据微生物生长所需要的主要营养物即能源和碳源、 氮源不同而划分的微生物的类型。
◆ 生长因子的提供方式：维生素混合液或者一些天然物质原料（酵母膏、玉米浆、
肝浸液、麦芽汁或者其他动物、植物的汁液等）
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微生物的六大营养要素——水及其功能
微生物细胞含水约占细胞鲜重70－90％，水作用是多方面的。
◆水的功能
是细胞中生化反应的良好介质； 营养物质和代谢产物都必须溶解在水里，才能被吸收或排出 体（细胞）外； 水的比热高，能有效的吸收代谢过程中放出的热量，不致使 细胞的温度骤然上升； 维持细胞的膨压（控制细胞形态）； 有利于生物大分子结构的稳定；
真核藻类和蓝细菌
紫硫细菌和绿硫细菌
光能自养型微生物包括蓝细菌（含叶绿素）、红硫细菌和绿硫细菌等少数微生物
（含细菌叶绿素），由于含有光合色素，因而能使先能转变成化学能（ATP）， 供机体直接利用。
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微生物的营养类型——光能有机异养型
碳源：不能以CO2为主要碳源或唯一碳源；
能源：利用光能 电子供体：以有机物（如异丙醇）作为供氢体，利用光能将CO2还原成细胞物 质，红螺菌属中的一些细菌属于此种营养类型。光能异养型细菌在生长时大多 数采要外源的生长因子。
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微生物的六大营养要素——氮源及其功能
第五章第二节微生物和人类的关系
一、微生物的广泛应用
酒-酒精
面包-发面
利用酵母菌制作。
一、微生物的广泛应用
味精利用细菌制作。
一、微生物的广泛应用
预防肺结核
预防乙型肝炎
利用细菌病毒制作医药-疫苗。
一、微生物的广泛应用
利用病毒制造生物杀虫剂，消灭害虫应用广泛。
二、微生物对人类的危害
毒蝇伞
鬼笔鹅膏
有毒的蕈菌
二、微生物对人类的危害
这是有毒的还是没毒的？ 这是有毒的蘑菇，鬼笔鹅膏。
这是有毒的还是没毒的？这是有毒的蘑菇，毒蝇伞。
一、微生物的广泛应用
木耳
一、微生物的广泛应用
灵芝
一、微生物的广泛应用
灵芝
一、微生物的广泛应用
花菇
一、微生物的草菇
一、微生物的广泛应用
酱油
腐乳
利用霉菌制作。
有些微生物会导致人类得各种传染病。肺结核、狂犬 病、感冒、新冠等等。 这些微生物的营养方式是 寄生 。
日本用活着的中国人做实验并制作生物武器。
二、微生物对人类的危害
二战期间，日本对中国实施了多次细菌战（国际上禁止 使用生物武器作战），因此得传染病的人数高达千万。
制作泡菜，探究影响亚硝酸盐浓度的因素P107。
1.下列微生物中，对人类有毒害作用的是 （ C ）
A.猴头 B.酵母菌 C.鬼笔鹅膏 D.乳酸菌
2.酿酒是下列那种微生物发酵的产物
（ B）
A.乳酸菌 B.酵母菌 C.醋酸菌 D.黄色短杆菌
3.下列哪一项与真菌的作用无关
（ A）
A.制造酸奶
B.保障生物圈中的物质循环
C.制作馒头
D.酿造红酒
盐渍食品会出现使人致癌的亚硝酸盐。某兴趣小组想 探究发酵时间对亚硝酸盐浓度的影响，将泡菜放在 30℃下，每天测试亚硝酸盐浓度，请回答下列问题。
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二 氮源(nitrogen source) 氮源(
(一)定义：凡是可以被微生物用来构成菌体物质的或代谢产物 中氮素来源的营养物质 (二)碳源谱：如教材表5-4 (三)碳源特点 1 氮源主要不提供能量 2 最适碳源 NHCO > NH >NO >N2 3 速效氮源：以蛋白质降解产物存在的氮源 迟效氮源：以蛋白质形式存在的氮源
主流代谢 支流代谢 实验室培养 种子罐培养 发酵罐培养
2 营养协调
1 各营养元素之间的比例要协调
H2O > C > N > P、S > Mn、Co > 生长因子 1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6
2 C/N比率：在微生物的培养基中所含的碳源中碳原子摩 C/N比率
尔数与氮原子摩尔数之比。 细菌、酵母菌 C/N=5/1 霉菌、放线菌 C/N=10/1 氮源过多：菌体生长过旺，不利于积累代谢产物 氮源不足：菌体繁殖受到抑制，代谢产物积累
乳糖发酵 菌样 涂布EMB平板上
大肠杆菌
能力强：紫色菌落 能力弱：棕色菌落
乳糖不发酵：无色菌落 沙门氏菌属等 产气杆菌等
无营养、无分解能力，融点96℃，凝点40℃ ℃ ℃
(四)按培养基物理状态 • 固体培养基
加凝固剂：明胶、硅胶、琼脂1.5~2% 天然固体：米糠、木屑、马铃薯块 滤膜：微孔醋酸纤维薄膜
(1)控制pH值
3 物理化学条件适宜
(2)培养基pH值调节方式
缓冲液 内源性 KH2PO4 K2HPO4
• • • •
细菌： 7.0~7.5 放线菌： 7.0~7.5 霉菌： 4.0~5.8 酵母菌： 4.0~5.8来自等克分子量，pH值为6.8
备用碱 : CaCO3 外加调节：直接加酸、碱(工业适用)
第五章 微生物的营养和培养基
营养(Nutrition) 营养物(nutrient) • to synthsize (build up) protoplasm • to supply energy for all life processes
• • • • • • 碳源 A carbon source(e.g.,carbohydrate) 氮源 A nitrogen source (e.g.,protein or ammonia) 能源 Energy 生长因子 Essential metabolites(vitamins; possibly amino acids) 无机盐 Certain inorganic ions 水 Water
• 大量元素：生长所需浓度为10-3~10-4mol /L的元素 • 微量元素：生长所需浓度为10-6~10-8mol /L的元素
六 水(water)
1 水的功能 胞外：溶剂(营养物质吸收)
溶剂(代谢产物的分泌) 反应介质 光合反应、蛋白质水解中，水是反应物 氧化、聚合、葡萄糖酵解中，水是生成物 维持膨压 组成成分：70~90%左右 调节温度：水的比热高
三 能源(energy source) 能源(
• 能源，就是能为微生物的生命活动提供最初能量来源 的营养物或辐射能。 • 异养微生物的能源就是其碳源
能源谱 有机物：化能异养微生物的能源（同碳源） 化学物质 无机物：化能自养做生物的能源（不同于碳源） 辐射能：光能自养和光能异养微生物部能源
• 单功能营养物：如辐射能 • 双功能营养物：NH4+是硝酸细菌的能源和氮源 • 三功能营养物：如”N.C.H.O”是异养微生物的能
第一节 微生物的六种营养要素
一 碳源(carbon source) 碳源(
(一)定义：凡是可以被微生物用来构成细胞物质的或代谢产物 中碳素来源的营养物质 (二)碳源谱：如教材表5-2 (三)碳源特点 1 依碳源分类 •自养微生物：利用无机碳源，如CO2、碳酸盐 •异养微生物：利用有机碳源，如葡萄糖、淀粉等 2 最适碳源 C-H-O •最适碳源 糖 >醇 >有机酸 >脂类 •最适糖类 单糖 > 双糖 > 多糖 •最适单糖 已糖 > 戊糖 •最适多糖 淀粉 > 纤维素 > 木质素、几丁质
色素
化学能
第三节营养物质进入细胞的方式
膜功能
运送营养物质 排泄(代谢产物)
无载体 有载体
不耗能 不耗能 耗能
溶质分子不变 溶质分子不变 溶质分子不变 溶质分子改变
扩散 促进扩散 主动运输 基团移位
简单扩散
促进扩散
主动运输
基团移位
第四节 培养基
• 是一种人工配制的、适合微生物生长繁殖或 产生代谢产物用的营养。
• 半固体培养基 凝固剂为0.5%左右 • 液体培养基 无凝固剂
(3)调节O2和CO2浓度
好氧菌：空气、通气 厌氧菌：加入还原剂等
4 经济节约
二 培养基的种类及用途
(一)按微生物种类
细菌：牛肉膏蛋白胨培养基 放线菌：高氏一号培养基 酵母菌：麦芽汁培养基 霉菌：查氏培养基
(二)按培养基成分
合成培养基 半合成培养基 天然培养基
基本培养基 (三)按培养基用途 富集培养基 鉴别培养基 • 伊红美蓝培养基(EMB培养基)
胞内
2 水活度：在相同的温度、压力下，溶液中水的蒸汽压和
纯水蒸汽压之比。
aw=
P溶液 P水
耐盐菌 0.6以上
细菌 > 酵母菌 > 霉菌、放线菌 > 0.9~0.99 0.8以上 0.7以上
第二节 微生物的营养类型
• 异养型：生长时需要复杂有机物作为营养物质的机 体。 • 自养型：生长时能以简单无机物作为营养物质的机 体。 • 化能营养型： X还原型+A氧化型 • 光能营养型： 光能 X氧化型+A还原型+能量
一 设计培养基的原则和方法
原则 •目的明确 •营养协调 •物理化学条件适宜 •经济节约 方法 •生态模拟 •查阅文献 •精心设计 •试验比较
1 目的明确
• 何菌？
自养菌：不能含有有机物 异养菌：供给有机物 细菌：牛肉膏蛋白胨培养基 放线菌：高氏一号培养基 酵母菌：麦芽汁培养基 霉菌：查氏培养基
• 何产物？ • 何种规模？
源、碳源及氮源。
四 生长因子(growth factor) 生长因子(
微生物在生长过程中不能自已合成的 生长繁殖必需的 需要量较少的 外界加入的
是
有机物
生长因子谱：
维生素 氨基酸 嘌呤(或嘧啶)
提供方式：
原料：酵母膏、玉米浆、肝浸出液、 麦芽汁、新鲜动植物组织
五 无机盐( inorganic ions) 无机盐(