三、微生物的营养
4 微生物的营养
基团移位 有 快 由稀至浓
内部浓度高
运送速度
溶质运送方向
平衡时内外浓度
相等
无特异性 不需要
相等
特异性 不需要
运送分子 能量消耗
运送前后溶质分子
特异性 需要
特异性 需要
不变
无 无竞争性 无
不变
有 有竞争性 有
不变
有 有竞争性 有
改变
有 有竞争性 有
载体饱和性 与溶质类似物 运送抑制剂
•单纯扩散：溶质分子通过细胞膜上的小孔由高浓度 向低浓度扩散。 •促进扩散：物质在膜渗透酶帮助下顺浓度梯度快速 扩散运送。
第六章 微生物的营养
一、微生物的营养
• 营养（nutrition）：指生物体从外部环境摄取
其生命活动所必需的能量和物质，以满足其
生长和繁殖需要的一种生理功能。
• 营养物（nutrient）：指具有营养功能的物质， 在微生物学中，常常还包括光能这种非物质形
式的能源在内。微生物的营养物可为它们正常
生命活动提供结构物质、能量、代谢调节物质
微生物的营养类型
营养类型
光能自养型 （光能无机营养型） 光能异养型 （光能有机营养型） 化能自养型 （化能无机营养型） 化能异养型 （化能有机营养型）
能源
光 光 无机物* （还原态） 有机物
氢供体
无机物 有机物 无机物 有机物
基本碳源
CO2 CO2及简单 有机物 CO2 有机物
实例
蓝细菌 藻类 红螺菌科 铁细菌 氢细菌
6、水
• 微生物细胞的重要组成成分，其含量可达70～
95%（细菌～80%，酵母～75%，霉菌～ 85%）。 • 水的类型：自由水、结合水。 • 水的功能：优良的溶剂；细胞内进行各种生化 反应的媒介；维持生物大分子结构的稳定，参 与某些重要的生物化学反应。
微生物的营养要求
这类微生物能利用有机物迅 速繁殖，常用于污水处理。
例如，红螺菌属中的一些细菌就是这一营养类型的代表： 能利用异丙醇作为供氢体，将CO2还原成细胞物质，同 时积累丙酮。
H3C
光能
2
CHOH+CO2 H3C
光合色素
2 CH3C0CH3 + [CH2O] +H2O
水在微生物细胞内的生理功能 （1）水是细胞的重要组成成分。
（2）水直接参与代谢反应，许多反应都涉及脱水和水合。
（3）维持蛋白质、核酸等生物大分子稳定的天然构象。
（4）水的比热高，是热的良好导体，能有效地吸收代谢过程中产 生的热并及时地将热迅速散发出体外，从而有效地控制细胞内温度 的变化；
微生物生长环境中水的有效性常以水活度值（aw）表示，水 活度值是指在一定的温度和压力条件下，溶液的蒸气压力与 同样条件下纯水蒸气压力之比，
细胞湿重(wet weight)与干重(dry weight)之差为细胞含水量， 常以百分率表示：（湿重-干重）/湿重×100% 。
湿重：将细胞外表面所吸附的水份除去后称量所得重
量。一般以单位培养液中所含细胞重量表示 （克/升或毫克/毫升）。
干重：采用高温（105℃）烘干、低温真空干燥和红外
线快速烘干等方法将细胞干燥至恒重即为～。
甲烷形成中的辅酶 四氢叶酸包括在一碳单位转移辅酶中 辅酶A的前体 丙酮酸脱氢酶复合物的辅基 NAD、NADP的前体，它们是许多脱氢酶的辅酶 参与氨基酸和酮酶的转化 黄素单磷酸(FMN)和FAD的前体，它们是黄素蛋白的辅基 辅酶B12包括在重排反应里(为谷氨酸变位酶) 硫胺素焦磷酸脱羧酶、转醛醇酶和转酮醇酶的辅基 甲基酮类的前体，起电子载体作用(如延胡索酸还原酶) 促进铁的溶解性和向细胞中的转移
简述微生物的4种基本营养类型
简述微生物的4种基本营养类型微生物是一类微小的生物体，包括细菌、真菌、病毒等。
它们在自然界中具有重要的生态作用，并且具有多样的营养类型。
下面将简述微生物的四种基本营养类型。
第一种基本营养类型是光合营养。
光合营养是指通过光合作用将光能转化为化学能，以此合成有机物的一种营养方式。
光合微生物主要包括一些细菌和藻类。
它们利用细胞中的光合色素吸收光能，并利用光合作用中的电子传递链和ATP合成途径，将二氧化碳和水合成为有机物，同时释放出氧气。
第二种基本营养类型是化学营养。
化学营养是指微生物通过化学反应来获取能量和原料，并合成有机物质的一种营养方式。
这类微生物被称为化能微生物。
化学营养微生物可以利用无机化合物、有机化合物或气体等作为能量和原料来源。
其中，一些细菌可以利用无机化合物如氨、硫化氢等进行氧化反应，从而释放出能量。
另一些细菌则可以通过对有机物质进行降解分解，从中获取能量和碳源。
第三种基本营养类型是腐生营养。
腐生营养是指微生物以死亡有机物为食，进行降解分解并吸收有机物质的一种营养方式。
腐生微生物主要包括一些真菌和一些细菌。
它们通过分泌各种腐解酶，将死亡有机物分解为简单的小分子化合物，进而进行吸收和利用。
第四种基本营养类型是寄生营养。
寄生营养是指微生物借助寄主的营养和生理代谢，从中获取所需的营养物质的一种营养方式。
寄生微生物包括一些细菌、真菌和寄生虫。
它们通过侵入和寄生于寄主的身体，利用寄主的营养物质和组织来维持自身的生长和繁殖。
综上所述，微生物具有四种基本的营养类型：光合营养、化学营养、腐生营养和寄生营养。
微生物以其多样的营养方式，为生态系统的循环和平衡提供了重要的贡献。
第三章微生物的营养与代谢
第三章微生物的营养与代谢源
氮是组成微生物蛋白质、酶和核酸的成分 能利用的氮源种类十分广泛。空气中分子
态的氮、无机和有机氮
第三章微生物的营养与代谢
氮源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 氮源与能源。
第三章微生物的营养与代谢
主要元素包括磷、硫、钾、镁、钙、铁等
微量元素包括铜、锌、钠、硼、锰、氯、 钼、钴、硅等。
在配制培养基时，首选加入磷酸氢二钾和 硫酸镁，基本时可以同时提供4种需要量 最大的元素。
第三章微生物的营养与代谢
五、生长因子
生长因子通常指那些微生物生长所必需且需要 量很小,而且微生物自身不能合成或合成量不足 以满足机体生长需要的有机化合物
❖ 凡需要从外界吸收现成的氨基酸作氮源的微生 物就是氨基酸异养型生物
❖ 固氮微生物:利用分子氮
第三章微生物的营养与代谢
三、能源
指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。
微生物的能源谱
化学物质 有机物 化能异养型微生物的能源（与C源相同）
能源物质
无机物 化能自养型微生物的能源（与C源不同）
在微生物各种各样的生理活动中必须有 水参加才能进行。
第三章微生物的营养与代谢
水是一种最优良的溶剂，可保证几乎一切生 物化学反应的进行
水可维持各种生物大分子结构的稳定性，并 参与某些重要的生物化学反应
水还有许多优良的物理性质，诸如高比热、 高汽化热、高沸点以及固态时密度小于液态 等，都是保证生命活动十分重要的特性
碳源既是微生物的组成成分，又是微生 物的能量来源。微生物可以利用的碳源 范围极广，分为有机碳源和无机碳源两 大类，糖类是最广泛利用的碳源。
食品微生物学 第三章微生物的生理 第四节微生物的代谢
第三章
微生物的生理
3.1 微生物的营养 3.2 微生物的生长 3.3 微生物生长的控制 3.4 微生物的代谢
微生物的生理
3.4 微生物的代谢
代谢（metabolism）是微生物细胞与外界环境不断进行 物质交换的过程，即微生物细胞不停地从外界环境中吸收适 当的营养物质，在细胞内合成新的细胞物质并储存能量，这 是微生物生长繁殖的物质基础，同时它又把衰老的细胞和不 能利用的废物排出体外。因而它是细胞内各种生物化学反应 的总和。由于代谢活动的正常进行，保证的微生物的生长繁 殖，如果代谢作用停止，微生物的生命活动也就停止。因此 代谢作用与微生物细胞的生存和发酵产物的形成紧密相关。 微生物的代谢包括微能量代谢和物质代谢两部分。
微生物的生理
第四阶段：2-磷酸甘油酸转变为丙酮酸。这一阶段包括 以下两步反应：
① 2-磷酸甘油酸在烯醇化酶的催化下生成磷酸烯醇式丙 酮酸。
反应中脱去水的同时引起分子内部能量的重新分配，形 成一个高能磷酸键，为下一步反应做了准备。
微生物的生理
② 磷酸烯醇式丙酮酸在丙酮酸激酶的催化下，转变为 丙酮酸。
GDP+ Pi GTP 琥珀酰CoA 琥珀酸硫激酶 琥珀酸 + CoASH
琥珀酰CoA在琥珀酸硫激酶的催化下，高能硫酯键被水 解生成琥珀酸，并使二磷酸鸟苷（GDP）磷酸化形成三磷酸 鸟苷（GTP）。这是三羧酸循环中唯一的一次底物水平磷酸 化。
微生物的生理
⑥琥珀酸脱ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ生成延胡索酸
FAD
FADH2
琥珀酸
NAD+
NADH +H+
苹果酸
草酰乙酸
苹果酸脱氢酶
TCA循环的总反应式如下：
微生物的营养与培养
微生物的营养与培养一、微生物的营养微生物的营养是指微生物从环境中吸收营养物质并加以利用的过程。
微生物同其他生物一样都是具有生命的，需要从它的生活环境中吸收所需的各种的营养物质来合成细胞物质和提供机体进行各种生理代谢所需的能量，使机体能进行生长与繁殖。
（一）微生物的营养要素细胞的组成：有蛋白质、核酸、碳水化合物、脂类和矿物质等。
微生物的基本营养1.碳源凡是可以被微生物用来构成细胞物质或代谢产物中碳素来源的物质通称碳源。
碳源通常也是机体生长的能源。
能作为微生物生长的碳源的种类极其广泛，既有简单的无机含碳化合物CO2和碳酸盐等，也有复杂的天然的有机含碳化合物，它们是糖和糖的衍生物、脂类、醇类、有机酸、烃类、芳香族化合物以及各种含碳的化合物。
但是微生物不同，利用这些含碳化合物的能力也不相同。
目前在微生物发酵工业中，常根据不同微生物的需要，利用各种农副产品如玉米粉、米糠、麦麸、马铃薯、甘薯以及各种野生植物的淀粉，作为微生物生产廉价的碳源。
2．氮源微生物细胞中大约含氮5%—15%，它是微生物细胞蛋白质和核酸的主要成分。
微生物利用它在细胞内合成氨基酸，并进一步合成蛋白质、核酸等细胞成分。
因此，氮素对微生物的生长发育有着重要的意义。
无机氮源一般不用作能源，只有少数化能自养细菌能利用铵盐、硝酸盐作为机体生长的氮源与能源。
对于许多微生物来说，通常可以利用无机含氮化合物作为氮源，也可以利用有机含氮化合物作为氮源。
许多腐生型细菌、肠道菌、动植物致病菌一般都能利用铵盐或硝酸盐作为氮源。
例如大肠杆菌、产气杆菌、枯草杆菌、铜绿假单胞菌等都可以利用硫酸铵、硝酸铵作为氮源，放线菌可以利用硝酸钾作为氮源，霉菌可以利用硝酸钠作为氮源等。
在实验室和发酵工业中，常用的有机氮源有牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、鱼粉、蚕蛹粉、黄豆饼粉、花生饼粉、玉米浆等。
3．无机盐无机盐是微生物生长必不可少的一类营养物质，也是构成微生物细胞结构物质不可缺少的级成成分。
第三章 微生物的营养与代谢
章名：03|微生物的营养与代谢01|单项选择题（每小题1分）难度：1|易1.下列物质可用作生长因子的是（）A.葡萄糖B.纤维素C.NaClD.叶酸答：D2.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.化能有机异养答：A3.固体培养基中琼脂含量般为（）A.0.5%B.1.5%C.2.5%D.5%答：B4.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.鉴别培养基答：C5.一般酵母菌活宜的生长pH为（）A.5.0-6.0B.3.0-4.0C.8.0-9.0D.7.0-7.5答：A6.一般细菌适宜生长的pH为（）A.5.0-6.0B.3.0-4.0C.8.0-9.0D.7.0-7.5答：D7.放线菌一般适合生长在pH值为（）的环境中。
A.7.0-8.0B.7.5-8.5C.4.0-6.0D.6.0-8.0答：B8.葡萄糖和果糖等营养物进入原核生物细胞膜的机制是通过（）A.单纯扩散B.促进扩散C.主动运送D.基团移位答：D9.被运输物质进入细胞前后物质结构发生变化的是（）A.主动运输B.扩散C.促进扩散D.基团移位答：D10.对多数微生物来说，最适宜的碳源是（）A.C•H•O•N类B.C•H•O类C.C•H类D.C•D类答：B11.在C•H•O类化合物中，微生物最适宜的碳源是（）A.糖类B.有机酸类C.醇类D.脂类答：A12.对厌氧微生物正常生长关系最大的物理化学条件是（）A.pH值B.渗透压C.氧化-还原势D.水活度答：C13.要对细菌进行动力观察，最好采用（）A.液体培养基B.固体培养基C.半固体培养基D.脱水培养基答：C14.在含有下列物质的培养基中，大肠杆菌首先利用的碳源物质是（）A.蔗糖B.葡萄糖C.半乳糖D.淀粉答：B15.实验室常用的培养细菌的培养基是（）A.牛肉膏蛋白胨培养基B.马铃薯培养基C.高氏一号培养基D.麦芽汁培养基答：A16.在实验中我们所用到的EMB 培养基是一种（）培养基A.基础培养基B.加富培养基C.选择培养基D.鉴别培养基答：C17.培养料进入细胞的方式中运送前后物质结构发生变化的是（）A.主动运输B.被动运输C.促进扩散D.基团移位答：A18.下列不属于主动运输特点的是（）A.逆浓度B.需载体C.不需能量D.选择性强答：C19.对促进扩散与主动运输的区别描述正确的是（）A.主动运输需要渗透酶参与，促进扩散不需要B.主动运输是由低浓度向高浓度运输，促进扩散相反C.主动运输需要能量较多，促进扩散需要能量较少D.主动运输被转运物质性质发生改变，促进扩散的物质性质不变答：B20.实验室常用的培养放线菌的培养基是（）A.马铃薯培养基B.牛肉膏蛋白胨培养基C.高氏一号培养基D.麦芽汁培养基答：C21.用化学成分不清楚或不恒定的天然有机物配成的培养基称为（）A.天然培养基B.半合成培养基C.合成培养基D.加富培养基答：A22.琼脂在培养基中的作用是（）A.碳源B.氮源C.凝固剂D.生长调节剂答：C23.培养真菌时，培养基常加0.3%乳酸，其目的是（）A.提供能源B.提供碳源C.调节pHD.三者都答：D24.碳源和能源来自同一有机物的是（）A.光能自养型B.化能自养型C.光能异养型D.化能异养型答：D25.以高糖培养酵母菌，其培养基类型为（）A.加富培养基B.选择培养基C.鉴别培养基D.普通培养基答：AA 主动运输B 促进扩散C 基团移位D 单纯扩散26.在鉴别性EMB 培养基上，在反射光下大肠杆菌菌落呈现的颜色是（）A.棕色B.无色C.粉红色D.绿色并带有金属光泽答：D27.培养放线菌的高氏一号培养基和培养真菌的察氏培养基属于下列培养基中的（）A.天然培养基B.组合培养基C.半组合培养基D.鉴别培养基答：B28.为避免由于微生物生长繁殖过程中的产物而造成培养基pH 值的变化，通常采用的调节方法是（）A.在配制培养基时加入磷酸盐缓冲液或不溶性CaCO3B.在配制培养基时应高于或低于最适pH 值C.在配制培养基时降低或提高碳、氮源用量；改变碳氮比D.在培养过程中控制温度和通气量答：A29.发酵是以（）作为最终电子受体的生物氧化过程A.O2B. CO2C.无机物D.有机物答：D30.酵母菌在（）条件下进行酒精发酵A.有氧B.无氧C.有二氧化碳D.有水答：B31.同型乳酸发酵中葡萄糖生成丙酮酸的途径是（）A.EMP 途径B.HMP 途径C.ED 途径D.PK 途径答：A32.细菌的二次生长现象可以用（）调节机制解释。
微生物的营养
微生物的营养1.微生物生长的五大营养要素：碳源、氮源、生长因子、无机盐、水。
2.糖类是最常用的碳源，尤其是葡萄糖。
3.碳源主要用于合成微生物的细胞物质和一些代谢产物，有些碳源还是异养微生物的主要能源物质，因此微生物对碳源的需要量最大。
4.铵盐、硝酸盐等是最常用的氮源，氮源主要用于合成蛋白质、核酸以及含氮的代谢产物。
5.生长因子主要包括维生素、氨基酸、和碱基等，他们一般是酶和核酸的组成成分。
6.微生物之所以需要补充生长因子，是因为缺乏合成这些物质所需的酶或合成能力有限。
7.培养基配制的基本原则：目的要明确，营养要协调，PH要适宜。
8.固体培养基主要用于微生物的分离、计数等；半固体培养基主要用于观察微生物的运动、鉴定菌种等；液体培养基则常用于工业生产。
9.合成培养基成分明确，常用于分类、鉴定等；化学成分不明确的天然物质配成的天然培养基，常用于工业生产。
10.根据培养基的用途，可以将它们分为选择培养基、鉴别培养基。
11.原核生物对抗生素比较敏感；病毒对干扰素比较敏感。
12.金黄色葡萄球菌可在高盐度的培养基上生长，而其他多种细菌则不可以。
13.如果有大肠杆菌，在伊红—美蓝培养基上，其代谢产物就与伊红和美蓝结合，使菌落呈深紫色，并带有金属光泽。
14.在谷氨酸生产中，当培养基中的碳源与氮源的比为4：1时，菌体大量繁殖而产生的谷氨酸少；当培养基中的碳源与氮源的比为3：1时，菌体繁殖受抑制，但谷氨酸的合成量大增。
15.不同种类的微生物，对C源的需求量差别很大，如甲烷氧化菌只能利用甲烷和甲醇作为C源，而洋葱假单胞杆菌却能利用90多种含C化合物。
16.对于异养微生物来说，含C、H、O、N的化合物既是C源,又是N源。
如氨基酸对乳酸菌来说既是C源、N源又是能源。
17.生长因子是微生物生长所必需的物质。
18.生长因子包括维生素，氨基酸，碱基等，存于天然物质酵母膏、蛋白胨、动植物组织提取液等。
如谷氨酸发酵生产时添加生物素，即生长因子是生物素。
微生物学基础知识
微生物学基础知识微生物学基础知识第一章微生物概述一. 什么是微生物微生物是一类肉眼不能直接看见，必须借助光学显微镜或电子显微镜放大几百倍、几千倍甚至几万倍才能观察到的微小生物的总称。
微生物具有形体微小、结构简单；繁殖迅速、容易变异；种类繁多、分布广泛等特点。
二. 微生物的分类：根据微生物有无细胞基本结构、分化程度、化学组成等特点，可分为三大类。
1. 非细胞型微生物无细胞结构，无产生能量的酶系统，由单一核酸（DNA/RNA）和蛋白质衣壳组成，必须在活细胞内增殖。
病毒属于此类微生物。
2. 原核细胞型微生物细胞核分化程度低，只有DNA盘绕而成的拟核，无核仁和核膜。
这类微生物包括细菌、衣原体、支原体、立克次体、螺旋体和放线菌。
3. 真核细胞型微生物细胞核的分化程度高，有核膜、核仁和染色体，能进行有丝分裂。
如真菌、藻类等。
三. 微生物的作用及危害1. 微生物的作用绝大多数微生物对人和动物是有益的，已广泛应用于农业、食品、医药、酿造、化工、制革、石油等行业，发挥了越来越重要的作用。
例如与我们日常生活密切相关的如酸奶、酒类、抗生素、疫苗等。
2. 微生物的危害微生物中也有一部分能引起人及动、植物发生病害，这些具有致病性的微生物，称为病原微生物。
如人类的许多传染病（感冒、伤寒、痢疾、结核、脊髄灰质炎、病毒性肝炎等），均是由病原微生物引起的。
从药品生产的卫生学而言，微生物对药品的原料、生产环境和成品的污染是造成生产失败、成品不合格的重要因素。
第二章微生物的类群和形态结构一. 细菌细菌是一类细胞细而短、结构简单、细胞壁坚韧，以二分裂方式无性繁殖的原核微生物，分布广泛。
1. 细菌的形态与结构观察细菌最常用的仪器是光学显微镜，其大小可以用测微尺在显微镜下测量，一般以微米为单位。
细菌按其形态不同，主要分为球菌、杆菌和螺形菌三类。
（1）球菌多数球菌直径在1微米左右，外观呈球形或近似球形。
由于繁殖时分裂平面不同可形成不同的排列方式，分为双球菌、链球菌、葡萄球菌等。
微生物的营养教程
营养缺陷型菌株是指该菌株发生了某种生 长因子合成能力的基因突变，由于不能合 成该生长因子，因而不能在基本培养基上 生长 。
（二）微生物的营养类型——典型类型
营养类型 光能无机自养型 能源 光能 电子供体 H2、H2S S、H2O 有机物 碳源 CO2 举例 蓝藻、藻类 紫（绿）硫细菌 红螺细菌（如紫色 无硫细菌
谷氨酸棒状杆菌合 成谷氨酸的途径
葡萄糖
黄色短杆菌合成赖氨 酸的途径
天冬氨酸
天冬氨酸激酶
抑制
中间产物Ⅰ 中间产物
中间产物Ⅱ
高丝氨酸 脱氢酶
α-酮戊二酸 抑制 谷氨酸脱氢酶 NH4+
谷氨酸
高丝氨酸 甲硫 氨酸 苏氨酸
+
赖氨酸
（五）、微生物的群体生长曲线
• 细菌的群体生长
1. 2. 3. 4.
迟缓期（调整期） 对数生长期 稳定生长期 衰亡期
29．微生物产生的具有温室效应的气体有 哪些? (2分) A．C02 B．H2. C．CH4 D．N20 【目前大气中主要的温室气体有六种： CO2、CH4、N2O、HFCs、PFCs、SF6。 ACD
衰亡期：死亡率大于出生率，细胞出现多种形态， 甚至畸形，有些细胞开始解体，释放出代谢产物。 连续培养
影响微生物生长的环境因素：温度、氧、PH
光能营养型微生物是指能够以日光作为能源的微 生物。 对
在筛选抗青霉菌株时，须在培养基中加入青霉素， 其作用是 A筛选 B诱变 D以上答案都不对
Cቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ筛选又诱变
•微生物的营养
（一）微生物的营养要求 1. 碳源：有机碳源（双功能营养物）和无机碳源 能源物质，构成菌体和代谢产物 2. 氮源【无机氮源：铵盐和硝酸盐是常利用的氮源， 有机氮源：酵母膏、蛋白胨、牛肉膏】： 构成菌体和代谢产物，硝化细菌的能源物质 3. 无机盐类【Pb 、 Mg 、 S 、 P 、 Fe、Co、Zn 等】：维持酶活力，调节渗透压、pH值等 4. 水：溶解营养物质和代谢产物 5. 特殊生长因子：微生物生长不可缺少的微量有机物 【生物素、维生素、氨基酸、碱基等】： 构成酶和核酸的组成部分，促进生命活动 6. 能源
第三章 微生物的营养与代谢
3.鉴别培养基
根据微生物的代谢特点，通过指示剂的显
色反应用以鉴别不同微生物的培养基。
第二节 微生物酶
生化反应多数是在特定酶的参与下进行的 酶促反应。具有很强的催化活性和高度专一性， 称为生物催化剂。酶的主要成分是蛋白质，结 构有两种：
单纯蛋白酶：单成分酶，它本身就是具有
催化活力的蛋白质。
结合蛋白酶：双成分酶，由蛋白质和非蛋
最好的能源为葡萄糖，其他糖类代谢产生
能量的速度慢。发酵工业选用玉米粉、米糠、
麦麸、马铃薯、甘薯和野生淀粉，作为廉价碳 源。
（二）氮源 氮源：能提供微生物细胞组成成分或代谢 产物中的氮素来源的营养物质。 合成氨基酸和碱基，进而合成蛋白质、核 酸等细胞成分。地球氮循环从微生物固氮作用 开始。发酵工业中常用鱼粉、血粉、蚕蛹粉、 豆饼粉和花生饼粉。
质的膜囊，膜囊游离于细胞质中。专一性不强，
摄取物质被胞内酶逐步分解。
胞吐作用 胞吞作用
胞饮作用
四、培养基
培养基：人工配制适合微生物生长、繁殖
和积累代谢产物所需要的营养基质。根据不同
微生物的营养要求，加入适当种类和数量的营
养物，注意碳氮比、酸碱度、氧化还原电位。
（一）根据成分划分
1.天然培养基
解酶在细胞质中；呼吸酶在中间体上或线粒体
上；蛋白合成酶在核蛋白体上。
三、微生物酶在食品工业中的应用
动植物蛋白酶水解生产蛋白肽；烘焙工业
中对淀粉和蛋白质改良；果胶酶澄清果汁。
Better dough makes better bread
For bigger, better-looking baked goods
兼性寄生：既能在活生物体上生活，又能
在死的有机残体上生长。
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。
微生物的营养
在糖类中，单糖优于双糖和多糖。在单糖中，已糖优于戊 糖，葡萄糖、果糖优于甘露糖、半乳糖；在多糖中，淀粉 优于纤维素和几丁质，纯多糖则优于琼脂等杂多糖。
微生物工业发酵中用碳源的原料
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
环保应用：有些有毒的含碳物质如氰化物、酚等能被某些
微生物的氮源谱
类 型 有 机 氮 元素水平 化合物水平 培养基原料水平
N· C· H· O· X 复杂蛋白质、核酸等
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
N· C· H· O N· H
尿素、一般氨基酸、简单蛋 白质等 NH3、铵盐等 硝酸盐等 N2
生长所需主要碳源
自养型生物
异养型生物 光能营养型 化能营养型 无机营养型 有机营养型
生长过程中能量的来源
生长过程中的电子供体
最常见的分类
根据碳源、能源及电子供体性质不同分为： １. 光能无机自养型 ２. 光能有机异养型 ３. 化能无机自养型 ４. 化能有机异养型
营养类型 能源 光能无机营养型 光 （光能自养型） 光能有机营养型 光 （光能异养型） 化能无机营养型无机物* （化能自养型）
特殊分子结构成分（Co、Mo等）
无机元素的来源和功能
元素 P S K Na Ca Mg Fe Mn Cu Co Zn Mo 人为提供形式 KH2PO4、K2HPO4 MgSO4 KH2PO4、K2HPO4 NaCl Ca(NO3)2、CaCl2 MgSO4 FeSO4 MnSO4 CuSO4 CoSO4 ZnSO4 (NH4)6Mo7O24 生 理 功 能 核酸、磷酸和辅酶的成分 含硫氨基酸、含硫维生素成分 酶的辅因子、维持电位差和渗透压 维持渗透压、某些细菌和蓝细菌需要 胞外酶稳定剂、蛋白酶辅因子、细菌芽孢和真 菌孢子形成 固氮酶辅因子、叶绿素成分 Cyt成分；合成叶绿素、白喉毒素和氯高铁血 红素所需 超氧化物歧化酶、氨肽酶、L-阿拉伯糖异构酶 等的辅因子 氧化酶、酪氨酸酶的辅因子 VB12复合物的成分、肽酶的辅因子 碱性磷酸酶、脱氢酶、肽酶、脱羧酶辅因子 固氮酶和同化型及异化型硝酸盐还原酶的成分
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29．微生物产生的具有温室效应的气体有 哪些? (2分) A．C02 B．H2. C．CH4 D．N20 【目前大气中主要的温室气体有六种： CO2、CH4、N2O、HFCs、PFCs、SF6。 ACD
营养缺陷型菌株是指该菌株发生了某种生 长因子合成能力的基因突变，由于不能合 成该生长因子，因而不能在基本培养基上 生长 。
（二）微生物的营养类型——典型类型
营养类型 光能无机自养型 能源 光能 电子供体 H2、H2S S、H2O 有机物 碳源 CO2 举例 蓝藻、藻类 紫（绿）硫细菌 红螺细菌（如紫色 无硫细菌
B
（四）微生物的代谢产物：
初级代谢产物：是指微生物通过代谢活动所产生 的、自身生长繁殖所必需的，如氨基酸、核苷酸、 多糖、脂类、维生素等 次级代谢产物：是指微生物生长到一定阶段才产 生的化学结构复杂、对该微生物无明显生理功能， 或并非是微生物生长和繁殖所并需的物质，如抗 生素、毒素、激素、色素等
微生物的代谢(选P82)
有 有
有
有
无
葡萄糖和乳糖
葡萄糖消耗完 才产生
1、关于组成酶与诱导酶的比较 项 目 组 成 酶 诱 导 酶
合
成
存 在
细胞内一 直存在 需要时才 合成
举例（大 肠杆菌）
只受遗传物质 控制，与营养 物质无关 受遗传物质控 制，也受诱导 物制约
分解葡 萄的酶
分解乳 糖的酶
谷氨酸棒状杆菌合 成谷氨酸的途径
A调整期 B对数期 C稳定期 D衰亡期
C
谷氨酸应用广泛，某制醋厂转产用谷氨酸 棒状杆菌发酵生产谷氨酸，结果代谢产物 没有谷氨酸而产生乳酸及琥珀酸，其原因 是
A温度控制不严
CpH成酸性
B通气量不多
D溶氧不足
D
在含硫热泉或深海热泉口中生活的极端嗜热嗜 酸菌，作为唯一的碳源进行硫的代谢的是： A.甲烷 B.二氧化碳 C.氨基酸 D.甲醛
A
下列培养基最适合于哪种微生物?(连线）
①完全培养基 A链霉菌
②肉汤培养基
③ 高氏一号培养基 ④鸡胚
B营养缺陷性细菌
C金黄色葡萄球菌 D病毒
可以作为自养微生物氮源的是
A氮气、尿素 B牛肉膏、蛋白胨
C尿素、酵母粉
D铵盐、硝酸盐
D
目前，连续培养法已成功的应用于酒精、丙酮、 丁醇等产品的生产中，取得了很好的经济效益， 因为连续培养能使微生物生产较长时间的维持在 生长曲线的
葡萄糖
黄色短杆菌合成赖氨 酸的途径
天冬氨酸
天冬氨酸激酶
抑制
中间产物Ⅰ 中间产物
中间产物Ⅱ
高丝氨酸 脱氢酶
α-酮戊二酸 抑制 谷氨酸脱氢酶 NH4+
谷氨酸
高丝氨酸 甲硫 氨酸 苏氨酸
+
赖氨酸
（五）、微生物的群体生长曲线
• 细菌的群体生长
1. 2. 3. 4.
迟缓期（调整期） 对数生长期 稳定生长期 衰亡期
光能有机异养型
光能
CO2 及 有机物
化能无机自养型
化学能 (无机)
化学能 (有机)
H2、H2S Fe2+、NO2有机物
CO2
氢细菌、硫杆菌 硝化细菌
大肠杆菌、真菌
化能有机异养型
有机物
硝化细菌：2NH3+3O2
2HNO2+O2 CO2+H2O
硝化细菌
亚硝化细菌
2HNO2+2H2O+能量
2HNO3+能量 (CH2O)+O2
•微生物的营养
（一）微生物的营养要求 1. 碳源：有机碳源（双功能营养物）和无机碳源 能源物质，构成菌体和代谢产物 2. 氮源【无机氮源：铵盐和硝酸盐是常利用的氮源， 有机氮源：酵母膏、蛋白胨、牛肉膏】： 构成菌体和代谢产物，硝化细菌的能源物质 3. 无机盐类【Pb 、 Mg 、 S 、 P 、 Fe、Co、Zn 等】：维持酶活力，调节渗透压、pH值等 4. 水：溶解营养物质和代谢产物 5. 特殊生长因子：微生物生长不可缺少的微量有机物 【生物素、维生素、氨基酸、碱基等】： 构成酶和核酸的组成部分，促进生命活动 6. 能源
生长因子虽然属于重要营养要素，但并非所有 微生物都需要外界为他提供生长因子。按微生 物对生长因子的需要与否，可将其分为： （1）生长因子自养型微生物，如多数真菌、放 线菌和一些细菌（大肠杆菌、多数真菌、放线 菌） （2）生长因子异养型微生物，如乳酸菌（需加 入多种维生素、氨基酸）、支原体 配置培养基时，可加入一些含生长因子丰富的天 然物质，例如酵母膏、蛋白胨、玉米浆、麦芽汁 或新鲜动植物汁液
B
27．微生物固体培养时培养基中琼脂的 作用是哪一种?(1分) A．凝固剂 B．营养剂 C．生长调节剂 D．无机盐
A
28．以下哪些菌种可用于生产酸奶?(2分 BC)A．枯草芽孢杆菌 B．嗜热链球 菌 C．保加利亚乳杆菌 D．灰色链霉菌 【枯草芽孢杆菌：可利用蛋白质、多种糖及淀粉， 分解色氨酸形成吲哚。有的菌株是α-淀粉酶和中 性蛋白酶的重要生产菌；有的菌株具有强烈降解 核苷酸的酶系，故常作选育核苷生产菌的亲株或 制取5'-核苷酸酶的菌种。在遗传学研究中应用广 泛。嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌活菌真正对人 体起作用的是其乳发酵产物和底物。 由灰色链霉 菌(Streptomycesgriseus)培养液提取而得的微 生物蛋白酶，有极强的蛋白水解作用，可切断蛋 白质所含肽键的80％。能水解纤维蛋白、黏蛋白。 在体内能与其抑制物结合，使酶活性中心受到保 护，输送至病变组织，又能同抑制物分离，恢复 其酶活性。医学上用于抗炎消肿。】
绿色植物光合作用和光合细菌的光合作用的通式 CO2+2H2A (CH2O)+2A+H2O
（三）培养基的配置——培养基的类型
– 成分： （1）天然培养基：指一类用动、植物或微生物体包括用 其提取物制成的培养基，这是一类营养成分既复杂又 丰富、难以说出其确切化学组成的培养基。如培养细 菌用的牛肉膏蛋白胨培养基，培养酵母菌的麦芽汁培 养基 （2）合成培养基：是一类按微生物的营养要求精确设计 后用多种高纯化学试剂配制成的培养基。如培养大肠 杆菌用的葡萄糖铵盐培养基、培养链霉菌用的淀粉硝 酸盐培养基（高氏一号培养基）、培养真菌用的蔗糖 硝酸盐培养基（察氏培养基）
内容 生长繁殖 是否必需 不 产生阶段 同 是否有种 点 的特异性 分布 举例 初级代谢产物 次级代谢产物
是
一直产生
否
生长到一定 阶段产生
否 细胞内
是 细胞内或外
氨基酸、核苷酸、抗生素、毒素 多糖、维生素等 色有步骤地产生
微生物的代谢调节
培养基碳源 葡萄糖 乳糖 葡萄糖酶 半乳糖苷酶
鉴别培养基：在培养基中加入某种指示剂或化学 药品，用以鉴别不同种类的微生物。如在培养基 中加入伊红和美蓝，可以鉴别饮用水和乳制品中 是否含有大肠杆菌，如有，则均落呈深紫色，并 带有金属光泽
(2011)29．固体培养基使用下列哪种物质 作为凝固剂最好： (1分) A．明胶 B．琼脂 C．果胶 D．纤维素
按物理状态划分：液体、固体和半固体培养基
功能：基础培养基、加富培养基、 鉴别培养基、选择培养基 基础培养基：含有一般微生物生长繁殖所需的基 本营养物质的培养基。 •加富培养基：是指在普通培养基中加进血清、动 植物组织液或其他营养物质的一类营养丰富的培 养基，用以培养营养要求苛刻的微生物。
•选择培养基：指在培养基中加入某种化学物质， 以抑制不需要的微生物的生长，从中选出所需要的 微生物。如当需要酵母菌和霉菌时，可以在培养基 中加入青霉素，以抑制细菌、放线菌的生长。在培 养基中加入石蜡油，可选出能分解石油的微生物； 加入甘露醇可选出自生固氮菌。
衰亡期：死亡率大于出生率，细胞出现多种形态， 甚至畸形，有些细胞开始解体，释放出代谢产物。 连续培养
影响微生物生长的环境因素：温度、氧、PH
光能营养型微生物是指能够以日光作为能源的微 生物。 对
在筛选抗青霉菌株时，须在培养基中加入青霉素， 其作用是 A筛选 B诱变 D以上答案都不对
C既筛选又诱变
调整期：对新环境的短暂的调整或适应过程，这 是细菌的代谢活跃，体积增长较快，大量合成细 胞分裂所需的酶类、ATP以及其他细胞成分。调 整期的长短与菌种、培养条件等因素有关 对数期：此期细菌快速分裂，代谢旺盛，个体的 形态和生理特性较稳定，常作为生产用的菌种和 科研材料 稳定期：随营养物质的消耗，有害代谢产物的 积累，PH的变化等，出生率和死亡率达到动 态平衡，活菌数达到最大值，细胞内积累大量 代谢产物，特别是次级代谢产物，芽孢也是这 个时期形成。