4微生物的营养
大学微生物复习--第4章 微生物的营养和代谢1
几种微生物生长的最适aw值
微生物 一般细菌 酵母菌 霉菌 嗜盐细菌 嗜盐真菌 嗜高渗酵母菌
aw
0.91 0.88 0.80 0.76 0.65 0.60
17
二、微生物吸收营养物质的方式
1. 简单扩散
物质运输的动力: 膜内外的浓度差 特点：
A. 不消耗能量
B. 不发生化学变化 C. 非特异性。
45
微生物在厌养条件下的发酵过程的前部反应
46
酵母菌的乙醇发酵
C6H12O6 + 2ADP + 2 H3PO4 2CH3CH2OH + 2 ATP + 2CO2+2H2O
47
乳酸细菌的正型乳酸发酵
C6H12O6 + 2ADP + 2Pi
2CH3CHOHCOOH + 2ATP + 2H2O
48
（二）呼 吸
葡萄糖，果糖，半乳糖，甘露糖 麦芽糖，蔗糖，乳糖，纤维二糖 淀粉，纤维素，半纤维素，甲壳素
4
有机酸：
乳酸，柠檬酸，延胡索酸，低级脂肪酸，高 级脂肪酸，氨基酸
醇类：
乙醇、甲醇
脂类：
脂肪，磷脂
5
烃类： 天然气，石油，石油馏分，石蜡油 CO2： CO2 碳酸盐： NaHCO3, CaCO3, 其他： 芳香族化合物，氰化物，蛋白质，肽， 核酸
31
1. 适宜营养物质的选择
32
2. 营养物质浓度及配比合适（C/N） 碳氮比（C/N）：培养基中碳元素/氮元素 物质的量比值或还原糖与粗蛋白之比。
谷氨酸发酵生产： C/N=4时菌体大量繁殖，Glu积累少； C/N=3时菌体繁殖受抑，Glu大量积累。
33
3. 控 制 pH 条 件 细菌: pH7.0~8.0
微生物学(周德庆版)第四章 微生物的营养和培养基
49
50
2．鉴别性培养基（differential medium） 培养基中加能与某一菌的无色代谢产物发
生显色反应的指示剂，从而用肉眼就能使 该菌菌落与外形相似的它种菌落相区分的 培养基，就称鉴别性培养基。
丙酮酸+P-HPr
HPr是一种低分子量的可溶性蛋白，结合在 细胞膜上，具有高能磷酸载体的作用。
27
2、糖被磷酸化后运入膜内
膜外环境中的糖先与外膜表面的酶2结合，再
被转运到内膜表面。这时，糖被P-HPr上的
磷酸激活，并通过酶2的作用将糖-磷酸释放
到细胞内。
酶2
P-HPr+糖 糖-P +HPr
28
29
以纤代糖 以国代进
42
二、4 种方法
生态模拟 参阅文献 精心设计 试验比较
43
二、培养基的种类
培养基种类繁多，根据其成分、物理状态和用
途可将培养分成多种类型。
一类利用动、植物或微生物体或其提取物制
（
成的培养基，是一类营养成分复杂,难以说
一 ）
天然培养基
出其确切成分的培养基。
按
牛肉膏蛋白胨培养基、麦芽汁培养基
(NH4)2SO4, NH4NO3等 KNO3等 空气
7
按氮源的不同生物可分为： 氨基酸自养型生物：能利用尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮 气的生物 氨基酸异养型生物：现成氨基酸
8
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，称为能源。
无机物：化能自养菌的能源：NH4+、NO2-、S、H、H2S、Fe2+等。 单功能营养物、双功能营养物、三功能营养物
第4、第5章：微生物学复习题
第4、第5章：微生物学复习题《微生物学》复习题第四章微生物的营养和培养基第五章微生物的新陈代谢第四章微生物的营养一、名词解释碳源；氮源；能源；生长因子；碳氮比；培养基；液体培养基；固体培养基；选择培养基；鉴别培养基二、填空题1、微生物的营养要素有________、_________、________、______、________和_______六大类。
2、营养物质通过渗透方式进入微生物细胞膜的方式有________、_________、________、______等四种。
3、化能自养微生物以为能源，以为碳源，如属于此类微生物。
4、化能异养微生物的基本碳源是，能源是，其代表微生物是________和_______等。
5、固体培养基常用于微生物的、、及等方面。
6、液体培养基适用于以及的研究。
7、半固体培养基可用于、及等。
8、琼脂是配制培养基时常用的凝固剂，它的熔点是_________，凝固点是_______。
9、高氏1号培养基常用于培养；马铃薯葡萄糖培养基常用于培养；牛肉膏蛋白胨琼脂培养基常用于培养。
10、培养基的主要理化指标通常有、、和等。
三、判断题（在括号中写上“√”或“×”以表示“对”或“错”）1、培养自养细菌的培养基中至少应有一种有机物。
（）2、异养型微生物都不能利用无机碳源。
（）3、碳源对微生物的生长发育是很重要的，它是构成细胞的主要物质，也是提供能源的物质。
（）4、在微生物学实验室中，蛋白胨、牛肉膏和酵母膏是最常用的有机氮源。
（）5、在固体培养基中，琼脂是微生物生长的营养物质之一。
（）6、需要消耗能量的营养物质运输方式是促进扩散。
（）7、按照所需要的碳源、能源不同，可将微生物的营养类型分为无机营养型和有机营养型。
（）8、微生物的六大营养要素对配制任何微生物培养基时都是缺一不可的。
（）9、培养基配制好后，在室温下放置半天后再灭菌是不会有不良影响的。
（）10、EMB培养基是一种用于分离大肠杆菌的选择培养基。
第四章 微生物的营养和培养及
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。
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。
yd第四章 微生物的营养和培养基
生长因子是一类调节微生物正常代谢必不可少，但素、AA、碱基等。其主要功能是参与合成核酸和辅酶，如嘌呤和嘧啶。提供生 长因子的物质包括酵母膏、玉米浆、麦芽汁、复合维生素等营养物质。 五、无机盐
以 CO2 或碳酸盐作为唯一或主要碳源，以氧化无机物释放的化学能为能源，利用电子供 体如氢气、硫化氢、二价铁离子或亚硝酸盐等使 CO2 还原成细胞物质。这类微生物主要有硫 化细菌、硝化细菌、氢细菌与铁细菌。它们在自然界物质转换过程中起着重要的作用。 三、光能有机营养型以 CO2 和简单有机物为基本碳源，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。四、化能有机 营养型
这类微生物以有机化合物为碳源，利用有机化合物氧化过程中产生的化学能为能源，以 有机物作为供氢体进行生长的微生物，称为化能异养微生物。多数微生物属于化能异养型， 其生长所需要能源和碳源通常来自同一种有机物。其中，化能异养型又依据所利用的有机物 特性，分为腐生型和寄生型。
营养类型的划分不是绝对的，不同生活条件下，可相互转变。 4.3 营养物进入细胞的方式 一、单纯扩散（simple diffusion）
1. 热稳载体蛋白(HPr)的激活。HPr 是一种低分子量的可溶性蛋白，结合在细胞膜上， 具有高能磷酸载体的作用。细胞内高能化合物磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）的磷酸基团通过酶 1 的作用把 HPr 激活。
2. 糖经磷酸化后运入细胞膜内。膜外环境中的糖先与外膜表面的酶 2 结合，再被转运 到内膜表面。这时，糖被 P-HPr 上的磷酸激活，并通过酶 2 的作用将糖-磷酸释放到细胞内。 酶 2 是一种结合于细胞膜上的蛋白，它对底物具有特异性选择作用，因此细胞膜上可诱导出 一系列与底物分子相应的酶 2。 4. 4 培养基（medium）
4.微生物的营养(1)
加富培养基
是在培养基中加入血、血清、动植物组 织提取。用来培养要求较苛刻的某些异 养微生物。
Cncnc-micro
无机盐（mineral salts）
无机盐功能 构成微生物细胞的组成成分 调解微生物细胞的渗透压， PH值和氧 化还原电位 有些无机盐如S、Fe还可做为化能自养微 生物的能源 构成酶活性基的组成成分，维持E活性。 Mg、Ca、K是多种E的激活剂
Cncnc-micro
无机盐种类
构成微生物细胞以C、H、O、N、P、S六种元素 为主， 此外Ca、K 、Mg、Fe，约占细胞干重的 95％以上。 大量元素Ca、K 、Mg、Fe，以无机盐阳离子形 式被吸收，配培养基要加进磷酸盐、硫酸盐。
Cncnc-micro
化能自养微生物
在完全无机的环境中生长发育，以无机 化合物氧化为时释放的能量为能源，以 CO2为碳源，合成细胞物质的微生物叫化 能自养微生物。 这类细菌包括硫细菌、硝化细菌、H细 菌、铁细菌等，硫细菌和硝化细菌与生 产密切相关。
Cncnc-micro
异养微生物（有机营养型）
在完全有机环境中生长繁殖，以含碳 有机物为碳源，含氮有机物或无机物为 氮源，合成细胞物质，称为异养微生物。
Cncnc-micro
氮源种类
分子态氮：固氮微生物以分子氮为唯一氮源 无机态氮：硝酸盐、铵盐几乎所有微生物能利用 有机态氮：蛋白质及其降解产物 实验室常用牛肉膏、蛋白胨、酵母膏做氮源 生产用玉米浆、豆饼、葵花饼、花生饼等。 a 速效氮源：玉米浆、铵盐等 b 迟效氮源：豆饼、花生饼等
Cncnc-micro
基团转位：是在研究糖的运输时发现的 一种主动运输方式。 运输过程中需要能量，被运输的物质发 生化学变化的运输叫基团移位。 许多糖就是靠基团移位进行运输的。 这种运输方式是微生物通过磷酸转移酶 系统来运输营养物质的。
第4章 微生物的营养与培养基
基团移位
基团转移运输特点：（p93）
需要磷酸酶系统进行催化
被运输的物质发生化学变化，被磷酸化 需要能量
4 种运送方式 总结
浓度梯度 单纯扩散 促进扩散 主动运输 高 高 低 低 低 高 能量 不需 不需 需 载体 不需 需 需 动力 浓度差 浓度差 能量
基团移位
低
高
需
需
能量
4种运送营养方式的比较
促进扩散 （p93）
①不消耗能量 ②参与运输的物质本身的分子结构不发生变化
特 点
③不能进行逆浓度运输
④运输速率与膜内外物质的浓度差成正比 ⑤需要载体参与
图4 主动运输示意图
三、主动运输特点
被运送的物质可逆 浓度梯度进入细胞 内 消耗能量，必需有 能量参加。 有膜载体参加，膜 载体发生构型变化 被运送物质不发生 任何变化。
葡萄糖 5g
1g
NH4H2PO4 1g NaCl 5g MgSO4.7H2O 0.2g K2HPO4
H2O 1000ml
2. 营养协调 （p96）
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直接影响微生物的生长繁殖 和代谢产物的形成和积累，碳氮比（C/N）的影响较大。 碳氮比：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。
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”是异养微生物的能源、碳源及氮 源。
第二节 微生物的营养类型
营养类型 碳源 能源 代表菌 蓝细菌 绿硫细菌 藻类 红螺菌科 硝化细菌 硫化细菌 绝大多数细菌 全部真核微生物
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。
微生物学4微生物的营养
4、生长因子
指那些微生物生长所必需而且需要量很小，但微生 物自身不能合成或合成量不足以满足机体需要的有机物。
维生素 氨基酸
酶的辅基或辅酶
嘌呤或嘧啶
合成核苷
酶的辅基或辅酶，或
5、水
生理功能： 溶剂和运输介质 参与生化反应 维持大分子的天然构象 作为热的良好导体，控制细胞内的温度变化 维持细胞的正常形态 水合作用和脱水作用控制亚基结构的组成和解离
第二节 培养基 一、选用和设计培养基的原则和方法 3、物理化学条件适宜 • pH； • 水活度； • 氧化还原电位；
第二节 培养基 一、选用和设计培养基的原则和方法
3、物理化学条件适宜 • 1）pH • 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。
第二节 培养基 一、选用和设计培养基的原则和方法 不同类型微生物生长对氧化还原电位(Ф)的要 求不同: • 好氧性微生物：+0.1V以上时可正常生长, 以+0.3～+0.4V为宜； • 厌氧性微生物：低于+0.1V条件下生长； • 兼性厌氧微生物：+0.1V以上时进行好氧呼 吸,+0.1V以下时进行发酵。
三、微生物的营养类型
自养型生物 生长所需要的营养物质 异养型生物 光能营养型 化能营养型
生物生长过程中能量的来源
三、微生物的营养类型
微生物营养类型(Ⅰ)
划分依据 碳源 能源 电子供体 营养类型 自养型(autotrophs) 异养型(heterotrophs) 光能营养型(phototrophs) 化能营养型(chemotrophs) 无机营养型(lithotrophs) 有机营养型(organotrophs)
第四章微生物的营养和培养基
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。
第四章名词解释
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、第5章：微生物学复习题
《微生物学》复习题第四章微生物的营养和培养基第五章微生物的新陈代谢第四章微生物的营养一、名词解释碳源；氮源；能源；生长因子；碳氮比；培养基；液体培养基；固体培养基；选择培养基；鉴别培养基二、填空题1、微生物的营养要素有________、_________、________、______、________和_______六大类。
2、营养物质通过渗透方式进入微生物细胞膜的方式有________、_________、________、______等四种。
3、化能自养微生物以为能源，以为碳源，如属于此类微生物。
4、化能异养微生物的基本碳源是，能源是，其代表微生物是________和_______等。
5、固体培养基常用于微生物的、、及等方面。
6、液体培养基适用于以及的研究。
7、半固体培养基可用于、及等。
8、琼脂是配制培养基时常用的凝固剂，它的熔点是_________，凝固点是_______。
9、高氏1号培养基常用于培养；马铃薯葡萄糖培养基常用于培养；牛肉膏蛋白胨琼脂培养基常用于培养。
10、培养基的主要理化指标通常有、、和等。
三、判断题（在括号中写上“√”或“×”以表示“对”或“错”）1、培养自养细菌的培养基中至少应有一种有机物。
（）2、异养型微生物都不能利用无机碳源。
（）3、碳源对微生物的生长发育是很重要的，它是构成细胞的主要物质，也是提供能源的物质。
（）4、在微生物学实验室中，蛋白胨、牛肉膏和酵母膏是最常用的有机氮源。
（）5、在固体培养基中，琼脂是微生物生长的营养物质之一。
（）6、需要消耗能量的营养物质运输方式是促进扩散。
（）7、按照所需要的碳源、能源不同，可将微生物的营养类型分为无机营养型和有机营养型。
（）8、微生物的六大营养要素对配制任何微生物培养基时都是缺一不可的。
（）9、培养基配制好后，在室温下放置半天后再灭菌是不会有不良影响的。
（）10、EMB培养基是一种用于分离大肠杆菌的选择培养基。
第四章微生物的营养和培养基
营养类型是指根据微生物生长所需 要的主要营养要素即能源和碳源的不同 ，而划分的微生物类型。
一、微生物营养类型(Ⅰ)
二、微生物营养类型(Ⅱ)
第三节 营养物质进入细 胞的方式
微生物在生长过程中，所需营养 物质不断的进入细胞，代谢产物及时 的分泌到胞外，这两个过程就是物质 的运输。
一、物质运输方式
甘油、苯及某些氨基酸分子。
单纯扩散对营养物的运送 缺乏选择能力和逆浓度梯度的“浓缩”能力， 不是细胞获取营养物质的主要方式。
2.促进扩散（facilitated diffusion）
（1）定义
促进扩散（facilitated diffusion）指溶 质在运送过程中，必须借助存在于细胞膜上的 底物特异载体蛋白（carrier protein）的协助 ，但不消耗能量的一类扩散性运送方式。
3.主动运送（active transport）
（1）定义
主动运送（active transport）指一类须提供 能量（包括ATP、质子动势或“离子泵”等）并通过
细胞膜上特异性载体蛋白构象的变化，而使膜外环
境中低浓度的溶质运入膜内的一种运送方式。属于
逆浓度梯度运送营养物的方式。
（2）特点
物质运送必须借助存在于细胞膜上的
（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
某些微生物Eg. 诺卡氏菌和一些霉菌等
美味佳肴
微生物清除三废
（3）CO2
最廉价的、用之不尽的碳源，是自养微生物 唯一或主要的碳源。
第四章_微生物营养
• 无机盐
• 生长因子
Mineral source
Growth source
• 水
Water
1. 碳源（carbon source）
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～。
第四章
微生物的营养
第一节 微生物的营养要求
1.1 微生物细胞的化学组成 1.2 营养物质及其生理功能 1.3 微生物的营养类型(nutritional types)
第二节 培养基
2.1 选用和设计培养基的原则和方法 2.2 培养基的类型及应用
第三节 营养物质如何进入细胞
3.1 扩散(diffusion) 3.2 促进扩散(facilitated diffusion) 3.3 主动运输(active transport) 3.4 膜泡运输(memberane vesicle transport）
真菌
48(45~55) 6(4~7) 32(25~40) 49(40~55) 8(5~10) 5(2~8) 6(4~10)
• *只有用快速增长的细胞进行分析才可获取这一高值
原核微生物细胞的化学成分
分子名称 所占干重 %
96 55 5 9.1 3.1 20.5 3.5 0.5 2 0.5 1
所含分子数/细胞
化能自养菌的能源(S、Fe 2+ 、NH 4+ 、 NO2- 等)
无氧呼吸的受体( NO2- 、SO4 2-等)
酶的激活剂(Cu 2+ 、Mn 2+ 、Zn 2+ ) 特殊分子结构成分(Co、Mo)
无机盐的提供方式
微生物学习题与答案
第四章微生物的营养和培养基A部分习题一、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. 腐生型微生物的特征是：（）A. 以死的有机物作营养物质B. 以有生命活性的有机物作营养物质C. A，B 两者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% %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. 缺少合成氨基酸能力的微生物称为：（）A. 原养型B. 野生型C. 营养缺陷型二、是非题1. 最常用的固体培养基的凝固剂是琼脂。
2. 大多数微生物可以合成自身所需的生长因子，不必从外界摄取。
微生物学：第四章微生物的营养与培养基
微 生 物
生长因子 需要量（ml-1
胆碱
硫胺素 B-丙氨酸
III型肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae）
金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus） 白喉棒杆菌（Cornebacterium diphtherriae）
6ug
0.5ng 1.5ug
破伤风梭状芽孢杆菌（Clostridium tetani）
氮源
氮源谱
｛ ｛ ｛
有机氮 无机氮
蛋白质 核酸 氨基酸 尿素
NH3 铵盐 硝酸盐 N2
按氮源的不同，生物可分为：
氨基酸自养型生物：能利用尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮 气的生物
氨基酸异养型生物：不能利用尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮 气的生物
常用的蛋白质类氮源包括蛋白胨、鱼粉、蚕蛹、黄豆饼 粉、玉米浆、牛肉浸膏、酵母浸膏等
④热的良好导体；
⑤通过水合作用与脱水作用控制由多亚基组成的结构
第二节
生长所需要的碳源
微生物的营养类型
自养型生物
异养型生物
光能营养型
生物生长过程中能量的来源
划分依据 碳源 能源 电子供体 营养类型 自养型(autotrophs) 异养型(heterotrophs) 光能营养型(phototrophs) 化能营养型(chemotrophs) 无机营养型(lithotrophs) 有机营养型(organotrophs)
碳源谱
｛
有机碳 无机碳
异养微生物
自养微生物
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。糖类是最广泛利用的碳源。
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。
第4章_微生物的营养(答案)
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。
微生物四种营养类型的特点
微生物四种营养类型的特点微生物是一类非常微小的生物体，可以分为四种不同的营养类型：光合营养、化学合成营养、混合营养和异养营养。
这四种营养类型各有特点。
光合营养是一种通过光能合成有机物的营养方式。
光合微生物包括叶绿素、细菌和叶绿素的分泌生物等。
这些微生物利用阳光作为能源，将二氧化碳和水转化为有机物和氧气。
光合微生物在水或湿润环境中生长，并依赖于太阳能的辐射。
化学合成营养是一种通过无机物合成有机物的营养方式。
化学合成微生物包括硫酸盐还原菌和硝酸盐氧化菌等。
这些微生物获取能量的方式是通过化学反应将无机物转化为有机物。
硫酸盐还原菌将硫酸盐还原为硫化物，而硝酸盐氧化菌将硝酸盐氧化为亚硝酸盐。
这些微生物生活在土壤和水体中，起到了重要的生态作用。
混合营养是一种通过同时利用光合和化学合成两种方式合成有机物的营养方式。
这种营养方式的微生物包括一些蓝藻和细菌等。
这些微生物可以同时利用光能和化学反应的能量合成有机物。
这种混合营养的特点是适应能力强，可以在不同环境中生长。
异养营养是一种通过摄取有机物质为能源合成有机物的营养方式。
异养微生物包括一些真菌和细菌等。
这些微生物无法自己合成有机物，只能从外界获取有机物。
它们可以从其他生物体或有机废料中摄取有机物质，通过分解和吸收来获取能量。
异养微生物具有较强的分解能力，能够分解和吸收多种有机物质。
这些微生物在自然界中起着分解和循环有机物的重要作用。
总的来说，微生物的四种营养类型各具特点，适应不同的环境和生态角色。
光合营养和化学合成营养是微生物通过不同方式合成有机物的能力，混合营养则是兼具两种方式的能力，异养营养则是微生物通过摄取有机物质为能源合成有机物的能力。
这些不同的营养方式使得微生物能够在不同的环境中生长和生存，发挥着重要的生态作用。
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1、Nutrition营养
Nutrition营养(作用) include: 1.Substance 物质 2.Energy 能量 Nutrient 营养(物): Substance of nutritional values, usually include radiant energy (light) 光能
Carbohydrate Catabolism
碳水化合物分解代谢
Carbohydrates oxidized as their primary source of energy 糖类作为主要能源 Glucose: most common energy source葡萄糖 是最普遍的能源 Respiration 呼吸作用
Macro-: C, H, O, N, S. P,K, Mg, Fe, Ca
Micro-: Mn, Zn, Ni, Co钴, Cu, Mo钼 Forms: Water, inorganic ions无机离子, small molecules, and macromolecules
Either a structural or functional role
常用的氮源：蛋白质类、氨及铵盐、（亚)硝酸盐）、分 子氮及其他几乎所有的含氮化合物。
目前实验室的氮源：蛋白胨、牛肉膏、酵母膏、 （亚） 硝酸盐、氨、铵盐
1.3 ENERGY 能量
1.Light (the sun or lamps) 2.Inorganic substances
Sulfur 硫, CO2 or ammonia 氨
Nutrient Requirements of Microbes 微生物的六种营养要素 1.Carbon source 碳源 2.Nitrogen source 氮源 3.Energy 能量 4.Growth factor 生长因子 5.Inorganic substance 无机物 6.Water 水
3.Vitamins维生素: needed as coenzymes and functional groups of certain enzymes
1.5 Inorganic Compounds 无机物
Large amount: 10-3~10-4mol/L
P. S. K, Mg, Ca, Na, Fe
Make microbiological assays（检测诊断） possible
Categories of Growth Factors
Three categoriesof growth factors:
1.Purinesand pyrimidines嘌呤与嘧啶: required for synthesis of nucleic acids (DNA and RNA) 2.Amino acids氨基酸: required for the synthesis of proteins
第四院
微生物的特点：
个体小、结构简、胃口大、食谱广、
繁殖快、易培养、数量大、分布广、
种类多、级界宽、变异易、抗性强、 休眠长、起源早、发现晚
微生物的特点：
食谱广、胃口大
微生物营养：微生物获得和利用营养物质的过程
营养物质：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
Fermentation 发酵作用
CRITICAL THINKING QUESTION
How would you go about isolating a microbe that used gasoline 汽油for a food?
1.2 NITROGEN Source 氮源
提供氮素来源，合成细胞含氮物质（蛋白质、核酸等）。
营养物质是微生物生存的物质基础，而营养是生物维持 和延续其生命形式的一种生理过程。
本章内容：
第一部分 微生物的营养要求 （微生物们需要吃什么？） 第二部分 营养物质进入细胞 （微生物们是怎样吃东西的）
第三部分 培养基
（如何给微生物们做饭）
第一节 微生物的营养要求
水：70%-90%
微生物细胞
干物质
TRACE metals 微量金属: 10-6~10-8mol/L, required by some enzymes to function Include: Cu 铁, ZINC 锌, COBALT 钴, Mn, Mo,ETC.
Required to fulfill specific roles in metabolism Results from either a blocked or missing metabolic pathway in the cells 起因于阻断或丢失的代谢途径. Most microorganisms need
1.1 碳源
细胞骨架的构成、能源物质
Carbon requirements: A wide range, may also be energy source Organic carbon, CO2or CO, methane甲烷 Heterotrophs异养生物: organic carbon Autotrophs自养生物: CO2as primary or sole carbon source
3.Preformed organic matter
Sugar, protein, fats etc.
1.4 Growth factors 生长因子
Definition: Small amounts of certain essential organic compounds unable to be synthesized 生物体不能合成的 少量必需有机化合物
无机物（盐） 有机物
蛋白质、糖、脂、核酸、维生素等 及其降解产物
细胞化学元素组成：
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。
微生物、动物、植物之间存在“营养上的统一性”
Nutritional requirements at elementary level 元素 需求 Revealed by cell's elemental composition