第四章微生物营养和培养基
微生物学(周德庆版)第四章 微生物的营养和培养基
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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。
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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。
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）
微生物第四章总结
3. 半组合培养基 又称半合成培养基，指一类主要以化学试剂配制，同时还加有某种或某些天然成分的培养基。如：马铃薯蔗糖培养基。
（2）渗透压和水活度
渗透压：是某水溶液中一个可用压力来度量的物化指标，它表示两种不同浓度的溶液间若被一个半透膜隔开时，稀溶液中的水分子会因水势的推动而透过隔膜流向浓溶液，直至两边水分子的进出达到平衡为止。
水活度：即aw，表示在天然或人为环境中，微生物可实际利用的自由水或游离水的含量。其定量涵义为：在同温同压下，某溶液的蒸汽压（P）与纯水蒸汽压（P0）之比。因此水活度也等于该溶液的百分相对湿度值（ERH），各种微生物生长繁殖范围的水活度在0.998-0.60之间。
氮源：凡能提供微生物生长繁殖所需氮元素的营养源。
氮源谱：把微生物作为一个整体观察，它们能利用的氮源范围。其谱详见P84
异养微生物对氮源的利用顺序是：N.C.H.O或N.C.H.O.X优于N.H优于N.O优于N类。
氨基酸自养型生物：一部分微生物是不需要利用氨基酸作为氮源，它们能把尿素，铵盐，硝酸盐甚至氮气等简单氮源自行合成所需要的一切氨基酸。
三，主动运送
主动运送：指一类须提供能量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。
四，基因移位
基因移位： 指一类既需特异性载体蛋白的参与，又需耗能的一种物质运送方式，其特点是溶质在运送前后还会发生分子结构变化。基因移位主要用于运送各类糖类，核苷酸，丁酸和腺嘌呤等物质。
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
微生物学 微生物的营养与培养基
能源：能为微生物生命活动提供最初能量来源的营养物或辐射能
（四）生长因子（growth factor）：
定义:是一类对微生物正常生长所不可缺少、而需要量又 不大，但微生物自身不能用简单的碳源或氮源合成，或合 成量不足以满足机体生长需要的有机营养物质。不同微生 物需求的生长因子的种类和数量不同。
categories: Growth factors are organized into three categories:
铵盐
氨基酸
入胞
细胞物质
蛋白胨
硝酸盐NO3
豆饼 蚕蛹粉
诱导酶
诱导酶
NH4+
分解 入胞
细胞物质
（三）能源（Energy source）：
化学物质
有机物：化能异养微生物的能源 (同碳源)
能 源
（化能自养型） 无机物：化能自养微生物的能源 (不同于碳源)
谱
（光辐能射营能养型）：光能自养和光能异养微生物的能源
菌、氢细菌、硫磺细菌等
化能有机营养型 有机物 有机物 有机物 绝大多数原核生物，全部真
（化能异养型） * NH4+、NO2-、S0、H2S、H2、Fe2+等。
菌和原生动物
光能异养型微生物
利用光能，以简单有机物（醇、有机酸） 为供氢体同化CO2
CH3 │ 光能 CO2+2CH2-CHOH----→[CH2O]+2CH3COCH3+H2O
pH的稳定
无
化 能 自 养 菌 的 能 源 ( S、Fe2+、
机 盐
特殊功能
NH4+、NO2-) 无 氧 呼 吸 时 的 氢 受 体 ( NO3-、
SO42-)
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。
微生物的营养和培养基
③维持酶的活性；(K 、 Mg 、Ca、Mn)
④调节细胞渗透压(Ca、Na) ⑤作为某些自养菌的能源(S、Fe)
6、水(water)
作用：①直接参与一些反应；
②作为机体内一系列生理生化反应的介质；
③营养物质的吸收、代谢产物的排泄都需要
通过水；
④有效地吸收代谢释放的热量
水
结合水：与溶质或其他分子结合在一起( 难以利 用)
在40℃以下凝固，约96℃融化； 培养基中加0.2%~0.5%琼脂获得半固体培养基； 培养基中加1.2~2.0%琼脂获得固体培养基。
琼脂与明胶主要特征比较
内容 琼脂 明胶
常用浓度(%) 熔点(℃) 凝固点(℃) pH
灰分(%) 氧化钙(%)
1.5～2 96 40 微酸 16 1.15 0.77 0.4
代表:高等植物
依靠无机养分（CO2、H2O、无机盐）合成有机物，供自 身生长发育；能源：光能。
异养型（Heterotroph）
代表:高等动物
摄取现成的有机物满足生长发育的需求；能源：有机物氧 化。
1.2
中间类型
光 CO2——光能自养型 有机碳化物——光能异养型
能源
CO2、CO3 化合物 有机碳化物——化能异养型
5、无机盐(mineral salts)
生长所需浓度在10-3~10-4mol/l 范围内，称大量元素。
（P、S、K、Mg、Ca、Fe）
生长所需浓度在10-6~10-8mol/l 范围内，称微量元素 （Cu、Zn、Mn、Mo、Co、Ni、Sn、Se）
功能：①构成细胞组分；(P、S) ②作为酶的组分；(P、S、Mg、 Fe 、Cu)
CO2是被彻底氧化的物质,CO2转 化成有机细胞成分是一个还原过 程,需要消耗大量能量
微生物营养和培养基
微生物营养和培养基微生物的营养（或营养作用，nutrition）：指微生物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（或营养，nutrient）：能满足微生物生命活动的具有营养功能的物质。
微生物学的营养物包括光能（非物质形式的能源）化学成分水平：碳水化合物、蛋白质、核酸、脂质、维生素、抗生素、无机盐。
营养要素水平:碳源、氮源、无机盐、生长因子、水、能源。
微生物种类不同，各种元素的需要量不同微生物细胞的化学元素组成也常随菌龄及培养时间的不同而在一定范围内发生变化；幼龄的比老龄的含氮量高，在氮源丰富的培养基上生长的细胞比氮源相对贫乏的培养基上生长的细胞含氮量高。
碳源微生物细胞的含碳量50%左右功能：①细胞中的碳素来源；②提供微生物生长发育所需的能量。
对一切异养微生物来说，其碳源同时又兼作能源，因此，这种碳源又称双功能营养物。
碳源谱：微生物可利用的碳源范围。
包括有机碳和无机碳微生物的碳源谱很广，但对某一具体菌株的碳源谱有其特殊性。
如洋葱假单胞菌和产甲烷细菌。
异养微生物：凡必须利用有机碳源的微生物自养微生物：以无机碳源作为主要碳源的微生物微生物不同，利用上述含碳化合物的能力不同，如假单胞菌属中的某些种可以利用90种以上的不同类型的碳源物质；而某些甲基营养型细菌只能利用甲醇或甲烷等一碳化合物进行生长。
可以用作洋葱假单胞菌唯一碳源的化合物有:碳水化合物及其衍生物：19种脂肪酸：11种二羧酸：9种其它有机酸：12种伯醇：3种氨基酸：12种其它氮化合物：13种无氮环状化合物：9种糖类是最好的碳源，尤其是葡萄糖。
其次是醇类、有机酸、脂类等发酵工业常用的碳源山芋粉、马铃薯、甜薯干、玉米粉、麸皮、废糖蜜、植物淀粉等。
氮源的主要功能：提供合成原生质和细胞其他结构的氮素来源，一般不提供能量，但硝化细菌是利用铵盐或硝酸盐作为氮源和能源无机氮源：铵态氮、硝态氮、氮气等；多数微生物均可利用。
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。
微生物的营养和培养基
第一节 微生物的6大类营养要素
三、能源（energy）
能为微生物生命活动提供最初能量来源的营 养物或辐射能。由于各种异养微生物的能 源就是其碳源，因此，它们的能源就显得 十分简单。
第一节 微生物的6大类营养要素
三、能源（energy）
单功能营养物：光辐射能； 双功能营养物：还原态的无机物NH4+（能源、 氮源）； 三功能营养物：氨基酸（碳源、氮源和能源）
四、基团移位（group translocation）
第四节 培养基
培养基（medium，复数为media；或culture medium）指由人工配制的、适合微生物生长繁殖 或产生代谢产物用的混合营养料。任何培养基都 应具备微生物生长所需要的六大营养要素，且其 间的比例是合适的。 绝大多数微生物都可在人工培养基上生长，只有 少数称作难养菌（fastidious microorganisms）的寄 生或共生微生物，例如类支原体、类立克次氏体 和少数寄生真菌等，至今还不能在人工培养基上 生长。
四、基团移位（group translocation）
指一类既需特异性载体蛋白的参与，又需耗能的 一种物质运送方式。其特点是溶质在运送前后还 会发生分子结构的变化，因此不同于一般的主动 热稳载 运送。 体蛋白 基团移位主要用于运送各种糖类(葡萄糖、果糖、 甘露糖和N-乙酰葡糖胺等)、核苷酸、丁酸和腺嘌 呤等物质。其运送机制在E.coli中研究得较为清楚， 主要靠磷酸转移酶系统，即磷酸烯醇式丙酮酸-己 糖磷酸转移酶系统进行。此系统由24种蛋白组成， 运送某一具体糖至少有4种蛋白参与。其特点是每 输入一个葡萄糖分子，就要消耗一个ATP的能量。
第一节 微生物的6大类营养要素
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。
试题库：第4章 微生物的营养和培养基
本科生物技术、生物科学专业《微生物学》分章节试题库第四章微生物的营养和培养基一、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_碳源_______、_氮源________、___能源_____、__生长因子____、___无机盐_____和__水_____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__单纯扩散______、_促进扩散________、_主动运送_______、__基因位移____等四种。
3、化能自养微生物以无机物为能源，以CO2 为碳源，如紫色无硫细菌属于此类微生物。
4、化能异养微生物的基本碳源是有机物，能源是有机物，其代表微生物是_绝大数细菌_______和__全部真菌_____等。
5、固体培养基常用于微生物的菌种分离、菌落计数、及固体培养等方面。
6、液体培养基适用于实验室以及生产实践的研究。
7、半固体培养基可用于细菌动力、菌种保藏及分离和计数等。
8、琼脂是配制培养基时常用的凝固剂，它的熔点是_96________，凝固点是___40____。
9、高氏1号培养基常用于培养链霉菌；马铃薯葡萄糖培养基常用于培养真菌；牛肉膏蛋白胨琼脂培养基常用于培养细菌。
10、培养基的主要理化指标通常有PH值、渗透压、水活度和氧化还原势等。
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。
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渗透
第四章微生物营养和培养基
渗无 透细
胞 壁 时 的
促进扩散 (facilitated diffusion)
需要特异性载体蛋白 (carrier protein)，即渗透 酶 (permease)（大多为诱导酶）。
每种载体蛋白运输相应的物质。 原理：利用膜内、膜外被运输物质和载体蛋白
的亲和力的不同。 从高浓度到低浓度。 如酿酒酵母对各种糖、氨基酸和维生素的吸收，
每输入一个葡萄糖分子，就要消耗一 个ATP的能量。
第四章微生物营养和培养基
基团移位
细菌 PTS运输。 (PTS: phosphotransferase system) 第四章微生物营养和培养基
基团移位
第四章微生物营养和培养基
不跨膜的运输方式
胞吞作用是 无细胞壁真 核细胞特有 的运输方式。 在该运输过 程中，被运 输物质实际 上并未通过 细胞质膜。
碳源
糖类、脂肪
糖、醇、有机酸等 二氧化碳、碳酸盐等 二氧化碳
氮源 能源 生长因子 无机元素
蛋白质及其降解物 与碳源同 维生素 无机盐
蛋白质及其降解 物、有机氮化物、 无机与氮碳化源物同、氮
有些需要维生素等 生长因子 无机盐
无机氮化物、氮
氧化无机物或利用日 光能 不需要
无机盐
无机氮化物 利用日光能
不需要 无机盐
第四章微生物营养和培养基
主动运送-2.
钠离子同向主动运送。 1 antiport, 对向运输过程： 质子从胞外（高浓度）到胞 内（低浓度），同时钠离子 从胞内（低浓度）到胞外 （高浓度）。 2 symport, 同向运输过程：钠 离子从胞外（高浓度）到胞 内（低浓度）， 同时营养 物质从胞外（高浓度）到胞 内（低浓度）。
有机氮源
➢ 蛋白胨 ➢ 黄豆粉 ➢ 玉米浆
无机氮源
➢ 铵盐 ➢ 硝酸盐 ➢ N2
速效氮源 迟效氮源
第四章微生物营养和培养基
3.能源 (energy source)
化学物质
(化能营养型）
➢有机物 ➢无机物
辐射能
(光能营养型）
第四章微生物营养和培养基
4.生长因子 (growth factor)
又称 被动运输 (passive transport)
➢氧、二氧化碳、乙醇、某些氨基 酸等小分子；亲脂性分子从高浓 度到低浓度的扩散来运输。
➢它利用细胞膜的通透性，细胞膜 是一道屏障。
第四章微生物营养和培养基
人工脂双层膜对不同分子的透过作用
第四章微生物营养和培养基单纯扩散水Fra bibliotek扩散——渗透。
第四章微生物营养和培养基
微生物、动物、植物之间存在“营养上的统一性”
微生物的六大营养要素 碳源、氮源、能源第、四章生微生长物营因养和子培养、基 无机盐、水
本周五上课地点：四教室102 时间不变 上课内容：第五章 微生物代谢
第四章微生物营养和培养基
微生物与动植物营养要素的比较
动物 （异养）
微生物
异养
自养
绿色植物 （自养）
第四章微生物营养和培养基
主动运送-1.ABC运输系统
ABC运输系统（ATP-binding cassette transport system）——利用ATP 提供能量的运输过程。 不同的转运器可转运离子、氨基酸、核苷酸、多糖、多肽、甚至蛋白质
第四章微生物营养和培养基
第一个被发现的真核细胞的ABC转运器——多药抗性蛋白 （multidrug resistance protein, MDR）
无机物 化能自养型 光能自养型
第四章微生物营养和培养基
第四章微生物营养和培养基
第三节 营养物质进 入细胞的方式
营养物质的吸收与代谢产 物的分泌，涉及到物质的 运输，而关键是细胞膜。
第四章微生物营养和培养基
跨膜 运输
单纯扩散 不耗能
促进扩散
主动运送 耗能
基团移位
第四章微生物营养和培养基
单纯扩散 (simple diffusion)
水分
水
水
水
水
第四章微生物营养和培养基
1.碳源(carbon source)：细胞骨架，能源 有机碳源 碳水化合物 （异养微生物）脂 烃 无机碳源 Na2CO3，CO2等
（自养微生物）
葡萄糖、乳糖的二次生长
第四章微生物营养和培养基
二次生长曲线
第四章微生物营养和培养基
2.氮源(nitrogen source)
及大肠杆菌对甘油的吸收。
第四章微生物营养和培养基
促进扩散模型
短杆菌肽构成的通道
第四章微生物营养和培养基
单纯扩散和促进扩散的比较
第四章微生物营养和培养基
主动运送 (active transport)
是微生物吸收营养的主要方式 需要特异性载体蛋白 需要能量来改变载体蛋白的构象 是逆浓度梯度的运输
营养(nutrition)：能量 物质 营养物(nutrient)：具有营养功能的物质
第四章微生物营养和培养基
一、微生物细胞的化学组成
水：70%-90%
微生物细胞
无机物（盐）
干物质
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。
第四章微生物营养和培养基
胞吞作用
当被运输物质是固 体时，该过程又被 称为吞噬作用；
主要有三类：
➢氨基酸 ➢维生素 ➢碱基
第四章微生物营养和培养基
5.无机盐
提供矿物元素和微量元素
第四章微生物营养和培养基
6.水
水是良好的溶剂 生化反应在水中进行 水的比热大
第四章微生物营养和培养基
第二节 微生物的营养类型
根据碳源和能源划分
能源 化学能 碳源
光能
有机物 化能异养型 光能异养型
第四章 微生物的营养和培养基
第四章微生物营养和培养基
本章内容：
本
第一节，微生物的营养要求
章
微生物的营养类型及其特点
学
习
第二节，培养基
重
点
培养基的类型
：
如何根据需要正确地选择和使用培养基
第三节，营养物质进入细胞
微生物吸收营养物质的主要方式及其基本特点
第四章微生物营养和培养基
第一节 微生物的六种营养要素
钠离子同向运输在真核细胞的 糖和氨基酸吸收中起重要作用
第四章微生物营养和培养基
主动运输 3.Na+, K+-ATP酶系统 ——一种重要的离子通道蛋白
作用：富集K+
存在于原生质膜上面第四章微生物营养和培养基
基团移位 (group translocation)
在运输过程中，物质分子发生了化学 变化。