(完整版)微生物的营养和培养基.ppt
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微生物的营养代谢PPT课件
基本营养物质的培养基。
例如：牛肉膏蛋白胨培养基（细菌）
牛肉膏 蛋白胨 NaCl 琼脂 水 PH
3g 10g 5g 18--20g 1000ml 7.0----7.2
培养基
（2）加富培养基（enrichment medium）
又叫营养培养基
定义：在基础培养基中加入某些特殊营养物 质制成的营养丰富的培养基。
[CH2O] + O2 ↑
如以还：绿 原硫 态细 无菌 机、硫紫化硫物细作菌氢或还电原子C供O体2 时。，
光能
CO2 + 2H2S 细→菌 [CH2O] + H2O + 2S
叶绿素
微生物的营养类型
（2）光能有机营养型（photorganotroph)
又叫异养微生物。又称光能异养型微生物。 红螺菌属.
脂肪酶
脂肪
甘油 ＋O2 CO2+H2O
脂肪酸 -O2 简单酸＋CO2+CH4
应用：屠宰场；生活污水。
3 果胶物质的分解
原果胶酶
原果胶＋H2O
可溶性果胶＋多缩戊糖
可溶性果胶＋H2O 果胶甲基酯酶 果胶酸＋甲醇
果胶酸＋H2O 多缩半乳糖酶 半乳糖醛酸
应用：麻类物质的脱胶处理
水浸——厌氧性细菌 露浸——好氧性细菌、放线菌、真菌
定义：以小分子有机物为最终电子受体的生物 氧化过程。有机物为呼吸基质的中间产物。
最终电子受体——有机物 参与的微生物——厌氧菌和兼性厌氧菌。 不经过电子传递体。 常见的发酵有
§乙醇发酵 §乳酸发酵
§丁酸发酵
乙醇发酵（生产酒精）
葡萄糖
3－磷酸甘油醛
2NAD
乙醇
1，3－二磷酸甘油酸
2NADH2
例如：牛肉膏蛋白胨培养基（细菌）
牛肉膏 蛋白胨 NaCl 琼脂 水 PH
3g 10g 5g 18--20g 1000ml 7.0----7.2
培养基
（2）加富培养基（enrichment medium）
又叫营养培养基
定义：在基础培养基中加入某些特殊营养物 质制成的营养丰富的培养基。
[CH2O] + O2 ↑
如以还：绿 原硫 态细 无菌 机、硫紫化硫物细作菌氢或还电原子C供O体2 时。，
光能
CO2 + 2H2S 细→菌 [CH2O] + H2O + 2S
叶绿素
微生物的营养类型
（2）光能有机营养型（photorganotroph)
又叫异养微生物。又称光能异养型微生物。 红螺菌属.
脂肪酶
脂肪
甘油 ＋O2 CO2+H2O
脂肪酸 -O2 简单酸＋CO2+CH4
应用：屠宰场；生活污水。
3 果胶物质的分解
原果胶酶
原果胶＋H2O
可溶性果胶＋多缩戊糖
可溶性果胶＋H2O 果胶甲基酯酶 果胶酸＋甲醇
果胶酸＋H2O 多缩半乳糖酶 半乳糖醛酸
应用：麻类物质的脱胶处理
水浸——厌氧性细菌 露浸——好氧性细菌、放线菌、真菌
定义：以小分子有机物为最终电子受体的生物 氧化过程。有机物为呼吸基质的中间产物。
最终电子受体——有机物 参与的微生物——厌氧菌和兼性厌氧菌。 不经过电子传递体。 常见的发酵有
§乙醇发酵 §乳酸发酵
§丁酸发酵
乙醇发酵（生产酒精）
葡萄糖
3－磷酸甘油醛
2NAD
乙醇
1，3－二磷酸甘油酸
2NADH2
第6章-微生物的营养PPT课件
.
14
微量元素
• 多是辅酶和辅基的成分，或是酶的激活剂。 • 常需添加的是Fe、Mn、Cu、Zn、Mo、Co等。 • 一般情况，水及其他成分中作为杂质已含
有足够的微量元素，过量加入反而有害。
.
15
Fe：细胞色素、细胞色素氧化酶、过氧
化氢酶、过氧化物酶的活性基成分。 Zn：乙醇和乳酸脱氢酶活性基成分。 Cu：多酚氧化酶的活性中心。 Mo：参与构成固氮酶和硝酸还原酶。 Mn：多种酶的激活剂。 W、Ni：与甲酸脱氢酶、尿酶的活性有关。
.
16
（4）生长因子
• 概念：一些用量虽少却能明显促进微生物生长的 有机化合物称生长因子。
• 主要有维生素、氨基酸、核苷类(碱基)。 • 不需要生长因子而能在基础培养基(除了糖类外
不含其他有机物)上生长的菌株叫野生型菌株。 • 由自发突变或诱发突变等原因从野生型产生的需
要特定生长因子的菌株叫营养缺陷型菌株。
4化能有机异养型
5其他营养类型
6营养类型的多样性
.
19
微生物在营养类型上比高等生物复杂。通 常依据微生物获取能源、碳源、氢、或电子供体 方式，可以区分为四种营养方式。
营养类型 能源
光能自养 光能异养 化能自养 化能异养
光能 光能 化学能 化学能
碳源
氢供体
实例
CO2 CO2 CO2 有机物
H2O/还原态无机物 蓝细菌、紫硫细菌等
.
22
(1) 产氧光合作用
藻类、蓝细菌内含叶绿素，可进行：
能量转移、代谢反应、调节胶 体状态及细胞透性。
.
12
P：核酸、磷脂、ATP、CoA、NAD、NADP、FAD、
TPP（羧化辅酶）和FMN（黄素辅酶）是细胞 中主要含磷化合物，磷酸盐还可调节pH。 S：含S氨基酸、CoA、B1、硫辛酸的组成元素， 包含在蛋白质、辅酶和辅基中，在细胞化学 组成和代谢活性等方面有重要作用。S、H2S 是硫细菌的能源物质。 Mg：参与组成叶绿素、菌绿素等光合色素，是 一些酶的激活剂和调节剂，是核糖体和膜结 构的稳定剂，对某些重金属的毒害作用有一 定拮抗作用。
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
微生物的营养与培养基
第一节 微生物的营养
（二）微生物的营养物质 微生物的营养物质种类繁多，自然界中也有成千上万 种物质可被不同微生物利用，微生物生长所需要的营养物 质主要是以有机物和无机物的形式提供的，小部分由气体 物质供给。根据营养物质在机体中的性质和作用可分为： 碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水。
第一节 微生物农药
第一节 微生物农药
二、微生物杀菌剂 近二十年来，人们发现了许多可以通过拮抗作用抑制 植物病原菌生长的细菌和放线菌，它们都能产生抗生素， 可制备成微生物杀菌剂。这类抗生素大部分具有内吸性能、 高效、选择性强、有治疗和保护作用、生物降解快、无公 害、对人畜安全等优点，其缺点是药效不稳定、成本高、 持效期短(易被土壤微生物及紫外线分解)、易出现抗药性 菌株 (高度选择性所致)等。在农业上作为杀菌剂应用的 抗生素主要有灭瘟素、井冈霉素、春雷霉素、多氧霉素、 庆丰霉素和放线菌酮等。其产生菌和防治范围见表11-1。
绿僵菌也是一种真菌杀虫剂，其杀虫谱、致病机制和生产方式均 与白僵菌相似，对斜纹夜蛾、棉铃虫、地老虎和金龟子等害虫的防治 效果较好。
第一节 微生物农药
3．病毒杀虫剂 昆虫病毒之所以被用来防治害虫，主要原因是因为昆 虫病毒具有高度特异性的宿主范围，也就是说，一种昆虫 病毒只对一种或几种特定的昆虫有致命性。这样一来，就 不会对人、畜和作物造成危害。而且，昆虫病毒可以在土 壤中保存，并随着风等自然因素扩散，而造成病毒流行， 可以有效扩大杀虫的范围。此外，和传统的化学杀虫剂相 比，昆虫病毒杀虫剂可以避免传统的化学杀虫剂对自然环 境的破坏。当然，昆虫病毒杀虫剂也有其局限性，如杀虫 范围窄，一种杀虫剂仅针对一种或少数几种害虫有效；杀 虫慢，需几天或十多天才见效；容易受环境温度、阳光、 气候的影响，毒力较低等。
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。
微生物的培养(共34张PPT)
㈢.是否进行了及时细致的观察与记录
培养12h与24h后的大肠杆菌菌落的大小会有明显不同，及时 观察记录的同学会发现这一点，并能观察到其他一些细微的 变化。
代谢类型
营养类型 能源 氢的供体 基本碳源
光能无机营养( 光能自养型)
光
无机物 二氧化碳
微生物举例
蓝细菌
绿色硫细菌
藻类
光能有机营养( 光
光能异养型)
几 种 菌 落 及 其 形 态
:由核酸和蛋白质构成。
病毒的结构
吸附
注入
合成
释放
组装
病毒的增殖一般可分五个阶段，即：
吸附→注入核酸→合成核酸和蛋白质→组装→释放
：寄生
㈡.微生物需要的营养物质及功能
微生物需要的五大类营养要素物质是：
⑴.概念 ：凡是能为微生物提供所需碳元素的 营养物质。
⑵.来源： ①无机碳源：CO2；NaHCO3等
平板划线法和稀释涂布平板法。 单个或者少数细菌在固体培养基上大量繁殖时，会形成一个肉眼可见的、具有一定形态结构的子细胞群体，叫做菌落。
，而空气中的其他微生物不能通过。 2d后观察平板，无杂菌污染才可用来接种。
最常用的灭菌方法是高压蒸汽灭菌，它可以杀灭所有的生物，包括最耐热的某些微生物的休眠体，同时可以基本保持培养基的营养成分不被破
而平皿是由正反两平面板互扣而成，这种器具是 坏。
③高压蒸气灭菌：100kPa、121 ℃下维持15-30min.
专为防止空气中微生物的污染而设计的。
二.实验操作(以培养大肠杆菌为例)
㈠.制备牛肉膏蛋白胨培养基
2.称量
4.灭菌:
将锥形瓶放入高压蒸气灭菌锅，在压力为 100kPa、温度为121℃，灭菌15～30min。 5.倒平板:
培养12h与24h后的大肠杆菌菌落的大小会有明显不同，及时 观察记录的同学会发现这一点，并能观察到其他一些细微的 变化。
代谢类型
营养类型 能源 氢的供体 基本碳源
光能无机营养( 光能自养型)
光
无机物 二氧化碳
微生物举例
蓝细菌
绿色硫细菌
藻类
光能有机营养( 光
光能异养型)
几 种 菌 落 及 其 形 态
:由核酸和蛋白质构成。
病毒的结构
吸附
注入
合成
释放
组装
病毒的增殖一般可分五个阶段，即：
吸附→注入核酸→合成核酸和蛋白质→组装→释放
：寄生
㈡.微生物需要的营养物质及功能
微生物需要的五大类营养要素物质是：
⑴.概念 ：凡是能为微生物提供所需碳元素的 营养物质。
⑵.来源： ①无机碳源：CO2；NaHCO3等
平板划线法和稀释涂布平板法。 单个或者少数细菌在固体培养基上大量繁殖时，会形成一个肉眼可见的、具有一定形态结构的子细胞群体，叫做菌落。
，而空气中的其他微生物不能通过。 2d后观察平板，无杂菌污染才可用来接种。
最常用的灭菌方法是高压蒸汽灭菌，它可以杀灭所有的生物，包括最耐热的某些微生物的休眠体，同时可以基本保持培养基的营养成分不被破
而平皿是由正反两平面板互扣而成，这种器具是 坏。
③高压蒸气灭菌：100kPa、121 ℃下维持15-30min.
专为防止空气中微生物的污染而设计的。
二.实验操作(以培养大肠杆菌为例)
㈠.制备牛肉膏蛋白胨培养基
2.称量
4.灭菌:
将锥形瓶放入高压蒸气灭菌锅，在压力为 100kPa、温度为121℃，灭菌15～30min。 5.倒平板:
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CO2+ 2H2S
光能 光合色素
[ CH2O] + 2S+ H2O
2．光能有机异养型（光能异养型）
不能以CO2为主要或唯一的碳源； 以有机物作为供氢体，利用光能将CO2还原为细胞物质； 在生长时大多数需要外源的生长因子；
例如，红螺菌属中的一些细菌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。
6ug
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
微量元素：锌、锰、氯、钼、硒、钴、铜等
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 分成六大类。
六要素：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为微生物提供碳素来源的物质
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。
化能异养微生物的能源 化能自养微生物的能源
辐射能 光能自养和光能异养微生物的能源
4.生长因子
生长因子：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的或合成量不足以满足机体生 长需要的有机化合物 。 包括：维生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶。
微生物
生长因子 需要量（ml-1
III型肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae） 胆碱
6.水 生理功能主要有 ①起到溶剂与运输介质的作用；
②参与细胞内一系列化学反应；
③作为细胞原生质胶体的主要成分；
④热的良好导体；
⑤水的比热容高，能有效地吸收代谢过程中的热，降 低热能，使菌体温度不致过高。
第二节 微生物的营养营养类型
生长所需要的营养物质
自养型生物 异养型生物
生物生长过程中能量的来源
5.无机盐
参与微生物中酶的组成；酶的激活剂。
｛ 作用
调节微生物的原生质胶体状态，维持细胞的渗透与平衡 构成细胞的组成成分，维持生物大分子和细胞结构的稳定性。
作为某些自养微生物的能源物资和无氧呼吸时的氢受体。
根据微生物对矿质元素需要量大小可以把它分成
大量元素：Na、K、Mg、Ca、S、P等。
微量元素是指那些在微生物生长过程中起重要作用，而机体对 这些元素的需要量极其微小的元素，通常需要量在10-6--108mol/L：锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。
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。
目前在微生物工业发酵中所利用的碳源物质主要是 单糖、淀粉、麸皮、米糠等。
2.氮源
凡是能被用来构成菌体物质中或代谢产物中氮素来源 的营养物质称为氮源。
｛ ｛｛ 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：
第四章 微生物的营养
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。
第一节 微生物的营养六要素
一、微生物的化学组成
主要元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙等 占细菌细胞干重的97%
光能营养型 化能营养型
划分依据 营养类型
特点
碳源 能源 电子供体
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)
以CO2 为唯一或主要碳源 以有机物为碳源 以光为能源 以有机物氧化释放的化学能为能源 以还原性无机物为电子供体 以有机物为电子供体
根据碳源、能源及电子供体性质的不同，可将微生物分为：
光能无机自养型(photolithoautotrphy) 光能有机异养型(photoorganoheterotrphy) 化能无机自养型(chemolithoautotrphy) 化能有机异养型(chemoorganoheterotrophy)
1．光能无机自养型（光能自养型）
大多数细菌、放线菌、全部的真菌、原生动物都是化能有机异 养型微生物； 所有致病微生物均为化能有机异养型微生物；
不同营养类型之间的界限并非绝对
异养型微生物并非绝对不能利用CO2； 自养型微生物也并非不能利用有机物进行生长； 有些微生物在不同生长条件下生长时,其营养类型也会发生改变；
H3C
2
CHOH + CO2
H3C
光能 光合色素
2 CH3C0CH3 +[ CH2O] + H2O
3．化能无机自养型（化能自养型）
生长所需要的能量来自无机物氧化过程中放出的化学能；
以CO2或碳酸盐作为唯一或主要碳源进行生长时，利用 H2、H2S、Fe2+、NH3或NO2-等作为电子供体使CO2还原 成细胞物质。
能以CO2为主要唯一或主要碳源； 进行光合作用获取生长所需要的能量；
以无机物如H2、H2S、S等作为供氢体或电子供体， 使CO2还原为细胞物质；
例如，藻类及蓝细菌等和植物一样，以水为电子供体（供氢体），
进行产氧型的光合作用，合成细胞物质。而紫硫细菌，以H2S为 电子供体，产生细胞物质，并伴随硫元素的产生。
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：蛋白质或其降解产物、有机或无机 氮化合物、氮。
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
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
｛ ｛ 能源谱
化学物质
有机物 无机物
化能无机自养型只存在于微生物中，可在完全无机及无 光的环境中生长。它们广泛分布于土壤及水环境中,参 与地球物质循环；
4．化能有机异养型（化能异养型）
生长所需要的能量均来自有机物氧化过程中放出的化学能； 生长所需要的碳源主要是一些有机化合物，如淀粉、 糖类、纤维素、有机酸等。
有机物通常既是碳源也是能源；