微生物生理

第五六章微生物生理

第一节微生物的营养

●微生物细胞的元素组成：C、H、O、N、P、S、矿质元素，等，P93表5－1 ●微生物细胞的物质组成：

大分子有机物：蛋白质、糖类、脂类、核酸

小分子有机物：氨基酸、单糖、双糖、寡糖、核苷酸、脂肪酸、维生素、碱基无机物：无机盐、水（约80－90％）等

●营养（nutrition）：生物生长发育中，不断从外界环境吸收物质（营养物质）

并加以利用，用于构建细胞物质或获取能量的过程

●营养物质：生物从环境中吸收的有用物质，包括结构物质、能源物质、代谢

调节物质

●微生物营养多样性:不同微生物利用不同的营养物质；一种微生物利用多种

营养物质

一、微生物的五种营养(nutrition)要素（营养需求）及其生理功能

（一）碳源(carbon source)

凡能构成微生物细胞或代谢产物中碳架来源的营养物质都称为碳源。

1 碳源功能

●构成细胞及代谢产物的骨架

●是大多数微生物代谢所需的能量来源

2碳源种类

●无机C源：CO2、碳酸盐，只能被自养微生物利用

●有机C源：各种糖类，其次是有机酸、醇类、脂类和烃类化合物

●实验室常用：葡萄糖、果糖、蔗糖

（二）氮源(nitrogen source)

凡是可以构成微生物细胞和代谢产物中氮素来源的营养物质都称为氮源。

1 氮源功能

N来源；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

2 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：铵盐几乎所有微生物能利用，硝酸盐

●有机态氮：蛋白质及其降解产物

a速性（效）氮源：实验室常用牛肉膏、蛋白质、酵母膏做氮源

b迟性（效）氮源：生产用玉米浆、豆饼、葵花饼、花生饼等。

（三）无机盐（mineral salts）

1 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还可做为自养微生物的能源

●构成酶活性基的组成成分，维持酶活性。Mg、Ca、K是多种E的激活剂

2 无机盐种类

●Ca、K 、Mg、Fe为大量元素，以无机盐阳离子形式被吸收，配培养基进要加

磷酸盐、硫酸盐。

●Zn、Ca、Mn、Co、Mo等微量元素，在微生物培养中有0.1PPM就可以了，多

数存在于其它原料中，不需另加。

（四）水

水的作用是多方面的：

●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

能参与细胞代谢

●维持细胞的膨压（控制细胞形态）

（五）生长因子（growth factor）

某些微生物不能合成且生长不可缺少的微量小分子有机物质叫生长因子。

1 维生素

有的微生物自己不能合成某些维生素，需要外加，主要是B族维生素、硫胺素、叶酸、泛酸、核黄素等，如生产味精需加生物素（是B族中的一种即VH）。

2 氨基酸

有些微生物自己不能合成某种AA，必须给予补充，如赖AA发酵所用的黄色短杆菌不能合成环丝AA，为环丝AA缺陷型菌株，在培养基中必须添加含环丝AA 的氮源。如豆饼水解液或毛发水解液等。

3 碱基

●嘧啶和嘌呤是核酸和辅E的重要组分，是许多微生物必须的生长因素。

●有些微生物不仅不能合成嘧啶和嘌呤，而且不能将补充的嘧啶和嘌呤结合在

核苷酸上，还必须供给核苷酸，有的菌需补充卟啉或其衍生物，还有的菌需供给（低碳）脂肪酸等。

二、微生物的营养类型

（一）自养微生物

可以完全在无机环境中生存，以CO

2

、碳酸盐为碳源，以铵盐和硝酸盐为氮源来合成细胞质的微生物称为自养微生物。

1 光能自养微生物（光能无机营养型）

可在完全无机的环境中生长，以CO

2

为碳源，光做能源，无机物为供H体还

原CO

2

合成细胞有机物质的微生物叫光能自养微生物。

H 2O＋CO

2

→(CH

2

O)＋O

2

2H

2S＋CO

2

→(CH

2

O)＋H

2

O＋2S

Na

2S

2

O

3

+2 CO

2

＋３H

2

O→(CH

2

O) +Na

2

SO

4

+H

2

SO

4

2 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CO

2

或碳盐为碳源，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。

（二）异养微生物（有机营养型）

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。

1 光能异养微生物

●这类微生物具有光合色素。能利用光做能源，以有机化合物为供H体，还原

CO

2

，合成细胞物质的微生物，称光能异养微生物。

●光能异养微生物能利用CO2，但必须在有机物存在的条件下，才能生长，人