微生物的营养类型
微生物需要的六大营养物质
微生物需要的六大营养物质
微生物需要的六大营养物质是：
1.碳源（Carbon Source）：微生物需要碳作为构建细胞的主要元素。
它可以从有机物（如葡萄糖、脂肪酸等）或无机物（如二氧化碳）中获取。
2.氮源（Nitrogen Source）：微生物需要氮来合成蛋白质和核酸等生物分子。
常见的氮源包括氨、硝酸盐、氨基酸等。
3.磷源（Phosphorus Source）：微生物需要磷来合成核酸、脂类和能量储存分子（如ATP）。
磷通常以无机磷酸盐的形式存在，如磷酸二氢钾、磷酸二氢铵等。
4.硫源（Sulfur Source）：微生物需要硫来合成氨基酸中的硫氨基酸，如半胱氨酸和甲硫氨酸。
常见的硫源包括硫酸盐和硫酸氢盐。
5.微量元素（Trace Elements）：微生物需要微量元素作为辅酶、酶和催化剂的组成部分。
常见的微量元素包括铁、锌、镁、钴、铜、锰等。
6.水（Water）：水是微生物生存和代谢所必需的，它在细胞中扮演溶剂、反应物和反应产物的角色。
这些营养物质是微生物生长和代谢所必需的，缺乏其中任何一种都可能限制微生物的生长。
不同类型的微生物对这些营养物质的需求量和比例有所不同，因此在培养微生物时需要提供适当的培养基来满足其营养需求。
4.1 微生物的6类营养要素
入胞
pH
NH4+ (先入胞) + NO3- (后入胞)
速效氮源 铵盐和氨基酸被微生物吸收后能直接被利用
迟效氮源 NO3-和蛋白质吸收后还需还原降解才可利用
③ 分子氮 分子氮即为大气中的N2。
固氮微生物
能利用N2作氮源来合成细胞结构的 微生物称固氮微生物。
（1）研究固氮作用是生物领域中的一个重大课题。 通过基因工程把微生物的固氮基因转移到高等
从这三个水平考察碳源， 其数目是逐级扩大的 甚至可多到无法计算。
微生物的碳源谱
类 元素水平
型
化合物水平
C·H·O·N·X 复杂蛋白质、核酸等
C·H·O·N 有
机 碳 C·H·O
多数氨基酸、 简单蛋白质等 糖、有机酸、醇、
脂类等
C·H
烃类
培养基原料水平
牛肉膏、蛋白胨、 花生饼粉等
一般氨基酸、明胶等
葡萄糖、蔗糖、糖蜜、 各种淀粉等
微生物对维生素的需要量一般是1～5 g/mL
（2）氨基酸
大多数情况下氨基酸可被微生物吸收利用； 少数情况下虽需要氨基酸作为生长因子，但 因其不能透过细胞膜，故吸收利用小肽。
微生物对氨基酸的需要量一般是20 g/mL
在培养基中一种氨基酸的含量过高， 会抑制细胞对其他氨基酸的摄取，此现象 称氨基酸不平衡。
有机氮
微生物能利
用的氮源
无机氮
分子氮
① 有机氮
主要是蛋白质及蛋白质的各种降解产物 ———蛋白胨、氨基酸、小肽和尿素等。
实验室常用的有机氮源有： 牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、鱼粉、 蚕蛹粉、黄豆粉和花生粉等。
② 无机氮
主要包括硝酸盐、铵盐、铵等。 铵盐—有效氮源—吸收—直接被利用 硝酸盐—大部分微生物可利用—吸收
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。
微生物学习题与答案4
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%D.70%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》微生物的营养
图6-1 单纯扩散
（二）促进扩散
图6-2 促进扩散
促进扩散（facilitated diffusion） 指溶质必须在细胞膜上的底物特异 载体蛋白的协助下，不消耗能量的 扩散运输方式，多见于真核生物， 原核生物中少见（图6-2）。促进扩 散与单纯扩散同属于被动扩散，是 不耗能的跨膜运输方式，所以也不 能进行逆浓度运输，但扩散效率较 快，其原因则是有特异载体蛋白的 参与。
（2） 合成培养基 合成培养基（synthetic medium），也称为化学限定培养基（chemically defined medium），是营养成分 背景完全清晰的培养基，由高纯化学试剂配制而成。 （3） 半合成培养基 半合成培养基（semisynthetic medium）是由部分天然材料和部分化学试剂配制的培养基，如马铃薯蔗 糖培养基（干净削皮的马铃薯200g，蔗糖20g）。
（二）微生物的营养物质及生理功能
4．无机盐
无机盐（mineral salt）或矿质元素主要可为微生物的生长提供除碳源和氮源外的各种重要 元素，是微生物生命活动不可缺少的物质。
在配制微生物培养基时，对大量元素来说，首选无机盐是K2HPO4和MgSO4，可同时提供 多种需要量大的元素。同时，许多微量元素是重金属，不能过量，否则可能产生毒害作用， 但是在部分生物中，特别是真菌，会对某些重金属元素富集，这在重金属污染处理中具有重 要意义。
氧化还原电位（redox potential）又称氧化还原势，是衡量某氧化还原系统中氧化剂接受电子或还原剂释放电子趋势 的一种指标。 6. 原料易得
从经济角度考虑，在配制培养基时应尽量利用廉价且来源方便的原料。
（三）培养基设计的方法
1. 查阅文献，借鉴经验 设计培养基时，首先应该根据实验目的查阅文献，收集已发表的培养基配方，根据实验要求进行筛 选。 2. 生态模拟 凡有某种微生物大量生长繁殖的环境，一定存在着该微生物所必要的营养及赖以生存的其他条件。 3. 营养需求，科学组合 根据微生物的营养需求，通过不同因素实验考察的优化方法确定最优配方。 4. 试验比较，优化配方 初步设计的适合某种微生物生长的培养基配方，还必须经具体试验和比较后才能最后确定符合实 际要求的培养基。
微生物的营养类型
PEP+HPr
酶1
Pyr(丙酮酸）+
P-HPr
2、糖经磷酸化进入细胞膜：膜外环境中的糖先与外膜表面的酶
Ⅱc结合，接着糖分子被由P-HPr Ⅱa酶 Ⅱb酶逐级传递来的磷酸基团激活，最 后通过酶Ⅱc再把这一磷酸糖释放到细胞质中。 酶Ⅱ P-HPr+糖 糖-P +HPr 酶Ⅱ 共有酶Ⅱc 、酶Ⅱa和酶Ⅱb3种。其中酶Ⅱa为细胞质蛋白，无底物特异 性，而酶Ⅱb和Ⅱc均为膜蛋白，它对底物具有特异性选择作用，可通过诱导产生， 种类很多。酶1无底物特异性
第二节 微生物的营养类型
• 营养类型：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
分类标准 1。以能源分 2。以氢供体分 3。以碳源分 营养类型
光能营养型
化能营养型 无机营养型 有机营养型 自养型 异养型 氨基酸自养型 氨基酸异养型 原养型或野生型 营养缺陷型 渗透营养型
第三节 营养物质进入细胞的方式
不通过膜上 载体蛋白
单纯扩散
运送方式
通过膜上载体 蛋白
不耗能
促进扩散
运送前后溶质 分子不变：主 动运送 运送前后溶质 分子改变：基 因移位
耗能
单纯扩散
定义：
又称被动运送，指疏水性双分子层细胞膜在无载体蛋白 参与下，单纯依靠物理扩散方式让许多小分子，非电离分子 尤其是亲水分子被动通过的一种物质运送方式。
蓝细菌、紫硫细菌、绿硫细菌、藻类
光
有机物
红螺菌科的细菌即紫色非硫细菌 硝化细菌、硫化细菌、铁细菌、氢细菌、梳 黄细菌等
为什么微生物的营养单一
谢谢！！
微生物与动植物营养要素的比较：
动物 （异养） 碳源 氮源 能源 生长因子 无机元素 水分
糖类、脂肪 蛋白质及其降解物 与碳源同 维生素 无机盐 水
微生物
异养 糖、醇、有机酸等 蛋白质及其降解 物、有机氮化物、 无机氮化物、氮 与碳源同 有些需要维生素等 生长因子 无机盐 水 自养 二氧化碳、碳酸盐等 无机氮化物、氮 氧化无机物或利用日 光能 不需要 无机盐 水
为什么微生物的营养类型多种 多样而动植物却比较单一
生物技术11级1班 刘龙山
植物营养类型：自养需氧型 动物营养类型：异养需氧型
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) 特点 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
红螺细菌 氢细菌、硫杆菌、亚硝化单 胞 菌 属 (Nitrosomonas) 、 甲 烷 杆 菌 属 (Methanobacterium) 、 醋 杆 菌属(Acetobacter) 假单胞菌属、芽孢杆菌属、 乳酸菌属、真菌、原生动物
化能有机异养型 （化能异养型）
有机物
有机物
化学能 （有机物氧化)
（参见P82）
（参见P81）
微生物的营养类型(Ⅱ)
营养类型 光能无机自养型 （光能自养型） 光能有机异养型 （光能异养型） 化能无机自养型 （化能自养型） 电子供体 H2、 2S、 H S或H2O
6大营养 营养类型 进入方式 培养基
微生物营养和培养基营养物：必须得到的细胞结构成分，必须得到的能量储存物质。
营养：把营养物从外界吸收至细胞内，复制出新细胞结构的过程。
主要营养物及其功能主要功能：提供合成原生质和代谢产物原料；产生合成反应及生命活动所需能量；调节新陈代谢。
微生物的6大营养要素：（一）碳源定义：凡能提供微生物营养所需碳元素的营养源。
功能：碳源、能源（二）氮源物质定义：凡能提供微生物营养所需氮元素的营养源。
功能：氮源，一般不作能源。
氨基酸自养型和异养型生物速效氮源和迟效氮源生理碱性、酸性、中性盐（三）能源定义：能为微生物生命活动提供最初能量来源的营养物质或辐射能。
化学能：有机物-化能异养微生物无机物-化能自养微生物光能：光能自养和光能异养微生物（四）生长因子定义：一类对微生物正常代谢必不可少且又不能从简单的碳、氮源自行合成的所需极微量的有机物。
种类：维生素、AA、base、FA等。
作用：辅酶或酶活化来源：酵母膏、玉米浆、麦芽汁等，复合维生素。
（五）无机盐所需浓度在10-3-10-4M的元素为大量元素所需浓度在10-6-10-8M为微量元素。
主要功能：构成菌体成分；酶活性基组成或维持酶活性；调节渗透压、pH、Eh；化能自养微生物能源等。
（六）水存在状态：游离态（溶媒）和结合态（结构组成）生理作用：组成成分；反应介质；物质运输媒体；热的良导体。
微生物营养类型依碳源不同：异养型（不能以CO2为主要或唯一碳源）自养型（能以CO2为主要或唯一碳源）依能源不同：光能营养型（光反应产能）化能营养型（物质氧化产能）化能自养型微生物:氧化无机物而获得能量的微生物；化能自养微生物必须从氧化磷酸化所获得的能量中，花费一大部分A TP以逆呼吸链传递的方式把无机氢（H++e-）转变成还原力[H]；光能自养型微生物:能利用日光辐射的微生物。
在光能自养微生物中，A TP是通过循环光合磷酸化、非循环光合磷酸化或紫膜光合磷酸化产生的，而还原力[H]则是直接或间接利用这些途径产生的。
微生物的营养类型
微生物的营养类型1. 内容根据微生物生长所需要的主要营养要素即能源和碳源以及电子供体的不同，微生物的营养类型可分为：光能无机自养型、光能有机异养型、化能无机自养型、化能有机异养型。
1.光能无机自养型：以光作为能源，以CO2为基本碳源，还原CO2的氢供体是还原态无机化合物（H2O、H2S或Na2S2O3等）。
2.光能有机异养型：以光为能源，以有机碳化合物（甲酸、乙酸、丁酸、甲醇、异丙醇、丙酮酸和乳酸等）作为碳源与氢供体营光合生长，在只有无机物的环境中不能生长，所以有别于利用CO2作为唯一碳源的自养型。
3.化能无机自养型：利用无机化合物氧化过程中释放出的能量，并以CO2为碳源。
它们能在完全无机的环境中生长。
4.化能有机异养型：以有机碳化合物作为能源，碳源和氢供体也是有机碳化合物。
有机碳化合物是兼有能源与碳源功能的双重营养物。
如淀粉、蛋白质等大分子物质以及单糖、双糖、有机酸和氨基酸等简单有机物。
营养缺陷型：某些菌种发生突变（自然突变或人工诱变）后，失去合成某种（或某些）对该菌株生长必不可少的物质（通常是生长因子如氨基酸、维生素）的能力，必须从外界环境获得该物质才能生长繁殖，这种突变型菌株称为营养缺陷型。
相应的野生型菌株称为原养型。
2. 练习一、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. 化能异养答案：D2．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. 化能异养答案：A3. 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. 所需氮源不同答案：B二、填空1. 光能自养菌以__________作能源，以__________作碳源。
答案：光，CO22.光能异养菌以__________作能源，以__________为碳源，以__________作供H体将__________合成细胞有机物。
答案：光，CO2，有机物，CO23.化能自养菌以__________取得能量，以__________作碳源合成细胞有机物。
微生物的营养物质及类型
能源
（一）按生长所需要的碳源的不同,有两种: 1.异养型（有机型）微生物： 在生长时需要以现成有机物质（如单糖、双糖、淀 粉、纤维素、有机酸）作为碳源。 特点：不能在完全无机的环境中生活。 2.自养型（无机型）微生物：在生长时利用简单的无 机物质（CO2或无机碳酸盐）为营养物质,不需要外界 供给有机物。 特点:(1)不需要有机养料,可生活在完全无机环境中。 (2)将无机碳源转化为细胞的有机物。 动物异养型生物 植物、微生物异养型和自养型 多数微生物异养型，少数微生物自养型。
幼龄菌＞衰老型＞休眠体
２.碳源：
概念
微生物生长提供碳素来源的物质
无机碳化合物 CO2和碳酸盐 淀粉、纤维素、半纤维素、 果胶、脂肪、氨基酸、蛋白 质、有机酸
种类 有机碳化合物 作用
为机体完成整个生理活动和机体生长提供能量 实验室 葡萄糖、果糖、蔗糖、淀粉、 甘油和一些有机酸。 饴糖和淀粉
常用 发酵工业
红螺菌 氢细菌、硫杆菌、 铁细菌亚硝化单胞 菌属、硝化细菌 细菌(大部分)和所 有放线菌、真菌、 原生动物
有机物
本节要点
一、营养：微生物从周围环境中吸收营养物质，并加以利用过程。 营养物质(或养料):能够满足微生物生长、繁殖和完成各种生 理活动所需的物质。 二、微生物营养的六大要素：水、碳源、氮源、能源、矿物质和 生长素。 三、根据微生物生长需要碳源、能源及电子供体性质的不同，将 微生物的营养类型分为四种： 1.光能无机营养型：也叫光能自养型微生物,以C02为唯一或主要 碳源,并利用光能,以无机物作为供氢体将CO2还原成细胞物质。 2.光能有机营养型：也叫光能异养型微生物，利用光作为能源， 以有机物作为碳源和供氢体，将CO2还原成碳水化合物。 3.化能无机营养型：也称化能自养型微生物,利用氧化无机物所 产生的能量作为能源，CO2作为碳源，合成自身需要的有机含 碳化合物。 4.化能有机营养型：或称化能异养型微生物,生长所需要能量和 碳源均来自有机物。
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
微生物学 第五章 微生物的营养
第十一授课单元一、教学目的:此章为要求学生掌握的重点内容之一，使学生了解六大营养要素在微生物生命活动中功能和供给形式、微生物的营养类型、营养物质进入细胞的四种主要方式、选用设计培养基的原则、培养基的种类。
本教学单元的教学目的是使学生了解微生物的六类生长要素及其功能, 掌握微生物营养类型特点.通过本章节的学习，了解微生物的营养与微生物发酵工业的关系。
二、教学内容: (第五章微生物的营养第一节微生物的化学组成及营养要求第二节微生物的营养类型)1.微生物细胞的化学组成和营养要求：重点介绍碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水六大营养要素在微生物生命活动中功能和供给形式。
并通过实例介绍如何根据碳源、氮源的不同筛选工业微生物菌种。
2.微生物的营养类型：介绍根据碳源和能源划分的四种营养类型，即光能自养型、光能异养型、化能自养型和化能异养型。
三、教学重点、难点及其处理重点：1. 使学生了解碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水六大营养要素在微生物生命活动中功能和供给形式；主要通过平时常见的培养基为例加以说明。
2. 根据碳源、能源的不同，将微生物分为四种基本营养类型：就微生物而言, 地球上几乎没有不被微生物所利用的一种物质, 但就其一类微生物来说, 它们所需要的营养物质则是有一定范围的. 根据微生物对碳源、能源的不同, 可分为自养微生物和异养微生物两类.自养微生物靠无机营养而活, 利用二氧化碳(或碳酸盐)作为唯一或主要的碳源, 还原二氧化碳为有机物(细胞物质), 所需要的能量来自光或无机物的氧化.异养微生物不能在完全无机物的环境下生长, 主要碳源来自有机物, 但可以固定二氧化碳, 它的合成反应所需要的能量来自有机物的氧化. 例如:光能自养型：以光为能源，以CO2或碳酸盐为唯一或主要碳源光能异养型：以光为能源，但生长需要一定的有机营养物化能自养型：以无机物的氧化获得能量，以CO2或碳酸盐为唯一或主要碳源化能异养型：以有机物的氧化获得能量，生长依赖于有机营养物质难点:根据碳源、能源的不同，将微生物分为四种基本营养类型。
《微生物的营养要求》课件
生长因子
生长因子是微生物生长所必需 的，但它们在细胞内不能自行 合成，必须从外界获取。
生长因子的种类很多，如维生 素、氨基酸、嘌呤和嘧啶等， 它们参与细胞物质的合成和代 谢调节。
例如，维生素是许多酶的辅基 或激活剂，参与能量代谢和物 质合成；氨基酸则是蛋白质的 基本组成单位。
微生物的营养物质来源
环境因素对微生物营养需求的影响
环境因素如温度、pH值、渗透压、压力等都会影响微生物的营养需求。例如，在高温环境中，微生 物需要更多的蛋白质来维持其细胞结构的稳定性和酶的活性。而在低pH值环境中，微生物则需要更 多的糖类和氨基酸来维持其细胞膜的稳定性和渗透压。
环境因素的变化也会影响微生物对营养物质的吸收和利用。例如，在富氧环境中，微生物需要更多的 能量来维持其生命活动，因此需要更多的葡萄糖等能源物质。而在厌氧环境中，微生物则更多地依赖 有机物作为能源。
核酸代谢
核酸是微生物生长和繁殖所必 需的物质，通过核酸代谢，微 生物能够合成DNA和RNA等
核酸分子。
核酸代谢过程中需要摄取磷 酸、核糖等物质，同时还需 要多种维生素和矿物质的参
与。
不同微生物对核酸的需求和代 谢方式也有所不同，有些微生 物能够利用DNA或RNA作为
能源物质进行生长繁殖。
微生物的营养物质需求与环境
生长因子的种类和浓度对微生物的生长和代谢有重要影响，不同的微生 物对生长因子的需求不同。
生长因子的主要功能包括参与酶的辅基组成、促进细胞分裂以及调控细 胞代谢等。
微生物对营养物质的吸收方式
04
单纯扩散
01
扩散方式
物质顺浓度梯度由高浓度向低浓度转运，不消耗能量。
02
转运机制
细胞膜上存在通透性较高的蛋白质或通道，物质通过这 些蛋白质或通道从高浓度一侧向低浓度一侧转运。
微生物所需六大营养物质
有关“微生物”所需的六大营养物质
微生物所需的六大营养物质是碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水。
碳源是微生物生长所需要的主要碳素来源，用于构成微生物的细胞物质或代谢产物中的碳素来源。
碳源的种类极其广泛，简单的无机含碳化合物、比较复杂的有机物、复杂的有机大分子等都可作为微生物的碳源。
氮源是微生物用于构成细胞物质的氮素来源，有铵盐、含氮盐、有机含氮化合物等。
不同的微生物对氮源的利用能力差异很大，有些微生物只能利用铵盐、其他含氮盐或有机含氮化合物作为氮源，而有少数固氮微生物则能利用分子态氮作为氮源来合成自身的氨基酸、蛋白质。
能源是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，如太阳光的光能。
生长因子是一类调节微生物正常代谢所必需，但不能用简单的碳、氮源自行合成的有机物。
生长因子通常包括维生素、氨基酸、碱基、固醇、胺类等。
无机盐可为微生物提供除碳、氮源以外的各种重要元素，如磷、硫、钾、钠、钙、铁等。
水是一切生命活动的必须条件，也是微生物细胞的重要组成成分。
总的来说，微生物的六大营养物质分别起到提供碳素、氮素来源、提供能量、调节代谢、提供其他元素和维持细胞水活性的作用，对于微生物的生长和繁殖至关重要。
微生物的四大营养类型
微生物的四大营养类型
微生物的四大营养类型为：
1.光能自养型：这类微生物利用光能作为能源，以二氧化碳作为碳源，通过光合作用合成有机物。
例如，紫色硫细菌、绿色硫细菌等。
2.光能异养型：这类微生物以光能作为能源，以有机物作为碳源，通过光合作用合成有机物。
例如，红螺菌等。
3.化能自养型：这类微生物以化学能作为能源，以二氧化碳作为碳源，通过化能合成作用合成有机物。
例如，硝化细菌等。
4.化能异养型：这类微生物以化学能作为能源，以有机物作为碳源，通过分解有机物获取能量和合成有机物。
大多数微生物属于这种类型，例如，乳酸菌、酵母菌等。
微生物的营养类型
位幼儿，严格遵守园里的各项规章制 度。幼 儿园新 教师思 想政治 表现。
二、
教学方面 我虚心向从事幼儿教育经验丰富的教 师学习 ，积极 参加园 里组织 的
教师间相互听课活动，并认真做好听 课笔记 。工作 中我以 新《纲 要》为 指导， 贴
近幼儿的生活和年龄特征来选择幼儿 感兴趣 的事物 和问题 ，制定 出切实 可行的 活
并将K+“泵”入胞内。
关键步骤：
E
ATP酶的磷酸化与 脱磷酸化
耗产 能能
E+
具体步骤:
1. ATP酶(E)在细胞内侧与3个Na+结合,同时消耗能量; 2. 磷酸化ATP酶(E+)构象变化将Na+排除胞外,并与2个K+
结合; 3. K+激发E+脱磷酸化恢复为E, 同时将K+运入细胞.
基团移位
概念
一类既需要特异性载体蛋白的参与，有需要 耗能的一种物质运送方式，特点是溶质在运送前 后还会发生分子结构的变化。
一般的，促进扩散在真核细胞中比原核细胞中 更普遍。
细胞膜外
细胞膜上
恢复原构象 再 循 环
结
构
合
象
改
变
移位
细胞膜内
促进扩散模式图
主动运送
概念
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
特点
需借助于载体蛋白，有载体蛋白构象变化。 扩散物质：无机离子、有机离子如氨基酸和有 机酸、一些糖类(乳糖，葡萄糖，麦芽糖，半乳 糖等) 可逆浓度梯度运送营养物质，对生存在低浓度 营养环境中的贫养菌生存极为重要。
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微生物的营养类型
1. 内容
根据微生物生长所需要的主要营养要素即能源和碳源以及电子供体的不同，微生物的营养类型可分为：光能无机自养型、光能有机异养型、化能无机自养型、化能有机异养型。
1.光能无机自养型：以光作为能源，以CO2为基本碳源，还原CO2的氢供体是还原态无机化合物（H2O、H2S或Na2S2O3等）。
2.光能有机异养型：以光为能源，以有机碳化合物（甲酸、乙酸、丁酸、甲醇、异丙醇、丙酮酸和乳酸等）作为碳源与氢供体营光合生长，在只有无机物的环境中不能生长，所以有别于利用CO2作为唯一碳源的自养型。
3.化能无机自养型：利用无机化合物氧化过程中释放出的能量，并以CO2为碳源。
它们能在完全无机的环境中生长。
4.化能有机异养型：以有机碳化合物作为能源，碳源和氢供体也是有机碳化合物。
有机碳化合物是兼有能源与碳源功能的双重营养物。
如淀粉、蛋白质等大分子物质以及单糖、双糖、有机酸和氨基酸等简单有机物。
营养缺陷型：某些菌种发生突变（自然突变或人工诱变）后，失去合成某种（或某些）对该菌株生长必不可少的物质（通常是生长因子如氨基酸、维生素）的能力，必须从外界环境获得该物质才能生长繁殖，这种突变型菌株称为营养缺陷型。
相应的野生型菌株称为原养型。
2. 练习
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
答案：D
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
答案：A
3. 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
答案：B
二、填空
1. 光能自养菌以__________作能源，以__________作碳源。
答案：光，CO2
2.光能异养菌以__________作能源，以__________为碳源，以__________作供H体将
__________合成细胞有机物。
答案：光，CO2，有机物，CO2
3.化能自养菌以__________取得能量，以__________作碳源合成细胞有机物。
答案：氧化无机物，CO2
4.利用营养缺陷型定量分析各种微生物生长因素的方法称为__________。
答案：微生物分析法
三、简答题
1. 试述划分微生物营养类型的依据，并各举一例微生物说明之。
根据微生物生长所需要的碳源物质的性质和所需能源的不同，将微生物的营养类型分成如下四种：
（1）光能自养型微生物：它们能以CO2作为唯一碳源或主要C源并利用光能进行生长，并能以H2O、H2S等作供H体，将CO2还原成细胞物质，如蓝细菌属此种类型。
（2）光能异养型微生物：这类微生物亦能利用光能将CO2还原为细胞物质，但它们要以有机物作供氢体。
红螺菌属此类。
（3）化能自养型微生物：这类微生物以CO2或CO32-作唯一碳源或主要碳源进行生长时，利用电子供体如H2. H2S等无机物氧化时放出的化学能作能源，如氢细菌，亚硝化细菌等。
（4）、化能异养型微生物：大多数微生物属此类型，它们生长的碳源和能源均来自有机物。
大肠杆菌即属此类。
3. 测验
一、填空
1. 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。
2.以生长因子的需求可将微生物营养类型分为__________，_________。
3.光能有机营养型微生物的能源是__________，氢供体是__________，基本碳源是
__________。
二、选择
1.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
2. 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
三、简答题
1. 试以能源为主、碳源为辅对微生物的营养方式进行分类，并举例说明之。
4. 案例
5. 资源下载
课程讲义资源（Word文档）、教学课件资源（PPT）、视频录像资源（视频录像）。
6. 扩展学习
使用教材：
微生物学教程第3版周德庆主编高等教育出版社2011
参考书目：
1.沈萍主编，《微生物学》，高等教育出版社，2000；
2.沈萍、范秀容、李广武编，《微生物学实验》第3版，高等教育出版社，1999；
3.Prescott LM, Harley JP, and Klein DA. Microbiology (5th ed.), Higher education press and McGraw-Hill Companies, 2002.
4. 闵航（2005）：微生物学. 浙江大学出版社
参考期刊：
微生物学报中国科学院微生物研究所；中国微生物学会主办
微生物学通报中国微生物学会；中国科学院微生物研究所主办
参考网址：
中国微生物信息网络hppt://159.226.80.1/chinese.html
中国微生物资源信息共享/sdinfo
中国微生物信息网络/。