第四章微生物的营养与生长[可修改版ppt]
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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。
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
第四章微生物的营养ppt
基团移位
有 快 由小到大 需要 改变
第三节 微生物的营养类型
❖ 由于各种微生物的生存环境不同，从环境中摄取营养物质的方式也不相 同。
❖ 根据微生物对于主要营养素碳源和能源的摄取方式不同而划分的微生物 类型就叫做微生物的营养类型。
❖ 根据微生物对碳源的要求是无机碳化合物还是有机化合物可以把微生物 分为自养型微生物和异养型微生物两大类。
6.7
氧
20
31.1
40.2
氮
15
12.4
5.2
磷
3
硫
l
（二）元素在细胞内的存在形式
表4-2 微生物细胞的化学组成
主要成分
细菌
酵母菌
霉菌
水分*
75～85
70～80
85～90
蛋白质
50～80
32～75
14～5２
碳水化合物
12～28
27－63
7－40
脂肪
5～20
2～15
4～40
核酸
10～20
6～8
1～２
铁 FeSO4
细胞色素及某些酶的组分，某些铁细菌的能源物质，合成叶绿素、 白喉毒素和氯高铁血红素所需
（四）生长因子
❖ 生长因子通常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生长需要的有机化合物，一般包 括维生素、氨基酸及嘌吟、嘧啶等。
❖ 维生素在机体中所起的作用主要是作为酶的辅基或辅酶参与新陈代谢， 有些微生物自身缺乏合成某些氨基酸的能力，因此必须在培养基中补 充这些氨基酸或含有这些氨基酸的小肽类物质，微生物才能正常生长， 那些缺乏合成生长因子能力的微生物称为“营养缺陷型”微生物。
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。
微生物学课件chap4-微生物的营养和培养基
微生物细胞中几种主要元素的相对含量（%干重）
元素 碳 氮 氢 氧 磷 硫
细菌 50 15 8 20 3 1
酵母菌 49.8 7.5 5.7 31.1 1.5 0.3
霉菌 47.0 5.2 6.7 40.2 1.2 0.2
微生物是杂食性的：
一般生物能利用的，微生物能利用； 一般生物不能利用的，微生物也能利用； 对一般生物有害的，微生物还能利用。
二、主要营养物及其功能
六种营养要素
碳源（Carbon source） 氮源（Nitrogen source) 能源（Energy source) 生长因子（Growth factor ) 无机盐(Inorganic salt) 水(Water)
功能:
❖ 参与微生物细胞的组成 ❖ 提供微生物机体进行各种生理活动所需的能量 ❖ 形成微生物代谢产物的来源
营养类型
微生物的营养类型
能 源 氢供体 碳源
光能无机营养型 （光能自养型）
光能有机营养型 （光能异养型）
化能无机营养型 （化能自养型）
光能 无机物 CO2
光能
有机物
CO2 及 简单有机物
无机物 无机物 CO2
化能有机营养型 （化能异养型）
有机物 有机物 有机物
实例
蓝细菌 紫硫细菌 绿硫细菌 藻类
红螺细菌
棉籽油，玉米油，豆 热值高，液体培养时消耗氧气多。在工业上常常少量添加 油，葵花籽油等。 作为消泡剂使用。
醇类 烃类
有机酸
甲醇，甘油
甲醇被用来培养酵母。
CH4，C2H6，C4H10， 热值高，液体培养时消耗氧气多。溶解性不好，液体培养
C12~C20烷烃
对搅拌要求高。
乙酸，乳酸，柠檬酸 利用会导致pH上升 等
微生物的营养与生长ppt课件
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水分活度：在相同温度和压力下溶质的蒸 汽压与 纯水的饱和蒸汽压之比：
aw=P溶质/P0
a 微生物需要的 w值为0.63~0.99。
细菌、酵母菌﹥霉菌﹥盐细菌﹥耐旱 真菌
19.04.2021
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12
三、微生物的营养类型及特点
划分依据：碳源、供氢体、能源 根据碳源和供氢体的不同
可分为 有机营养型 无机营养型；
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37
2、对数生长期（log phase, expotential phase）： ① 细菌特点：数以几ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ级数增加， A：增长速率常数R值最大，代时短； B：细胞进行平衡生长，菌体内各种成分最为均衡； C；酶系活跃，代谢旺盛。 代时：（generation time，G）单个细胞完成一次分裂 所需时间。
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2
第一节
微生物的营养
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3
一、微生物细胞的化学成分
水：70-90%
干物质：
有机元素：C（50%）、H、
O（30%）、N（10-13%）
有机物：蛋白质、糖、脂类、核酸、维生素 及其降解产物
无机元素：常量元素：P、K、Ca、Mg、 Fe、
痕量元素：Cu、Zn、B、Mo
6
2、氮源：
作用：构成细胞物质及代谢产物中氮素来源的 物质。主要用于组成菌体的含氮物质，少 数可作为能量（硝化细菌）。
种类：N2——NH3 固氮菌。 有机氮源：蛋白质（迟效氮源） 、氨基酸 无机氮源：NO3、NH4等。（速效氮源）
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氨基酸自养型微生物：利用非AA类的简单氮源 （尿素、NH4+、NO3- ）自行合成所需要的 一切AA。
《微生物营养》PPT课件
：
葡萄糖 5g NH4H2PO4 1g NaCl 5g
0.2g K2HPO4 1g
H2O完整版1课0件00ppmt l
MgSO4.7H2O
21
常见的培养四大类微生物的培养基
细菌（牛肉膏蛋白胨培养基）：
牛肉膏 3g
蛋白胨 10g
NaCl 5g
H2O
1000ml
放线菌（高氏1号）
淀粉 20g K2HPO4 0.5g
NaNO3 3g
K2HPO4 1g
KCl
0.5gFeSO4 0.01g
蔗糖 30g 完整版课件ppt
0.5g
MgSO4.7H2O
H2O 1000ml
22
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2. 营养物质浓度及配比合适（suitable concentration and ratio）
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。
｛ ｛ 能源
化学物质
有机物 无机物
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
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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
微生物
生长因子 需要量（ml-1
III型肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae） 胆碱
电子供体 无机营养型(lithotrophs) 以还原性无机物为电子供体
有机营养型(organot完ro整ph版s课) 件ppt以有机物为电子供体
第四章_微生物营养
• 碳源 • 氮源 Carbon source Nitrogen source
• 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
• 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：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。
微生物的营养与生长幻灯片
“生理酸性盐”与“生理碱性盐”
• 生理酸性盐
由于其阳离子中的氮被微生物选择性吸收利 用而造成培养基的pH下降的盐。如(NH4)2SO4
• 生理碱性盐
由于其阴离子中的氮被微生物选择性吸收利 用而造成培养基的pH上升的盐。如NaNO3
部分发酵产物的氮源
4.无机盐类mineral salts
• 生理功能 参与细胞结构物质的组成； 参与酶的组成及调节酶的活性； 参与能量转移； 调节并维持细胞渗透压的平衡； 作为某些微生物的能源物质
微生物细胞元素组成
部 分 发 酵 产 品 的 元 素 组 成
二.微生物的营养物质
1、水 ❖水的生理功能
• 细胞的重要组分 • 微生物进行代谢活动的介质 • 参与部分生化反应 • 调节和控制细胞温度
几种生物的游离水含量
人：~60% 海蛰：~96% 微生物：孢子：霉菌孢子：~39%
细菌芽孢：皮层：~70% 核心：极低
酸、维生素以及它们的合成中间体和降解物。
(3)无机盐：灰分元素是指参与有机物组成及单独存 在于细胞原生质内的无机盐等灰分物质中的元 素。
3．影响微生物细胞化学组成的因素
(1)微生物的种类：硫细菌、铁细菌、海洋细 菌含有较多的S、Fe、Cl和Na。
(2)菌龄：幼龄菌中含氮量较高。
(3)培养条件：在氮源丰富的环境中生长的微 生物含氮量较高。
生长因子 对氨基苯甲酸 酪氨酸、胸腺核苷 生物素、麻黄素 叶酸、精氨酸 吡哆醛 硫胺素
• 向培养基中添加生长因子的措施 ➢ 直接添加 ➢ 添加富含生长因子的物质
酵母膏，玉米浆，肝浸汁，麦芽汁
玉米浆含的氨基酸
6、能源 energy source
•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 •能源谱
微生物的营养[可修改版ppt]
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一、微生物的营养要求
（二）营养物质及其生理功能
3.无机盐（inorganic salt） 功能：酶活性中心的组成部分，维持生物大分子和 细胞结构稳定性、调节渗透压、控制氧化还原电位、 某些生物的能源物质等。
微量元素：相对概念 10-8~10-6 mol/L
一、微生物的营养要求
（二）营养物质及其生理功能
（二）营养物质及其生理功能
1.碳源（source of carbon） 提供碳素的物质，一般还是能源物质。 微生物对碳源选择性： 糖类一般是良好碳源和能源，对不同糖利用不同。 E.Coli在葡萄糖和半乳糖培养基生长，前者为速效碳
源，后者为迟效碳源。
一、微生物的营养要求
（二）营养物质及其生理功能
工业发酵一般用糖蜜、淀粉、饴糖等，为节约采用纤 维素这种广泛存在的物质培养微生物。 不同菌种利用碳源能力不同，如：假单孢菌属中的一 些能利用90多种碳源；甲基营养型只利用甲醇、甲烷 等一碳化合物为能源物质。
营养物质：满足机体生长、繁殖和生理活动的物质 营养：获取和利用营养物质的过程。
一、微生物的营养要求
1. 微生物细胞的化学组成 2. 营养物质及其生理功能 3. 微生物的营养类型(nutritional types)
一、微生物的营养要求
（一）微生物细胞的化学组成
主要元素：C、H、O、N、S、P(97％) 1.化学元素
微量元素: Zn、Mn、Na、Cl、Co、 Cu 化学元素比例因菌种、培养条件等有所不同，如： 幼龄菌含N高，硫细菌较多S，铁细菌较多Fe，等。
一、微生物的营养要求
Hale Waihona Puke （一）微生物细胞的化学组成2.化学成分及其分析
化学元素组成有机物、无机物和水（70％－90％）
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CaCl2,Ca(NO3) NaCl
KH2PO4,K2HPO4 FeSO4
生理功能
核酸、核蛋白、磷脂、辅酶及ATP等高能分 子的 成分，作为缓冲系统调节培养基pH
含硫氨基酸(半胱氨酸、甲硫氨酸等)、维生素的成 分，谷胱甘肽可调节胞内氧化还原电位
己糖磷酸化酶、异柠檬酸脱氢酶、核酸聚合酶等活 性中心组分，叶绿素和细菌叶绿素成分
微生物的氮源谱
类 型 元素水平
无机氮
N·C·H· O·X
N·C·H· O
N·H
复杂蛋白质、核酸等
尿素、一般氨基酸、 简 单蛋白质等 NH3、铵盐
牛肉膏、酵母膏、饼 粕粉、蚕蛹粉等
尿素、蛋白胨、明胶 等
（NH4）2SO4等
N·O
硝酸盐等
KNO3等
N
N2
气
氨基酸自养型生物和氨基酸异养型生物
生理功能 存在于乙醇脱氢酶、乳酸脱氢酶、碱性磷酸酶、醛 缩酶、RNA与DNA聚合酶中
存在于过氧化物歧化酶、柠檬酸合成酶中 存在于硝酸盐还原酶、固氮酶、甲酸脱氢酶中
存在于甘氨酸还原酶、甲酸脱氢酶中 存在于谷氨酸变位酶中 存在于细胞色素氧化酶中 存在于甲酸脱氢酶中
存在于脲酶中，为氢细菌生长所必需
（五）、生长因子（growth factor）
某些酶的辅因子，维持酶(如蛋白酶)的稳定性，芽 孢和某些孢子形成所需
细胞运输系统组分，维持细胞渗透压，维持某些酶 的稳定性
某些酶的辅因子，维持细胞渗透压，某些嗜盐细菌 核糖体的稳定因子
细胞色素及某些酶的组分，某些铁细菌的能源物质， 合成叶绿素、白喉毒素所需。
微量元素与生理功能
元素
锌
锰 钼 硒 钴 铜 钨 镍
第四章微生物的营养与生 长
所有生物为了生存都必须不断地从外界环境中吸收所 需的各种物质从中获得 原料和能量以便合成新的细胞物 质，生物所需的这些物质称之为营养物质。生物吸收利用 营养物质的过程一般称为营养。营养物质是生物进行一切 生命活动的物质基础，失去这个基础，一切生物都无法生 存，微生物也不例外。可见，营养对微生物的重要性。
铵盐、硝酸盐、分子氮、嘌呤、嘧啶、脲、胺、酰胺、氰 化物等。
种类:
无机氮：铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐、尿素、氨、N2等； 有机氮：牛肉膏、蛋白胨、鱼粉、花生饼粉、黄豆饼粉、
玉米浆等。
速效氮源：很快被微生物利用的物质，有利于菌体生长. 如硫铵、玉米浆等。用于发酵前期。
迟效氮源：微生物利用速度较慢的物质，有利于代谢物 质形成。如花生饼粉、黄豆饼粉等。用于发酵后期。
无机盐的生理功能： 1、构成微生物细胞的各种组分 2、作为酶的组成部分 3、维持酶的活性 4、调节并维持细胞的渗透压、氢离子浓度和氧化
还原电位 5、有些元素作为某些微生物生长的能源物质等
无机盐及其生理功能
元素 磷 硫 镁 钙 钠 钾 铁
化合物形式(常用) KH2PO4, K2HPO4
(NH4)2SO4 MgSO4
微生物细胞的化学组成
微生物细胞中各种有机物和元素的含量(干重％)
成分 碳 氮
蛋白质 糖类 脂类 核酸 灰分 磷
硫、镁 钾、钙 钠、铁 锌、铜、锰
细菌 48（46-52） 12.5（10-14） 55（50-60）
9（6-15） 7（5-10） 23（15-25） 6（4-10）
酵母 48（46-52） 7.5（6-8.5） 40（35-45） 38（30-45）
第一节 微生物的营养
营养物质(nutrient)：那些能够满足微生物机体生长、繁 殖和完成各种生理活动所需的物质
营养(nutrition)：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，而营养是生物维持和
延续其生命形式的一种生理过程。
一、微生物细胞的化学组成
分析微生物细胞化学组成是了解微生物营养物质的基础。 主要成分：C、H、N、O和无机成分。其中主要是水分、蛋 白质、碳水化合物、脂肪、核酸和无机盐。水分占90-97， 其余占3-10%。
微生物的碳源谱
类型 有机碳
元素水平
化合物水平
培养基原料水平
C·H·O·N ·X
C·H·O·N
C·H·O
C·H
复杂蛋白质、核酸等
多数氨基酸、简单蛋白 质
糖、有机酸、醇、脂类 等
烃类
牛肉膏、蛋白胨、花生饼粉等
一般氨基酸、明胶等
葡萄糖、蔗糖、各种淀粉、糖蜜 等
天然气、石油及其不同馏份、石 蜡油
C(?)
营养物质的功能： （1）、供给微生物合成细胞物质的原料； （2）、合成代谢和生命活动所需的能量； （3）、调节新陈代谢。
（一）、碳源（carbon source）
碳源（carbon source）：凡是可以作为微生物细胞结 构或代谢产物中碳架来源的营养物质
（一）碳源的作用 1.碳素化合物是构成机体中有机物分子的骨架 2.碳素化合物是大多数微生物的能源 3.构成微生物代谢产物的分子骨架 （二）微生物的碳源 凡必需利用有机碳源的微生物，为异养微生物 凡能利用无机碳源的微生物，则是自养微生物
-
-
无机碳
C·O C·H·X
CO2 NaHCO3、CaCO3
CO2 NaHCO3 、CaCO3
（二）、氮源（nitrogen source）
凡能提供微生物生长繁殖所需氮元素的营养源，为氮源。 （一）氮源的作用 1.氮源是构成微生物细胞物质或代谢产物中的氮素来源 2.氮素一般不提供能源，只有少数例外 （二）微生物能利用的氮源 包括蛋白质及其不同程度的降解产物(胨、肽、氨基酸等)、
（三）、水
水在细胞中的生理功能主要有： 1、微生物细胞的组成成分； 2、是细胞营养物质和代谢产物的溶剂； 3、是细胞中各种生化反应的良好介质； 4、水还能维持微生物细胞的膨压； 5、水具有较高的比热，稳定细胞内环境温度。
（四）、无机盐（inorganic salt）
指微生物生长必需的金属元素：由硫酸盐、磷酸盐、 氯化物等供给。
8（5-10） 8（5-10） 6（4-10） 1.0-2.5 0.3-1.0 0.1-0.5 0.01-0.1 0.001-0.01
真菌 48（45-55 ）
6（4-7） 32（25-40 49（40-55 8（5-10） 5（2-8） 6（4-10）
二、营养物质及其生理功能
6种营养要素：碳源，氮源，能源，生长因子，无机 盐和水。
KH2PO4,K2HPO4 FeSO4
生理功能
核酸、核蛋白、磷脂、辅酶及ATP等高能分 子的 成分，作为缓冲系统调节培养基pH
含硫氨基酸(半胱氨酸、甲硫氨酸等)、维生素的成 分，谷胱甘肽可调节胞内氧化还原电位
己糖磷酸化酶、异柠檬酸脱氢酶、核酸聚合酶等活 性中心组分，叶绿素和细菌叶绿素成分
微生物的氮源谱
类 型 元素水平
无机氮
N·C·H· O·X
N·C·H· O
N·H
复杂蛋白质、核酸等
尿素、一般氨基酸、 简 单蛋白质等 NH3、铵盐
牛肉膏、酵母膏、饼 粕粉、蚕蛹粉等
尿素、蛋白胨、明胶 等
（NH4）2SO4等
N·O
硝酸盐等
KNO3等
N
N2
气
氨基酸自养型生物和氨基酸异养型生物
生理功能 存在于乙醇脱氢酶、乳酸脱氢酶、碱性磷酸酶、醛 缩酶、RNA与DNA聚合酶中
存在于过氧化物歧化酶、柠檬酸合成酶中 存在于硝酸盐还原酶、固氮酶、甲酸脱氢酶中
存在于甘氨酸还原酶、甲酸脱氢酶中 存在于谷氨酸变位酶中 存在于细胞色素氧化酶中 存在于甲酸脱氢酶中
存在于脲酶中，为氢细菌生长所必需
（五）、生长因子（growth factor）
某些酶的辅因子，维持酶(如蛋白酶)的稳定性，芽 孢和某些孢子形成所需
细胞运输系统组分，维持细胞渗透压，维持某些酶 的稳定性
某些酶的辅因子，维持细胞渗透压，某些嗜盐细菌 核糖体的稳定因子
细胞色素及某些酶的组分，某些铁细菌的能源物质， 合成叶绿素、白喉毒素所需。
微量元素与生理功能
元素
锌
锰 钼 硒 钴 铜 钨 镍
第四章微生物的营养与生 长
所有生物为了生存都必须不断地从外界环境中吸收所 需的各种物质从中获得 原料和能量以便合成新的细胞物 质，生物所需的这些物质称之为营养物质。生物吸收利用 营养物质的过程一般称为营养。营养物质是生物进行一切 生命活动的物质基础，失去这个基础，一切生物都无法生 存，微生物也不例外。可见，营养对微生物的重要性。
铵盐、硝酸盐、分子氮、嘌呤、嘧啶、脲、胺、酰胺、氰 化物等。
种类:
无机氮：铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐、尿素、氨、N2等； 有机氮：牛肉膏、蛋白胨、鱼粉、花生饼粉、黄豆饼粉、
玉米浆等。
速效氮源：很快被微生物利用的物质，有利于菌体生长. 如硫铵、玉米浆等。用于发酵前期。
迟效氮源：微生物利用速度较慢的物质，有利于代谢物 质形成。如花生饼粉、黄豆饼粉等。用于发酵后期。
无机盐的生理功能： 1、构成微生物细胞的各种组分 2、作为酶的组成部分 3、维持酶的活性 4、调节并维持细胞的渗透压、氢离子浓度和氧化
还原电位 5、有些元素作为某些微生物生长的能源物质等
无机盐及其生理功能
元素 磷 硫 镁 钙 钠 钾 铁
化合物形式(常用) KH2PO4, K2HPO4
(NH4)2SO4 MgSO4
微生物细胞的化学组成
微生物细胞中各种有机物和元素的含量(干重％)
成分 碳 氮
蛋白质 糖类 脂类 核酸 灰分 磷
硫、镁 钾、钙 钠、铁 锌、铜、锰
细菌 48（46-52） 12.5（10-14） 55（50-60）
9（6-15） 7（5-10） 23（15-25） 6（4-10）
酵母 48（46-52） 7.5（6-8.5） 40（35-45） 38（30-45）
第一节 微生物的营养
营养物质(nutrient)：那些能够满足微生物机体生长、繁 殖和完成各种生理活动所需的物质
营养(nutrition)：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，而营养是生物维持和
延续其生命形式的一种生理过程。
一、微生物细胞的化学组成
分析微生物细胞化学组成是了解微生物营养物质的基础。 主要成分：C、H、N、O和无机成分。其中主要是水分、蛋 白质、碳水化合物、脂肪、核酸和无机盐。水分占90-97， 其余占3-10%。
微生物的碳源谱
类型 有机碳
元素水平
化合物水平
培养基原料水平
C·H·O·N ·X
C·H·O·N
C·H·O
C·H
复杂蛋白质、核酸等
多数氨基酸、简单蛋白 质
糖、有机酸、醇、脂类 等
烃类
牛肉膏、蛋白胨、花生饼粉等
一般氨基酸、明胶等
葡萄糖、蔗糖、各种淀粉、糖蜜 等
天然气、石油及其不同馏份、石 蜡油
C(?)
营养物质的功能： （1）、供给微生物合成细胞物质的原料； （2）、合成代谢和生命活动所需的能量； （3）、调节新陈代谢。
（一）、碳源（carbon source）
碳源（carbon source）：凡是可以作为微生物细胞结 构或代谢产物中碳架来源的营养物质
（一）碳源的作用 1.碳素化合物是构成机体中有机物分子的骨架 2.碳素化合物是大多数微生物的能源 3.构成微生物代谢产物的分子骨架 （二）微生物的碳源 凡必需利用有机碳源的微生物，为异养微生物 凡能利用无机碳源的微生物，则是自养微生物
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无机碳
C·O C·H·X
CO2 NaHCO3、CaCO3
CO2 NaHCO3 、CaCO3
（二）、氮源（nitrogen source）
凡能提供微生物生长繁殖所需氮元素的营养源，为氮源。 （一）氮源的作用 1.氮源是构成微生物细胞物质或代谢产物中的氮素来源 2.氮素一般不提供能源，只有少数例外 （二）微生物能利用的氮源 包括蛋白质及其不同程度的降解产物(胨、肽、氨基酸等)、
（三）、水
水在细胞中的生理功能主要有： 1、微生物细胞的组成成分； 2、是细胞营养物质和代谢产物的溶剂； 3、是细胞中各种生化反应的良好介质； 4、水还能维持微生物细胞的膨压； 5、水具有较高的比热，稳定细胞内环境温度。
（四）、无机盐（inorganic salt）
指微生物生长必需的金属元素：由硫酸盐、磷酸盐、 氯化物等供给。
8（5-10） 8（5-10） 6（4-10） 1.0-2.5 0.3-1.0 0.1-0.5 0.01-0.1 0.001-0.01
真菌 48（45-55 ）
6（4-7） 32（25-40 49（40-55 8（5-10） 5（2-8） 6（4-10）
二、营养物质及其生理功能
6种营养要素：碳源，氮源，能源，生长因子，无机 盐和水。