微生物的营养与培养基(1)
微生物学(周德庆版)第四章 微生物的营养和培养基
49
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。
27
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
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）
4.微生物的营养(1)
加富培养基
是在培养基中加入血、血清、动植物组 织提取。用来培养要求较苛刻的某些异 养微生物。
Cncnc-micro
无机盐（mineral salts）
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还可做为化能自养微 生物的能源 构成酶活性基的组成成分，维持E活性。 Mg、Ca、K是多种E的激活剂
Cncnc-micro
无机盐种类
构成微生物细胞以C、H、O、N、P、S六种元素 为主， 此外Ca、K 、Mg、Fe，约占细胞干重的 95％以上。 大量元素Ca、K 、Mg、Fe，以无机盐阳离子形 式被吸收，配培养基要加进磷酸盐、硫酸盐。
Cncnc-micro
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 CO2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。
Cncnc-micro
异养微生物（有机营养型）
在完全有机环境中生长繁殖，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。
Cncnc-micro
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：硝酸盐、铵盐几乎所有微生物能利用 有机态氮：蛋白质及其降解产物 实验室常用牛肉膏、蛋白胨、酵母膏做氮源 生产用玉米浆、豆饼、葵花饼、花生饼等。 a 速效氮源：玉米浆、铵盐等 b 迟效氮源：豆饼、花生饼等
Cncnc-micro
基团转位：是在研究糖的运输时发现的 一种主动运输方式。 运输过程中需要能量，被运输的物质发 生化学变化的运输叫基团移位。 许多糖就是靠基团移位进行运输的。 这种运输方式是微生物通过磷酸转移酶 系统来运输营养物质的。
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。
微生物的培养与应用基础知识点复习
(2)筛选方法
a．方法：○46 _刚__果__红_染__色____法，即通过是否产生○47 透__明__圈__来筛选纤维素分解菌。 b．培养基：是以○48 __纤__维_素__粉______为唯一碳源的选择培养基。
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(3)筛选流程
土壤取样→○49 _选__择__培_养____→○50 _梯__度__稀_释_____→将样品涂布到○51 __鉴_别__纤__维_素__分_解__菌__ 的培养基上→挑选○52 __产__生__透_明__圈______的菌落。
一、微生物的培养
1．培养基 (1)概念：人们按照微生物对① __生_长__繁__殖_____的营养基质。
营养物质
的不同需求，配制出的供其②
(2)营养构成
1一般都含有③_水___、④_碳__源__、⑤氮__源___、⑥_无_机__盐___ 2还需满足不同微生物对pH、⑦_特_殊__营__养_物__质______以及⑧__氧__气_____的要求
• ②方法：用计数板计算。
• ③缺点：不能区分死菌与活菌。 第25页/共32页
• (2)间接计数法(活菌计数法) • ①原理：当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌。通过统计平
板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌。 • ②操作： • a．设置重复组，增强实验的说服力与准确性。 • b．为了保证结果准确，一般选择菌落数在30～300的平板进行计数。 • ③计算公式：每克样品中的菌株数＝(C÷V)×M，其中C代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数，V代表涂布
氮源 酸
产物
生长因子
维生素、氨基酸、碱基
①酶和核酸的组成成分；②参与 代谢过程中的酶促反应
微生物的营养及培养基概述 培养基的类型及配制原则
人工配制的适合于不同微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养 基质。它是进行科学研究，发酵生产微生物制品等的基础 。
培养基的类型 培养基的配制原则
培养基的类型
按照化学组成分为
天然培养基
例：马铃薯、 淀粉等
合成培养基
例：高氏1号培 养基
半合成培养基
例：马铃薯蔗 糖培养基
按照物理状态分
液体培养基 不添加琼脂
➢ 注意各种营养物质的浓度与配比 营养物的浓度：在一般情况下，浓度合适的营养物质才
对微生物表现出良好作用，浓度大时对微生物生长起抑制 作用，浓度小时不能满足微生物生长的需要。
各营养物质之间的浓度比：培养基中各营养物质之间的 浓度比直接影响微生物的生长与繁殖和（或）代谢产物的 形成与积累，尤其是碳氮比（C／N）（碳氮比一般指培 养基中元素碳与元素氮的比值，有时也指培养基中还原糖 与粗蛋白两种成分含量之比）的影响更为明显。例如在微 生物的谷氨酸发酵中，培养基的C／ N为4：l时，菌体大量 繁殖，谷氨酸积累少；当C／N为3：1时，菌体繁殖受到抑 制，而谷氨酸大量增加。
➢ 控制培养基的PH值 各类微生物生长的最适pH各不相同，细菌与放线菌生长
的pH在7—7.5之间，酵母菌与霉菌生长的pH值在4-5之间。 在微生物的生长和代谢过程中，由于营养物质的利用和代 谢产物的形成与积累，常会改变培养基的pH值，为了维持 培养基pH值的相对恒定，通常采用下列两种方式：
内源调节：在培养基里加一些缓冲剂或不溶性的碳酸盐； 调节培养基的碳氮比。
固体培养基
琼脂添加量： 1.5%-2.0%
.8%
根据用途划分
加富培养基 作用：菌种分 离筛选
鉴别培养基
例如：用于显 色反应
选择培养基
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。
微生物的营养和培养基--培养基
f).碳源过多，易形成较低的pH；碳源不足，易引起菌体的衰老
一、培养基
２ 培养基配制原则
➢ 条件适宜：物理化学条件适宜； ➢ pH条件适宜：各类微生物的最适生长pH值各不相同；
➢在微生物的生长和代谢过程中，培养基的初始pH值会发生改变； ➢为了维持培养基pH的相对恒定，通常在培养基中加入pH缓冲剂，或在进行 工业发酵时补加酸、碱。
微生物学基础
单元五 微生物的营养和培养基
项目二 微生物的培养基
一、培养基
1 培养基概述 ➢ 定义：由人工配制的、适合于不同微生物生长繁殖 或积累代谢产物用的营养物质（混合养料）； ➢ 特点：具备微生物所需要的五大营养要素（碳源、 氮源、能源、无机盐、生长因子、水），且应比例 适当；一旦配成必须立即灭菌； ➢ 用途： ➢ 促使微生物生长； ➢ 积累代谢产物； ➢ 分离微生物菌种； ➢ 鉴定微生物种类； ➢ 微生物细胞计数； ➢ 菌种保藏； ➢ 制备微生物制品。
一、培养基
２
培养基配制原则
➢ 经济节约：根据培养目的选择原料及其来源； ➢ 培养目的：a).是培养菌体还是积累代谢产物？ 培养菌体时：氮源含量宜高（碳氮比低） b).是实验室种子培养还是大规模发酵？ 种子培养时：精；规模发酵时：粗
c).代谢产物是初级代谢产物还是次级代谢产物？
次级代谢产物时：要加入特殊元素；
一、培养基
２ 培养基配制原则
➢ 目的明确：培养基组分满足微生物的需要； ➢ 营养协调：营养物的浓度与比例应恰当； ➢ 条件适宜：物理化学条件适宜（pH、渗透压、水活度aw、氧化还原电势）； ➢ 经济节约：根据培养目的选择原料及其来源。
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。
微生物营养与培养基
微生物
生长因子 需要量（ml-1
III型肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae） 胆碱
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）
培养基中各营养物质之间的浓度配比也直接影响微生物 的生长繁殖和代谢产物的形成和积累，其中碳氮比（C/N）的 影响较大。
碳氮比指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。
例如，在利用微生物发酵生产谷氨酸的过程中，培 养基碳氮比为4/1时，菌体量繁殖，谷氨酸积累少； 当培养基碳氮比为3/1时，菌体繁殖受到抑制，谷氨 酸产量则大量增加。
特异载体蛋白 无
有
有
有
运送速度
慢
快
快
快
溶质运送方向 由浓至稀 由浓至稀 由稀至浓 由稀至浓
平衡时内外浓度 内外相等 内外相等 内部高 内部高
运送分子
无特异性 特异性
特异性 特异性
能量消耗
不需要 需要
需要
需要
运送前后溶质 分子不变 不变
不变
改变
载体饱和效应
无
有
有
有
与溶质类似物 无竞争性 有竞争性 有竞争性 有竞争性
组成微生物细胞的各类化学元素的比例常 因微生物种类的不同而不同。
不仅如此，微生物细胞的化学元素组成也 常随菌龄及培养条件的不同而在一定范围 内发生变化。
营养物质主要功用：①供给微生物合成细 胞物质的原料；②用以产生能量；③有的 营养物如维生素主要用于调节新陈代谢。
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。
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。
微生物的营养与培养基
原理
培养基性质
细胞的全能性
固体培养基
细胞增殖
液体培养基 细胞株、细胞系 获得细胞或细胞 分泌蛋白
培养基特有成分
培养结果 培养目的
蔗糖
植物激素 葡萄糖 动物血清
植物体 快速繁殖、培育 无病毒植株
微生物的营养与培养基
一、微生物的营养
（一）水
功能：
(1) 是微生物细胞的重要组成成分，占微生物体湿重的70%∼90%，
合成培养基
放线菌 淀粉 20g K2HPO4 0.5g 0.01g H2O 1000ml
化学成分完全了解的物质配制而 成的培养基
MgSO4.7H2O 0.5g KNO3 1g FeSO4
NaCl 0.5g
在液体培养基中加入一定量凝固 剂，使其成为固体状态，琼脂含 量一般为1.5%-2.0%
2 、 按 物 理 性 质 分 类
伊红美蓝乳糖培养基（EMB培养基）
蛋白胨 乳糖 伊红γ 美蓝 磷酸氢二钾 (K2HPO4) 琼脂 10.0 10.0 0.4 0.065 2.0 15.0
(g)
当大肠杆菌分 解乳糖产酸时 细菌带正电荷 被染成红色， 再与美蓝结合 形成紫黑色菌 落，并带有绿 色金属光泽。
质控菌株 大肠杆菌 大肠杆菌 JM109 大肠杆菌 DH5 α 金黄色葡萄球菌 沙门氏菌
（四）无机盐
构成细胞的结构成分 酶活性中心的组成部分 维持生物大分子和细胞结构的稳定性
作用
调节微生物的原生质胶体状态，维持细胞的渗透平衡
控制细胞的氧化还原电位 作为某些微生物的能源物质
（五）生长因子
生长因子：微生物生长所必需而且需要量很小，但自身不能合
成的或合成量不足以满足机体生长需要的有机化合物
微生物的营养和培养基--微生物的六种营养要素
一、微生物的六种营养要素
３ 微生物细胞的化学组成 ➢ 化学组成比例：细胞的化学组成也是配制微生物培养基的主要依据；
主要成分
细菌
酵母菌
霉菌
水分 （占细胞鲜重的%）
蛋白质 占 细 碳水化合物 胞 干 脂肪 重 的 核酸 %
无机盐
75~85 50~80 12~28 5~20 10~20 2~30
➢无论从元素水平还是营养要素水平，微生物的营养要求与摄食型的动物（含人类） 和光合自养型的植物都十分接近；生物之间存在“营养上的统一性”。
一、微生物的六种营养要素
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微生物6大营养要素－碳源
➢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， 称为碳源； ➢碳源谱：从微生物的整体来看，可利用的碳源物质的范围称碳源谱； ➢碳源作用：
一、微生物的六种营养要素
５ 微生物6大营养要素－碳源 ➢实验室配制微生物培养基常用碳源：葡萄糖、 蔗糖、可溶性淀粉；
➢微生物工业发酵中用做碳源的原料： ➢传统种类：糖类（单糖，饴糖）、淀粉（玉米粉、山芋粉、野生植物 淀 粉等）、麸皮、各种米糠等； ➢代粮发酵：纤维素、石油、CO2、H2；
一、微生物的六种营养要素
６ 微生物6大营养要素－氮源
➢实验室常用的氮源：有碳酸铵、硝酸盐、硫酸铵、胰酪蛋白、尿素、蛋白胨、牛肉 膏、酵母膏等；
➢生产上常用的氮源：有硝酸盐、铵盐、尿素、氨以及蛋白含量较高的鱼粉、蚕蛹粉、 黄豆饼粉、花生饼份、玉米浆、麸皮等；
一、微生物的六种营养要素
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微生物6大营养要素－氮源
➢微生物利用氮源的特点： ➢氮源主要不提供能量(除硝化细菌等少数外)； ➢最适氮源：NHCO>NH>NO>N2； ➢迟效氮源：蛋白氮必须通过水解之后降解成胨、肽、氨基酸等才能被机体 利用，有利于代谢产物的形成； ➢速效氮源：无机氮源或以蛋白质降解产物形式存在的有机氮源可以直接被 菌体吸收利用，有利于机体的生长； ➢氨基酸异养型微生物（营养缺陷型）：有些微生物没有将无机氮合成有机 氮的能力，它们不能把尿素、铵盐等这些无机氮源自行合成他们生长所需的 氨基酸，而需要从外界吸收现成的氨基酸作为氮源才能生长。
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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1．光能无机自养型（光能自养型）
碳源：CO2为主要唯一或主要的 能量：光能 供氢体或电子供体：以无机物如H2、H2S、S等
藻类及蓝细菌以水为电子供体（供氢体）， 红硫细菌，以H2S为电子供体，
CO2+ 2H2S
光能 光合色素
[ CH2O] + 2S+ H2O
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2．光能有机异养型（光能异养型）
尿嘧啶 0-4ug
肠膜状串珠菌（Leuconostoc mesenteroides） 吡哆醛 0.025ug
富含物质：酵母膏、玉米浆、肝浸液、麦芽汁等
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5.矿质元素
作用
参与微生物中氨基酸和酶的组成；
调节微生物的原生质胶体状态，维持 细胞的渗透与平衡
酶的激活剂。
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大量元素：P、S、K、Mg、Ca、Na、Fe （微生物
NH3 铵盐
硝酸盐
N 教学ppt2
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实验室常用的无机氮源有碳酸铵、硝酸盐、硫酸 铵、尿素、蛋白胨、牛肉膏、酵母膏等。
生产上常用的氮源有硝酸盐、铵盐、尿素、氨以 及蛋白含量较高的鱼粉、蚕蛹粉、黄豆饼粉、花生饼 粉、玉米浆等。
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蛋白氮必须通过水解之后降解成胨、肽、氨基酸 等才能被机体利用，这种氮源叫迟效氮源。
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大量元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙等 占细菌细胞干重的97%
微量元素：锌、锰、钼、硒、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其提供碳素来源的物质
无机氮或蛋白质降解物中有机氮源可以直接被菌 体吸收利用，这种氮源叫做速效氮源。
速效氮源，通常有利于机体的生长，迟效氮源有 利于代谢产物的形成。
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3.能源
能源：能为微生物的生命活动提供最初能量来源的营 养物或辐射能
｛ ｛ 能源谱
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
即：w=/ o 表示溶液的蒸汽压 o表示纯水的蒸汽压
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几类微生物生长最适w
微生物 一般细菌 酵母菌 霉菌 噬盐细菌 噬盐真菌 嗜高渗酵母
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w 0.91 0.88 0.80 0.70 0.65 0.60
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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不同，而 划分的微生物类型。
划分依据 营养类型
特点
碳源 自养型(autotrophs) 异养型(heterotrophs)
能源 光能营养型(phototrophs) 化能营养型(chemotrophs)
电子供体 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
｛ 碳源谱
有机碳
无机碳
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异养微生物 自养微生物
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微生物利用的碳源物质主要有糖类、有机酸、醇、脂 类、烃、CO2等。
对于为数众多的化能异养微生物来说，碳源是兼有 能源功能的营养物。
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。
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微生物对碳源物质的利用具有选择性: 如在以葡萄糖和半乳糖为碳源的培养基中，E.coli首 先利用葡萄糖，然后利用半乳糖，前者称为大肠杆 菌的速效碳源，后者称为迟效碳源。
生长所需浓度在10-3~10-4mol/L） （K2HPO4和MgSO4）
微量元素：Cu、Zn、Mn、Mo、Co （微生物生长
所需浓度在10-6~10-8mol/L） 一般不需要添加
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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维持蛋白质、核酸等生物大分子稳定的天然构象； ④热的良好导体；
微生物对碳源利用能力有差异: 如Pseudomonas中的某些种可以利用多达90种以上 的碳源物质，而一些产甲烷菌仅能利用CO2和少数 1C或2C化合物。
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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
微生物
生长因子 需要量 (ml-1)
III型肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae） 胆碱
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）
辐射能 光能自养和光能异养微生物的能源
光辐射能是单功能营养物（能源）；还原态的NH4+是双功能
营养物（能源和氮源）；而氨基酸是三功能营养物（碳源、
能源和氮源）。
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4.生长因子(growth factor)
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。
营养体＞孢子＞芽孢
◆水在细胞中有两种存在形式： 结合水和游离水.
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◆微生物对水的需要程度常用环境（或基质）中的水活度值 （water activity, w）表示
◆定义：水活度为在一定的温度条件下，溶液的蒸汽压（材 料上部蒸气相中水浓度）与纯水的蒸汽压（即纯水上部蒸气 相中水浓度）之比，
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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) 化能有机自养型(chemoorganoheterotrophy)
第五章 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。
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第一节 微生物的营养六要素
一、微生物的化学组成 有机物： 蛋白质、糖类、脂类、核酸 无机物: 无机盐和各种离子