第五章微生物的营养

三、化能无机营养型
是一类通过氧化无机物取得能量并以CO2为唯一或主要
碳源的微生物。 按被氧化的无机物种类，可将化能无机营养型微生物分 为以下几类：
硝化细菌：能氧化NH4+或NO2-获得能量的专性化能自养菌。 硫化细菌：能氧化还原态无机硫化物获得能量的好氧或兼性厌氧菌， 多数为专性的化能自养菌。 铁细菌：能氧化Fe2+为Fe
生长因子自养型：不需要从外界吸收任何生长因子的微生物，多数真菌、 放线菌和细菌都属生长因子自养型。 生长因子异养型：需要从外界吸收多种生长因子才能维持正常生长的微生 物，各种乳酸菌、动物致病菌等属生长因子异养型。 生长因子过量合成的微生物：在其代谢活动，能合成并大量分泌某些维生 素等生长因子的少数微生物，如阿舒假囊酵母产维生素B2，谢氏丙酸杆 菌、若干链霉菌产维生素B12。
以粗代精 以野代家 以废代好 以简代繁 以氮代朊 以纤代糖 以烃代粮 以国代进
2、 选用和设计培育基的四种方法：
（1）生态模拟：在自然条件下，凡有某微生物大量生长繁殖的环境， 则可认为该处一定具备该微生物生长繁殖所必需的营养和其它条件。 因此，就可以模拟该天然基质或直接取用该天然基质来培养相应的 微生物。 （2）查阅文献：一个科学工作者决不能事事都依靠直接经验，多查阅、 分析和利用一切文献资料上的对自己直接或间接有关的信息，对设 计有自己特色的培养基配方有着重要的参考价值。
六、水
1、功能（1）是细胞的主要化学成分（2）是营养物质和代 谢产物的良好溶剂，营养物质与代谢产物都是通过溶解和分 散在水中而进出细胞的(3)水是细胞中各种生物化学反应得
以进行的介质，并参与许多化学反应（4）作为热的良好导
体，调节细胞温度。 细菌含水量80％ 酵母菌75％ 霉菌85％左右 霉菌孢子39％ 细菌芽孢低于30％。
异养型(amino acid heteotroph
5、按生长因子分 6、按取食方式分
原养型(prototroph)或野生型(wild type) 营养缺陷型(auxotroph) 渗透营养型(osmotroph)
吞噬营养型(phagotroph)
7、按取得死或活有机物分 腐生(saprophytism)
（2）营养协调 培养基中各种营养要素的数量和比 例要合适;尤其是C/N，大多数化能异养微生物培
养基主要营养元素的比例为：
要素：H2O ＞C + 能源 ＞ N源 ＞ P、S ＞K 、Mg ＞生长因子
含量：～10－1
～10－2
～10－3
～10－4
～10－5
～10－6
（3）物理化学条件适宜
(a) pH
二、光能有机营养型
这是一类能利用光能、以简单有机物（如有机酸、醇等） 为供氢体来同化CO2的特殊微生物类群。当以异丙醇为供氢 体时，其反应式为： CO2+2CH3COHCH3 CH2O+2CH3CO CH3+H2O 这一类型与光能无机营养型微生物的主要区别在于氢和电 子供体的来源。红螺菌属（Rhodospirillum）就是这一营养 类型的代表，它们不能以硫化物为唯一电子供体，需要同时 供给某些简单的有机物和少量维生素才能生长。有机物在这 里除了与硫化物一道用作氢或电子供体以外，也可以直接被 同化利用。
细菌属提供能源和氮源，某些有机碳如糖、醇等能为化能异
养菌提供碳源和能源属双功能营养物。
氨基酸能为细菌提供碳源、氮源和能源属三功能营养物。
四、生长因子
1、生长因子(growth factor)定义： 是一类微生物正常代谢所 必需，但不能用简单的碳、氮源自行合成的有机物。包括 维生素、氨基酸、碱基、卟啉、甾醇、氨类等。 按微生物对生长因子的需要与否分为三种类型：
第五章 微生物的营养
第一节 微生物的6类营养要素
营养(nutrition)：是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)：是具有营养功能的物质，在微生 物学中，它还包括非常规物质形式的光能辐射。
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。
3+来获取能量并同化CO 2。
氢细菌：从氢的氧化获得能量。
四、化能有机营养型
是一类以有机物为能源和碳源的微生物，这类微生物包含
的种类多，作用强。已知的绝大多数细菌、所有真菌和原生 动物及病毒均属于次类型。
第三节 营养物质进入细胞的方式
各大类有细胞的微生物都是以渗透和选择吸收作用从外界 吸收营养物质。由于微生物个体微小，单位体积下的比表面 积较高，因而可以高效率地进行细胞内外的物质交换。 细胞壁和细胞膜是物质进入微生物细胞的必经屏障，但细 胞壁对物质进入微生物的作用不大，普通细胞壁的结构可容 分子量小于800道尔顿的小分子进入，故大分子化合物如多 糖、蛋白质、纤维素等进入微生物细胞前必须先经过胞外酶 初步分解后才能进入。细胞膜具有选择透性，它是微生物细 胞内外物质交换的主要界面。根据目前对细胞膜结构和养料 运输机制的研究结果，可以把细胞对营养物质的吸收分为以 下4种：
2、功能 构成微生物细胞物质，供给微生物生长
繁殖所需要的能源。
3、 微生物的碳源谱
类 型
元素水平
C. H. O.N. X
化合物水平
复杂蛋白质、核酸等
培养基原料水平
牛肉膏、酵母膏、饼粕 粉、蚕蛹粉等
C.H.O .N
有机碳
C.H.O C.H C
多数氨基酸、简单蛋 白质
糖、有机酸、醇、脂 类等 烃类
尿素、蛋白胨、明胶等
2、 来源： 酵母膏、麦芽汁、玉米浆、肝浸液、血清等
五、无机盐
1、无机盐(mineral salts) ：主要可为微生物提供除碳、氮 源以外的各种重要元素。
分大量元素和微量元素。 2、功能：作为微生物细胞及酶的组成成分；维持和调节酶 的活性；调节微生物细胞的渗透压、pH值和氧化还原电 位，用作呼吸链未端的氢受体；作为某些化能自养细菌 的能源物质。 3、来源：无机盐和有机物。
二、易化扩散（促进扩散）
易化扩散（facilitated diffusion） 以细胞内外营养物质的
浓度梯度为动力，营养物质由高浓度向低浓度运输，无能量 参与，有载体蛋白的参与。也是以物质的浓度递度为动力，
不消耗能量但有膜载体参加，
易化扩散有以下特点： （1）有特异性，即一定的载体蛋白 只能与一定的养料分子结合 （2）能提高养料的运转速度 （3）具有饱和效应。
N
硝酸盐等
N2
KNO3等
空气
三、能源
1、能源(energy source)：能为微生物生命活动提供最初能 量来源的营养物和辐射能。
2、功能 提供能源。
化学物质 有机物：化能异养微生物的能源 3、来源 无机物：化能自养微生物的能源 辐射能：光能自养和异养微生物的能源
光辐射只提供能源属单功能营养物。 某些还原态的无机盐如NH3和NO2-等能为硝化、亚硝化
合成所需要的一切氨基酸的生物，称氨基酸自养型生物。
氨基酸异养型生物(amino acid heterotrophs )：需要从外界 吸收现成氨基酸作氮源的生物，称氨基酸异养型生物。
3、微生物的氮源谱
类型 元素水平 化合物水平 培养基原料水平
有机氮 N.C.H.O 复杂蛋白质、 牛肉膏、酵母膏、饼 .X 核酸等 粕粉等 N.C.H.O 尿素、氨基酸、 尿素、蛋白质、明胶 简单蛋白质等 等 无机氮 N.H NH3铵盐等 (NH4)2SO4等 N.O
一、单纯扩散
单纯扩散（simple diffusion） 以细胞内外营养物质的浓度 梯度为动力，营养物质由高浓度向低浓度运输，无能量和 载体蛋白的参与。
单纯扩散具有以下特点： （1）扩散是非特异的 （2）扩散速度取决与营养物的浓度 差、分子大小、溶解度、极性、 温度等 （3）无膜上载体蛋白的参与，也不 消耗能量。氧、二氧化碳，乙醇、 尿素、甘油和某些氨基酸分子等 少数物质以这种方式进出细胞。
第二节 微生物的营养类型
一、微生物营养类型的分类
1、按能源分
光能营养型(phototroph) 化能营养型(chemotroph)
2、按氢供体分 无机营养型(lithotroph)
有机营养型(organotroph)
3、按碳源分
自养型(autotroph)
异养型(heterotroph)
4、按合成氨基酸能力分 自养型(amino acid autotroph)
葡萄糖、蔗糖、淀粉等 天然气、石油、等
无机碳
C. O
CO2
CO2
C. O. X
NaHCO3、CaCO3
NaHCO3、CaCO3
二、氮源
1、氮源(nitrogen source)：凡提供微生物生长繁殖所需氮元素
的营养源。
2、功能 提供合成原生质和细胞其它结构的原料，某些化能

自养细菌能利用NH3和NO2-等还原态无机态氮作能源。 氨基酸自养型生物(amino acid autotrophs ):不需要氨基酸 作氮源，能把尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮气等简单氮源自行
三、主动运送
主动运送(active transport) 营养物质的逆浓度梯度进行
运输，营养物质由低浓度向高浓度运输，有能量和载体蛋白 的参与。需要能量和载体的逆浓度递度积累营养物质的过程
主动运送有以下特点： （1）有特异性 （2）消耗能量ATP （3）能逆浓度梯度运送营养物质 （4）具有饱和效应。
热稳定蛋白：起着高能磷酸载体的作用,结合在细胞膜上。
营养物质运送如 细胞的4种方式
第四节 培养基
培养基（medium ,复数为media）是由人工配 制的、适合微生物生长繁殖或产生代谢产物用的混 合培养料。由于微生物种类、营养类型以及我们工 作目的的多样性，培养基的配方和种类很多，故培 养基的选用和设计还是有章可循的。 一、制备培养基的基本原则 1、选用和设计培养基的四个原则： （1）目的明确 在设计新培养基前，首先要明确 该培养基的目的，如要培养何菌，获何产物等