异养型微生物
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第五章 微生物的营养
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）
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。 有机氮源：尿素、氨基酸、蛋白质等。多数寄 生和部分腐生性的微生物必需有机氮源；尿素 分解为铵离子、蛋白质水解为氨基酸或无机氮 才能被利用。
12~28
5~20 10~20 2~30
27~63
2~15 6~8 3.8~7
7~40
4~40 1 6~12
第一节 微生物细胞的营养要素
一、微生物细胞的化学组成
“营养上的统一性” 大量元素(macroelement): 需要量≧10-4mol/L， 碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁（其 中前六种占细菌细胞干重的97%）。 微量元素(trace element): 需要量≦10-4mol/L， 锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍 、硼。
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。
一、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。
酶的激活剂（M a2+等） pH的稳定
无
机 盐 特殊功能
化能自养菌的能源（S、Fe2+、NH4+、NO2-等）
无氧呼吸时的氢受体（NO3-、SO42-等） 酶的激活剂（Cu2+、Mn2+ 、Zn2+等） 微量元素 特殊分子结构成分（Co、Mo等）
大量元素：凡是生长所需浓度在10-3~10-4 mol/L范围内的元素。如K、Ca、Na、Mg、 S、P 、 Fe等； 微量元素：所需浓度在10-6 ~10-8 mol/L范围 内的元素。如Mn、Cu、Zn、Co、Mo等。
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。
微生物细胞的化学组成
主要成分 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 细菌 75~85 50~80 酵母菌 70~80 32~75 霉菌 85~90 14~15
不同微生物对以上各种元素的需求量各不相同。
wenku.baidu.com
Fe介于大量元素和微量元素之间。
配制培养基适当添加K2HPO4、MgSO4，补充 大量，微量元素：
无机元素的来源和功能
氨基酸的微生物。
氨基酸异养型微生物：需要从外界吸收
现成的氨基酸作氮源的微生物。
发酵工业生产上常用的氮源：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、玉米浆等。 实验室常用的氮源：碳酸铵、硝酸盐、硫酸 铵、尿素、蛋白胨、牛肉膏、酵母膏等。 微生物利用氮源的能力差异很大
固氮微生物
三、无机盐
功能：
① 构成细胞的组成成分；
② 作为酶的组成成分；
③ 维持酶的活性；
④ 调节细胞的渗透压、氢离子浓度 和氧化还原电位； ⑤ 作为某些自氧菌的能源。
无机盐的生理功能
细胞内一般分子成分（P、S、Ca、Ma 、Fe等）
一般功能
生理调节物质 大量元素
渗透压的维持（Na+等）
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
天然气、石油及其不同 馏份、石蜡油等 — CO2
NaHCO3、CaCO3、白 垩等
无机 C· O 碳 C· O· X
CO2 NaHCO3
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
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。
二、氮源(nitrogen source)
微生物的氮源谱 类 型 有 机 氮 无 机 氮 元素水平 N· C· H· O· X N· C· H· O N· H N· O N 化合物水平 复杂蛋白质、核酸等 尿素、一般氨基酸、简 单蛋白质等 NH3、铵盐等 硝酸盐等 N2 培养基原料水平 牛肉膏、酵母膏、 饼粕粉、蚕蛹粉等 尿素、蛋白胨、明 胶等 (NH4)2SO4等 KNO3等 空气
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。
微生物的碳源谱
类型 元素水平 化合物水平 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、各种淀 粉、糖蜜等 C· H· O· N· X 复杂蛋白质、核酸 等 有机 碳 C· H· O· N 多数氨基酸、简单 蛋白质等 C· H· O 糖、有机酸、醇、 脂类等 C· H 烃类 C(?) —
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。迟效氮 源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。 速效氮源常有利于机体的生长。
氨基酸自养型微生物：不需要以氨基酸
作氮源，能把尿素、铵盐、硝酸盐甚至
氮气等简单氮源自行合成所需要的一切
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）
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。 有机氮源：尿素、氨基酸、蛋白质等。多数寄 生和部分腐生性的微生物必需有机氮源；尿素 分解为铵离子、蛋白质水解为氨基酸或无机氮 才能被利用。
12~28
5~20 10~20 2~30
27~63
2~15 6~8 3.8~7
7~40
4~40 1 6~12
第一节 微生物细胞的营养要素
一、微生物细胞的化学组成
“营养上的统一性” 大量元素(macroelement): 需要量≧10-4mol/L， 碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁（其 中前六种占细菌细胞干重的97%）。 微量元素(trace element): 需要量≦10-4mol/L， 锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍 、硼。
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。
一、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。
酶的激活剂（M a2+等） pH的稳定
无
机 盐 特殊功能
化能自养菌的能源（S、Fe2+、NH4+、NO2-等）
无氧呼吸时的氢受体（NO3-、SO42-等） 酶的激活剂（Cu2+、Mn2+ 、Zn2+等） 微量元素 特殊分子结构成分（Co、Mo等）
大量元素：凡是生长所需浓度在10-3~10-4 mol/L范围内的元素。如K、Ca、Na、Mg、 S、P 、 Fe等； 微量元素：所需浓度在10-6 ~10-8 mol/L范围 内的元素。如Mn、Cu、Zn、Co、Mo等。
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。
微生物细胞的化学组成
主要成分 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 细菌 75~85 50~80 酵母菌 70~80 32~75 霉菌 85~90 14~15
不同微生物对以上各种元素的需求量各不相同。
wenku.baidu.com
Fe介于大量元素和微量元素之间。
配制培养基适当添加K2HPO4、MgSO4，补充 大量，微量元素：
无机元素的来源和功能
氨基酸的微生物。
氨基酸异养型微生物：需要从外界吸收
现成的氨基酸作氮源的微生物。
发酵工业生产上常用的氮源：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、玉米浆等。 实验室常用的氮源：碳酸铵、硝酸盐、硫酸 铵、尿素、蛋白胨、牛肉膏、酵母膏等。 微生物利用氮源的能力差异很大
固氮微生物
三、无机盐
功能：
① 构成细胞的组成成分；
② 作为酶的组成成分；
③ 维持酶的活性；
④ 调节细胞的渗透压、氢离子浓度 和氧化还原电位； ⑤ 作为某些自氧菌的能源。
无机盐的生理功能
细胞内一般分子成分（P、S、Ca、Ma 、Fe等）
一般功能
生理调节物质 大量元素
渗透压的维持（Na+等）
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
天然气、石油及其不同 馏份、石蜡油等 — CO2
NaHCO3、CaCO3、白 垩等
无机 C· O 碳 C· O· X
CO2 NaHCO3
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
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。
二、氮源(nitrogen source)
微生物的氮源谱 类 型 有 机 氮 无 机 氮 元素水平 N· C· H· O· X N· C· H· O N· H N· O N 化合物水平 复杂蛋白质、核酸等 尿素、一般氨基酸、简 单蛋白质等 NH3、铵盐等 硝酸盐等 N2 培养基原料水平 牛肉膏、酵母膏、 饼粕粉、蚕蛹粉等 尿素、蛋白胨、明 胶等 (NH4)2SO4等 KNO3等 空气
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。
微生物的碳源谱
类型 元素水平 化合物水平 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、各种淀 粉、糖蜜等 C· H· O· N· X 复杂蛋白质、核酸 等 有机 碳 C· H· O· N 多数氨基酸、简单 蛋白质等 C· H· O 糖、有机酸、醇、 脂类等 C· H 烃类 C(?) —
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。迟效氮 源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。 速效氮源常有利于机体的生长。
氨基酸自养型微生物：不需要以氨基酸
作氮源，能把尿素、铵盐、硝酸盐甚至
氮气等简单氮源自行合成所需要的一切