微生物的营养需求
微生物的六大营养要素(两篇)
引言概述：正文内容：第四点：微生物的微量元素需求微生物的微量元素是指那些在微生物体内所需量较少的元素，如锌、铜、钴、镍等元素。
虽然微量元素的需求很少，但它们在微生物的生长和代谢过程中起着非常重要的作用。
1. 锌（Zn）：锌是微生物体内的一种重要的微量元素，在微生物的生长和繁殖过程中起着催化作用。
锌还参与了许多酶的活性调节，如DNA聚合酶和蛋白酶的活性调节。
2. 铜（Cu）：铜在微生物中的作用主要是参与电子传递反应和氧化还原反应，同时也能够催化一系列的酶反应。
铜还对微生物的蛋白质合成和免疫反应等方面具有重要作用。
3. 钴（Co）：钴是微生物体内一种重要的微量元素，它参与了许多酶反应，如细胞色素和核酸的合成过程。
钴还对于微生物体内的维生素B12的合成起着关键的作用。
第五点：微生物的维生素需求微生物的生长和繁殖过程中还需要维生素的参与。
维生素是一类有机化合物，可以分为水溶性维生素和脂溶性维生素两类。
不同微生物对维生素的需求量也有所不同。
1. 水溶性维生素：水溶性维生素主要包括维生素B群和维生素C。
在微生物的代谢过程中，维生素B群参与了碳水化合物、脂类和蛋白质的代谢。
维生素C则对微生物的抗氧化反应和抗厌氧能力起到重要作用。
2. 脂溶性维生素：脂溶性维生素主要包括维生素A、维生素D、维生素E和维生素K。
微生物对脂溶性维生素的需求量较小，但它们在微生物的生长和繁殖过程中仍然起到重要的作用，如维生素D参与了细胞分裂和生长的调控。
第六点：微生物的能量来源微生物需要从外部获取能量来维持生命活动，常见的能量来源主要包括光能和化学能。
1. 光能：光能是某些微生物的主要能量来源，例如光合细菌和光合藻类。
它们通过光合作用，将太阳能转化为化学能，用于维持自身的生长和繁殖。
2. 化学能：化学能是大多数微生物的主要能量来源，它们通过氧化还原反应释放能量。
常见的化学能来源包括有机物、无机物和气体等，如葡萄糖、酒精、氨等。
总结：微生物的六大营养要素对于微生物的生长和繁殖具有至关重要的作用。
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。
微生物生长所需的营养物质
微生物生长所需的营养物质
【微生物生长所需的营养物质】
微生物的生长和繁殖受环境中的营养物质的制约。
营养物质一般可分为以下三类：
1、必需营养素：指微生物能在体内合成的有机物，它们是微生物自身维持正常代谢过程的必要物质，叫必需营养素。
这类营养素主要包括氮,磷,硫,钾,钙,钠,镁,氯,铁等。
2、缺乏营养素：微生物不能在体内合成，但生长过程中必须依赖的有机物，叫缺乏营养素。
这类营养素主要有维生素、各种氨基酸、特定有机酸、各种有机酮等。
3、光源营养素：微生物生长和繁殖过程中不仅需要氢、氧、碳等有机物，而且还需要一定数量的能量，这种能量可以通过吸收光能来补充。
根据营养物质的不同性质，微生物的分类也有所体现，如自养微生物（厌氧菌、厌氧芽孢杆菌）只需依赖其体内形成的谷胱甘肽作为氧源；光合微生物（叶绿体藻类）需要多种营养元素和光能作为能量源。
- 1 -。
第二节微生物对营养物质的吸收(精)
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类型
浓度 梯度 顺 顺 逆 逆
能量 需要 否 否 是 是
载体 平衡点 渗透酶 无 有 有 有 不改变 不改变 改变 改变
实例
单纯 扩散
促进 扩散 主动 运输 基团 转移
水
气体分子 金属离子
氨基酸 大部分 物质
糖类
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第三节 微生物的营养类型
一、概述
微生物对营养物质的利用，就其总体 而言，地球上几乎没有一种有机物不被他 们所利用，但就某一种而言，他们所需要 的营养物却有一定范围。 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。
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二、营养吸收方式
1.被动扩散（单纯扩散）
利用浓度差，从高向低扩散，不消耗能 量，非特异性（无选择性），速度慢。
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2.促进扩散
利用浓度差，不消耗能量，多见于真核生物。 有一种载体像渡船一样运输，可大大加快速度， 这种载体是一种蛋白质，称为透过酶/渗透酶。
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3.主动运输
光合色素 光
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三、化能自养型微生物 Chemoautotrophs
这一类微生物有氧化一些无机 物（H2S,FeCO3,NH4+,NO3-）的能力， 利用氧化无机物时产生的能量（化 学能），把二氧化碳 CO2 或可溶性 的碳酸盐 CO32-还原成有机碳化物。
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这些微生物仅限一些细菌：氢 细菌，硫细菌，铁细菌，氨细菌和 亚硝酸细菌共五类。 他们在产能过程中，需要大量 氧气，所以所有的化能自养型微生 物均为好氧菌。
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一、营养物质与营养
微生物需要的营养要素
微生物需要的营养要素哎，今天咱们聊聊微生物那些小家伙们的饮食问题。
说到微生物，很多人可能会想到细菌、真菌这些看不见的“小妖精”。
虽然它们个头小得可怜，但可不代表它们的胃口就小。
其实，微生物可挑食了，它们需要各种营养元素，才能在这个世界上“活蹦乱跳”。
今天就带大家看看，微生物到底喜欢吃啥，保证你听了之后也能笑开怀。
1. 微生物的基础营养元素1.1 碳、氮、磷的三剑客首先，咱们得提提碳、氮和磷。
这三位可是微生物的“基本款”，就像咱们吃饭要米饭、肉菜、汤一样，缺一不可。
碳是它们的主要能量来源，想想我们吃的糖、淀粉，微生物也喜欢这些“甜头”。
它们会把碳转化为能量，驱动一切生命活动。
氮呢，主要用来合成蛋白质，正如咱们喝牛奶长身体，微生物也需要“肉肉”来长大。
最后，磷可不简单，它是DNA和ATP（能量分子）的重要成分，没有磷，微生物可就没法繁殖了。
1.2 其他营养元素的“配角”当然，除了这三位主角，微生物的餐桌上还少不了其他营养元素。
像钾、镁、钙这些“配角”，虽然名气不大，但却能给微生物的生活增添不少风味。
钾能帮助微生物维持细胞的水分平衡，镁则是光合作用的“催化剂”，帮助植物微生物进行光合作用。
而钙，别看它在我们的饮食中是重要的成分，在微生物的世界里，也是维持细胞结构的重要角色。
所以，微生物可真是个吃得很讲究的小家伙！2. 微生物的饮食习惯2.1 大餐与快餐的选择说到饮食习惯，微生物可真是有自己的“风格”。
有的微生物像吃大餐，慢慢咀嚼，享受每一口；而有的则像快餐一族，见缝插针，随便来点儿就走。
这些“食客”根据环境的不同，选择合适的饮食方式。
在营养丰富的环境中，它们会长得特别好，而在营养稀缺的时候，就得“节俭”了，尽量减少消耗。
哎，这和咱们生活中攒钱过日子似的，有时得忍一忍，等着过上好日子！2.2 各种“饮食文化”而且，微生物之间的“饮食文化”也大有不同。
有的偏爱腐烂的有机物，真是个“垃圾处理专家”；有的则喜欢在水里游来游去，靠光合作用来获取能量，简直就是自然界的“小太阳”。
《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。
微生物的代谢与营养需求
微生物的代谢与营养需求微生物是指那些不能用肉眼直接观察到的微小生物体，包括细菌、真菌、病毒等。
尽管微生物的个体微小，但它们在生态系统中扮演着重要角色。
微生物通过代谢活动实现其生命活动，并具有各种营养需求。
本文将探讨微生物代谢和其营养需求的相关内容。
一、微生物的代谢类型微生物的代谢类型主要包括两种：厌氧代谢和好氧代谢。
1.厌氧代谢厌氧代谢指微生物在缺氧或氧气有限的环境中进行代谢活动。
典型的例子是厌氧呼吸，其中微生物使用无氧电子受体代替氧气作为最终电子受体，产生能量。
此外，还包括发酵代谢，微生物通过发酵过程将有机物转化为能量和代谢产物。
2.好氧代谢好氧代谢指微生物在氧气充足的环境中进行代谢活动。
其中最典型的是呼吸过程，微生物利用氧气作为最终电子受体来产生能量。
好氧代谢比厌氧代谢产生更多的能量，因此在营养丰富的环境中，微生物通常采用好氧代谢。
二、微生物的营养需求微生物的营养需求包括能源源、碳源、氮源、矿物质和生长因子等。
1.能源源微生物的能源源主要有有机物和无机物两种。
光合微生物通过光合作用将光能转化为化学能，用以合成有机物质。
而化能微生物则通过氧化有机物或无机物来获取能量。
2.碳源微生物的碳源可以是无机碳（如CO2）或有机碳（如葡萄糖）。
光合微生物主要通过固定CO2来合成有机物；而化能微生物则以有机物为碳源，通过降解有机物来获取碳源。
3.氮源微生物的氮源可以是无机氮（如硝酸盐、氨）或有机氮（如氨基酸、蛋白质）。
氮是构成生物体中重要的元素之一，对微生物的正常生长和代谢都至关重要。
4.矿物质微生物的矿物质需求包括多种元素，如磷、钾、钙、镁、铁等。
这些矿物质在微生物的酶促反应和细胞功能中起到重要的作用，缺乏某种矿物质会影响微生物的生长和代谢。
5.生长因子生长因子是微生物生长和代谢所必需的有机物，如维生素和氨基酸等。
由于微生物无法合成某些生长因子，需要从外部环境中摄取，否则无法进行正常的生长和代谢。
结语微生物的代谢和营养需求对其生存和生长至关重要。
微生物的营养
(1)这个实验可以证明的假说是—土—壤—中—有微生物存在
（2）为这个实验设计的对照实验应该 是——在--其---他---条---件---不---变---的---基---础---上---，---把---花---园-- 土换成
高温加热过的花园土 （3）实验结束时，牛奶会——变—酸—，检测 的方法是——用—P—H试—纸—检—测—，产生这一结 果的原因是—土—壤—中—的—微—生—物—通—过—发—酵—作—用，把牛奶变酸
思考题:如何利用伊红---美蓝培养基对自来 水中的鉴别大肠杆菌是否超标进行测?P81
选择培养基
• 加入青霉素的培养基 分离酵母菌、霉菌等真菌
• 加入高浓度食盐的培养基 分离金黄色葡萄球菌
• 不加氮源的无氮培养基 分离固氮菌
• 不加含碳有机物的无碳培养基 分离自养型微生物
• 加入青霉素等抗生素的培养基 分离导入了目的基因的受体细胞
有机碳源 糖类 脂肪酸 花生粉饼 石油 等
作用
①构成细胞 物质和一些 代谢产物 ②异养微生 物的能源
思考
自养型和异养型微生物分别能利用 哪类碳源物质？
微生物的营养类型
营养类型 能源 氢的供体 基本碳源 微生物举例
光能自养型 光
光能异养型 光
化能自养型 无机 物
化能异养型 有机 物
无机物 有机物 无机物 有机物
主要用于微生物的 分离、计数等
需加入凝固 剂，如琼脂
固体培养基
液体培养基
主要用于工业生产
半固体培养基
主要用于观察微 生物的运动、鉴 定菌种等
； 必威电竞 ；
疆虽是鼎鼎有名.孟禄也听过他的名字.但他却不知道左耳朵的为人.也不知道左耳朵在北疆的威望.就如飞红中在北地几样.他只道左耳朵也像明悦几样.只是个 助拳 的人.仗着箭
微生物生长所需要的营养物质
微生物生长所需要的营养物质微生物是一类非常微小的生物体，包括细菌、真菌、病毒等。
它们的生长繁殖需要一定的营养物质。
本文将介绍微生物生长所需要的营养物质，包括碳源、氮源、磷源、微量元素等。
1. 碳源：碳是微生物生长的基本元素，也是微生物合成有机物的主要来源。
微生物可以利用有机碳和无机碳作为碳源。
有机碳包括葡萄糖、果糖、蔗糖等，无机碳则包括二氧化碳等。
不同微生物对碳源的利用能力不同，有些微生物只能利用有机碳，而有些微生物则能利用无机碳进行光合作用。
2. 氮源：氮是微生物合成蛋白质和核酸的重要元素。
微生物可以利用无机氮和有机氮作为氮源。
常见的无机氮源包括氨、硝酸盐等，有机氮源则包括氨基酸、蛋白质等。
不同微生物对氮源的利用能力不同，有些微生物能利用无机氮源进行氨化作用，将无机氮转化为有机氮；而有些微生物则能利用有机氮源直接进行合成。
3. 磷源：磷是微生物合成核酸和磷脂的重要元素。
微生物可以利用无机磷和有机磷作为磷源。
常见的无机磷源包括磷酸盐等，有机磷源则包括核苷酸、磷脂等。
磷的浓度对微生物生长有一定的限制，过高或过低的磷浓度都会影响微生物的生长。
4. 微量元素：微生物生长还需要一些微量元素，如铁、锌、锰等。
这些微量元素在微生物体内起着催化剂的作用，参与多种酶的活性。
微生物对微量元素的需求量较小，但缺乏时会影响微生物的生长和代谢。
除了上述主要的营养物质外，微生物还需要适宜的温度、pH值、氧气浓度等环境条件来保证其正常生长。
不同微生物对这些条件的要求也不尽相同。
总结起来，微生物生长所需要的营养物质包括碳源、氮源、磷源、微量元素等。
合理提供这些营养物质可以促进微生物的生长繁殖，有助于微生物的应用和研究。
简述微生物生长所需要的营养物质及其功能
简述微生物生长所需要的营养物质及其功能如下：
微生物生长所需要的营养物质主要有水、碳源、氮源、无机盐、生长因子和能源。
1.水：水是微生物的重要组成部分，在代谢中占有重要地位。
水
在细胞中有两种存在形式：结合水和游离水。
结合水与溶质或其他分子结合在一起，很难加以利用。
游离水（或称为非结合水）则可以被微生物利用。
2.碳源：凡是作为微生物细胞结构或代谢产物中碳架来源的营养
物质，称为碳源。
3.氮源：凡是可被微生物利用，为细胞代谢产物提供氮元素的营
养物质，称为氮源。
4.无机盐：许多无机元素构成酶的活性基因或酶的激活剂，并且
具有调节细胞渗透压、调节酸碱度和氧化还原电位以及能量的转移等作用。
5.生长因子：是某些微生物维持正常生命活动不可缺少的特殊有
机营养物质，这些物质在某些微生物自身不能合成，必须在培养基中加入，主要是指一些维生素、氨基酸、嘌呤、嘧啶等特殊有机营养物。
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。
微生物的营养要求
各种化学元素主要以有机物、无机物和水的形式存在于细胞中。
水是细胞维持正常生命活动所必不可少的， 一般可占细胞重量的70~90%。
常以百分率表示：（湿重-干重）/湿重×100% 。
细胞湿重(wet weight)与干重(dry weight)之差为细胞含水量，
生长因子在代谢中的作用
化合物
代谢中的作用
对氨基苯甲酸
四氢叶酸的前体，一碳单位转移的辅酶
生物素
催化羧化反应的酶的辅酶
辅酶M
甲烷形成中的辅酶
叶酸
四氢叶酸包括在一碳单位转移辅酶中
泛酸
辅酶A的前体
硫辛酸
丙酮酸脱氢酶复合物的辅基
尼克酸
NAD、NADP的前体，它们是许多脱氢酶的辅酶
吡哆素(B6)
参与氨基酸和酮酶的转化
某些胞外酶的稳定剂、蛋白酶等的辅因子；细菌形成芽孢和某些真菌形成孢子所需
Mg
MgSO4 硫酸镁
固氮酶等的辅因子；叶绿素等的成分
Fe
FeSO4 硫酸铁
细胞色素的成分；合成叶绿素、白喉毒素和氧高铁血红素所需
微量元素（ microelements ）
凡所需浓度在10-8～10-6mol／L（培养基中含量）范围内的元素，则称为微量元素， 如Cu、Zn、Mn、Mo、Co等。
固氮酶和同化型及异化型硝酸盐还原酶的成分
6、水
微生物细胞中水占70～90％， 水是地球上整个生命系统存在和发展的必要条件！
水在微生物细胞内的生理功能
水是细胞的重要组成成分。
水直接参与代谢反应，许多反应都涉及脱水和水合。
维持蛋白质、核酸等生物大分子稳定的天然构象。
水的比热高，是热的良好导体，能有效地吸收代谢过程中产生的热并及时地将热迅速散发出体外，从而有效地控制细胞内温度的变化；
微生物生理—微生物的营养需求
一、微生物细胞的化学组成
微生物细胞中几种主要元素的含量 （细胞干重的百分数）
元素 碳 氮 氢 氧
细菌
50 15 8 20
酵母菌
49.8 12.4
6.7 31.1
霉菌
47.9 5.2 6.7 40.2
一、微生物细胞的化学组成
微生物细胞的化学组成
主要成分
水分（占鲜重的%）
占
蛋白质
干 碳水化合物
重
脂肪
为碳源。 • 主要作用：碳源物质通过复杂的化学变化来构成微生物自身
的细胞物质和代谢产物；同时多数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的能量。
二、微生物的六大营养要素
2、 氮源 • 概念：凡是可以被微生物用来构成细胞物质的或代谢产物中
氮素来源的营养物质通称为氮源物质。 • 主要作用：氮源物质常被微生物用来合成细胞中含氮物质，
一、微生物的营养类型
1、 光能无机自养型 光能无机自养型 ，也称光能自养型，这是一类能
以CO2为唯一碳源或主要碳源并利用光能进行生长的 的微生物，它们能以无机物如水、硫化氢、硫代硫酸 钠或其他无机化合物使CO2固定还原成细胞物质，并 且伴随元素氧（硫）的释放。
藻类、蓝细菌和光合细菌属于这一类营养类型。
由地透过膜向浓度较低的一侧扩散的过程，其驱动力是 细胞膜两侧物质的浓度差，即浓度梯度，不需要由外界 提供任何形式的能量。一旦细胞膜两侧的物质浓度梯度 消失，单纯扩散就停止。
二、营养物质进入细胞的方式
2、促进扩散（被动的物质跨膜运输方式） 有些物质借助于细胞膜上的一些与它们进行特异性结
合的载体蛋白，从浓度高的一侧透过膜向浓度低的一侧 扩散，不能逆浓度运输，不消耗能量，运输速率与膜内 外物质的浓度差成正比，这种扩散叫促进扩散。
营养要求微生物的营养类型营养物质进入细胞培养基纯培养的
根据物理状态来分： 液体培养基
半固体培养基 基础培养基 根据功能来分： 加富培养基 选择培养基
鉴别培养基
天然培养基：含有化学成分不清楚或含量不恒定的有机物
的培养基，也叫非化学限定培养基。例如牛肉膏蛋白胨培 养基，麦芽汁培养基。 常用的天然有机物有：牛肉侵膏，蛋白胨，豆芽汁，玉米 粉，土壤浸液，牛奶，血清，麸皮等。
组合培养基：由化学成分完全清楚的的物质配制而成
的培养基，也叫合成培养基、化学限定培养基。例如 培养放线菌用的淀粉硝酸盐培养基（高氏一号培养 基），培养真菌的葡萄糖铵盐培养基（查氏培养基）。
参与配制的物质是高纯度的化学试剂。
半组合培养基：既含有天然成分又含有纯化学试剂的
培养基。例如培养真菌所用的马铃薯蔗糖培养基。
基团移位
钠-钾泵
基团移位
磷酸烯醇式丙酮酸 ——磷酸糖转移酶系统（磷酸转移酶系 统） (PTS), 溶质在运输前后分子结构发生变化，被转移的 物质改变了本身的性质，需要能量和载体参与，有化学基 团转运到营养物质上了，例如大肠杆菌对葡萄糖的吸收。 糖及糖的衍生物的运输是以磷酸糖形式进入细胞的，并且 质膜对于磷酸化合物无透性，所以，磷酸糖一旦形成就被 挡在细胞内了。
确定培养基中营养要素数量和比例的依据：
• 培养对象的不同成分和元素的组成 • 培养对象的营养类型，在异养微生物中，碳源 兼作能源， 而能源需要量很高。 •培养基中营养物质的浓度适宜微生物才能良好生长。 •碳氮比：培养基中碳元素和氮元素的物质的量比值，有 时也指培养基中还原糖和粗蛋白的比值。该值在发酵工业 中十分重要，可决定菌种的生长或是产物的积累。
•以烃代粮：以石油或天然气代替糖质原料 •以纤代糖：以纤维素代替糖类原料 •以氮代朊：以非蛋白质和非氨基酸原料代替有机的氮源 •以国代进：以国产原料代替进口原料
微生物的营养
无机氮源：NH4+、氨盐、硝酸盐
有机氮源：尿素、氨基酸、嘌呤、嘧啶等
实验室常用：碳酸氨、硝酸盐、牛肉膏、酵母膏、
蛋白胨、胰酪蛋白等 生产实践：豆饼粉、花生饼粉、蚕蛹粉、玉米浆等
4.无机盐
矿质元素的化合物为无机盐，在微生物的生命活动中 起着十分重要的作用。 主要功能：构成细胞组分和能量转移（磷、硫） 作为酶的组成成分或激活剂（如铁、镁） 调节酸碱度、细胞透性、渗透压等（如钾、钠、钙）
自养型的微生物碳源和能源来自不同物质
异养型微生物碳源来自于有机物——同时是能 源
主要碳源是葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖和淀
粉。其中最常用的是葡萄糖。其次是有机酸、 醇和脂类。 生产实践中：常用农副产品和工业废弃物为碳 源，如玉米粉、米糠、麸皮、马铃薯、酱渣等
三.氮源
氮主要是组成核酸和蛋白质的重要元素
（四）调节氧和二氧化碳浓度
好氧菌：表面培养；通风培养 厌氧菌：配制培养基时常加入一些还原剂或其他 除氧方法
（五）用料经济
该培养基的应用目的，即：
是培养菌体还是积累代谢产物？ 是实验室种子培养还是大规模发酵？ 代谢产物是初级代谢产物还是次级代谢产物？
☆用于培养菌体的培养基营养应丰富，氮源含量宜 高（碳氮比低）； ☆用于大量生产代谢产物的培养基其氮源一般应比 种子培养基稍低；若代谢产物是次级代谢产物时要 考虑是否加入特殊元素或特定的代谢产物；
第二节 微生物的营养类型和吸收方式
一、微生物的营养类型
依据微生物所需的碳源及能源不同将其 分为四种类型 光能自养型 化能自养型 光能异养型 化能异养型
第四章 微生物的营养
成份
氧化硫硫 大肠杆菌 牛肉膏蛋 高氏一号 查氏合成 LB
主要
杆菌培养基 培养基 白胨培养基 合成培养基 培养基 培养基 作用
牛肉膏
5
碳源（能源）、氮源、
无机盐、生长因子
蛋白胨
10
10
氮源、碳源（能源）、生长因子
酵母浸膏
5
生长因子、氮源、碳源（能源）
葡萄糖
5
碳源（能源）
蔗糖
30
第32页，共66页。
4、经济节约
（参见P85）
配制培养基时应尽量利用廉价且易于获得的原料作为培 养基成份，特别是在发酵工业中，以降低生产成本。
有机物
H2、H2S、Fe2+、 NH3或NO2-
碳源
CO2
有机物
CO2
化能有机异养型 （化能异养型）
有机物
有机物
能源
光能
举例
着色细菌、蓝细菌、藻类
光能
红螺细菌
化学能 (无机物氧化)
化学能 （有机物氧化)
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
1、选择适宜的营养物质
2、营养物的浓度及配比合适
3、物理、化学条件适宜
4、经济节约
5、精心设计、试验比较
第19页，共66页。
1、选择适宜的营养物质
培养不同的微生物必须采用不同的培养条件； 培养目的不同，原料的选择和配比不同；
实验室的常用培养基：
细菌： 牛肉膏蛋白胨培养基
（或简称普通肉汤培养基）；
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甲烷氧化菌只能利用甲烷和甲醇
酿酒酵母能利用葡萄糖，但不同利用淀粉
根据微生物碳源不同进行分类鉴定研究
氮源（Nitrogen source）
概念：提供微生物生长繁殖所需要的氮素营养 物质 功能：氮是构成重要生物大分子如蛋白质、核 酸等主要及重要元素，氮占细胞干重的 12%-15%，也是微生物的主要营养物质 一般不提供能量 特殊：化能自养细菌中的亚硝化细菌和硝化细 菌能从NH3和NO2-的氧化过程中获得能 量，氮源和能源
微生物的营养物质及其作用
什么是营养（nutrition）
微生物从环境中摄取营养物质的过程
什么是营养物（nutrient ）
满足微生物生殖繁殖的化学物质
为什么微生物需要营养
微生物需要哪些营养物质？
微生物细胞中含有
干物质：无机物：与有机物结合或单独存在的无机盐类物质 有机物：蛋白质、糖类、脂类、核酸、维生素及 降解产物和一些代谢产物等 水：70%-90%
生长因子（growth factor）
概念：是一类调节微生物正常代谢所必需，但不能 自行合成的需要量很少的一类有机化合物 常见生长因子及功能 对氨基苯甲酸：四氢叶酸的前体，一碳化合物转移 的辅酶 生物素：催化羧化反应的酶的辅酶 泛酸：辅酶A的前体 硫辛酸：丙酮酸脱氢酶复合体的辅基 核黄素：黄素单磷酸（FMN）和FAD的前体，是黄 素蛋白的辅基
1. 微生物的营养需求
大量元素 （Macronutrients ） C, H, O, N, P and S 微量元素 （Trace Elements ）
浓度在10-8-10-6范围 碳水化合物
脂类（lipids ） 蛋白质（Proteins ）
核酸（nucleic acids）
iron, copper, molybdenum, zinc
不同微生物对生长因子的需求不同
野生型菌株、缺性型菌株 培养微生物中使用的生长因子 直接使用 含有生长因子的营养物质 酵母膏、蛋白胨、麦芽汁、玉米浆、动物及植物 侵液、蔬菜、土壤侵液、血清等
无机盐（mineral salts）
概念：微生物生长繁殖不可少的一类营养物质， 包括磷酸盐、硫酸盐、氯化物以及含有钠 、钾、镁、铁等金属元素的化合物 功能：构成细胞结构物质的成分 调节细胞渗透压、pH值和氧化还原电位 S和Fe是自养微生物的能源 构成酶活性的成分，维持酶活性，Mg、 Ca和K是多种酶的激活剂
常用的氮源：N2, NH3, (NH4)2SO4, 氨基酸, 酵 母 膏, 蛋白质；蛋白质、核酸等
能源（energy source） 概念：提供微生物生命活动最初能量的营养物质 功能：满足微生物能量需求 化能异样菌：有机物如各种糖类 化能自养菌：无机化合物如氨、亚硝酸、铁、硫 等 光能微生物：太阳光
氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等
与蛋白质及酶的合成、核酸合成相关，作为辅酶或辅 因子（enzyme cofactors） 原养型也称野生型（wild type） 营养缺陷型（auxotroph），如Lys- Met-
2. 微生物的六大营养要素
碳源（Carbon sources）及功能 概念：提供微生物碳素营养的物质 功能：各种代谢产物和细胞内部物质碳骨架结构 的重要来源，同时是能源物质 常见碳源：CO2,甲烷,乙醇, 有机酸, 葡萄糖, 淀 粉, 纤维素；碳素营养、能源
水（water）及功能
水是细胞的重要组成成分 直接参与代谢反应，许多反应都涉及脱水和水合 维持蛋白质、核酸等生物大分子稳定性及天然构 型
水是良好的导体，吸热和散热，有效调控细胞内
温度的变化
几种微生物的水活度
一般细菌： 0.91 酵母菌： 0.88 霉菌： 0.80 嗜盐细菌： 0.76 嗜盐真菌： 0.65 嗜高渗酵母： 0.60 利用水限制微生物的生长繁殖
思考题：
1. 理解营养对微生物生命活动的重要性
2. 不同微生物如何得到自己所需要的营养物质
与酶的活性相关， 如辅酶、辅基、辅 因子
一些常见微量元素及功能
Mn，超氧化物歧化酶、氨肽酶等辅助因子 Cu，氧化酶、酪氨酸酶的辅助因子 Co，维生素B12的成分 Zn，碱性磷酸酶、肽酶和脱羧酶辅助因子 Mo，固氮酶和同化型及异化型硝酸盐还原酶的 成分
微生物的营养需求 生长因子（Growth Factors ）
能被某些微生物利用的其他碳源
简单的无机含碳化合物如NaHCO3、CaCO3等
比较复杂的有机物如烃类、醇、羧酸、脂肪酸、糖 及其衍生物、杂环化合物、氨基酸、核苷酸等 复杂的有机物如蛋白质、脂类、核酸等 少数有毒物质如酚、同
有些假单胞菌能利用90种不同种类的碳源物质