第十一章微生物第三节微生物的营养
微生物的营养代谢PPT课件
例如：牛肉膏蛋白胨培养基（细菌）
牛肉膏 蛋白胨 NaCl 琼脂 水 PH
3g 10g 5g 18--20g 1000ml 7.0----7.2
培养基
（2）加富培养基（enrichment medium）
又叫营养培养基
定义：在基础培养基中加入某些特殊营养物 质制成的营养丰富的培养基。
[CH2O] + O2 ↑
如以还：绿 原硫 态细 无菌 机、硫紫化硫物细作菌氢或还电原子C供O体2 时。，
光能
CO2 + 2H2S 细→菌 [CH2O] + H2O + 2S
叶绿素
微生物的营养类型
（2）光能有机营养型（photorganotroph)
又叫异养微生物。又称光能异养型微生物。 红螺菌属.
脂肪酶
脂肪
甘油 ＋O2 CO2+H2O
脂肪酸 -O2 简单酸＋CO2+CH4
应用：屠宰场；生活污水。
3 果胶物质的分解
原果胶酶
原果胶＋H2O
可溶性果胶＋多缩戊糖
可溶性果胶＋H2O 果胶甲基酯酶 果胶酸＋甲醇
果胶酸＋H2O 多缩半乳糖酶 半乳糖醛酸
应用：麻类物质的脱胶处理
水浸——厌氧性细菌 露浸——好氧性细菌、放线菌、真菌
定义：以小分子有机物为最终电子受体的生物 氧化过程。有机物为呼吸基质的中间产物。
最终电子受体——有机物 参与的微生物——厌氧菌和兼性厌氧菌。 不经过电子传递体。 常见的发酵有
§乙醇发酵 §乳酸发酵
§丁酸发酵
乙醇发酵（生产酒精）
葡萄糖
3－磷酸甘油醛
2NAD
乙醇
1，3－二磷酸甘油酸
2NADH2
微生物学 第三节 微生物独特合成代谢举例PPT课件
细菌萜醇（bactoprenol）：又称类脂载体；运载“Park”核 苷 酸 进 入 细 胞 膜 ， 连 接 N- 乙 酰 葡 糖 胺 和 甘 氨 酸 五 肽 “桥”，最后将肽聚糖单体送入细胞膜外的细胞壁生长 点处。
结构式：
CH3
CH3
CH3
CH3C=CHCH2(CH2C=CHCH2)9CH2C=CHCH2―OH
功能：除肽聚糖合成外还参与微生物多种细胞外多糖和脂 多糖的生物合成，
如：细菌的磷壁酸、脂多糖，
细菌和真菌的纤维素，
真菌的几丁质和甘露聚糖等。
11
第三阶段：
已合成的双糖肽插在细胞膜外的细胞壁生长点中，并交联形 成肽聚糖。
这一阶段分两步：
第一步：是多糖链的伸长——双糖肽先是插入细胞壁生长点 上作为引物的肽聚糖骨架（至少含6~8个肽聚糖单体分子） 中，通过转糖基作用（transglycosylation)使多糖链延伸一 个双糖单位；
ATP ADP
葡萄糖
葡萄糖-6-磷酸
Gln Glu 果糖-6-磷酸
乙酰CoA CoA
葡糖胺-6-磷酸
N-乙酰葡糖胺-葡糖胺-1-磷酸
N-乙酰葡糖胺-UDP
磷酸烯醇式丙酮酸 Pi NADPH NADP
N-乙酰胞壁酸-UDP
7
“Park”核苷酸的合成
8
第二阶段：
在细胞膜上由N-乙酰胞壁酸五肽与N-乙酰葡萄糖胺合 成肽聚糖单体——双糖肽亚单位。
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一些抗生素能抑制细菌细胞壁的合成，但是它们的作用 位点和作用机制是不同的。
① -内酰胺类抗生素（青霉素、头孢霉素）：
是D-丙氨酰-D-丙氨酸的结构类似物，两者相互竞争转肽酶 的活性中心。当转肽酶与青霉素结合后，双糖肽间的肽桥无 法交联，这样的肽聚糖就缺乏应有的强度，结果形成细胞壁 缺损的细胞，在不利的渗透压环境中极易破裂而死亡。 ②杆菌肽： 能与十一异戊烯焦磷酸络合，因此抑制焦磷酸酶的作用，这 样也就阻止了十一异戊烯磷酸糖基载体的再生，从而使细胞 壁（肽聚糖）的合成受阻。
4.1 微生物的6类营养要素
入胞
pH
NH4+ (先入胞) + NO3- (后入胞)
速效氮源 铵盐和氨基酸被微生物吸收后能直接被利用
迟效氮源 NO3-和蛋白质吸收后还需还原降解才可利用
③ 分子氮 分子氮即为大气中的N2。
固氮微生物
能利用N2作氮源来合成细胞结构的 微生物称固氮微生物。
（1）研究固氮作用是生物领域中的一个重大课题。 通过基因工程把微生物的固氮基因转移到高等
从这三个水平考察碳源， 其数目是逐级扩大的 甚至可多到无法计算。
微生物的碳源谱
类 元素水平
型
化合物水平
C·H·O·N·X 复杂蛋白质、核酸等
C·H·O·N 有
机 碳 C·H·O
多数氨基酸、 简单蛋白质等 糖、有机酸、醇、
脂类等
C·H
烃类
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、糖蜜、 各种淀粉等
微生物对维生素的需要量一般是1～5 g/mL
（2）氨基酸
大多数情况下氨基酸可被微生物吸收利用； 少数情况下虽需要氨基酸作为生长因子，但 因其不能透过细胞膜，故吸收利用小肽。
微生物对氨基酸的需要量一般是20 g/mL
在培养基中一种氨基酸的含量过高， 会抑制细胞对其他氨基酸的摄取，此现象 称氨基酸不平衡。
有机氮
微生物能利
用的氮源
无机氮
分子氮
① 有机氮
主要是蛋白质及蛋白质的各种降解产物 ———蛋白胨、氨基酸、小肽和尿素等。
实验室常用的有机氮源有： 牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、鱼粉、 蚕蛹粉、黄豆粉和花生粉等。
② 无机氮
主要包括硝酸盐、铵盐、铵等。 铵盐—有效氮源—吸收—直接被利用 硝酸盐—大部分微生物可利用—吸收
第十一章_微生物与植物之间的相互关系
11-1植物的根际 1、渗出物 2、分泌物 3、植物黏液 4、黏质 5、溶胞产物 植物根 土壤 根际物质第十一章 微生物与植物之间的相互关系植物的地上部分和地下部分，尽管所处的环境差异较大，但无论茎、叶、花、果、种子以及根等器官上都存在着各种有机物，为微生物的生存、生长和繁殖提供营养，因此不同类群的微生物以各自的方式生活在植物体上，与植物发生互生、共生、寄生等关系，对植物的生长发育产生多方面的影响。
第一节 微生物与植物的互生关系一、根际微生物植物在其生长过程中，既从外界吸收养料和水分，也向外界环境中释放各种无机和有机物质，根际中的有机物质包括以下几类：（1）渗出物，是指根细胞向外释放的小分子物质，如有机酸、氨基酸等；（2）分泌物，指根细胞主动向外分泌的化合物，如维生素、核酸等；（3）植物黏液，包括植物和微生物分泌的多糖类产物；（4）黏质，由植物和微生物细胞及其代谢产物组成；（5）溶胞物质，植物脱落的表皮细胞分解物。
由于植物根周围环境的特殊性（图11-1），为微生物创造了一种特殊的生态环境——根际。
根际（rhizosphere ）是指可被根释放物质所影响的根部土壤。
1904年，德国微生物学家Hiltner 就提出了根际的概念，根际的范围很狭小，仅包括离根几毫米的土壤区域。
在根际内，根分泌各种有机物，如氨基酸、维生素等，可作为微生物的生长因子；此外，脱落的根表皮和皮层细胞内容物也是微生物良好的营养源，因此根际是一个对微生物生长十分有利的特殊生态环境。
在根际内，根系对微生物群落的影响称为根际效应。
根际中微生物群落的密度明显比一般土壤中高，仅细菌就达每克109之多，根际土壤中微生物数量与非根际土壤的微生物数量的比值称为根土比（R/S ），是反映根际效应的重要指标。
根土比一般在5～20之间，农作作比树木的根土比高，豆科植物比非豆科植物高。
而且，根土比的数值随土质、植物种类及季节等因素的影响而发生变化。
根际土壤中以细菌数量最多，但由于根际分泌物的选择作用，细菌的种类较少，以低分子有机物为营养的革兰氏阴性细菌占绝对优势，有假单胞菌（Pseudomonas）、黄杆菌（Flavobacterium）、土壤杆菌（Agrobacterium）等。
微生物的营养类型
PEP+HPr
酶1
Pyr(丙酮酸）+
P-HPr
2、糖经磷酸化进入细胞膜：膜外环境中的糖先与外膜表面的酶
Ⅱc结合，接着糖分子被由P-HPr Ⅱa酶 Ⅱb酶逐级传递来的磷酸基团激活，最 后通过酶Ⅱc再把这一磷酸糖释放到细胞质中。 酶Ⅱ P-HPr+糖 糖-P +HPr 酶Ⅱ 共有酶Ⅱc 、酶Ⅱa和酶Ⅱb3种。其中酶Ⅱa为细胞质蛋白，无底物特异 性，而酶Ⅱb和Ⅱc均为膜蛋白，它对底物具有特异性选择作用，可通过诱导产生， 种类很多。酶1无底物特异性
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 即能源和碳源的不同而划分的微生物类型
分类标准 1。以能源分 2。以氢供体分 3。以碳源分 营养类型
光能营养型
化能营养型 无机营养型 有机营养型 自养型 异养型 氨基酸自养型 氨基酸异养型 原养型或野生型 营养缺陷型 渗透营养型
第三节 营养物质进入细胞的方式
不通过膜上 载体蛋白
单纯扩散
运送方式
通过膜上载体 蛋白
不耗能
促进扩散
运送前后溶质 分子不变：主 动运送 运送前后溶质 分子改变：基 因移位
耗能
单纯扩散
定义：
又称被动运送，指疏水性双分子层细胞膜在无载体蛋白 参与下，单纯依靠物理扩散方式让许多小分子，非电离分子 尤其是亲水分子被动通过的一种物质运送方式。
蓝细菌、紫硫细菌、绿硫细菌、藻类
光
有机物
红螺菌科的细菌即紫色非硫细菌 硝化细菌、硫化细菌、铁细菌、氢细菌、梳 黄细菌等
第11章生态系统概论
三、生态系统的的主要功能
1生产者主要功能： 生产者包括所有自养的绿色植物、某些光合细菌（绿色硫细菌、紫 色硫细菌和非硫细菌等）和其它自养细菌（硝化细菌、氧化硫细菌 等），它们利用太阳能将二氧化碳和水等无机物合成糖和淀粉等有机 物，并放出氧气。此光合作用的过程直接或间接地为人类和其它生物 提供着进行生命活动所必需的能量和物质。目前已被定名的高等植物 和苔藓约25万种。另外，生态系统中的各种生命活动所需的化学元素， 如N、S、P、K及微量元素，可通过植物根、叶的吸收、合成之后通 过食物链在系统中传递。 2 消费者主要功能： 消费者主要包括各种动物，它们不能制造有机物，而直接或间接依 赖生产者所生产的有机物。根据食物链的等级关系，可分为一级消费 者（食草动物）、二级消费者（以食草动物为食的小型食肉动物）、 三级消费者（以小型食肉动物为食的大型食肉动物）、四级或更高级 的消费者，等等。消费者不仅对初级生产物起着加工、再生产的作用， 且对其它生物种群数量起着调控作用。 3分解者主要功能： 消费者都是异养生物，如细菌、真菌、放线菌及土壤原生动物和一 些小型无脊椎动物。这些微生物在生态系统中连续进行着分解作用， 把复杂的有机物逐步分解成简单的无机物，再重新回到环境中，成为 自养生物的营养物质。每一种天然有机物都能被已经存在于自然界中 的微生物所分解，因此，分解者使营养物质不断地以无机物-有机物无机物的形式循环流动。
第11章微生物的进化、系统发育和分类鉴定
分类(classification)：根据生物特征的相似程度 将其分群归类。
地球上的物种估计大约有150万，其中微生物超过10万种， 而且其数目还在不断增加。
生物分类的二种基本原则：
（参见P313）
a）根据表型(phenetic)特征的相似程度分群归类，这种 表型分类重在应用，不涉及生物进化或不以反映生 物亲缘关系为目标； b）按照生物系统发育相关性水平来分群归类，其目标 是探寻各种生物之间的进化关系，建立反映生物系 统发育的分类系统。
a）在两群生物中，如果同一种分子的序列差异很大时，
------------进化距离远，进化过程中很早就分支了。 b）如果两群生物同一来源的大分子的序列基本相同， ------------处在同一进化水平上。
2. 作为进化标尺的生物大分子的选择原则
1）在所需研究的种群范围内，它必须是普遍存在的。
2）在所有物种中该分子的功能是相同的。
上个世纪60-70年代：
（参见P314）
分析和比较生物大分子的结构特征，特别是
蛋白质、RNA和DNA这些反映生物基因组特征
的分子序列，作为判断各类微生物乃至所有 生物进化关系的主要指征。
分子计时器(molecular chronometers) 进化钟(evolutionary clock)
1. 生物大分子作为进化标尺依据 蛋白质、RNA和DNA序列进化变化的显著 特点是进化速率相对恒定，也就是说，分子 序列进化的改变量(氨基酸或核苷酸替换数 或替换百分率)与分子进化的时间成正比。
b 进化距离，即任意两个生物RNAs 间非同源序列的比例
（参见P317） 2. 特征序列或序列印记（signature sequence）
通过对r RNA全序列资料的分析比较（特别是采 用计算机）发现的在不同种群水平上的特异的 特征性寡核苷酸序列，或在某些特定的序列位 点上出现的单碱基印记。
(完整版)微生物学教学大纲
课程编号：《微生物学》授课大纲学时数： 72讲课：72学制：四年制本科适合专业：生物科学有关专业一、本课程的性质和任务（一）课程的性质微生物学是生命科学中一门理论与实践性较强的重要基础课程，是一门对现代生命科学的发展发挥着不可以取代的重要作用的学科，故本课程分为理论解说和实践授课两大部分（实验部分还有授课大纲）。
理论课授课主要解说微生物发展的历史、微生物的形态构造、营养和代谢特点、遗传规律、生态、传染与免疫和系统分类等内容。
（二）课程的任务：本课程主要面对生物科学专业的本科学生讲课，是专业必修课。
经过学习微生物的形态构造、生理生化、生长生殖、遗传变异、生态分布、传染免疫、分类判断以及微生物与其他生物的互有关系及其多样性，在工、农、医等方面的应用，认识该学科的发展前沿、热点和问题，使学生牢固掌握微生物学的基本理论和基础知识，认识微生物的基本特点及其生命活动规律，为学生今后的学习及工作实践打下宽厚的基础。
二、本课程与其他课程的联系：微生物学是一门专业基础课，与好多课程关系亲近，应在生物化学、遗传学、生理学等课程的基础进步行学习，并为今后专业课，如遗传学、生物化学等课程的学习确定基础。
三、授课内容（一）第一章绪论一、本学期的授课安排二、微生物和你三、微生物学四、微生物的发现和微生物学的发展五、 20 世纪的微生物学六、 21 世纪微生物学发展的特点和趋势授课基本要求：学习微生物学这门课程，必定第一认识什么是微生物、主要种类、特点、发展情况、研究意义等等。
本章要修业生在联系本质的情况下掌握微生物的见解、特点，并提起学生学习微生物的兴趣。
主要知识点与重点：微生物的见解、类群及特点。
（二）第二章微生物的纯培养和显微技术第一节微生物的分别和纯培养一、无菌技术二、用固体培养基获得纯培养三、用液体培养基获得纯培养四、单细胞（孢子）分别五、选择培养分别六、微生物的珍藏技术第二节显微镜和显微技术一、显微镜的种类及原理二、显微观察样品的制备第三节显微镜下的微生物一、细菌和古菌二、真菌三、藻类四、原生动物授课基本要求：掌握微生物学研究的基本技术，即无菌技术、纯种分别技术、培养技术及显微镜技术。
微生物的分类
API系统已为国内外微生物学家所公认，并为许多实验室 普遍选用，适用于API系统鉴定的细菌有700多种，由于具 有自动、快速、高效的特点，可广泛应用于医药、临床、 兽医、食品、水质测定、环境保护、药物生产、发酵、生 物工程、动植物检疫、 生态学和土壤学等 研究，特别适合于 快速、大量的菌株 鉴定。
高度相似、亲缘关系极其接近、与同属内的其他物种有着明 显差异的一大群菌株的总称。在微生物中，一个种只能用该 种内的一个典型菌株当作它的具体代表，此菌株维该种的模 式种。
微生物种的学名表示方法有双名法和三名法 1、双名法 属名＋种名加词＋（首次定名人）＋现名定名人＋现名定名 年份
大肠埃希氏菌 Escherichia coli (Migula) Castellani et Chalmers 1919
2、三名法 属名＋种名加词＋符号subsp或var＋亚种或变种的加词
苏云金芽孢杆菌蜡螟亚种 Bacillus thuringiensis (subsp) galleria
三、种以下的分类单元
1、亚种：是进一步细分种时所用的单元，一般指除某一明显 而稳定的特征外，其余鉴定特征都与模式种相同的种。 2、菌株：它表示任何由一个独立分离的单细胞（或单个病毒 粒）繁殖而成的纯遗传型群体及其一切后代。因此微生物的 每一不同来源的纯培养物均可称为某菌种的一个菌株。 如：E.coli K12 、 E.coli O-157:H7等
❖ 所以，大分子进化的研究必须从鉴定大分 子的功能开始。
一、进化指征的选择
❖ ③为了鉴定大分子序列的同源位置或同源 区，要求所选择的分子序列必须能严格线 性排列，以便进行进一步的分析比较。
❖ ④还应注意根据所比较的各类生物之间的 进化距离来选择适当的分子序列。
第十一章微生物的分类和鉴定ppt课件
例1：苏云金芽孢杆菌蜡螟亚种 Bacillus thuringiensis （subsp）galleria 例2：椭圆酿酒酵母（或酿酒酵母椭圆变种） Saccharomyces cerevisiae （var）ellipsoideus
由于细菌分类单元的划分缺乏一个易于操作的统一标准， 为了减少因采用不同标准界定分类单元所造成的混乱， 细菌系统分类也像其他生物分类一样采用“模式概念”
学名（scientific name）
指一个菌种的科学名称，它是按照《国际 细菌命名法规》命名的、国际学术界公认并通 用的正式名字。
一、双名法（binominal nomenclature）
双名法指一个物种的学名由前面一个属名（generic name）和后面一个种名加词（specific epithet）两部分
Ainsworth从1966年起，就把真菌界分为两大门 （粘菌门和真菌门），并把真菌门再分成五个亚门。 目前，该系统已为各国广大真菌分类学者所普遍采 用，影响较大。
三、酵母菌的分类
酵母菌的分类普遍采用荷兰的Loddov在1970 年提出的分类系统。
在这个分类系统中，以是否形成各类有性孢子 作为分类的起点，
细致的观察和测试，参照一定的，用对比的方法来 确定该微生物的分类地位。
第一节 通用分类单元
三、种以下的分类单元
亚种（subspecies，subsp.，ssp.） 变种（variety，var.） 型（form） 类群（group） 菌株（strain） 小种（race） 相（phase） 态（state）
一般指自然存在的微生物交互变异中的一定阶段。
（八）态（state）
通常指微生物的菌落变异状态，如粗糙、光 滑或粘液状等。
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。
第三章 微生物的营养与代谢
3.鉴别培养基
根据微生物的代谢特点，通过指示剂的显
色反应用以鉴别不同微生物的培养基。
第二节 微生物酶
生化反应多数是在特定酶的参与下进行的 酶促反应。具有很强的催化活性和高度专一性， 称为生物催化剂。酶的主要成分是蛋白质，结 构有两种：
单纯蛋白酶：单成分酶，它本身就是具有
催化活力的蛋白质。
结合蛋白酶：双成分酶，由蛋白质和非蛋
最好的能源为葡萄糖，其他糖类代谢产生
能量的速度慢。发酵工业选用玉米粉、米糠、
麦麸、马铃薯、甘薯和野生淀粉，作为廉价碳 源。
（二）氮源 氮源：能提供微生物细胞组成成分或代谢 产物中的氮素来源的营养物质。 合成氨基酸和碱基，进而合成蛋白质、核 酸等细胞成分。地球氮循环从微生物固氮作用 开始。发酵工业中常用鱼粉、血粉、蚕蛹粉、 豆饼粉和花生饼粉。
质的膜囊，膜囊游离于细胞质中。专一性不强，
摄取物质被胞内酶逐步分解。
胞吐作用 胞吞作用
胞饮作用
四、培养基
培养基：人工配制适合微生物生长、繁殖
和积累代谢产物所需要的营养基质。根据不同
微生物的营养要求，加入适当种类和数量的营
养物，注意碳氮比、酸碱度、氧化还原电位。
（一）根据成分划分
1.天然培养基
解酶在细胞质中；呼吸酶在中间体上或线粒体
上；蛋白合成酶在核蛋白体上。
三、微生物酶在食品工业中的应用
动植物蛋白酶水解生产蛋白肽；烘焙工业
中对淀粉和蛋白质改良；果胶酶澄清果汁。
Better dough makes better bread
For bigger, better-looking baked goods
兼性寄生：既能在活生物体上生活，又能
在死的有机残体上生长。
微生物生长的营养物质及其生理功能
【知识目标】
1．了解微生物细胞的化学组成、掌握微生物生长的五大营养物质及其 生理功能。 2．理解微生物对营养物质吸收的三种方式，对比三种方式的相同与不 同之处。 3．熟悉微生物的营养类型及其划分的依据。 4．掌握培养基的配制原则及配制方法。
【技能目标】
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。 根据微生物生命活动中能量的来源不同，将微生物分为化能型微生物和 光能型微生物。
表 4-5 微生物的营养类型 电子供氢体 H2、H2S、S、H2O 有机物 H2、H2S、Fe2+、 NH4、或 NO2 有机物
营养类型 光能自养型 光能异养型 化能自养型 化能异养型
主要(或惟一)碳源 CO2 有机物 CO2 有机物
能源 光能 光能 无机物 有机物
代表菌 蓝细菌、红硫细菌 红螺菌 硝化细菌、铁细菌 大肠杆菌
通过促进扩散进入细胞的营养物质主要有
氨基酸、单糖、维生素及无机盐等。
三、主动运输
主动运输是指膜外低浓度物质通过细胞膜上特异性载体蛋白构型变化 进入膜内，同时消耗能量，且被运输的物质在运输前后并不发生任何 化学变化的一种物质运送方式。 主动运输在物质运输过程中需要消耗能量，而且可以进行逆浓度运输。 也需要特异性载体蛋白的参与。
四、化能异养型
化能异养型也称化能有机营养型，是一类利用有机化合物（如淀粉、糖 类、纤维素、有机酸等）既作为碳源又作为能源的微生物。 目前在已知的微生物中大多数属于这种营养类型。 根据化能异养型微生物利用有机物的特性，又可以将其分为下列两种类 型： 腐生型微生物：利用无生命活性的有机物作为生长的碳源。 寄生型微生物：寄生在生活的细胞内，从寄生体内获得生长所需要的营 养物质。 腐生型和寄生型之间还存在中间类型：兼性腐生型或兼性寄生型。 如：人和动物肠道内普遍存在的大肠杆菌。
微生物的营养
培养基的类型及应用
天然培养基
培养基含有化学成分还不清楚或化学成 分不恒定的天然有机物
按成分划分
牛肉膏蛋白胨培养基、麦芽汁培养基、 LB培养基
合成培养基
由化学成分完全了解的物质配制而成 的培养基， 高氏1号合成培养基培养查、氏合成培 养基
固体培养基
凝固剂－凝胶、硅胶等 微生物的分离、鉴定、活菌计 数及菌种保藏
加富培养基 按用途 划分
鉴别培养基
大肠杆菌强烈分解乳糖而产生大量的混 合酸，菌体呈酸性，菌落被染成深紫色， 从菌落表面的反射光中还可看到绿色金
属金属闪光。
选择培养基
选择培养基
用于将某种或某类微生物从混杂的微生物群体中 分离出来的培养基，根据不同种类微生物的特殊 营养需求或对某种化学物质的敏感性不同，在培 养基中加入相应的特殊营养物质或化学物质，抑 制不需要的微生物的生长，有利于所需微生物的 生长
分析方法
1、化学法 2、亚显微结构分析法
煅烧法
无机物： 无机盐
水： 占细胞总重量75%-90%
①水 ②碳源 1、营养物质 ③氮源 ④无机盐 ⑤生长因子 有些细菌需要 2、温度
细菌生长条件
3、PH
①对氧气要求：专性需氧菌 微需氧菌 4、对气体要求 兼性厌氧菌 专性厌氧菌 ②对CO2要求： 5% CO2
一、微生物细胞的化学组成
第 一 节 微 生 物 的 营 养 要 求
化学元素－构成微生物细胞的物质基础
主要元素： 碳、氢、氮、氧、磷、硫 钾、钠、铁、镁、钙等 微量元素： 锌、锰、钠、氯、钼、硒、铜、 钴、钨、镍、硼、
第 一 节 微 生 物 的 营 养 生物等
配制培养基的原则
控制pH条件
培养基的pH必须控制在一定的范围内，以满足不同类型微 生物的生长繁殖或产生代谢产物。通常培养条件：细菌与 放线菌：pH7~7.5； 酵母菌和霉菌：pH4.5~6范围内生长； 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 第三节 营养物质进入细胞的方式
细胞膜外
细胞膜
细胞膜内
S S SEnz2来自SEnz2~
HPr
P
Enz1+ PEP 丙酮酸
Enz2
S
P
Enz2 S
~
HPr
基团移位模式图 基团移位模式图
四种运输营养物质方式的比较
比较项目 特异载体蛋白 运输速度 物质运输方向 胞内外浓度 运输分子 能量消耗 运输后物质的 结构
单纯扩散 促进扩散 无 慢 由浓至稀 相等 无特异性 不需要 不变 有 快 由浓至稀 相等 特异性 不需要 不变
酶1
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， 是一种低分子量的可溶性蛋白，结合在细胞膜上， 是一种低分子量的可溶性蛋白 具有高能磷酸载体的作用。 具有高能磷酸载体的作用。
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II结合， 膜外环境中的糖先与外膜表面的酶 结合，再被转运 结合 到内膜表面。这时，糖被 上的磷酸激活， 到内膜表面。这时，糖被P-HPr上的磷酸激活，并通过酶 上的磷酸激活 II的作用将糖 磷酸释放到细胞内。 的作用将糖-磷酸释放到细胞内 的作用将糖 磷酸释放到细胞内。
主动运输 有 快 由稀至浓 胞内浓度高 特异性 需要 不变
基团转位 有 快 由稀至浓 胞内浓度高 特异性 需要 改变
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细胞膜 外
细胞膜
细胞膜 内
单纯扩散模式图
2、促进扩散 (facilitated diffusion) 、
营养物通过与细胞膜上载体蛋白（ 营养物通过与细胞膜上载体蛋白（也称作透过酶 载体蛋白 permease）的可逆性结合来加快其传递速度。 ）的可逆性结合来加快其传递速度。 营养物质本身在分子结构上不会发生变化； 营养物质本身在分子结构上不会发生变化； 结构上不会发生变化 不消耗代谢能量，故不能进行逆浓度运输。 运输的速率 不消耗代谢能量， 不能进行逆浓度运输。 由胞内外该物质的浓度差决定； 由胞内外该物质的浓度差决定； 需要细胞膜上的载体蛋白（透过酶）参与物质运输； 需要细胞膜上的载体蛋白（透过酶）参与物质运输； 载体蛋白 被运输的物质与载体蛋白有高度的特异性； 被运输的物质与载体蛋白有高度的特异性； 特异性 营养物浓度过高时, 与载体蛋白出现饱和效应 饱和效应； 营养物浓度过高时 与载体蛋白出现饱和效应； 促进扩散的运输方式多见于真核微生物中。 促进扩散的运输方式多见于真核微生物中。
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第十一章微生物第三节微生物的营养一、微生物的营养(一)微生物元素构成1.微生物细胞化学组成：与其他生物的大体相同，也是由C、H、O、N、P、以及其他元素组成，其中C、H、O、N占细胞干重的90%以上。
2.化学组成特点：分析下表可以看出微生物与其他生物在化学组成的统一性以及不同微生物化学组成的差异性。
C、H、O、N、P、S在不同微生物体内含量(二)微生物的五大营养物质：组成微生物的化学元素分别来自微生物生长所需的营养物质，营养物质按照它们在机体中的生理作用，将它们区分为碳源、氮源、生长因子、水和无机盐。
各类营养物质都有一定的功能，不同代谢类型的生物所需营养物质、类型不同。
1.碳源1)概念：凡能为微生物提供所需碳元素的营养物质。
2)来源：无机碳源，如CO2、NaHCO3等；有机碳源，如糖类（纤维素、淀粉、葡萄糖、麦芽糖等）、脂肪酸、花生粉饼、石油等。
最常用的是糖类尤其是葡萄糖。
自养微生物以CO2或碳酸盐为唯一碳源进行代谢生长；异养微生物必须以有机物作为碳源进行代谢生长。
3)作用：主要用于构成微生物的细胞物质和一些代谢产物；异养微生物的主要能源物质。
4)说明：不同种类的微生物，对碳源需要差别大。
如甲基营养菌只利用甲醇、甲烷，假单胞菌则能利用90多种含碳化合物。
5)应用：利用某些微生物碳源的特殊性可以解决以下实际问题：利用某些细菌、放线菌、酵母菌以石油作为碳源的原理，消除石油污染。
运用某些细菌可以分解、利用氰化物、酚等有毒物质的原理处理有害物质。
研宄开发以纤维素、石油、CO2作为碳源和能源的工业微生物，解决工业发酵用粮与人们日常用粮的矛盾。
2.氮源1)概念：凡能为微生物提供所需氮元素的营养物质。
氮源是蛋白质及其不同程度的降解产物，如蛋白胨（多肽混合物）、氨基酸，以及铵盐、硝酸盐、嘌呤、嘧啶、尿素、胺、分子氮等。
2)来源：无机氮源，如N2、氨、铵盐、硝酸盐等；有机氮源，如尿素、牛肉膏、蛋白胨、氨基酸等。
最常用的氮源是铵盐和硝酸盐。
①异养微生物含C、H、O、N的化合物既是碳源，又是氮源。
②各种微生物的氮源是不同的：对于许多微生物来说，既可利用无机含氮化合物作为氮源，也可利用有机含氮化合物作为氮源。
固氮微生物可以利用氮气作为氮源进行生长。
铵盐、硝酸盐等既可作为微生物最常用的氮源，也可作为某些化能自养微生物的能源物质（如硝化细菌）。
③自生固氮菌的碳源和氮源分别是有机碳和氮气。
自养微生物与异养微生物类型的划分主要是依靠能以CO2作为生长的主要或惟一碳源，而不决定于氮源，例如异养微生物最常用的氮源之一是无机氮源中的铵盐和硝酸盐。
3)作用：主要用于合成蛋白质、核酸以及含氮的代谢产物。
3.生长因子：生长因子是微生物生长不可缺少的微量的有机物，但不能用简单的碳、氮源自行合成的有机物，主要包括维生素、氨基酸、碱基、甾醇、胺类、C4〜C6脂肪酸等。
(1)生长因子鉴定：微生物在含有碳源、氮源、水、无机盐的培养基中不能生长或生长极差，但当补充生长因子后，微生物就生长良好，可以证明某种物质是某种微生物的生长因子。
(2)微生物需要补充外源生长因子的原因：往往是由于缺乏合成这些物质所需的酶，或合成能力有限。
一些天然物质如酵母膏、牛肉膏、动植物组织提取液等，可以为微生物提供生长因子。
(3)生长因子虽是一种重要的营养要素，但它与碳源、氮源和能源不同，并非任何一种微生物都需从外界吸收。
如生长因子自养型微生物包括多数真菌、放线菌和不少细菌（大肠杆菌）等都不需外界提供生长因子；生长因子异养型微生物则需补充多种生长因子，如乳酸菌、各种动物致病菌、原生动物和支原体等。
4.无机盐1)概念：无机盐主要为微生物提供除碳、氮以外的各种重要元素，包括P、S、K、Mg、Ca、Na和Fe 等大量元素和Cu、Zn、Mn、Mo和Co等微量元素。
2)作用：无机盐的生理功能十分重要，主要作为细胞的分子成分、渗透压的维持、酶的激活剂、稳定pH值等作用。
5.水：水在生物体内的含量很高，在低等生物尤其是微生物体内含量更高，如细菌体内占80%，酵母菌占75%，霉菌占85%。
水不仅是最优良的溶剂，而且可维持生物大分子结构的稳定。
(三）微生物与动植物所需营养物质的比较1.营养物质的概念：营养物质是指维持机体生命活动、保证发育、生殖所需的外源物质。
2.各类生物营养物质比较A.人及动物：营养物质包括水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质、维生素、膳食纤维七类。
B.植物：营养物质包括矿质元素、水、CO2等三类。
C.微生物：水、无机盐、碳源、氮源、生长因子五类。
3.微生物所需的无机盐与植物所需的矿质元素有差别：比如NH4+，在微生物是氮源，在植物是矿质元素。
CO32-对植物是矿质元素，对异养型微生物是无机盐，对自养型生物可以是碳源。
人及动物所需的无机盐中，没有氮，他们所需要的氮主要来自蛋白质等。
4.不同生物微量有机物：维生素是人需要的微量有机物，生长因子是微生物需要的微量有机物。
维生素在人体内是维持新陈代谢和某些生理功能的必不可少的物质，大多是酶的组成的部分。
生长因子在微生物中也是酶的组成成分，如氨基酸和维生素；有些还是核酸的组成部分，如碱基。
典例1酵母菌培养液常含有一定浓度的葡萄糖，但当葡萄糖浓度过高时，反而抑制微生物的生长，原因是（）。
A.碳源供应太充足B.细胞会发生质壁分离C.改变了酵母菌的pH值D.葡萄糖不是酵母菌的原料典例2反刍动物能以富含纤维素的草料为食，是因为它们有特殊的器官一一瘤胃，瘤胃中生活着许多微生物，其中有一些微生物能分解纤维素，反刍动物胃内这些分解纤维素的微生物的代谢类型最可能是（）。
A.自养需氧型B.异养厌氧型C.异养需氧型D.自养厌氧型典例3某研宄小组利用能检测气压变化的密闭装置来探究微生物的呼吸作用，实验设计如下。
关闭活栓后，U形管右管液面高度变化反映瓶中气体体积变化。
实验开始时将右管液面高度调至参考点，实验中定时记录右管液面高度相对于参考点的变化（忽略其他原因引起的容积变化)。
下列有关说法不正确的是（）。
A.甲组右管液面变化，表示的是微生物呼吸消耗的O2量B.乙组右管液面变化，表示的是微生物呼吸释放的CO2量和消耗的O2量之间的差值C.甲组右管液面升高，乙组不变，说明微生物只进行有氧呼吸D.甲组右管液面不变，乙组下降，说明微生物进行乳酸发酵典例4在光亮处用同一种培养液分别培养单细胞绿藻和酵母菌，结果如图所示A.缺少无机盐B.氧气含量太高C.缺少有机养分D.不含二氧化碳二、培养基的分类1.按照物理性质划分：制作固体培养基时要加入凝固剂。
凝固剂多种，最常用的是琼脂，明胶也是一种常用的凝固剂。
液体培养基营养物质分布均匀，与菌体充分接触，有利于微生物更快吸收营养，有利于菌体繁殖、积累产物，因而适于大当需要酵母和霉菌时，可以向培养基中青霉素，在培养基中加入高浓度食盐可以抑制多数细菌生长，但是不影响金黄色葡萄球菌的生长。
在培养集中加入伊红和美蓝培养基可以鉴别大肠杆菌，如果有，则其代谢产物与该试剂结合，使菌落呈深紫色，并带有金属光泽。
TIPS:加入高浓度食盐可分离金黄色葡萄球菌；加入青霉素可分离酵母菌和霉菌；不加N源可分离固氮微生物；加入伊红-美蓝可鉴别大肠杆菌。
4.通用培养基：满足多种微生物的营养需求，如蛋白胨牛肉膏培养基。
典例5判断下列有关微生物营养与培养基的叙述。
(1)常用液体培养基分离获得细菌单菌落（）。
(2)培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐，有时还需要加入一些特殊的物质（）。
(3)选择培养基可以鉴定某种微生物的种类（）。
(4)在配制培养基时，除满足营养需求外，还应考虑pH、O2及特殊营养物质的需求（）。
(5)培养微生物的培养基分装到培养皿后进行灭菌（）。
(6)用蒸馏水配制牛肉膏蛋白胨培养基，经高温、高压灭菌后倒平板（）。
(7)从物理性状的角度看，选择培养基多属于固体培养基（）。
(8)牛肉膏与蛋白胨不仅能为微生物提供碳源、氮源、无机盐，还能为微生物提供生长因子（）。
(9)一个由KH2P04、Na2HP04、H20、NH4HC03配制的培养基中含有4种营养物质（）。
典例6现有两种培养基，己知其配制时所加的成分和含量如下，用这两种培养基A.培养基甲适于分离自养型自生固氮菌；培养基乙适于分离异养型自生固氮菌B.培养基甲适于分离异养型自生固氮菌；培养基乙适于分离自养型自生固氮菌C.培养基甲培于分离酵母菌；培养基乙适于分离真细菌D.培养基甲适于分离自养型共生细菌；培养基乙适于分离异养型共生固氮菌典例7用来判断选择培养基是否起到了选择作用需要设置的对照是（）。
A.未接种的选择培养基B.未接种的牛肉膏蛋白胨培养基C.接种了的选择培养基D.接种了的牛肉膏蛋白胨培养基典例8在农田土壤的表层自生固氮菌较多。
用表层土制成的稀泥浆接种到特制的培养基上培养，可将自生固氮菌与其他细菌分开，对培养基的要求是（）。
①加抗生素②不加抗生素③加氮素④不加氮素⑤加葡萄糖⑥不加葡萄糖⑦37°C恒温箱中培养⑧28〜30°C恒温箱中培养A.①③⑤⑦B.②④6⑧C. ②④⑤⑧D. ②④6⑦典例9通过选择培养基可以从混杂的微生物群体中分离出所需的微生物。
在缺乏氮源的培养基上大部分微生物无法生长；在培养基中加入青霉素可以抑制细菌和放线菌；在培养基中加入10%酸可以抑制细菌和霉菌。
利用上述方法不能分离出（）。
A.大肠杆菌B.霉菌C.放线菌D.固氮细菌三、微生物的接种：将微生物接到适于它生长繁殖的人工培养基上或活的生物体内的过程叫做接种。
1.接种工具：在实验室用得最多的接种工具是接种环、接种针。
由于接种要求或方法的不同，接种针的针尖部常做成不同的形状，有刀形、耙形等之分。
有时滴管、吸管也可作为接种工具进行液体接种。
在固体培养基表面要将菌液均匀涂布时，需要用到涂布棒。
2.接种方法：划线接种、穿刺接种、涂布接种、液体接种等。
1)划线接种：这是最常用的接种方法，用来纯化细菌（不能计数）。
即在固体培养基表面作来回直线形的移动，就可达到接种的作用。
常用的接种工具有接种环，接种针等。
在斜面接种和平板划线中就常用此法。
最简单的分离微生物的方法是平板划线法。
用无菌的接种环取培养物少许在平板上进行划线。
①接种环灭菌：通常接种环在火焰上充分烧红（接种柄，一边转动一边慢慢地来回通过火焰三次)，冷却，先接触一下培养基，待接种环冷却到室温后（以免温度太高杀死菌种），才可用它来挑取含菌材料或菌体，迅速地接种到新的培养基上。
然后，将接种环从柄部至环端逐渐通过火焰灭菌，复原。
不要直接烧环，以免残留在接种环上的菌体爆溅而污染空间。
每次划线之前都需要灼烧接种环灭菌。
②接种操作：平板接种时，通常把平板的面倾斜，把培养皿的盖打开一小部分进行接种。
试管口或瓶壁外面不要接触底皿边，试管或瓶口应倾斜一下在火焰上通过。