微生物营养
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
微生物的营养类型
引言概述：微生物是一类生存在自然界中的微小生物体，包括细菌、真菌、藻类和原生动物等。
微生物的营养类型是指微生物在生长和代谢过程中依赖的能量来源和碳源，它们可以分为多种类型，包括化石能、光合能和化学能等。
本文将详细讨论微生物的营养类型，以期更好地了解微生物的生态角色和重要性。
正文内容：一、化石能类型1.概述：化石能（或称有机碳源）类型的微生物依赖有机物作为能量来源，分解复杂的有机化合物为无机物，同时释放能量供自身生长繁殖。
2.部分分解微生物：这些微生物通过分解有机物质，如蛋白质、脂肪和多糖，产生能量，如厌氧分解的硫酸盐还原菌和产酸菌。
其中，硫酸盐还原菌利用硫酸盐作为最终电子受体，产生硫化氢。
3.好氧有机物分解微生物：这些微生物依赖于氧气进行有机物分解，如氧化亚勒多酮酸细菌和氨氧化细菌。
4.细胞外酶产生微生物：这些微生物分泌酶，分解外源性有机物质，如玉米皮霉和木霉菌等。
5.真细菌和原核细胞：这些微生物利用化石能类型的微生物作为能量来源，如乳酸菌和大肠杆菌等。
二、光合能类型1.概述：光合能类型的微生物通过光合作用将光能转化为化学能，同时利用二氧化碳作为碳源进行碳固定。
2.光合细菌：这些微生物在光合过程中利用无机物质作为电子捐体，如紫硫细菌和非硫细菌。
3.光合藻类：这些微生物通过光合作用产生氧气和有机物质，如蓝藻和硅藻。
4.绿色硫细菌：这些微生物利用二硫化碳和硫化氢作为电子捐体，产生硫颗粒，并且可以在缺氧环境中进行光合作用。
5.古菌：这些微生物在深海黑液泉等极端环境中进行光合作用，如嗜热古菌和嗜酸古菌。
三、化学能类型1.概述：化学能类型的微生物以无机物质作为能量来源，进行化学反应以产生能量。
2.氨氧化细菌：这些微生物将氨氧化为亚硝酸，产生能量，并在氮循环过程中发挥关键作用。
3.亚硝酸还原菌：这些微生物将亚硝酸还原为氮气，产生能量，并参与全球氮循环。
4.硫化氢氧化细菌：这些微生物将硫化氢氧化为硫酸盐，产生能量，并参与硫循环过程。
微生物六大营养要素及功能
微生物六大营养要素及功能
微生物的六大营养要素及功能如下：
1. 碳源：能满足微生物生长繁殖所需碳元素的营养物。
2. 氮源：能提供微生物生长繁殖所需氮元素的营养源。
少数能提供能源，只有少数自养微生物如硝化细菌能利用铵盐、硝酸盐产生能量。
3. 能源：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。
4. 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。
其作为酶的辅基或辅酶参与新陈代谢，补充微生物所需的氨基酸，利用嘌呤、嘧啶来合成核苷酸，再合成核酸。
5. 无机盐：可为微生物提供除碳、氮源以外的各种重要元素，作为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，调节并维持细胞的渗透压平衡，控制细胞的氧化还原电位。
6. 水：是一切生命活动的必须条件，是微生物生长必不可少的物质。
这些营养要素是微生物生长和繁殖所必需的，对于维持微生物的生命活动具有重要作用。
简述微生物的4种基本营养类型
简述微生物的4种基本营养类型微生物是一类微小的生物体，包括细菌、真菌、病毒等。
它们在自然界中具有重要的生态作用，并且具有多样的营养类型。
下面将简述微生物的四种基本营养类型。
第一种基本营养类型是光合营养。
光合营养是指通过光合作用将光能转化为化学能，以此合成有机物的一种营养方式。
光合微生物主要包括一些细菌和藻类。
它们利用细胞中的光合色素吸收光能，并利用光合作用中的电子传递链和ATP合成途径，将二氧化碳和水合成为有机物，同时释放出氧气。
第二种基本营养类型是化学营养。
化学营养是指微生物通过化学反应来获取能量和原料，并合成有机物质的一种营养方式。
这类微生物被称为化能微生物。
化学营养微生物可以利用无机化合物、有机化合物或气体等作为能量和原料来源。
其中，一些细菌可以利用无机化合物如氨、硫化氢等进行氧化反应，从而释放出能量。
另一些细菌则可以通过对有机物质进行降解分解，从中获取能量和碳源。
第三种基本营养类型是腐生营养。
腐生营养是指微生物以死亡有机物为食，进行降解分解并吸收有机物质的一种营养方式。
腐生微生物主要包括一些真菌和一些细菌。
它们通过分泌各种腐解酶，将死亡有机物分解为简单的小分子化合物，进而进行吸收和利用。
第四种基本营养类型是寄生营养。
寄生营养是指微生物借助寄主的营养和生理代谢，从中获取所需的营养物质的一种营养方式。
寄生微生物包括一些细菌、真菌和寄生虫。
它们通过侵入和寄生于寄主的身体，利用寄主的营养物质和组织来维持自身的生长和繁殖。
综上所述，微生物具有四种基本的营养类型：光合营养、化学营养、腐生营养和寄生营养。
微生物以其多样的营养方式，为生态系统的循环和平衡提供了重要的贡献。
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是一类微小的生物体，主要包括细菌、真菌和病毒等。
它们在自然界中广泛存在，对生物圈的平衡和生态系统的稳定起着重要的作用。
微生物的生长和繁殖需要六大营养物质，包括碳源、氮源、磷源、硫源、微量元素和水。
下面将分别介绍这六大营养物质对微生物的重要性。
一、碳源：碳是微生物体内重要的结构组分，也是微生物生长和繁殖的重要能源。
微生物通过代谢途径将有机物氧化为二氧化碳释放出能量，并将碳原子用于合成细胞组分，如蛋白质、核酸和脂类等。
碳源的种类和浓度对微生物生长有重要影响。
常见的碳源包括葡萄糖、果糖、麦芽糖等单糖，以及淀粉、纤维素等复合碳水化合物。
二、氮源：氮是微生物体内蛋白质和核酸等生物大分子的组成元素，也是微生物生长的重要营养物质之一。
微生物通过吸收和利用氮源合成蛋白质和核酸，并参与能量代谢过程。
常见的氮源包括无机氮化物（如硝酸盐、铵盐）和有机氮化物（如氨基酸、蛋白质等）。
三、磷源：磷是微生物体内核酸、脂质和磷酸化合物的重要组成元素，也是能量转移和转化的关键物质。
微生物通过吸收和利用磷源合成核酸和磷酸化合物，并参与细胞代谢过程。
常见的磷源包括磷酸盐和有机磷化合物等。
四、硫源：硫是微生物体内硫酸盐、硫酸氢盐和硫酸基的重要组成元素，也是微生物生长和代谢的重要营养物质之一。
微生物通过吸收和利用硫源合成硫酸盐、硫酸氢盐和硫酸基等化合物，并参与细胞代谢过程。
常见的硫源包括硫酸盐、硫酸氢盐和含硫氨基酸等。
五、微量元素：微生物生长和代谢需要多种微量元素的参与，包括铁、锰、锌、铜、钴、钼等。
这些微量元素在微生物体内作为酶的辅因子参与细胞代谢和酶催化反应，对微生物的生长和繁殖具有重要影响。
六、水：水是微生物生命活动的基本条件，也是微生物生长和代谢的重要溶剂。
水可以作为微生物体内各种化学反应的介质，参与细胞代谢和物质转运。
微生物通过吸收和利用水中的溶解氧和溶解营养物进行生长和繁殖。
微生物的生长和繁殖离不开碳源、氮源、磷源、硫源、微量元素和水这六大营养物质的供应。
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。
微生物的营养
一、微生物细胞的化学组成
（一） 细胞化学元素组成：整个生物界大体相同，主要 是C、H、O、N（占干重90－97%），C占约50%， C/N一般是5:1。
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。
微生物细胞中几种主要元素的含量 （干重的％）
➢ 有些微生物需要从外界吸收现成的氨基酸作为 氮源才能生长，这类微生物叫做氨基酸异养型 生物，也叫营养缺陷型。
3、能源
➢ 定义：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。
➢ 种类： （1）化学物质： 有机物——化能异养微生物的能源（同碳源）； 无机物——化能自养微生物的能源（不同于碳源），如
类 元素水平 型
化合物水平
培养基原料水平
C·H·O·N·X 复杂蛋白质、核酸等 牛肉膏、蛋白胨、花生饼
有
粉等
机 C·H·O·N 多数氨基酸、简单蛋白 一般氨基酸、明胶等
碳
质等
C·H·O
糖、有机酸、醇、脂类 葡萄糖、蔗糖、各种淀粉、
等
糖蜜等
C·H
烃类
天然气、石油及其不同馏 份、石蜡油等
无 C(?)
—
—
➢ 实验室常用的氮源
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
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。
➢ 不需要利用氨基酸作为氮源，能利用尿素、铵 盐、硝酸盐甚至氮气等简单氮源自行合成所需 要的一切氨基酸，这种微生物称为氨基酸自养 型生物。
NH4+，NO2-，S，H2S，H2和Fe2+等，这类微生物主要有 硫化细菌、硝化细菌、氢细菌与铁细菌，在自然界物质转 换过程中起着重要的作用。
微生物的五大营养要素及其生理功能
微生物的五大营养要素及其生理功能微生物是一类极为微小的生物体，包括细菌、真菌和病毒等。
它们以各种不同的方式获取营养，以维持其正常的生物学功能。
微生物的五大营养要素是碳、氮、磷、硫和微量元素。
下面将逐个介绍这些营养要素及其生理功能。
1.碳（C）：碳是微生物体内最重要的元素之一，它是构成有机物的基础。
微生物利用碳来合成细胞组成部分，如蛋白质、核酸、脂质和多糖。
碳还用于能量代谢过程中的有机物氧化，从而获取生命活动所需的能量。
微生物可以从有机和无机源中获取碳。
典型的有机源包括葡萄糖、果糖和乳糖等，而无机源主要是二氧化碳。
2.氮（N）：氮是微生物体内蛋白质和核酸的重要组成元素。
微生物通过氮的转化过程将氨、硝酸盐或有机氮转化为氨基酸，然后合成蛋白质。
微生物还能从一些无机氮化合物中获取能量，如硝酸盐的还原过程能产生反应所需的能量。
3.磷（P）：磷在微生物体内存在于DNA、RNA、ATP（三磷酸腺苷）和磷脂等有机物中。
微生物利用磷合成核酸和能量储存分子ATP，在细胞代谢和生长中起着重要作用。
磷还是微生物体内多元酸和磷脂酰胆碱等重要分子的组成元素。
4.硫（S）：硫在微生物体内存在于蛋白质和核酸的硫氨基酸（如蛋氨酸和半胱氨酸）中。
硫原子具有特定的化学性质，在蛋白质的折叠和稳定性中起着重要作用。
硫还参与微生物体内的代谢反应，如硫酸盐的还原和硫酸胺基酸的反应。
5.微量元素：微生物还需要一些微量元素来完成其生物学功能。
常见的微量元素包括铁（Fe）、锰（Mn）、镁（Mg）、锌（Zn）、铜（Cu）、钴（Co）和钼（Mo）等。
这些微量元素在微生物体内作为辅酶或酶的一部分，参与细胞的代谢过程。
总体而言，微生物的五大营养要素对其生物学功能起着至关重要的作用。
这些要素不仅是构成微生物体结构的基本组成成分，还是微生物体内许多重要化学反应的催化剂。
通过碳、氮、磷、硫和微量元素的摄取和转化，微生物能够完成其代谢过程、细胞增殖、免疫反应和生物修复等生理功能。
6.5第五章微生物的营养和代谢
二、微生物的营养类型
形态结构 微生物的多样性
营养类型
营养物质
需要什么？
营养类型
怎么消耗？
能能营养型
碳源不同
自养型：CO2 异养型:有机物
光能自养型（光能无机营养型）
营 养
光能异养型（光能有机营养型）
类 型 化能自养型（化能无机营养型）
第一节 微生物的营养物质和营养类型
一、微生物的营养
1、微生物营养的概念 微生物营养(nutrition)：微生物从环境中摄取生命活动所必需的 能量和物质以满足其生长繁殖需要的一种生理过程,是一切生命 活动的基础。
2、微生物的营养物质及其功能 微生物营养物质：能被微生物吸收利用的物质
水
微生物生长所需的重要成分，在细胞的化学成分中含量最多。 含量（因种类、生活条件和发育时期不同有差异）
半合成培养基：部分天然材料，部分纯化学试剂 优点：配制方便，微生物生长良好 常用：马铃薯蔗糖培养基
根据物理状态不同 固体培养基 凝固体培养基：在液体培养基中，加入凝固剂 琼脂，明胶等 天然固体培养基：固体营养物，如麸皮，米糠等
用途：菌种分离、鉴定、选种、育种、菌种保存 半固体培养基
琼脂0.2%-0.5% 用途：细菌运动的观察，噬菌体效价测定，
选择培养基（selective medium） 定义：根据某种微生物生长的特殊要求或对某些化学、物理因素
的抗性而设计的培养基。 特点：在培养基中加入相应的特殊营养物质或化学物质以抑
制不需要的微生物的生长，利于所需要的微生物的生长。 目的：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。
例如：加青霉素、四环素、链霉素分离酵母菌和霉菌。
微生物的营养学习教案
定期观察
定期观察微生物的生长情 况，记录生长曲线和繁殖 数量，以便及时调整培养 条件。
防止突变
在培养过程中要防止微生 物发生突变，保持微生物 的遗传稳定性。
07 微生物营养在实 际应用中价值
在食品工业中应用
发酵食品制作
利用微生物的代谢作用，将食品原料转化为具有特殊风味和营养价 值的发酵食品，如面包、啤酒、酸奶等。
某些微生物不能合成全部所需氨基酸，需 从外界摄取，如谷氨酸、天冬氨酸等。
嘌呤和嘧啶类生长因子
生长因子对微生物生长的影响
对部分微生物的生长和核酸合成有重要作 用。
生长因子的种类和浓度对微生物的生长和代 谢也有重要影响，缺乏必要的生长因子会导 致微生物生长异常。
氮源与生长因子关系及影响
氮源和生长因子的相互关系
培养条件设置与优化方法
培养条件
包括温度、湿度、光照、pH值等，这些条件对微生物的生长和繁殖有重要影 响。
优化方法
通过单因素实验、正交实验等方法，对培养条件进行优化，提高微生物的生长 速度和繁殖效率。
培养过程中注意事项
01
02
03
无菌操作
在培养过程中要保持无菌 操作，避免杂菌污染，影 响实验结果。
案例分析：成功与失败经验分享
成功案例
总结成功的实验操作经验，如正确的无菌操作、准确的样 品处理、合理的实验设计等，以便他人借鉴和学习。
失败案例
分析实验失败的原因，如操作失误、样品污染、实验条件 控制不当等，并提出改进措施，避免类似错误再次发生。
经验分享
鼓励实验者分享自己的实验心得和体会，包括实验技巧、 注意事项、问题解决方法等，促进实验技能的提高和交流 。
转化
在微生物体内，碳源和能源可以相互转化。例如，葡萄糖既可以作为碳源提供碳骨架，又可以通过氧化释放能量 作为能源。另外，一些微生物还能够利用无机碳源（如二氧化碳）和能源（如氢气）合成有机物，实现碳源和能 源的转化。
《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；
微生物四种营养类型的特点
微生物四种营养类型的特点微生物是一类非常微小的生物体，可以分为四种不同的营养类型：光合营养、化学合成营养、混合营养和异养营养。
这四种营养类型各有特点。
光合营养是一种通过光能合成有机物的营养方式。
光合微生物包括叶绿素、细菌和叶绿素的分泌生物等。
这些微生物利用阳光作为能源，将二氧化碳和水转化为有机物和氧气。
光合微生物在水或湿润环境中生长，并依赖于太阳能的辐射。
化学合成营养是一种通过无机物合成有机物的营养方式。
化学合成微生物包括硫酸盐还原菌和硝酸盐氧化菌等。
这些微生物获取能量的方式是通过化学反应将无机物转化为有机物。
硫酸盐还原菌将硫酸盐还原为硫化物，而硝酸盐氧化菌将硝酸盐氧化为亚硝酸盐。
这些微生物生活在土壤和水体中，起到了重要的生态作用。
混合营养是一种通过同时利用光合和化学合成两种方式合成有机物的营养方式。
这种营养方式的微生物包括一些蓝藻和细菌等。
这些微生物可以同时利用光能和化学反应的能量合成有机物。
这种混合营养的特点是适应能力强，可以在不同环境中生长。
异养营养是一种通过摄取有机物质为能源合成有机物的营养方式。
异养微生物包括一些真菌和细菌等。
这些微生物无法自己合成有机物，只能从外界获取有机物。
它们可以从其他生物体或有机废料中摄取有机物质，通过分解和吸收来获取能量。
异养微生物具有较强的分解能力，能够分解和吸收多种有机物质。
这些微生物在自然界中起着分解和循环有机物的重要作用。
总的来说，微生物的四种营养类型各具特点，适应不同的环境和生态角色。
光合营养和化学合成营养是微生物通过不同方式合成有机物的能力，混合营养则是兼具两种方式的能力，异养营养则是微生物通过摄取有机物质为能源合成有机物的能力。
这些不同的营养方式使得微生物能够在不同的环境中生长和生存，发挥着重要的生态作用。
微生物营养名词解释
微生物营养名词解释
微生物营养是指微生物在生长和代谢过程中所需的营养物质。
微生物营养涉及到多种营养物质，包括碳源、氮源、磷源、微量元素等。
以下是对这些微生物营养名词的解释。
1. 碳源：微生物所需的碳元素来源，能够提供能量和碳骨架。
2. 氮源：微生物所需的氮元素来源，是组成蛋白质和核酸的必要元素。
3. 磷源：微生物所需的磷元素来源，是组成核酸、磷脂等生物分子的必要元素。
4. 微量元素：微生物需要的铁、锰、锌等微量元素，虽然数量很少，但对微生物的生长和代谢至关重要。
5. 生长因子：微生物在生长过程中需要的特定化合物，例如维生素和氨基酸等。
6. 氧气：氧气是许多微生物生长和代谢过程所必需的气体，但有些微生物却可以在没有氧气的情况下生长和代谢。
7. pH：微生物所需的最适生长环境的酸碱度。
8. 温度：微生物所需的最适生长环境的温度范围。
了解微生物营养对于微生物生长和代谢的控制与调节非常重要，同时也为微生物应用研究提供了基础。
《微生物的营养》 知识清单
《微生物的营养》知识清单一、微生物需要哪些营养物质微生物和我们人类一样，要生长、繁殖和进行各种生命活动，就需要从外界获取营养。
它们所需的营养物质主要包括以下几大类：1、碳源碳是构成微生物细胞的重要元素，就像我们盖房子需要的砖头一样。
微生物能利用的碳源非常广泛，包括有机碳源和无机碳源。
有机碳源像葡萄糖、蔗糖、淀粉等，是微生物最喜欢的“美食”；无机碳源则有二氧化碳、碳酸盐等。
2、氮源氮是构成蛋白质和核酸等重要生物大分子的关键元素。
微生物可以利用的氮源有铵盐、硝酸盐、氮气、有机氮化合物（如蛋白胨、牛肉膏等）。
3、能源能源为微生物的生命活动提供动力。
能源物质包括化学物质（如葡萄糖）和光能（某些光合微生物利用）。
4、无机盐无机盐虽然需求量不大，但对微生物的生命活动却至关重要。
比如，磷是核酸和磷脂的组成成分；硫是某些氨基酸和维生素的组成元素；铁是细胞色素和酶的辅基。
5、生长因子这是一些微生物自身不能合成，但生命活动又必不可少的有机物质，像维生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶等。
二、微生物获取营养的方式微生物获取营养的方式多种多样，主要有以下几种：1、扩散这是一种简单的方式，营养物质通过浓度差从高浓度区域向低浓度区域扩散进入微生物细胞。
但这种方式效率比较低，只能运输一些小分子物质。
2、促进扩散在细胞膜上有一些特殊的蛋白“帮忙”，加速了营养物质的扩散，但同样不能逆浓度运输。
3、主动运输微生物“主动出击”，通过消耗能量，将营养物质从低浓度区域运输到高浓度区域，这是微生物获取营养的重要方式。
4、基团转位一些特殊的营养物质，如糖，通过这种方式运输时会发生化学变化。
三、不同微生物的营养需求特点1、细菌细菌的营养需求比较多样，有的能利用简单的无机物，有的则需要复杂的有机物质。
例如，自养型细菌可以利用二氧化碳作为碳源，而异养型细菌则需要有机碳源。
2、真菌真菌通常需要有机碳源和氮源，对生长因子也有一定的需求。
3、病毒病毒比较特殊，它们自己不能独立获取营养，而是要“寄生”在宿主细胞内，利用宿主细胞的营养物质和代谢系统来进行复制和繁殖。
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探究课题二：关于氮源物质的来源和作用
1、对许多微生物来说，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；
2、固氮微生物可以利用氮气作为氮源进行生长； 3、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；
4、自养微生物与异养微生物类型的划分主要是依 靠能否以CO2作为生长的主要或唯一碳源，而不决 定于氮源。
第三个原则是pH要适宜：
由于微生物在生长代谢过程中营养物质利用
和代谢产物的形成往往会改变环境中的pH，
为了维持培养基中出的相对恒定，可在培养
基中加入缓冲剂，最常用的缓冲剂是磷酸氢 二钾或磷酸二氢钾。
（二）培养基的种类
①按照物理性质划分培养基
主要用于微生物的 分离、计数等
需加入凝固 剂，如琼脂
生长不可缺少、微量、有机物，
主要包括维生素、氨基酸和碱基等，它们一般 是酶和核酸的组成成分。
微生物 肠膜状乳杆菌 白喉棒杆菌 破伤风梭状芽孢杆菌 阿拉伯聚糖乳杆菌 粪链球菌 干酪乳杆菌 生长因子 胱氨酸 丙氨酸 尿嘧啶 泛酸 叶酸 生物素 需要量(微克) 5 1.5 4 0.02 200 0.001
3．硝化细菌和大肠杆菌的碳源、氮源和能 源分别是什么？
硝化细菌：CO2；NH3；NH3。 大肠杆菌：糖类；铵盐、硝酸盐；糖类或含氮有 机物。
三、培养基的配制原则
第一个原则是目的要明确:目的包含两层含义， 一指培养的微生物种类、二指培养的目的， 是用于生产还是科学研究，因为二者对培养 基的化学成分、物理状态等方面要求不同， 例如用于生产的培养基应具有原料易得、价 格低廉、配制方便等特点，而用于科学研究 的培养基应具有成分含量准确，可多次重复 实验的特点。
(3)常见微生物的分离实例： ①真菌、霉菌：用含青霉素的培养基分离 ②金黄色葡萄球菌：用含高浓度食盐的培养基 分离 ③固氮微生物：用无氮培养基分离 ④自养型微生物：用无机碳源的培养基分离 ⑤光合细菌：用无机碳源的培养基在无氧而有 光照的环境中分离。
⑥厌氧型和兼性厌氧型微生物：用普通培养基在无氧 条件下分离。 ⑦在培养基中加入伊红和美蓝 用来鉴别饮用水和乳制品中是否存在大肠杆菌等细 菌：如果有大肠杆菌，其代谢产物就与伊红和美 蓝结合，使菌落呈深紫色，并带有金属光泽。 ⑧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
50 8 20 15 3 1
酵母菌 49.8 6.7 31.1 12.4 —— ——
霉菌 47.9 6.7 40.2 5.2 —— ——
微生物与其他生物的化学组成具有统一性 不同的微生物化学组成具有差异性
（一）微生物需要的营养物质及功能
种类：碳源、氮源、生长因子、无机盐、水
功能：为微生物正常生命活动提供结构物质、 能量、代谢调节物质和良好的生理环境
固体培养基
主要用于工业生产
液体培养基
半固体培养基
主要用于观察微 生物的运动、鉴 定菌种等
思考：
在固体培养基上鉴定菌种的依据是什么？
依据菌落的大小、形状、颜色、硬度、透明度 等特征。
液体培养基为什么适于工业生产？
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，因而适于大规模生产
第五章 微生物与发酵工程 第二节 微生物的营养、代谢与生长
一、微生物的营养
什么叫“营养物质”？
能够维持机体正常生命活动、保证机体生长 发育和生殖等的外源物质，叫做营养物质
对人和动物，营养物质包括水、无机盐、糖类、脂类、 蛋白质和维生素六大类； 对植物，营养物质包括矿质 元素、水、二氧化碳等三大类；而对微生物，则有水、 无机盐、碳源、氮源、生长因子五大类。
②按照化学成分划分培养基 常用于工业生产 天然培养基 常用于分类、鉴定等 合成培养基 ③按照培养基的用途 选择培养基 分离所需的微生物 鉴别培养基 鉴别不同种类的微生物
大肠杆菌
沙门氏菌
选择培养基中选择微生物的方法：
(1)利用微生物对某种物质的抗性分离 如培养基中加入青霉素可抑制细菌、放线菌 等，从而可分离得到酵母菌和真菌等。 (2)利用微生物特殊的代谢途径分离 如培养基中不加氮源，可分离出自生固氮 微生物；若培养基中不加有机物，则可分 离自养型微生物。
不同的微生物所需要的碳源不同
营养类型 光能自养 能源 基本碳源 代表生物
光
光能异养
CO2 CO2与简单 的有菌 绝大多数细菌与 全部真核微生物
光
化能自养
无机物 有机物
化能异养
阅读思考题：
（1）什么是氮源？
（2）氮源对微生物有什么作用？
有些微生物，如乳酸杆菌，在得到充足的 碳源、氮源、水、无机盐供应时，并不能正 常生长，假如要使乳酸杆菌正常生长，则需 要在培养基中补充部分维生素、氨基酸等， 但补充的量往往很少，那么，为何乳酸杆菌 缺乏这些物质时不能正常生长?这些物质的作 用机理是什么?这些物质属于微生物所需的哪 一类营养物质?
三、生长因子
阅读思考题：
（1）什么是碳源？根据定义如何确定一种物质是不是
微生物的碳源？
（2）哪些物质常作为碳源？其中最常用的碳源是什么？
（3）碳源有什么作用？
（4）自养型和异养型微生物分别能利用哪类碳源？其
利用的能源又分别是什么？
一、碳源
概念： 凡能为微生物提供所需碳元素的营养物质 来源
无机碳源：CO2、NaHCO3等 有机碳源：糖类、脂肪酸、花生饼粉、石油等
作用
1、主要用于构成微生物的细胞物质和一些 代谢产物 2、异养微生物的主要能源物质
说明： 不同种类的微生物，对碳源需要差别大
例如，甲烷氧化菌只能利用甲烷和甲醇作碳源，而洋 葱假单胞菌却能利用90多种含碳化合物 .
研究课题一：关于自养微生物和异养微 生物碳源的利用和能量的来源。
1、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为碳源进 行代谢生长。 2、异养微生物生命活动所需的能源主要依靠物质 氧化分解放能，碳源是异养微生物的主要能源物质； 某些异养微生物也可以光能作为能源，例如红螺菌， 它不能以CO2作为主要或唯一碳源，而需要有机物 参与，才能利用光能将CO2还原成细胞物质，这种 营养类型称为光能异养型。
讨论：如何证明某种物质是某种微生 物的生长因子？
思路：在含碳源、氮源、水、无机盐但
缺乏某种物质的培养基中培养微生物，
微生物不能生长或生长极差，向培养基
加入该种物质，微生物正常生长。
营养 物质
概
念
来
源
功
能
凡能为微生物提 碳源 供所需碳元素的 物质
主要是葡萄糖， 还有CO2、 NaHCO3、脂肪 酸、花生、石油
第二个原则是营养要协调:
它表现在两个方面，一是营养物质的浓度要 适宜，二是营养物质间的浓度比例要适宜。 例如，蔗糖是多种微生物的主要营养物质， 但是高浓度的蔗糖反而会抑制微生物的生长。 又如，在谷氨酸生产中，当培养基中的碳源 和氮源的比为4∶1时，菌体大量生长而合 成谷氨酸少；当碳源与氮源比为3∶1时， 菌体的繁殖受抑制，但谷氨酸合成量大增。
构成细胞物质和一 些代谢产物；有些 碳源是异养微生物 的主要能源物质
氮源
凡能为微生物提 供所需氮元素的 物质
常用：铵盐、硝 合成蛋白质、 酸盐；其他如N2、 核酸及含氮的 氨、尿素、牛肉 代谢产物 膏、蛋白胨
某些微生物生长不 生长 可缺少的微量有机 因子 物，如维生素、氨 基酸、碱基等
酵母膏、蛋白胨、 麦芽汁、玉米浆、酶和核酸的组成 动植物组织提取 成分 液等
（3）哪些物质常作为氮源？其中最常用的氮源是
什么？
（4）哪些微生物能够利用分子态氮？氮源能否为
微生物提供能量？
二、氮源
概念： 凡能为微生物提供所需氮元素的营养物质
来源 无机氮源：N2、氨、铵盐、硝酸盐等
有机氮源：氨基酸、嘌呤、嘧啶、尿素、牛肉膏、 蛋白胨、鱼粉、玉米浆、花生粉饼 作用：主要用于合成蛋白质、核酸以及含氮的代 谢产物 异养微生物：含C、H、O、N的化合 说明： 物既是碳源，又是氮源
什么叫“营养”？
机体摄取和利用营养物质的过程叫做营养
组成生物体的化学元素有哪些？
大量元素——C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等 微量元素—— Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等
C、H、O、N、P、S在不同微生物体内含量 （占细胞的质量分数 ％） 元素 细菌
碳 氢 氧 氮 磷 硫