微生物营养

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。
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 的有机物 CO2 有机物
蓝细菌、藻类等 红螺菌科 硝化细菌、硫细 菌、铁细菌 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？
（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
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
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。
讨论：如何证明某种物质是某Leabharlann Baidu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
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
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
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。
(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
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。
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
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
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。
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
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