第四章 微生物的营养和培养基
微生物试题第四章答案
第四章：微生物的营养和培养基名词解释：1、异养微生物；2、自养微生物；3、营养类型；4、培养基；5、天然培养基；6、组合培养基；7、固化培养基；8、选择性培养基；9、鉴别性培养基；10、营养；11、营养物；12、双功能营养物；13、单功能营养物；问答（知识点）：1、微生物六大类营养物质是什么？在元素水平，都需要20种左右的元素，以C、H、O、N、P、S 6种元素为主。
在营养要素水平上都需要：碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水。
2、微生物按照能源、氢供体和基本碳源的需要来分，可分为哪4种类型？3、选用和设计培养基的原则和方法是什么？4个原则：目的明确；营养协调；理化适宜；经济节约。
4种方法：生态模拟；参阅文献；精心设计；试验比较。
4、培养基中各营养要素的含量间一般遵循何种顺序5、按对培养基成分的了解进行分类，培养基可分为哪几类，各有什么优缺点？1、天然培养基：利用化学成分还不清楚或化学成分不恒定的天然有机物质制成的培养基。
优点：营养丰富、种类多样、配制方便、价格低廉、微生物生长良好。
缺点：成分不清楚、不稳定。
2、组合培养基：由化学成分完全了解的物质配制而成的培养基。
优点：组成成分精确、重复性强。
缺点：价格昂贵配制麻烦，微生物生长较慢。
3、半组合培养基：指一类主要以化学试剂配制，同时还加有某种或某些天然成分的培养基。
严格地讲，凡含有未经处理的琼脂的任何组合培养基，都只能看作是一种半组合培养基。
优点：在合成培养基的基础上添加些天然成份，以更有效地满足微生物对营养物的需要。
6、什么是鉴别性培养基？试以EMB培养基为例，分析其鉴别作用的原理。
鉴别性培养基：在培养基中加入某种特殊化学物质，某种微生物在培养基中生长后能产生某种代谢产物，而这种代谢产物可以与培养基中的特殊化学物质发生特定的化学反应，产生明显的特征性变化，根据这种特征性变化，可将该种微生物与其他微生物区分开来。
EMB琼脂培养基EMB（Eosin Methylene Blue）agar伊红美蓝琼脂培养基的简称。
微生物学(周德庆版)第四章 微生物的营养和培养基
49
50
2．鉴别性培养基（differential medium） 培养基中加能与某一菌的无色代谢产物发
生显色反应的指示剂，从而用肉眼就能使 该菌菌落与外形相似的它种菌落相区分的 培养基，就称鉴别性培养基。
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，具有高能磷酸载体的作用。
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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2结合，再
被转运到内膜表面。这时，糖被P-HPr上的
磷酸激活，并通过酶2的作用将糖-磷酸释放
到细胞内。
酶2
P-HPr+糖 糖-P +HPr
28
29
以纤代糖 以国代进
42
二、4 种方法
生态模拟 参阅文献 精心设计 试验比较
43
二、培养基的种类
培养基种类繁多，根据其成分、物理状态和用
途可将培养分成多种类型。
一类利用动、植物或微生物体或其提取物制
（
成的培养基，是一类营养成分复杂,难以说
一 ）
天然培养基
出其确切成分的培养基。
按
牛肉膏蛋白胨培养基、麦芽汁培养基
(NH4)2SO4, NH4NO3等 KNO3等 空气
7
按氮源的不同生物可分为： 氨基酸自养型生物：能利用尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮 气的生物 氨基酸异养型生物：现成氨基酸
8
3.能源 能源：能为微生物的生命活动提供最初能量来源营养 物或辐射能，称为能源。
无机物：化能自养菌的能源：NH4+、NO2-、S、H、H2S、Fe2+等。 单功能营养物、双功能营养物、三功能营养物
第四章 微生物的营养和培养及
第四章 微生物的营养与培养基目的要求：通过本章的课堂教学，使学生了解微生物营养类型的特点及多样性，以及根据不同微生物各自的营养要求，配制相应的培养基对微生物培养的理论知识，为今后对微生物的研究与利用打下基础。
教学内容：1、微生物的6类营养要素2、微生物的营养类型3、营养物质进入细胞的方式单纯扩散(simple diffusion)促进扩散(facilitated diffusion)主动运输(active transport)基团移位(group translocation)4、培养基(media)配制的原则5、培养基的种类重点内容：微生物 营养类型营养物质进入细胞的方式培养基(media)配制的原则及主要培养基类型营养（nutrition）：微生物CUN 从外部环境中摄取对其生命活动必须的能量和物质，以满足其生长和繁殖等生理活动的过程。
营养物质（nutrient）：那些能够满足机体生长、繁殖和完成各种生理活动所需要的物质称为营养物质。
营养物质是微生物生存的物质基础，而营养是微生物维持和延续其生命形式的一种生理过程。
第一节 微生物的六种营养要素一、微生物细胞的化学组成细胞化学元素组成：主要元素: 包括碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁等，碳、氢、氧、氮、磷、硫等微量元素: 包括锌、锰、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。
微生物细胞组成：有机物、无机物和水。
有机物：主要包括蛋白质、糖、脂、核酸、维生素以及它们的降解产物和一些代谢产物等物质。
无机物：是指与有机物相结构或单独存在于细胞中的无机盐(inorganic salt)等物质。
水：细胞维持正常生命活动所不可少的，一般可占细胞重量的70%-90%。
二、微生物的营养要素营养物质按照它们在机体中的生理作用不同，可以将它们区分成碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水。
1、碳源：在微生物生长过程中能满足微生物生长繁殖所需碳元素的营养物质称为碳源。
碳源物质在细胞内经过一系列复杂的化学变化后成为微生物自身的细胞物质（如糖类、脂类、蛋白质等）和代谢产物，同时绝大部分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所需的能源，因此碳源物质通常也是能源物质。
微生物第四章总结
3. 半组合培养基 又称半合成培养基，指一类主要以化学试剂配制，同时还加有某种或某些天然成分的培养基。如：马铃薯蔗糖培养基。
（2）渗透压和水活度
渗透压：是某水溶液中一个可用压力来度量的物化指标，它表示两种不同浓度的溶液间若被一个半透膜隔开时，稀溶液中的水分子会因水势的推动而透过隔膜流向浓溶液，直至两边水分子的进出达到平衡为止。
水活度：即aw，表示在天然或人为环境中，微生物可实际利用的自由水或游离水的含量。其定量涵义为：在同温同压下，某溶液的蒸汽压（P）与纯水蒸汽压（P0）之比。因此水活度也等于该溶液的百分相对湿度值（ERH），各种微生物生长繁殖范围的水活度在0.998-0.60之间。
氮源：凡能提供微生物生长繁殖所需氮元素的营养源。
氮源谱：把微生物作为一个整体观察，它们能利用的氮源范围。其谱详见P84
异养微生物对氮源的利用顺序是：N.C.H.O或N.C.H.O.X优于N.H优于N.O优于N类。
氨基酸自养型生物：一部分微生物是不需要利用氨基酸作为氮源，它们能把尿素，铵盐，硝酸盐甚至氮气等简单氮源自行合成所需要的一切氨基酸。
三，主动运送
主动运送：指一类须提供能量通过细胞膜上特异性载体蛋白构象的变化，而使膜外环境中低浓度的溶质运入膜内的一种运送方式。
四，基因移位
基因移位： 指一类既需特异性载体蛋白的参与，又需耗能的一种物质运送方式，其特点是溶质在运送前后还会发生分子结构变化。基因移位主要用于运送各类糖类，核苷酸，丁酸和腺嘌呤等物质。
第4章 微生物的营养与培养基
基团移位
基团转移运输特点：（p93）
需要磷酸酶系统进行催化
被运输的物质发生化学变化，被磷酸化 需要能量
4 种运送方式 总结
浓度梯度 单纯扩散 促进扩散 主动运输 高 高 低 低 低 高 能量 不需 不需 需 载体 不需 需 需 动力 浓度差 浓度差 能量
基团移位
低
高
需
需
能量
4种运送营养方式的比较
促进扩散 （p93）
①不消耗能量 ②参与运输的物质本身的分子结构不发生变化
特 点
③不能进行逆浓度运输
④运输速率与膜内外物质的浓度差成正比 ⑤需要载体参与
图4 主动运输示意图
三、主动运输特点
被运送的物质可逆 浓度梯度进入细胞 内 消耗能量，必需有 能量参加。 有膜载体参加，膜 载体发生构型变化 被运送物质不发生 任何变化。
葡萄糖 5g
1g
NH4H2PO4 1g NaCl 5g MgSO4.7H2O 0.2g K2HPO4
H2O 1000ml
2. 营养协调 （p96）
培养基中营养物质浓度合适时微生物才能生长良好，营养物质浓度 过低时不能满足微生物正常生长所需，浓度过高时则可能对微生物生长 起抑制作用。 培养基中各营养物质之间的浓度配比直接影响微生物的生长繁殖 和代谢产物的形成和积累，碳氮比（C/N）的影响较大。 碳氮比：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。
单功能营养物：如辐射能 双功能营养物：NH4+是硝酸细菌的能源和氮源 三功能营养物：如”N.C.H.O”是异养微生物的能源、碳源及氮 源。
第二节 微生物的营养类型
营养类型 碳源 能源 代表菌 蓝细菌 绿硫细菌 藻类 红螺菌科 硝化细菌 硫化细菌 绝大多数细菌 全部真核微生物
微生物学 微生物的营养与培养基
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
（四）生长因子（growth factor）：
定义:是一类对微生物正常生长所不可缺少、而需要量又 不大，但微生物自身不能用简单的碳源或氮源合成，或合 成量不足以满足机体生长需要的有机营养物质。不同微生 物需求的生长因子的种类和数量不同。
categories: Growth factors are organized into three categories:
铵盐
氨基酸
入胞
细胞物质
蛋白胨
硝酸盐NO3
豆饼 蚕蛹粉
诱导酶
诱导酶
NH4+
分解 入胞
细胞物质
（三）能源（Energy source）：
化学物质
有机物：化能异养微生物的能源 (同碳源)
能 源
（化能自养型） 无机物：化能自养微生物的能源 (不同于碳源)
谱
（光辐能射营能养型）：光能自养和光能异养微生物的能源
菌、氢细菌、硫磺细菌等
化能有机营养型 有机物 有机物 有机物 绝大多数原核生物，全部真
（化能异养型） * NH4+、NO2-、S0、H2S、H2、Fe2+等。
菌和原生动物
光能异养型微生物
利用光能，以简单有机物（醇、有机酸） 为供氢体同化CO2
CH3 │ 光能 CO2+2CH2-CHOH----→[CH2O]+2CH3COCH3+H2O
pH的稳定
无
化 能 自 养 菌 的 能 源 ( S、Fe2+、
机 盐
特殊功能
NH4+、NO2-) 无 氧 呼 吸 时 的 氢 受 体 ( NO3-、
SO42-)
第四章微生物的营养和培养基
第四章微生物的营养和培养基微生物的营养：为了满足其生长和繁殖的的需要微生物从外界摄取其生命活动所必须的能量和物质，以满足其生长和繁殖需要的一种生理功能。
即获得与利用营养物质的功能。
微生物的营养物质：能够满足微生物的生长繁殖和完成其各种生理活动所需要的物质称为微生物的营养物质。
即具有营养功能的物质。
微生物的营养物质可为它们正常的生命活动提供结构物质（大分子碳架）、能量、代谢调解物质和良好的生理环境。
微生物的营养物质来源除无机、有机物质外，还包括光能这种非物质形式的能源。
第一节微生物的六类营养要素1 微生物的营养要求2 微生物的六类营养要素一微生物的营养要求（一）微生物细胞的化学组成微生物细胞由C、H、O、N、S、P、Mg、K、Na、Ca、Fe、Mn、Cu、Co、Mo、Zn等化学元素组成，且以C、H、O、N、S、P六种元素为主，占细菌细胞干重的97%。
微生物细胞中的这些元素主要以水、有机物和无机盐的形式存在于细胞中。
有机物主要为：蛋白质、糖、脂、核酸、维生素及它们的降解物与一些代谢产物等物质组成。
无机物则是：参与有机物组成或单独存在于细胞原生质内的无机盐等灰分物质中。
水是细胞的一种主要成分，一般占微生物营养体重量的百分比：细菌80%左右、酵母菌75%左右、霉菌85%左右；霉菌孢子含水约39%、细菌芽孢核心部分的含水量低于30%。
细胞内的有机物、无机物和水等共同赋予细胞的遗传连续性、透性和生化活性。
（二）微生物的营养要求微生物细胞也和其他高等生物细胞一样，在元素水平都需要20种左右，且以C、H、O、N、S、P六种元素为主；在营养要素水平上都在六大类的范围内：碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水。
二微生物的六类营养要素（一）碳源1 碳源（carbon source）一切能满足微生物生长繁殖所需碳元素的营养物，称为碳源。
碳源是微生物需要量最大的营养物，又称大量营养物。
2 微生物的碳源谱微生物可利用的碳源范围即碳源谱。
第四章微生物的营养和培养基刘PPT课件
N·O
氮N
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
16
实验室常用的氮源有碳酸铵、硝酸盐、硫酸 铵、尿素、蛋白胨、牛肉膏、、酵母膏等。生产 上常用的氮源有硝酸盐、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。
化合物水平
培养基原料水平
C·H·O·N 复杂蛋白质、核酸等 牛肉膏、蛋白胨、花生
有 ·X
饼粉等
机 C·H·O·N 多数氨基酸、简单蛋 一般氨基酸、明胶等
碳
白质等
C·H·O
糖、有机酸、醇、脂 葡萄糖、蔗糖、各种淀
类等
粉、糖蜜等
C·H
烃类
天然气、石油及其不同 馏份、石蜡油等
无 C(?) 机 碳 C·O
C·O·X
7
表—微生物细胞中几种主要元素的含量 （干重的百分数）
元素 碳 氮 氢 氧 磷 硫
细菌 50 15
8 20 3 1
酵母菌 49.8 12.4
6.7 31.1
— —
霉菌 47.9
5.2 6.7 40.2 — —
2.化学成分及其分析
化学元素组成有机物、无机物和水（70％－90％）
(1)有机物分析: 1）化学法直接抽提，定性定量分析 2）破碎细胞得亚显微结构，再分析 (2)无机物 (指与有机物相结合或单独存在的无机盐等物质,) 分析： 干细胞高温炉（550℃）焚烧得到的灰分（ashcos tituent）无机方法分析其中各种无机元素含量。 (3)水分： 细胞表面水分吸干后的重量为湿重；
微生物
基团转位：细菌PTS运输系统。图中显示两种PTS。PTS系统由磷酸烯醇式 丙酮酸(PEP)、酶I(EI)、低分子热稳定蛋白(HPr)和酶Ⅱ(EⅡ)组成。
基团移位特点
第五节 培养基
特点
• 任何培养基具备微生物生长所需的六大 元素，且其比例合适 • 培养基配制后要立即灭菌 • 除少数难养菌，绝大多数微生物都可在 培养基上生长
光能有机营养型微生物－红螺菌科细菌 （紫色无硫细菌）
异丙醇 特点： • 不能以二氧化碳作为唯一碳源 • 利用光能
丙酮
• 以简单的有机物（有机酸、醇）作为氢供体同化二氧化碳
化能无机营养型－硝化细菌等
化能有机营养型－绝大多数微生物
不同营养类型之间的界限并非绝对： •异养型微生物并非绝对不能利用CO2；
3、无机盐的营养功能
六、水
水的功能
• 为最优良的溶剂，保证几乎一切生化反 应的进行； • 维持各种生物大分子结构的稳定性； • 参与某些重要的生化反应； • 具有许多优良的物理性质：高比热、高 汽化热、高沸点、固态时密度小于液态 等，这些特性对保证生命活动十分重要；
水的可利用性－用水活度表示
单糖 > 双糖 > 多糖
（2）自养微生物的碳源选择 二氧化碳、简单碳酸盐
产甲烷菌：仅能利用CO2和少数1C或2C化合物 甲烷氧化菌：仅能利用甲烷、甲醇两种碳源
（3）假单胞菌：可利用90种以上碳源
4、双功能营养物
• 对于异养微生物来说，其碳源同时又作 为能源物质。
工业生产中常用的碳源
• • • • • 糖蜜 甜薯干 马铃薯 玉米粉 红糖
载体蛋白（carrier proteins）——通透酶（permease）性质； 介导被动运输与主动运输。 通道蛋白（channel proteins）——具有离子选择 性，转运速率高； 离子通道是门控的；只介导被动 运输
微生物的营养和培养基
第一节 微生物的6大类营养要素
三、能源（energy）
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。由于各种异养微生物的能 源就是其碳源，因此，它们的能源就显得 十分简单。
第一节 微生物的6大类营养要素
三、能源（energy）
单功能营养物：光辐射能； 双功能营养物：还原态的无机物NH4+（能源、 氮源）； 三功能营养物：氨基酸（碳源、氮源和能源）
四、基团移位（group translocation）
第四节 培养基
培养基（medium，复数为media；或culture medium）指由人工配制的、适合微生物生长繁殖 或产生代谢产物用的混合营养料。任何培养基都 应具备微生物生长所需要的六大营养要素，且其 间的比例是合适的。 绝大多数微生物都可在人工培养基上生长，只有 少数称作难养菌（fastidious microorganisms）的寄 生或共生微生物，例如类支原体、类立克次氏体 和少数寄生真菌等，至今还不能在人工培养基上 生长。
四、基团移位（group translocation）
指一类既需特异性载体蛋白的参与，又需耗能的 一种物质运送方式。其特点是溶质在运送前后还 会发生分子结构的变化，因此不同于一般的主动 热稳载 运送。 体蛋白 基团移位主要用于运送各种糖类(葡萄糖、果糖、 甘露糖和N-乙酰葡糖胺等)、核苷酸、丁酸和腺嘌 呤等物质。其运送机制在E.coli中研究得较为清楚， 主要靠磷酸转移酶系统，即磷酸烯醇式丙酮酸-己 糖磷酸转移酶系统进行。此系统由24种蛋白组成， 运送某一具体糖至少有4种蛋白参与。其特点是每 输入一个葡萄糖分子，就要消耗一个ATP的能量。
第一节 微生物的6大类营养要素
微生物学练习题(第四章-微生物营养和培养基)
“微生物学”练习题第四章-微生物的营养和培养基一、选择题1、在含有下列物质的培养基中，大肠杆菌首先利用的碳源物质是（）。
A、蔗糖B、葡萄糖C、半乳糖D、淀粉2、下列物质中可用作生长因子的是（）。
A、葡萄糖B、纤维素C、NaClD、叶酸3、大肠杆菌属于（）型微生物。
A、光能无机自养B、光能有机异养C、化能无机自养D、化能有机异养4、化能无机自养微生物可利用（）为电子供体。
A、CO2B、H2C、O2D、H2O5、用来分离产胞外蛋白酶菌株的酪素培养基是一种（）。
A、基础培养基B、加富培养基C、选择培养基D、鉴别培养基6、下列培养基是合成培养基的是（）。
A、LB培养基B、牛肉膏蛋白胨培养基C、麦芽汁培养基D、查氏培养基7、一般酵母菌适宜的生长pH为（）。
A、5.0~6.0B、3.0~4.0C、8.0~9.0D、7.0~7.58、一般细菌适宜的生长PH为（）。
A、5.0~6.0B、3.0~4.0C、8.0~9.0D、7.0~7.59、对厌氧微生物正常生长关系最大的物理化学条件是（）。
A、pH值B、渗透压C、氧化－还原势D、水活度10、高氏1号培养基适合培养（）。
A、细菌B、放线菌C、酵母菌D、霉菌11、下列关于微生物的营养，说法正确的是（）。
A、同一种物质不可能既作碳源又作氮源B、凡是碳源都能提供能量C、除水以外的无机物仅提供无机盐D、无机氮源也能提供能量12、适合细菌生长的C/N比为（）。
A、5:1B、25:1C、40:1D、80:113、被运输物质进入细胞前后物质结构发生变化的是（）。
A、主动运输B、扩散C、促进扩散D、基团转位14、EMB培养基对大肠杆菌群有显著的鉴别力，主要是依据的原理是（）。
A、发酵蔗糖产酸B、发酵乳糖产酸C、伊红，美蓝分别显色D、伊红，美蓝结合后显色15、富集土壤真菌用的常用选择性培养基是（）。
A、酵母菌富集培养基B、Ashby无氮培养基C、LB培养基D、马丁氏培养基16、蓝细菌的营养类型为（）。
微生物学习题与答案
第四章微生物的营养和培养基A部分习题一、选择题1. 大多数微生物的营养类型属于：（）A. 光能自养B. 光能异养C. 化能自养D. 化能异养2. 蓝细菌的营养类型属于：（）A．光能自养 B. 光能异养 C．化能自养 D. 化能异养3. 碳素营养物质的主要功能是：（）A. 构成细胞物质B. 提供能量C. A，B 两者4. 占微生物细胞总重量70%-90% 以上的细胞组分是：（）A. 碳素物质B. 氮素物质C. 水5. 能用分子氮作氮源的微生物有：（）A. 酵母菌B. 蓝细菌C. 苏云金杆菌6. 腐生型微生物的特征是：（）A. 以死的有机物作营养物质B. 以有生命活性的有机物作营养物质C. A，B 两者7. 自养型微生物和异养型微生物的主要差别是：（）A. 所需能源物质不同B. 所需碳源不同C. 所需氮源不同8. 基团转位和主动运输的主要差别是：（）A. 运输中需要各种载体参与B. 需要消耗能量C. 改变了被运输物质的化学结构9. 单纯扩散和促进扩散的主要区别是：（）A. 物质运输的浓度梯度不同B. 前者不需能量，后者需要能量C. 前者不需要载体，后者需要载体10. 微生物生长所需要的生长因子（生长因素）是：（）A. 微量元素B. 氨基酸和碱基C. 维生素D. B，C二者11. 培养基中使用酵母膏主要为微生物提供：（）A. 生长因素B. C 源C. N 源12. 细菌中存在的一种主要运输方式为：（）A. 单纯扩散B. 促进扩散C. 主动运输D. 基团转位13. 微生物细胞中的C素含量大约占细胞干重的：（）A. 10%B. 30%C. 50% %14. 用牛肉膏作培养基能为微生物提供：（）A. C 源B. N 源C. 生长因素D. A，B，C 都提供15. 缺少合成氨基酸能力的微生物称为：（）A. 原养型B. 野生型C. 营养缺陷型二、是非题1. 最常用的固体培养基的凝固剂是琼脂。
2. 大多数微生物可以合成自身所需的生长因子，不必从外界摄取。
微生物学：第四章微生物的营养与培养基
微 生 物
生长因子 需要量（ml-1
胆碱
硫胺素 B-丙氨酸
III型肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae）
金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus） 白喉棒杆菌（Cornebacterium diphtherriae）
6ug
0.5ng 1.5ug
破伤风梭状芽孢杆菌（Clostridium tetani）
氮源
氮源谱
｛ ｛ ｛
有机氮 无机氮
蛋白质 核酸 氨基酸 尿素
NH3 铵盐 硝酸盐 N2
按氮源的不同，生物可分为：
氨基酸自养型生物：能利用尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮 气的生物
氨基酸异养型生物：不能利用尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮 气的生物
常用的蛋白质类氮源包括蛋白胨、鱼粉、蚕蛹、黄豆饼 粉、玉米浆、牛肉浸膏、酵母浸膏等
④热的良好导体；
⑤通过水合作用与脱水作用控制由多亚基组成的结构
第二节
生长所需要的碳源
微生物的营养类型
自养型生物
异养型生物
光能营养型
生物生长过程中能量的来源
划分依据 碳源 能源 电子供体 营养类型 自养型(autotrophs) 异养型(heterotrophs) 光能营养型(phototrophs) 化能营养型(chemotrophs) 无机营养型(lithotrophs) 有机营养型(organotrophs)
碳源谱
｛
有机碳 无机碳
异养微生物
自养微生物
微生物利用的碳源物质主要有糖类、有机酸、醇、 脂类、烃、CO2及碳酸盐等。糖类是最广泛利用的碳源。
对于为数众多的化能异养微生物来说，碳源是兼有 能源功能营养物。
第4章_微生物的营养(答案)
第4章微生物的营养和培养基填空题1.微生物生长繁殖所需六大营养要素是、、、、和。
碳源氮源无机盐生长因子水能源2．根据，微生物可分为自养型和异养型。
碳源3．根据，微生物可分为光能营养型和化能营养型。
能源4. 根据，微生物可分为无机营养型和有机营养型。
氢供体5. 根据碳源、能源和氢供体性质的不同，微生物的营养类型可分为、、和。
光能无机自养光能有机异养化能无机自养化能有机异养6．设计、配制培养基所要遵循的原则包括、、和。
目的明确营养协同理化适宜经济节约7．按所含成分划分，培养基可分为、、和。
天然培养基组合培养基半组合培养基8．按物理状态划分，培养基可分为、、和。
固体半固体液体脱水培养基9．按用途划分，培养基可分为、、和等4种类型。
基础加富鉴别选择10．营养物质进入细胞的方式有、、和。
单纯扩散促进扩散主动运输基团移位11. 在营养物质的四种运输方式中, 只有__________ 运输方式改变了被运输物质的分子结构.基团移位12. 在营养物质运输中, 能逆浓度梯度方向进行营养物运输的运输方式是__________,__________。
主动运输、基团移位13. 在营养物质运输中顺浓度梯度方向运输营养物质进入微生物细胞的运输方式是__________ 和__________。
单纯扩散、促进扩散14. 在营养物质运输中既消耗能量又需要载体的运输方式是__________,__________。
主动运输、基团移位15、化能自养型和化能异养型微生物,生长所需的能量前者来自于_______的氧化放能,而后者则来自于_______的氧化放能；生长所需的碳源前者以_______为主,后者则以______为主要来源。
无机物有机物CO2 有机物16、光能自养型和光能异养型微生物的共同点是都能利用__________; 不同点在于前者能以__________ 作唯一碳源或主要碳源, 而后者则以__________ 作主要碳源, 前者以__________ 作供氢体而后者则以__________ 作供氢体。
微生物营养
微生物菌体的化学组成——元素水平
主要元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙等
占细胞干重的97%
微量元素：锌、锰、氯、钼、硒、钴、铜等
细菌 C元素 N元素 50% 15%
酵母 49.8% 12.4%
霉菌 47.9% 5.2%
H元素
O元素 P元素 S元素
8%
20% 3% 1%
6.7%
31%
6.7%
40%
合计
97%
第一节 微生物的6类营养要素 按照营养物质在菌体中的生理作用的不同，可以将 它们分成六大类。
营养六要素：碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水
无论从元素水平还是营养要素水平，微生物的营养要求 与摄食型的动物（含人类）和光合自养型的植”
• 配制培养基时，常使用生长因子丰富的天 然物质制备物作为补充生长因子的培养基 成分。 如：酵母膏、玉米浆、麦芽汁、肝浸液等。
五、无机盐
P、S、K、Mg、Na、Fe：10-3---10-4 Cu、Zn、Mn、Mo、Co等：10-6----10-8
K2HPO4 + MgSO4
凡是提供微生物生长繁殖所需要氮元
素营养源，称为氮源(nitrogen source)。 细胞的干物质中氮含量仅次于碳和氧。 氮是组成核酸和蛋白质的重要元素， 氮对微生物的生长发育有着重要的作 用。
微生物细胞中大约含氮5％～13％，它是微生物细胞蛋白蛋和核 酸的主要成分。氮素对微生物的生长发育有着重要的意义，微生物 利用它在细胞内合成氨基酸和碱基，进而合成蛋白质、核酸等细胞 成分，以及含氮的代谢产物。无机的氮源物质一般不提供能量，只 有极少数的化能自养型细菌如硝化细菌可利用铵态氮和硝态氮在提 供氮源的同时，通过氧化产生代谢能。 微生物营养上要求的氮素物质可以分为三个类型： 1．空气中分子态氮 只有少数具有固氮能力的微生物（如自生固氮 菌、根瘤菌）能利用。 2．无机氮化合物 如铵态氮（NH4+）、硝态氮（NO3-）和简单的有 机氮化物（如尿素），绝大多数微生物可以利用。 3．有机氮化合物 大多数寄生性微生物和一部分腐生性微生物需以 有机氮化合物（蛋白质、氨基酸）为必需的氮素营养。。 在实验室和发酵工业生产中，我们常常以铵盐、硝酸盐、牛肉膏、 蛋白胨、酵母膏、鱼粉、血粉、蚕蛹粉、豆饼粉、花生饼粉作为微 生物的氮源。
试题库：第4章 微生物的营养和培养基
本科生物技术、生物科学专业《微生物学》分章节试题库第四章微生物的营养和培养基一、名词解释碳源；氮源；能源；生长因子；碳氮比；培养基；液体培养基；固体培养基；选择培养基；鉴别培养基二、填空题1、微生物的营养要素有_碳源_______、_氮源________、___能源_____、__生长因子____、___无机盐_____和__水_____六大类。
2、营养物质通过渗透方式进入微生物细胞膜的方式有__单纯扩散______、_促进扩散________、_主动运送_______、__基因位移____等四种。
3、化能自养微生物以无机物为能源，以CO2 为碳源，如紫色无硫细菌属于此类微生物。
4、化能异养微生物的基本碳源是有机物，能源是有机物，其代表微生物是_绝大数细菌_______和__全部真菌_____等。
5、固体培养基常用于微生物的菌种分离、菌落计数、及固体培养等方面。
6、液体培养基适用于实验室以及生产实践的研究。
7、半固体培养基可用于细菌动力、菌种保藏及分离和计数等。
8、琼脂是配制培养基时常用的凝固剂，它的熔点是_96________，凝固点是___40____。
9、高氏1号培养基常用于培养链霉菌；马铃薯葡萄糖培养基常用于培养真菌；牛肉膏蛋白胨琼脂培养基常用于培养细菌。
10、培养基的主要理化指标通常有PH值、渗透压、水活度和氧化还原势等。
三、判断题（在括号中写上“√”或“×”以表示“对”或“错”）1、培养自养细菌的培养基中至少应有一种有机物。
（）2、异养型微生物都不能利用无机碳源。
（）3、碳源对微生物的生长发育是很重要的，它是构成细胞的主要物质，也是提供能源的物质。
（）4、在微生物学实验室中，蛋白胨、牛肉膏和酵母膏是最常用的有机氮源。
（）5、在固体培养基中，琼脂是微生物生长的营养物质之一。
（）6、需要消耗能量的营养物质运输方式是促进扩散。
（）7、按照所需要的碳源、能源不同，可将微生物的营养类型分为无机营养型和有机营养型。
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第四章微生物的营养和培养基
营养是指生物体从外部环境中摄取对其生命活动必需的能量和物质，以满足正常生长和繁殖需要的一种最基本的生理功能。
营养物则指具有营养功能的物质，在微生物学中，它还包括非常规物质形式的光辐射在内。
第一节微生物的六类营养要素
在元素水平上都需要20种左右，且以碳、氢、氧、氮、磷、硫6种元素为主，在营养要素水平上则都在6大类的范围内，即碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水。
一、碳源
碳源：一切能满足微生物生长所需碳元素的营养源。
有机碳源：异养微生物
无机碳源：自养微生物
双功能营养物
二、氮源
氮源：凡能提供微生物生长和繁殖所需氮元素的营养源
三、能源
能源：能为微生物生命活动提供最初能量来源营养物或辐射能
化学物质（化能营养型）有机物：化能异养微生物的能源（同碳源）
能源谱无机物：化能自养微生物的能源（不同于
碳源）
辐射能（光能营养型）
四、生长因子
生长因子：是一类对调节微生物正常代谢所必需、但不能用简单的碳、氮源自行合成的微量有机物
狭义的：维生素
广义的：维生素、碱基、卟啉及其衍生物、胺类、C4-C6的分支或直链脂肪酸，有时还包括氨基酸营养缺陷突变株所需要的氨基酸在内
分类：
生长因子自养型微生物
生长因子异养型微生物曾被用于维生素等生长因子的生物测定
生长因子过量合成型微生物
五、无机盐
无机盐：可为微生物提供除碳、氮源以外的各种重要元素
大量元素：生长所需浓度在10^-3~10^-4范围内的元素
微量元素：生长所需浓度在10^-6~10^-8范围内的元素
营养功能
细胞内一般分子成分（C、S、Ca、Mg、Fe）
一般功能渗透压的维持
生理调节物质酶的激活剂
大量元素维持芽孢耐热性
无机盐pH稳定性
特殊功能化能自养菌的能源
无氧呼吸时的氢受体
微量元素酶的激活剂
特殊分子结构成分
六、水
第二节微生物的营养类型
营养类型：是根据微生物生长所需要的主要营养要素，即能量和碳源的不同，而划分的微生物类型
微生物的营养类型：
光能无机营养型、光能有机营养型、化能无机营养型、化能有机营养型
第三节营养物质进入细胞的方式
一、单纯扩散
二、促进扩散
三、主动运送
四、基因移位
第四节培养基
培养基是指由人工配制的、含有六大营养要素、适合微生物生长的繁殖或产生代谢产物用的混合营养料
制作培养基时应尽快配制并灭菌，否则就会杂菌丛生并破坏其固有成分和性质。
一、选用和设计培养基的原则和方法
(一)四个原则
1.目的明确
2.营养协调碳氮比
3.理化适宜pH、渗透压、水活度、氧化还原电势
4.经济节约
(二)四种方法
1.生态模拟
2.借鉴文献
3.精心设计
4.试验比较
二、培养基的种类
(一)按对培养基成分的了解作分类
1.天然培养基
天然培养基是指一类利用动、植物或微生物体，包括用其提取物制成的培养基，这是一类营养成分既复杂、难以说出其确切化学组成的培养基。
2.组合培养基
又称合成培养基或综合培养基，是一类按微生物的营养要求精确设计后用多种高纯度化学试剂配制成的培养基。
3.半组合培养基
是指一类主要以化学试剂配制，同时还加有某种或某些天然成分的培养基。
(二)按培养基外观的物理状态作分类
1.液体培养基
2.固体培养基
3.半固体培养基
4.脱水培养基
(三)按培养基对微生物的功能作分类
1.选择性培养基
2.鉴别性培养基
第五章微生物的新陈代谢
新陈代谢简称代谢，是推动生物一切生命活动的动力源和各种生命物质的“加工厂”，是活细胞中一切有序化学反应的总和，通常分为分解代谢和合成代谢第一节微生物的能量代谢
最初能源转换成通用能源ATP
一、化能异养微生物的生物氧化和产能
生物氧化就是发生在活细胞内的一系列产能性氧化反应的总和。
形式：与氧结合、脱氢、失电子
过程：脱氢、递氢、受氢
功能：产能、产还原力、产小分子中间代谢物
类型：呼吸、无氧呼吸、发酵
㈠底物脱氢的4条途径
1.EMP途径（糖酵解途径）
2个阶段，3种产物，10个反应
总反应式：C6H12O6+2NAD++2ADP+2Pi→2CH3COCOOH+2NADH+2H++2ATP+2H2O
生理功能：①供应ATP形式的能量和NADH2形式的还原力
②是连接其他几个重要代谢途径的桥梁，包括三羧酸循环，HMP途
径和ED途径等
③为生物合成提供多种中间代谢物
④通过逆向反应可进行多糖合成
2.HMP途径
特点：葡萄糖不经EMP途径和TCA循环而得到彻底氧化，并产生大量NADPH+H+形式的还原力以及多种重要中间代谢产物
总反应式：
6葡糖-6-磷酸+12NADP++7H2O→5-葡糖-6-磷酸+12NADPH+12H++6CO2+Pi
3个阶段：①葡萄糖分子通过几步氧化反应产生核酮糖-5-磷酸和CO2
②核酮糖-5-磷酸发生结构变化形成核糖-5-磷酸和木酮糖-5-磷酸
③几种戊糖磷酸在无氧参与的条件下发生碳架重排
意义：①供应合成原料
②产还原力
③作为固定CO2的中介
④扩大碳源利用范围
⑤连接EMP途径
3.ED途径
总反应式：
C6H12O6+ADP+Pi+NADP++NAD+→2CH3COCOOH+ATP+NADPH+H++NADH+H+
特点：①具有一特征性反应——KDPG裂解为丙酮酸和3-磷酸甘油醛
②存在一特征酶KDPG醛羧酶
③其终产物2分子丙酮酸来历不同
④产能效率低
4.TCA循环
总反应式：
特点：①氧虽不直接参与其中反应，但必须在有氧条件下运转
②每分子的丙酮酸可产生4个NADH+H，1个FADH2和1个GTP，总共相当于15个ATP，因此产能效率极高
③TCA为微生物的生物合成提供各种碳架原料，与人类的发酵生产紧密相关。
㈡递氢和受氢
1.呼吸
底物按常规方法脱氢后，脱下的氢经完呼吸链又称电子传递链传递，最终被外缘分子氧接受，产生水并释放出ATP形式的能量
氧化磷酸化
化学渗透学说
2.无氧呼吸
无氧呼吸又称厌氧呼吸，指一类呼吸链末端的氢受体为外源无机氧化物的生物氧化
特点：底物按常规途径脱氢后，经部分呼吸链递氢，最终由氧化态的无机物或有机物受氢，并完成氧化磷酸化产能反应。
硝酸盐呼吸
硫酸盐呼吸
无机盐呼吸硫呼吸
铁呼吸
无氧呼吸盐酸盐呼吸
延胡索酸呼吸
有机物呼吸甘氨酸呼吸
氧化三甲胺呼吸
3.发酵
二、自养微生物产ATP和还原力
化能无机自养型微生物：合成起始点是建立在对氧化程度极高的CO2进行还原的基础上
光能自养型微生物：起始点建立在对氧化还原水平适中的有机碳源直接利用的基础上
(一)化能无机自养型微生物
硝化细菌
(二)光能营养微生物
1.循环光合磷酸化
2.非循环光合磷酸化
3.噬盐菌紫膜的光介导ATP合成
第二节分解代谢和合成代谢的关系
连接分解代谢和合成代谢的中间产物有12种
一、两用代谢途径
凡在分解代谢和合成代谢中均具有功能的代谢途径，称为两用代谢途径。
EMP、HMP、TCA都是重要的两用途径
二、代谢物回补顺序
是指能补充两用代谢途径中因合成代谢而消耗的中间代谢物的那些反应
乙醛酸循环
第三节微生物独特合成代谢途径举例
一、自养微生物CO2的固定
(一)Calvin循环
这一循环是光能自养生物和化能自养生物固定CO2的主要途径
特有的酶：核酮糖二磷酸羧化酶-加氧酶、磷酸核酮糖激酶
3个阶段：
a)羧化反应：3个核酮糖-1,5-二磷酸通过核酮糖二磷酸羧化酶将3分子CO2固
定，并形成6个3-磷酸甘油酸分子
b)还原反应：3-磷酸甘油酸上的羧基还原成醛基的反应
c)CO2受体的再生
(二)厌氧乙酰——CoA途径
总反应：2CO2+4H2→CH3COOH+2H2O
(三)逆向TCA循环
总反应：3CO2+12[H]+5ATP→丙糖-P
(四)羟基丙酸途径
少数绿色非硫细菌在以H2或H2S作电子供体进行自养生活时所特有的一种CO2固定机制
二、生物固氮
(一)固氮微生物
1.自生固氮菌
是指一类不依赖与其他种生物共生而能独立进行固氮的微生物
2.共生固氮菌
是指必须与他种生物共生在一起时才能进行固氮的微生物
3.联合固氮菌
指必须生活在植物根际、叶面或动物肠道等处才能进行固氮的微生物
(二)固氮的生化机制
1.生物固氮反应的六要素
ATP的供应、还原力[H]及其传递载体、固氮酶、还原底物N2、镁离子、严格的厌氧微环境
2.测定固氮酶活力的乙炔还原法
3.固氮的生化途径
4.固氮的产氢反应
(三)好氧菌固氮酶避氧害机制
三、微生物结构大分子——肽聚糖的生物合成
肽聚糖是绝大多数原核生物细胞壁所含有的独特成分；它在真核细胞的生命活动中有着重要功能
(一)在细胞质中的合成
1.由葡萄糖合成N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸
2.由N-乙酰胞壁酸合成“park”核苷酸
(二)在细胞膜中的合成
(三)在细胞膜外的合成
四、微生物次生代谢物的合成。