微生物的营养要求PPT教案

1、微生物的营养要求微生物的营养要求u营养（营养（nutritionnutrition）：）：指生物体从外界环境中摄取对指生物体从外界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。殖需要的一种最基本的生理功能。u营养物质（营养物质（nutrientnutrient）：）：指具有营养功能的物质，指具有营养功能的物质，那些能够满足微生物机体生长、繁殖和完成各种生理那些能够满足微生物机体生长、繁殖和完成各种生理活动所需的物质。在微生物学中，它还包括非常规物活动所需的物质。在微生物学中，它还包括非常规物质形式的光辐射能

2、在内。质形式的光辐射能在内。营养为一切生命活动提供必需的物质基础！有了营营养为一切生命活动提供必需的物质基础！有了营养，微生物才能进一步代谢生长和繁殖，并可能为养，微生物才能进一步代谢生长和繁殖，并可能为人们提供各种有益的代谢产物。人们提供各种有益的代谢产物。微生物的营养物可为它们的正常生命活动提供结构微生物的营养物可为它们的正常生命活动提供结构物质、能量、代谢调节物质和必要的生理环境。物质、能量、代谢调节物质和必要的生理环境。第1页/共64页一一、微生物细胞的化学组成、微生物细胞的化学组成二二、营养物质及其生理功能、营养物质及其生理功能三三、微生物的营养类型、微生物的营养类型微生物们需要吃什

3、么？微生物们需要吃什么？第2页/共64页细胞化学元素组成细胞化学元素组成主要元素主要元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁等；碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁等；微量元素微量元素：锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。构成微生物细胞的物质基础是各种化学元素！构成微生物细胞的物质基础是各种化学元素！占细菌细胞占细菌细胞干重的干重的97%第3页/共64页组成微生物细胞的各类化学元素的比例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常因微生物种类的不同而不同Eg. 细菌、酵母菌和真菌的碳、氢、氧、氮、磷、细菌、酵母菌和

4、真菌的碳、氢、氧、氮、磷、硫六种元素的含量就有差别。硫六种元素的含量就有差别。元素元素 细细 菌菌酵母菌酵母菌真真 菌菌碳碳 5050 48氮氮15125 氢氢8 7 7 氧氧 2031 40 磷磷 3 硫硫 1 微生物细胞中几种主要元素的含量（干重微生物细胞中几种主要元素的含量（干重%）第4页/共64页 硫细菌硫细菌(sulfur bacteria)、铁细菌铁细菌(iron bacteria)和海洋细菌和海洋细菌(marine bacteria)相对于其他细菌则含相对于其他细菌则含有较多的有较多的硫、铁和钠、氯硫、铁和钠、氯等元素等元素, 硅藻硅藻(Diatom)需要需要硅酸硅酸来构建富含来

5、构建富含(SiO2)n的细胞壁。的细胞壁。第5页/共64页微微生生物物细细胞胞水：水：70%-90%70%-90%干物质干物质有机物有机物蛋白质、糖、脂、核酸、维生素以及蛋白质、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它们的降解产物和一些代谢产物等物质 无机物无机物细胞中与有机物质结合或单独存在的无机盐等物细胞中与有机物质结合或单独存在的无机盐等物质质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。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。第6页/共64页细胞湿重细胞湿重(wet weight)与干重与干重(dry weight)之差为之差为细胞含水量细

6、胞含水量，常以百分率表示：（常以百分率表示：（湿重湿重-干重）干重）/湿重湿重100% 。水是细胞维持正常生命活动所必不可少的，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一般可占细胞重量的7090%。湿重湿重：将细胞外表面所吸附的水份除去后称量所得重量，将细胞外表面所吸附的水份除去后称量所得重量，一般以单位培养液中所含细胞重量表示一般以单位培养液中所含细胞重量表示（克（克/升或毫克升或毫克/毫升）。毫升）。干重干重：采用高温（采用高温（105）烘干、低温真空干燥和红外线快）烘干、低温真空干燥和红外线快速烘干等方法将细胞干燥至恒重即为。速烘干等方法将细胞干燥至恒重即为。第7页/共6

7、4页微生物对营养的要求无论是在元素水平上还微生物对营养的要求无论是在元素水平上还是在营养要素水平上，都与动物和植物十分是在营养要素水平上，都与动物和植物十分接近。它们之间存在着接近。它们之间存在着“营养上的统一性营养上的统一性”。在元素水平上都需在元素水平上都需20种左右，其中以种左右，其中以碳、氢、氧、碳、氢、氧、氮、氮、磷磷、硫硫6种元素为主；种元素为主；在营养要素水平上则主要为在营养要素水平上则主要为碳源碳源、氮源氮源、能源能源、生长因子生长因子、无机盐无机盐和和水水六大类六大类。第8页/共64页（1 1）定义）定义: : 凡能供给微生物碳素营养的物质，称为凡能供给微生物碳素营养的物质，

8、称为碳源碳源。（2 2）功能：功能：提供合成细胞物质及代谢物的原料；并能为微生提供合成细胞物质及代谢物的原料；并能为微生 物物（异养微生物）（异养微生物）提供维持生命活动所需的能源。提供维持生命活动所需的能源。微生物细胞含碳量约占干重的微生物细胞含碳量约占干重的50，除水分外，碳，除水分外，碳源是需要量最大的营养物，又称之为源是需要量最大的营养物，又称之为大量营养物大量营养物。第9页/共64页如把微生物作为一个整体来看，其可利用的碳源范围即如把微生物作为一个整体来看，其可利用的碳源范围即碳源谱碳源谱。从元素。从元素水平、化合物水平直至培养基原料水平来考察碳源，可见其数目是逐级水平、化合物水平直

9、至培养基原料水平来考察碳源，可见其数目是逐级扩大的甚至可多到无法计算。扩大的甚至可多到无法计算。第10页/共64页第11页/共64页能被微生物用作碳源的物质种类极其广泛。能被微生物用作碳源的物质种类极其广泛。简单的无机含碳化合物：简单的无机含碳化合物：CO2、NaHCO3、CaCO3等。等。比较复杂的有机物比较复杂的有机物:烃类、醇、羧酸、脂肪酸、糖及其衍生物、杂环化合物、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。氨基酸、核苷酸等。复杂的有机大分子：复杂的有机大分子：蛋白质、脂质、核酸等。蛋白质、脂质、核酸等。复杂的天然含碳物质：复杂的天然含碳物质：牛肉膏、蛋白胨、花

10、生饼粉、糖蜜、石油等。牛肉膏、蛋白胨、花生饼粉、糖蜜、石油等。酚、氰化物等有毒物质：酚、氰化物等有毒物质：可以被少数微生物用作碳源。可以被少数微生物用作碳源。凡以无机碳源作主要碳源的微生物，则是种类较凡以无机碳源作主要碳源的微生物，则是种类较少少的的自养微生物自养微生物。凡必须利用有机碳源的微生物，就是为数众凡必须利用有机碳源的微生物，就是为数众多多的的异异养微生物养微生物。对一切异养微生物来说，其碳源同时又。对一切异养微生物来说，其碳源同时又兼作能源，这种碳源称为双功能营养物。兼作能源，这种碳源称为双功能营养物。碳碳源源谱谱有机碳有机碳无机无机碳碳第12页/共64页不同种类微生物利用碳源物质

11、具有选择性，不同种类微生物利用碳源物质具有选择性，利用能力有差异。利用能力有差异。Eg. 假单胞杆菌属假单胞杆菌属的一些菌能利用的一些菌能利用90多种多种不同的碳源物质。不同的碳源物质。 甲烷氧化菌甲烷氧化菌只能利用只能利用甲烷甲烷和和甲醇甲醇作碳源。作碳源。第13页/共64页单糖单糖双糖和多糖双糖和多糖己糖己糖 戊糖戊糖葡萄糖、果糖葡萄糖、果糖 甘露糖、半乳糖甘露糖、半乳糖淀粉淀粉 纤维素或几丁质等纯多糖纤维素或几丁质等纯多糖纯多糖纯多糖 琼脂等杂多糖琼脂等杂多糖 葡萄糖可作为大多数微生物的碳源！葡萄糖可作为大多数微生物的碳源！第14页/共64页对人类有毒的物质对人类有毒的物质Eg. 酚、氰

12、化物等酚、氰化物等某些微生物某些微生物Eg. 诺卡氏菌和一些霉菌等诺卡氏菌和一些霉菌等美味佳肴美味佳肴微生物清除三废微生物清除三废第15页/共64页 最廉价的、用之不尽的碳源，是自养微生物最廉价的、用之不尽的碳源，是自养微生物唯一或主要的碳源。唯一或主要的碳源。Eg. 生长在动物血液、组织和肠道中的致病细菌生长在动物血液、组织和肠道中的致病细菌（沙门氏菌（沙门氏菌 、李斯特菌等）、李斯特菌等）第16页/共64页 纤维素是由葡萄糖以纤维素是由葡萄糖以1,41,4糖苷链组成的，糖苷链组成的，在自然界中资源丰富，但大多数动物和人不能直在自然界中资源丰富，但大多数动物和人不能直接利用，而某些微生物可用

13、其作为碳源来生产发接利用，而某些微生物可用其作为碳源来生产发酵产品。酵产品。第17页/共64页烃类化合物也能被微生物用作碳源，且微生物氧烃类化合物也能被微生物用作碳源，且微生物氧化烃类的许多中间产物和最终产物均是重要的工化烃类的许多中间产物和最终产物均是重要的工业原料。业原料。 清除石油污染清除石油污染第18页/共64页在微生物工业在微生物工业发酵发酵中最常用的碳源主要是中最常用的碳源主要是葡萄糖、淀粉、废糖蜜、葡萄糖、淀粉、废糖蜜、麸皮和米糠等。麸皮和米糠等。第19页/共64页 凡能提供微生物生长繁殖所需氮元素的营凡能提供微生物生长繁殖所需氮元素的营养物质，称为养物质，称为氮源氮源。 氮是构

14、成重要生命物质蛋白质和核酸等的主氮是构成重要生命物质蛋白质和核酸等的主要元素，氮占细胞干重的要元素，氮占细胞干重的1215，也是微，也是微生物的主要营养物。生物的主要营养物。第20页/共64页氮源物质一般不提供能量，但也有例外：氮源物质一般不提供能量，但也有例外：化能自养细菌中的化能自养细菌中的亚硝化细菌亚硝化细菌和和硝化细菌硝化细菌能从能从NHNH3 3和和NONO2 2- -的氧化过程中获得能量，所以对于他们来说，的氧化过程中获得能量，所以对于他们来说，NHNH3 3和和NONO2 2- -是兼有氮源与能源的双功能营养物质。是兼有氮源与能源的双功能营养物质。提供合成细胞中的提供合成细胞中的

15、含氮物质含氮物质（如蛋白质、核酸）及（如蛋白质、核酸）及含含氮代谢物氮代谢物等的原料。等的原料。 第21页/共64页如把微生物作为一个整体来看，其可利用的氮源范围即氮源谱。如把微生物作为一个整体来看，其可利用的氮源范围即氮源谱。第22页/共64页第23页/共64页微生物能利用的氮源微生物能利用的氮源无机氮无机氮分子氮分子氮有机氮有机氮第24页/共64页主要是蛋白质及其不同程度的降解产物主要是蛋白质及其不同程度的降解产物(胨、肽、氨胨、肽、氨基酸、尿素等基酸、尿素等)，以及嘌呤和嘧啶、胺、酰胺等。，以及嘌呤和嘧啶、胺、酰胺等。实验室常用的有机氮源有：实验室常用的有机氮源有：牛肉膏、蛋白胨、酵母膏

16、、鱼粉、牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、鱼粉、蚕蛹粉、黄豆饼粉和花生饼粉等。蚕蛹粉、黄豆饼粉和花生饼粉等。第25页/共64页 一部分微生物是不需要利用氨基酸作为氮源的，一部分微生物是不需要利用氨基酸作为氮源的，它们能把尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮气等它们能把尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮气等简单氮源简单氮源自自行合成所需要的一切氨基酸，称为行合成所需要的一切氨基酸，称为氨基酸自养型微生物氨基酸自养型微生物。 反之，凡需要从外界吸收反之，凡需要从外界吸收现成的氨基酸现成的氨基酸作为作为氮源的微生物就是氮源的微生物就是氨基酸异养型微生物氨基酸异养型微生物。第26页/共64页主要包括硝酸盐、铵盐、氨等。主要包括硝酸盐

17、、铵盐、氨等。 铵盐铵盐是绝大部分微生物的有效氮源，吸收后是绝大部分微生物的有效氮源，吸收后能被直接利用；能被直接利用； 硝酸盐硝酸盐也能被大部分微生物利用，但吸收后也能被大部分微生物利用，但吸收后需被还原成需被还原成NH4+才能进入合成代谢。才能进入合成代谢。第27页/共64页铵盐铵盐 和和氨基酸氨基酸被微生物吸收后能直接被利用被微生物吸收后能直接被利用NONO3 3 和和蛋白质蛋白质吸收后还需还原降解才可利用吸收后还需还原降解才可利用速效氮源：有利速效氮源：有利于菌体生长于菌体生长迟效氮源：有利于迟效氮源：有利于代谢产物的形成代谢产物的形成第28页/共64页分子氮即为大气中的分子氮即为大气

18、中的N2。能利用能利用N2作氮源来合成细胞结构的作氮源来合成细胞结构的微生物我们称微生物我们称固氮微生物固氮微生物。如固氮菌、根瘤菌和固氮蓝藻等。如固氮菌、根瘤菌和固氮蓝藻等。（1）研究微生物的研究微生物的固氮作用固氮作用是生物领域中的一个重大课题。通过基因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植物的基因组中，使之可利用工程把微生物的固氮基因转移到高等植物的基因组中，使之可利用N2。（2）固氮微生物具有固氮微生物具有固氮酶固氮酶，可在常温常压下把，可在常温常压下把 N2 + H2 NH3研究固氮酶作为一种酶制剂生产出来，再进一步生产研究固氮酶作为一种酶制剂生产出来

19、，再进一步生产NH3。这两个课题的研究成功将会为农业带来这两个课题的研究成功将会为农业带来一次革命性的变化一次革命性的变化第29页/共64页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为微生物生命活动提供最初能量来源的营养物或辐射能，称为能，称为能源能源。能源能源无机物：化能自养微生物的能源（不同于碳源）。无机物：化能自养微生物的能源（不同于碳源）。辐射能辐射能：光能无机营养型和光能有机营养型微生物的能源。光能无机营养型和光能有机营养型微生物的能源。化学物质化学物质有机物：化能异养微生物的能源（同碳源）。有机物：化能异养微生物的能源（同碳源）。绝大多数微生绝大多数微生物的能源物质物的能源

20、物质光合细菌光合细菌的能源的能源利用的有机碳源在被微生物细胞分解利用的有机碳源在被微生物细胞分解代谢的过程中不仅提供微生物细胞的代谢的过程中不仅提供微生物细胞的碳素和碳架，而且还提供微生物生命碳素和碳架，而且还提供微生物生命活动所需的能量。活动所需的能量。能源为氨根离子能源为氨根离子、亚硝酸根离子等还原亚硝酸根离子等还原态无机化合物，而碳源是二氧化碳。态无机化合物，而碳源是二氧化碳。第30页/共64页化能自养微生物的能源为一些化能自养微生物的能源为一些还原态的无机物质还原态的无机物质，Eg. NH4+、NO2-、S、H2S、H2和和Fe2+等。等。能氧化利用这些物质的微生物都是能氧化利用这些物

21、质的微生物都是细菌细菌。Eg.硝化细菌、亚硝化细菌、硫化细菌、硫细菌、硝化细菌、亚硝化细菌、硫化细菌、硫细菌、氢细菌和铁细菌等。氢细菌和铁细菌等。第31页/共64页 是一类调节微生物正常代谢所必需，但不是一类调节微生物正常代谢所必需，但不能用简单的碳、氮源自行合成的能用简单的碳、氮源自行合成的需要量很小需要量很小的一类有机物。的一类有机物。不同微生物需求的生长因子不同微生物需求的生长因子的种类和数量不同。的种类和数量不同。第32页/共64页微生物与生长因子的关系可分以下几类：微生物与生长因子的关系可分以下几类：生长因子自养型微生物生长因子自养型微生物 它们不需要从外界吸收任何生长因子，多数真菌

22、、放线菌和不少它们不需要从外界吸收任何生长因子，多数真菌、放线菌和不少细菌均有合成生长因子的能力，如细菌均有合成生长因子的能力，如E Ecolicoli（大肠杆菌）等都属这类。大肠杆菌）等都属这类。生长因子异养型微生物生长因子异养型微生物 它们需要从外界吸收多种生长因子才能维持正常生长，如各种乳它们需要从外界吸收多种生长因子才能维持正常生长，如各种乳酸菌、动物致病菌、支原体和原生动物等。酸菌、动物致病菌、支原体和原生动物等。生长因子过量合成微生物生长因子过量合成微生物 少数微生物在其代谢活动中，能合成并分泌出大量的维生素少数微生物在其代谢活动中，能合成并分泌出大量的维生素等生长因子，可作为有关

23、维生素的生产菌种。等生长因子，可作为有关维生素的生产菌种。第33页/共64页广义的生长因子：广义的生长因子：维生素、碱基、嘌呤、嘧啶、卟啉及其衍生物、维生素、碱基、嘌呤、嘧啶、卟啉及其衍生物、胺类、胺类、C4C6的分枝或直链脂肪酸，以及需要量的分枝或直链脂肪酸，以及需要量较大的氨基酸。较大的氨基酸。狭义的生长因子：狭义的生长因子：一般仅指维生素。一般仅指维生素。第34页/共64页根据生长因子的化学结构和它们在机体中根据生长因子的化学结构和它们在机体中的生理功能的不同可将生长因子分为：的生理功能的不同可将生长因子分为：维生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶维生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶3 3大类大类。第35页/

24、共64页最早发现的生长因子是维生素，目前已经发现许多维生最早发现的生长因子是维生素，目前已经发现许多维生素都能起生长因子的作用。素都能起生长因子的作用。维生素主要是作为酶的辅酶或辅基参与新陈代谢，需要维生素主要是作为酶的辅酶或辅基参与新陈代谢，需要量很少，但是缺少维生素微生物不能正常生长。量很少，但是缺少维生素微生物不能正常生长。Eg. 维生素维生素B6（吡哆醛），吡哆醛），磷酸吡哆醛是一些转氨酶和氨基酸脱羧酶的辅酶。磷酸吡哆醛是一些转氨酶和氨基酸脱羧酶的辅酶。微生物对维生素的需要量一般是微生物对维生素的需要量一般是15m mgml第36页/共64页有些微生物自己不能合成某种有些微生物自己不能

25、合成某种AAAA，必须给予补充，如赖，必须给予补充，如赖AAAA发酵发酵所用的黄色短杆菌不能合成环丝所用的黄色短杆菌不能合成环丝AAAA，为环丝，为环丝AAAA缺陷型菌株，在缺陷型菌株，在培养基中必须添加含环丝培养基中必须添加含环丝AAAA的氮源。如豆饼水解液或毛发水解的氮源。如豆饼水解液或毛发水解液等。液等。各种菌合成各种菌合成AAAA的能力有很大差别，一般的能力有很大差别，一般G G菌强于菌强于G G，大肠杆菌，大肠杆菌自己能合成全部自己能合成全部AAAA，沙门氏菌能合成大部分，沙门氏菌能合成大部分AAAA，有的菌合成，有的菌合成AAAA能力极弱，如肠膜明串珠菌需从外界补充能力极弱，如肠膜

26、明串珠菌需从外界补充1717种种AAAA。在培养基中一种氨基酸的含量过高，会抑制细胞对其他氨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，此现象称基酸的摄取，此现象称氨基酸不平衡氨基酸不平衡。微生物对氨基酸的需要量一般是微生物对氨基酸的需要量一般是20m mgml第37页/共64页嘧啶和嘌呤作为生长因子主要是作为酶的辅酶和辅基，以嘧啶和嘌呤作为生长因子主要是作为酶的辅酶和辅基，以及用来合成核苷、核苷酸和核酸。及用来合成核苷、核苷酸和核酸。有些微生物不仅不能合成嘧啶和嘌呤，而且不能将补充的有些微生物不仅不能合成嘧啶和嘌呤，而且不能将补充的嘧啶和嘌呤结合在核苷酸上，还必须供给核苷酸

27、，有的菌嘧啶和嘌呤结合在核苷酸上，还必须供给核苷酸，有的菌需补充卟啉或其衍生物，还有的菌需供给（低碳）脂肪酸需补充卟啉或其衍生物，还有的菌需供给（低碳）脂肪酸等。等。微生物对碱基的需要量一般是微生物对碱基的需要量一般是1020m mgml第38页/共64页 有些微生物的生长需要一些很特殊的物质，也有些微生物的生长需要一些很特殊的物质，也称生长因子。称生长因子。Eg.流感嗜血杆菌一定要在含红细胞的培养基上生流感嗜血杆菌一定要在含红细胞的培养基上生长，因为它需要卟啉环作生长因子。长，因为它需要卟啉环作生长因子。 厌氧条件下生长的啤酒酵母需要甾醇作为生长因厌氧条件下生长的啤酒酵母需要甾醇作为生长因子

28、。子。第39页/共64页 化合物化合物代谢中的作用代谢中的作用对氨基苯甲酸对氨基苯甲酸四氢叶酸的前体，一碳单位转移的辅酶四氢叶酸的前体，一碳单位转移的辅酶生物素生物素催化羧化反应的酶的辅酶催化羧化反应的酶的辅酶辅酶辅酶M M甲烷形成中的辅酶甲烷形成中的辅酶叶酸叶酸四氢叶酸包括在一碳单位转移辅酶中四氢叶酸包括在一碳单位转移辅酶中泛酸泛酸辅酶辅酶A A的前体的前体硫辛酸硫辛酸丙酮酸脱氢酶复合物的辅基丙酮酸脱氢酶复合物的辅基尼克酸尼克酸NAD、NADPNADP的前体，它们是许多脱氢酶的辅酶的前体，它们是许多脱氢酶的辅酶吡哆素吡哆素(B(B6)参与氨基酸和酮酶的转化参与氨基酸和酮酶的转化核黄素核黄素(

29、B(B2)黄素单磷酸黄素单磷酸(FMN)(FMN)和和FADFAD的前体，它们是黄素蛋白的辅基的前体，它们是黄素蛋白的辅基钻胺素钻胺素(B(B12)辅酶辅酶B B12包括在重排反应里包括在重排反应里( (为谷氨酸变位酶为谷氨酸变位酶) )硫胺素硫胺素(B(B1)硫胺素焦磷酸脱羧酶、转醛醇酶和转酮醇酶的辅基硫胺素焦磷酸脱羧酶、转醛醇酶和转酮醇酶的辅基维生素维生素K K甲基酮类的前体，起电子载体作用甲基酮类的前体，起电子载体作用( (如延胡索酸还原酶如延胡索酸还原酶) )氧肟酸氧肟酸促进铁的溶解性和向细胞中的转移促进铁的溶解性和向细胞中的转移生长因子在代谢中的作用生长因子在代谢中的作用第40页/共

30、64页在配制微生物培养基时，一般可用生长因子含量丰富的在配制微生物培养基时，一般可用生长因子含量丰富的天然物质作原料以保证微生物对它们的需要。天然物质作原料以保证微生物对它们的需要。能提供生长因子的天然物质有：能提供生长因子的天然物质有：酵母膏酵母膏、蛋白胨、麦芽汁、玉米浆（一种浸制玉米以制蛋白胨、麦芽汁、玉米浆（一种浸制玉米以制取淀粉后产生的副产品）、动植物组织或细胞浸液以及取淀粉后产生的副产品）、动植物组织或细胞浸液以及微生物生长环境的提取液。微生物生长环境的提取液。第41页/共64页 无机盐是微生物生长必不可少的一类营养物质，包括磷酸盐、无机盐是微生物生长必不可少的一类营养物质，包括磷酸

31、盐、硫酸盐、氯化物以及含有钠、钾、钙、镁、铁等金属元素的化硫酸盐、氯化物以及含有钠、钾、钙、镁、铁等金属元素的化合物。合物。大量元素大量元素微量元素微量元素无机盐无机盐构成微生物细胞的组成成分。构成微生物细胞的组成成分。调解微生物细胞的渗透压，调解微生物细胞的渗透压，PHPH值和氧化还原电位。值和氧化还原电位。有些无机盐如有些无机盐如S S、FeFe还可做为自养微生物的能源。还可做为自养微生物的能源。构成酶活性基的组成成分，维持酶活性。构成酶活性基的组成成分，维持酶活性。MgMg、CaCa、K K是多种是多种酶的激活剂。酶的激活剂。第42页/共64页凡是生长所需浓度在凡是生长所需浓度在10-4

32、10-3molL （培养基中含量）（培养基中含量）范围内的元素，可称为范围内的元素，可称为大量元素，大量元素，例如例如P、S、K、Mg、Ca、Na和和Fe等。等。第43页/共64页元元 素素人为提供形式人为提供形式生生 理理 功功 能能大大 量量 元元 素素PKH2PO4 磷酸二氢钾磷酸二氢钾K2HPO4 磷酸氢二钾磷酸氢二钾核酸、磷酸和辅酶的成分核酸、磷酸和辅酶的成分SMgSO4 硫酸镁硫酸镁含硫氨基酸（半胱氨酸、甲硫氨酸等）和含含硫氨基酸（半胱氨酸、甲硫氨酸等）和含硫维生素（生物素、硫胺素等）的成分硫维生素（生物素、硫胺素等）的成分KKH2PO4 磷酸二氢钾磷酸二氢钾K2HPO4 磷酸氢二

33、钾磷酸氢二钾某些酶（果糖激酶、磷酸丙酮酸转磷酸酶等）某些酶（果糖激酶、磷酸丙酮酸转磷酸酶等）的辅因子；维持电位差和渗透压的辅因子；维持电位差和渗透压NaNaCl氯化钠氯化钠维持渗透压；某些细菌和蓝细菌所需维持渗透压；某些细菌和蓝细菌所需CaCa(NO3)2 硝酸钙硝酸钙CaCl2 氯化钙氯化钙某些胞外酶的稳定剂、蛋白酶等的辅因子；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细菌形成芽孢和某些真菌形成孢子所需MgMgSO4 硫酸镁硫酸镁固氮酶等的辅因子；叶绿素等的成分固氮酶等的辅因子；叶绿素等的成分FeFeSO4 硫酸铁硫酸铁细胞色素的成分；合成叶绿素、白喉毒素和细胞

34、色素的成分；合成叶绿素、白喉毒素和氧高铁血红素所需氧高铁血红素所需第44页/共64页凡所需浓度在凡所需浓度在10-810-6molL（培养基中含量）（培养基中含量）范范围内的元素，则称为围内的元素，则称为微量元素微量元素，如如Cu、Zn、Mn、Mo、Co和和Ni、Sn、Se等。等。第45页/共64页元元 素素人为提供形式人为提供形式生生 理理 功功 能能微微量量元元素素MnMnSO4 硫酸锰硫酸锰超氧化物歧化酶、氨肽酶和超氧化物歧化酶、氨肽酶和L-阿拉伯阿拉伯糖异构酶等的辅因子糖异构酶等的辅因子CuCuSO4 硫酸铜硫酸铜氧化酶、酪氨酸酶的辅因子氧化酶、酪氨酸酶的辅因子CoCoSO4 硫酸钴硫

35、酸钴维生素维生素B12复合物的成分；肽酶的辅因复合物的成分；肽酶的辅因子子ZnZnSO4 硫酸锌硫酸锌碱性磷酸酶以及多种脱氢酶、肽酶和碱性磷酸酶以及多种脱氢酶、肽酶和脱羧酶的辅因子脱羧酶的辅因子Mo(NH4)6Mo7O24 钼酸铵钼酸铵固氮酶和同化型及异化型硝酸盐还原固氮酶和同化型及异化型硝酸盐还原酶的成分酶的成分第46页/共64页微生物细胞中水占微生物细胞中水占70709090，水是地球上整个生命系统存在和发展的必要条件！水是地球上整个生命系统存在和发展的必要条件！第47页/共64页水在微生物细胞内的生理功能水在微生物细胞内的生理功能（1）水是细胞的重要组成成分。）水是细胞的重要组成成分。（

36、2）水直接参与代谢反应，许多反应都涉及脱水和水合。）水直接参与代谢反应，许多反应都涉及脱水和水合。（3）起到溶剂与运输介质的作用，营养物质的吸收与代谢产物的）起到溶剂与运输介质的作用，营养物质的吸收与代谢产物的分泌必须以水为介质才能完成。分泌必须以水为介质才能完成。（4）维持蛋白质、核酸等生物大分子稳定的天然构象。）维持蛋白质、核酸等生物大分子稳定的天然构象。（5）水的比热高，是热的良好导体，能有效地吸收代谢过程中产）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；度的

37、变化；（6）水分是细胞维持自身正常形态的重要因素。）水分是细胞维持自身正常形态的重要因素。第48页/共64页微生物生长环境中水的有效性常以微生物生长环境中水的有效性常以水活度值水活度值（water activity,aw）表示，）表示，水活度值是指在一定的温度和压力条件水活度值是指在一定的温度和压力条件下，溶液的蒸气压力与同样条件下纯水蒸气压力之比，下，溶液的蒸气压力与同样条件下纯水蒸气压力之比，即：即： w= w/ wo w表示溶液蒸汽压力表示溶液蒸汽压力 wo表示纯水蒸汽压力表示纯水蒸汽压力溶液中溶液中溶质越多溶质越多， w越小越小。微生物生长所需的水活度通常微生物生长所需的水活度通常在在

38、0.600.99之间。之间。第49页/共64页几类微生物生长最适几类微生物生长最适 w 微生物微生物 w一般细菌一般细菌 0.91酵母菌酵母菌 0.88霉菌霉菌 0.80噬盐细菌噬盐细菌 0.76噬盐真菌噬盐真菌 0.65嗜嗜高渗酵母高渗酵母 0.60第50页/共64页由于微生物种类繁多，其营养类型比较复杂，由于微生物种类繁多，其营养类型比较复杂，划分微生物营养类型的标准或角度各种各样。划分微生物营养类型的标准或角度各种各样。但通常根据但通常根据碳源碳源、能源能源及及供氢体供氢体的不同，将微的不同，将微生物划分为生物划分为光能自养型光能自养型、光能异养型光能异养型、化能自化能自养型养型及及化能

39、异养型化能异养型四种营养类型。四种营养类型。第51页/共64页第52页/共64页某些菌株发生突变某些菌株发生突变(自然突变或人工诱变自然突变或人工诱变)后，失去合成后，失去合成某种某种(或某些或某些)对该菌株生长必不可少的物质对该菌株生长必不可少的物质(通常是生长通常是生长因子如氨基酸、维生素因子如氨基酸、维生素)的能力，必须从外界环境获得的能力，必须从外界环境获得该物质才能生长繁殖，这种突变型菌株称为该物质才能生长繁殖，这种突变型菌株称为营养缺陷型营养缺陷型（auxotroph）；相应的野生型菌株称为相应的野生型菌株称为原养型原养型（prototroph）。营养缺陷型菌株经常用来进行微生物遗

40、传学方面的研究。营养缺陷型菌株经常用来进行微生物遗传学方面的研究。第53页/共64页第54页/共64页利用光作为能源，以利用光作为能源，以CO2为唯一碳源或主要碳源，以还原态为唯一碳源或主要碳源，以还原态无机物（如水、硫化氢、硫代硫酸钠等）作为供氢体或电子无机物（如水、硫化氢、硫代硫酸钠等）作为供氢体或电子供体，使供体，使CO2还原成细胞物质，并且伴随元素氧（硫）的释还原成细胞物质，并且伴随元素氧（硫）的释放。放。光合细菌细胞内含菌绿素，光合细菌细胞内含菌绿素，光合作用以光合作用以H2S、S等还原态等还原态硫化物为供氢体硫化物为供氢体，产生细胞，产生细胞物质，并伴随硫元素的产生。物质，并伴随硫

41、元素的产生。藻类和蓝细菌与高等植物藻类和蓝细菌与高等植物一样，以水为供氢体（电一样，以水为供氢体（电子供体），进行产氧型的子供体），进行产氧型的光合作用，合成细胞物质。光合作用，合成细胞物质。第55页/共64页这类微生物不以这类微生物不以CO2作为唯一碳源或主要碳源，需以简作为唯一碳源或主要碳源，需以简单有机物作为供氢体，利用光能将单有机物作为供氢体，利用光能将CO2还原成细胞物质。还原成细胞物质。光能有机营养型细菌在生长时通常需要外源的生长因子。光能有机营养型细菌在生长时通常需要外源的生长因子。这类微生物能利用有机物迅这类微生物能利用有机物迅速繁殖，常用于污水处理速繁殖，常用于污水处理。第56页/共64页例如，红螺菌属中的一些细菌就是这一营养类型的代表：例如，红螺菌属中的一些细菌就是这一营养类型的代表：能利用异丙醇作为供氢体，将能利用异丙醇作为供氢体，将CO2还原成细胞物质，同还原成细胞物质，同时积累丙酮。时积累丙酮。CHOH + CO2H3CH3C2光能光能光合色素光合色素2 CH3C0CH3 + CH2O + H2O第57页/共64页这类微生物利用