第六章微生物的营养

第六章微生物的营养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。营养物质: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.营养：微生物获得和利用营养物质的过程。第一节微生物的营养物质一、微生物的化学组成主要元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙等。微量元素：锌、锰、氯、钼、硒、钴、铜等。占细菌细胞干重的97%二、微生物的营养要素六要素：碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水。

营养物质按照它们在机体中的生理作用不同，可以将它们区分成六大类。1.碳源在微生物生长过程中能为微生物提供碳素来源的物质。碳源谱有机碳无机碳异养微生物自养微生物微生物的碳谱目前在微生物工业发酵中所利用的碳源物质主要是单糖、淀粉、麸皮、米糠等。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。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。凡是能被用来构成菌体物质中或代谢产物中氮素来源的营养物质称为氮源。2.氮源氮源谱｛有机氮无机氮NH3铵盐硝酸盐N2｛｛蛋白质核酸氨基酸尿素微生物的氮谱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。能源谱｛化学物质辐射能｛化能异养微生物的能源有机物无机物化能自养微生物的能源光能自养和光能异养微生物的能源4.生长因子生长因子：那些微生物生长所必需而且需要量很小，但微生物自身不能合成的或合成量不足以满足机体生长需要的有机化合物。

微生物生长因子需要量（ml-1）III型肺炎链球菌（Streptococcuspneumoniae） 胆碱 6ug金黄色葡萄球菌（Staphylococcusaureus） 硫胺素 0.5ng白喉棒杆菌（Cornebacteriumdiphtherriae） B-丙氨酸1.5ug破伤风梭状芽孢杆菌（Clostridiumtetani） 尿嘧啶 0-4ug肠膜状串珠菌（Leuconostocmesenteroides） 吡哆醛 0.025ug5.无机盐作用（1）参与微生物中氨基酸和酶的组成；（2）调节微生物的原生质胶体状态，维持细胞的渗透与平衡（3）酶的激活剂。微量元素：指那些在微生物生长过程中起重要作用，而机体对这些元素的需要量极其微小的元素，通常需要量在10-6--10-8mol/L：锌、锰、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。根据微生物对矿质元素需要量大小可以把它分成大量元素：Na、K、Mg、Ca、S、P等。6.水生理功能主要有：①起到溶剂与运输介质的作用；②参与细胞内一系列化学反应；③维持蛋白质、核酸等生物大分子稳定的天然构象；⑤通过水合作用与脱水作用控制由多亚基组成的结构④热的良好导体；第二节微生物的营养类型微生物的营养类型的分类异养型生物自养型生物生长所需要的营养物质生物生长过程中能量的来源光能营养型化能营养型光能自养型光能异养型化能自养型化能异养型微生拔物常宫见的臣营养厘类型1．举光能圣自养浇型（1剃）能以CO2为主蜜要唯伴一或舌主要学碳源携；（2洞）进行季光合野作用著获取值生长否所需蓬要的牵能量嫌；（3礼）以无共机物朋如H2、H2S、S等作休为供锐氢体指或电衰子供榴体，珠使CO2还原益为细距胞物熔质；例如缓，藻愤类及简蓝细祝菌等郑和植傅物一观样，嫩以水椒为电蠢子供塘体（盖供氢询体）宿，进轿行产释氧型角的光疫合作蔑用，盘合成举细胞功物质次。而红硫签细菌泪，以H2S为电握子供截体，产总生细观胞物讽质，弟并伴同随硫提元素符的产龙生。CO2+略2H2S光能光合厕色素[CH2O]孙+铁2弄S+活H众2O2．场光能铃异养双型（1漏）不能刊以CO2为主始要或熔唯一翻的碳万源；（2祖）以有雨机物太作为认供氢提体，老利用桑光能回将CO2还原热为细扬胞物甲质；（3哗）在生舍长时苦大多贿数需哀要外山源的良生长够因子雨；例如意，红矩螺菌谦属中企的一怎些细再菌能螺利用异丙大醇作为冈供氢达体，亦将CO2还原位成细袖胞物胁质，找同时珍积累秒丙酮电。CH梢OH忍+CO2H3CH3C2光能光合分色素2CH3C0皮CH3+[CH2O]6+H2O3．笑化能糟自养挂型（1拿）生诱长所秤需要念的能今量来靠自无机殖物氧沾化过程许中放衬出的衫化学抽能；（2蚂）以CO2或碳提酸盐作为粪唯一木或主稿要碳责源进升行生普长时嚷，利锻用H2、H2S、降Fe2+、N耕H3或NO2-等作集为电稿子供袖体使CO2还原阻成细虹胞物神质。化能菜无机惕自养候型只昂存在蓄于微擦生物扮中，躲可在忍完全朵无机挖及无母光的萝环境窃中生炒长。旨它们嫂广泛述分布独于土弯壤及峡水环考境中话，参锣与地引球物疗质循愤环。2N即H3+2意O22H除NO2+4倍H++能量CO2+4绒H+[C顽H2O]细+H2O4．棒化能假异养鼓型（1捧）生贵长所挎需要率的能奶量均侨来自有机购物氧剃化过程浙中放眯出的秋化学疮能；（2织）生摘长所宣需要拥的碳带源主捏要是原一些气有机异化合判物，茫如淀及粉、干糖类兽、纤与维素锄、有慕机酸盘等。有机跑物通细常既催是碳栗源也召是能糕源；(1常)大多换数细陆菌、棋真菌悬、原险生动激物都倦是化桂能有惹机异哭养型粮微生钟物；(2萝)所有应致病填微生权物均喊为化有能有呈机异纸养型眉微生抢物；不同掘营养津类型颜之间堤的界地限并榨非绝述对异养笼型微梳生物并非馒绝对萍不能臭利用CO吹2；自养绢型微谋生物喂也并吼非不龙能利津用有肾机物慕进行演生长哭；有些必微生纤物在述不同购生长肤条件已下生碎长时扰,其霸营养窑类型歌也会免发生殖改变春；例如气紫色寸非硫钱细菌(pu佩rp狼le们n崇on快su季lp棉hu焰r好ba痰ct贩er制ia)：没有弱有机谁物时抢，同搂化CO退2，为自养责型微翼生物；有机始物存化在时钳，利精用有舰机物愚进行击生长做，为异养逆型微莲生物；光照炸和厌塔氧条沸件下动，利逃用光教能生假长，拨为光能武营养王型微合生物；黑暗岗好氧顿条件赞下，盏靠有锡机物士氧化鸡产生迫化学路能生贸长，易为化能枕营养碗型微诉生物。微生晋物营评养类翅型的供可变蹲性无警疑有雹利于螺提高饮其对见环境职条件歇变化率的适银应能潜力第三夜节恨营养校物质疤进入排细胞昆的方鸽式营养课物质插能否供进入番细胞夏取决竖于三巾个方蜘面的克因素浸：①营养榜物质梁本身纹的性浇质（夸相对秧分子晨量、鸟质量斯、溶豆解性肯、电置负性籍等②微生旱物所免处的恨环境欣（温挡度、pH等）樱；③微生等物细葵胞的夹透过罩屏障（原码生质调膜、揭细胞梳壁、鼠荚膜翠等）愈。根据轿物质来运输个过程厘的特紧点，万可将踢物质爽的运菠输方胞式分巡寿为:自由遣扩散促进右扩散主动学运输基团顽转移物质员的运绘输方率式1．洽自由蜻扩散原生颜质膜齿是一守种半眨透性悠膜，刷营养泼物质稍通过和原生冒质膜遇上的劝小孔猪，由着高浓厅度的松胞外恋环境盗向低叙浓度丧的胞调内进水行扩具散。特点①物酸质在待扩散更过程凶中没涉有发劣生任坡何反名应；②不传消耗毁能量药；不冠能逆闪浓度槽运输颂；③运序输速遇率与株膜内峡外物产质的糊浓度锯差成真正比水是网唯一缩慧可以姥通过勾扩散川自由平通过六原生用质膜掌的分多子，淘脂肪度酸、皆乙醇甚、甘滩油、永一些撑气体捉（O2炊、C威O2救）及某计些氨皮基酸摩在一虫定程察度上革也可逐通过眯自由渐扩散跳进出静细胞旧。2．门促进猴扩散促进念扩散叉也是饥以物吉质的俯浓度齿梯度辫为动勺力，退与上面种方耽式不躁同的紧是这准种运芬输过拾程有裤膜载查体参豪加，重起“渡闭船”作用焦，把魔物质监由膜兄外运糕至膜只内。通过事促进扒扩散须进入渴细胞娘的营单养物箭质主岗要有典氨基园酸、瞧单糖丈、维亏生素躺及无蚁机盐泰等。溉一般壳微生摩物通替过专株一的反载体构蛋白惨运输瓶相应摩的物焦质，宵但也登有微象生物脏对同饥一物躬质的况运输蚂由一裹种以乎上的员载体妨蛋白描来完门成。特点①不贯消耗剥能量②参呼与运死输的毙物质捷本身弦的分欺子结棵构不贡发生用变化③不蜜能进剃行逆雀浓度倒运输④运今输速先率与谷膜内逮外物蚕质的瞒浓度冠差成厌正比⑤需勤要载授体参及与3．伐主动钢运输它的播一个鞠重要咳特点裁是物裹质运锹输过距程中龟需要洗消耗筛能量烘和载争体，暖而且谨可以肾进行罗逆浓配度运洁输。主动销运输遮的特粪点：1、普被运东送的百物质蹦可逆窄浓度敏梯度醒进入哀细胞喷内。2、允要消圈耗能享量，树必需唉有能循量参嘴加。3、训有膜艳载体临参加植，膜策载体捞发生规构型交变化茄。4、画被运王送物旬质不气发生召任何第变化龄。基团模转位忍又称交为磷迈酸烯违醇式百丙酮袭酸-涛-磷艺酸糖离转移画酶运赞输系优统（PT致S）摘，P麻TS通常之由五疫种蛋虫白质改组成滑，包至括酶I、酶II供（包括a、洽b、杠c三种亚矩基）肥和一就种低城相对卷分子来量的泼热稳更定蛋享白质狮（HP案r）映。4．城基团朋移位基团昏移位惹是另坡一种援类型已的主陕动运谜输，歼它与族主动琴运输缩慧方式奸的不残同之枣处在搏于它还有一牢个复口杂的议运输庆系统廊来完嘉成物戏质的货运输息，而病物质枕在运打输过鹿程中毕发生劲化学我变化瓦。PE慕P-坛P耽+鼻HP施r谷→计HP墙r-脉p殿+丙酮竭酸P籍-无HP颂r民+糖→响糖-P训+H学Pr基团贝转移满主要暗存在甜于厌碧氧型句和兼砖性厌抱氧型泼细胞肆中，抄主要赠用于咏糖的厘运输究，脂软肪酸器、核熟苷、拾碱基框等也卷可以伤通过株这种隔方式币运输区。基因焦转移霸运输寻特点而：（1鼠）被驶运输妙的物猴质发喷生化寸学变悠化，乎被磷半酸化.（2泥）评需要至能量时.（3顺）信需要抵磷酸编酶系稼统进套行催突化.四种救运送应营养友方式昏的比湖较第四犯节彼培养凯基培养基是人工配制的，适合微生物生长繁殖或产生代谢产物的营养基质。

培养基几乎是一切对微生物进行研究和利用工作的基础。任何培养基应具备微生物生长所需要六大营养要素：碳源、氮源、无机盐、能源、生长因子、水。种花舰需要捏的是敲土壤培养选微生犹物需缎要的乏培养动基一、匀选用性和设奖计培保养基像的原镇则和气方法目的稳明确营养换协调理化粘条件袋适宜经济闸节约1.紫目的咱明确根据渐不同努的微距生物画的营扔养要膛求配联制针答对强彩的培胀养基凭。培养斤化能栗自养推型的氧化扒硫杆印菌的培昏养基倍组成鲁为：S秒1屑0g科Mg芒SO4.7菜H2O牺0册.5救g第N现H4会)2SO40.环4g承Fe圈SO40.雷01肆g驳H2PO44g祝C颤aC洞l20.摄25会g瓦H2O驴1懂00腊0m冠l培养畏化能借异养挖的大肠叛杆菌一种鲜培养刑基是枣由下纤列化工学成萝分组席成为饶：葡萄敬糖方5g想N井H4H2PO41g曾Na严Cl差5g公Mg允SO4.7恰H2驶O纽奉0糖.2西g图K2HP返O41g宽H2O拜1砌00麻0m逐l常见搏的培搬养四援大类世微生蚊物的慈培养窜基细菌遣（牛饭肉膏百蛋白颂胨培两养基卵）：牛肉询膏尝3g蛋白敞胨览1肠0g眠N拳aC独l查5闪g砌H2O材1揪00话0m补L放线耽菌（甘高氏掩1号劲）：淀粉学20g敏K烧2H士PO约4者0狠.5交g忽N负aC届l杀0培.5刃g袋M量gS葵O4但.7得H2财O仆0系.5醒g他K置NO劣3送1卸g短F趣eS栋O4宵0.郑01熄g洒H配2O棉10繁00题mL酵母恐菌(畏麦芽隙汁培浪养基谣):干麦蔬芽粉品加四骑倍水耀，在阳50汇℃-鱼-6亦0℃药保温化糖化米3-牢4小滤时，普调整灿糖液棋浓度舞为1泳0巴弓林，求煮沸茧后，女沙布删过滤伶，调pH为6幕.0鹊。霉菌户（查圈氏合宾成培共养基女）:Na途NO33g竭K2HP崇O41g粗K址Cl惹0.惕5g伙M持gS翠O4.7嚷H2O筛0剥.5霜g牲Fe左SO40.傅01俗g蔗糖骆30g常H2O继1识00战0m某L2.缓营养各协调培养痰基中武各营障养物榜质之顾间的霸浓度令配比辆也直甩接影汉响微混生物时的生于长繁创殖和另代谢烟产物蜘的形跌成和牌积累耀，其率中碳氮纹比（C/药N）的影载响较币大。例如捕，在晃利用盾微生兰物发闹酵生俯产谷暖氨酸踩的过支程中旋，培荡养基质碳氮砖比为泻4/纱1时柏，菌摔体量惭繁殖召，谷愧氨酸解积累积少；修当培落养基尊碳氮屯比为响3/篇1时贩，菌房诚体繁港殖受两到抑姨制，饭谷氨虑酸产填量则掩大量惜增加欢。3.垦理化颗条件凉适宜pH水活叠度氧化彻还原朵电位（1铸）学p稼H培养塔基的pH必须宫控制哈在一窝定的寇范围奴内，交以满获足不着同类问型微犁生物旷的生绒长繁晕殖或危产生听代谢仔产物宜。通常六培养叙条件碎：细菌从与放大线菌往：pH睁7~婚7.学5酵母暮菌和掏霉菌拌：pH滨4.墓5~金6范围逝内生死长为了准维持厕培养思基pH的相蜓对恒朽定，拜通常贱在培确养基出中加守入pH缓冲雁剂，冤或在兆进行浅工业菊发酵公时补的加酸俗、碱坟。（2蓄）剂水活者度在天饱然环烈境中绘，微债生物键可实渔际利除用的匪自由或水或烈游离惹水的拍含量贱，一沈般用篇在一律定的氧温度孙和压哥力条弯件下汇，溶煤液的妹蒸汽疮压力衬与同惠样条动件下满纯水桐蒸汽供压力烫之比掘表示啊，即产：αw没=P皱w/温Po证w式中生：Pw代表沃溶液拒蒸汽恭压力点，Po吃w代表草纯水巧蒸汽惠压力屋。纯水αw为1认.0纵0，遵溶液拐中溶袜质越炎多，αw越小甩。微生家物一友般在αw为0删.6号0～坟0.尸99庸的条免件下龟生长赚,αw过低拾时,抬微生伍物生帖长的机迟缓挪期延懂长,价比生泰长速罢率和笑总生杰长量罪减少测。微乔生物康不同笑，其驴生长基的最制适αw不同岂。（3涉）氧锐化还巴原电匪位氧化墓还原置电位杆又称究氧化鹊还原平电势明（re嫩do富x乌po识te似nt蹈ia吨l）纵，是度辆量某氧刑化还姜原系姿统中尖的还锋原剂桃释放正电子妙或氧秧化剂绸接受揪电子量趋势的一标种指饶标，船其单颤位是V（伏）漫或mV耕（毫伏涛）。不同番类型砍微生纺物生辽长对滴氧化摄还原障电位贿的要签求不犁同好氧碧性微勺生物筹：+0株.1捕伏以探上时庙可正篇常生假长,美以+凡0.蚕3～臭+0颤.4捡伏为日宜；厌氧圾性微遭生物鸦：低于肆+0须.1仿伏条卡件下五生长瘦；兼性疼厌氧弊微生退物：+0予.1龟伏以鞋上时当进行位好氧切呼吸懒,+0走.1档伏以秧下时惹进行愈发酵投。4.蓄经耍济节损约（二烦）培我养基斥的种致类培养塑基的容种类贤繁多刑。因仁考虑据的角洞度不悄同，纹可将箩培养减基分废成以考下一努些类雹型：根据娱微生配物的要种类珠分类按培嚼养基换的成墨分分桃类按培蜘养基进的用伐途分钓类按培姐养基煌的物昆理状粉态分愿类一、粮根据胳微生崭物的汇种类旗分类按微脆生物恒的种丸类分躁类细菌扶培养抱基放线咐菌培六养如营益养肉答汤培殿养基勺、牛论肉膏勿蛋白欧质培堂养基获。如高捐氏1乳号培相养基鲁，高浆氏2款号培福养基松。霉菌啄培养邮基酵母团培养代基如察义氏培爪养基耐，土乘豆蔗梅糖培笔养基捐。如麦发芽培择养基队和马芝铃薯乐葡萄舒糖培夺养基阵。二、市按培疼养基荡的成伞分分瞧类天然碑培养度基合成弹培养缎基含用城化学折成分石还不拒清楚降或化足学成歌分不猪恒定奏的天婚然有骑机物牛肉诵膏蛋洒白胨裤培养贩基、盈麦芽比汁培书养基化学夜成分给完全挨了解配的物蓬质配表制而增成的认培养马基高氏准1号违、查魂氏培诊养基半合朴成培飞养基天然车有机述物加屿上已言知无玩机盐土豆符培养革基、肃麦芽求汁培失养基按成沾分不剖同划琴分按用友途不勇同划铅分基础猜培养博基鉴别痰培养凉基含有口一般殿微生纱物生弹长繁拿殖所御需的牧基本以营养哥物质慈的培所养基用来详将某亲种或葡某类观微生从物从醋混杂僵的微卷生物蛙群体股中分查离出鸡来的添培养零基用于归鉴别比不同矿类型蝇微生娱物的疼培养废基选择迎培养屈基在基恩础培炸养基听中加誓入某裹些特腰殊营粪养物孝质制酿成的酸一类侦营养码丰富央的培教养基加富霉培养但基三、傅按培都养基却的用洒途分遥类其它搏培养堆基用于虾特定差目的切的微认生物悲培养宵基选择翻培养涛基中理加入衬的选写择性段物质鉴别哑培养萌基－乌伊红店-美起蓝培挂养基按物肾理状供态不义同划猾分固体济培养丑基液体跪培养垃基在液蜜体培叼养基富中加取入一艘定量截凝固盘剂，借使其肉成为议固体熊状态槐，琼永脂含织量一高般为