微生物的营养

微生物的营养

(microbialnutrition)享学课堂微生物的营养营养：微生物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殖需要的一种最基本的生理功能。营养物：具有营养功能的物质。营养物的作用：1、供给微生物合成细胞物质的原料；2、产生微生物在合成反应及生命活动中所需要的能量；3、调节新陈代谢。（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。一、微生物细胞的化学组成

微生物细胞中几种主要元素的含量

（干重的％）

元素细菌酵母菌真菌

碳5049.8

47.9

氢8

7

7

氮1512.4

5.2

氧2031.1

40.2

磷3—

—

硫1—

—组成细胞的各类化学元素的比例不是一成不变的，常因微生物种类、培养条件及菌龄的不同而在一定范围内发生变化。（二）细胞的化学成分:上述元素主要以水、有机物、无机盐的形式存在于细胞中1.有机物：蛋白质、糖、脂类、核酸、维生素及其降解产物。2.无机物：(1)参与有机物组成。

(2)单独存在于细胞质内以无机盐的形式存在。3.水：约占细胞总重70%～90%，游离水和结合水两种形式

微生物细胞的化学组成主要成分细菌酵母菌霉菌水分75~8570~8085~90（占细胞湿重的%）蛋白质50~8032~7514~15

占细碳水化合物12~2827~637~40

胞干脂肪5~202~154~40

重的核酸10~206~81%

无机盐2~303.8~76~12营养物质及其生理功能

营养物质按照它们在微生物体内的生理作用不同，分为六大类即碳素化合物（碳源）、氮素化合物(氮源)、能源、水分、无机盐类和生长因子。1、碳源定义：凡是能满足微生物生长繁殖所需要碳元素的营养物质。功能：构成微生物自身的细胞物质及代谢产物；是异养微生物代谢所需的能量来源。种类:无机碳源：如CO2和碳酸盐等。有机碳源：蛋白质、核酸、糖类、有机酸、醇、脂类、烃类、芳香族化合物等等（各种含碳的有机化合物）。微生物的碳源谱类型元素水平化合物水平培养基原料水平有机碳C·H·O·N·X复杂蛋白质、核酸等牛肉膏、蛋白胨、花生饼粉等C·H·O·N多数氨基酸、简单蛋白质等一般氨基酸、明胶等C·H·O糖、有机酸、醇、脂类等葡萄糖、蔗糖、各种淀粉、糖蜜等C·H烃类天然气、石油及其不同馏份、石蜡油等无机碳C(?)——C·OCO2CO2C·O·XNaHCO3NaHCO3、CaCO3等微生物的碳源谱可分为有机碳和无机碳两大类，能利用有机碳源的微生物，都是异养微生物，能以无机碳源作为主要碳源的微生物，则属于自养微生物。对异养微生物而言，其最适碳源是“C.H.O”型，其中糖类最易被利用，其次是有机酸类、醇类和脂类。在糖类中，单糖优于双糖和多糖。在单糖中，已糖优于戊糖，葡萄糖、果糖优于甘露糖、半乳糖；在多糖中，淀粉优于纤维素和几丁质，纯多糖则优于琼脂等杂多糖。微生物工业发酵中用碳源的原料传统种类：糖类（单糖，饴糖） 淀粉（玉米粉、山芋粉、野生植物、淀粉等） 麸皮 各种米糠等代粮发酵：纤维素环保应用：有些有毒的含碳物质如氰化物、酚等能被某些细菌分解与利用，可以利用这类细菌来处理它们。定义：凡是能够提供微生物生长繁殖所需氮元素的营养源。功能：提供合成细胞中含氮物，如蛋白质、核酸，以及含氮代谢物等的原料；少数化能自养微生物可利用铵盐、硝酸盐等无机氮源作能源。种类：无机氮：铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐、氨、N2等；有机氮：核酸、蛋白质及其降解产物。2、氮源类型

元素水平化合物水平培养基原料水平有机氮N·C·H·O·X复杂蛋白质、核酸等牛肉膏、酵母膏、饼粕粉、蚕蛹粉等N·C·H·O尿素、一般氨基酸、简单蛋白质等尿素、蛋白胨、明胶等无机氮N·HNH3、铵盐等(NH4)2SO4等N·O硝酸盐等KNO3等NN2空气

微生物的氮源谱一般来讲，异养微生物对氮源的利用顺序是：“N.C.H.O”或“N.C.H.O.X”>“N.H”类>“N.O”>“N”。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。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。（2）辐射能（光能营养型）：光能自养和光能异养微生物的能源。4、生长因子

定义：微生物正常生活不可缺且需要量不大，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。主要包括：维生素、碱基、卟啉及其衍生物、甾醇、胺类、C4~C6的分枝脂肪酸，以及氨基酸营养缺陷突变株所需要的氨基酸。作用：主要作为酶的辅基或辅酶参与新陈代谢。

维生素转移的对象代谢功能硫胺素(B1)

乙醛基焦磷酸硫胺素是脱羧酶、转醛酶、转酮酶的辅基，与a－酮酸的氧化脱羧和酮基转移有关吡哆醇(B6)

氨基磷酸吡哆醛是氨基酸消旋酶、转氨酶与脱羧酶的辅基，参与氨基酸的消旋、脱羧和转氨叶酸甲基即辅酶F(四氢叶酸)，参与一碳基的转移，与合成嘌呤、嘧啶、核甘酸、丝氨酸和甲硫氨酸有关维生素B12

羧基，甲基钴酰胺辅酶，参与一碳基的转移，与甲硫氨酸和胸苷酸有关

维生素的生理功能

维生素微生物的种硫胺素(B1)Bacillusanthracis(炭疽芽孢杆菌)核黄素Clostridiumtetani(破伤风杆菌)烟酸Brucellaabortus(流产布鲁氏杆菌)吡哆酸(B6)Lactobacillusspp.(各种乳酸杆菌)生物素Leuconostocmesenteroides(肠膜状明串珠菌)泛酸Proteusmorganii(摩氏变形杆菌)叶酸Leuconostocdextranicum(葡聚糖明串珠菌)钴胺酸(B12)Lactobacillusspp.维生素KBacteroidesmelaninogenicus(产黑素拟杆菌)

若干细菌所需要的维生素

按照微生物对生长因子的需要与否，可把微生物分成3种类型：1.生长因子自养型微生物：不需要从外界吸收任何生长因子的微生物。包括多数真菌、放线菌和部分细菌。2.生长因子异养型微生物：需要从外界吸收多种生长因子才能维持正常生长。如：乳酸菌、支原体和原生动物。3.生长因子过量合成的微生物：少数微生物在其代谢活动中，能合成并大量分泌某些维生素等生长因子。可作为生产维生素的菌种。5、无机盐

为微生物细胞生长提供碳、氮源以外的多种重要元素的物质，多以无机盐的形式供给。大量元素：P、S、K、Mg、Ca、Na、Fe（微生物生长所需浓度在10-3~10-4mol/L）微量元素：Cu、Zn、Mn、Mo、Co（微生物生长所需浓度在10-6~10-8mol/L）

无机盐的生理功能

细胞内一般分子成分（P、S、Ca、Mg

、Fe等）一般功能渗透压的维持（Na+等）生理调节物质酶的激活剂（Mg2+等）大量元素pH的稳定无化能自养菌的能源（S、Fe2+、NH4+、NO2-等）机特殊功能盐无氧呼吸时的氢受体（NO3-、SO42-等）酶的激活剂（Cu2+、Mn2+

、Zn2+等）微量元素