微生物利用废水营养的情况
细菌往往优先利用易被吸收的有机物质。 如果这种物质的量已经满足要求，它就不再利 用其它的物质了。在工业废水的生物处理中， 常加入生活污水补充工业废水中某些营养物质 的不足。加多少酌情而定，否则反而会把细菌 养“娇”，不利于工业废水的处理。因为生活 污水中的有机物比工业废水中的有机物易被吸 收利用。
4、光能异养（photorganotroph)
属于这一营养类型的细菌很少，如红 螺菌中的一些细菌以这种方式生长。一般 来说，光能营养型细菌生长时大多需要 生长因子。 碳源——有机物作供氢体和碳源，要有CO2存在。 能源——光
红螺菌
光能 CH3 [CH2O] +2CH3COCH3+H2O CHOH CO2 ＋ 2 光合色素 CH3 红螺菌(Rhodospirillum sp．)属于光合细菌(Photosynthetic Bacteria，PSB)的一种，广泛分布于江河、湖泊、海洋等水域环境 中，尤其在有机物污染的积水处数量较多。
氧化还原电位又称氧化还原电势（redox potential），是度量 某氧化还原系统中的还原剂释放电子或氧化剂接受电子趋势 的一种指标，其单位是V（伏）或mV（毫伏）。
不同类型微生物生长对氧化还原电位的要求不同
好氧性微生物：+0.1伏以上时可正常生长,以+0.3～+0.4伏为宜； 厌氧性微生物：低于+0.1伏条件下生长； 兼性厌氧微生物：+0.1伏以上时进行好氧呼吸, +0.1伏以下时进行发酵。
α w=Pw/Pow 式中Pw代表溶液蒸汽压力, POw代表纯水蒸汽压力。
纯水α w为1.00,溶液中溶质越多, α w越小
微生物一般在α w为0.60～0.99的条件下生长, α w过低时, 微生物生长的迟缓期延长, 生长速率和总生长量减少。 微生物不同，其生长的最适α w不同。
c. 氧化还原电位
异养型微生物并非绝对不能利用CO2； 自养型微生物也并非不能利用有机物进行生长； 有些微生物在不同生长条件下生长时,其营养类型也会发生改变；
例如紫色非硫细菌(purple nonsulphur bacteria)： 没有有机物时，同化CO2， 为自养型微生物； 有机物存在时，利用有机物进行生长，为异养型微生物； 光照和厌氧条件下，利用光能生长，为光能营养型微生物； 黑暗与好氧条件下，依靠有机物氧化产生的化学能生长，为化能营养型微生物
（细 湿胞 重重 ）量Βιβλιοθήκη 组 成 微 生 物 细 胞
2、微生物的营养物质
可被微生物吸收利用的物质： 1水分
2无机盐
3碳源
4氮源
5能源 6生长因子
(1)水分
水分是最重要、不可缺少的组分之一。 水在细菌细胞内的存在有两种状态：自由 水和结合水。它们的生理作用主要有以下 几点： 1)溶剂作用。所有物质都必须先溶解于水， 然后才能参与各种生化反应。 2)参与生化反应(如脱水、加水反应)。 3)运输物质的载体。 4)维持和调节一定的温度。
蔗糖
2.营养协调
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也直接影响微生物 的生长繁殖和代谢产物的形成和积累，其中碳氮比（C/N）的 影响较大。 碳氮比指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。
二、 微生物的营养类型
根据微生物所需碳源和能源的不同，营养类型分四类： 光能自养 自养型 化能自养
化能异养 异养型
光能异养
1 、光能自养(Photolithotroph) 属于这一类的细菌都含有光合色素， 能进行光合作用。
藻类、绿色细菌、光合细菌（紫硫细菌、绿硫细菌）
碳源——以CO2 为惟一碳源 能源——光转变为 ATP 如何将无机物还原为有机物的？
思考题：
目前在环保中用红螺菌来净化高浓度 的有机废水，废水在分槽流动中逐渐得 以净化。由此可知红螺菌的代谢方式为 (A)自养厌氧型 (B)异养需氧型 (C)异养厌氧型 (D)自养需氧型
四种营养类型的对比
营养类型
电子供体 碳源 能 源 例 样
光能无机自 H2, H2S, S, H2O 养型
光能有机异 有机物 养型
当我们供给细菌营养时应注意什么?为什么?
1、质量要求：不同的细菌，同一细菌不同的生长 阶段，营养质和量的要求不同。 2、营养元素之 间有比例要求：主要是指碳氮的比例关系，通常 称碳氮比。根瘤菌要求碳氮比为11.5：1，固氮菌 要求碳氮比为27.6：1，土壤中许多微生物在一起 生活综合要求的碳氮比约为25：1。废水生物处理 中，微生物群体对营养物质也有一定的比例要求 (好氧生物处理中对BOD5：N：P要求一般为100：5： 1)。 3、总体来说，细菌的代谢能力很强，可利 用的化合物种类很广，要防止把细菌养“娇”。
（5）能源
为微生物生命活动提供最初能量来源
的营养物质和辐射能称为能源。
化能异养微生物：有机物（同碳源） 化学物质 化能自养微生物：还原态无机物 （化能营养型） 能源种类 （不同于碳源）—NH4+,NO2-, S, H2S, 辐射能（光能营养型）：光能自养和光能异养
(6)生长因子
概念：生长因子是一类调节微生物正常代谢所
(4)氮源
提供细菌细胞氮素来源的物质。 蛋白质 蛋白胨 氨基酸 NH4Cl NH4NO3
有机氮源
无机氮源
实验室常用氮源：牛肉膏、蛋白胨
生产上常用氮源：尿素、玉米浆、饼粕
异养微生物对氮源的 氮源的作用: A、提供细胞新陈代谢中所需 利用顺序是：“N∙C∙H∙O” 或“N∙C∙H∙O∙X”优于 的氮素合成材料; “N∙O”类，最不容易利 B、极端情况下(如饥饿状态)， 用的是“N”类（只有少 氮源也可为细胞提供生命活动 数固氮菌、根瘤菌和蓝细 所需的能量。 菌等可利用它）。
（提供细胞碳素来源的物质） 糖类 CO2 蛋白质 无机碳源 有机碳源 CO32脂肪 有机酸 多数微生物最好的碳源：葡萄糖、果糖、麦芽糖、淀粉 生产中常见的碳源：玉米粉、麸皮、米糠、酒糟 微生物可利用的碳源种类多，但异养微生物在元素水平上最 适碳源是“C∙H∙O”型。
碳源的作用：提供细胞骨架和代谢物质中碳 素的来源以及生命活动所需要的能量。
微生物营养类型的可变性无疑有利于提高其对环境条件变化的适应能力
三、 培养基
在实验中，我们常利用培养基来培养各种细菌进行科学研究。
1、概念：指人工配制的适合于不同
微生物生长繁殖或积累代谢产物的混 合营养物。
2、培养基的配制原则
目的明确 营养协调 理化条件适宜 经济节约
2、培养基的配制原则
(1)目的明确：根据不同细菌的营养需要配制不同 的培养基。通常，培养细菌采用牛肉膏蛋白胨培 养基，放线菌采用高氏一号培养基，霉菌采用蔡 氏培养基，酵母菌采用麦芽汁培养基。
常见的培养四大类微生物的培养基
细菌（牛肉膏蛋白胨培养基）： 牛 肉 膏 3g 蛋 白 胨 10g 1000ml 放线菌（高氏1号） 淀粉 20g K2HPO4 0.5g NaCl 0.5g KNO3 1g FeSO4 0.01g NaCl 5g H2O
0.5g H2O
MgSO4.7H2O 1000ml
酵母菌(麦芽汁培养基) 干麦芽粉加四倍水，在50℃--60℃保温糖化3-4小时，用碘液 试验检查至糖化完全为止，调整糖液浓度为 10 。巴林，煮沸 后，沙布过滤，调PH为6.0。 霉菌（查氏合成培养基） NaNO3 3g K2HPO4 1g MgSO4.7H2O 0.5gFeSO4 0.01g 1000ml KCl 30g 0.5g H2O
第六章
微生物的生理特性
主要从三个方面来分析微生物（细菌）的 生理特性：营养、呼吸以及其他环境因素对 它们生活的影响
第一节 细菌的营养
一 、微生物细胞的化学组成及生理功能
1、化学组成 水 70~90% 无机盐(灰 分)3~10% 碳水化合物 干物质 蛋白质 10~30% 脂肪 有机物 90~97% DNA RNA等
必需，但不能利用简单的碳、氮源自行合成的有 机物。由于它没有能源和碳源、氮源等结构材料 的功能，所以其需要量一般很少。 有三类 氨基酸类 嘌呤、嘧啶类 维生素类
实验室常用：酵母膏、蛋白胨作为综合生长 素；硫辛酸、VC、VK是重要的生长因子。
生长因子虽然是重要的营养元素，但并非所有 微生物都需要外界为它提供生长因子。按微生物对 生长因子的需要与否，可把它们分成3种类型。 （1）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、放线菌、和不少细菌。 （2）生长因子异养型微生物：它们需要从外界吸收 生长因子才能正常生长，如各种乳酸菌、动物致病 菌、支原体和原生动物等 （3）生长因子过量合成型微生物：少数微生物在其 代谢活动中，能合成并大量分泌维生素等生长因子， 这些微生物 可作为维生素生产菌种，如阿舒假囊 酵母生产微生物B2.
如：高等绿色细菌、藻类
CO2 + H2O
光能
叶绿素
[CH2O] + O2 ↑
2、 化能自养（chemolithotroph)
有些细菌，如硝化细菌、铁细菌、某些硫 磺细菌等，能氧化一定的无机化合物，利用其 所产生的化学能，还原二氧化碳，合成有机碳 化物，这一作用称为化学合成作用。 碳源——以 C O2为惟一碳源。 能源——无机物氧化产生能量。产能有限，生长迟缓。
(2)无机盐
无机盐类在细胞中的主要作用是： 1)构成细胞的组成成分，如H3PO4是 DNA和RNA的重要组成成分。 2)酶的组成成分，如蛋由质和氨基酸的 －SH。 3)酶的激活剂，如Mg2+、K+。 4)维持适宜的渗透压。如Na+、K+、Cl－。 5)自养型细菌的能源，如S、Fe2+。