物
的
微生物们是怎样吃东西的？
营
第四节 培养基
如何给微生物们做饭？
养
第
五
章 第一节 微生物的6类
微
营养要素
生
物
的
营
养
一、微生物细胞的化学组成
1. 化学元素（chemical element）
构成微生物细胞的物质基础是各种化学元素！
细胞化学元素组成
占细菌细胞 干重的97%
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。
3、微生物细胞化学组成含量的变化
此组成可因菌种的种类、菌龄、培养基组成、培 养条件、分析方法等而有所不同。
微生物细胞的化学组成
主要成分
细菌
酵母菌
霉菌
水分
75~85
（占细胞鲜重的%）
蛋白质
50~80
占
细 碳水化合物 12~28
胞
干 脂肪
5~20
重
的 核酸
10~20
%
无机盐
2~30
70~80 32~75
的
营
养
第
五
（一）碳源（carbon source）
章
1. 定义
微
一切能满足微生物生长繁殖所需碳元素的
生
营养物，称为碳源。
物
微生物细胞含碳量约占干重的50％，除水分外，
的
碳源是需要量最大的营养物，又称之为大量营养
营
物（macronutrients）。
养
碳源谱（spectrum of carbon sources）：
物
的
大量元素
无机盐
营
微量元素
养
第
五
章
大量元素（macroelements）
微
凡是生长所需浓度在10-3～10-4mol／L范围内的
N2 + H2
NH3
如果固氮酶能作为一种酶制剂生产出来，就可生产
NH3。
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
第 五 章
微 生 物 的 营 养
实验室常用的无机氮源有碳酸铵、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。
蛋白氮必须通过水解之后降解成胨、肽、氨基酸等才能被机体
利用，这种氮源叫迟效氮源。
无机氮源或以蛋白质降解产物形式存在的有机氮源可以直接被
菌体吸收利用，这种氮源叫做速效氮源。
速效氮源通常有利于机体的生长，迟效氮源有利于代谢产物的 形成。
铵盐 氨基酸 蛋白胨
硝酸盐NO3
入胞 诱导酶
细胞物质 NH4+
豆饼 蚕蛹粉
（2）生长因子异养型微生物（auxoheterotrophs）
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。
（3）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 的维生素等生长因子，可作为有关维生素的生产菌种。
2. 种类
广义的生长因子：
生
它不能透过细胞膜。
物
的
微生物对碱基的需要量一般是10～20mg／ml
营
养
第
五
d.其他生长因子
章
有些微生物的生长需要一些很特殊的物质，也
微
称生长因子。
生
Eg.流感嗜血杆菌一定要在含红细胞的培养基上生
物
长，因为它需要卟啉环作生长因子。
的
厌氧条件下生长的啤酒酵母需要甾醇作为生长 因子。
营
养
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。 Eg.如果配制的是天然培养基，则可加入 酵母膏（yeast extract）、 玉米浆（cornsteep liquor，浸制玉米制取淀粉后产生的
章 1. 定义
微
是一类调节微生物正常代谢所必需，但不
生
能用简单的碳、氮源自行合成的需要量很小
物
的一类有机物。
的
营
养
各种微生物与生长因子的关系可分以下几类：
（1）生长因子自养型微生物（auxoautotrophs）
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，如E．coli（大肠杆菌）等都属这类。
Bacteroides melaninogenicus (产黑素拟杆菌)
维生素 硫胺素(B1) 吡哆醇(B6) 叶酸 维生素B12
维生素的生理功能
转移的对象
代谢功能
乙醛基 氨基 甲基
羧基，甲基
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
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
吸收后需被还原成NH3才能进入合成代谢。
c.分子氮
分子氮即为大气中的N2。 能利用N2作氮源来合成细胞结构的微生物我们称
固氮微生物。
（1）研究微生物的固氮作用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N2。
（2）固氮微生物具有固氮酶，可在常温常压下把
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，它还包括非常规物质形式的光辐 射能在内。
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。
第
本章内容：
五 章
第一节 微生物的6类营养要素
第二节 微生物的营养类型
微
微生物们需要吃什么？
生
第三节 营养物质进入细胞
副产品） 肝浸液（liver infusion） 麦芽汁（malt extract） 其他新鲜的动、植物的汁液
如果配制的是组合培养基，则可加入复合维生素溶液。
若干细菌所需要的维生素
维生素 硫胺素(B1) 核黄素 烟酸 吡哆酸(B6) 生物素 泛酸 叶酸 钴胺酸(B12) 维生素K
微生物的种
Bacillus anthracis (炭疽芽孢杆菌) Clostridium tetani (破伤风梭菌) Brucella abortus (流产布鲁氏杆菌) Lactobacillus spp. (各种乳酸杆菌) Leuconostoc mesenteroides (肠膜状明串珠菌) Proteus morganii (摩氏变形杆菌) Leuconostoc dextranicum (葡聚糖明串珠菌) Lactobacillus spp.
第
五
（二）氮源（nitrogen source）
章 1. 定义
微
凡能提供微生物生长繁殖所需氮元素的
生
营养源，称为氮源。
物
功能: 氮是构成重要生命物质蛋白质和核酸等
的
的主要元素，氮占细菌干重的12％～15％，也是微
营
生物的主要营养物。
养
氮源谱（ nitrogen of nitrogen sources）
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。
从元素水平、化合物水平直至培养基原料水平来考 察碳源，其数目是逐级扩大的甚至可多到无法计算。
微生物的碳源谱
类 元素水平 型
化合物水平
C·H·O·N·X 复杂蛋白质、核酸等
有
机 碳
C·H·O·N
多数氨基酸、简单蛋 白质等
C·H·O
糖、有机酸、醇、脂 类等
C·H
烃类
无 C(?) 机 碳 C·O
C·O·X
— CO2 NaHCO3
培养基原料水平
牛肉膏、蛋白胨、花生饼 粉等 一般氨基酸、明胶等
葡萄糖、蔗糖、各种淀粉、 糖蜜等 天然气、石油及其不同馏 份、石蜡油等 —
CO2 NaHCO3、CaCO3、等
有机碳
碳 源 谱
无机碳
凡必须利用有机碳源的微生物，就
是为数众多的异养微生物。
某些微生物Eg. 诺卡氏菌和一些霉菌等
美味佳肴
微生物清除三废
（3）CO2 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。
Eg. 生长在动物血液、组织和肠道中的致病细菌 （沙门氏菌 、李斯特菌等）
（4）纤维素
纤维素是由葡萄糖以β－1,4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 接利用，而某些微生物可用其作为碳源来生产发 酵产品。
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
钴酰胺辅酶，参与一碳基的转移， 与甲硫氨酸和胸苷酸有关
第
五
（五）无机盐（mineral salts）
章
1. 定义
微
无机盐（mineral salts）或矿质元素主要可为
生
微生物提供除碳、氮源以外的各种重要元素。
维生素、碱基、卟啉及其衍生物、甾醇、胺类、 C ～C 的分枝或直链脂肪酸，以及需要量较大的氨
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基酸；
狭义的生长因子：
一般仅指维生素。
第
五
a.维生素
章
维生素作为一些酶的辅酶，Eg. 维生素B6（吡哆醛）
微，
生
磷酸吡哆醛是一些转氨酶和氨基酸脱羧酶的辅酶。
物
微生物对维生素的需要量一般是1～5mg／ml
（5）烃类
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 的工业原料。
清除石油污染
在发酵工业中最常用的碳源是 葡萄糖、淀粉、废糖蜜、 麸皮和米糠等。