第二篇
微生物的营养类型
自养型生物
生长所需要的营养物质 异养型生物 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：以光为能源，不依赖任何养有机物即可正常生长 光能异养型：以光为能源，但生长需要一定的有机营养 化能自养型：以无机物的氧化获得能量，生长不依赖有机营养物 化能异养型：以有机物的氧化获得能量，生长依赖于有机营养物
合成叶绿素、白喉毒素和氯高铁血红素所需
超氧化物歧化酶、氨肽酶、L-阿拉伯糖异构酶等的辅因子 氧化酶、酪氨酸酶的辅因子
Zn
Mo
ZnSO4
(NH4)6Mo7O24
碱性磷酸酶、脱氢酶、肽酶、脱羧酶辅因子
固氮酶和同化型及异化型硝酸盐还原酶的成分
（四）生长因子（growth factor）
是一类对微生物正常生活所不可缺少而需要 量又不大，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。
根据微生物对生长因子的需要存在差异， 可分为：
1. 野生型(wild type) 又称原养型 不需要生长因子而能在基础培养基上生长的菌株 2. 营养缺陷型(auxotroph)
由于自发或诱发突变等原因从野生型菌株产生的需要提 供特定生长素物质才能生长的菌株
（五）水（water）
微生物细胞含水约占细胞鲜重的70－90％，水 作用是多方面的。
◆种类:
无机含碳化合物：如CO2和碳酸盐等。 有机含碳化合物：糖与糖的衍生物（多糖：如淀粉、麸皮、 米糠等；饴糖；单糖）,脂类、醇类。 有机酸、烃类、芳香族化合物以及各种含氮的化合物。
微生物的碳源谱
类 型 有 机 碳 元素水平 C· H· O· N· X C· H· O· N C· H· O C· H 化合物水平 复杂蛋白质、核酸等 多数氨基酸、简单蛋白 质等 糖、有机酸、醇、脂类 等 烃类 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
几类微生物生长最适w
微生物 一般细菌 酵母菌 霉菌 噬盐细菌 噬盐真菌 嗜高渗酵母 w 0.91 0.88 0.80 0.70 0.65 0.60
◆为了表示微生物生长与水的关系，有时也常用相对湿度 （RH) 的概念（ w ×100= RH ）；通常也用测定蒸气相 中相对湿度的方法得知溶液或物质的水活度。
项目1 微生物的营养及培养基制备
第一部分 微生物的营养和培养基
第一节 微生物的营养要求
第二节
第三节 第四节
微生物的营养类型
微生物吸收营养物质的方式 培养基
第一篇 微生物的营养要求
一、微生物细胞的化学组成 （一）化学元素
大量元素（指含量占生物总重量万分之一以上的元 素）:碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、钠、钙、镁 （其中前六种占细菌细胞干重的97%）。 微量元素： 锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、 镍 、硼。
微生物营养类型(Ⅰ)
划分依据 营养类型 碳源 能源 自养型 异养型 光能营养型 化能营养型
特点 以CO2 为唯一或主要碳源 以有机物为碳源 以光为能源 以有机物氧化释放的化学 能为能源 以还原性无机物为电子
电子供体 无机营养型
微生物的营养类型(Ⅱ)
营养类型 电子供体 碳源 CO2 光能无机自养型 H2、 H2S、 S或H2O （光能自养型） 光能有机异养型 有机物 有机物 （光能异养型） 化能无机自养型 H2、H2S、Fe2+、 CO2 （化能自养型） NH3或NO2 能源 光能 光能 化学能 (无机物氧化) 举例 着色细菌、蓝细菌、藻类 红螺细菌 氢细菌、硫杆菌、亚硝化单胞 菌属(Nitrosomonas)、甲烷杆 菌属(Methanobacterium)、醋 杆菌属(Acetobacter) 假单胞菌属、芽孢杆菌属、乳 酸菌属、真菌、原生动物
能源 生长因子 无机元素 水分
氧化无机物或利用日 光能 不需要 无机盐 水
利用日光能 不需要 无机盐 水
（一）、碳源（Carbon source）
◆定义：凡可被用来构成细胞物质或代谢产物中碳素来 源的营养物质。 ◆功能：提供合成细胞物质及代谢物的原料;并为整个生 理活动提供所需要能源（异养微生物）。
2）少数细菌可以铵盐、硝酸盐等氮源为能源。
微生物的氮源谱
类 型 元素水平 化合物水平 N· C· H· O· X 有 机 氮 N· C· H· O N· H 无 O 机 N· 氮 N 复杂蛋白质、核酸等 培养基原料水平 牛肉膏、酵母膏、 饼粕粉、蚕蛹粉等
尿素、一般氨基酸、简单 尿素、蛋白胨、明 蛋白质等 胶等 NH3、铵盐等 硝酸盐等 N2 (NH4)2SO4等 KNO3等 空气
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） 一般微生物生长所需要的无机盐有：硫酸盐、磷酸盐、 氯化物以及含有钠、钾、镁、铁等金属元素的化合物。
无机盐生理功能
化能有机异养型 （化能异养型）
有机物
有机物
化学能 （有机物氧化)
1、光能无机自养型（光能自养型）
能以CO2为主要唯一或主要碳源； 进行光合作用获取生长所需要的能量； 以无机物如H2、H2S、S等作为供氢体或电子供体， 使CO2还原为细胞物质； 例如，藻类及蓝细菌等和植物一样，以水为电子供体（供 氢体），进行产氧型的光合作用，合成细胞物质。而红硫细菌， 以H2S为电子供体，产生细胞物质，并伴随硫元素的产生。
元素 碳 氮 氢 氧 磷 硫
细菌 50 15 8 20 3 1
酵母菌 49.8 12.4 6.7 31.1 — —
霉菌 47.9 5.2 6.7 40.2 — —
（二）微生物细胞的化学成分及分析


微生物细胞中的各种元素的存在形式：主要以 水、有机物、无机物的形式存在于细胞中 微生物细胞的化学组成的影响因素：微生物种 类、菌龄、培养条件 有机物：糖、脂、蛋白质、核酸、维生素及降 解产物和中间代谢产物 无机物：细胞中与有机物质结合或单独存在的 无机盐 水
有些微生物缺乏或丧失合成某种或某些氨基酸的酶，所以不 能合成生长所必需的氨基酸，这类微生物被称为“氨基酸缺陷 型”。 例如：肠膜明串珠菌（leuconostoc mesenteroides）常常需要 由外源供给多种氨基酸才能生长。
另外有些微生物生长还需要其它特殊的成分，例如某些乳酸 杆菌生长需要核苷；某些酵母菌和真菌生长需要肌醇；某些肺炎 球菌生长需要胆碱等。
缺乏合成生长因子能力的微生物 称为营养缺陷型微生物
主要包括：维生素 氨基酸
维生素
碱基
有的微生物自己不能合成维生素，需要外加，主要是B族维 生素、硫胺素、叶酸、泛酸、核黄素等，如生产味精需加生 物素。 有些微生物自己不能合成某种AA，必须给予补充，如赖 AA发酵所用的黄色短杆菌不能合成环丝AA，为环丝AA缺 陷型菌株，在培养基中必须添加含环丝AA的氮源。如豆饼 水解液或毛发水解液等。 各种菌合成AA的能力有很大差别，一般G－菌强于G＋，大肠 杆菌自己能合成全部AA，沙门氏菌能合成大部分AA，有的 菌合成AA能力极弱，如肠道串珠菌需从外界补充19种AA。
（三）元素在细胞内存在形式：
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%，以游离水和结合水两种形式 存在 游离水：干重法可测得； 结合水：不易蒸发、不冻结、也不能渗透, 占水总量的17%—28% 。
二、营养物质及其生理功能
碳源 （carbon source） 氮源（nitrogen source） 无机盐（mineral salts） 生长因子（growth factor） 水（wahtor）

营养物质及其生理功能
微生物与动植物营养要素的比较
动物 （异养） 异养 碳源 氮源 糖类、脂肪 蛋白质及其降解 物 与碳源同 维生素 无机盐 水 糖、醇、有机酸等 蛋白质及其降解物、有 机氮化物、 无机氮化物、 氮 与碳源同 有些需要维生素等生长 因子 无机盐 水 微生物 自养 二氧化碳、碳酸盐等 无机氮化物、氮 二氧化碳 无机氮化物 绿色植物 （自养）
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。
（三）无机盐（inorganic salt）
定义：为微生物细胞生长提供碳、氮源以外的多种重要元素 （包括大量元素和微量元素）的物质，多以无机盐的形式共 给。
水的功能
水活度的表示方法
水的功能
水是细胞中生化反应的良好介质；营养物 质和代谢产物都必须溶解在水里，才能被吸收 或排出体（细胞）外。 水的比热高，能有效的吸收代谢过程中放 出的热量，不致使细胞的温度骤然上升。 水能维持细胞的膨压（控制细胞形态）。
水活度的表示方法
微生物可利用的水用水活度来表示（Qw），Qw 是指在相同的温度和压力下，溶液中水的蒸气压和 纯水的蒸气压的比即an=P溶液/P纯水，微生物生长 所需的水活度通常在0.63－0.99之间，细菌水活度较 高为0.8，酵母菌次之，耐旱的微生物水活度为0.6， 水中溶质越高水活度越低。
氨基酸
碱基
嘧啶和嘌呤是核酸和辅E的重要组分，是许多微生物必须 的生长因素。
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，有的菌需 补充卟啉或其衍生物，还有的菌需供给（低碳）脂肪酸等。
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。维生素大部分是构成酶的辅基或辅酶，需 要量很少，但是缺少维生素微生物不能正常生长。