简述微生物营养类型
第四章 微生物的营养和培养及
第四章 微生物的营养与培养基目的要求：通过本章的课堂教学，使学生了解微生物营养类型的特点及多样性，以及根据不同微生物各自的营养要求，配制相应的培养基对微生物培养的理论知识，为今后对微生物的研究与利用打下基础。
教学内容：1、微生物的6类营养要素2、微生物的营养类型3、营养物质进入细胞的方式单纯扩散(simple diffusion)促进扩散(facilitated diffusion)主动运输(active transport)基团移位(group translocation)4、培养基(media)配制的原则5、培养基的种类重点内容：微生物 营养类型营养物质进入细胞的方式培养基(media)配制的原则及主要培养基类型营养（nutrition）：微生物CUN 从外部环境中摄取对其生命活动必须的能量和物质，以满足其生长和繁殖等生理活动的过程。
营养物质（nutrient）：那些能够满足机体生长、繁殖和完成各种生理活动所需要的物质称为营养物质。
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。
第一节 微生物的六种营养要素一、微生物细胞的化学组成细胞化学元素组成：主要元素: 包括碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁等，碳、氢、氧、氮、磷、硫等微量元素: 包括锌、锰、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。
微生物细胞组成：有机物、无机物和水。
有机物：主要包括蛋白质、糖、脂、核酸、维生素以及它们的降解产物和一些代谢产物等物质。
无机物：是指与有机物相结构或单独存在于细胞中的无机盐(inorganic salt)等物质。
水：细胞维持正常生命活动所不可少的，一般可占细胞重量的70%-90%。
二、微生物的营养要素营养物质按照它们在机体中的生理作用不同，可以将它们区分成碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水。
1、碳源：在微生物生长过程中能满足微生物生长繁殖所需碳元素的营养物质称为碳源。
碳源物质在细胞内经过一系列复杂的化学变化后成为微生物自身的细胞物质（如糖类、脂类、蛋白质等）和代谢产物，同时绝大部分碳源物质在细胞内生化反应过程中还能为机体提供维持生命活动所需的能源，因此碳源物质通常也是能源物质。
4 微生物的营养
基团移位 有 快 由稀至浓
内部浓度高
运送速度
溶质运送方向
平衡时内外浓度
相等
无特异性 不需要
相等
特异性 不需要
运送分子 能量消耗
运送前后溶质分子
特异性 需要
特异性 需要
不变
无 无竞争性 无
不变
有 有竞争性 有
不变
有 有竞争性 有
改变
有 有竞争性 有
载体饱和性 与溶质类似物 运送抑制剂
•单纯扩散：溶质分子通过细胞膜上的小孔由高浓度 向低浓度扩散。 •促进扩散：物质在膜渗透酶帮助下顺浓度梯度快速 扩散运送。
第六章 微生物的营养
一、微生物的营养
• 营养（nutrition）：指生物体从外部环境摄取
其生命活动所必需的能量和物质，以满足其
生长和繁殖需要的一种生理功能。
• 营养物（nutrient）：指具有营养功能的物质， 在微生物学中，常常还包括光能这种非物质形
式的能源在内。微生物的营养物可为它们正常
生命活动提供结构物质、能量、代谢调节物质
微生物的营养类型
营养类型
光能自养型 （光能无机营养型） 光能异养型 （光能有机营养型） 化能自养型 （化能无机营养型） 化能异养型 （化能有机营养型）
能源
光 光 无机物* （还原态） 有机物
氢供体
无机物 有机物 无机物 有机物
基本碳源
CO2 CO2及简单 有机物 CO2 有机物
实例
蓝细菌 藻类 红螺菌科 铁细菌 氢细菌
6、水
• 微生物细胞的重要组成成分，其含量可达70～
95%（细菌～80%，酵母～75%，霉菌～ 85%）。 • 水的类型：自由水、结合水。 • 水的功能：优良的溶剂；细胞内进行各种生化 反应的媒介；维持生物大分子结构的稳定，参 与某些重要的生物化学反应。
微生物六大营养要素及功能
微生物六大营养要素及功能
微生物的六大营养要素及功能如下：
1. 碳源：能满足微生物生长繁殖所需碳元素的营养物。
2. 氮源：能提供微生物生长繁殖所需氮元素的营养源。
少数能提供能源，只有少数自养微生物如硝化细菌能利用铵盐、硝酸盐产生能量。
3. 能源：能为微生物生命活动提供最初能量来源的营养物或辐射能。
4. 生长因子：是一类调节微生物正常代谢所必需，但不能用简单的碳、氮源自行合成的有机物。
其作为酶的辅基或辅酶参与新陈代谢，补充微生物所需的氨基酸，利用嘌呤、嘧啶来合成核苷酸，再合成核酸。
5. 无机盐：可为微生物提供除碳、氮源以外的各种重要元素，作为酶活性中心的组成部分，维持生物大分子和细胞结构的稳定性，调节并维持细胞的渗透压平衡，控制细胞的氧化还原电位。
6. 水：是一切生命活动的必须条件，是微生物生长必不可少的物质。
这些营养要素是微生物生长和繁殖所必需的，对于维持微生物的生命活动具有重要作用。
4.微生物的营养(1)
加富培养基
是在培养基中加入血、血清、动植物组 织提取。用来培养要求较苛刻的某些异 养微生物。
Cncnc-micro
无机盐（mineral salts）
无机盐功能 构成微生物细胞的组成成分 调解微生物细胞的渗透压， PH值和氧 化还原电位 有些无机盐如S、Fe还可做为化能自养微 生物的能源 构成酶活性基的组成成分，维持E活性。 Mg、Ca、K是多种E的激活剂
Cncnc-micro
无机盐种类
构成微生物细胞以C、H、O、N、P、S六种元素 为主， 此外Ca、K 、Mg、Fe，约占细胞干重的 95％以上。 大量元素Ca、K 、Mg、Fe，以无机盐阳离子形 式被吸收，配培养基要加进磷酸盐、硫酸盐。
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化能自养微生物
在完全无机的环境中生长发育，以无机 化合物氧化为时释放的能量为能源，以 CO2为碳源，合成细胞物质的微生物叫化 能自养微生物。 这类细菌包括硫细菌、硝化细菌、H细 菌、铁细菌等，硫细菌和硝化细菌与生 产密切相关。
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异养微生物（有机营养型）
在完全有机环境中生长繁殖，以含碳 有机物为碳源，含氮有机物或无机物为 氮源，合成细胞物质，称为异养微生物。
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氮源种类
分子态氮：固氮微生物以分子氮为唯一氮源 无机态氮：硝酸盐、铵盐几乎所有微生物能利用 有机态氮：蛋白质及其降解产物 实验室常用牛肉膏、蛋白胨、酵母膏做氮源 生产用玉米浆、豆饼、葵花饼、花生饼等。 a 速效氮源：玉米浆、铵盐等 b 迟效氮源：豆饼、花生饼等
Cncnc-micro
基团转位：是在研究糖的运输时发现的 一种主动运输方式。 运输过程中需要能量，被运输的物质发 生化学变化的运输叫基团移位。 许多糖就是靠基团移位进行运输的。 这种运输方式是微生物通过磷酸转移酶 系统来运输营养物质的。
微生物复习——精选推荐
1、何为微生物？具有哪些特点？微生物是一切肉眼看不见或看不清楚的微小生物的总称。
特点：①体积小，比表面积大；②吸收多，转化快；③生长旺，繁殖快；④适应性强，易变异；⑤种类多，分布广。
2. 何为三域学说（三原界分类系统）？三域学说（三原界分类系统），认为所有生物存在一个共同祖先，由它分三条进化路线，形成了三个域（原界）：古细菌域（原界）、真细菌域（原界）和真核生物域（原界）。
3. 在微生物学发展过程中，巴斯德和柯赫有哪些贡献？何为柯氏法则？（1）巴斯德：微生物学奠基人之一，彻底否定了微生物“自生说”学说；完善预防免疫接种；证实发酵是由微生物引起的；发明巴斯德消毒法等。
（2）柯赫：微生物学奠基人之一，建立了微生物学的基本研究技术；对病原细菌的研究做出了突出的贡献，提出了柯赫原则（柯氏法则）。
（3）柯氏法则：是证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则，内容如下①在每一病例中都出现这种微生物；②必须能自原寄主分离出这种微生物，并在培养基中培养出来；③用已纯化的纯培养微生物人工接种健康而敏感的寄主，同样的疾病会重复发生；④从试验发病的寄主中能再度分享并培养出这种微生物。
10月30日1. 解释名词：（1）细菌：是一类细胞型、细而短、结构简单、细胞壁坚韧、以二等分裂方式繁殖和水生性较强的原核微生物。
（2）L-型细菌：指那些实验室或宿主体内通过自发突变而形成的遗传性稳定的细胞壁缺陷菌株。
（3）原生质体：指在人为条件下，用溶菌酶除尽原有细胞壁或用青霉素抑制新生细胞壁合成后，所得到的仅有一层细胞膜包裹着的圆球状渗透敏感细胞，一般由G+形成。
（4）球状体（原生质球）：指用溶菌酶处理细胞，还残留部分细胞壁的球状体，一般由G-形成。
（5）质粒：指原核生物基因组外具有独立复制能力的闭合环状的双链DNA。
（6）原核：指原核生物所特有的无核膜结构、无固定形态的原始细胞核。
2. 阐述G＋菌及G－菌的细胞壁结构差异，并由此说明革兰氏染色的原理。
《微生物学》微生物的营养
图6-1 单纯扩散
（二）促进扩散
图6-2 促进扩散
促进扩散（facilitated diffusion） 指溶质必须在细胞膜上的底物特异 载体蛋白的协助下，不消耗能量的 扩散运输方式，多见于真核生物， 原核生物中少见（图6-2）。促进扩 散与单纯扩散同属于被动扩散，是 不耗能的跨膜运输方式，所以也不 能进行逆浓度运输，但扩散效率较 快，其原因则是有特异载体蛋白的 参与。
（2） 合成培养基 合成培养基（synthetic medium），也称为化学限定培养基（chemically defined medium），是营养成分 背景完全清晰的培养基，由高纯化学试剂配制而成。 （3） 半合成培养基 半合成培养基（semisynthetic medium）是由部分天然材料和部分化学试剂配制的培养基，如马铃薯蔗 糖培养基（干净削皮的马铃薯200g，蔗糖20g）。
（二）微生物的营养物质及生理功能
4．无机盐
无机盐（mineral salt）或矿质元素主要可为微生物的生长提供除碳源和氮源外的各种重要 元素，是微生物生命活动不可缺少的物质。
在配制微生物培养基时，对大量元素来说，首选无机盐是K2HPO4和MgSO4，可同时提供 多种需要量大的元素。同时，许多微量元素是重金属，不能过量，否则可能产生毒害作用， 但是在部分生物中，特别是真菌，会对某些重金属元素富集，这在重金属污染处理中具有重 要意义。
氧化还原电位（redox potential）又称氧化还原势，是衡量某氧化还原系统中氧化剂接受电子或还原剂释放电子趋势 的一种指标。 6. 原料易得
从经济角度考虑，在配制培养基时应尽量利用廉价且来源方便的原料。
（三）培养基设计的方法
1. 查阅文献，借鉴经验 设计培养基时，首先应该根据实验目的查阅文献，收集已发表的培养基配方，根据实验要求进行筛 选。 2. 生态模拟 凡有某种微生物大量生长繁殖的环境，一定存在着该微生物所必要的营养及赖以生存的其他条件。 3. 营养需求，科学组合 根据微生物的营养需求，通过不同因素实验考察的优化方法确定最优配方。 4. 试验比较，优化配方 初步设计的适合某种微生物生长的培养基配方，还必须经具体试验和比较后才能最后确定符合实 际要求的培养基。
微生物的营养类型
PEP+HPr
酶1
Pyr(丙酮酸）+
P-HPr
2、糖经磷酸化进入细胞膜：膜外环境中的糖先与外膜表面的酶
Ⅱc结合，接着糖分子被由P-HPr Ⅱa酶 Ⅱb酶逐级传递来的磷酸基团激活，最 后通过酶Ⅱc再把这一磷酸糖释放到细胞质中。 酶Ⅱ P-HPr+糖 糖-P +HPr 酶Ⅱ 共有酶Ⅱc 、酶Ⅱa和酶Ⅱb3种。其中酶Ⅱa为细胞质蛋白，无底物特异 性，而酶Ⅱb和Ⅱc均为膜蛋白，它对底物具有特异性选择作用，可通过诱导产生， 种类很多。酶1无底物特异性
第二节 微生物的营养类型
• 营养类型：根据微生物生长所需要的主要营养要素 即能源和碳源的不同而划分的微生物类型
分类标准 1。以能源分 2。以氢供体分 3。以碳源分 营养类型
光能营养型
化能营养型 无机营养型 有机营养型 自养型 异养型 氨基酸自养型 氨基酸异养型 原养型或野生型 营养缺陷型 渗透营养型
第三节 营养物质进入细胞的方式
不通过膜上 载体蛋白
单纯扩散
运送方式
通过膜上载体 蛋白
不耗能
促进扩散
运送前后溶质 分子不变：主 动运送 运送前后溶质 分子改变：基 因移位
耗能
单纯扩散
定义：
又称被动运送，指疏水性双分子层细胞膜在无载体蛋白 参与下，单纯依靠物理扩散方式让许多小分子，非电离分子 尤其是亲水分子被动通过的一种物质运送方式。
蓝细菌、紫硫细菌、绿硫细菌、藻类
光
有机物
红螺菌科的细菌即紫色非硫细菌 硝化细菌、硫化细菌、铁细菌、氢细菌、梳 黄细菌等
6大营养 营养类型 进入方式 培养基
微生物营养和培养基营养物：必须得到的细胞结构成分，必须得到的能量储存物质。
营养：把营养物从外界吸收至细胞内，复制出新细胞结构的过程。
主要营养物及其功能主要功能：提供合成原生质和代谢产物原料；产生合成反应及生命活动所需能量；调节新陈代谢。
微生物的6大营养要素：（一）碳源定义：凡能提供微生物营养所需碳元素的营养源。
功能：碳源、能源（二）氮源物质定义：凡能提供微生物营养所需氮元素的营养源。
功能：氮源，一般不作能源。
氨基酸自养型和异养型生物速效氮源和迟效氮源生理碱性、酸性、中性盐（三）能源定义：能为微生物生命活动提供最初能量来源的营养物质或辐射能。
化学能：有机物-化能异养微生物无机物-化能自养微生物光能：光能自养和光能异养微生物（四）生长因子定义：一类对微生物正常代谢必不可少且又不能从简单的碳、氮源自行合成的所需极微量的有机物。
种类：维生素、AA、base、FA等。
作用：辅酶或酶活化来源：酵母膏、玉米浆、麦芽汁等，复合维生素。
（五）无机盐所需浓度在10-3-10-4M的元素为大量元素所需浓度在10-6-10-8M为微量元素。
主要功能：构成菌体成分；酶活性基组成或维持酶活性；调节渗透压、pH、Eh；化能自养微生物能源等。
（六）水存在状态：游离态（溶媒）和结合态（结构组成）生理作用：组成成分；反应介质；物质运输媒体；热的良导体。
微生物营养类型依碳源不同：异养型（不能以CO2为主要或唯一碳源）自养型（能以CO2为主要或唯一碳源）依能源不同：光能营养型（光反应产能）化能营养型（物质氧化产能）化能自养型微生物:氧化无机物而获得能量的微生物；化能自养微生物必须从氧化磷酸化所获得的能量中，花费一大部分A TP以逆呼吸链传递的方式把无机氢（H++e-）转变成还原力[H]；光能自养型微生物:能利用日光辐射的微生物。
在光能自养微生物中，A TP是通过循环光合磷酸化、非循环光合磷酸化或紫膜光合磷酸化产生的，而还原力[H]则是直接或间接利用这些途径产生的。
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简述微生物营养类型
微生物营养类型是指微生物从外界摄取能量和养分，进行代谢和生长所需要的能量和养分来源。
它是微生物生存和多样性的重要决定因素之一。
不同类型的微生物有不同的营养方式，混合营养型微生物具有复杂的营养需求。
本文将着重讨论营养方式，以及每种营养方式的能量和养分来源。
1、混合营养
混合营养是微生物具有复杂的营养方式，同时使用来自外界的能量和养分，包括有机物，无机物和气体。
混合营养微生物能够从周围环境中获取能量，其中有些能够由有机物、无机物和气体提供，有些能够从光能和热能中获取。
混合营养微生物分为三大类：捕食性、共生性和食入性。
（1）捕食性营养
捕食性营养是指微生物通过吞食或解体他人来获取营养，其中大多数细菌属于捕食性，如变形菌和原虫类。
变形菌的营养方式是以细胞壁和其他有机体作为营养来源，可以吞食和解体其他细菌等微生物，从而获取能量和养分。
而原虫类是由变形菌和其它原虫构成的复合体，通过收集微粒，从而获取能量和养分。
（2）共生营养
共生营养是指微生物之间共同生存的特殊营养方式，它们会合作共同提供能量和营养物质，以此来达到共同生存的目的。
一般来说，共生营养微生物是一个可活动的共生体，由两种或更多种细菌类组成，
它们之间相互依赖，形成一个复合体，从而获取营养和能量。
典型的共生营养微生物有细菌与古藻类，细菌与拟南芥，及细菌与甲藻等。
（3）食入营养
食入营养是指微生物从外界摄取有机物和无机物，然后利用它们进行生长和代谢的营养方式。
典型的食入营养微生物有食用性微生物（如细菌、放线菌和古藻类），它们可以从外界环境中摄取有机物（如糖类、脂类、有机酸和蛋白质）或无机物（如氮、磷、钾和钙）；以及细菌和真菌，它们的食入营养方式是从外界环境中摄取气体，如氧、二氧化碳和氨等气体作为营养来源，以此来获得能量和养分。
2、能量和养分来源
微生物的能量和养分源自外界的环境。
有机物（如糖类、脂类、有机酸和蛋白质）可以作为能量和养分来源；无机物（如氮、磷、钠和钙等）可以作为养分来源；而光和热也是重要的能量来源，可以被光敏性和热敏性微生物利用。
微生物的营养来源，还可以来自于其他微生物。
例如，捕食性营养微生物可以从其他细菌中获取能量和养分；共生营养微生物可以通过共同生存来获取能量和养分；食入营养微生物可以从植物上获取营养物质。
3、结论
微生物营养类型是指微生物从外界摄取能量和养分，进行代谢和生长所需要的能量和养分来源，它们的营养方式各有不同，大致可以
分为混合营养、捕食性营养、共生营养和食入营养。
这些微生物的能量和营养来源，可以来自有机物、无机物、气体或从其他微生物身上。
以上是论述微生物营养类型的相关内容，希望对大家有所帮助。