微生物的营养知识总结

微生物的营养微生物的特点：食谱广、胃口大营养物质：那些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营养：微生物获得和利用营养物质的过程营养物质是微生物生存的物质基础，而营养是生物维持和延续其生命形式的一种生理过程。

第一节微生物的营养要求一、微生物细胞的化学组成（一）化学元素(chemical element):大量元素(macro element) :碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁（其中前六种占细菌细胞干重的97%）。

微量元素(trace element) : 锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼。

微生物、动物、植物之间存在“营养上的统一性”。

组成微生物细胞的各类化学元素的比例常因微生物种类的不同而异，也随菌龄及培养条件不同在一定范围内发生变化。

（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。

（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% 。

与其他生物细胞相比•共同成份：•特殊成份：水肽聚糖无机盐胞壁酸蛋白质磷壁酸糖类D-型氨基酸脂类二氨基庚二酸核酸等吡啶二羧酸等化学成分及其分析有机成分：化学方法直接抽提然后定性定量细胞破碎、获得不同的亚显微结构，然后分析无机成分：灰分测定湿重、干重、细胞含水量二、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（water ）微生物与动植物营养要素的比较（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）。

种类: 无机含碳化合物：如和碳酸盐等。

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。

碳源功能•C素构成细胞及代谢产物的骨架•C素是大多数微生物代谢所需的能量来源碳源种类•无机C源：、碳酸盐，只能被自养微生物利用•有机C源：各种糖类，其次是有机酸、醇类、脂类和烃类化合物微生物的碳源谱（二）氮源（Nitrogen source ）：定义：凡用来构成菌体物质或代谢产物中氮素来源的营养源。

种类：无机氮：铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐、尿素、氨、N 2 2 等；有机氮：蛋白质及其降解产物（如胨、肽、氨基酸等）、牛肉膏、鱼粉、花生饼粉、黄豆饼粉、玉米浆等功能：①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。

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①许多腐生型细菌、肠道菌、动植物致病菌一般都能利用铵盐或硝酸盐作为氮源。

大肠杆菌、产气杆菌、枯草杆菌、铜绿假单胞菌等都可以利用硫酸铵、硝酸铵作为氮源 ; 放线菌可以利用硝酸钾作为氮源 ; 霉菌可以利用硝酸钠作为氮源等 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a 速效氮源：实验室常用牛肉膏、蛋白质、玉米浆、酵母膏做氮源b 迟效氮源：生产用豆饼、葵花饼、花生饼等。

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。

实验室常用的无机氮源：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：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。

营养物质及其生理功能能源：能为微生物生命活动提供能量来源的营养物或辐射能称为能源。

化学能：有机物-化能异养微生物和无机物-化能自养微生物光能化能无机自养型微生物的能源都是一些还原态的无机物，例如NH4+、NO2-、S、H2S、H2和Fe2+等。

能利用这种能源的微生物都是一些原核生物，包括亚硝酸细菌、硝酸细菌、硫化细菌、硫细菌、氢细菌和铁细菌等。

在微生物生长过程中，具体某一种营养物质可同时兼有几种营养要素的功能，如氨基酸即可以作为某些微生物的碳源和氮源，又是能源。

（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。

大量元素：P、S、K、Mg、Ca、Na、Fe（微生物生长所需浓度在10-3 ~10-4 mol/L）微量元素：Cu、Zn、Mn、Mo、Co（微生物生长所需浓度在10-6 ~10-8 mol/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。

无机元素的来源和功能营养物质及其生理功能微量元素通常没有必要另外加入。

微量元素中许多是重金属元素，过量不能提高机体的代谢活性，反而产生毒害作用，而且单独一种微量元素过量产生的毒害作用更大，因此，微生物生长所需要的微量元素一定要控制在正常的浓度范围内。

（四）生长因素（growth factor）定义:它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。

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、碱基维生素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（是B族中的一种即VH）。

氨基酸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。

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。

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。

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) )某些菌株发生突变(自然突变或人工诱变)后，失去合成某种(或某些)对该菌株生长必不可少的物质(通常是生长因子如氨基酸、维生素)的能力，必须从外界环境获得该物质才能生长繁殖，这种突变型菌株称为营养缺陷型(auxotroph)，相应的野生型菌株称为原养型(prototroph)。

营养缺陷型菌株经常用来进行微生物遗传学方面的研究。

（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。

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（Q w），Q w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a n=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。

◆微生物对水的需要程度（水对微生物生长的影响）常用环境（或基质）中的水活度值（water activity,αw）表示。

所谓αw就是水的有效浓度。

◆定义：水活度为在一定的温度条件下，溶液的蒸汽压（材料上部蒸气相中水浓度）与纯水的蒸汽压（即纯水上部蒸气相中水浓度）之比，即：αw =P/PoP表示溶液的蒸汽压Po表示纯水的蒸汽压◆在αw为0.60~0.99的环境条件均有微生物生长，但对某种微生物而言，它对αw的要求是一定的，微生物对水的需求有相当的变化程度。

即微生物不同，其生长的最适αw亦不同。

几类微生物生长最适αw微生物αw一般细菌0.91酵母菌0.88霉菌0.80噬盐细菌0.70噬盐真菌0.65嗜高渗酵母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（αw×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微生物的营养类型光能自养型：以光为能源，不依赖任何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微生物营养类型(Ⅰ)微生物的营养类型(Ⅱ)1、光能无机自养型（光能自养型）能以CO 2 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。