微生物的营养类型
微生物需要的六大营养物质
微生物需要的六大营养物质
微生物需要的六大营养物质是：
1.碳源（Carbon Source）：微生物需要碳作为构建细胞的主要元素。
它可以从有机物（如葡萄糖、脂肪酸等）或无机物（如二氧化碳）中获取。
2.氮源（Nitrogen Source）：微生物需要氮来合成蛋白质和核酸等生物分子。
常见的氮源包括氨、硝酸盐、氨基酸等。
3.磷源（Phosphorus Source）：微生物需要磷来合成核酸、脂类和能量储存分子（如ATP）。
磷通常以无机磷酸盐的形式存在，如磷酸二氢钾、磷酸二氢铵等。
4.硫源（Sulfur Source）：微生物需要硫来合成氨基酸中的硫氨基酸，如半胱氨酸和甲硫氨酸。
常见的硫源包括硫酸盐和硫酸氢盐。
5.微量元素（Trace Elements）：微生物需要微量元素作为辅酶、酶和催化剂的组成部分。
常见的微量元素包括铁、锌、镁、钴、铜、锰等。
6.水（Water）：水是微生物生存和代谢所必需的，它在细胞中扮演溶剂、反应物和反应产物的角色。
这些营养物质是微生物生长和代谢所必需的，缺乏其中任何一种都可能限制微生物的生长。
不同类型的微生物对这些营养物质的需求量和比例有所不同，因此在培养微生物时需要提供适当的培养基来满足其营养需求。
4.1 微生物的6类营养要素
入胞
pH
NH4+ (先入胞) + NO3- (后入胞)
速效氮源 铵盐和氨基酸被微生物吸收后能直接被利用
迟效氮源 NO3-和蛋白质吸收后还需还原降解才可利用
③ 分子氮 分子氮即为大气中的N2。
固氮微生物
能利用N2作氮源来合成细胞结构的 微生物称固氮微生物。
（1）研究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
从这三个水平考察碳源， 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
C·H·O·N 有
机 碳 C·H·O
多数氨基酸、 简单蛋白质等 糖、有机酸、醇、
脂类等
C·H
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、糖蜜、 各种淀粉等
微生物对维生素的需要量一般是1～5 g/mL
（2）氨基酸
大多数情况下氨基酸可被微生物吸收利用； 少数情况下虽需要氨基酸作为生长因子，但 因其不能透过细胞膜，故吸收利用小肽。
微生物对氨基酸的需要量一般是20 g/mL
在培养基中一种氨基酸的含量过高， 会抑制细胞对其他氨基酸的摄取，此现象 称氨基酸不平衡。
有机氮
微生物能利
用的氮源
无机氮
分子氮
① 有机氮
主要是蛋白质及蛋白质的各种降解产物 ———蛋白胨、氨基酸、小肽和尿素等。
实验室常用的有机氮源有： 牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、鱼粉、 蚕蛹粉、黄豆粉和花生粉等。
② 无机氮
主要包括硝酸盐、铵盐、铵等。 铵盐—有效氮源—吸收—直接被利用 硝酸盐—大部分微生物可利用—吸收
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。
微生物学习题与答案4
第四章微生物的营养和培养基A部分习题一、选择题1. 大多数微生物的营养类型属于：（）A. 光能自养B. 光能异养C. 化能自养D. 化能异养2. 蓝细菌的营养类型属于：（）A．光能自养 B. 光能异养C．化能自养 D. 化能异养3. 碳素营养物质的主要功能是：（）A. 构成细胞物质B. 提供能量C. A，B 两者4. 占微生物细胞总重量70%-90% 以上的细胞组分是：（）A. 碳素物质B. 氮素物质C. 水5. 能用分子氮作氮源的微生物有：（）A. 酵母菌B. 蓝细菌C. 苏云金杆菌6. 腐生型微生物的特征是：（）A. 以死的有机物作营养物质B. 以有生命活性的有机物作营养物质C. A，B 两者7. 自养型微生物和异养型微生物的主要差别是：（）A. 所需能源物质不同B. 所需碳源不同C. 所需氮源不同8. 基团转位和主动运输的主要差别是：（）A. 运输中需要各种载体参与B. 需要消耗能量C. 改变了被运输物质的化学结构9. 单纯扩散和促进扩散的主要区别是：（）A. 物质运输的浓度梯度不同B. 前者不需能量，后者需要能量C. 前者不需要载体，后者需要载体10. 微生物生长所需要的生长因子（生长因素）是：（）A. 微量元素B. 氨基酸和碱基C. 维生素D. B，C二者11. 培养基中使用酵母膏主要为微生物提供：（）A. 生长因素B. C 源C. N 源12. 细菌中存在的一种主要运输方式为：（）A. 单纯扩散B. 促进扩散C. 主动运输D. 基团转位13. 微生物细胞中的C素含量大约占细胞干重的：（）A. 10%B. 30%C. 50%D.70%14. 用牛肉膏作培养基能为微生物提供：（）A. C 源B. N 源C. 生长因素D. A，B，C 都提供15. 缺少合成氨基酸能力的微生物称为：（）A. 原养型B. 野生型C. 营养缺陷型二、是非题1. 最常用的固体培养基的凝固剂是琼脂。
2. 大多数微生物可以合成自身所需的生长因子，不必从外界摄取。
《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
为什么微生物的营养单一
谢谢！！
微生物与动植物营养要素的比较：
动物 （异养） 碳源 氮源 能源 生长因子 无机元素 水分
糖类、脂肪 蛋白质及其降解物 与碳源同 维生素 无机盐 水
微生物
异养 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 自养 二氧化碳、碳酸盐等 无机氮化物、氮 氧化无机物或利用日 光能 不需要 无机盐 水
为什么微生物的营养类型多种 多样而动植物却比较单一
生物技术11级1班 刘龙山
植物营养类型：自养需氧型 动物营养类型：异养需氧型
微生物营养类型(Ⅰ)
划分依据 碳源 能源 电子供体 营养类型 自养型(autotrophs) 异养型(heterotrophs) 光能营养型(phototrophs) 化能营养型(chemotrophs) 无机营养型(lithotrophs) 有机营养型(organotrophs) 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供体 以有机物为电子供体
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
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)
（参见P82）
（参见P81）
微生物的营养类型(Ⅱ)
营养类型 光能无机自养型 （光能自养型） 光能有机异养型 （光能异养型） 化能无机自养型 （化能自养型） 电子供体 H2、 2S、 H S或H2O
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微生物的营养类型
1. 内容
根据微生物生长所需要的主要营养要素即能源和碳源以及电子供体的不同，微生物的营养类型可分为：光能无机自养型、光能有机异养型、化能无机自养型、化能有机异养型。
1.光能无机自养型：以光作为能源，以CO2为基本碳源，还原CO2的氢供体是还原态无机化合物（H2O、H2S或Na2S2O3等）。
2.光能有机异养型：以光为能源，以有机碳化合物（甲酸、乙酸、丁酸、甲醇、异丙醇、丙酮酸和乳酸等）作为碳源与氢供体营光合生长，在只有无机物的环境中不能生长，所以有别于利用CO2作为唯一碳源的自养型。
3.化能无机自养型：利用无机化合物氧化过程中释放出的能量，并以CO2为碳源。
它们能在完全无机的环境中生长。
4.化能有机异养型：以有机碳化合物作为能源，碳源和氢供体也是有机碳化合物。
有机碳化合物是兼有能源与碳源功能的双重营养物。
如淀粉、蛋白质等大分子物质以及单糖、双糖、有机酸和氨基酸等简单有机物。
营养缺陷型：某些菌种发生突变（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。
相应的野生型菌株称为原养型。
2. 练习
一、选择题
1. 大多数微生物的营养类型属于：（）
A. 光能自养
B. 光能异养
C. 化能自养
D. 化能异养
答案：D
2．蓝细菌的营养类型属于：（）
A．光能自养 B. 光能异养 C．化能自养 D. 化能异养
答案：A
3. 自养型微生物和异养型微生物的主要差别是：（）
A. 所需能源物质不同
B. 所需碳源不同
C. 所需氮源不同
答案：B
二、填空
1. 光能自养菌以__________作能源，以__________作碳源。
答案：光，CO2
2.光能异养菌以__________作能源，以__________为碳源，以__________作供H体将
__________合成细胞有机物。
答案：光，CO2，有机物，CO2
3.化能自养菌以__________取得能量，以__________作碳源合成细胞有机物。
答案：氧化无机物，CO2
4.利用营养缺陷型定量分析各种微生物生长因素的方法称为__________。
答案：微生物分析法
三、简答题
1. 试述划分微生物营养类型的依据，并各举一例微生物说明之。
根据微生物生长所需要的碳源物质的性质和所需能源的不同，将微生物的营养类型分成如下四种：
（1）光能自养型微生物：它们能以CO2作为唯一碳源或主要C源并利用光能进行生长，并能以H2O、H2S等作供H体，将CO2还原成细胞物质，如蓝细菌属此种类型。
（2）光能异养型微生物：这类微生物亦能利用光能将CO2还原为细胞物质，但它们要以有机物作供氢体。
红螺菌属此类。
（3）化能自养型微生物：这类微生物以CO2或CO32-作唯一碳源或主要碳源进行生长时，利用电子供体如H2. H2S等无机物氧化时放出的化学能作能源，如氢细菌，亚硝化细菌等。
（4）、化能异养型微生物：大多数微生物属此类型，它们生长的碳源和能源均来自有机物。
大肠杆菌即属此类。
3. 测验
一、填空
1. 光能自养型和光能异养型微生物的共同点是都能利用__________；不同点在于前者
能以__________作唯一碳源或主要碳源，而后者则以__________作主要碳源，前者以__________作供氢体而后者则以__________作供氢体。
2.以生长因子的需求可将微生物营养类型分为__________，_________。
3.光能有机营养型微生物的能源是__________，氢供体是__________，基本碳源是
__________。
二、选择
1.腐生型微生物的特征是：（）
A. 以死的有机物作营养物质
B. 以有生命活性的有机物作营养物质
C. A，B 两者
2. 缺少合成氨基酸能力的微生物称为：（）
A. 原养型
B. 野生型
C. 营养缺陷型
三、简答题
1. 试以能源为主、碳源为辅对微生物的营养方式进行分类，并举例说明之。
4. 案例
5. 资源下载
课程讲义资源（Word文档）、教学课件资源（PPT）、视频录像资源（视频录像）。
6. 扩展学习
使用教材：
微生物学教程第3版周德庆主编高等教育出版社2011
参考书目：
1.沈萍主编，《微生物学》，高等教育出版社，2000；
2.沈萍、范秀容、李广武编，《微生物学实验》第3版，高等教育出版社，1999；
3.Prescott LM, Harley JP, and Klein DA. Microbiology (5th ed.), Higher education press and McGraw-Hill Companies, 2002.
4. 闵航（2005）：微生物学. 浙江大学出版社
参考期刊：
微生物学报中国科学院微生物研究所；中国微生物学会主办
微生物学通报中国微生物学会；中国科学院微生物研究所主办
参考网址：
中国微生物信息网络hppt://159.226.80.1/chinese.html
中国微生物资源信息共享/sdinfo
中国微生物信息网络/。