KJ08微生物的营养类型(精)
微生物的营养要求微生物的营养类型微生ppt课件
存在 游离水：干重法可测得； 结合水：不易蒸发、不冻结、也不能浸透, 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〕
最早发现的生长因子是维生素，目前曾经发现许多维生 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，需求量很少，但是短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〕 经常需求由外源供应多种氨基酸才干生长。
✓构成微生物细胞的组成成分 ✓调解微生物细胞的浸透压， PH值和氧化复 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
元素 人为提供方式
生理功能
P
KH2PO4、K2HPO4 核酸、磷酸和辅酶的成分
无机氮化物、氮
氧化无机物或利用日 光能 不需要
无机盐
无机氮化物 利用日光能
不需要 无机盐
水分
水
水
水
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 理活动提供所需求能源〔异养微生物〕。 ◆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、
KJ 微生物的营养物质(与“生物”有关文档共11张)
生长因子：那些微生物生长所必需而且需要量很小，但
微生物自身不能合成的或合成量不足以满足机体生长需
要的有机化合物 。
①起到广溶剂与义运输的介质的生作用长； 因子除了维生素外，还包括碱基、卟啉及其
衍生物、甾醇、胺类、C4~C6的分支或直链脂肪酸、氨 1
40.
广义的生长因子除了维生素外，还包括碱基、卟啉及其衍生物、甾醇、胺类、C4~C6的分支或直链脂肪酸、氨基酸，狭义的生长素一般仅指维生
素
基酸，狭义的生长素一般仅指维生素 硫
1
—
—
2、单独存在于细胞质内以无机盐的形式存在
硫
1
—
—
主要元素：碳、氢、氧、氮、硫、磷、钾、镁、钙、铁等；
微 生 物 ①起到溶剂与运输介质的作用；
①起到溶剂与运输介质的作用；
7
6.
生长因子 需要量（ml-1）
微蛋量白元 质II素、I：糖型锌、肺、脂锰、炎、核钠酸链、、氯维球、生菌钼素、等（硒、S钴tr、ep铜to、c钨o、cc镍u、s硼p等n。eumoniae）
常用的蛋白质类氮源包括蛋白胨、鱼粉、蚕蛹、黄豆饼粉、玉 米浆、牛肉浸膏、酵母浸膏等
第7页，共11页。
3.能源
能源：能为微生物的生命活动提供最初能量来源营养物或 辐射能
｛ 化学物质
有机物
｛ 能源谱
无机物
化能异养微生物的能源
化能自养微生物的能源
辐射能
光能自养和光能异养微生物的能源
第8页，共11页。
4.生长因子
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
营养的概念：有机体吸取和利用营养物质的过程。
8第六章 微生物的营养
的维生素等生长因子，可作为有关维生素的生产菌种。
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2. 种类
广义的生长因子：
维生素、碱基、卟啉及其衍生物、甾醇、胺类、 C4～C6的分枝或直链脂肪酸，以及需要量较大的氨基酸
狭义的生长因子：
一般仅指维生素。
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a.维生素
维生素作为一些酶的辅酶， Eg. 维生素B6（吡哆醛）， 磷酸吡哆醛是一些转氨酶和氨基酸脱羧酶的辅酶。
能利用NH3氧化获得能量，NH3既是氮源又是能源。
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一部分微生物是不需要利用氨基酸作为氮源的，它们
能把尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮气等简单氮源自行合成所 需要的一切氨基酸，称为氨基酸自养型微生物 （amino acid autotrophs）。
反之，凡需要从外界吸收现成的氨基酸作为氮源的
微生物就是氨基酸异养型微生物（amino acid
heterotrophs） 。
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（三）能源（energy source）
1. 定义
能为微生物生命活动提供初始能量来源的营养物或 辐射能，称为能源。
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化能自养微生物的能源为一些还原态的无机物质，
Eg. NH4+、NO2-、S、H2S、H2和Fe2+等。
能氧化利用这些物质的微生物都是细菌，Eg.硝酸细菌、 亚硝酸细菌、硫化细菌、硫细菌、氢细菌和铁细菌等。
厌氧条件下生长的啤酒酵母需要甾醇作为生长因子。
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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。
酵母膏（yeast extract）、玉米浆（cornsteep liquor，一种浸
制玉米以制取淀粉后产生的副产品）、
肝浸液（liver infusion）、麦芽汁（malt extract）、 其他新鲜的动、植物的汁液；
知识点1微生物的6类营养要素
知识点1微生物的6类营养要素微生物是指在人类肉眼无法观测到的微小生物体，广泛分布于自然界中各种环境中，扮演着重要的角色。
微生物需要营养来生长和繁殖。
微生物的营养物质分为6类，具体如下：1. 碳素源碳素是微生物最重要的营养物质之一，用于构建细胞体和保持生长所需的能量供给。
微生物利用多种碳素源，如葡萄糖、乳糖、蔗糖、木糖等单糖，以及淀粉、纤维素等复糖类，通过代谢，将碳素转化为生物体所需的化学物质。
2. 氮源氮元素是构成细胞中蛋白质和核酸的主要元素，因此微生物需要适量的氮素来满足其生理需求，以保证生长和繁殖。
微生物利用多种氮源，如氨、硝酸盐、亚硝酸盐、尿素等代谢产物，以及氨基酸和蛋白质等有机氮。
3. 磷源磷是细胞核酸、脂质和ATP等物质的构成成分之一，对于微生物而言，磷源是必要的营养物质。
微生物利用多种磷源，如磷酸盐、脱氧核糖核酸及其盐酸盐、亚磷酸盐等。
4. 硫源硫元素是组成微生物体内许多重要化合物的主要成分之一，如蛋白质、细胞壁、ATP 等。
微生物利用多种硫源，如硫酸盐、硫醇、硫氰酸，以及来自其他微生物死亡的硫。
5. 微量元素微生物需要大量的微量元素来支持其生长和代谢活动，如镁、钙、钠、铁、锌、铜、锰等。
这些微量元素在微生物的代谢过程中发挥着各自的作用，没有这些微量元素，微生物的生长和代谢活动会受到严重影响。
6. 氧氧是微生物代谢运作所必需的，可以作为电子受体，促进ATP的生成。
微生物的氧需求程度不同，分为好氧菌和厌氧菌。
好氧菌需要氧气来供给细胞呼吸作用，进行代谢产生能量，而厌氧菌则不需要氧气或是在无氧条件下进行呼吸和能量代谢。
总之，微生物需要碳素、氮源、磷源、硫源、微量元素和氧等多种营养物质来生长和繁殖。
影响微生物生长的因素很多，如适宜的温度、酸碱度、盐度、营养物质质量比、气体含量等等。
只有在各种生态因素协同作用下，微生物才能健康地生长和发育，发挥其在自然界中的重要作用。
微生物的营养类型
微生物的营养类型微生物的营养类型比高等生物复杂，按不同分类方法可将微生物分成不同类型。
通常依据微生物获取能源、碳源、氢或电子供体不同将微生物分为4种营养类型：光能无机营养型、光能有机营养型，化能无机营养型和化能有机营养型。
表1-6 微生物的营养类型营养类型能源氢供体主要碳源实例光能无机营养型(光能自养型)光能有机营养型(光能异养型)化能无机营养型(化能自养型)化能有机营养型(化能异养型)光光无机物*有机物无机物有机物无机物有机物CO２CO２及简单有机物CO２有机物蓝细菌,藻类红螺菌科细菌硝化细菌,硫化细菌,铁细菌,氢细菌,硫黄细菌绝大多数细菌,全部真核微生物* :NH4+,NO２-,S,H２S,H２及Fe2+等一、光能无机营养型(photolithotroph)也称光能自养型，是一类具有光合色素、能利用光能并以水或还原态无机物为供氢体同化CO2的微生物。
藻类、蓝细菌和光合细菌属于这种类型。
光合色素是一切光合微生物特有的色素，主要有叶绿素(或菌绿素)、类胡萝卜素和藻胆素3大类，其中叶绿素或菌绿素为主要的光合色素，类胡萝卜素和藻胆素的主要功能为捕获光能并在强光照射时保护叶绿素。
光能自养型微生物的光合作用分为产氧光合作用和不产氧光合作用两种类型。
1.产氧光合作用藻类和蓝细菌细胞内含有叶绿素，能与高等植物一样利用光能分解水产生氧气并还原CO2为有机碳化物，其反应通式为：光能CO２ + H２O ----------［CH２O］+ O２↑叶绿素藻类的叶绿体中含有叶绿素a和类胡萝卜素，其它光合色素随类群而异。
藻类多数水生，只要环境中有光照、少量氮素和无机盐就能生长。
蓝细菌的光合色素除叶绿素a和类胡萝卜素外，还含有藻青蛋白和藻红蛋白等藻胆素。
蓝细菌能吸收光能并同化CO２，一般不需要特殊的生长因子，只要有水、光照、少量氮素、无机盐和pH中性至微碱性的环境就能生长。
2.不产氧光合作用光合细菌(紫色细菌和绿色细菌)与蓝细菌不同，它们的细胞内虽然含有类似于叶绿素的菌绿素，但不能进行以H２O为供氢体的非环式光合磷酸化作用，也不产生氧气。
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
微生物的营养
一、微生物细胞的化学组成
（一） 细胞化学元素组成：整个生物界大体相同，主要 是C、H、O、N（占干重90－97%），C占约50%， C/N一般是5:1。
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。
微生物细胞中几种主要元素的含量 （干重的％）
➢ 有些微生物需要从外界吸收现成的氨基酸作为 氮源才能生长，这类微生物叫做氨基酸异养型 生物，也叫营养缺陷型。
3、能源
➢ 定义：能为微生物的生命活动提供最初能量来源的营养物 或辐射能。
➢ 种类： （1）化学物质： 有机物——化能异养微生物的能源（同碳源）； 无机物——化能自养微生物的能源（不同于碳源），如
类 元素水平 型
化合物水平
培养基原料水平
C·H·O·N·X 复杂蛋白质、核酸等 牛肉膏、蛋白胨、花生饼
有
粉等
机 C·H·O·N 多数氨基酸、简单蛋白 一般氨基酸、明胶等
碳
质等
C·H·O
糖、有机酸、醇、脂类 葡萄糖、蔗糖、各种淀粉、
等
糖蜜等
C·H
烃类
天然气、石油及其不同馏 份、石蜡油等
无 C(?)
—
—
➢ 实验室常用的氮源
碳酸铵、硝酸盐、硫酸铵、胰酪蛋白、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、麸皮等。
➢ 不需要利用氨基酸作为氮源，能利用尿素、铵 盐、硝酸盐甚至氮气等简单氮源自行合成所需 要的一切氨基酸，这种微生物称为氨基酸自养 型生物。
NH4+，NO2-，S，H2S，H2和Fe2+等，这类微生物主要有 硫化细菌、硝化细菌、氢细菌与铁细菌，在自然界物质转 换过程中起着重要的作用。
KJ02微生物的营养类型(精)
何问?题—) —：嗜与盐水红螺分菌离大困量滋难生，时光的红照盐问田题
10
提问：人工投加光合
细菌（PSB,红螺菌） 有利于水产养殖，原 因？ • 迅速转化毒物（水族 排泄物被细菌分解后 的氨、有机酸）为高 蛋白的菌体，作为鱼 的饲料，且不消耗氧 ；
用；
• 又根据能源不同
• 又分为光能自养型细菌和化能自养型细菌。
2
（1）光能自养细菌（无氧有光）
只有紫硫细菌和绿硫细菌
3
较洁净的光照池塘无氧臭（H2S) 区
紫硫、绿硫细菌代谢方式
光照
CO2 + H2S → 2S↓
[CH2O]（糖） + H2O +
菌绿素（与叶绿素大同小异）
（H2S类似植物光合作用中的H2O）
12
营养类型是按能源和氢供体来划分，也可以按能源和 基本碳源来分：
以下四大类型微生物中的划分不是绝对的，它们在不 同条件下生长时，往往可以互相转变。
13
• 优势生长时能抑制水 族病原菌的生长
11
异养菌中有腐生菌与寄生菌之分 腐生——分解腐烂的有机物生活 寄生——寄居在其他生物体内生活 提问：致病细菌是属于什么类型？ 兼有，属于兼性寄生菌
• 肺结核杆菌
痢疾志贺氏菌
•以腐生为主兼营寄生的兼性寄生细菌，因而可以 通过水源、食物传播，是水处理中需要监控和杀灭 的对象。
6
例如，亚硝化细菌进行有机物合成反应如下
2NH3 + 2O2
HNO2 + 4 H + 619千焦耳
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在自然界物质转换过程中起重要作用。
第一节 微生物营养物质和营养类型
二、微生物的营养类型
4、化能异养型（化能有机营养型） 以有机化合物为碳源，利用有机化合物氧化过程中产生的能量作为能源 而生长的一类微生物。
基本特点： a. 能源：有机物氧化 b. 碳源：有机物
多数
苏云金杆菌
第一节 微生物营养物质和营养类型
举例 着色细菌、蓝细菌、藻类
红螺细菌
Hale Waihona Puke 化能有机异养型 （化能异养型）
有机物
有机物
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) 化学能 假单胞菌属、芽孢杆菌属、 （有机物氧化) 乳酸菌属、真菌、原生动物
划分依据 营养类型 碳源 自养型(autotrophs) 异养型(heterotrophs) 能源 光能营养型(phototrophs) 化能营养型(chemotrophs) 电子供体 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
紫色非硫细菌
第一节 微生物营养物质和营养类型
二、微生物的营养类型
2、光能异养型(光能有机营养型） 典型实例： CH3
光能 细菌叶绿 CH2O+2CH3COCH3+H2O
CO2+2CHOH CH3
（红螺菌） 光能异养型微生物在C源利用上的特殊性： 能利用CO2，但不是唯一碳源。
利用这类细菌能利用低分子量有机物迅速增殖特点，可净化 高浓度有机废水 。
二、微生物的营养类型
4、化能异养型（化能有机营养型）
化能异养型微生物的分类（生活场所、获取养料方式） ：
①腐生菌腐生菌：利用无生命的有机物作为营养物质 (大多数) 。
②寄生菌：只能在活寄主体吸收营养物生活的。 ③兼性寄主菌：既营寄生又营腐生生活的 (结核杆菌) 。
第一节 微生物营养物质和营养类型
二、微生物的营养类型
第一节 微生物营养物质和营养类型
二、微生物的营养类型
从营养的角度分 所需要营养物质 生物种类 异养型生物 有机物 动物 自养型生物 无机物 植物
微生物属于哪类生物，自养还是异养？
自养型 CO2 碳 源 有机化合物 光 能 化学能
微生物 营养型
异养型 光能型 化能型
光能自养型 化能自养型 光能异养型 化能异养型
能 源
第一节 微生物营养物质和营养类型
二、微生物的营养类型
1、光能自养型（光能无机营养型） 能够利用光能并以CO2作为唯一或主要碳源进行生长的微生物（蓝细菌）。 基本特点：
A、光合色素
叶绿素、细菌叶绿素、类胡萝卜素和藻胆素等 B、供氢体（或电子供体） 还原性无机物（如水） C、还原CO2 念珠蓝细菌
第一节 微生物营养物质和营养类型
二、微生物的营养类型
小 结
1、微生物营养型划分的依据是什么？
碳源
2、微生物营养划分的相对性
能源
同一微生物在不同培养条件下生长时，它们的营养型可能发生变化。 微生物 氢单胞菌 提供的环境条件 单纯的无机物环境 提供有机物 红螺菌： 光 照 暗处理 能源利用情况 利用氢的氧化获得能量， 将CO2还原成细胞物质 利用有机物获得能量 利用光能作能源 利用有机物氧化产能 营养型 自养生活 异养生活 光能异养 异养生活
第一节 微生物营养物质和营养类型
二、微生物的营养类型
营养类型 电子供体 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 （光能异养型） 化能无机自养型 H2、H2S、Fe2+、 （化能自养型） NH3或NO2碳源 CO2
有机物 CO2
能源 光能
光能 化学能 (无机物氧化)
第一节 微生物营养物质和营养类型
二、微生物的营养类型
1、光能自养型（光能无机营养型） 实例： H2O＋CO2
光
叶绿素
(CH2O)+O2↑（蓝细菌）
2H2S+CO2
光 菌绿素
(CH2O)+H2O+2S（绿硫细菌和紫硫细菌）
第一节 微生物营养物质和营养类型
二、微生物的营养类型
2、光能异养型(光能有机营养型） 利用光能并以有机化合物作为唯一或主要碳源进行生长的一类微生物。 基本特点： A. 光合色素 B. 供氢体 有机物 C、还原有机物或CO2形成细胞物质
第一节 微生物营养物质和营养类型
二、微生物的营养类型
3、化能自养型(化能无机营养型） 利用无机化合物氧化时释放的能量作为能源，利用CO2或碳酸盐作为唯一 或主要碳源进行生长的一类微生物。 基本特点： a. 能源：无机物氧化 b. 供氢体：无机物，还原CO2
典型实例：
硫化细菌、硝化细菌、氢细菌、铁细菌 H2S、 NO3-、 H2、 Fe 产甲烷细菌