微生物营养要求
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。
用生长谱法测定微生物的营养要求
4.用6根无菌牙签分别挑取6中糖对号点植。 5.待糖粒溶化后再将平板倒置于37℃温室保温18～
24h，观察各种糖周围有无菌落圈。
作业
在某微生物实验室做实验的一个学生不慎将 两种较贵重的氨基酸样品的标签弄混，这两种氨 基酸样品均为白色粉末，在外观上很难区别，他 一时难以找到进行纸层析分析所需的标准氨基酸 对照品，实验室也不具备氨基酸分析仪，但实验 室有许多不同类型的氨基酸营养缺陷型菌株，在 这种情况下，能采用什么简单的微生物学实验将 此两种氨基酸样品区分开？
实验九
用生长谱法测定微生物 的营养要求
一.实验目的及要求
学习并掌握生长谱测定微生物营养 要求的基本原理和方法
二.基本原理
如果人工配制一种缺乏某种营养物质（例如 碳源）的琼脂培养基，接入菌种混合均匀后倒平 板，再将所缺乏的营养物质（各种碳源）点植于 平板上，在适宜的条件下培养后，如果接种的这 种微生物能够利用某种碳源，就会在点植பைடு நூலகம்该种 碳源物质周围生长繁殖，呈现出有许多小菌落组 成圆形区域（菌落圈），而该微生物不能利用的 碳源周围就不会有微生物的生长，最终在平板上 呈现一定的生长图形。
三.材料仪器
1.菌种：大肠杆菌（E. coli） 2.培养基 ：合成培养基 3.溶液或试剂
木糖，葡萄糖，半乳糖，麦芽糖，蔗糖， 乳糖，无菌生理盐水等 4 .仪器或其他用具 无菌平皿，无菌牙签，吸管。
四.实验内容及方法
1.将培养24h的大肠杆菌斜面用无菌生理盐水洗下， 制成均悬液。
2. 将合成培养基溶化并冷却至50℃左右，加入上述 菌悬液并混匀，倒平板。
微生物需要的营养要素
微生物需要的营养要素哎，今天咱们聊聊微生物那些小家伙们的饮食问题。
说到微生物，很多人可能会想到细菌、真菌这些看不见的“小妖精”。
虽然它们个头小得可怜，但可不代表它们的胃口就小。
其实，微生物可挑食了，它们需要各种营养元素，才能在这个世界上“活蹦乱跳”。
今天就带大家看看，微生物到底喜欢吃啥，保证你听了之后也能笑开怀。
1. 微生物的基础营养元素1.1 碳、氮、磷的三剑客首先，咱们得提提碳、氮和磷。
这三位可是微生物的“基本款”，就像咱们吃饭要米饭、肉菜、汤一样，缺一不可。
碳是它们的主要能量来源，想想我们吃的糖、淀粉，微生物也喜欢这些“甜头”。
它们会把碳转化为能量，驱动一切生命活动。
氮呢，主要用来合成蛋白质，正如咱们喝牛奶长身体，微生物也需要“肉肉”来长大。
最后，磷可不简单，它是DNA和ATP（能量分子）的重要成分，没有磷，微生物可就没法繁殖了。
1.2 其他营养元素的“配角”当然，除了这三位主角，微生物的餐桌上还少不了其他营养元素。
像钾、镁、钙这些“配角”，虽然名气不大，但却能给微生物的生活增添不少风味。
钾能帮助微生物维持细胞的水分平衡，镁则是光合作用的“催化剂”，帮助植物微生物进行光合作用。
而钙，别看它在我们的饮食中是重要的成分，在微生物的世界里，也是维持细胞结构的重要角色。
所以，微生物可真是个吃得很讲究的小家伙！2. 微生物的饮食习惯2.1 大餐与快餐的选择说到饮食习惯，微生物可真是有自己的“风格”。
有的微生物像吃大餐，慢慢咀嚼，享受每一口；而有的则像快餐一族，见缝插针，随便来点儿就走。
这些“食客”根据环境的不同，选择合适的饮食方式。
在营养丰富的环境中，它们会长得特别好，而在营养稀缺的时候，就得“节俭”了，尽量减少消耗。
哎，这和咱们生活中攒钱过日子似的，有时得忍一忍，等着过上好日子！2.2 各种“饮食文化”而且，微生物之间的“饮食文化”也大有不同。
有的偏爱腐烂的有机物，真是个“垃圾处理专家”；有的则喜欢在水里游来游去，靠光合作用来获取能量，简直就是自然界的“小太阳”。
第四章微生物的营养和培养基
第四章微生物的营养和培养基微生物的营养：为了满足其生长和繁殖的的需要微生物从外界摄取其生命活动所必须的能量和物质，以满足其生长和繁殖需要的一种生理功能。
即获得与利用营养物质的功能。
微生物的营养物质：能够满足微生物的生长繁殖和完成其各种生理活动所需要的物质称为微生物的营养物质。
即具有营养功能的物质。
微生物的营养物质可为它们正常的生命活动提供结构物质（大分子碳架）、能量、代谢调解物质和良好的生理环境。
微生物的营养物质来源除无机、有机物质外，还包括光能这种非物质形式的能源。
第一节微生物的六类营养要素1 微生物的营养要求2 微生物的六类营养要素一微生物的营养要求（一）微生物细胞的化学组成微生物细胞由C、H、O、N、S、P、Mg、K、Na、Ca、Fe、Mn、Cu、Co、Mo、Zn等化学元素组成，且以C、H、O、N、S、P六种元素为主，占细菌细胞干重的97%。
微生物细胞中的这些元素主要以水、有机物和无机盐的形式存在于细胞中。
有机物主要为：蛋白质、糖、脂、核酸、维生素及它们的降解物与一些代谢产物等物质组成。
无机物则是：参与有机物组成或单独存在于细胞原生质内的无机盐等灰分物质中。
水是细胞的一种主要成分，一般占微生物营养体重量的百分比：细菌80%左右、酵母菌75%左右、霉菌85%左右；霉菌孢子含水约39%、细菌芽孢核心部分的含水量低于30%。
细胞内的有机物、无机物和水等共同赋予细胞的遗传连续性、透性和生化活性。
（二）微生物的营养要求微生物细胞也和其他高等生物细胞一样，在元素水平都需要20种左右，且以C、H、O、N、S、P六种元素为主；在营养要素水平上都在六大类的范围内：碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水。
二微生物的六类营养要素（一）碳源1 碳源（carbon source）一切能满足微生物生长繁殖所需碳元素的营养物，称为碳源。
碳源是微生物需要量最大的营养物，又称大量营养物。
2 微生物的碳源谱微生物可利用的碳源范围即碳源谱。
微生物的营养需求
甲烷氧化菌只能利用甲烷和甲醇
酿酒酵母能利用葡萄糖，但不同利用淀粉
根据微生物碳源不同进行分类鉴定研究
氮源（Nitrogen source）
概念：提供微生物生长繁殖所需要的氮素营养 物质 功能：氮是构成重要生物大分子如蛋白质、核 酸等主要及重要元素，氮占细胞干重的 12%-15%，也是微生物的主要营养物质 一般不提供能量 特殊：化能自养细菌中的亚硝化细菌和硝化细 菌能从NH3和NO2-的氧化过程中获得能 量，氮源和能源
微生物的营养物质及其作用
什么是营养（nutrition）
微生物从环境中摄取营养物质的过程
什么是营养物（nutrient ）
满足微生物生殖繁殖的化学物质
为什么微生物需要营养
微生物需要哪些营养物质？
微生物细胞中含有
干物质：无机物：与有机物结合或单独存在的无机盐类物质 有机物：蛋白质、糖类、脂类、核酸、维生素及 降解产物和一些代谢产物等 水：70%-90%
生长因子（growth factor）
概念：是一类调节微生物正常代谢所必需，但不能 自行合成的需要量很少的一类有机化合物 常见生长因子及功能 对氨基苯甲酸：四氢叶酸的前体，一碳化合物转移 的辅酶 生物素：催化羧化反应的酶的辅酶 泛酸：辅酶A的前体 硫辛酸：丙酮酸脱氢酶复合体的辅基 核黄素：黄素单磷酸（FMN）和FAD的前体，是黄 素蛋白的辅基
1. 微生物的营养需求
大量元素 （Macronutrients ） C, H, O, N, P and S 微量元素 （Trace Elements ）
浓度在10-8-10-6范围 碳水化合物
脂类（lipids ） 蛋白质（Proteins ）
核酸（nucleic acids）
微生物的营养
微生物的营养1．微生物的营养要求微生物生长繁殖所需的营养物质主要有水、碳源、氮源、无机盐和生长因子等。
水：水是各种生物细胞必需的。
水是良好的溶剂，微生物的新陈代谢过程中的一切生化反应都离不开水的作用。
碳源：碳源是合成菌体成分的原料，也是微生物获取能量的主要来源。
整体上看来，微生物可以利用的碳源范围极广，从大类上说，可以分为有机碳源和无机碳源两大类，凡必须利用有机碳源的微生物就是异养微生物，凡能利用无机碳源的微生物就是自养微生物。
糖类是最广泛利用的碳源。
氮源：氮源主要是供给合成菌体结构的原料，很少作为能源利用。
与碳源相似，微生物作为一个整体来说，能利用的碳源种类十分广泛。
某些微生物（如固氮菌）能利用空气中分子态的氮或利用无机氮化物如铵盐、硝酸盐合成有机氮化物。
多数致病菌则必须供给蛋白胨、氨基酸等有机氮化物才能生长。
无机盐类：无机盐主要可为微生物提供除碳、氮以外的各种重要元素。
微生物需要的无机盐类很多，主要有P、S、K、Na、Ca、Mg、Fe等，其主要功能为构成菌体成分；调节渗透压；作为某些酶的成分，并能激活酶的活性等。
生长因子：有些微生物虽然供给它适合的碳源氮源和无机盐类，仍不能生长，还要供给一定量的所谓“生长因子”。
其种类很多，主要是B族维生素的化合物等。
生长因子可以从酵母浸出液、血液或血清中获得。
2．微生物的营养类型根据微生物对碳源的要求不同，可将其分为自养菌和异养菌两大营养类型。
凡能利用无机碳合成菌体内有机碳化物的，叫自养菌；不能利用无机碳而需要有机碳才能合成菌体内有机碳化物的，为异养菌。
根据其生命活动所需能量的来源不同，可分为光能营养菌和化能营养菌。
前者是从光线中获得能量，后者则从化学物质氧化中取得能量。
因此，根据微生物所需的碳源和能源不同，可将微生物分为光能自养菌、光能异养菌、化能自养菌、化能异养菌等四类。
如表所示：微生物的营养类型3．营养物质的运输：外界环境的营养物质只有被微生物吸收到细胞内，才能被微生物分解与利用，微生物生长过程中产生的一些代谢产物也必须分泌到细胞外，在这两个过程中，细胞膜起着重要作用。
第四章+微生物的营养教案
南开大学生命科学学院微生物学课程教案授课时间见教学日历授课地点新阶-202 教学对象生物科学, 生物技术, 化学学院药学系章节第四章微生物的营养学时分配 2学时目的和要求本章主要使学生掌握微生物的六大生长要素，微生物营养类型的划分及其特点，从而认识到微生物营养类型的多样性。
根据不同微生物的营养要求，配制相应的、适于微生物生长的培养基，为今后进行研究和利用微生物打下理论基础。
重点、难点营养类型的分类依据，微生物的营养类型特有的营养类型，培养基配制原则及培养基类型，营养物质运输的四种方式及特点。
教学内容 第一节微生物的营养要求一、微生物细胞的化学组成二、营养物质及其生理功能1、碳源2、氮源3、能源4、无机盐5、生长因子6、水三、微生物的营养类型1、光能无机自养型2、光能有机异养型3 、化能无机自养型4、化能有机异养型5、营养缺陷型第二节微生物培养基一、制备培养基的原则二、培养基类型第三节微生物营养物质跨膜运输方式一、扩散2、光能有机异养型（photoorganoheterotrophy）不能以CO2为主要或唯一的碳源；以有机物作为供氢体，利用光能将CO2还原为细胞物质；在生长时大多数需要外源的生长因子；紫色非硫细菌：光能（ATP）4CH30H＋2 CO26［CH2O］ + 2H2O（碳源与供H体）细菌叶绿素光能无机自养型和光能有机异养型微生物可利用光能生长,在地球早期生态环境的演化过程中起重要作用。
3 、化能无机自养型（chemolithoautotrophy）生长所需要的能量来自无机物氧化过程中放出的化学能；以CO2或碳酸盐作为唯一或主要碳源进行生长时，利用H2、H2S、Fe2+、NH3或NO2-等作为电子供体使CO2还原成细胞物质。
无机物氧化（ATP）CO2＋还原态无机物［CH2O］能源、供H、供电子体皆是无机物氢氧化细菌：H2＋O2 H2O＋ATP铁氧化细菌：Fe2＋＋O2 Fe3＋＋ATP亚硝化细菌：NH3＋O2 NO2－＋ATP硝化细菌：NO2－＋O2NO3－＋ATP硫化细菌：H2S （S）＋O2 SO42－＋ATP 还原态有机能源物质氧化释放的高能电子进入生物呼吸链，顺电子传递链传递产生ATP，逆电子传递链传递形成NAD(P)H24、化能有机异养型（chemoorganoheterotrophy）生长所需要的能量均来自有机物氧化过程中放出的化学能；生长所需要的碳源主要是一些有机化合物，如淀粉、糖类、纤维素、有机酸等。
微生物的营养
(1)这个实验可以证明的假说是—土—壤—中—有微生物存在
（2）为这个实验设计的对照实验应该 是——在--其---他---条---件---不---变---的---基---础---上---，---把---花---园-- 土换成
高温加热过的花园土 （3）实验结束时，牛奶会——变—酸—，检测 的方法是——用—P—H试—纸—检—测—，产生这一结 果的原因是—土—壤—中—的—微—生—物—通—过—发—酵—作—用，把牛奶变酸
思考题:如何利用伊红---美蓝培养基对自来 水中的鉴别大肠杆菌是否超标进行测?P81
选择培养基
• 加入青霉素的培养基 分离酵母菌、霉菌等真菌
• 加入高浓度食盐的培养基 分离金黄色葡萄球菌
• 不加氮源的无氮培养基 分离固氮菌
• 不加含碳有机物的无碳培养基 分离自养型微生物
• 加入青霉素等抗生素的培养基 分离导入了目的基因的受体细胞
有机碳源 糖类 脂肪酸 花生粉饼 石油 等
作用
①构成细胞 物质和一些 代谢产物 ②异养微生 物的能源
思考
自养型和异养型微生物分别能利用 哪类碳源物质？
微生物的营养类型
营养类型 能源 氢的供体 基本碳源 微生物举例
光能自养型 光
光能异养型 光
化能自养型 无机 物
化能异养型 有机 物
无机物 有机物 无机物 有机物
主要用于微生物的 分离、计数等
需加入凝固 剂，如琼脂
固体培养基
液体培养基
主要用于工业生产
半固体培养基
主要用于观察微 生物的运动、鉴 定菌种等
； 必威电竞 ；
疆虽是鼎鼎有名.孟禄也听过他的名字.但他却不知道左耳朵的为人.也不知道左耳朵在北疆的威望.就如飞红中在北地几样.他只道左耳朵也像明悦几样.只是个 助拳 的人.仗着箭
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湿重：将细胞外表面所吸附的水份除去后称量所得重
量。一般以单位培养液中所含细胞重量表示 （克/升或毫克/毫升）。
干重：采用高温（105℃）烘干、低温真空干燥和红外
线快速烘干等方法将细胞干燥至恒重即为～。
微生物营养要求
一、微生物细胞的化学组成
1、化学元素
构成微生物细胞的物质基础是各种化学元素！
细胞化学元素组成
占细菌细胞 干重的97%
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。
微生物营养要求
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不同
微生物营养要求
微生物营养要求
有机碳 凡必须利用有机碳源的微生物，就是为数众多的异养
碳
微生物。对一切异养微生物来说，其碳源同时又兼作
源
能源，这种碳源称为双功能营养物。
谱
无机碳 凡以无机碳源作主要碳源的微生物，则是种类较少的
自养微生物。
能被微生物用作碳源的物质种类极其广泛。
简单的无机含碳化合物：CO2、NaHCO3、CaCO3等。 比较复杂的有机物:烃类、醇、羧酸、脂肪酸、糖及其衍生物、杂环化合物、 氨基酸、核苷酸等。 复杂的有机大分子：蛋白质、脂质、核酸等。 复杂的天然含碳物质：牛肉膏、蛋白胨、花生饼粉、糖蜜、石油等。 酚、氰化物等有毒物质：可以被少微生数物微营养生要求物用作碳源。
微生物营养要求
1、碳源（carbon source）
（1）定义: 凡能供给微生物碳素营养的物质，称为碳源。 （2）功能：是各种代谢产物和细胞内部物质碳价结构的重要 来源；并能为微生物（异养微生物）提供维持生命活动所需的 能源。
微生物细胞含碳量约占干重的50％，除水分外，碳源 是需要量最大的营养物，又称之为大量营养物。
、 2 氮源（nitrogen source）
（1）定义
凡能提供微生物生长繁殖所需氮元素的营养
物质，称为氮源。
氮是构成重要生命物质蛋白质和核酸等的主要 元素，氮占细胞干重的12％～15％，也是微生物 的主要营养物。
微生物营养要求
（2）功能
提供合成细胞中的含氮物质（如蛋白质、核酸）及含 氮代谢物等的原料。
氮源物质一般不提供能量，但也有例外： 化能自养细菌中的亚硝化细菌和硝化细菌能从NH3和 NO2-的氧化过程中获得能量，所以对于他们来说， NH3和NO2-是兼有氮源与能源的双功能营养物质。
微生物营养要求
微生物营养要求
有机氮 微生物能利用的氮源 无机氮
分子氮
微生物营养要求
a.有机氮
主要是蛋白质及其不同程度的降解产物(氨基酸、尿 素等)，以及嘌呤和嘧啶等。
微生物营养要求
二、营养物质及其生理功能
微生物对营养的要求无论是在元素水平上还 是在营养要素水平上，都与动物和植物十分 接近。它们之间存在着“营养上的统一性”。
在元素水平上都需20种左右，其中以碳、氢、氧、 氮、磷、硫6种元素为主；
在营养要素水平上则主要为碳源、氮源、能源、 生长因子、无机盐和水六大类。
某些微生物Eg. 诺卡氏菌和一些霉菌等
美味佳肴
微生物清除三废
微生物营养要求
CO2
最廉价的、用之不尽的碳源， 是自养微生物唯一或主要的碳源。 Eg. 生长在动物血液、组织和肠道中的致病细菌（沙 门氏菌 、李斯特菌等）
微生物营养要求
纤维素
纤维素是由葡萄糖以β－1,4糖苷链组成的， 在自然界中资源丰富，但大多数动物和人不能直 接利用，而某些微生物可用其作为碳源来生产发 酵产品。
微生物营养要求
2、化学成分及其分析
各种化学元素主要以有机物、无机物和水的形式存在于细胞中。
无机物
微
干物质 细胞中与有机物质结合或单独存在的无机盐等物质
生
有机物
物 细
蛋白质、糖、脂、核酸、维生素以及
胞
它们的降解产物和一些代谢产物等物质
水：70%-90%
ห้องสมุดไป่ตู้
微生物营养要求
水是细胞维持正常生命活动所必不可少的， 一般可占细胞重量的70~90%。
营养为一切生命活动提供必需的物质基础！有了营 养，微生物才能进一步代谢生长和繁殖，并可能为 人们提供各种有益的代谢产物。
微生物的营养物可为它们的正常生命活动提供结构 物质、能量、代谢调节物质和必要的生理环境。
微生物营养要求
一、微生物细胞的化学组成 二、微生物的营养构成 三、微生物的营养类型
微生物们需要吃什么？
第一节 微生物的营养要 求
微生物营养要求
u营养（nutrition）：指生物体从外界环境中摄取对其 生命活动必需的能量和物质，以满足正常生长和繁殖需 要的一种最基本的生理功能。
u营养物质（nutrient）：指具有营养功能的物质，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。在微生物学中，它还包括非常规物质形式 的光辐射能在内。
在微生物工业发酵中最常用的碳源主要是 葡萄糖、玉米淀粉、废糖蜜、甘薯、 麸皮和米糠等。
微生物营养要求
糖
单糖＞双糖和多糖 己糖＞ 戊糖 葡萄糖、果糖＞ 甘露糖、半乳糖 淀粉＞ 纤维素或几丁质等纯多糖 纯多糖＞ 琼脂等杂多糖
葡萄糖可作为大多数微生物的碳源！
微生物营养要求
酚、氰化物等有毒物质
对人类有毒的物质Eg. 酚、氰化物等
微生物营养要求
烃类
烃类化合物也能被微生物用作碳源，且微生物氧 化烃类的许多中间产物和最终产物均是重要的工 业原料。
清除石油污染
微生物营养要求
不同种类微生物利用碳源物质具有选择性， 利用能力有差异。
Eg. 假单胞杆菌属的一些菌能利用90多种不同的碳源物质。 甲烷氧化菌只能利用甲烷和甲醇作碳源。
微生物营养要求
Eg. 细菌、酵母菌和真菌的碳、氢、氧、氮、磷、硫 六种元素的含量就有差别。
微生物细胞中几种主要元素的含量（干重%）
元素
细菌
酵母菌
真菌
碳
～50
～50
～48
氮
～15
～12
～5
氢
～8
～7
～7
氧
～20
～31
～40
磷
～3
──
──
硫
～1 ── 微生物营养要求
──
硫细菌(sulfur bacteria)、铁细菌(iron bacteria) 和海洋细菌(marine bacteria)相对于其他细菌则含有 较多的硫、铁和钠、氯等元素, 硅藻(Diatom)需要硅 酸来构建富含(SiO2)n的细胞壁。