微生物学4微生物的营养

4、生长因子
指那些微生物生长所必需而且需要量很小，但微生 物自身不能合成或合成量不足以满足机体需要的有机物。
维生素 氨基酸
酶的辅基或辅酶
嘌呤或嘧啶
合成核苷
酶的辅基或辅酶，或
5、水
生理功能： 溶剂和运输介质 参与生化反应 维持大分子的天然构象 作为热的良好导体，控制细胞内的温度变化 维持细胞的正常形态 水合作用和脱水作用控制亚基结构的组成和解离
第二节 培养基 一、选用和设计培养基的原则和方法 3、物理化学条件适宜 • pH； • 水活度； • 氧化还原电位；
第二节 培养基 一、选用和设计培养基的原则和方法
3、物理化学条件适宜 • 1）pH • 培养基的pH必须控制在一定的范围内，以满足不同 类型微生物的生长繁殖或产生代谢产物。 通常培养条件： • 细菌与放线菌：pH7~7.5 • 酵母菌和霉菌：pH4.5~6范围内生长 • 为了维持培养基pH的相对恒定，通常在培养基中加 入pH缓冲剂，或在进行工业发酵时补加酸、碱。
第二节 培养基 一、选用和设计培养基的原则和方法 不同类型微生物生长对氧化还原电位(Ф)的要 求不同: • 好氧性微生物：+0.1V以上时可正常生长, 以+0.3～+0.4V为宜； • 厌氧性微生物：低于+0.1V条件下生长； • 兼性厌氧微生物：+0.1V以上时进行好氧呼 吸,+0.1V以下时进行发酵。
三、微生物的营养类型
自养型生物 生长所需要的营养物质 异养型生物 光能营养型 化能营养型
生物生长过程中能量的来源
三、微生物的营养类型
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)
三、微生物的营养类型
2．光能有机异养型（光能异养型） 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； • 例如，红螺菌属中的一些细菌能利用异丙醇作为 供氢体，将CO2还原成细胞物质，同时积累丙酮。
三、微生物的营养类型
如甲基营养型微生物，只能利用一碳化合物；而 假单胞菌属的某些种可以利用90种以上的碳源物 质。
2、氮 源
• 主要用来合成细胞中的含氮物质，一般不作 为能源（某些自养微生物利用铵盐、硝酸盐； 某些厌氧菌能量缺乏时利用氨基酸） • 生理酸性盐：(NH4)2SO4 • 生理碱性盐：KNO3
解决办法：加入无害的缓冲物质
三、微生物的营养类型
• 4．化能有机异养型（化能异养型）
• 腐生型：可利用无生命的有机物 (如动植物尸体 和残体)作为碳源； • 寄生型：寄生在活的寄主机体内吸取营养物质,离 开寄主就不能生存； • 在腐生型和寄生型之间还存在中间类型： 兼性腐生型； 兼性寄生型；
三、微生物的营养类型
不同营养类型之间的界限并非绝对（P85）： • 异养型微生物并非绝对不能利用CO2； • 自养型微生物也并非不能利用有机物进行生长； • 有些微生物在不同生长条件下生长时,其营养类型也 会发生改变；
第二节 培养基
• 1、选择适宜的营养物质（参见P82）
实验室的常用培养基：
• • • • 细菌 牛肉膏蛋白胨培养基（普通牛肉汤培养基） 放线菌 高氏１号培养基 酵母菌 麦芽汁培养基 霉菌 查氏培养基
第二节 培养基
• 实验室一般培养：普通常用培养基； • 遗传研究：成分清楚的合成培养基； • 生理、代谢研究：选用相应的培养基配方； 例如枯草芽孢杆菌： • 一般培养：肉汤培养基或LB培养基； • 自然转化：基础培养基； • 观察芽孢：生孢子培养基； • 产蛋白酶：以玉米粉、黄豆饼粉为主的产酶培养 基
有机物 H2、H2S、Fe2+、 NH3或NO2-
（参见P82）
碳源 CO2
有机物 CO2
能源 光能
光能 化学能 (无机物氧化)
举例 着色细菌、蓝细菌、藻类
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
第二节 培养基
• 培养基（medium）是人工配制的，适合微生物生长 繁殖或产生代谢产物的营养基质。 • 培养基几乎是一切对微生物进行研究和利用工作的 基础 • 任何培养基都应该具备微生物生长所需要五大营养 要素：碳源、氮源、无机盐、生长因子、水
第二节 培养基
一、选用和设计培养基的原则和方法 • 在微生物学研究和生产实践中，配置合适的培养 基是一项最基本的要求。 • 1、选择适宜的营养物质 • 2、营养物的浓度及配比合适 • 3、物理、化学条件适宜 • 4、经济节约 • 5、精心设计、试验比较 • ６、灭菌处理
第二节 培养基 一、选用和设计培养基的原则和方法 3、物理化学条件适宜 2）水活度
第二节 培养基 一、选用和设计培养基的原则和方法
3、物理化学条件适宜 3）氧化还原电位 • 氧化还原电位又称氧化还原电势，是度量某氧化 还原系统中的还原剂释放电子或氧化剂接受电子 趋势的一种指标，其单位是V（伏）或mV（毫 伏）。
三、微生物的营养类型
• 5．营养缺陷型（参见P85） 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。
2、氮 源
3、无机盐
主要生理功能：
（1）酶活中心的组成部分
（2）维持生物大分子和细胞结构的稳定性
（3）调节并维持细胞的渗透压平衡
（4）控制细胞的氧化还原电位
（5）作为某些微生物生长的能源物质
3、无机盐
微量元素
需要量１０－６～１０－８mol／Ｌ； 一般参与酶的组成或使酶活化； 大多为重金属，过量则有毒害作用。
第四章 微生物的营养
吸收多、转化快：
微生物获取营养的方式多种多样，其食谱之广 是动植物完全无法相比的！
纤维素、木质素、几丁质、角蛋白、石油、甲醇、 甲烷、天然气、塑料、酚类、氰化物、各种有机物 均可被微生物作为粮食
• 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ห้องสมุดไป่ตู้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。
第二节 培养基 二、培养基的类型及应用
5、精心设计、试验比较 • 进行生态模拟，研究某种微生物的培养条件； • 文献查阅，设计特定微生物的培养基配方； • 试验比较，确定特定微生物的最佳培养条件；
第二节 培养基 一、选用和设计培养基的原则和方法
６、灭菌处理 • 任何培养基一旦配成，必须立即进行灭菌处理 • 常规高压蒸汽灭菌： • 1.05kg/cm2,121.3℃15-30分钟； 0.56kg/cm2,112.6℃15-30分钟 • 某些成分进行分别灭菌； • 过滤除菌；
第二节 培养基 一、选用和设计培养基的原则和方法
• 氧化还原电位与氧分压和pH有关,也受某些微生 物代谢产物的影响 增加通气量(如振荡培养、搅拌)提高培养基的氧分 压，或加入氧化剂，从而增加Ф值；在培养基中 加入抗坏血酸（0.1%）、硫化氢(0.025%)、半胱 氨酸(<0.05%)、谷胱甘肽、二硫苏糖醇等还原性 物质可降低Ф值。
湿重和干重——— 高温烘干、低温真空干燥、红外线快速烘干
二、营养物质及其生理功能
• 微生物有五种营养要素，即碳源、氮源、 生长因子、无机盐和水 1、碳源 凡能提供微生物营养所需的碳元素 （碳架）的营养源，称为碳源 。 碳源物质通常也是能源物质，但CO2例外。
1、碳源
速效碳源 迟效碳源
不同种类的微生物利用碳源物质的能力不同：
第一节 微生物的营养要求
一、微生物细胞的化学组成 １、细胞化学元素组成： • 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。
2、化学成分及分析
对细胞无机成分的分析：灰分分析
对有机成分的分析：化学抽提，定性定量
细胞破碎，分析结构的成分
第二节 培养基 一、选用和设计培养基的原则和方法
• • • • 2、营养物质浓度及配比合适 营养物质的浓度适宜； 营养物质之间的配比适宜； 高浓度糖类物质、无机盐、重金属离子等不仅不 能维持和促进微生物的生长，反而起到抑制或杀 菌作用 • 培养基中各营养物质之间的浓度配比也直接影响 微生物的生长繁殖和(或)代谢产物的形成和积累， 其中碳氮比(C/N)的影响较大
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)
三、微生物的营养类型
1．光能无机自养型（光能自养型）
能以CO2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。
第二节 培养基 一、选用和设计培养基的原则和方法
4、经济节约 配制培养基时应尽量利用廉价且易于获得的原料 作为培养基成份,特别是在发酵工业中,以降低生产 成本。 • 以粗代精、以“野”代“家”、以废代好、以简 代繁、以烃代粮、以纤代糖、以无机氮代蛋白