第六微生物的营养剖析
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3、能源
指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。
微生物的能源谱：
化学物质 能源谱：
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）
N·C·H·O·X 复杂蛋白质、核酸等
有 机 氮 N·C·H·O
尿素、一般氨基酸、简单蛋 白质等
N·H
无 机
N·O
氮N
NH3、铵盐等 硝酸盐等 N2
固氮微生物
氨基酸异养型
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培养基原料水平
牛肉膏、酵母膏、饼 粕粉、蚕蛹粉等
尿素、蛋白胨、明胶 等 (NH4)2SO4等 KNO3等 空气
氨基酸自养型
-0.428 0.383 0.035 0.093
--
霉菌
4.85 0.11 2.81 1.12 0.38 0.19 0.16 0.04
--
微生物细胞中几种主要元素的含量 （干重的百分数）
元素
碳 氮 氢 氧 磷 硫
细菌
50 15
8 20
3 1
酵母菌
49.8 12.4
6.7 31.1
— —
霉菌
47.9 5.2 6.7
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：有硝酸盐、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。 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，
40.2 — —
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微生物细胞的化学组成
主要成分
水分 （占细胞鲜重的%）
蛋白质 占 细 碳水化合物 胞 干 脂肪 重 的 核酸 %
无机盐
细菌 75~85 50~80 12~28 5~20 10~20 2~30
酵母菌 70~80 32~75
27~63 2~15 6~8 3.8~7
霉菌 85~90 14~15 7~40 4~40 1 6~12
C·O·X
化合物水平
复杂蛋白质、核酸等
多数氨基酸、简单蛋白 质等 糖、有机酸、醇、脂类 等 烃类
— CHale Waihona Puke 2 NaHCO3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、各种淀粉、 糖蜜等 天然气、石油及其不同馏份、 石蜡油等 —
CO2 NaHCO3、CaCO3、白垩等
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第六章 微生物的营养
• 课程标准
• 本章要点
• 第一节 微生物细胞的化学组成
• 第二节 微生物的营养要素
• 第三节 微生物的营养类型
• 第四节 微生物吸收营养物质的方式
• 第五节 培养基
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2020年11月11日星期三
1
第六章 微生物的营养
水是细胞中的一种主要成分，一般可占细胞鲜重的90％ 以上。
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微生物细胞物质中灰分元素含量的百分比
灰分元素
P2O5 SO3 K2O Na2O MgO CaO Fe2O3 SiO2 CuO
固氮菌
4.95 0.29 2.41 0.07 0.82 0.89 0.08
---
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酵母菌
3.54 0.039 2.34
（异养）
微生物 异养
自养
绿色植物 （自养）
碳源 氮源
能源 生长因子 无机元素 水分
糖类脂肪 糖、醇、有机酸等
蛋白质或其 蛋白质或其降解物
降解物
有机或无机氮化物、氮
与碳同
与碳同
维生素 无机盐 水
一部分需要维生素等 无机盐 水
二氧化碳、碳 酸盐等
无机氮化物、 氮
二氧化碳、碳 酸盐
无机氮化物
氧化无机物或 利用日光能
3
第一节 微生物细胞的化学组成
微生物细胞化学组成成分析表明，与其他高等动植 物细胞一样，细胞也是大量元素碳、氢、氧、氮、磷、 硫（这六种元素占细菌细胞干重的97％）和微量元素铁 锰、锌等构成。微生物细胞中这些元素主要以蛋白质、 糖、脂、核酸、维生素及它们的降解产物、代谢产物等 有机物质，水和无机盐等无机物质的形式存在。
不需要
利用日光能 不需要
无机盐
无机盐
水
水
碳源（carbon source）凡是提供微生物营养所需的碳
元素（碳架）的营养源，称为碳源。
碳源物质的功能：构成细胞物质；为机体提供整 个生理活动所需要的能量（异养微生物）。
微生物的碳源谱：
无机含碳化合物：如CO2和碳酸盐等—自养型微生物 有机含碳化合物：糖与糖的衍生物、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—异养型微生物
这种氮源叫做速效氮源。
速效氮源，通常是有利于机体的生长，迟效氮源有利于代谢产物的形成。 多数微生物可以利用无机含氮化合物作为氮源，也可以利用有机含氮化合物 作为氮源。但有些微生物没有将无机氮合成有机氮的能力，它们不能把尿素、铵 盐等这些无机氮源自行合成他们生长所需的氨基酸，而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微生物，也叫营 养缺陷型。
氮源(nitrogen source) 凡是提供微生物营养所需的氮
元素的营养源，称为氮源。
氮源物质的主要作用：合成细胞物质中含氮物质，少
数自养细菌能利用铵盐、硝酸盐作为机体生长的氮源与能源， 某些厌氧细菌在厌氧与糖类物质缺乏的条件下，也可以利用 氨基酸作为能源物质。
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微生物的氮源谱
类 元素水平 化合物水平 型
微生物不同，利用上述含碳化合物的能力不同，如假单 胞菌属中的某些种可以利用90种以上的不同类型的碳源物质； 而某些甲基营养型细菌只能利用甲醇或甲烷等一碳化合物进 行生长。
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微生物的碳源谱
类 元素水平 型
C·H·O·N·X 有 机 C·H·O·N 碳
C·H·O
C·H
无 C(?) 机 碳 C·O
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第二节 微生物的营养要素
营养物（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通常称为微生物的营养物质。 营养（或叫营养作用，nutrition ）： 微生物获得与利用营养物质的过程通常称为营 养。
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微生物和动物、植物营养要素的比较
生物类型
动物
营养要素
课程标准 了解微生物所需的营养要素，掌握微生物 的营养类型、微生物吸收营养物质的方式 及培养基的种类，掌握培养基配制的原则。
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本章要点
一 微生物细胞的化学组成与所需的营养要素 二 微生物的营养类型 三 微生物吸收营养物质的方式 四 培养基的种类及配制原则。
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2020年11月11日星期三
3、能源
指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。
微生物的能源谱：
化学物质 能源谱：
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）
N·C·H·O·X 复杂蛋白质、核酸等
有 机 氮 N·C·H·O
尿素、一般氨基酸、简单蛋 白质等
N·H
无 机
N·O
氮N
NH3、铵盐等 硝酸盐等 N2
固氮微生物
氨基酸异养型
Back
培养基原料水平
牛肉膏、酵母膏、饼 粕粉、蚕蛹粉等
尿素、蛋白胨、明胶 等 (NH4)2SO4等 KNO3等 空气
氨基酸自养型
-0.428 0.383 0.035 0.093
--
霉菌
4.85 0.11 2.81 1.12 0.38 0.19 0.16 0.04
--
微生物细胞中几种主要元素的含量 （干重的百分数）
元素
碳 氮 氢 氧 磷 硫
细菌
50 15
8 20
3 1
酵母菌
49.8 12.4
6.7 31.1
— —
霉菌
47.9 5.2 6.7
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：有硝酸盐、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。 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，
40.2 — —
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微生物细胞的化学组成
主要成分
水分 （占细胞鲜重的%）
蛋白质 占 细 碳水化合物 胞 干 脂肪 重 的 核酸 %
无机盐
细菌 75~85 50~80 12~28 5~20 10~20 2~30
酵母菌 70~80 32~75
27~63 2~15 6~8 3.8~7
霉菌 85~90 14~15 7~40 4~40 1 6~12
C·O·X
化合物水平
复杂蛋白质、核酸等
多数氨基酸、简单蛋白 质等 糖、有机酸、醇、脂类 等 烃类
— CHale Waihona Puke 2 NaHCO3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、各种淀粉、 糖蜜等 天然气、石油及其不同馏份、 石蜡油等 —
CO2 NaHCO3、CaCO3、白垩等
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第六章 微生物的营养
• 课程标准
• 本章要点
• 第一节 微生物细胞的化学组成
• 第二节 微生物的营养要素
• 第三节 微生物的营养类型
• 第四节 微生物吸收营养物质的方式
• 第五节 培养基
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2020年11月11日星期三
1
第六章 微生物的营养
水是细胞中的一种主要成分，一般可占细胞鲜重的90％ 以上。
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微生物细胞物质中灰分元素含量的百分比
灰分元素
P2O5 SO3 K2O Na2O MgO CaO Fe2O3 SiO2 CuO
固氮菌
4.95 0.29 2.41 0.07 0.82 0.89 0.08
---
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酵母菌
3.54 0.039 2.34
（异养）
微生物 异养
自养
绿色植物 （自养）
碳源 氮源
能源 生长因子 无机元素 水分
糖类脂肪 糖、醇、有机酸等
蛋白质或其 蛋白质或其降解物
降解物
有机或无机氮化物、氮
与碳同
与碳同
维生素 无机盐 水
一部分需要维生素等 无机盐 水
二氧化碳、碳 酸盐等
无机氮化物、 氮
二氧化碳、碳 酸盐
无机氮化物
氧化无机物或 利用日光能
3
第一节 微生物细胞的化学组成
微生物细胞化学组成成分析表明，与其他高等动植 物细胞一样，细胞也是大量元素碳、氢、氧、氮、磷、 硫（这六种元素占细菌细胞干重的97％）和微量元素铁 锰、锌等构成。微生物细胞中这些元素主要以蛋白质、 糖、脂、核酸、维生素及它们的降解产物、代谢产物等 有机物质，水和无机盐等无机物质的形式存在。
不需要
利用日光能 不需要
无机盐
无机盐
水
水
碳源（carbon source）凡是提供微生物营养所需的碳
元素（碳架）的营养源，称为碳源。
碳源物质的功能：构成细胞物质；为机体提供整 个生理活动所需要的能量（异养微生物）。
微生物的碳源谱：
无机含碳化合物：如CO2和碳酸盐等—自养型微生物 有机含碳化合物：糖与糖的衍生物、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—异养型微生物
这种氮源叫做速效氮源。
速效氮源，通常是有利于机体的生长，迟效氮源有利于代谢产物的形成。 多数微生物可以利用无机含氮化合物作为氮源，也可以利用有机含氮化合物 作为氮源。但有些微生物没有将无机氮合成有机氮的能力，它们不能把尿素、铵 盐等这些无机氮源自行合成他们生长所需的氨基酸，而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微生物，也叫营 养缺陷型。
氮源(nitrogen source) 凡是提供微生物营养所需的氮
元素的营养源，称为氮源。
氮源物质的主要作用：合成细胞物质中含氮物质，少
数自养细菌能利用铵盐、硝酸盐作为机体生长的氮源与能源， 某些厌氧细菌在厌氧与糖类物质缺乏的条件下，也可以利用 氨基酸作为能源物质。
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微生物的氮源谱
类 元素水平 化合物水平 型
微生物不同，利用上述含碳化合物的能力不同，如假单 胞菌属中的某些种可以利用90种以上的不同类型的碳源物质； 而某些甲基营养型细菌只能利用甲醇或甲烷等一碳化合物进 行生长。
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微生物的碳源谱
类 元素水平 型
C·H·O·N·X 有 机 C·H·O·N 碳
C·H·O
C·H
无 C(?) 机 碳 C·O
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第二节 微生物的营养要素
营养物（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通常称为微生物的营养物质。 营养（或叫营养作用，nutrition ）： 微生物获得与利用营养物质的过程通常称为营 养。
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微生物和动物、植物营养要素的比较
生物类型
动物
营养要素
课程标准 了解微生物所需的营养要素，掌握微生物 的营养类型、微生物吸收营养物质的方式 及培养基的种类，掌握培养基配制的原则。
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本章要点
一 微生物细胞的化学组成与所需的营养要素 二 微生物的营养类型 三 微生物吸收营养物质的方式 四 培养基的种类及配制原则。
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2020年11月11日星期三
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微生物的六大营养要素(两篇)
引言概述：正文内容：第四点：微生物的微量元素需求微生物的微量元素是指那些在微生物体内所需量较少的元素，如锌、铜、钴、镍等元素。
虽然微量元素的需求很少，但它们在微生物的生长和代谢过程中起着非常重要的作用。
1. 锌（Zn）：锌是微生物体内的一种重要的微量元素，在微生物的生长和繁殖过程中起着催化作用。
锌还参与了许多酶的活性调节，如DNA聚合酶和蛋白酶的活性调节。
2. 铜（Cu）：铜在微生物中的作用主要是参与电子传递反应和氧化还原反应，同时也能够催化一系列的酶反应。
铜还对微生物的蛋白质合成和免疫反应等方面具有重要作用。
3. 钴（Co）：钴是微生物体内一种重要的微量元素，它参与了许多酶反应，如细胞色素和核酸的合成过程。
钴还对于微生物体内的维生素B12的合成起着关键的作用。
第五点：微生物的维生素需求微生物的生长和繁殖过程中还需要维生素的参与。
维生素是一类有机化合物，可以分为水溶性维生素和脂溶性维生素两类。
不同微生物对维生素的需求量也有所不同。
1. 水溶性维生素：水溶性维生素主要包括维生素B群和维生素C。
在微生物的代谢过程中，维生素B群参与了碳水化合物、脂类和蛋白质的代谢。
维生素C则对微生物的抗氧化反应和抗厌氧能力起到重要作用。
2. 脂溶性维生素：脂溶性维生素主要包括维生素A、维生素D、维生素E和维生素K。
微生物对脂溶性维生素的需求量较小，但它们在微生物的生长和繁殖过程中仍然起到重要的作用，如维生素D参与了细胞分裂和生长的调控。
第六点：微生物的能量来源微生物需要从外部获取能量来维持生命活动，常见的能量来源主要包括光能和化学能。
1. 光能：光能是某些微生物的主要能量来源，例如光合细菌和光合藻类。
它们通过光合作用，将太阳能转化为化学能，用于维持自身的生长和繁殖。
2. 化学能：化学能是大多数微生物的主要能量来源，它们通过氧化还原反应释放能量。
常见的化学能来源包括有机物、无机物和气体等，如葡萄糖、酒精、氨等。
总结：微生物的六大营养要素对于微生物的生长和繁殖具有至关重要的作用。
微生物的营养代谢PPT课件
基本营养物质的培养基。
例如：牛肉膏蛋白胨培养基（细菌）
牛肉膏 蛋白胨 NaCl 琼脂 水 PH
3g 10g 5g 18--20g 1000ml 7.0----7.2
培养基
（2）加富培养基（enrichment medium）
又叫营养培养基
定义：在基础培养基中加入某些特殊营养物 质制成的营养丰富的培养基。
[CH2O] + O2 ↑
如以还：绿 原硫 态细 无菌 机、硫紫化硫物细作菌氢或还电原子C供O体2 时。，
光能
CO2 + 2H2S 细→菌 [CH2O] + H2O + 2S
叶绿素
微生物的营养类型
（2）光能有机营养型（photorganotroph)
又叫异养微生物。又称光能异养型微生物。 红螺菌属.
脂肪酶
脂肪
甘油 ＋O2 CO2+H2O
脂肪酸 -O2 简单酸＋CO2+CH4
应用：屠宰场；生活污水。
3 果胶物质的分解
原果胶酶
原果胶＋H2O
可溶性果胶＋多缩戊糖
可溶性果胶＋H2O 果胶甲基酯酶 果胶酸＋甲醇
果胶酸＋H2O 多缩半乳糖酶 半乳糖醛酸
应用：麻类物质的脱胶处理
水浸——厌氧性细菌 露浸——好氧性细菌、放线菌、真菌
定义：以小分子有机物为最终电子受体的生物 氧化过程。有机物为呼吸基质的中间产物。
最终电子受体——有机物 参与的微生物——厌氧菌和兼性厌氧菌。 不经过电子传递体。 常见的发酵有
§乙醇发酵 §乳酸发酵
§丁酸发酵
乙醇发酵（生产酒精）
葡萄糖
3－磷酸甘油醛
2NAD
乙醇
1，3－二磷酸甘油酸
2NADH2
例如：牛肉膏蛋白胨培养基（细菌）
牛肉膏 蛋白胨 NaCl 琼脂 水 PH
3g 10g 5g 18--20g 1000ml 7.0----7.2
培养基
（2）加富培养基（enrichment medium）
又叫营养培养基
定义：在基础培养基中加入某些特殊营养物 质制成的营养丰富的培养基。
[CH2O] + O2 ↑
如以还：绿 原硫 态细 无菌 机、硫紫化硫物细作菌氢或还电原子C供O体2 时。，
光能
CO2 + 2H2S 细→菌 [CH2O] + H2O + 2S
叶绿素
微生物的营养类型
（2）光能有机营养型（photorganotroph)
又叫异养微生物。又称光能异养型微生物。 红螺菌属.
脂肪酶
脂肪
甘油 ＋O2 CO2+H2O
脂肪酸 -O2 简单酸＋CO2+CH4
应用：屠宰场；生活污水。
3 果胶物质的分解
原果胶酶
原果胶＋H2O
可溶性果胶＋多缩戊糖
可溶性果胶＋H2O 果胶甲基酯酶 果胶酸＋甲醇
果胶酸＋H2O 多缩半乳糖酶 半乳糖醛酸
应用：麻类物质的脱胶处理
水浸——厌氧性细菌 露浸——好氧性细菌、放线菌、真菌
定义：以小分子有机物为最终电子受体的生物 氧化过程。有机物为呼吸基质的中间产物。
最终电子受体——有机物 参与的微生物——厌氧菌和兼性厌氧菌。 不经过电子传递体。 常见的发酵有
§乙醇发酵 §乳酸发酵
§丁酸发酵
乙醇发酵（生产酒精）
葡萄糖
3－磷酸甘油醛
2NAD
乙醇
1，3－二磷酸甘油酸
2NADH2
微生物学-第五章第六章
3
4 2
3
4
2
4. 无机盐
在机体中的生理功能主要是： 构成细胞组分（大量元素和微量元素）；
是微生物生长必不可少的一类营养物质，是构成酶活
性中心的组成部分、维持酶的活性； 调节并维持细胞的渗透压平衡、控制细胞的氧化还原 电位； 供给自养微生物生长的能源物质。
微量元素 微量元素是指那些在微生物生长过程中起重要作用， 而机体对这些元素的需要量极其微小的元素，通常
脂肪、磷脂 天然气、石油、石油馏分、石蜡油等
NaHCO3、CaCO3、白垩等 芳香族化合物、氰化物 蛋白质、肋、核酸等
3. 氮源 氮源物质常被微生物用来合成细胞中含氮物质，少数情况
下可作能源物质，如某些厌氧微生物在厌氧条件下可利用
某些氨基酸作为能源。 能被微生物所利用的氮源物质有蛋白质及其各类降解产物、 铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐、分子态氮、嘌呤、嘧啶、脲、 酰胺、氰化物。
需要量在10-6-10-8mol/L (培养基中含量)。微量元素
一般参与酶的组成或使酶活化。
无机盐及其生理功能
元素 化合物形式(常用) 生理功能
磷
硫 镁
KH2PO4，K2HPO4
(NH4)2SO4， MgSO4 MgSO4
核酸、核蛋白、磷脂、辅酶及ATP等高能分子的成 分，作为缓冲系统调节培养基pH
藻类 C5H8NO2
原生动物 C7H14NO3பைடு நூலகம்
第二节 微生物的营养物(P60)
微生物的营养物：凡能满足机体生长、繁殖和完成各种生理活 动所需的物质。 微生物获得与利用营养物质的过程称为营养。 1. 水
2. 碳素营养源：能供给微生物碳素营养的物质， 包括无机含碳化合物和有机含碳化合物。 3. 氮素营养源：能供给微生物氮素营养的物质； 无机氮源 有机氮源 4. 无机盐：磷酸盐、硫酸盐、氯化物、碳酸盐等； 5. 生长因子：VB族、VC、氨基酸、嘌呤、嘧啶、生物素、 烟碱等。
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4. 无机盐
在机体中的生理功能主要是： 构成细胞组分（大量元素和微量元素）；
是微生物生长必不可少的一类营养物质，是构成酶活
性中心的组成部分、维持酶的活性； 调节并维持细胞的渗透压平衡、控制细胞的氧化还原 电位； 供给自养微生物生长的能源物质。
微量元素 微量元素是指那些在微生物生长过程中起重要作用， 而机体对这些元素的需要量极其微小的元素，通常
脂肪、磷脂 天然气、石油、石油馏分、石蜡油等
NaHCO3、CaCO3、白垩等 芳香族化合物、氰化物 蛋白质、肋、核酸等
3. 氮源 氮源物质常被微生物用来合成细胞中含氮物质，少数情况
下可作能源物质，如某些厌氧微生物在厌氧条件下可利用
某些氨基酸作为能源。 能被微生物所利用的氮源物质有蛋白质及其各类降解产物、 铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐、分子态氮、嘌呤、嘧啶、脲、 酰胺、氰化物。
需要量在10-6-10-8mol/L (培养基中含量)。微量元素
一般参与酶的组成或使酶活化。
无机盐及其生理功能
元素 化合物形式(常用) 生理功能
磷
硫 镁
KH2PO4，K2HPO4
(NH4)2SO4， MgSO4 MgSO4
核酸、核蛋白、磷脂、辅酶及ATP等高能分子的成 分，作为缓冲系统调节培养基pH
藻类 C5H8NO2
原生动物 C7H14NO3பைடு நூலகம்
第二节 微生物的营养物(P60)
微生物的营养物：凡能满足机体生长、繁殖和完成各种生理活 动所需的物质。 微生物获得与利用营养物质的过程称为营养。 1. 水
2. 碳素营养源：能供给微生物碳素营养的物质， 包括无机含碳化合物和有机含碳化合物。 3. 氮素营养源：能供给微生物氮素营养的物质； 无机氮源 有机氮源 4. 无机盐：磷酸盐、硫酸盐、氯化物、碳酸盐等； 5. 生长因子：VB族、VC、氨基酸、嘌呤、嘧啶、生物素、 烟碱等。
4 微生物的营养
内部浓度高
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。
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。
第六章 微生物的生理特性1
微生物利用废水营养的情况
细菌往往优先利用易被吸收的有机物质。 如果这种物质的量已经满足要求，它就不再利 用其它的物质了。在工业废水的生物处理中， 常加入生活污水补充工业废水中某些营养物质 的不足。加多少酌情而定，否则反而会把细菌 养“娇”，不利于工业废水的处理。因为生活 污水中的有机物比工业废水中的有机物易被吸 收利用。
4、光能异养（photorganotroph)
属于这一营养类型的细菌很少，如红 螺菌中的一些细菌以这种方式生长。一般 来说，光能营养型细菌生长时大多需要 生长因子。 碳源——有机物作供氢体和碳源，要有CO2存在。 能源——光
红螺菌
光能 CH3 [CH2O] +2CH3COCH3+H2O CHOH CO2 ＋ 2 光合色素 CH3 红螺菌(Rhodospirillum sp．)属于光合细菌(Photosynthetic Bacteria，PSB)的一种，广泛分布于江河、湖泊、海洋等水域环境 中，尤其在有机物污染的积水处数量较多。
氧化还原电位又称氧化还原电势（redox potential），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）。
不同类型微生物生长对氧化还原电位的要求不同
好氧性微生物：+0.1伏以上时可正常生长,以+0.3～+0.4伏为宜； 厌氧性微生物：低于+0.1伏条件下生长； 兼性厌氧微生物：+0.1伏以上时进行好氧呼吸, +0.1伏以下时进行发酵。
α w=Pw/Pow 式中Pw代表溶液蒸汽压力, POw代表纯水蒸汽压力。
纯水α w为1.00,溶液中溶质越多, α w越小
微生物一般在α w为0.60～0.99的条件下生长, α w过低时, 微生物生长的迟缓期延长, 生长速率和总生长量减少。 微生物不同，其生长的最适α w不同。
微生物学 微生物的营养
最常见的鉴别性培养基是伊红美蓝乳糖
培养基，即EMB培养基。它在饮用水、 牛奶的大肠菌群数等细菌学检查和大肠 杆菌的遗传学研究工作中有着重要的用 途。
二、 培养基配制原则
1.目的明确
根据不同的微生物的营养要求配制针对强的培养基。
培养化能自养型的氧化硫杆菌的培养基组成为： S 10g MgSO4.7H2O 0.5g NH4)2SO4 0.4g 0.01g H2PO4 4g CaCl2 0.25g H2O 1000ml
0.5g MgSO4.7H2O H2O 1000ml
酵母菌(麦芽汁培养基) 干麦芽粉加四倍水，在50℃--60℃保温糖化3-4小时，用碘液 试验检查至糖化完全为止，调整糖液浓度为10。巴林，煮沸 后，沙布过滤，调PH为6.0。 霉菌（查氏合成培养基） NaNO3 3g K2HPO4 1g MgSO4.7H2O 0.5gFeSO4 0.01g 1000ml KCl 30g 0.5g H2O
从微生物所能利用的氮源种类来看，存
在着一个明显的界限： 一部分微生物是不需要利用氨基酸作氮 源的，它们能把尿素、铵盐甚至氮气等 简单氮源自行合成所需要的一切氨基酸， 称为氨基酸自养型生物。 凡需要从外界吸收现成的氨基酸作氮源 的微生物就是氨基酸异养型生物。
三、水
水是细胞维持正常生命活动所必不可少
3.半合成培养基:由成分已知的物质和 成分未知的天然物质配制而成的培养基, 如PDA培养基。 如：马铃薯蔗糖培养基－－真菌
根据培养基物理状态分
A. 液体培养基:配制后不加任何凝固剂。 B. 半固体培养基:在液体培养基上加进一定凝固剂,在 液体培养基中如加0.5%琼脂,可以用来观察细胞运 动的特征,鉴定菌种,测定抗菌素的效价等。 C. 固体培养基:在液体培养基中加入凝固剂(如1.52.0%琼脂)。固体培养基为微生物的生长提供了一 个营养表面,在这个表面生长微生物可形成单个菌 落,用于微生物的分离,鉴定,计数,保管。 D. 脱水培养基：指含有除水分以外的一切成分的商品 培养基，使用时只要加入适量水分并加以灭菌即可， 其成分精确且使用方便。
微生物第六章总结
实验室中常用的好氧菌培养法有以下几类：（1）试管液体培养（2）三角瓶浅层液体培养（3）摇甁培养：又称振荡培养（4）台式发酵罐
2.厌氧菌的液体培养：厌氧罐，厌氧手套箱。
二， 生产实践中培养微生物的装置
（一）固态培养法
1.好氧菌的曲法培养
通风曲：是一种机械化程度和生产效率都较高的现代大规模制曲技术，在我国酱油酿造业种广泛应用。
衰亡期的原因有：外界环境对继续生长越来越不利，从而引起细胞内的分解代谢明显超过合成代谢，继而导致大量菌体死亡。
三， 微生物的连续培养
连续培养：又称开放培养，是相对于上述绘制典型生长曲线时所采用的那种单批培养或密闭培养而言的。
1.连续培养的类型：（1）按控制方式分<1>恒浊器：是一种根据培养器内微生物的生长密度，并借光电控制系统来控制培养液流速，以取得菌体密度高，生长速度恒定的微生物细胞的连续培养。<2>恒化器：与恒浊器相反，是一种设法使培养液的流速保持不变，并使微生物始终在低于某最高生长速率的条件下进行生长繁殖的连续培养装置。
3.生长限制因子：凡处于较低浓度范围内可影响生长速率和菌体产量的某营养物。
（三）稳定期：又称恒定期或最高生长期。特点是：生长速率常数R等于零，处在新繁殖的细胞数与衰亡的细胞数相等。
1. 生长产量常数Y（生长得率）可表示菌体产量与营养物的消耗关系：y=x-x0/c0-c=x-x0/c0（x为稳定期的细胞干重g/mL，x0为刚接种时的细胞干重，c0为限制性营养物的最初浓度g/mL，c为稳定期时限制性营养物的浓度）
（2）按培养器级数分：单级连续培养器和多级连续培养器两类。
2.连续培养用于生产实践称为连续发酵。连续发酵与单批发酵相比优点是：（1）高效（2）自控（3）产品质量较稳定（4）节约了大量动力。缺点是：（1）菌种易退化（2）易污染杂菌。
2.厌氧菌的液体培养：厌氧罐，厌氧手套箱。
二， 生产实践中培养微生物的装置
（一）固态培养法
1.好氧菌的曲法培养
通风曲：是一种机械化程度和生产效率都较高的现代大规模制曲技术，在我国酱油酿造业种广泛应用。
衰亡期的原因有：外界环境对继续生长越来越不利，从而引起细胞内的分解代谢明显超过合成代谢，继而导致大量菌体死亡。
三， 微生物的连续培养
连续培养：又称开放培养，是相对于上述绘制典型生长曲线时所采用的那种单批培养或密闭培养而言的。
1.连续培养的类型：（1）按控制方式分<1>恒浊器：是一种根据培养器内微生物的生长密度，并借光电控制系统来控制培养液流速，以取得菌体密度高，生长速度恒定的微生物细胞的连续培养。<2>恒化器：与恒浊器相反，是一种设法使培养液的流速保持不变，并使微生物始终在低于某最高生长速率的条件下进行生长繁殖的连续培养装置。
3.生长限制因子：凡处于较低浓度范围内可影响生长速率和菌体产量的某营养物。
（三）稳定期：又称恒定期或最高生长期。特点是：生长速率常数R等于零，处在新繁殖的细胞数与衰亡的细胞数相等。
1. 生长产量常数Y（生长得率）可表示菌体产量与营养物的消耗关系：y=x-x0/c0-c=x-x0/c0（x为稳定期的细胞干重g/mL，x0为刚接种时的细胞干重，c0为限制性营养物的最初浓度g/mL，c为稳定期时限制性营养物的浓度）
（2）按培养器级数分：单级连续培养器和多级连续培养器两类。
2.连续培养用于生产实践称为连续发酵。连续发酵与单批发酵相比优点是：（1）高效（2）自控（3）产品质量较稳定（4）节约了大量动力。缺点是：（1）菌种易退化（2）易污染杂菌。
第四章微生物的营养和培养基学习要点4.1微生物的六类营养要素一、碳源
第四章 微生物的营养和培养基学习要点4.1 微生物的六类营养要素一、碳源凡是被用来构成细胞物质或代谢产物中碳素来源的营养物质均可作碳源。
其主要功能是；构成细胞及代谢产物的骨架；是大多数微生物代谢所需的能量来源。
碳源的种类包括：无机含碳化合物，如CO2和碳酸盐等；有机含碳化合物：糖类、脂类、有机酸以及各种含氮的化合物。
二、氮源氮源是用来构成菌体物质或代谢产物中氮素来源的营养物质。
其主要功能有：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；少数细菌可以铵盐、硝酸盐等氮源作为能源。
如，硝化细菌。
氮源的种类包括：分子态氮，只有固氮微生物以分子态氮作为唯一氮源；无机态氮，包括硝酸盐、铵盐等，几乎所有的微生物都能利用；有机态氮，主要是蛋白质及其降解产物。
三、能源能源为微生物生命活动提供最初的能量来源的物质。
微生物的能源种类包括化学能和光能，如，化能异养微生物利用有机物，化能自养微生物利用无机物，光能营养微生物利用光能作为能源。
四、生长因子生长因子是一类调节微生物正常代谢必不可少，但又不能自行合成的极微量的有机物。
主要包括维生素、AA、碱基等。
其主要功能是参与合成核酸和辅酶，如嘌呤和嘧啶。
提供生长因子的物质包括酵母膏、玉米浆、麦芽汁、复合维生素等营养物质。
五、无机盐为微生物细胞的生长提供碳、氮源以外的多种重要的元素物质，多以无机盐的形式供给。
其主要功能有：构成微生物细胞的组分；调节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还可作为自养微生物的能源；构成酶活性基的组分，维持酶活性。
无机盐的种类有大量元素 S、P、K 、Na、Ca、Mg、Fe（以无机盐阳离子形式被吸收，配培养基时要加磷酸盐、硫酸盐）和微量元素 Zn、Cu、Mn、Co、Mo等（在微生物培养中的浓度很低，自来水中的就够用，不需另加）。
六、水微生物细胞的含水量约占细胞鲜重的70－90％，水以游离态或结合态存在。
其作用包括：是细胞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；维持细胞的膨压（控制细胞形态）。
微生物的营养
的能量； 3、调节新陈代谢。
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。
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。
微生物第六章
酸盐的问题十分重视，在没有理想的替代品之
前，把用量限制在最低水平。
关于亚硝酸盐替代品问题
到19世纪末，才认识到亚硝酸盐可使腌肉产生颜
色。有些国家在没有使用亚硝酸盐之前，肉毒梭
菌中毒率很高，使用后，肉毒梭菌中毒才得到了 控制。
亚硝酸盐除抗菌作用外，还有抗氧化及增强风味 的作用。尽管如此，
由于亚硝酸盐的安全性即致癌问题，使其应用越 来越受到限制，全世界都在寻找理想替代品。
亚硝基（NO）：
HNO2→ H＋ ＋ NO3- ＋ NO ＋ H2O
所生成的NO很快与肌红蛋白反应生成鲜艳的、亮
红色的亚硝基肌红蛋白（MbNO）：
Mb ＋ NO → MbNO
亚硝基肌红蛋白遇热后放出巯基（－SH），生
成较稳定的具有鲜红色的亚硝基血色原。
硝酸盐
亚硝基化菌
※
亚硝酸盐
红菌酶
亚硝酸
低PH值 还原性化合物
第二节
食品添加剂的使用要求与卫生管理
食品添加剂的使用要求 1.经过食品安全性毒理学评价，证明在使用限 量范围内对人体无害。 2、添加剂到体内后能参加正常的人体代谢或 参加正常的解毒过程，全部排出体外，不会对 机体起任何作用 3. 食品添加剂在达到一定使用目的后，经过 加工、烹调或贮存时能被破坏或排除则更加安 全
高铁肌 红蛋白
亚硝基血色 原
放出-SH
一氧化氮
亚硝基肌 红蛋白
红蛋白
硝酸盐和亚硝酸盐生色反应途径
食品添加剂
助发色剂：L－抗坏血酸的作用。
L－抗坏血酸用来防止肌红蛋白氧化，且可把氧
化型的褐色高铁肌红蛋白还原为红色的还原型肌
红蛋白。
前，把用量限制在最低水平。
关于亚硝酸盐替代品问题
到19世纪末，才认识到亚硝酸盐可使腌肉产生颜
色。有些国家在没有使用亚硝酸盐之前，肉毒梭
菌中毒率很高，使用后，肉毒梭菌中毒才得到了 控制。
亚硝酸盐除抗菌作用外，还有抗氧化及增强风味 的作用。尽管如此，
由于亚硝酸盐的安全性即致癌问题，使其应用越 来越受到限制，全世界都在寻找理想替代品。
亚硝基（NO）：
HNO2→ H＋ ＋ NO3- ＋ NO ＋ H2O
所生成的NO很快与肌红蛋白反应生成鲜艳的、亮
红色的亚硝基肌红蛋白（MbNO）：
Mb ＋ NO → MbNO
亚硝基肌红蛋白遇热后放出巯基（－SH），生
成较稳定的具有鲜红色的亚硝基血色原。
硝酸盐
亚硝基化菌
※
亚硝酸盐
红菌酶
亚硝酸
低PH值 还原性化合物
第二节
食品添加剂的使用要求与卫生管理
食品添加剂的使用要求 1.经过食品安全性毒理学评价，证明在使用限 量范围内对人体无害。 2、添加剂到体内后能参加正常的人体代谢或 参加正常的解毒过程，全部排出体外，不会对 机体起任何作用 3. 食品添加剂在达到一定使用目的后，经过 加工、烹调或贮存时能被破坏或排除则更加安 全
高铁肌 红蛋白
亚硝基血色 原
放出-SH
一氧化氮
亚硝基肌 红蛋白
红蛋白
硝酸盐和亚硝酸盐生色反应途径
食品添加剂
助发色剂：L－抗坏血酸的作用。
L－抗坏血酸用来防止肌红蛋白氧化，且可把氧
化型的褐色高铁肌红蛋白还原为红色的还原型肌
红蛋白。