微生物的营养
微生物的营养代谢PPT课件
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
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。
微生物六大营养要素及功能
微生物六大营养要素及功能
微生物的六大营养要素及功能如下：
1. 碳源：能满足微生物生长繁殖所需碳元素的营养物。
2. 氮源：能提供微生物生长繁殖所需氮元素的营养源。
少数能提供能源，只有少数自养微生物如硝化细菌能利用铵盐、硝酸盐产生能量。
3. 能源：能为微生物生命活动提供最初能量来源的营养物或辐射能。
4. 生长因子：是一类调节微生物正常代谢所必需，但不能用简单的碳、氮源自行合成的有机物。
其作为酶的辅基或辅酶参与新陈代谢，补充微生物所需的氨基酸，利用嘌呤、嘧啶来合成核苷酸，再合成核酸。
5. 无机盐：可为微生物提供除碳、氮源以外的各种重要元素，作为酶活性中心的组成部分，维持生物大分子和细胞结构的稳定性，调节并维持细胞的渗透压平衡，控制细胞的氧化还原电位。
6. 水：是一切生命活动的必须条件，是微生物生长必不可少的物质。
这些营养要素是微生物生长和繁殖所必需的，对于维持微生物的生命活动具有重要作用。
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。
简述微生物的4种基本营养类型
简述微生物的4种基本营养类型微生物是一类微小的生物体，包括细菌、真菌、病毒等。
它们在自然界中具有重要的生态作用，并且具有多样的营养类型。
下面将简述微生物的四种基本营养类型。
第一种基本营养类型是光合营养。
光合营养是指通过光合作用将光能转化为化学能，以此合成有机物的一种营养方式。
光合微生物主要包括一些细菌和藻类。
它们利用细胞中的光合色素吸收光能，并利用光合作用中的电子传递链和ATP合成途径，将二氧化碳和水合成为有机物，同时释放出氧气。
第二种基本营养类型是化学营养。
化学营养是指微生物通过化学反应来获取能量和原料，并合成有机物质的一种营养方式。
这类微生物被称为化能微生物。
化学营养微生物可以利用无机化合物、有机化合物或气体等作为能量和原料来源。
其中，一些细菌可以利用无机化合物如氨、硫化氢等进行氧化反应，从而释放出能量。
另一些细菌则可以通过对有机物质进行降解分解，从中获取能量和碳源。
第三种基本营养类型是腐生营养。
腐生营养是指微生物以死亡有机物为食，进行降解分解并吸收有机物质的一种营养方式。
腐生微生物主要包括一些真菌和一些细菌。
它们通过分泌各种腐解酶，将死亡有机物分解为简单的小分子化合物，进而进行吸收和利用。
第四种基本营养类型是寄生营养。
寄生营养是指微生物借助寄主的营养和生理代谢，从中获取所需的营养物质的一种营养方式。
寄生微生物包括一些细菌、真菌和寄生虫。
它们通过侵入和寄生于寄主的身体，利用寄主的营养物质和组织来维持自身的生长和繁殖。
综上所述，微生物具有四种基本的营养类型：光合营养、化学营养、腐生营养和寄生营养。
微生物以其多样的营养方式，为生态系统的循环和平衡提供了重要的贡献。
《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
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。
微生物的五大营养要素及其生理功能
微生物的五大营养要素及其生理功能微生物是一类极为微小的生物体，包括细菌、真菌和病毒等。
它们以各种不同的方式获取营养，以维持其正常的生物学功能。
微生物的五大营养要素是碳、氮、磷、硫和微量元素。
下面将逐个介绍这些营养要素及其生理功能。
1.碳（C）：碳是微生物体内最重要的元素之一，它是构成有机物的基础。
微生物利用碳来合成细胞组成部分，如蛋白质、核酸、脂质和多糖。
碳还用于能量代谢过程中的有机物氧化，从而获取生命活动所需的能量。
微生物可以从有机和无机源中获取碳。
典型的有机源包括葡萄糖、果糖和乳糖等，而无机源主要是二氧化碳。
2.氮（N）：氮是微生物体内蛋白质和核酸的重要组成元素。
微生物通过氮的转化过程将氨、硝酸盐或有机氮转化为氨基酸，然后合成蛋白质。
微生物还能从一些无机氮化合物中获取能量，如硝酸盐的还原过程能产生反应所需的能量。
3.磷（P）：磷在微生物体内存在于DNA、RNA、ATP（三磷酸腺苷）和磷脂等有机物中。
微生物利用磷合成核酸和能量储存分子ATP，在细胞代谢和生长中起着重要作用。
磷还是微生物体内多元酸和磷脂酰胆碱等重要分子的组成元素。
4.硫（S）：硫在微生物体内存在于蛋白质和核酸的硫氨基酸（如蛋氨酸和半胱氨酸）中。
硫原子具有特定的化学性质，在蛋白质的折叠和稳定性中起着重要作用。
硫还参与微生物体内的代谢反应，如硫酸盐的还原和硫酸胺基酸的反应。
5.微量元素：微生物还需要一些微量元素来完成其生物学功能。
常见的微量元素包括铁（Fe）、锰（Mn）、镁（Mg）、锌（Zn）、铜（Cu）、钴（Co）和钼（Mo）等。
这些微量元素在微生物体内作为辅酶或酶的一部分，参与细胞的代谢过程。
总体而言，微生物的五大营养要素对其生物学功能起着至关重要的作用。
这些要素不仅是构成微生物体结构的基本组成成分，还是微生物体内许多重要化学反应的催化剂。
通过碳、氮、磷、硫和微量元素的摄取和转化，微生物能够完成其代谢过程、细胞增殖、免疫反应和生物修复等生理功能。
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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。
目前一般认为，营养物质主要以扩散、促进扩散、主动运输和基团转位四种方式通过微生物细胞膜。