微生物的营养与生长
微生物的营养生长与死亡问题演示文稿
分物质中的元素。
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▪ 影响微生物细胞化学组成的因素
• 微生物的种类：硫细菌、铁细菌、海洋细菌含有较 多的S、Fe、Cl和Na。
• 菌龄：幼龄菌中含氮量较高。 • 培养条件：在氮源丰富的环境中生长的微生物含
氮量较高。 （培养富Se酵母、灵芝等）
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一些微生物细胞的元素组成
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部
头孢霉素
分
红霉素
发
酵
产
品
的
元
素
组
成
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二、 微生物的营养类型
一般根据碳源营养将微生物分为：异养型微生物和自养型微生
物。前者从有机化合物中获取组成细胞的碳（所有的真菌、多数细
菌及原生动物），后者从CO2中获取碳（CO2的固定，藻类和几 种细菌），也有兼养型微生物。
单胞菌和牛链球菌对葡萄糖的吸收。
输送机制：被输送的物质与相应的载体之间存在一种亲和力。一些细菌通 常有不同的载体蛋白分别来完成AA、糖、维生素和无机盐等物质的运输。思 考：载体---蛋白质---诱变---输送增强或削弱
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涉及物质转运的一些载体多样性
主要促进超家族（major facilitator superfamily）
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核苷和核苷酸转运家族
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革兰氏阴性细菌糖特异孔结构家族
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C 主动运输 active transport
▪ 在消耗能量的同时，实现溶质在细胞内的浓缩，而且 跨膜前后没有任何化学变化发生的输送机制。
生物3.10微生物的类群、营养、代谢和生长
微生物的能量代谢
化能自养生物
01
利用化学反应释放的能量来合成有机物质的微生物，如硝化细
菌。
化能异养生物
02
利用有机物质氧化过程中释放的能量来合成有机物质的微生物，
如大肠杆菌。
光能自养生物
03
利用光能来合成有机物质的微生物，如藻类。
微生物的代谢途径
糖酵解途径
葡萄糖在无氧条件下被分解成丙 酮酸，产生少量能量和还原力的 代谢途径，是厌氧微生物的主要 代谢途径。
三羧酸循环
在有氧条件下，线粒体中的乙酰 CoA完全氧化成二氧化碳和水， 并释放能量的代谢途径。
戊糖磷酸途径
葡萄糖经过一系列反应生成五碳 糖和六碳糖的代谢途径，是需氧 生物的主要糖代谢途径之一。
04 微生物的生长
微生物的生长曲线
延迟期
细胞适应生长环境，不进行分 裂，数量基本不变。
对数生长期
细胞快速分裂，数量呈指数增 长。
氧气
好氧微生物需要氧气进行呼吸，厌氧微生物 则在无氧环境下生长。
微生物的生长繁殖方式
无性繁殖
通过二分裂、出芽等方式进行无性繁殖，繁殖速度快。
有性繁殖
通过配子结合形成合子，再发育成新个体，繁殖速度慢。
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03 微生物的代谢
分解代谢和合成代谢
分解代谢
微生物通过分解有机物质获取能量和营养物质的过程。这些有机物质可以是糖 类、蛋白质、脂肪等。分解代谢过程中，微生物产生能量并合成新的细胞成分。
合成代谢
微生物利用能量和营养物质合成细胞成分的过程。合成代谢过程中，微生物消 耗能量并产生新的细胞成分，如蛋白质、核酸等。
生物3.10微生物的类群、营养、 代谢和生长
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。
微生物生长所需的营养物质
微生物生长所需的营养物质
【微生物生长所需的营养物质】
微生物的生长和繁殖受环境中的营养物质的制约。
营养物质一般可分为以下三类：
1、必需营养素：指微生物能在体内合成的有机物，它们是微生物自身维持正常代谢过程的必要物质，叫必需营养素。
这类营养素主要包括氮,磷,硫,钾,钙,钠,镁,氯,铁等。
2、缺乏营养素：微生物不能在体内合成，但生长过程中必须依赖的有机物，叫缺乏营养素。
这类营养素主要有维生素、各种氨基酸、特定有机酸、各种有机酮等。
3、光源营养素：微生物生长和繁殖过程中不仅需要氢、氧、碳等有机物，而且还需要一定数量的能量，这种能量可以通过吸收光能来补充。
根据营养物质的不同性质，微生物的分类也有所体现，如自养微生物（厌氧菌、厌氧芽孢杆菌）只需依赖其体内形成的谷胱甘肽作为氧源；光合微生物（叶绿体藻类）需要多种营养元素和光能作为能量源。
- 1 -。
第五章 微生物生长与培养
1.选择和配制培养基的原则和方法
（1）营养物质组成合理，浓度适当，满足菌体 生长需要； （2）在一定条件下，各原料之间不发生化学反 应，理化性质相对稳定； （3）粘度适中，具有适当渗透压； （4）生产中选用的原材料尽量因地制宜，以降 低成本； （5）理化性质适宜，pH、氧化还原电动势也要 满足一定的要求。
样。
在微生物培养和发酵研究中，也需要研究微生物
培养的最佳氮源
生理酸性盐:
微生物代谢后形成酸性物质的某些无
机氮源 如(NH4)2SO4
生理碱性盐: 微生物代谢后产生碱性物质的某些无 机氮源 如 KNO3 生理酸性盐和生理碱性盐具有稳定调节发酵过程中 PH的积极作用。
表 氮源对恶臭假单胞菌 NA-1 菌株生长和酶形成的影响 氮源 硫酸铵 氯化铵 蛋白胨 酵母粉 尿素 谷氨酸 肉汁 硝酸钠 生物量(mg/mL) 1.45 1.33 3.88 4.07 2.53 5.07 3.74 2.62 烟酸羟基化酶活性(unit/mL) 0.002 0.000 0.301 0.288 0.111 0.045 0.371 0.114
②液体好氧培养方法
a. 摇瓶震荡培养箱
b. 台式磁力搅拌不锈钢发酵罐
c. 工业通用型搅拌发酵罐
2.厌氧培养方法
微生物厌氧培养箱
（二）微生物纯培养与混合培养
含有一种以上微生物的培养称作混合培养。自 然环境如土壤和水中，通常栖息着的是许多不同微 生物混杂在一起的群体。 微生物学中将在实验条件下从一个单细胞繁殖得 到的后代称为纯培养。 研究微生物生长通常采用微生物纯培养。
成分中，可以满足微生物生长的需要，一般不需要 额外添加。
微生物的营养与培养
微生物的营养与培养一、微生物的营养微生物的营养是指微生物从环境中吸收营养物质并加以利用的过程。
微生物同其他生物一样都是具有生命的，需要从它的生活环境中吸收所需的各种的营养物质来合成细胞物质和提供机体进行各种生理代谢所需的能量，使机体能进行生长与繁殖。
（一）微生物的营养要素细胞的组成：有蛋白质、核酸、碳水化合物、脂类和矿物质等。
微生物的基本营养1.碳源凡是可以被微生物用来构成细胞物质或代谢产物中碳素来源的物质通称碳源。
碳源通常也是机体生长的能源。
能作为微生物生长的碳源的种类极其广泛，既有简单的无机含碳化合物CO2和碳酸盐等，也有复杂的天然的有机含碳化合物，它们是糖和糖的衍生物、脂类、醇类、有机酸、烃类、芳香族化合物以及各种含碳的化合物。
但是微生物不同，利用这些含碳化合物的能力也不相同。
目前在微生物发酵工业中，常根据不同微生物的需要，利用各种农副产品如玉米粉、米糠、麦麸、马铃薯、甘薯以及各种野生植物的淀粉，作为微生物生产廉价的碳源。
2．氮源微生物细胞中大约含氮5%—15%，它是微生物细胞蛋白质和核酸的主要成分。
微生物利用它在细胞内合成氨基酸，并进一步合成蛋白质、核酸等细胞成分。
因此，氮素对微生物的生长发育有着重要的意义。
无机氮源一般不用作能源，只有少数化能自养细菌能利用铵盐、硝酸盐作为机体生长的氮源与能源。
对于许多微生物来说，通常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。
许多腐生型细菌、肠道菌、动植物致病菌一般都能利用铵盐或硝酸盐作为氮源。
例如大肠杆菌、产气杆菌、枯草杆菌、铜绿假单胞菌等都可以利用硫酸铵、硝酸铵作为氮源，放线菌可以利用硝酸钾作为氮源，霉菌可以利用硝酸钠作为氮源等。
在实验室和发酵工业中，常用的有机氮源有牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、鱼粉、蚕蛹粉、黄豆饼粉、花生饼粉、玉米浆等。
3．无机盐无机盐是微生物生长必不可少的一类营养物质，也是构成微生物细胞结构物质不可缺少的级成成分。
微生物生长需要的微量元素
微生物生长需要的微量元素微生物是一类非常重要的生物，它们在自然界中广泛存在，包括土壤、水体、空气等各种环境中。
微生物的生长需要各种营养物质，其中微量元素是微生物生长所必需的元素之一。
微量元素是指在微生物生长中所需的元素，但是其需求量非常少，通常只需要微克或毫克级别的量。
微生物生长需要的微量元素包括铁、锰、铜、锌、镍、钴、钼、硒等元素。
这些元素在微生物生长中扮演着不同的角色，其中铁是微生物生长所必需的元素之一，它是微生物体内许多酶的组成部分，同时也是电子传递链中的重要成分。
锰是微生物体内的重要成分，它参与了微生物体内的许多代谢过程，同时也是微生物体内的抗氧化剂。
铜是微生物体内的重要成分，它参与了微生物体内的许多代谢过程，同时也是微生物体内的抗氧化剂。
锌是微生物体内的重要成分，它参与了微生物体内的许多代谢过程，同时也是微生物体内的抗氧化剂。
镍是微生物体内的重要成分，它参与了微生物体内的许多代谢过程，同时也是微生物体内的抗氧化剂。
钴是微生物体内的重要成分，它参与了微生物体内的许多代谢过程，同时也是微生物体内的抗氧化剂。
钼是微生物体内的重要成分，它参与了微生物体内的许多代谢过程，同时也是微生物体内的抗氧化剂。
硒是微生物体内的重要成分，它参与了微生物体内的许多代谢过程，同时也是微生物体内的抗氧化剂。
微生物生长需要的微量元素对于微生物的生长和代谢过程非常重要，缺乏这些元素会导致微生物生长受到限制，甚至无法生长。
因此，在微生物培养和生产中，需要注意微量元素的添加和控制，以保证微生物的正常生长和代谢过程。
同时，也需要注意微量元素的浓度和形态，以避免微量元素的过量或缺乏对微生物生长的不利影响。
微生物生长需要的微量元素是微生物生长所必需的元素之一，它们在微生物体内扮演着不同的角色，对微生物的生长和代谢过程非常重要。
在微生物培养和生产中，需要注意微量元素的添加和控制，以保证微生物的正常生长和代谢过程。
微生物的生长
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一马当先，全员举绩，梅开二度，业 绩保底 。20.10.1920.10.1917:4017:40:1617:40:16Oc t-20
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牢记安全之责，善谋安全之策，力务 安全之 实。2020年10月19日 星期一5时40分 16秒M onday, October 19, 2020
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相信相信得力量。20.10.192020年10月 19日星 期一5时40分16秒20.10.19
C
B．芽孢主要是在衰亡期产生的
C．炭疽杆菌产生芽孢这是其适应外界环境的表
现
D．炭疽杆菌的新陈代谢类型与人体蛔虫相同
12．（多选）右图为酵母菌培养过程中的生长曲
线，下列有关叙述中正确的是 A．诱导酶一般是在a段时期内产生的
ABCD
B．b段培养过程中应给予充足的氧气
C．若要产生大量酒精，则在c段应将发酵罐密
B．繁殖
A
C．群体细胞数增加 D．个体体积增加
4．作为生产用菌种和科研的材料，常选哪个时
期的细菌
A．对数期
B．稳定期
A
C．衰亡期
D．调整期
5．微生物产生次级代谢产物抗毒素、抗生素、
色素等的最佳时期是
A．对数期
B．稳定期
B
C．衰亡期
D．调整期
5．细菌芽孢形成的时期通常在
B
A．对数期
B．稳定期
C．衰亡期
下随机选若干个视野计数,得出细菌个数与红细
胞个数比为5:1,则待测样品中含细菌多少个？
5×105个
★课堂练习
4．掌握微生物群体的生长规律，目的是更好地
研究和利用它们。下列有关描述中错误的是 C
A．生产上常常用对数期的细菌作为菌种 B．在稳定期中适当补充营养物质有利于提
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a 微生物需要的 w值为0.63~0.99。
细菌、酵母菌﹥霉菌﹥盐细菌﹥耐旱 真菌
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三、微生物的营养类型及特点 划分依据：碳源、供氢体、能源 根据碳源和供氢体的不同
可分为 有机营养型 无机营养型；
根据能源的不同 可分为 化能营养型 光能营养型。
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细胞内或外积累硫，非产氧型光合作 用
Van Niel 通式：CO2+H2A—— [CH2O]+H2O+A
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2、光能有机营养型
能源：光
碳源：二氧化碳或简单有机化合物
供氢体：有机化合物
例：红螺菌：
CO2 +异丙醇——[CH2O]+丙酮+H2O 可利用净化有机废水，生产SCP。
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第三章
微生物的营养与生长
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1
主要内容： 微生物所需营养物质及其生理作用 微生物的营养类型及特点 微生物对营养物质的吸收方式、特点 微生物生长的概念及其测定 微生物的生长曲线及在食品工业中应用 环境因子对微生物生长繁殖的影响 微生物的培养基、培养方法与设备
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2
第一节
种类：N2——NH3 固氮菌。 有机氮源：蛋白质（迟效氮源） 、氨基酸 无机氮源：NO3、NH4等。（速效氮源）
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氨基酸自养型微生物：利用非AA类的简单氮源 （尿素、NH4+、NO3- ）自行合成所需要的 一切AA。
氨基酸异养型微生物：须从外界吸收现成的AA 作为氮源的微生物。
不论哪种状态的氮化物，都要首先转化成 NH3再与有机酸结合转化成氨基酸。
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微生物和动物、植物营养物质的比较
生物型
动物
微生物
植物
异养
自养
营养类型 碳源
氮源
能源 生长因子
化能异养型
糖、脂、糖、 醇、有机酸、 蛋白质及降解 产物 蛋白质及其降 解产物
与碳源同
维生素
⑵单独存在于细胞质内以无机盐的形
式存在。
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4
二、微生物所需营养物质及其生理作用
营养物质：为生物自身合成、产生能量 以及在代谢中起调节作用的物质。
营养：机体吸收、利用营养物质的过程。
根据营养成分，营养物质分为六种类型：
C源、N源、能源、生长因素、无机 盐、水分。
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1、碳源：构成细胞物质及代谢产物中碳素来源的 物质。
2Fe+1/4 O2 +2H+——2Fe+1/2 H2O+10.6kcal pH=0 1kcal pH=7
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4、化能异养型： 碳源、能源、供氢体均为有机物 必须以适宜的有机物为养料，大多数微生物 为此类。分腐生、寄生、专性寄生、兼性寄 生四种。
上述四大类型划分不是绝对的，有许多中间类型： 红螺菌：光能异养：有光，无氧时。 化能异养：无光，无氧时。
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4、生长因子；
微生物生长必不可少的微量有机物。如维生素、 氨基酸、嘌呤、嘧啶。
①、维生素：多为酶的组分如硫胺素（B1）、 核 黄 素 （ B2 ， FMN 的 前 体 ） ； 烟 酸 （ NAD 的 前 体）；吡哆醇（B6，转氨酶辅基）泛酸、生物素。
②、氨基酸：微生物合成氨基酸的能力随种类 而不同。如大肠杆菌可合成全部；鼠伤寒沙门氏 菌Tyr— ；肠膜明串珠菌合成氨基酸的能力弱，需 补充19种氨基酸。
原理：S+O2 + FeSO4——H2SO4 + E 氧化硫硫杆菌 H2SO4 + O2 + FeSO4——Fe2(SO4)3 + H2O 氧化铁硫杆菌 CuS(辉铜矿) + Fe2(SO4)3——CuSO4 + FeSO4 + S CuSO4 + Fe(废铁)——Cu + FeSO4
例3：氢细菌：H2 + 1/2 O2 —— H2O + 56.2kcal 例4：铁细菌：
作用：构成碳架来源与能源,约占细胞干物 质的50%。
种类：有机含碳化合物：糖、醇类、有机酸类。 碳氢化合物：CH4、石油及其产物 无机含碳化合物：CO2、碳酸盐类、CN—
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2、氮源：
作用：构成细胞物质及代谢产物中氮素来源的 物质。主要用于组成菌体的含氮物质，少 数可作为能量（硝化细菌）。
微生物的营养
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一、微生物细胞的化学成分
水：70-90%
干物质：
有机元素：C（50%）、H、
O（30%）、N（10-13%）
有机物：蛋白质、糖、脂类、核酸、维生素 及其降解产物
无机元素：常量元素：P、K、Ca、Mg、 Fe、
痕量元素：Cu、Zn、B、Mo
无机物：⑴ 参与有机物组成
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3、化能无机营养型 氢细菌、铁细菌、硫化细菌、硝化细菌等
能源：还原态无机物氧化：NH3、NO2、H2、H2S 、S、 S2O3-、Fe2+等。
碳源：CO2、CO32+ 供氢体：无机化合物
例1：氧化亚铁硫杆菌：Fe2+—— Fe3+ + e + E
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例2：可用于细菌冶金：浸贫、尾矿，回收重金属如Cu
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1、光能无机营养型
能源：光。具光合色素；叶绿素（蓝细菌）或
菌绿素（光合细菌），光合磷酸化产生ATP。
供氢体：还原性无机化合物
碳源： CO2 。
例1：蓝细菌：H2O + CO2——（CH2O）+O2
供氢体 碳源
产氧型光合作用
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例2：绿硫细菌、紫硫细菌： HN2aSS2+OC3+OC2 O—2—+ （H2COH—2O—）（+CHH2O2O+）S +Na碳2S源O4+H供2氢SO体4
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3、矿素 种类：大量元素：P、S、 K、Mg、Ca、Fe...95% 微量元素：Zn、Mo、 功能： 1、构成细胞的各种成分如：Mg：叶绿素的辅因 子；Ca ：蛋白酶、淀粉酶的辅因子；构成芽孢。 2、调节细胞的渗透压、pH、氧化还原电位 3、能源：Fe、S等作为自养微生物的能源。
③、碱基：核酸和辅酶的成分。
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5 、水：占细胞鲜重的70~90% 功能：①构成细胞组分 ②生化反应的介质 ③溶剂 ④热导体 ⑤维持细胞渗透压 水分：自由水：能够被利用的水 束缚水：与溶质结合构成细胞结构的 水，不能被利用进行生命活动。
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水分活度：在相同温度和压力下溶质的蒸 汽压与 纯水的饱和蒸汽压之比：