異養(yǎng)型微生物課件

第五章

微生物的營(yíng)養(yǎng)第五章

微生物的營(yíng)養(yǎng)1微生物的營(yíng)養(yǎng)（或營(yíng)養(yǎng)作用，nutrition）：指微生物從外部環(huán)境攝取其生命活動(dòng)所必需的能量和物質(zhì)，以滿足其生長(zhǎng)和繁殖需要的一種生理功能。營(yíng)養(yǎng)物（或營(yíng)養(yǎng)，nutrient）：能滿足微生物生命活動(dòng)的具有營(yíng)養(yǎng)功能的物質(zhì)。微生物學(xué)的營(yíng)養(yǎng)物包括光能（非物質(zhì)形式的能源）微生物的營(yíng)養(yǎng)（或營(yíng)養(yǎng)作用，nutrition）：指微生物從外2化學(xué)成分水平：碳水化合物、蛋白質(zhì)、核酸、脂質(zhì)、維生素、抗生素、無(wú)機(jī)鹽。營(yíng)養(yǎng)要素水平:碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽、生長(zhǎng)因子、水、能源?；瘜W(xué)成分水平：碳水化合物、蛋白質(zhì)、核酸、脂質(zhì)、維生素、抗生素3微生物細(xì)胞的化學(xué)組成主要成分細(xì)菌酵母菌霉菌水分75~8570~8085~90（占細(xì)胞鮮重的%）蛋白質(zhì)50~8032~7514~15占細(xì)碳水化合物12~2827~637~40胞干脂肪5~202~154~40重的核酸10~206~81%無(wú)機(jī)鹽2~303.8~76~12微生物細(xì)胞的化學(xué)組成主要成分4第一節(jié)微生物細(xì)胞的營(yíng)養(yǎng)要素一、微生物細(xì)胞的化學(xué)組成“營(yíng)養(yǎng)上的統(tǒng)一性”大量元素(macroelement):需要量≧10-4mol/L，碳、氫、氧、氮、磷、硫、鉀、鎂、鈣、鐵（其中前六種占細(xì)菌細(xì)胞干重的97%）。微量元素(traceelement):

需要量≦10-4mol/L，鋅、錳、鈉、氯、鉬、硒、鈷、銅、鎢、鎳、硼。

第一節(jié)微生物細(xì)胞的營(yíng)養(yǎng)要素一、微生物細(xì)胞的化學(xué)組成5微生物種類不同，各種元素的需要量不同微生物細(xì)胞的化學(xué)元素組成也常隨菌齡及培養(yǎng)時(shí)間的不同而在一定范圍內(nèi)發(fā)生變化；幼齡的比老齡的含氮量高，在氮源豐富的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的細(xì)胞比氮源相對(duì)貧乏的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的細(xì)胞含氮量高。微生物種類不同，各種元素的需要量不同微生物細(xì)胞的化學(xué)元素組成6一、碳源微生物細(xì)胞的含碳量50%左右功能：①細(xì)胞中的碳素來(lái)源；②提供微生物生長(zhǎng)發(fā)育所需的能量。對(duì)一切異養(yǎng)微生物來(lái)說(shuō)，其碳源同時(shí)又兼作能源，因此，這種碳源又稱雙功能營(yíng)養(yǎng)物。一、碳源微生物細(xì)胞的含碳量50%左右7類型元素水平化合物水平培養(yǎng)基原料水平有機(jī)碳C·H·O·N·X復(fù)雜蛋白質(zhì)、核酸等牛肉膏、蛋白胨、花生餅粉等C·H·O·N多數(shù)氨基酸、簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)等一般氨基酸、明膠等C·H·O糖、有機(jī)酸、醇、脂類等葡萄糖、蔗糖、各種淀粉、糖蜜等C·H烴類天然氣、石油及其不同餾份、石蠟油等無(wú)機(jī)碳C(?)——C·OCO2CO2C·O·XNaHCO3NaHCO3、CaCO3、白堊等微生物的碳源譜類型元素水平化合物水平培養(yǎng)基原料水平C8碳源譜：微生物可利用的碳源范圍。包括有機(jī)碳和無(wú)機(jī)碳微生物的碳源譜很廣，但對(duì)某一具體菌株的碳源譜有其特殊性。如洋蔥假單胞菌和產(chǎn)甲烷細(xì)菌。異養(yǎng)微生物：凡必須利用有機(jī)碳源的微生物自養(yǎng)微生物：以無(wú)機(jī)碳源作為主要碳源的微生物碳源譜：微生物可利用的碳源范圍。包括有機(jī)碳和無(wú)機(jī)碳9微生物不同，利用上述含碳化合物的能力不同，如假單胞菌屬中的某些種可以利用90種以上的不同類型的碳源物質(zhì)；而某些甲基營(yíng)養(yǎng)型細(xì)菌只能利用甲醇或甲烷等一碳化合物進(jìn)行生長(zhǎng)?？梢杂米餮笫[假單胞菌唯一碳源的化合物有:碳水化合物及其衍生物：19種脂肪酸：11種二羧酸：9種其它有機(jī)酸：12種伯醇：3種氨基酸：12種其它氮化合物：13種無(wú)氮環(huán)狀化合物：9種微生物不同，利用上述含碳化合物的能力不同，如假單胞菌屬中的某10糖類是最好的碳源，尤其是葡萄糖。其次是醇類、有機(jī)酸、脂類等發(fā)酵工業(yè)常用的碳源山芋粉、馬鈴薯、甜薯干、玉米粉、麩皮、廢糖蜜、植物淀粉等。糖類是最好的碳源，尤其是葡萄糖。11二、氮源(nitrogensource)微生物的氮源譜類型元素水平化合物水平培養(yǎng)基原料水平有機(jī)氮N·C·H·O·X復(fù)雜蛋白質(zhì)、核酸等牛肉膏、酵母膏、餅粕粉、蠶蛹粉等N·C·H·O尿素、一般氨基酸、簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)等尿素、蛋白胨、明膠等無(wú)機(jī)氮N·HNH3、銨鹽等(NH4)2SO4等N·O硝酸鹽等KNO3等NN2空氣二、氮源(nitrogensource)微生物的氮源譜類型12氮源的主要功能：提供合成原生質(zhì)和細(xì)胞其他結(jié)構(gòu)的氮素來(lái)源，一般不提供能量，但硝化細(xì)菌是利用銨鹽或硝酸鹽作為氮源和能源無(wú)機(jī)氮源：銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、氮?dú)獾?；多?shù)微生物均可利用。有機(jī)氮源：尿素、氨基酸、蛋白質(zhì)等。多數(shù)寄生和部分腐生性的微生物必需有機(jī)氮源；尿素分解為銨離子、蛋白質(zhì)水解為氨基酸或無(wú)機(jī)氮才能被利用。氮源的主要功能：13遲效氮源：蛋白氮必須通過(guò)水解之后降解成胨、肽、氨基酸等才能被機(jī)體利用。遲效氮源有利于代謝產(chǎn)物的形成。速效氮源：無(wú)機(jī)氮源或以蛋白質(zhì)降解產(chǎn)物形式存在的有機(jī)氮源可以直接被菌體吸收利用。速效氮源常有利于機(jī)體的生長(zhǎng)。遲效氮源：蛋白氮必須通過(guò)水解之后降解成胨、肽、氨基酸等才能被14氨基酸自養(yǎng)型微生物：不需要以氨基酸作氮源，能把尿素、銨鹽、硝酸鹽甚至氮?dú)獾群?jiǎn)單氮源自行合成所需要的一切氨基酸的微生物。氨基酸異養(yǎng)型微生物：需要從外界吸收現(xiàn)成的氨基酸作氮源的微生物。氨基酸自養(yǎng)型微生物：不需要以氨基酸作氮源，能把尿素、銨鹽、硝15發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)上常用的氮源：硝酸鹽、銨鹽、尿素、氨以及蛋白含量較高的魚(yú)粉、蠶蛹粉、黃豆餅粉、花生餅份、玉米漿等。實(shí)驗(yàn)室常用的氮源：碳酸銨、硝酸鹽、硫酸銨、尿素、蛋白胨、牛肉膏、酵母膏等。微生物利用氮源的能力差異很大固氮微生物發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)上常用的氮源：硝酸鹽、銨鹽、尿素、氨以及蛋白含量16功能：①構(gòu)成細(xì)胞的組成成分；②作為酶的組成成分；③維持酶的活性；④調(diào)節(jié)細(xì)胞的滲透壓、氫離子濃度和氧化還原電位；⑤作為某些自氧菌的能源。

三、無(wú)機(jī)鹽功能：三、無(wú)機(jī)鹽17

細(xì)胞內(nèi)一般分子成分（P、S、Ca、Ma、Fe等）一般功能滲透壓的維持（Na+等）生理調(diào)節(jié)物質(zhì)酶的激活劑（Ma2+等）大量元素pH的穩(wěn)定無(wú)化能自養(yǎng)菌的能源（S、Fe2+、NH4+、NO2-等）機(jī)特殊功能鹽無(wú)氧呼吸時(shí)的氫受體（NO3-、SO42-等）酶的激活劑（Cu2+、Mn2+、Zn2+等）微量元素特殊分子結(jié)構(gòu)成分（Co、Mo等）無(wú)機(jī)鹽的生理功能無(wú)機(jī)鹽的生理功能18大量元素：凡是生長(zhǎng)所需濃度在10-3~10-4mol/L范圍內(nèi)的元素。如K、Ca、Na、Mg、S、P、Fe等；微量元素：所需濃度在10-6~10-8mol/L范圍內(nèi)的元素。如Mn、Cu、Zn、Co、Mo等。不同微生物對(duì)以上各種元素的需求量各不相同。

Fe介于大量元素和微量元素之間。配制培養(yǎng)基適當(dāng)添加K2HPO4、MgSO4，補(bǔ)充大量，微量元素：大量元素：凡是生長(zhǎng)所需濃度在10-3~10-4mol/L范19異養(yǎng)型微生物課件20無(wú)機(jī)元素的來(lái)源和功能元素 人為提供形式生理功能P KH2PO4、K2HPO4 核酸、磷酸和輔酶的成分S MgSO4 含硫氨基酸、含硫維生素成分K KH2PO4、K2HPO4 酶的輔因子、維持電位差和滲透壓Na NaCl 維持滲透壓、某些細(xì)菌和藍(lán)細(xì)菌需要Ca Ca(NO3)2、CaCl2 胞外酶穩(wěn)定劑、蛋白酶輔因子、細(xì)菌芽孢和真菌孢子形成Mg MgSO4 固氮酶輔因子、葉綠素成分Fe FeSO4 Cyt成分；合成葉綠素、白喉毒素和氯高鐵血紅素所需

Mn MnSO4 超氧化物歧化酶、氨肽酶、L-阿拉伯糖異構(gòu)酶等的輔因子Cu CuSO4 氧化酶、酪氨酸酶的輔因子Co CoSO4 VB12復(fù)合物的成分、肽酶的輔因子Zn ZnSO4 堿性磷酸酶、脫氫酶、肽酶、脫羧酶輔因子Mo (NH4)6Mo7O24 固氮酶和同化型及異化型硝酸鹽還原酶的成分無(wú)機(jī)元素的來(lái)源和功能元素 人為提供形式21四、生長(zhǎng)因子（growthfactor)是一類對(duì)微生物正常代謝必不可少，且微生物本身又不能自行合成的有機(jī)物。培養(yǎng)基中需要添加狹義的生長(zhǎng)因子——維生素廣義——維生素堿基、卟啉及其衍生物、甾醇、胺類、直鏈脂肪酸、氨基酸；功能：構(gòu)成細(xì)胞成分、調(diào)節(jié)代謝、維持生命的正?；顒?dòng)。四、生長(zhǎng)因子（growthfactor)是一類對(duì)微生物正常22維生素的生理功能維生素的生理功能23不同微生物合成氨基酸的能力差異很大有的細(xì)菌能自己合成所需的全部氨基酸，不需從外界補(bǔ)充；有的細(xì)菌合成能力極弱，如腸膜明串珠菌需要從外界補(bǔ)充17種氨基酸和維生素才能生長(zhǎng)。“營(yíng)養(yǎng)缺陷型”微生物：缺乏合成生長(zhǎng)因子能力的微生物。生長(zhǎng)因子需要量一般很少。微生物需要的氨基酸量為20～50mg/L。

不同微生物合成氨基酸的能力差異很大241.生長(zhǎng)因子自養(yǎng)型微生物:不需要從外界吸收任何生長(zhǎng)因子就能正常生長(zhǎng)的微生物(如E.coli,多數(shù)真菌、紡線菌、細(xì)菌)。2.生長(zhǎng)因子異養(yǎng)型微生物：需要從外界吸收多種生長(zhǎng)因子才能維持正常生長(zhǎng)的微生物（如乳酸菌、支原體和原生動(dòng)物等）。3.生長(zhǎng)因子過(guò)量合成的微生物：在其代謝活動(dòng)中，能夠大量合成分泌某些維生素等生長(zhǎng)因子的微生物（如阿舒假囊酵母、鏈霉菌、被孢霉等）。根據(jù)微生物對(duì)生長(zhǎng)因子的需要分為1.生長(zhǎng)因子自養(yǎng)型微生物:不需要從外界吸收任何生長(zhǎng)因子就能正25用于分析食品、藥品等物質(zhì)中的微量生長(zhǎng)因子含量。當(dāng)微生物喪失合成某種生長(zhǎng)因子的能力時(shí)，必須從培養(yǎng)基中取得才能生長(zhǎng)。微生物的生長(zhǎng)量與它必需的生長(zhǎng)因子的濃度在一定范圍內(nèi)成正比。應(yīng)用用于分析食品、藥品等物質(zhì)中的微量生長(zhǎng)因子含量。應(yīng)用26五、水細(xì)胞物質(zhì)的組成成分、生物化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)、細(xì)胞內(nèi)各種物質(zhì)的基本溶劑、調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的溫度，保持生活環(huán)境溫度的恒定。少數(shù)微生物如藍(lán)細(xì)菌以水為代謝中間物外，其他微生物都不是利用水作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。游離水含量：人體60%、海蜇96%、細(xì)菌80%、酵母菌75%、霉菌85%、霉菌孢子39%，細(xì)菌芽孢30%細(xì)胞的含水量為：（濕重-干重）/濕重×100%。五、水細(xì)胞物質(zhì)的組成成分、生物化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)、細(xì)胞內(nèi)各種物質(zhì)27六、能源（energysource)能源：能為微生物的生命活動(dòng)提供最初能量來(lái)源的營(yíng)養(yǎng)物或輻射能。包括：

1、化學(xué)物質(zhì)有機(jī)物：化能異養(yǎng)微生物的能源（同碳源）無(wú)機(jī)物：化能自養(yǎng)微生物的能源（不同于碳源）；能源物質(zhì)是一些還原態(tài)的無(wú)機(jī)物質(zhì)，如NH4+、NO22-、S、H2S、H2、Fe2+等。

2.輻射能：光能自養(yǎng)和光能異養(yǎng)微生物的能源。六、能源（energysource)能源：能為微生物的生命28化能自養(yǎng)微生物的能源物質(zhì)：一些還原態(tài)的無(wú)機(jī)物質(zhì)如：NH4+、NO2-、S、H2S、H2、Fe2+等，這些無(wú)機(jī)養(yǎng)料常常是雙功能的（如：NH4+既是硝酸細(xì)菌的能源，又是它的氮源。）能利用這些物質(zhì)作為能源的全部是細(xì)菌，如：硝酸細(xì)菌、亞硝酸菌、硫化細(xì)菌、硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌、硫細(xì)菌、氫細(xì)菌和鐵細(xì)菌等。有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物常有雙功能或三功能作用，既是異養(yǎng)微生物的能源，又是它們的碳源或氮源。

光輻射能：是單功能的，只為光能微生物提供能源。

還原態(tài)的NH4:是雙功能營(yíng)養(yǎng)物（能源、氮源）

氨基酸：三功能營(yíng)養(yǎng)物（碳源、氮源、能源）化能自養(yǎng)微生物的能源物質(zhì)：一些還原態(tài)的無(wú)機(jī)物質(zhì)如：NH4+、29微生物和動(dòng)物、植物營(yíng)養(yǎng)要素的比較

生物類型營(yíng)養(yǎng)要素

動(dòng)物（異養(yǎng)）

微生物綠色植物（自養(yǎng)）異養(yǎng)自養(yǎng)碳源糖類脂肪糖、醇、有機(jī)酸等二氧化碳、碳酸鹽等二氧化碳、碳酸鹽氮源蛋白質(zhì)或其降解物蛋白質(zhì)或其降解物有機(jī)或無(wú)機(jī)氮化物、氮無(wú)機(jī)氮化物、氮無(wú)機(jī)氮化物能源與碳同與碳同氧化無(wú)機(jī)物或利用日光能利用日光能生長(zhǎng)因子維生素一部分需要維生素等不需要不需要無(wú)機(jī)元素?zé)o機(jī)鹽無(wú)機(jī)鹽無(wú)機(jī)鹽無(wú)機(jī)鹽水分水水水水微生物和動(dòng)物、植物營(yíng)養(yǎng)要素的比較生物類型30第二節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)類型第二節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)類型31微生物的營(yíng)養(yǎng)類型

微生物的營(yíng)養(yǎng)類型32碳源——自養(yǎng)型和異養(yǎng)型。自養(yǎng)型微生物：能在完全無(wú)機(jī)的環(huán)境中繁殖、生長(zhǎng)，具有完備的酶系，能利用CO2或碳酸鹽為碳源，以氨或硝酸鹽為氮源，合成細(xì)胞有機(jī)物質(zhì)。異養(yǎng)型微生物：需要較為復(fù)雜的有機(jī)化合物才能生長(zhǎng)，主要以有機(jī)碳化合物為碳源，氮源為有機(jī)或無(wú)機(jī)物。碳源——自養(yǎng)型和異養(yǎng)型。33通常依據(jù)微生物獲取能源、碳源、氫或電子供體不同將微生物分為4種營(yíng)養(yǎng)類型光能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型、光能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型，化能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型和化能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型。通常依據(jù)微生物獲取能源、碳源、氫或電子供體不同將微生物分為434微生物的營(yíng)養(yǎng)類型微生物的營(yíng)養(yǎng)類型35定義：以CO2作為唯一碳源或主要碳源，并利用光能，以無(wú)機(jī)物如硫化氫、硫代硫酸鈉或其他無(wú)機(jī)硫化物作為供氫體將CO2還原成細(xì)胞物質(zhì)，同時(shí)產(chǎn)生元素硫。光能CO2＋H2S[CH2O]+2S+H2O光合色素包括藍(lán)細(xì)菌（含葉綠素）、紅硫細(xì)菌和綠硫細(xì)菌等少數(shù)微生物（含細(xì)菌葉綠素），由于含有光合色素，因而能使光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能（ATP），供機(jī)體直接利用。

一、光能無(wú)機(jī)自養(yǎng)型（光能自養(yǎng)型）定義：以CO2作為唯一碳源或主要碳源，并利用光能，以無(wú)機(jī)物如36概括CO2——主要或唯一碳源；光合作用——能量；以無(wú)機(jī)物——H2、H2S（紅硫細(xì)菌）、S、H2O（如藻類及藍(lán)細(xì)菌）等作為供氫體或電子供體，使CO2還原為細(xì)胞物質(zhì)概括CO2——主要或唯一碳源；37定義：不以CO2為主要碳源或唯一碳源，以有機(jī)物（如異丙醇）作為供氫體，利用光能將CO2還原成細(xì)胞物質(zhì)，如紅螺菌屬中的一些細(xì)菌。光能2(H3C)2CHOH+CO22CH3COCH3+[CH2O]+H2O光合色素光能異養(yǎng)型細(xì)菌在生長(zhǎng)時(shí)大多數(shù)采要外源的生長(zhǎng)因子二、光能有機(jī)異養(yǎng)型（光能異養(yǎng)型）定義：不以CO2為主要碳源或唯一碳源，以有機(jī)物（如異丙醇）作38不能以CO2——碳源，以有機(jī)物為碳源；有機(jī)物——供氫體，光能——能源，將CO2還原為細(xì)胞物質(zhì)；生長(zhǎng)時(shí)，多數(shù)需外源生長(zhǎng)因子。紅螺菌屬中的某些細(xì)菌能利用異丙醇作為供氫體，將CO2還原成細(xì)胞物質(zhì)，同時(shí)積累丙酮。概括不能以CO2——碳源，以有機(jī)物為碳源；概括39化能無(wú)機(jī)自養(yǎng)型（化能自養(yǎng)型）CO2或碳酸鹽——唯一或主要碳源能量——無(wú)機(jī)物氧化過(guò)程中放出的化學(xué)能；H2、H2S、Fe2+、NH3或NO2-等無(wú)機(jī)物——電子供體，使CO2還原成細(xì)胞物質(zhì)。化能無(wú)機(jī)自養(yǎng)型只存在于微生物中，可在完全沒(méi)有有機(jī)物及無(wú)光的環(huán)境中生長(zhǎng)。它們廣泛分布于土壤及水環(huán)境中,參與地球物質(zhì)循環(huán)化能無(wú)機(jī)自養(yǎng)型（化能自養(yǎng)型）CO2或碳酸鹽——唯一或主要碳源40化能自養(yǎng)型微生物以CO2或碳酸鹽作為唯一或主要碳源，以無(wú)機(jī)物氧化釋放的化學(xué)能為能源，利用電子供體如氫氣、硫化氫、二價(jià)鐵離子或亞硝酸鹽等使CO2還原成細(xì)胞物質(zhì)。這類微生物主要有硝化細(xì)菌、硫化細(xì)菌、鐵細(xì)菌與氫細(xì)菌。它們?cè)谧匀唤缥镔|(zhì)轉(zhuǎn)換過(guò)程中起著重要的作用?；茏责B(yǎng)型微生物以CO2或碳酸鹽作為唯一或主要碳源，以無(wú)機(jī)物411.硝化細(xì)菌:亞硝化細(xì)菌2NH4++3O2→2NO2-+2H2O+4H++132Kcal硝化細(xì)菌NO2-+1/2O2→NO3-+18.1Kcal2.硫化細(xì)菌:通過(guò)氧化還原態(tài)的無(wú)機(jī)硫化物（H2S、S、S2O32-、SO32-）獲得能量（硫桿菌屬，硫微螺菌屬）H2S+1/2O2→S+H2O+50.1KcalS+1/2O2+H2O→H2SO4+149.8Kcal異養(yǎng)型微生物課件423.鐵細(xì)菌：氧化Fe2+為Fe3+獲取能量并同化CO22Fe2++1/2O2+2H+→2Fe3++H2O+21.2Kcal4.氫細(xì)菌：具有氫化酶，從氫的氧化獲取能量，同化CO2H2+1/2O2→H2O+56.7Kcal3.鐵細(xì)菌：43化能有機(jī)異養(yǎng)型（化能異養(yǎng)型）能量——有機(jī)物氧化過(guò)程中放出的化學(xué)能碳源——有機(jī)化合物，如淀粉、糖類、纖維素、有機(jī)酸等。有機(jī)物通常既是碳源也是能源。如多數(shù)細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物、致病微生物化能有機(jī)異養(yǎng)型（化能異養(yǎng)型）能量——有機(jī)物氧化過(guò)程中放出的化44多數(shù)微生物屬于化能異養(yǎng)型，其生長(zhǎng)所需要能量和碳源通常來(lái)自同一種有機(jī)物。根據(jù)化能異養(yǎng)型微生物利用有機(jī)物的特性，可分為：腐生型微生物：利用無(wú)生命活性的有機(jī)物作為生長(zhǎng)的碳源。寄生型微生物：寄生在生活的細(xì)胞內(nèi)，從寄生體內(nèi)獲得生長(zhǎng)所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。存在于寄生與腐生之間的中間過(guò)渡類型微生物，稱為兼性腐生型或兼性寄生型。多數(shù)微生物屬于化能異養(yǎng)型，其生長(zhǎng)所需要能量和碳源通常來(lái)自同一45營(yíng)養(yǎng)類型能源氫供體基本碳源實(shí)例光能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型（光能自養(yǎng)型）光無(wú)機(jī)物 CO2藍(lán)細(xì)菌,紫硫細(xì)菌,綠硫細(xì)菌,藻類光能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型（光能異養(yǎng)型）光有機(jī)物CO2及簡(jiǎn)單有機(jī)物紅螺菌科的細(xì)菌（紫色無(wú)硫細(xì)菌）化能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型（化能自養(yǎng)型）無(wú)機(jī)物無(wú)機(jī)物CO2硝化細(xì)菌,硫化細(xì) 菌,鐵細(xì)菌,氫細(xì)菌,硫磺細(xì)菌等化能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型（化能異養(yǎng)型）有機(jī)物有機(jī)物有機(jī)物絕大多數(shù)細(xì)菌和全部真核微生物微生物的營(yíng)養(yǎng)類型營(yíng)養(yǎng)類型能源氫供體基本碳源實(shí)例光能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型（光能自46第三節(jié)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收一、吸收營(yíng)養(yǎng)的機(jī)制微生物與外界的物質(zhì)交換通過(guò)細(xì)胞表面進(jìn)行。微生物個(gè)體微小，比面值大，能高效率地進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)外的物質(zhì)交換。微生物從外界攝取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的方式隨微生物類群和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)種類而異，可分為吞噬作用和細(xì)胞膜滲透吸收兩種類型。第三節(jié)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收一、吸收營(yíng)養(yǎng)的機(jī)制47二、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式（一）吞噬作用：又叫胞飲作用、胞吞作用胞吐作用胞吞作用二、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式（一）吞噬作用：又叫胞飲作用、胞吞作48細(xì)胞壁是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的屏障之一。分子量低于800Da的小分子物質(zhì)自由出入；細(xì)胞質(zhì)膜：半透膜，選擇性吸收，是控制營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入和代謝產(chǎn)物排出細(xì)胞的主要屏障，是細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)交換的主要界面。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)通過(guò)質(zhì)膜的方式有4種：被動(dòng)擴(kuò)散、促進(jìn)擴(kuò)散、主動(dòng)運(yùn)輸和基團(tuán)轉(zhuǎn)移。（二）滲透吸收細(xì)胞壁是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的屏障之一。分子量低于800Da的49一、被動(dòng)擴(kuò)散(simplediffusion)運(yùn)輸物質(zhì)：氣體、水、某些水溶性物質(zhì)（乙醇等）和脂溶性物質(zhì)。特點(diǎn)：∮高濃度低濃度∮運(yùn)輸速率與濃度梯度差成正比，∮不消耗代謝能∮非特異性一、被動(dòng)擴(kuò)散(simplediffusion)運(yùn)輸物質(zhì)：氣50營(yíng)養(yǎng)物在運(yùn)送過(guò)程中，通過(guò)與細(xì)胞膜上特異載體蛋白（也稱作透過(guò)酶permease）的可逆性結(jié)合來(lái)加快其傳遞速度，但不消耗能量的一類擴(kuò)散性運(yùn)送方式。二、促進(jìn)擴(kuò)散（facilitateddiffusion)營(yíng)養(yǎng)物在運(yùn)送過(guò)程中，通過(guò)與細(xì)胞膜上特異載體蛋白（也稱作透過(guò)51特點(diǎn)：①高濃度低濃度；②不需要能量；③擴(kuò)散特異性載體蛋白（滲透酶）參與；有一定的特異性④擴(kuò)散速度較快。運(yùn)送物質(zhì)的種類：無(wú)機(jī)離子和糖類等特點(diǎn)：52異養(yǎng)型微生物課件53促進(jìn)擴(kuò)散模式圖細(xì)胞膜細(xì)胞膜外細(xì)胞膜內(nèi)恢復(fù)原構(gòu)象移位再循環(huán)結(jié)合構(gòu)象改變促進(jìn)擴(kuò)散模式圖細(xì)胞膜細(xì)胞膜外細(xì)胞膜內(nèi)恢復(fù)原構(gòu)象移位再循環(huán)結(jié)合54三、主動(dòng)運(yùn)輸（activetransport)特點(diǎn)：①逆濃度梯度運(yùn)輸，有選擇性；②需要提供能量；③需要特異性載體蛋白參與；④微生物吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要機(jī)制。被運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)在轉(zhuǎn)移的過(guò)程中不發(fā)生任何化學(xué)變化運(yùn)送物質(zhì)：無(wú)機(jī)離子、有機(jī)離子和一些糖類三、主動(dòng)運(yùn)輸（activetransport)特點(diǎn)：55不同的微生物在主動(dòng)運(yùn)輸過(guò)程中所需的能量的來(lái)源不同，好氧微生物中直接來(lái)自呼吸能，厭氧微生物主要來(lái)自化學(xué)能，光合微生物中則主要來(lái)自光能。不同的微生物在主動(dòng)運(yùn)輸過(guò)程中所需的能量的來(lái)源不同，好氧微生物56異養(yǎng)型微生物課件57異養(yǎng)型微生物課件58Na+-K+-ATP酶系統(tǒng)Na+-K+-ATPase是存在于原生質(zhì)膜上的一種重要離子通道蛋白功能：利用ATP能量將Na+由細(xì)胞內(nèi)“泵”出胞外，并將K+“泵”入胞內(nèi)。該酶由大小兩個(gè)亞基組成（MW:12萬(wàn)，5.5萬(wàn)）Na+-K+-ATP酶系統(tǒng)Na+-K+-ATPase是存在于59基因轉(zhuǎn)位是一種特殊的主動(dòng)運(yùn)輸，與普通的主動(dòng)運(yùn)輸相比，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中發(fā)生了化學(xué)變化（糖在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中發(fā)生了磷酸化）。其余特點(diǎn)與主動(dòng)運(yùn)輸相同?；蜣D(zhuǎn)位主要存在于厭氧和兼性厭氧型細(xì)菌中，也主要是用于單（或雙）糖與糖的衍生物，以及核苷與脂肪散的運(yùn)輸。四、基團(tuán)移位：(grouptranslocation)基因轉(zhuǎn)位是一種特殊的主動(dòng)運(yùn)輸，與普通的主動(dòng)運(yùn)輸相比，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)60①逆濃度梯度運(yùn)輸，有選擇性；②需要能量；③需要特異性載體蛋白；④被轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)改變了化學(xué)結(jié)構(gòu)。運(yùn)送物質(zhì)：葡萄糖、果糖、甘露糖、核甘酸、丁酸和腺嘌呤等。基團(tuán)移位的特點(diǎn)①逆濃度梯度運(yùn)輸，有選擇性；基團(tuán)移位的特點(diǎn)61在酶Ⅰ的作用下HPr被激活在酶Ⅱ的作用下P-HPr將磷酸轉(zhuǎn)移給糖在酶Ⅰ的作用下HPr被激活在酶Ⅱ的作用下P-HPr將磷酸轉(zhuǎn)移62運(yùn)送機(jī)制:依靠磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)，即磷酸烯醇式丙酮酸-己糖磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)。①酶Ⅰ被磷酸化②熱穩(wěn)定載體蛋白激活(HPr)被磷酸化

HPr+PEPP~HPr+丙酮酸HPr：結(jié)合在細(xì)胞質(zhì)膜上，熱穩(wěn)定的低分子量可溶蛋白，具有高能磷酸載體的作用，無(wú)底物特異性。酶Ⅰ：細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，一種可溶性蛋白，無(wú)底物特異性酶Ⅰ運(yùn)送機(jī)制:依靠磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)，即磷酸烯醇式丙酮酸-己糖磷酸轉(zhuǎn)63③酶Ⅱ被磷酸化P~HPr+酶ⅡaP~酶Ⅱa+HPrP~酶Ⅱa+酶ⅡbP~酶Ⅱb+酶Ⅱa④糖被磷酸化后進(jìn)入質(zhì)膜內(nèi)

糖+酶IIc(膜外表面)糖-酶Ⅱc(膜內(nèi)表面）P~酶Ⅱb+糖-酶ⅡcP~糖（胞質(zhì)）+酶Ⅱb+酶Ⅱc酶Ⅱa為細(xì)胞質(zhì)蛋白，無(wú)底物特異性。酶Ⅱb、IIc：細(xì)胞膜上，對(duì)底物有特異性選擇，細(xì)胞膜上可誘導(dǎo)出一系列與底物分子相適應(yīng)的酶Ⅱb、c。③酶Ⅱ被磷酸化64異養(yǎng)型微生物課件65四種運(yùn)輸營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)方式的比較比較項(xiàng)目單純擴(kuò)散促進(jìn)擴(kuò)散主動(dòng)運(yùn)輸基團(tuán)轉(zhuǎn)位特異載體蛋白運(yùn)輸速度物質(zhì)運(yùn)輸方向胞內(nèi)外濃度運(yùn)輸分子能量消耗運(yùn)輸后物質(zhì)的結(jié)構(gòu)載體飽和效應(yīng)與溶質(zhì)類似物運(yùn)送抑制劑運(yùn)送對(duì)象舉例無(wú)慢由濃至稀相等無(wú)特異性不需要不變無(wú)無(wú)競(jìng)爭(zhēng)性無(wú)H2O、CO2、O2、甘油、乙醇、鹽類有快由濃至稀相等特異性不需要不變有有競(jìng)爭(zhēng)性有SO42-、PO43-、糖有快由稀至濃胞內(nèi)濃度高特異性需要不變有有競(jìng)爭(zhēng)性有氨基酸、乳糖等糖類，Na+、Ca2+等無(wú)機(jī)粒子有快由稀至濃胞內(nèi)濃度高特異性需要改變有有競(jìng)爭(zhēng)性有葡萄糖、果糖、甘露糖、嘌呤、核苷、脂肪酸四種運(yùn)輸營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)方式的比較比較項(xiàng)目單純擴(kuò)散促進(jìn)擴(kuò)散主動(dòng)運(yùn)輸基66影響營(yíng)養(yǎng)吸收的因素1.細(xì)胞內(nèi)外營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度差2.營(yíng)養(yǎng)物的特性

（1）大分子化合物不易透過(guò)，（2）脂溶性化合物較水溶性物質(zhì)更易透過(guò)細(xì)胞膜。（3）不易電離的化合物較易電離的化合物更易進(jìn)入細(xì)胞。3.細(xì)胞膜的通透性

溫度、pH、有毒物質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)電荷等都影響細(xì)胞膜的通透性。幼齡菌種，膜透性較大。影響營(yíng)養(yǎng)吸收的因素1.細(xì)胞內(nèi)外營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度差67第四節(jié)培養(yǎng)基培養(yǎng)基(medium/culturemedium)：人工配制的、滿足微生物營(yíng)養(yǎng)需求的、適合微生物生長(zhǎng)繁殖或積累代謝產(chǎn)物的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)。六種營(yíng)養(yǎng)要素、比例適合，盡快滅菌。第四節(jié)培養(yǎng)基培養(yǎng)基(medium/culturemed68一、選用和設(shè)計(jì)培養(yǎng)基的原則和方法四個(gè)原則目的明確營(yíng)養(yǎng)協(xié)調(diào)理化適宜經(jīng)濟(jì)節(jié)約四種方法生態(tài)模擬參考文獻(xiàn)精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)比較一、選用和設(shè)計(jì)培養(yǎng)基的原則和方法四個(gè)原則四種方法69一、選用和設(shè)計(jì)培養(yǎng)基的原則和方法（一）4個(gè)原則1.培養(yǎng)基組分應(yīng)適合微生物的營(yíng)養(yǎng)特點(diǎn)（目的明確）根據(jù)微生物的營(yíng)養(yǎng)需要配制不同的培養(yǎng)基。營(yíng)養(yǎng)類型不同的微生物，對(duì)營(yíng)養(yǎng)物的需求差異很大。自養(yǎng)型微生物的培養(yǎng)基可以由簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物質(zhì)組成。

異養(yǎng)型微生物的培養(yǎng)基至少需要含有一種有機(jī)物質(zhì)一、選用和設(shè)計(jì)培養(yǎng)基的原則和方法（一）4個(gè)原則70微生物類群不同，所需的培養(yǎng)基成分也不同細(xì)菌：牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、LB放線菌：高氏一號(hào)培養(yǎng)基真菌：查氏合成培養(yǎng)基、PDA酵母菌：麥芽汁、豆芽汁當(dāng)對(duì)試驗(yàn)菌營(yíng)養(yǎng)需求特點(diǎn)不清楚的時(shí)候，可以采用‘生長(zhǎng)譜’法進(jìn)行測(cè)定。微生物類群不同，所需的培養(yǎng)基成分也不同712.營(yíng)養(yǎng)物的濃度與比例應(yīng)恰當(dāng)（營(yíng)養(yǎng)協(xié)調(diào)）在大多數(shù)化能異養(yǎng)微生物配制的培養(yǎng)基中：要素：H2O＞C+能源＞N源＞P、S＞K、Mg＞生長(zhǎng)因子含量：~10-1~10-2~10-3~10-4~10-5~10-6●濃度過(guò)高——微生物的生長(zhǎng)起抑制作用，濃度過(guò)小——不能滿足微生物生長(zhǎng)的需要?！裉嫉龋–/N）直接影響微生物生長(zhǎng)與繁殖及代謝物的形成與積累，故常作為考察培養(yǎng)基組成時(shí)的一個(gè)重要指標(biāo)；2.營(yíng)養(yǎng)物的濃度與比例應(yīng)恰當(dāng)（營(yíng)養(yǎng)協(xié)調(diào)）在大多數(shù)化能異養(yǎng)微生72

●速效性氮（或碳）源與遲效性氮（或碳）源的比例

●各種金屬離子間的比例碳源中的碳原子的mol數(shù)氮源中所含的氮原子的mol數(shù)C/N比值=例：谷氨酸生產(chǎn)中

C/N＝4/1時(shí)，菌體大量繁殖，谷氨酸積累少；C/N＝3/1時(shí)，菌體生長(zhǎng)受抑制，而谷氨酸大量增加?！袼傩缘ɑ蛱迹┰磁c遲效性氮（或碳）源的比例碳源73(1)pH:細(xì)菌7.0～8.0，放線菌7.5～8.5，酵母菌3.8～6.0，霉菌4.0～5.8在微生物的生長(zhǎng)和代謝過(guò)程中，由于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用和代謝產(chǎn)物的形成與積累，培養(yǎng)基的初始pH值會(huì)發(fā)生改變。在含糖培養(yǎng)基上，產(chǎn)酸，pH↓；含蛋白質(zhì)和氨基酸，產(chǎn)生氨，pH↑。3.物理化學(xué)條件適宜（理化適宜）(1)pH:3.物理化學(xué)條件適宜（理化適宜）74調(diào)節(jié)方法①內(nèi)源調(diào)節(jié)：緩沖體系(a)磷酸緩沖液：K2HPO4~KH2PO4

pH6.0～7.6(b)備用堿(CaCO３、NaHCO３)②外源調(diào)節(jié):外源流加酸液或堿液調(diào)節(jié)方法①內(nèi)源調(diào)節(jié)：緩沖體系75（2）滲透壓和水活度滲透壓:等滲環(huán)境適宜微生物生長(zhǎng)(缺壁細(xì)胞)水活度：微生物生長(zhǎng)環(huán)境中可利用的水含量常以水活度(wateractivity,αw)表示微生物生長(zhǎng)繁殖的αw為0.998~0.60（2）滲透壓和水活度滲透壓:等滲環(huán)境適宜微生物生長(zhǎng)(缺壁細(xì)胞76（3）氧化還原勢(shì)氧化還原電位Eh可作為供氧水平的指標(biāo)。好氧微生物：Eh為+0.3～+0.4V，它們?cè)贓h＞0.1V的環(huán)境中均能生長(zhǎng)；兼性厭氧微生物：在Eh＞0.1V時(shí)進(jìn)行好氧呼吸，在Eh＜0.1V時(shí)進(jìn)行發(fā)酵；厭氧微生物：在Eh＜0.1V時(shí)才能生長(zhǎng)。（3）氧化還原勢(shì)氧化還原電位Eh可作為供氧水平的指標(biāo)。774、根據(jù)培養(yǎng)目的選擇原料及其來(lái)源（經(jīng)濟(jì)節(jié)約）（1）以粗代精（2）以“野”代“家”（3）以廢代好（4）以簡(jiǎn)代繁（5）以烴代糧（6）以纖代糖（7）以氮代朊（8）以“國(guó)”代“進(jìn)”實(shí)驗(yàn)室：不計(jì)較成本，重復(fù)性要強(qiáng)；大生產(chǎn)：考慮成本①種子培養(yǎng)基：利于菌種快速繁殖②發(fā)酵培養(yǎng)基：利于產(chǎn)物生成4、根據(jù)培養(yǎng)目的選擇原料及其來(lái)源（經(jīng)濟(jì)節(jié)約）（1）以粗代精78細(xì)菌培養(yǎng)基——營(yíng)養(yǎng)肉湯（nutrientbroth)：牛肉膏3g；蛋白胨5g；水1000ml；pH7.2~7.4放線菌培養(yǎng)基——高氏1號(hào)：

可溶性淀粉20g；KNO31g;K2HPO41g；MgSO40.5g；NaCl1g;FeSO4?7H2O0.5g；水1000ml;pH7.2~7.4霉菌培養(yǎng)基——查氏（zapek)培養(yǎng)基：蔗糖30g;KCl0.5g;MgSO4.H2O0.5g;FeSO40.5g；水1000ml;K2HPO41g;NaNO33g;pH6.7酵母菌培養(yǎng)基——麥芽汁培養(yǎng)基

細(xì)菌培養(yǎng)基——營(yíng)養(yǎng)肉湯（nutrientbroth)：79（二）設(shè)計(jì)培養(yǎng)基的方法步驟1.生態(tài)模擬調(diào)查所培養(yǎng)菌的生態(tài)條件，查看“嗜好”，對(duì)“癥”下料———初級(jí)天然培養(yǎng)基.2.查閱文獻(xiàn)查閱、分析文獻(xiàn)，調(diào)查前人的工作資料，借鑒人家的經(jīng)驗(yàn)，以便從中得到啟發(fā)設(shè)計(jì)有自己特色的培養(yǎng)基配方.3.精心設(shè)計(jì)借助優(yōu)選法或正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法等方法.（二）設(shè)計(jì)培養(yǎng)基的方法步驟1.生態(tài)模擬804、實(shí)驗(yàn)比較：不同培養(yǎng)基配方的選擇比較單種成分來(lái)源和數(shù)量的比較幾種成分濃度比例調(diào)配的比較小型試驗(yàn)放大到大型生產(chǎn)條件的比較pH和溫度試驗(yàn)配制培養(yǎng)基時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題：

1、沉淀2、膠體強(qiáng)度的破壞3、褐色物質(zhì)的形成4、pH發(fā)生變化4、實(shí)驗(yàn)比較：不同培養(yǎng)基配方的選擇比較配制培養(yǎng)基時(shí)應(yīng)注意81二、培養(yǎng)基種類（一）根據(jù)培養(yǎng)基的成分１.天然培養(yǎng)基(complexmedium)主要原料：牛肉膏、麥芽汁、蛋白胨、酵母膏、玉米粉、麩皮、各種餅粉、馬鈴薯、牛奶、血清等優(yōu)點(diǎn)：取材廣泛，營(yíng)養(yǎng)全面和豐富，價(jià)格低廉，適宜于大規(guī)模培養(yǎng)微生物。缺點(diǎn)：成分復(fù)雜、不穩(wěn)定。舉例：牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基:牛肉膏10g,蛋白胨5g,NaCl10g,水1000ml。二、培養(yǎng)基種類（一）根據(jù)培養(yǎng)基的成分82配制天然培養(yǎng)基用的幾種原料性質(zhì)與成分

配制天然培養(yǎng)基用的幾種原料性質(zhì)與成分83２.合成培養(yǎng)基(definedmedium)優(yōu)點(diǎn)：成分精確、重復(fù)性好；如高氏一號(hào)培養(yǎng)基。缺點(diǎn)：價(jià)格較貴、配制較煩、營(yíng)養(yǎng)貧瘠、生長(zhǎng)慢。適用：實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)代謝、分類鑒定、選育菌種、菌種鑒定和生物測(cè)定等定量研究工作。３.半合成培養(yǎng)基(semi-definedmedium)應(yīng)用最廣，使絕大多數(shù)微生物良好地生長(zhǎng)。舉例：土豆蔗糖培養(yǎng)基（PDA）：土豆(即馬鈴薯)200g，葡萄糖20g，瓊脂20g２.合成培養(yǎng)基(definedmedium)84（二）根據(jù)培養(yǎng)基的物理狀態(tài)1、固體培養(yǎng)基(solidmedium)：

①凝固培養(yǎng)基：加1~2%瓊脂或5~12%明膠②非可逆性凝固培養(yǎng)基：血清或無(wú)機(jī)硅膠培養(yǎng)基③天然固體培養(yǎng)基：由天然固體狀基質(zhì)直接制成④濾膜：醋酸纖維薄膜用途：菌種的分離、鑒定、菌落計(jì)數(shù)，檢驗(yàn)雜菌，選種、育種，菌種保藏，生物測(cè)定及固體發(fā)酵等。（二）根據(jù)培養(yǎng)基的物理狀態(tài)1、固體培養(yǎng)基(solidmed852、半固體培養(yǎng)基(semi-solidmedium)瓊脂0.5%左右。用途：觀察細(xì)菌的運(yùn)動(dòng)性，鑒定噬菌體的效價(jià)和厭氧菌的培養(yǎng)及菌種保存等。3、液體培養(yǎng)基(liquidmedium)適用于生理代謝等各項(xiàng)基本理論的研究，及大規(guī)模發(fā)酵生產(chǎn)。4、脫水培養(yǎng)基2、半固體培養(yǎng)基(semi-solidmedium)861.不被微生物分解、利用、液化；2.不因消毒滅菌而被破壞；3.在微生物的生長(zhǎng)溫度內(nèi)保持固態(tài)；4.凝固點(diǎn)的溫度對(duì)微生物無(wú)害；5.透明度好，粘著力強(qiáng)理想凝固劑應(yīng)具備的條件1.不被微生物分解、利用、液化；理想凝固劑應(yīng)具備的條件87（三）根據(jù)培養(yǎng)基的用途1、選擇性培養(yǎng)基(selectedmedium)根據(jù)某種微生物的特殊營(yíng)養(yǎng)要求或?qū)δ郴瘜W(xué)、物理因素的抗性而設(shè)計(jì)的培養(yǎng)基。紅曲、泡菜功能：使混合菌樣中的劣勢(shì)菌變成優(yōu)勢(shì)菌，從而提高該菌的篩選效率。馬丁氏培養(yǎng)基、阿須貝培養(yǎng)基、酵母菌富集培養(yǎng)基加富性選擇性培養(yǎng)基、抑制性選擇性培養(yǎng)基：特殊營(yíng)養(yǎng)要求，富集特定菌群。（三）根據(jù)培養(yǎng)基的用途1、選擇性培養(yǎng)基(selectedm88加富選擇性培養(yǎng)基添加物質(zhì)富集自生固氮菌——甘露醇富集纖維分解菌——纖維素富集分解石油的微生物——石蠟油富集酵母菌——高濃度糖液富集百日咳細(xì)菌——血液加富選擇性培養(yǎng)基添加物質(zhì)富集自生固氮菌——甘露醇89不同微生物培養(yǎng)基常用抑制劑不同微生物培養(yǎng)基常用抑制劑902.鑒別培養(yǎng)基(differentialmedium)培養(yǎng)基中加有能與某一菌的無(wú)色代謝產(chǎn)物發(fā)生顯色反應(yīng)的指示劑，從而用肉眼就能使該菌菌落與外形相似的其它種菌落相區(qū)分的培養(yǎng)基。伊紅美藍(lán)乳糖培養(yǎng)基（EMB培養(yǎng)基），用于飲用水、牛乳的大腸菌群等細(xì)菌學(xué)檢驗(yàn)及遺傳學(xué)研究。蛋白胨10g乳糖5gK2HPO42g伊紅Y0.4g美藍(lán)0.065g水1000mlpH=7.2EMB配方2.鑒別培養(yǎng)基(differentialmedium)培91伊紅為酸性染料，美藍(lán)為堿性染料。兩種苯胺染料可抑制G+及難以培養(yǎng)的G+生長(zhǎng)。樣品中的多種腸道細(xì)菌在伊紅美藍(lán)培養(yǎng)基上形成能相互區(qū)分的菌落。其中大腸桿菌能強(qiáng)烈發(fā)酵乳糖產(chǎn)生大量混合酸，菌體帶H+，可與酸性染料伊紅結(jié)合，美藍(lán)再與伊紅結(jié)合形成紫黑色化合物，使菌落在透射光下呈紫色，反射光下呈綠色金屬光澤。產(chǎn)酸力弱的沙雷氏等屬細(xì)菌菌落為棕色；沙門(mén)氏等屬細(xì)菌不發(fā)酵乳糖，不產(chǎn)酸，菌落無(wú)色透明。伊紅為酸性染料，美藍(lán)為堿性染料。兩種苯胺染料可抑制G+及難以92EMB在鑒定各種腸道桿菌中的作用EMB在鑒定各種腸道桿菌中的作用93大腸桿菌在EMB培養(yǎng)基上大腸桿菌在EMB培養(yǎng)基上94（四）根據(jù)培養(yǎng)基的營(yíng)養(yǎng)成分是否完全1.基本培養(yǎng)基（minimalmedium,MM）：僅能滿足微生物野生型菌株生長(zhǎng)需要的培養(yǎng)基。用符號(hào)“[－]”來(lái)表示。2.完全培養(yǎng)基（completemedium,CM）：凡可滿足一切營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株?duì)I養(yǎng)需要的天然或者半天然培養(yǎng)基。一般可在基本培養(yǎng)基中加入富含氨基酸，維生素和堿基之類的天然物質(zhì)配制而成。用符號(hào)“[+]”表示。3.補(bǔ)充培養(yǎng)基（supplementalmedium,SM）：凡是只能滿足相應(yīng)的營(yíng)養(yǎng)缺陷型生長(zhǎng)需要的組合培養(yǎng)基。在基本培養(yǎng)基中加入該菌株不能合成的營(yíng)養(yǎng)因子而組成的。用符號(hào)“[A]”、“[B]”表示（四）根據(jù)培養(yǎng)基的營(yíng)養(yǎng)成分是否完全1.基本培養(yǎng)基（minim95（五）根據(jù)培養(yǎng)基用于生產(chǎn)目的①種子培養(yǎng)基(seedculturemedium)———是為保證發(fā)酵生產(chǎn)獲得大量?jī)?yōu)質(zhì)種子而設(shè)計(jì)的培養(yǎng)基，特點(diǎn)是營(yíng)養(yǎng)較豐富，氮源比例較高。有時(shí)為使菌種能迅速適應(yīng)后面的發(fā)酵條件，還有意識(shí)地加入發(fā)酵培養(yǎng)基的基質(zhì)。②發(fā)酵培養(yǎng)基(fermentationmedium)——用于生產(chǎn)預(yù)定發(fā)酵產(chǎn)物，一般以碳為主要元素，碳源含量往往高于種子培養(yǎng)基。大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)，原料應(yīng)價(jià)廉易得，還應(yīng)有利于下游的分離提取。（五）根據(jù)培養(yǎng)基用于生產(chǎn)目的①種子培養(yǎng)基(seedcul96第五章

微生物的營(yíng)養(yǎng)第五章

微生物的營(yíng)養(yǎng)97微生物的營(yíng)養(yǎng)（或營(yíng)養(yǎng)作用，nutrition）：指微生物從外部環(huán)境攝取其生命活動(dòng)所必需的能量和物質(zhì)，以滿足其生長(zhǎng)和繁殖需要的一種生理功能。營(yíng)養(yǎng)物（或營(yíng)養(yǎng)，nutrient）：能滿足微生物生命活動(dòng)的具有營(yíng)養(yǎng)功能的物質(zhì)。微生物學(xué)的營(yíng)養(yǎng)物包括光能（非物質(zhì)形式的能源）微生物的營(yíng)養(yǎng)（或營(yíng)養(yǎng)作用，nutrition）：指微生物從外98化學(xué)成分水平：碳水化合物、蛋白質(zhì)、核酸、脂質(zhì)、維生素、抗生素、無(wú)機(jī)鹽。營(yíng)養(yǎng)要素水平:碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽、生長(zhǎng)因子、水、能源?；瘜W(xué)成分水平：碳水化合物、蛋白質(zhì)、核酸、脂質(zhì)、維生素、抗生素99微生物細(xì)胞的化學(xué)組成主要成分細(xì)菌酵母菌霉菌水分75~8570~8085~90（占細(xì)胞鮮重的%）蛋白質(zhì)50~8032~7514~15占細(xì)碳水化合物12~2827~637~40胞干脂肪5~202~154~40重的核酸10~206~81%無(wú)機(jī)鹽2~303.8~76~12微生物細(xì)胞的化學(xué)組成主要成分100第一節(jié)微生物細(xì)胞的營(yíng)養(yǎng)要素一、微生物細(xì)胞的化學(xué)組成“營(yíng)養(yǎng)上的統(tǒng)一性”大量元素(macroelement):需要量≧10-4mol/L，碳、氫、氧、氮、磷、硫、鉀、鎂、鈣、鐵（其中前六種占細(xì)菌細(xì)胞干重的97%）。微量元素(traceelement):

需要量≦10-4mol/L，鋅、錳、鈉、氯、鉬、硒、鈷、銅、鎢、鎳、硼。

第一節(jié)微生物細(xì)胞的營(yíng)養(yǎng)要素一、微生物細(xì)胞的化學(xué)組成101微生物種類不同，各種元素的需要量不同微生物細(xì)胞的化學(xué)元素組成也常隨菌齡及培養(yǎng)時(shí)間的不同而在一定范圍內(nèi)發(fā)生變化；幼齡的比老齡的含氮量高，在氮源豐富的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的細(xì)胞比氮源相對(duì)貧乏的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的細(xì)胞含氮量高。微生物種類不同，各種元素的需要量不同微生物細(xì)胞的化學(xué)元素組成102一、碳源微生物細(xì)胞的含碳量50%左右功能：①細(xì)胞中的碳素來(lái)源；②提供微生物生長(zhǎng)發(fā)育所需的能量。對(duì)一切異養(yǎng)微生物來(lái)說(shuō)，其碳源同時(shí)又兼作能源，因此，這種碳源又稱雙功能營(yíng)養(yǎng)物。一、碳源微生物細(xì)胞的含碳量50%左右103類型元素水平化合物水平培養(yǎng)基原料水平有機(jī)碳C·H·O·N·X復(fù)雜蛋白質(zhì)、核酸等牛肉膏、蛋白胨、花生餅粉等C·H·O·N多數(shù)氨基酸、簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)等一般氨基酸、明膠等C·H·O糖、有機(jī)酸、醇、脂類等葡萄糖、蔗糖、各種淀粉、糖蜜等C·H烴類天然氣、石油及其不同餾份、石蠟油等無(wú)機(jī)碳C(?)——C·OCO2CO2C·O·XNaHCO3NaHCO3、CaCO3、白堊等微生物的碳源譜類型元素水平化合物水平培養(yǎng)基原料水平C104碳源譜：微生物可利用的碳源范圍。包括有機(jī)碳和無(wú)機(jī)碳微生物的碳源譜很廣，但對(duì)某一具體菌株的碳源譜有其特殊性。如洋蔥假單胞菌和產(chǎn)甲烷細(xì)菌。異養(yǎng)微生物：凡必須利用有機(jī)碳源的微生物自養(yǎng)微生物：以無(wú)機(jī)碳源作為主要碳源的微生物碳源譜：微生物可利用的碳源范圍。包括有機(jī)碳和無(wú)機(jī)碳105微生物不同，利用上述含碳化合物的能力不同，如假單胞菌屬中的某些種可以利用90種以上的不同類型的碳源物質(zhì)；而某些甲基營(yíng)養(yǎng)型細(xì)菌只能利用甲醇或甲烷等一碳化合物進(jìn)行生長(zhǎng)。可以用作洋蔥假單胞菌唯一碳源的化合物有:碳水化合物及其衍生物：19種脂肪酸：11種二羧酸：9種其它有機(jī)酸：12種伯醇：3種氨基酸：12種其它氮化合物：13種無(wú)氮環(huán)狀化合物：9種微生物不同，利用上述含碳化合物的能力不同，如假單胞菌屬中的某106糖類是最好的碳源，尤其是葡萄糖。其次是醇類、有機(jī)酸、脂類等發(fā)酵工業(yè)常用的碳源山芋粉、馬鈴薯、甜薯干、玉米粉、麩皮、廢糖蜜、植物淀粉等。糖類是最好的碳源，尤其是葡萄糖。107二、氮源(nitrogensource)微生物的氮源譜類型元素水平化合物水平培養(yǎng)基原料水平有機(jī)氮N·C·H·O·X復(fù)雜蛋白質(zhì)、核酸等牛肉膏、酵母膏、餅粕粉、蠶蛹粉等N·C·H·O尿素、一般氨基酸、簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)等尿素、蛋白胨、明膠等無(wú)機(jī)氮N·HNH3、銨鹽等(NH4)2SO4等N·O硝酸鹽等KNO3等NN2空氣二、氮源(nitrogensource)微生物的氮源譜類型108氮源的主要功能：提供合成原生質(zhì)和細(xì)胞其他結(jié)構(gòu)的氮素來(lái)源，一般不提供能量，但硝化細(xì)菌是利用銨鹽或硝酸鹽作為氮源和能源無(wú)機(jī)氮源：銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、氮?dú)獾?；多?shù)微生物均可利用。有機(jī)氮源：尿素、氨基酸、蛋白質(zhì)等。多數(shù)寄生和部分腐生性的微生物必需有機(jī)氮源；尿素分解為銨離子、蛋白質(zhì)水解為氨基酸或無(wú)機(jī)氮才能被利用。氮源的主要功能：109遲效氮源：蛋白氮必須通過(guò)水解之后降解成胨、肽、氨基酸等才能被機(jī)體利用。遲效氮源有利于代謝產(chǎn)物的形成。速效氮源：無(wú)機(jī)氮源或以蛋白質(zhì)降解產(chǎn)物形式存在的有機(jī)氮源可以直接被菌體吸收利用。速效氮源常有利于機(jī)體的生長(zhǎng)。遲效氮源：蛋白氮必須通過(guò)水解之后降解成胨、肽、氨基酸等才能被110氨基酸自養(yǎng)型微生物：不需要以氨基酸作氮源，能把尿素、銨鹽、硝酸鹽甚至氮?dú)獾群?jiǎn)單氮源自行合成所需要的一切氨基酸的微生物。氨基酸異養(yǎng)型微生物：需要從外界吸收現(xiàn)成的氨基酸作氮源的微生物。氨基酸自養(yǎng)型微生物：不需要以氨基酸作氮源，能把尿素、銨鹽、硝111發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)上常用的氮源：硝酸鹽、銨鹽、尿素、氨以及蛋白含量較高的魚(yú)粉、蠶蛹粉、黃豆餅粉、花生餅份、玉米漿等。實(shí)驗(yàn)室常用的氮源：碳酸銨、硝酸鹽、硫酸銨、尿素、蛋白胨、牛肉膏、酵母膏等。微生物利用氮源的能力差異很大固氮微生物發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)上常用的氮源：硝酸鹽、銨鹽、尿素、氨以及蛋白含量112功能：①構(gòu)成細(xì)胞的組成成分；②作為酶的組成成分；③維持酶的活性；④調(diào)節(jié)細(xì)胞的滲透壓、氫離子濃度和氧化還原電位；⑤作為某些自氧菌的能源。

三、無(wú)機(jī)鹽功能：三、無(wú)機(jī)鹽113

細(xì)胞內(nèi)一般分子成分（P、S、Ca、Ma、Fe等）一般功能滲透壓的維持（Na+等）生理調(diào)節(jié)物質(zhì)酶的激活劑（Ma2+等）大量元素pH的穩(wěn)定無(wú)化能自養(yǎng)菌的能源（S、Fe2+、NH4+、NO2-等）機(jī)特殊功能鹽無(wú)氧呼吸時(shí)的氫受體（NO3-、SO42-等）酶的激活劑（Cu2+、Mn2+、Zn2+等）微量元素特殊分子結(jié)構(gòu)成分（Co、Mo等）無(wú)機(jī)鹽的生理功能無(wú)機(jī)鹽的生理功能114大量元素：凡是生長(zhǎng)所需濃度在10-3~10-4mol/L范圍內(nèi)的元素。如K、Ca、Na、Mg、S、P、Fe等；微量元素：所需濃度在10-6~10-8mol/L范圍內(nèi)的元素。如Mn、Cu、Zn、Co、Mo等。不同微生物對(duì)以上各種元素的需求量各不相同。

Fe介于大量元素和微量元素之間。配制培養(yǎng)基適當(dāng)添加K2HPO4、MgSO4，補(bǔ)充大量，微量元素：大量元素：凡是生長(zhǎng)所需濃度在10-3~10-4mol/L范115異養(yǎng)型微生物課件116無(wú)機(jī)元素的來(lái)源和功能元素 人為提供形式生理功能P KH2PO4、K2HPO4 核酸、磷酸和輔酶的成分S MgSO4 含硫氨基酸、含硫維生素成分K KH2PO4、K2HPO4 酶的輔因子、維持電位差和滲透壓Na NaCl 維持滲透壓、某些細(xì)菌和藍(lán)細(xì)菌需要Ca Ca(NO3)2、CaCl2 胞外酶穩(wěn)定劑、蛋白酶輔因子、細(xì)菌芽孢和真菌孢子形成Mg MgSO4 固氮酶輔因子、葉綠素成分Fe FeSO4 Cyt成分；合成葉綠素、白喉毒素和氯高鐵血紅素所需

Mn MnSO4 超氧化物歧化酶、氨肽酶、L-阿拉伯糖異構(gòu)酶等的輔因子Cu CuSO4 氧化酶、酪氨酸酶的輔因子Co CoSO4 VB12復(fù)合物的成分、肽酶的輔因子Zn ZnSO4 堿性磷酸酶、脫氫酶、肽酶、脫羧酶輔因子Mo (NH4)6Mo7O24 固氮酶和同化型及異化型硝酸鹽還原酶的成分無(wú)機(jī)元素的來(lái)源和功能元素 人為提供形式117四、生長(zhǎng)因子（growthfactor)是一類對(duì)微生物正常代謝必不可少，且微生物本身又不能自行合成的有機(jī)物。培養(yǎng)基中需要添加狹義的生長(zhǎng)因子——維生素廣義——維生素堿基、卟啉及其衍生物、甾醇、胺類、直鏈脂肪酸、氨基酸；功能：構(gòu)成細(xì)胞成分、調(diào)節(jié)代謝、維持生命的正?；顒?dòng)。四、生長(zhǎng)因子（growthfactor)是一類對(duì)微生物正常118維生素的生理功能維生素的生理功能119不同微生物合成氨基酸的能力差異很大有的細(xì)菌能自己合成所需的全部氨基酸，不需從外界補(bǔ)充；有的細(xì)菌合成能力極弱，如腸膜明串珠菌需要從外界補(bǔ)充17種氨基酸和維生素才能生長(zhǎng)。“營(yíng)養(yǎng)缺陷型”微生物：缺乏合成生長(zhǎng)因子能力的微生物。生長(zhǎng)因子需要量一般很少。微生物需要的氨基酸量為20～50mg/L。

不同微生物合成氨基酸的能力差異很大1201.生長(zhǎng)因子自養(yǎng)型微生物:不需要從外界吸收任何生長(zhǎng)因子就能正常生長(zhǎng)的微生物(如E.coli,多數(shù)真菌、紡線菌、細(xì)菌)。2.生長(zhǎng)因子異養(yǎng)型微生物：需要從外界吸收多種生長(zhǎng)因子才能維持正常生長(zhǎng)的微生物（如乳酸菌、支原體和原生動(dòng)物等）。3.生長(zhǎng)因子過(guò)量合成的微生物：在其代謝活動(dòng)中，能夠大量合成分泌某些維生素等生長(zhǎng)因子的微生物（如阿舒假囊酵母、鏈霉菌、被孢霉等）。根據(jù)微生物對(duì)生長(zhǎng)因子的需要分為1.生長(zhǎng)因子自養(yǎng)型微生物:不需要從外界吸收任何生長(zhǎng)因子就能正121用于分析食品、藥品等物質(zhì)中的微量生長(zhǎng)因子含量。當(dāng)微生物喪失合成某種生長(zhǎng)因子的能力時(shí)，必須從培養(yǎng)基中取得才能生長(zhǎng)。微生物的生長(zhǎng)量與它必需的生長(zhǎng)因子的濃度在一定范圍內(nèi)成正比。應(yīng)用用于分析食品、藥品等物質(zhì)中的微量生長(zhǎng)因子含量。應(yīng)用122五、水細(xì)胞物質(zhì)的組成成分、生物化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)、細(xì)胞內(nèi)各種物質(zhì)的基本溶劑、調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的溫度，保持生活環(huán)境溫度的恒定。少數(shù)微生物如藍(lán)細(xì)菌以水為代謝中間物外，其他微生物都不是利用水作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。游離水含量：人體60%、海蜇96%、細(xì)菌80%、酵母菌75%、霉菌85%、霉菌孢子39%，細(xì)菌芽孢30%細(xì)胞的含水量為：（濕重-干重）/濕重×100%。五、水細(xì)胞物質(zhì)的組成成分、生物化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)、細(xì)胞內(nèi)各種物質(zhì)123六、能源（energysource)能源：能為微生物的生命活動(dòng)提供最初能量來(lái)源的營(yíng)養(yǎng)物或輻射能。包括：

1、化學(xué)物質(zhì)有機(jī)物：化能異養(yǎng)微生物的能源（同碳源）無(wú)機(jī)物：化能自養(yǎng)微生物的能源（不同于碳源）；能源物質(zhì)是一些還原態(tài)的無(wú)機(jī)物質(zhì)，如NH4+、NO22-、S、H2S、H2、Fe2+等。

2.輻射能：光能自養(yǎng)和光能異養(yǎng)微生物的能源。六、能源（energysource)能源：能為微生物的生命124化能自養(yǎng)微生物的能源物質(zhì)：一些還原態(tài)的無(wú)機(jī)物質(zhì)如：NH4+、NO2-、S、H2S、H2、Fe2+等，這些無(wú)機(jī)養(yǎng)料常常是雙功能的（如：NH4+既是硝酸細(xì)菌的能源，又是它的氮源。）能利用這些物質(zhì)作為能源的全部是細(xì)菌，如：硝酸細(xì)菌、亞硝酸菌、硫化細(xì)菌、硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌、硫細(xì)菌、氫細(xì)菌和鐵細(xì)菌等。有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物常有雙功能或三功能作用，既是異養(yǎng)微生物的能源，又是它們的碳源或氮源。

光輻射能：是單功能的，只為光能微生物提供能源。

還原態(tài)的NH4:是雙功能營(yíng)養(yǎng)物（能源、氮源）

氨基酸：三功能營(yíng)養(yǎng)物（碳源、氮源、能源）化能自養(yǎng)微生物的能源物質(zhì)：一些還原態(tài)的無(wú)機(jī)物質(zhì)如：NH4+、125微生物和動(dòng)物、植物營(yíng)養(yǎng)要素的比較

生物類型營(yíng)養(yǎng)要素

動(dòng)物（異養(yǎng)）

微生物綠色植物（自養(yǎng)）異養(yǎng)自養(yǎng)碳源糖類脂肪糖、醇、有機(jī)酸等二氧化碳、碳酸鹽等二氧化碳、碳酸鹽氮源蛋白質(zhì)或其降解物蛋白質(zhì)或其降解物有機(jī)或無(wú)機(jī)氮化物、氮無(wú)機(jī)氮化物、氮無(wú)機(jī)氮化物能源與碳同與碳同氧化無(wú)機(jī)物或利用日光能利用日光能生長(zhǎng)因子維生素一部分需要維生素等不需要不需要無(wú)機(jī)元素?zé)o機(jī)鹽無(wú)機(jī)鹽無(wú)機(jī)鹽無(wú)機(jī)鹽水分水水水水微生物和動(dòng)物、植物營(yíng)養(yǎng)要素的比較生物類型126第二節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)類型第二節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)類型127微生物的營(yíng)養(yǎng)類型

微生物的營(yíng)養(yǎng)類型128碳源——自養(yǎng)型和異養(yǎng)型。自養(yǎng)型微生物：能在完全無(wú)機(jī)的環(huán)境中繁殖、生長(zhǎng)，具有完備的酶系，能利用CO2或碳酸鹽為碳源，以氨或硝酸鹽為氮源，合成細(xì)胞有機(jī)物質(zhì)。異養(yǎng)型微生物：需要較為復(fù)雜的有機(jī)化合物才能生長(zhǎng)，主要以有機(jī)碳化合物為碳源，氮源為有機(jī)或無(wú)機(jī)物。碳源——自養(yǎng)型和異養(yǎng)型。129通常依據(jù)微生物獲取能源、碳源、氫或電子供體不同將微生物分為4種營(yíng)養(yǎng)類型光能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型、光能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型，化能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型和化能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型。通常依據(jù)微生物獲取能源、碳源、氫或電子供體不同將微生物分為4130微生物的營(yíng)養(yǎng)類型微生物的營(yíng)養(yǎng)類型131定義：以CO2作為唯一碳源或主要碳源，并利用光能，以無(wú)機(jī)物如硫化氫、硫代硫酸鈉或其他無(wú)機(jī)硫化物作為供氫體將CO2還原成細(xì)胞物質(zhì)，同時(shí)產(chǎn)生元素硫。光能CO2＋H2S[CH2O]+2S+H2O光合色素包括藍(lán)細(xì)菌（含葉綠素）、紅硫細(xì)菌和綠硫細(xì)菌等少數(shù)微生物（含細(xì)菌葉綠素），由于含有光合色素，因而能使光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能（ATP），供機(jī)體直接利用。

一、光能無(wú)機(jī)自養(yǎng)型（光能自養(yǎng)型）定義：以CO2作為唯一碳源或主要碳源，并利用光能，以無(wú)機(jī)物如132概括CO2——主要或唯一碳源；光合作用——能量；以無(wú)機(jī)物——H2、H2S（紅硫細(xì)菌）、S、H2O（如藻類及藍(lán)細(xì)菌）等作為供氫體或電子供體，使CO2還原為細(xì)胞物質(zhì)概括CO2——主要或唯一碳源；133定義：不以CO2為主要碳源或唯一碳源，以有機(jī)物（如異丙醇）作為供氫體，利用光能將CO2還原成細(xì)胞物質(zhì)，如紅螺菌屬中的一些細(xì)菌。光能2(H3C)2CHOH+CO22CH3COCH3+[CH2O]+H2O光合色素光能異養(yǎng)型細(xì)菌在生長(zhǎng)時(shí)大多數(shù)采要外源的生長(zhǎng)因子二、光能有機(jī)異養(yǎng)型（光能異養(yǎng)型）定義：不以CO2為主要碳源或唯一碳源，以有機(jī)物（如異丙醇）作134不能以CO2——碳源，以有機(jī)物為碳源；有機(jī)物——供氫體，光能——能源，將CO2還原為細(xì)胞物質(zhì)；生長(zhǎng)時(shí)，多數(shù)需外源生長(zhǎng)因子。紅螺菌屬中的某些細(xì)菌能利用異丙醇作為供氫體，將CO2還原成細(xì)胞物質(zhì)，同時(shí)積累丙酮。概括不能以CO2——碳源，以有機(jī)物為碳源；概括135化能無(wú)機(jī)自養(yǎng)型（化能自養(yǎng)型）CO2或碳酸鹽——唯一或主要碳源能量——無(wú)機(jī)物氧化過(guò)程中放出的化學(xué)能；H2、H2S、Fe2+、NH3或NO2-等無(wú)機(jī)物——電子供體，使CO2還原成細(xì)胞物質(zhì)。化能無(wú)機(jī)自養(yǎng)型只存在于微生物中，可在完全沒(méi)有有機(jī)物及無(wú)光的環(huán)境中生長(zhǎng)。它們廣泛分布于土壤及水環(huán)境中,參與地球物質(zhì)循環(huán)化能無(wú)機(jī)自養(yǎng)型（化能自養(yǎng)型）CO2或碳酸鹽——唯一或主要碳源136化能自養(yǎng)型微生物以CO2或碳酸鹽作為唯一或主要碳源，以無(wú)機(jī)物氧化釋放的化學(xué)能為能源，利用電子供體如氫氣、硫化氫、二價(jià)鐵離子或亞硝酸鹽等使CO2還原成細(xì)胞物質(zhì)。這類微生物主要有硝化細(xì)菌、硫化細(xì)菌、鐵細(xì)菌與氫細(xì)菌。它們?cè)谧匀唤缥镔|(zhì)轉(zhuǎn)換過(guò)程中起著重要的作用。化能自養(yǎng)型微生物以CO2或碳酸鹽作為唯一或主要碳源，以無(wú)機(jī)物1371.硝化細(xì)菌:亞硝化細(xì)菌2NH4++3O2→2NO2-+2H2O+4H++132Kcal硝化細(xì)菌NO2-+1/2O2→NO3-+18.1Kcal2.硫化細(xì)菌:通過(guò)氧化還原態(tài)的無(wú)機(jī)硫化物（H2S、S、S2O32-、SO32-）獲得能量（硫桿菌屬，硫微螺菌屬）H2S+1/2O2→S+H2O+50.1KcalS+1/2O2+H2O→H2SO4+149.8Kcal異養(yǎng)型微生物課件1383.鐵細(xì)菌：氧化Fe2+為Fe3+獲取能量并同化CO22Fe2++1/2O2+2H+→2Fe3++H2O+21.2Kcal4.氫細(xì)菌：具有氫化酶，從氫的氧化獲取能量，同化CO2H2+1/2O2→H2O+56.7Kcal3.鐵細(xì)菌：139化能有機(jī)異養(yǎng)型（化能異養(yǎng)型）能量——有機(jī)物氧化過(guò)程中放出的化學(xué)能碳源——有機(jī)化合物，如淀粉、糖類、纖維素、有機(jī)酸等。有機(jī)物通常既是碳源也是能源。如多數(shù)細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物、致病微生物化能有機(jī)異養(yǎng)型（化能異養(yǎng)型）能量——有機(jī)物氧化過(guò)程中放出的化140多數(shù)微生物屬于化能異養(yǎng)型，其生長(zhǎng)所需要能量和碳源通常來(lái)自同一種有機(jī)物。根據(jù)化能異養(yǎng)型微生物利用有機(jī)物的特性，可分為：腐生型微生物：利用無(wú)生命活性的有機(jī)物作為生長(zhǎng)的碳源。寄生型微生物：寄生在生活的細(xì)胞內(nèi)，從寄生體內(nèi)獲得生長(zhǎng)所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。存在于寄生與腐生之間的中間過(guò)渡類型微生物，稱為兼性腐生型或兼性寄生型。多數(shù)微生物屬于化能異養(yǎng)型，其生長(zhǎng)所需要能量和碳源通常來(lái)自同一141營(yíng)養(yǎng)類型能源氫供體基本碳源實(shí)例光能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型（光能自養(yǎng)型）光無(wú)機(jī)物 CO2藍(lán)細(xì)菌,紫硫細(xì)菌,綠硫細(xì)菌,藻類光能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型（光能異養(yǎng)型）光有機(jī)物CO2及簡(jiǎn)單有機(jī)物紅螺菌科的細(xì)菌（紫色無(wú)硫細(xì)菌）化能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型（化能自養(yǎng)型）無(wú)機(jī)物無(wú)機(jī)物CO2硝化細(xì)菌,硫化細(xì) 菌,鐵細(xì)菌,氫細(xì)菌,硫磺細(xì)菌等化能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型（化能異養(yǎng)型）有機(jī)物有機(jī)物有機(jī)物絕大多數(shù)細(xì)菌和全部真核微生物微生物的營(yíng)養(yǎng)類型營(yíng)養(yǎng)類型能源氫供體基本碳源實(shí)例光能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型（光能自142第三節(jié)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收一、吸收營(yíng)養(yǎng)的機(jī)制微生物與外界的物質(zhì)交換通過(guò)細(xì)胞表面進(jìn)行。微生物個(gè)體微小，比面值大，能高效率地進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)外的物質(zhì)交換。微生物從外界攝取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的方式隨微生物類群和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)種類而異，可分為吞噬作用和細(xì)胞膜滲透吸收兩種類型。第三節(jié)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收一、吸收營(yíng)養(yǎng)的機(jī)制143二、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式（一）吞噬作用：又叫胞飲作用、胞吞作用胞吐作用胞吞作用二、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式（一）吞噬作用：又叫胞飲作用、胞吞作144細(xì)胞壁是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的屏障之一。分子量低于800Da的小分子物質(zhì)自由出入；細(xì)胞質(zhì)膜：半透膜，選擇性吸收，是控制營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入和代謝產(chǎn)物排出細(xì)胞的主要屏障，是細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)交換的主要界面。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)通過(guò)質(zhì)膜的方式有4種：被動(dòng)擴(kuò)散、促進(jìn)擴(kuò)散、主動(dòng)運(yùn)輸和基團(tuán)轉(zhuǎn)移。（二）滲透吸收細(xì)胞壁是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的屏障之一。分子量低于800Da的145一、被動(dòng)擴(kuò)散(simplediffusion)運(yùn)輸物質(zhì)：氣體、水、某些水溶性物質(zhì)（乙醇等）和脂溶性物質(zhì)。特點(diǎn)：∮高濃度低濃度∮運(yùn)輸速率與濃度梯度差成正比，∮不消耗代謝能∮非特異性一、被動(dòng)擴(kuò)散(simplediffusion)運(yùn)輸物質(zhì)：氣146營(yíng)養(yǎng)物在運(yùn)送過(guò)程中，通過(guò)與細(xì)胞膜上特異載體蛋白（也稱作透過(guò)酶permease）的可逆性結(jié)合來(lái)加快其傳遞速度，但不消耗能量