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第四章   微生物的营养

2007-06-06 22:17阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/1287265342

第四章 微生物的营养
本章学习重点：
第一节，微生物的营养要求（微生物们需要吃什么？）
微生物的营养类型及其特点
第二节，培养基（如何给微生物们做饭）
如何根据需要正确地选择和使用培养基
第三节，营养物质进入细胞（微生物们是怎样吃东西的）
微生物吸收营养物质的主要方式及其基本特点
第一节 微生物的营养要求
水：70%-90%
微生物细胞 无机物（盐）
干物质 有机物：蛋白质、糖、脂、核酸、维生素等及其降解产物
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。
微生物、动物、植物之间存在“营养上的统一性”
二、营养物质及其生理功能
微生物与动植物营养要素的比较
动物（异养）
微生物
 绿色植物（自养）
异养
 自养
碳源
 糖类、脂肪
 糖、醇、有机酸等
 二氧化碳、碳酸盐等
 二氧化碳
氮源
 蛋白质及其降解物
 蛋白质及其降解物、有机氮化物、无机氮化物、氮
 无机氮化物、氮
 无机氮化物
能源
 与碳源同
 与碳源同
 氧化无机物或利用日光能
 利用日光能
生长因子
 维生素
 有些需要维生素等生长因子
 不需要
 不需要
无机元素
 无机盐
 无机盐
 无机盐
 无机盐
水分
 水
 水
 水
 水
三、微生物的营养类型
生长所需的碳源 自养型生物（CO2）
异养型生物（有机物的碳源）

生物生长过程中能量的来源 光能营养型
化能营养型

光能自养型：以光为能源，以CO2作为唯一或主要的碳源
光能异养型：以光为能源，但生长需要有机物提供碳源
化能自养型：以无机物的氧化获得能量，生长不依赖有机物
化能异养型：以有机物的氧化获得能量，碳源来自有机物


微生物营养类型(Ⅰ)
划分依据
 营养类型
 特点
碳源
 自养型
 以CO2为唯一或主要碳源
异养型
 以有机物为碳源
能源
 光能营养型
 以光为能源
化能营养型
 以化合物氧化释放的化学能为能源
电子供体
 无机营养型
 以无机物为电子供体
有机营养型
 以有机物为电子供体
微生物的营养类型(Ⅱ)
营养类型
 电子供体
 碳源
 能源
 举例
光能无机自养型
（光能自养型）
 H2、H2S、S或H2O
 CO2
 光能
 着色细菌、蓝细菌、藻类
光能有机异养型
（光能异养型）
 有机物
 有机物
 光能
 红螺细菌
化能无机自养型
（化能自养型）
 H2、H2S、Fe2+、NH3或NO2-
 CO2
 化学能
(无机物氧化)
 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)
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)
 假单胞菌属、芽孢杆菌属、乳酸菌属、真菌、原生动物
微生物的营养类型













所有生物 光能营养型 光能自养型
光能异养型
化能营养型 化能有机异养型
化能无机营养型 化能无机自养型
化能无机异养型/混合营养型
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；
两种不同的光合作用
藻类及蓝细菌等和植物一样，以水为电子供体（供氢体），进行产氧的光合作用。
红硫细菌等光合细菌，以无机物（如H2S）为电子供体，进行不产氧的光合作用。
光能
CO2+ 2H2S ————→ [ CH2O] + 2S+ H2O
光合色素
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；
也能以有机物作为供氢体，利用光能将CO2还原为细胞物质；
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。


3．化能无机自养型（化能自养型）
能源：无机物氧化过程中放出的化学能；
可将CO2还原成细胞物质（自养）。
化能无机自养型只存在于微生物中，可在没有有机物及无光的环境中生长。广泛分布于土壤及水环境中,参与地球物质循环；
4．化能有机异养型（化能异养型）
能源： 有机物氧化过程中放出的化学能；
有机物通常既是碳源也是能源；
大多数细菌、真菌、原生动物都是化能有机异养型微生物；
所有致病微生物均为化能有机异养型微生物；
4．化能有机异养型（化能异养型）
腐生型(metatrophy)：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(paratrophy)：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(facultive metatrophy)；
兼性寄生型(facultive paratrophy)；
不同营养类型之间的界限并非绝对：
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；
有些微生物的营养类型可根据营养条件发生改变；
例如紫色非硫细菌(purple nonsulphur bacteria)：
没有有机物、光照和厌氧条件下，利用光能同化CO2， 为光能自养型微生物；
有机物存在时，依靠有机物氧化生长，为化能异养型微生物；
这种变化对微生物有何好处？有利于提高其对环境条件变化的适应能力
5．营养缺陷型
某些菌株发生突变后，失去合成某种(或某些) 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)。
微生物生长需要的生长因子与营养缺陷型之间的关系？
第二节 培养基
培养基：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。
培养基的六大营养要素：碳源、氮源、无机盐、能源、生长因子、水
培养基配成后必须立即灭菌处理；
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；
一、选用和设计培养基的原则和方法
1、选择适宜的营养物质
不同的微生物需要不同的培养条件；
培养目的不同，原料的选择和配比不同；
实验室的常用培养基：
细菌： 牛肉膏蛋白胨培养基（或简称普通肉汤培养基）；
放线菌：高氏1号合成培养基培养；
酵母菌：麦芽汁培养基；
霉菌： 查氏合成培养基；
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；
2、营养物质浓度及配比合适
营养物质的浓度适宜；
高浓度糖类物质、无机盐、重金属离子：反而起到抑制或杀菌作用。
营养物质之间的配比适宜；
营养的浓度配比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。
发酵生产谷氨酸时：
碳氮比为4/1时，菌体大量繁殖，谷氨酸积累少；
碳氮比为3/1时，菌体繁殖受到抑制，谷氨酸产量则大量增加。
3、物理化学条件适宜
pH；氧化还原电位；
1）pH
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：

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