微生物的營養(yǎng)要求

1、第一節(jié)第一節(jié) 微生物的營養(yǎng)要求微生物的營養(yǎng)要求u營養(yǎng)（營養(yǎng)（nutritionnutrition）：）：指生物體從外界環(huán)境中攝取對指生物體從外界環(huán)境中攝取對其生命活動必需的能量和物質(zhì)，以滿足正常生長和繁殖其生命活動必需的能量和物質(zhì)，以滿足正常生長和繁殖需要的一種最基本的生理功能。需要的一種最基本的生理功能。u營養(yǎng)物質(zhì)（營養(yǎng)物質(zhì)（nutrientnutrient）：）：指具有營養(yǎng)功能的物質(zhì)，那指具有營養(yǎng)功能的物質(zhì)，那些能夠滿足微生物機體生長、繁殖和完成各種生理活動些能夠滿足微生物機體生長、繁殖和完成各種生理活動所需的物質(zhì)。在微生物學中，它還包括非常規(guī)物質(zhì)形式所需的物質(zhì)。在微生物學中，它還包括非常

2、規(guī)物質(zhì)形式的光輻射能在內(nèi)。的光輻射能在內(nèi)。營養(yǎng)為一切生命活動提供必需的物質(zhì)基礎！有了營營養(yǎng)為一切生命活動提供必需的物質(zhì)基礎！有了營養(yǎng)，微生物才能進一步代謝生長和繁殖，并可能為養(yǎng)，微生物才能進一步代謝生長和繁殖，并可能為人們提供各種有益的代謝產(chǎn)物。人們提供各種有益的代謝產(chǎn)物。微生物的營養(yǎng)物可為它們的正常生命活動提供結(jié)構(gòu)微生物的營養(yǎng)物可為它們的正常生命活動提供結(jié)構(gòu)物質(zhì)、能量、代謝調(diào)節(jié)物質(zhì)和必要的生理環(huán)境。物質(zhì)、能量、代謝調(diào)節(jié)物質(zhì)和必要的生理環(huán)境。一、微生物細胞的化學組成一、微生物細胞的化學組成二、微生物的營養(yǎng)構(gòu)成二、微生物的營養(yǎng)構(gòu)成三、微生物的營養(yǎng)類型三、微生物的營養(yǎng)類型微生物們需要吃什么？微生物

3、們需要吃什么？細胞化學元素組成細胞化學元素組成主要元素：碳、氫、氧、氮、磷、硫、鉀、鎂、鈣、鐵等；主要元素：碳、氫、氧、氮、磷、硫、鉀、鎂、鈣、鐵等；微量元素：鋅、錳、鈉、氯、鉬、硒、鈷、銅、鎢、鎳、硼等。微量元素：鋅、錳、鈉、氯、鉬、硒、鈷、銅、鎢、鎳、硼等。一、微生物細胞的化學組成一、微生物細胞的化學組成 1、化學元素、化學元素構(gòu)成微生物細胞的物質(zhì)基礎是各種化學元素！構(gòu)成微生物細胞的物質(zhì)基礎是各種化學元素！占細菌細胞占細菌細胞干重的干重的97%組成微生物細胞的各類化學元素的比例組成微生物細胞的各類化學元素的比例常因微生物種類的不同而不同常因微生物種類的不同而不同Eg. 細菌、酵母菌和真菌的

4、碳、氫、氧、氮、磷、硫細菌、酵母菌和真菌的碳、氫、氧、氮、磷、硫六種元素的含量就有差別。六種元素的含量就有差別。元素元素 細細 菌菌酵母菌酵母菌真真 菌菌碳碳 5050 48氮氮15125 氫氫8 7 7 氧氧 2031 40 磷磷 3 硫硫 1 微生物細胞中幾種主要元素的含量（干重微生物細胞中幾種主要元素的含量（干重%） 硫細菌硫細菌(sulfur bacteria)、鐵細菌、鐵細菌(iron bacteria)和海洋細菌和海洋細菌(marine bacteria)相對于其他細菌則含有相對于其他細菌則含有較多的較多的硫、鐵和鈉、氯硫、鐵和鈉、氯等元素等元素, 硅藻硅藻(Diatom)需要需要

5、硅硅酸酸來構(gòu)建富含來構(gòu)建富含(SiO2)n的細胞壁。的細胞壁。微微生生物物細細胞胞水：水：70%-90%70%-90%干物質(zhì)干物質(zhì)有機物有機物蛋白質(zhì)、糖、脂、核酸、維生素以及蛋白質(zhì)、糖、脂、核酸、維生素以及它們的降解產(chǎn)物和一些代謝產(chǎn)物等物質(zhì)它們的降解產(chǎn)物和一些代謝產(chǎn)物等物質(zhì) 無機物無機物細胞中與有機物質(zhì)結(jié)合或單獨存在的無機鹽等物質(zhì)細胞中與有機物質(zhì)結(jié)合或單獨存在的無機鹽等物質(zhì)2、化學成分及其分析、化學成分及其分析各種化學元素主要以有機物、無機物和水的形式存在于細胞中。各種化學元素主要以有機物、無機物和水的形式存在于細胞中。細胞濕重細胞濕重(wet weight)與干重與干重(dry weight

6、)之差為之差為細胞含水量細胞含水量，常以百分率表示：（常以百分率表示：（濕重濕重-干重）干重）/濕重濕重100% 。水是細胞維持正常生命活動所必不可少的，水是細胞維持正常生命活動所必不可少的，一般可占細胞重量的一般可占細胞重量的7090%。濕重濕重：將細胞外表面所吸附的水份除去后稱量所得重將細胞外表面所吸附的水份除去后稱量所得重量。一般以單位培養(yǎng)液中所含細胞重量表示量。一般以單位培養(yǎng)液中所含細胞重量表示（克（克/升或毫克升或毫克/毫升）。毫升）。干重干重：采用高溫（采用高溫（105）烘干、低溫真空干燥和紅外）烘干、低溫真空干燥和紅外線快速烘干等方法將細胞干燥至恒重即為。線快速烘干等方法將細胞干

7、燥至恒重即為。二、營養(yǎng)物質(zhì)及其生理功能二、營養(yǎng)物質(zhì)及其生理功能微生物對營養(yǎng)的要求無論是在元素水平上還微生物對營養(yǎng)的要求無論是在元素水平上還是在營養(yǎng)要素水平上，都與動物和植物十分是在營養(yǎng)要素水平上，都與動物和植物十分接近。它們之間存在著接近。它們之間存在著“營養(yǎng)上的統(tǒng)一性營養(yǎng)上的統(tǒng)一性”。在在元素水平元素水平上都需上都需20種左右，其中以種左右，其中以碳、氫、氧、碳、氫、氧、氮、氮、磷磷、硫硫6種元素為主；種元素為主；在在營養(yǎng)要素營養(yǎng)要素水平上則主要為水平上則主要為碳源碳源、氮源氮源、能源能源、生長因子生長因子、無機鹽無機鹽和和水水六大類六大類。1、碳源碳源（carbon source）（1 1

8、）定義）定義: : 凡能供給微生物碳素營養(yǎng)的物質(zhì)，稱為凡能供給微生物碳素營養(yǎng)的物質(zhì)，稱為碳源碳源。（2 2）功能：）功能：是各種代謝產(chǎn)物和細胞內(nèi)部物質(zhì)碳價結(jié)構(gòu)的重要是各種代謝產(chǎn)物和細胞內(nèi)部物質(zhì)碳價結(jié)構(gòu)的重要來源；并能為微生物（異養(yǎng)微生物）提供維持生命活動所需來源；并能為微生物（異養(yǎng)微生物）提供維持生命活動所需的能源。的能源。微生物細胞含碳量約占干重的微生物細胞含碳量約占干重的50，除水分外，碳，除水分外，碳源是需要量最大的營養(yǎng)物，又稱之為源是需要量最大的營養(yǎng)物，又稱之為大量營養(yǎng)物大量營養(yǎng)物。能被微生物用作碳源的物質(zhì)種類極其廣泛。能被微生物用作碳源的物質(zhì)種類極其廣泛。簡單的無機含碳化合物：簡單的

9、無機含碳化合物：CO2、NaHCO3、CaCO3等。等。比較復雜的有機物比較復雜的有機物:烴類、醇、羧酸、脂肪酸、糖及其衍生物、雜環(huán)化合物、烴類、醇、羧酸、脂肪酸、糖及其衍生物、雜環(huán)化合物、氨基酸、核苷酸等。氨基酸、核苷酸等。復雜的有機大分子：復雜的有機大分子：蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、核酸等。蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、核酸等。復雜的天然含碳物質(zhì)：復雜的天然含碳物質(zhì)：牛肉膏、蛋白胨、花生餅粉、糖蜜、石油等。牛肉膏、蛋白胨、花生餅粉、糖蜜、石油等。酚、氰化物等有毒物質(zhì)：酚、氰化物等有毒物質(zhì)：可以被少數(shù)微生物用作碳源?？梢员簧贁?shù)微生物用作碳源。凡以無機碳源作主要碳源的微生物，則是種類較凡以無機碳源作主要碳源的微生物，則是

10、種類較少少的的自養(yǎng)微生物自養(yǎng)微生物。凡必須利用有機碳源的微生物，就是為數(shù)眾凡必須利用有機碳源的微生物，就是為數(shù)眾多多的的異異養(yǎng)微生物養(yǎng)微生物。對一切異養(yǎng)微生物來說，其碳源同時又。對一切異養(yǎng)微生物來說，其碳源同時又兼作能源，這種碳源稱為雙功能營養(yǎng)物。兼作能源，這種碳源稱為雙功能營養(yǎng)物。碳碳源源譜譜有機碳有機碳無機碳無機碳在微生物工業(yè)在微生物工業(yè)發(fā)酵發(fā)酵中最常用的碳源主要是中最常用的碳源主要是葡萄糖、玉米淀粉、廢糖蜜、甘薯、葡萄糖、玉米淀粉、廢糖蜜、甘薯、麩皮和米糠等。麩皮和米糠等。單糖單糖雙糖和多糖雙糖和多糖己糖己糖 戊糖戊糖葡萄糖、果糖葡萄糖、果糖 甘露糖、半乳糖甘露糖、半乳糖淀粉淀粉 纖維素

11、或幾丁質(zhì)等純多糖纖維素或幾丁質(zhì)等純多糖純多糖純多糖 瓊脂等雜多糖瓊脂等雜多糖 葡萄糖可作為大多數(shù)微生物的碳源！葡萄糖可作為大多數(shù)微生物的碳源！糖糖酚、氰化物等有毒物質(zhì)酚、氰化物等有毒物質(zhì)對人類有毒的物質(zhì)對人類有毒的物質(zhì)Eg. 酚、氰化物等酚、氰化物等某些微生物某些微生物Eg. 諾卡氏菌和一些霉菌等諾卡氏菌和一些霉菌等美味佳肴美味佳肴微生物清除三廢微生物清除三廢COCO2 2 最廉價的、用之不盡的碳源，最廉價的、用之不盡的碳源，是自養(yǎng)微生物唯一或主要的碳源。是自養(yǎng)微生物唯一或主要的碳源。Eg. 生長在動物血液、組織和腸道中的致病細菌生長在動物血液、組織和腸道中的致病細菌（沙門氏菌（沙門氏菌 、李

12、斯特菌等）、李斯特菌等）纖維素纖維素 纖維素是由葡萄糖以纖維素是由葡萄糖以1,41,4糖苷鏈組成的，糖苷鏈組成的，在自然界中資源豐富，但大多數(shù)動物和人不能直在自然界中資源豐富，但大多數(shù)動物和人不能直接利用，而某些微生物可用其作為碳源來生產(chǎn)發(fā)接利用，而某些微生物可用其作為碳源來生產(chǎn)發(fā)酵產(chǎn)品。酵產(chǎn)品。烴類烴類烴類化合物也能被微生物用作碳源，且微生物氧烴類化合物也能被微生物用作碳源，且微生物氧化烴類的許多中間產(chǎn)物和最終產(chǎn)物均是重要的工化烴類的許多中間產(chǎn)物和最終產(chǎn)物均是重要的工業(yè)原料。業(yè)原料。 清除石油污染清除石油污染不同種類微生物利用碳源物質(zhì)具有選擇性，不同種類微生物利用碳源物質(zhì)具有選擇性，利用能力

13、有差異。利用能力有差異。Eg. 假單胞桿菌屬假單胞桿菌屬的一些菌能利用的一些菌能利用90多種多種不同的碳源物質(zhì)。不同的碳源物質(zhì)。 甲烷氧化菌甲烷氧化菌只能利用只能利用甲烷甲烷和和甲醇甲醇作碳源。作碳源。2、氮源氮源（nitrogen source） （1 1）定義）定義 凡能提供微生物生長繁殖所需氮元素的營養(yǎng)凡能提供微生物生長繁殖所需氮元素的營養(yǎng)物質(zhì)，稱為物質(zhì)，稱為氮源氮源。 氮是構(gòu)成重要生命物質(zhì)蛋白質(zhì)和核酸等的主要氮是構(gòu)成重要生命物質(zhì)蛋白質(zhì)和核酸等的主要元素，氮占細胞干重的元素，氮占細胞干重的1215，也是微生物，也是微生物的主要營養(yǎng)物。的主要營養(yǎng)物。（2 2）功能）功能氮源物質(zhì)一般不提供能

14、量，但也有例外：氮源物質(zhì)一般不提供能量，但也有例外：化能自養(yǎng)細菌中的化能自養(yǎng)細菌中的亞硝化細菌亞硝化細菌和和硝化細菌硝化細菌能從能從NHNH3 3和和NONO2 2- -的氧化過程中獲得能量，所以對于他們來說，的氧化過程中獲得能量，所以對于他們來說，NHNH3 3和和NONO2 2- -是兼有氮源與能源的雙功能營養(yǎng)物質(zhì)。是兼有氮源與能源的雙功能營養(yǎng)物質(zhì)。提供合成細胞中的提供合成細胞中的含氮物質(zhì)含氮物質(zhì)（如蛋白質(zhì)、核酸）及（如蛋白質(zhì)、核酸）及含含氮代謝物氮代謝物等的原料。等的原料。 微生物能利用的氮源微生物能利用的氮源無機氮無機氮分子氮分子氮有機氮有機氮主要是蛋白質(zhì)及其不同程度的降解產(chǎn)物主要是蛋

15、白質(zhì)及其不同程度的降解產(chǎn)物(氨基酸、尿氨基酸、尿素等素等)，以及嘌呤和嘧啶等。，以及嘌呤和嘧啶等。a.a.有機氮有機氮實驗室常用的有機氮源有：實驗室常用的有機氮源有：牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、魚粉、牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、魚粉、蠶蛹粉、黃豆餅粉和花生餅粉等。蠶蛹粉、黃豆餅粉和花生餅粉等。牛肉膏是用新鮮牛肉經(jīng)過剔除牛肉膏是用新鮮牛肉經(jīng)過剔除脂肪、消化、過濾、濃縮而得脂肪、消化、過濾、濃縮而得到的一種棕黃色至棕褐色的膏到的一種棕黃色至棕褐色的膏狀物。狀物。由蛋白質(zhì)經(jīng)酸由蛋白質(zhì)經(jīng)酸,堿或蛋堿或蛋白酶分解后而形成的白酶分解后而形成的細菌的培養(yǎng)基，也可細菌的培養(yǎng)基，也可治療消化道疾病治療消化道疾病酵母膏是

16、以新鮮酵母乳液經(jīng)酶解、分離、濃酵母膏是以新鮮酵母乳液經(jīng)酶解、分離、濃縮得到的純天然制品，富含均衡的各種人體縮得到的純天然制品，富含均衡的各種人體必需氨基酸、必需氨基酸、B族維生素、核甘酸、多肽及族維生素、核甘酸、多肽及微量元素，是各種微生物所必需的營養(yǎng)物質(zhì)微量元素，是各種微生物所必需的營養(yǎng)物質(zhì)b.b.無機氮無機氮主要包括硝酸鹽、銨鹽、氨等。主要包括硝酸鹽、銨鹽、氨等。 銨鹽銨鹽是絕大部分微生物的有效氮源，吸收后是絕大部分微生物的有效氮源，吸收后能被直接利用；能被直接利用； 硝酸鹽硝酸鹽也能被大部分微生物利用，但吸收后也能被大部分微生物利用，但吸收后需被還原成需被還原成NH4+才能進入合成代謝。

17、才能進入合成代謝。3、能源能源（energy source）能為微生物生命活動提供最初能量來源的營養(yǎng)物或輻射能，能為微生物生命活動提供最初能量來源的營養(yǎng)物或輻射能，稱為稱為能源能源。能源能源無機物：無機物：化能自養(yǎng)微生物化能自養(yǎng)微生物的能源（不同于碳源）。的能源（不同于碳源）。輻射能輻射能：化學物質(zhì)化學物質(zhì)有機物：有機物：化能異養(yǎng)微生物化能異養(yǎng)微生物的能源（同碳源）。的能源（同碳源）。絕大多數(shù)微生絕大多數(shù)微生物的能源物質(zhì)物的能源物質(zhì)光 合 細 菌光 合 細 菌的能源的能源不僅提供微生物細胞的碳素和碳架，不僅提供微生物細胞的碳素和碳架，而且還提供微生物生命活動所需的能而且還提供微生物生命活動所需

18、的能量。量。能源為氨根離子、亞硝酸根離子等還原能源為氨根離子、亞硝酸根離子等還原態(tài)無機化合物，而碳源是二氧化碳。態(tài)無機化合物，而碳源是二氧化碳。4、生長因子生長因子（growth factor） 是一類調(diào)節(jié)微生物正常代謝所必需，但不是一類調(diào)節(jié)微生物正常代謝所必需，但不能自行合成的能自行合成的需要量很小需要量很小的一類有機物。的一類有機物。根據(jù)生長因子的化學結(jié)構(gòu)和它們在機體中根據(jù)生長因子的化學結(jié)構(gòu)和它們在機體中的生理功能的不同可將生長因子分為：的生理功能的不同可將生長因子分為：維生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶維生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶3 3大類大類。主要功能：主要功能：提供微生物細胞所需的化學物提供微

19、生物細胞所需的化學物質(zhì)（蛋白質(zhì)、核酸、脂質(zhì)）、作為酶的輔質(zhì)（蛋白質(zhì)、核酸、脂質(zhì)）、作為酶的輔酶或輔基參與新陳代謝。酶或輔基參與新陳代謝。 化合物化合物代謝中的作用代謝中的作用對氨基苯甲酸對氨基苯甲酸四氫葉酸的前體，一碳單位轉(zhuǎn)移的輔酶四氫葉酸的前體，一碳單位轉(zhuǎn)移的輔酶生物素生物素催化羧化反應的酶的輔酶催化羧化反應的酶的輔酶輔酶輔酶M M甲烷形成中的輔酶甲烷形成中的輔酶葉酸葉酸四氫葉酸包括在一碳單位轉(zhuǎn)移輔酶中四氫葉酸包括在一碳單位轉(zhuǎn)移輔酶中泛酸泛酸輔酶輔酶A A的前體的前體硫辛酸硫辛酸丙酮酸脫氫酶復合物的輔基丙酮酸脫氫酶復合物的輔基尼克酸尼克酸NAD、NADPNADP的前體，它們是許多脫氫酶的輔酶

20、的前體，它們是許多脫氫酶的輔酶吡哆素吡哆素(B(B6)參與氨基酸和酮酶的轉(zhuǎn)化參與氨基酸和酮酶的轉(zhuǎn)化核黃素核黃素(B(B2)黃素單磷酸黃素單磷酸(FMN)(FMN)和和FADFAD的前體，它們是黃素蛋白的輔基的前體，它們是黃素蛋白的輔基鉆胺素鉆胺素(B(B12)輔酶輔酶B B12包括在重排反應里包括在重排反應里( (為谷氨酸變位酶為谷氨酸變位酶) )硫胺素硫胺素(B(B1)硫胺素焦磷酸脫羧酶、轉(zhuǎn)醛醇酶和轉(zhuǎn)酮醇酶的輔基硫胺素焦磷酸脫羧酶、轉(zhuǎn)醛醇酶和轉(zhuǎn)酮醇酶的輔基維生素維生素K K甲基酮類的前體，起電子載體作用甲基酮類的前體，起電子載體作用( (如延胡索酸還原酶如延胡索酸還原酶) )氧肟酸氧肟酸促進

21、鐵的溶解性和向細胞中的轉(zhuǎn)移促進鐵的溶解性和向細胞中的轉(zhuǎn)移生長因子在代謝中的作用生長因子在代謝中的作用不同微生物需求的生長因子的種類和數(shù)量不同。不同微生物需求的生長因子的種類和數(shù)量不同。能提供生長因子的天然物質(zhì)有：能提供生長因子的天然物質(zhì)有：酵母膏、蛋白胨、麥芽汁、玉米漿（一種浸制玉米以制酵母膏、蛋白胨、麥芽汁、玉米漿（一種浸制玉米以制取淀粉后產(chǎn)生的副產(chǎn)品）、動植物組織或細胞浸液以及取淀粉后產(chǎn)生的副產(chǎn)品）、動植物組織或細胞浸液以及微生物生長環(huán)境的提取液。微生物生長環(huán)境的提取液。 無機鹽是微生物生長必不可少的一類營養(yǎng)物質(zhì)，包括磷酸鹽、無機鹽是微生物生長必不可少的一類營養(yǎng)物質(zhì)，包括磷酸鹽、硫酸鹽、氯

22、化物以及含有鈉、鉀、鈣、鎂、鐵等金屬元素的化硫酸鹽、氯化物以及含有鈉、鉀、鈣、鎂、鐵等金屬元素的化合物。合物。5、無機鹽無機鹽（mineral salts）大量元素大量元素微量元素微量元素無機鹽無機鹽構(gòu)成細胞結(jié)構(gòu)物質(zhì)的組成。構(gòu)成細胞結(jié)構(gòu)物質(zhì)的組成。調(diào)解滲透壓，調(diào)解滲透壓，PHPH值和氧化還原電位。值和氧化還原電位。有些無機鹽如有些無機鹽如S S、FeFe還可做為自養(yǎng)微生物的能源。還可做為自養(yǎng)微生物的能源。構(gòu)成酶活性基的組成成分，維持酶活性。構(gòu)成酶活性基的組成成分，維持酶活性。MgMg、CaCa、K K是多種是多種酶的激活劑。酶的激活劑。（1 1）常量元素）常量元素（macroelements）

23、凡是生長所需濃度在凡是生長所需濃度在10-410-3molL （培養(yǎng)基中含量）（培養(yǎng)基中含量）范圍內(nèi)的元素，可稱為范圍內(nèi)的元素，可稱為常量元素，常量元素，例如例如P、S、K、Mg、Ca、Na和和Fe等。等。元元 素素人為提供形式人為提供形式生生 理理 功功 能能大大 量量 元元 素素PKH2PO4 磷酸二氫鉀磷酸二氫鉀K2HPO4 磷酸氫二鉀磷酸氫二鉀核酸、磷酸和輔酶的成分核酸、磷酸和輔酶的成分SMgSO4 硫酸鎂硫酸鎂含硫氨基酸（半胱氨酸、甲硫氨酸等）和含含硫氨基酸（半胱氨酸、甲硫氨酸等）和含硫維生素（生物素、硫胺素等）的成分硫維生素（生物素、硫胺素等）的成分KKH2PO4 磷酸二氫鉀磷酸二

24、氫鉀K2HPO4 磷酸氫二鉀磷酸氫二鉀某些酶（果糖激酶、磷酸丙酮酸轉(zhuǎn)磷酸酶等）某些酶（果糖激酶、磷酸丙酮酸轉(zhuǎn)磷酸酶等）的輔因子；維持電位差和滲透壓的輔因子；維持電位差和滲透壓NaNaCl氯化鈉氯化鈉維持滲透壓；某些細菌和藍細菌所需維持滲透壓；某些細菌和藍細菌所需CaCa(NO3)2 硝酸鈣硝酸鈣CaCl2 氯化鈣氯化鈣某些胞外酶的穩(wěn)定劑、蛋白酶等的輔因子；某些胞外酶的穩(wěn)定劑、蛋白酶等的輔因子；細菌形成芽孢和某些真菌形成孢子所需細菌形成芽孢和某些真菌形成孢子所需MgMgSO4 硫酸鎂硫酸鎂固氮酶等的輔因子；葉綠素等的成分固氮酶等的輔因子；葉綠素等的成分FeFeSO4 硫酸鐵硫酸鐵細胞色素的成分；

25、合成葉綠素、白喉毒素和細胞色素的成分；合成葉綠素、白喉毒素和氧高鐵血紅素所需氧高鐵血紅素所需凡所需濃度在凡所需濃度在10-810-6molL（培養(yǎng)基中含量）（培養(yǎng)基中含量）范范圍內(nèi)的元素，則稱為圍內(nèi)的元素，則稱為微量元素微量元素，如如Cu、Zn、Mn、Mo、Co等。等。（2 2）微量元素）微量元素（ microelements ）元元 素素人為提供形式人為提供形式生生 理理 功功 能能微微量量元元素素MnMnSO4 硫酸錳硫酸錳超氧化物歧化酶、氨肽酶和超氧化物歧化酶、氨肽酶和L-阿拉伯阿拉伯糖異構(gòu)酶等的輔因子糖異構(gòu)酶等的輔因子CuCuSO4 硫酸銅硫酸銅氧化酶、酪氨酸酶的輔因子氧化酶、酪氨酸酶

26、的輔因子CoCoSO4 硫酸鈷硫酸鈷維生素維生素B12的成分的成分ZnZnSO4 硫酸鋅硫酸鋅堿性磷酸酶以及多種脫氫酶、肽酶和堿性磷酸酶以及多種脫氫酶、肽酶和脫羧酶的輔因子脫羧酶的輔因子Mo(NH4)6Mo7O24 鉬酸銨鉬酸銨固氮酶和同化型及異化型硝酸鹽還原固氮酶和同化型及異化型硝酸鹽還原酶的成分酶的成分6、水水微生物細胞中水占微生物細胞中水占70709090，水是地球上整個生命系統(tǒng)存在和發(fā)展的必要條件！水是地球上整個生命系統(tǒng)存在和發(fā)展的必要條件！水在微生物細胞內(nèi)的生理功能水在微生物細胞內(nèi)的生理功能（1）水是細胞的重要組成成分。）水是細胞的重要組成成分。（2）水直接參與代謝反應，許多反應都涉

27、及脫水和水合。）水直接參與代謝反應，許多反應都涉及脫水和水合。（3）維持蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子穩(wěn)定的天然構(gòu)象。）維持蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子穩(wěn)定的天然構(gòu)象。（4）水的比熱高，是熱的良好導體，能有效地吸收代謝過程中產(chǎn)）水的比熱高，是熱的良好導體，能有效地吸收代謝過程中產(chǎn)生的熱并及時地將熱迅速散發(fā)出體外，從而有效地控制細胞內(nèi)溫度生的熱并及時地將熱迅速散發(fā)出體外，從而有效地控制細胞內(nèi)溫度的變化；的變化；微生物生長環(huán)境中水的有效性常以微生物生長環(huán)境中水的有效性常以水活度值水活度值（aw）表示，）表示，水水活度值是指在一定的溫度和壓力條件下，溶液的蒸氣壓力與活度值是指在一定的溫度和壓力條件下，溶液的蒸

28、氣壓力與同樣條件下純水蒸氣壓力之比，同樣條件下純水蒸氣壓力之比，即：即： w= w/ wo w表示溶液蒸汽壓力表示溶液蒸汽壓力 wo表示純水蒸汽壓力表示純水蒸汽壓力溶液中溶液中溶質(zhì)越多溶質(zhì)越多， w越小越小。微生物生長所需的水活度通常在微生物生長所需的水活度通常在0.630.99之間。之間。幾類微生物生長最適幾類微生物生長最適 w 微生物微生物 w一般細菌一般細菌 0.91酵母菌酵母菌 0.88霉菌霉菌 0.80噬鹽細菌噬鹽細菌 0.76噬鹽真菌噬鹽真菌 0.65嗜嗜高滲酵母高滲酵母 0.60三、微生物的營養(yǎng)類型三、微生物的營養(yǎng)類型由于微生物種類繁多，其營養(yǎng)類型比較復雜，由于微生物種類繁多，其

29、營養(yǎng)類型比較復雜，劃分微生物營養(yǎng)類型的標準或角度各種各樣。劃分微生物營養(yǎng)類型的標準或角度各種各樣。但通常根據(jù)但通常根據(jù)碳源碳源、能源能源及及供氫體供氫體的不同，將微的不同，將微生物劃分為生物劃分為光能自養(yǎng)型光能自養(yǎng)型、光能異養(yǎng)型光能異養(yǎng)型、化能自化能自養(yǎng)型養(yǎng)型及及化能異養(yǎng)型化能異養(yǎng)型四種營養(yǎng)類型。四種營養(yǎng)類型。1.1.光能無機營養(yǎng)型（光能自養(yǎng)型）光能無機營養(yǎng)型（光能自養(yǎng)型）利用光作為能源，以利用光作為能源，以CO2為唯一碳源或主要碳源，以還原態(tài)為唯一碳源或主要碳源，以還原態(tài)無機物（如水、硫化氫、硫代硫酸鈉等）作為供氫體或電子無機物（如水、硫化氫、硫代硫酸鈉等）作為供氫體或電子供體，使供體，使C

30、O2還原成細胞物質(zhì)，并且伴隨元素氧（硫）的釋還原成細胞物質(zhì)，并且伴隨元素氧（硫）的釋放。放。光合細菌細胞內(nèi)含菌綠素，光合細菌細胞內(nèi)含菌綠素，光合作用以光合作用以H2S、S等還原態(tài)等還原態(tài)硫化物為供氫體硫化物為供氫體，產(chǎn)生細胞，產(chǎn)生細胞物質(zhì)，并伴隨硫元素的產(chǎn)生。物質(zhì)，并伴隨硫元素的產(chǎn)生。藻類和藍細菌與高等植物一藻類和藍細菌與高等植物一樣，以水為供氫體（電子供樣，以水為供氫體（電子供體），進行產(chǎn)氧型的光合作體），進行產(chǎn)氧型的光合作用，合成細胞物質(zhì)。用，合成細胞物質(zhì)。這類微生物不以這類微生物不以CO2作為唯一碳源或主要碳源，需以簡作為唯一碳源或主要碳源，需以簡單有機物作為供氫體，利用光能將單有機物作

31、為供氫體，利用光能將CO2還原成細胞物質(zhì)。還原成細胞物質(zhì)。光能有機營養(yǎng)型細菌在生長時通常需要外源的生長因子。光能有機營養(yǎng)型細菌在生長時通常需要外源的生長因子。 2. 2.光能有機營養(yǎng)型（光能異養(yǎng)型）光能有機營養(yǎng)型（光能異養(yǎng)型）這類微生物能利用有機物迅這類微生物能利用有機物迅速繁殖，常用于污水處理速繁殖，常用于污水處理。例如，紅螺菌屬中的一些細菌就是這一營養(yǎng)類型的代表：例如，紅螺菌屬中的一些細菌就是這一營養(yǎng)類型的代表：能利用異丙醇作為供氫體，將能利用異丙醇作為供氫體，將CO2還原成細胞物質(zhì)，同還原成細胞物質(zhì)，同時積累丙酮。時積累丙酮。CHOH+CO2H3CH3C2光能光能光合色素光合色素2 CH

32、3C0CH3 + CH2O +H2O這類微生物利用這類微生物利用無機物氧化過程無機物氧化過程中釋放出的化學能作為它們中釋放出的化學能作為它們生長所需的能量。生長所需的能量。以以CO2或碳酸鹽作為唯一或主要碳源進行生長時，利用或碳酸鹽作為唯一或主要碳源進行生長時，利用H2、H2S、Fe2+、NH3或或NO2-等作為電子供體使等作為電子供體使CO2還原成細胞物還原成細胞物質(zhì)。質(zhì)。 3.3.化能無機營養(yǎng)型（化能自養(yǎng)型）化能無機營養(yǎng)型（化能自養(yǎng)型）可在完全可在完全無機及無光無機及無光的環(huán)境中生長。它們廣泛的環(huán)境中生長。它們廣泛分布于土壤及水環(huán)境中分布于土壤及水環(huán)境中, ,參與地球物質(zhì)循環(huán)。參與地球物質(zhì)循環(huán)。屬于這類微生物的類群有硫化細菌、硝化細菌、氫細菌與屬于這類微生物的類群有硫化細菌、硝化細菌、氫細菌與鐵