微生物的營養(yǎng)物質(zhì)及類型

微生物的營養(yǎng)物質(zhì)及類型第一頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二本章研究的內(nèi)容:內(nèi)容：1.微生物的營養(yǎng)物質(zhì)

2.微生物的營養(yǎng)類型*3.微生物的培養(yǎng)基

4.微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式第二頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二第一節(jié)微生物的營養(yǎng)物質(zhì)1.營養(yǎng)：微生物從周圍環(huán)境中吸收營養(yǎng)物質(zhì)，并加以利用的過程。微生物維持生生命活動的一種生理過程。2.營養(yǎng)物質(zhì)(或養(yǎng)料):能夠滿足微生物生長、繁殖和完成各種生理活動所需的物質(zhì)。

①參考細胞組成②構(gòu)成酶成分③為物質(zhì)運輸和進行生理活動提供能量。營養(yǎng)物質(zhì)是微生物進行一切生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)，失去后，微生物無法生存。

營養(yǎng)和營養(yǎng)物質(zhì)的關(guān)系：相互對立統(tǒng)一。3.微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)的依據(jù):微生物細胞的化學(xué)組成。作用作用第三頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二一、微生物細胞的化學(xué)組成

1.從元素上講

微生物細胞化學(xué)組成與其他高等動植物細胞一樣。

大量元素：碳、氫、氧、氮、P和S。細胞組成

微量元素：K、Na、Mg、Ca、Fe、Mn、Cu、

Co、Zn、Mo等。

這些元素組成細胞的有機和無機成分。

不同微生物各元素的含量和種類也不同，并隨培養(yǎng)條件、菌齡等發(fā)生變化。見下表。第四頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二

微生物細胞中幾種主要元素的含量（%）元素細菌酵母菌霉菌碳50.449.847.9氮1512.45.24氫6.786.716.70氧30.5231.1840.2磷3------硫1------第五頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二

2.從化合物水平上講構(gòu)成微生物細胞的元素存在形式：水分和無機鹽、有機化合物（蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪、核酸）。微生物細胞組成水干物質(zhì)無機物（鹽）有機物：蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪、核酸第六頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二微生物細胞中幾種主要化合物的含量（%）組成細菌酵母菌霉菌水分75～8570～8085～90固形物(占總固形物)蛋白質(zhì)50～8032～7514～15糖類12～2827～637～40脂類5～202～154～40核酸10～206～86～12無機元素2～303.8～7---第七頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二二、微生物的營養(yǎng)物質(zhì)及生理功能

微生物和其他生物一樣，在生活過程中，不斷地從外界吸收營養(yǎng)物質(zhì)，合成細胞成分和提供代謝所需能量。1.微生物必須吸收充足水分。（水分）2.需要碳源構(gòu)成細胞有機物碳架，并提供能量（碳源）3.需要合成蛋白質(zhì)、氨基酸。（氮源）4.需要多種礦物質(zhì)元素和一些生長因子才能行正常生長發(fā)育。（無機鹽和生長因子）。

微生物在生長過程中需要不斷從環(huán)境中攝取的營養(yǎng)物質(zhì)和獲得能量，決定了微生物營養(yǎng)的六大要素：

水、碳源、氮源、能源、無機鹽和生長因子第八頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二1.水分存在形式:結(jié)合水和游離水，占細胞干重的70～90％。

作用：1.參與細胞呼吸和光合作用。2.細胞的重要組成。3.細胞內(nèi)生化反應(yīng)的良好介質(zhì)。4.良好的溶劑和介質(zhì)。5.調(diào)節(jié)細胞的溫度，保持細胞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。特點：（1）微生物種類不同，含水量也不同。（2）同種微生物在不同發(fā)育時期和不同的環(huán)境中，水分含量也不同。

幼齡菌＞衰老型＞休眠體第九頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二２.碳源：概念微生物生長提供碳素來源的物質(zhì)

種類無機碳化合物CO2和碳酸鹽有機碳化合物淀粉、纖維素、半纖維素、果膠、脂肪、氨基酸、蛋白質(zhì)、有機酸作用為機體完成整個生理活動和機體生長提供能量

常用實驗室葡萄糖、果糖、蔗糖、淀粉、甘油和一些有機酸。發(fā)酵工業(yè)飴糖和淀粉

第十頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二3.氮源概念能供給微生物氮素來源。種類簡單的無機氮：NH3。復(fù)雜的有機氮：蛋白質(zhì)及其水解產(chǎn)物，胨、肽、氨基酸等。常用培養(yǎng)基：銨鹽、硝酸鹽、尿素、牛肉膏、蛋白胨、多肽、氨基酸和蛋白質(zhì)

工業(yè)發(fā)酵：黃豆餅粉、花生餅粉、玉米漿和酵母粉。作用構(gòu)成微生物細胞物質(zhì)或代謝產(chǎn)物中氮素成分的營養(yǎng)物質(zhì)。第十一頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二4.無機鹽概念微生物生長、代謝必不可少的一類營養(yǎng)物質(zhì)。

作用①作為酶活性中心的組成部分。如鐵→過氧化酶，鈣→蛋白酶。②構(gòu)成微生物細胞的各種組分。磷→核酸③調(diào)節(jié)并維持細胞的滲透壓平衡、pH和控制細胞的氧化還原位。如氯化鈉。④作為某些微生物生長的能源物質(zhì)。如鐵

→鐵細菌能源物質(zhì)。種類磷酸鹽、硫酸鹽、氯化物，以及含有鈉、鉀、鈣、鎂、鐵等金屬元素的化合物。第十二頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二5.生長因子指微生物生命活動不可缺少的，本身又不能自行合成，必須從外界供給的微量有機物。概念特點微生物自身不能合成，必須由外源供給。

作用①提供微生物細胞重要物質(zhì)(構(gòu)成細胞成分。如嘌呤、嘧啶構(gòu)成核酸)。②參與代謝，維持生命的正常活動，如維生素構(gòu)成酶的輔基。

種類

維生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶及其衍生物、卟啉及其衍生物、固醇、胺類以及脂肪酸等。第十三頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二第二節(jié)微生物的營養(yǎng)類型微生物種類繁多，不同的微生物對營養(yǎng)的需要差異很大，根據(jù)微生物生長需要碳源、能源及電子供體性質(zhì)

的不同，將微生物的營養(yǎng)類型分為四種：

光能無機自養(yǎng)型、光能有機異養(yǎng)型、化能無機自養(yǎng)型、化能有機異養(yǎng)型。

微生物營養(yǎng)類型(1)

劃分依據(jù)營養(yǎng)類型特點碳源自養(yǎng)型以CO2為唯一或主要碳源異養(yǎng)型以有機物為碳源能源光能營養(yǎng)型以光為能源化能營養(yǎng)型以物質(zhì)氧化釋放的化學(xué)能為能源第十四頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二（一）按生長所需要的碳源的不同,有兩種:1.異養(yǎng)型（有機型）微生物：在生長時需要以現(xiàn)成有機物質(zhì)（如單糖、雙糖、淀粉、纖維素、有機酸）作為碳源。

特點：不能在完全無機的環(huán)境中生活。2.自養(yǎng)型（無機型）微生物：在生長時利用簡單的無機物質(zhì)（CO2或無機碳酸鹽）為營養(yǎng)物質(zhì),不需要外界供給有機物。特點:(1)不需要有機養(yǎng)料,可生活在完全無機環(huán)境中。(2)將無機碳源轉(zhuǎn)化為細胞的有機物。動物異養(yǎng)型生物植物、微生物異養(yǎng)型和自養(yǎng)型多數(shù)微生物異養(yǎng)型，少數(shù)微生物自養(yǎng)型。

第十五頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二

(二)按生長時能量的來源不同,有兩種類型：

1.化能營養(yǎng)型生物：依靠物質(zhì)氧化過程中釋放的能量,作為能源來進行生長。利用物：NH3，NO2、H2S、S、H2。

2.光能營養(yǎng)型生物：依靠光能進行生長

第十六頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二（三）依據(jù)微生物代謝所需要的能源和碳源及電子供體性質(zhì)不同，把微生物分為以下四種類型：1.光能無機營養(yǎng)型(光能自養(yǎng)型微生物)2.光能有機營養(yǎng)型(光能異養(yǎng)型微生物)3.化能無機型(化能自養(yǎng)型微生物)4.化能有機營養(yǎng)(化能異養(yǎng)型微生物)第十七頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二1.光能無機營養(yǎng)型也叫光能自養(yǎng)型微生物，以C02作為唯一或主要碳源，并利用光能，以無機物（如水、硫化氫、硫代硫酸鈉）作為供氫體將CO2還原成細胞物質(zhì)。特點:在微生物細胞中有光合色素,能夠利用光能進行光合作用。如光合細菌（綠硫細菌和紫色細菌）光能

CO2＋2H2S[CH2O]+2S+H2O不產(chǎn)氧氣菌綠素藍細菌：

光能CO2＋H2O[CH2O]+O2(產(chǎn)氧氣)藻類和藍細菌葉綠素光能自養(yǎng)型微生物：藍細菌（含葉綠素）、紫色細菌和綠色細菌等（含有光合色素），能使光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能（ATP），供機體直接利用。第十八頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二2.光能有機營養(yǎng)型也叫光能異養(yǎng)型微生物，利用光作為能源，以有機物作為碳源和供氫體，將CO2還原成碳水化合物。如紅螺菌：利用異丙醇作為供氫體進行光合作用，并積累丙酮。反應(yīng)式如下：光能2(CH3)2CHOH+CO2

2CH3COCH3+[CH2O]+H2O光合色素（菌綠素）第十九頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二3.化能無機營養(yǎng)型

也稱化能自養(yǎng)型微生物，利用氧化無機物（如H2S、FeCO3、NH4+、NO2-等）所產(chǎn)生的能量作為能源，CO2作為碳源，合成自身需要的有機含碳化合物。特點：在產(chǎn)能過程中都需要大量氧氣參加。(１)硝化細菌

亞硝酸細菌

2NH４＋

＋2O2

2HNO2-

+4H++能量能

CO2+4H+

[CH2O]+H2O（2）鐵細菌鐵細菌2FeCO3+3H20+1/2O2

2Fe(OH)3+2CO2+能量

能量CO2+H2O[

CH2O]+O2

這類微生物：硫化細菌、硝化細菌與鐵細菌、氫細菌第二十頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二4.化能有機營養(yǎng)型或稱化能異養(yǎng)型微生物,所需要能量和碳源均來自有機物。包括：全部放線菌、真菌和大部分細菌、病毒。第二十一頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二總結(jié)：上述四大營養(yǎng)型微生物是人為劃分，存在著中間過渡的和兼性的類型，它們之間無嚴格界限，也不是不變的。如紅螺細菌、鐵細菌和氫細菌等都具有一種以上營養(yǎng)類型，在某一特定條件下可轉(zhuǎn)化。第二十二頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二微生物的營養(yǎng)類型（Ⅰ）劃分依據(jù)營養(yǎng)類型特點碳源自養(yǎng)型以CO2為唯一或主要碳源異養(yǎng)型以有機物為碳源能源光能營養(yǎng)型以光為能源化能營養(yǎng)型以物質(zhì)氧化釋放的化學(xué)能為能源電子供體無機營養(yǎng)型以還原性無機物為電子供體有機營養(yǎng)型以有機物為電子供體光能自養(yǎng)型以光為能源，不依賴任何有機物即可正常生長光能異養(yǎng)型以光為能源，但生長需要一定的有機營養(yǎng)物質(zhì)化能自養(yǎng)型以無機物的氧化獲得能量，生長不依賴有機營養(yǎng)物質(zhì)化能異養(yǎng)型以有機物的氧化獲得能量，生長依賴于有機營養(yǎng)物質(zhì)第二十三頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二微生物的營養(yǎng)類型（Ⅱ）營養(yǎng)類型電子供體碳源能源代表菌光能無機自養(yǎng)型Ｈ２、Ｈ２ＳＳ或Ｈ２０CO2光能光合細菌（藍細菌、紫硫細菌、綠硫細菌）、藻類光能有機異養(yǎng)型有機物有機物光能紅螺菌化能無機自養(yǎng)型Ｈ２、Ｈ２Ｓ、Ｆe2+、ＮＨ３或ＮＯ2-CO２化學(xué)能（無機物氧化）氫細菌、硫桿菌、鐵細菌亞硝化單胞菌屬、硝化細菌化能有機異養(yǎng)型有機物有機物化學(xué)能（有機物氧化）細菌(大部分)和所有放線菌、真菌、原生動物第二十四頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二本節(jié)要點一、營養(yǎng)：微生物從周圍環(huán)境中吸收營養(yǎng)物質(zhì)，并加以利用過程。營養(yǎng)物質(zhì)(或養(yǎng)料):能夠滿足微生物生長、繁殖和完成各種生理活動所需的物質(zhì)。二、微生物營養(yǎng)的六大要素：水、碳源、氮源、能源、礦物質(zhì)和生長素。三、根據(jù)微生物生長需要碳源、能源及電子供體性質(zhì)的不同，將微生物的營養(yǎng)類型分為四種：1.光能無機營養(yǎng)型：也叫光能自養(yǎng)型微生物,以C02為唯一或主要碳源,并利用光能,以無機物作為供氫體將CO2還原成細胞物質(zhì)。2.光能有機營