微生物學與免疫學：5-微生物的營養(yǎng)和代謝

微生物的營養(yǎng)和代謝1.營養(yǎng)物質主要內容微生物細胞的化學組成營養(yǎng)物質營養(yǎng)類型3.培養(yǎng)基（培養(yǎng)基的條件、制備、應用）2.營養(yǎng)物質的運輸（4種營養(yǎng)吸收方式的特點比較）4.分解代謝與合成代謝

元素細菌酵母菌霉菌

碳5049.847.9

氮1512.45.2

氫86.76.7

氧2031.140.2

磷3——

硫1——一、微生物細胞的組成元素第一節(jié)微生物的營養(yǎng)物質二、微生物細胞化學組成

主要成分細菌酵母菌霉菌

水分75~8570~8085~90（占細胞鮮重的%）

蛋白質50~8032~7514~15

占細碳水化合物12~2827~637~40

胞干脂肪5~202~154~40

重的核酸10~206~81%

無機鹽2~303.8~76~12三、營養(yǎng)要素及生理功能

（一）碳源和能源

碳源（carbonsource）提供細胞有機分子骨架，往往也是能量來源。最好的碳源是葡萄糖等單糖。有機碳CHONX型：蛋白質、核酸等，如牛肉膏、蛋白胨；CHON型：簡單蛋白質、氨基酸等，氨基酸；CHO型：糖、有機酸、醇、脂等，如葡萄糖、蔗糖、淀粉、糖蜜等；（最適宜的碳源）CH型：烴類等，如石油、石蠟、天然氣。無機碳CO型：CO2；COX型：NaHCO3、CaCO3等。

微生物利用的碳源幾乎是無限的，任何一個高明的化學家，只要他將一種新合成的有機化合物投放到自然界，必有一種可以降解它的微生物在等待著。洋蔥假單胞菌（Pseudomonascepacia）可利用的碳源達90多種；甲烷氧化菌（Methylococcuscapsulatus）只能利用甲烷和甲醇2種。（二）氮源

氮源（nitrogensource）提供N元素，構成蛋白質、核酸等物質。常見的氮源如牛肉膏、蛋白胨、酵母粉等。有機氮NCHOX型：蛋白質、核酸等，如牛肉膏、蛋白胨、蠶蛹粉；魚粉、黃豆餅粉、玉米漿；NCHO型：簡單蛋白質、氨基酸等，氨基酸；NH型：NH3、銨鹽，如硫酸銨等；NO型：硝酸鹽等，硝酸鉀、硝酸銨、硝酸鈉；N型：N2（固氮微生物）。無機氮速效氮源：一些無機氮源如硫酸銨等銨鹽、氨基酸等。分子量小、結構簡單，易被微生物吸收和利用，較短時間內就可滿足菌體生長需要。

在微生物的發(fā)酵生產中，必須在培養(yǎng)基中添加一定比例的速效氮源和遲效氮源。遲效氮源：大多數(shù)有機氮源的分子量大且存在形式較復雜，被微生物利用前還需進一步降解，微生物吸收和利用這樣的氮源需要一段時間，稱之為遲效氮源。（三）無機鹽（礦質元素）無機鹽大量元素10-3～10-4mol/L微量元素10-6～10-8mol/L一般功能特殊功能細胞組分：P、S、Ca2+

、Mg2+生理調節(jié)：維持滲透壓、pH自養(yǎng)菌能源：S、Fe2+

、NH4+H受體：NO3－、SO42－酶的激活劑：Mg2+、Cu2+、Zn2+特殊分子組成部分：Co2+

、Mo2+

（四）生長因子生長因子（growthfactor）是一類微生物正常生長所必需的、需要量極微量的營養(yǎng)成分，包括氨基酸、維生素和堿基（嘌呤、嘧啶）以及一些卟啉、胺類、脂肪酸等。根據(jù)微生物對生長因子的關系，將微生物分為3類：1.生長因子自養(yǎng)型微生物：多數(shù)真菌、放線菌和細菌不需要外界提供生長因子即可生長；2.生長因子異養(yǎng)型微生物：乳酸細菌、一些致病菌等必需外界提供生長因子方可生長；3.生長因子過量合成微生物：如阿氏假囊酵母菌（Eremotheciumashba）可以過量分泌維生素B2。4.營養(yǎng)缺陷型（auxotroph）：某些菌株發(fā)生突變（自發(fā)突變或人工誘變）后，失去合成某種生長因子的能力，必須從外界環(huán)境獲得該物質才能生長繁殖，這種突變型菌株稱為營養(yǎng)缺陷型。

細胞中水的主要生理功能有：①作為細胞的組成成分；②提供細胞代謝的液體環(huán)境；③直接參與代謝；④調節(jié)細胞內的溫度；⑤維持細胞內蛋白質、核酸等生物大分子天然構象的穩(wěn)定。（五）水微生物的基本營養(yǎng)類型營養(yǎng)類型能源主要或唯一碳源供氫體代表類型光能無機自養(yǎng)型光能CO2H2S、S、H2或H2O等無機物著色細菌、藍細菌光能有機異養(yǎng)型光能簡單有機物及CO2有機物紅螺細菌化能無機自養(yǎng)型無機物CO2或碳酸鹽H2S、H2、Fe2+、NH+4或NO-2等無機物硝化細菌、鐵細菌化能有機異養(yǎng)型有機物有機物有機物多數(shù)細菌、真菌第二節(jié)微生物的營養(yǎng)類型腐生型（metatrophy）：可利用無生命的有機物(如動植物尸體和殘體)作為碳源。寄生型（paratrophy）：寄生在活的寄主機體內吸取營養(yǎng)物質，離開寄主就不能生存。在腐生型和寄生型之間還存在中間類型：兼性腐生型(facultivemetatrophy)；兼性寄生型(facultiveparatrophy)。Para：附著的Meta：變化、代謝不同營養(yǎng)類型之間的界限并非絕對的！

有些微生物在不同生長條件下生長時，其營養(yǎng)類型也會發(fā)生改變。例如：紫色非硫細菌（purplenonsulphurbacteria）：1.沒有有機物時，同化CO2，為自養(yǎng)型微生物；2.有機物存在時，利用有機物進行生長，為異養(yǎng)型微生物；3.光照和厭氧條件下，利用光能生長，為光能營養(yǎng)型微生物；4.黑暗與好氧條件下，依靠有機物氧化產生的化學能生長，為化能營養(yǎng)型微生物。

單純擴散促進擴散主動運輸基團轉位運輸方向（濃度）高低高低低高低高平衡時細胞內外濃度相同同胞內高胞內高是否消耗能量否否是是載體蛋白參與否是是是是否發(fā)生化學修飾否否否是第三節(jié)營養(yǎng)物質的運輸根據(jù)營養(yǎng)物質來源不同劃分根據(jù)培養(yǎng)基的物理狀態(tài)劃分根據(jù)培養(yǎng)培養(yǎng)基的用途劃分第四節(jié)培養(yǎng)基合成培養(yǎng)基－－由已知化學成分及數(shù)量的化學藥品配置而成。天然培養(yǎng)基－－采用化學成分還不十分清楚或化學成分不恒定的天然有機物。半合成培養(yǎng)基－－以天然有機物為主要碳源、氮源及生長素的培養(yǎng)基中加入一些化學藥品，以補充無機鹽成分，使其更能充分微生物對生長的需要。液體培養(yǎng)基用于生產固體培養(yǎng)基(液體培養(yǎng)基+2%瓊脂)

用于菌種保藏、純種分離、菌落特征觀察以及活細胞計數(shù)等方面半固體培養(yǎng)基(液體培養(yǎng)基+0.5%瓊脂)

多用于細菌有無動力的檢查?；A培養(yǎng)基--含有基本營養(yǎng)物質，用于滿足一般微生物生長繁殖的培養(yǎng)基。營養(yǎng)培養(yǎng)基--在基礎培養(yǎng)基中加入一些特殊的營養(yǎng)物質，以滿足營養(yǎng)要求較高的微生物生長，又稱加富培養(yǎng)基。選擇培養(yǎng)基--在培養(yǎng)基中加入某些化學藥品以抑制不需要的微生物生長。鑒別培養(yǎng)基--檢查微生物生化反應的培養(yǎng)基，由于在反應發(fā)生時往往會出現(xiàn)一些現(xiàn)象，故用于對菌株的鑒定和分類。厭氧培養(yǎng)基--專門用于培養(yǎng)厭氧微生物的培養(yǎng)基。選擇培養(yǎng)基鑒別培養(yǎng)基

常用的培養(yǎng)基細菌培養(yǎng)基放線菌培養(yǎng)基真菌培養(yǎng)基營養(yǎng)肉湯牛肉膏5g蛋白胨10gNaCl5g瓊脂15~20g水1000mlpH7.41kg/cm2高壓蒸汽滅菌20分鐘高氏1號培養(yǎng)基可溶性淀粉20gKNO31.0gNaCl0.5gK2HPO40.5gMgSO40.5gFeSO40.01g瓊脂15~20g水1000mlpH7.2-7.41kg/cm2高壓蒸汽滅菌20分鐘蛋白胨10g葡萄糖40g瓊脂15~20g水1000mlpH自然0.56kg/cm2高壓蒸汽滅菌15~20分鐘改良沙氏培養(yǎng)基新陳代謝（Metabolism）

一般泛指生物與周圍環(huán)境進行物質交換和能量交換的過程。

生物小分子合成生物大分子合成代謝（同化）耗能新陳代謝能量代謝物質代謝產能分解代謝（異化）生物大分子分解為生物小分子IMViC試驗I——吲哚試驗M——甲基紅試驗V——VP試驗C——枸櫞酸鹽利用試驗大腸桿菌——++