知識點1微生物的6類營養(yǎng)要素

第四章微生物的營養(yǎng)和培養(yǎng)基Chapter4MicrobialNutritionandCulturemedium化學與生命科學學院卜寧ChemistryandLifeScienceCollege第四章微生物的營養(yǎng)和培養(yǎng)基第一節(jié)微生物的6類營養(yǎng)要素第二節(jié)微生物的營養(yǎng)類型第三節(jié)營養(yǎng)物質進入細胞的方式第四節(jié)培養(yǎng)基第一節(jié)微生物的6類營養(yǎng)要素一、微生物細胞的化學組成二、營養(yǎng)物質及其生理功能微生物是雜食性的：一般生物能利用的，微生物能利用；一般生物不能利用的，微生物也能利用；對一般生物有害的，微生物還能利用。營養(yǎng)

生物體從外部環(huán)境中吸收生命活動所必需的物質和能量，以滿足其生長和繁殖需要的一種生理功能。（過程）營養(yǎng)物質

參與營養(yǎng)過程并具有營養(yǎng)功能的物質。它是一切微生物新陳代謝的基礎，可為微生物的生命活動提供結構物質、能量、代謝調節(jié)物質和生理與生存環(huán)境。

微生物通過多種方式從環(huán)境中吸收營養(yǎng)物質，不同類型的營養(yǎng)物質往往通過不同的運輸途徑進入細胞。

對微生物細胞組成的系統(tǒng)分析，了解微生物的營養(yǎng)需求，針對不同的微生物，根據(jù)不同的培養(yǎng)目標，配制適合微生物“胃口”培養(yǎng)基，是培養(yǎng)和研究微生物的基礎。

微生物的化學組成與各成分含量基本反映了微生物生長繁殖所需求的營養(yǎng)物的種類與數(shù)量。分析微生物的化學組成與各成分數(shù)量，是了解微生物營養(yǎng)需求的基礎，也是培養(yǎng)微生物時，設計與配制培養(yǎng)基乃至對生長繁殖過程進行調控的重要理論依據(jù)之一。1.元素組成：

C、H、O、N、P、S、K、Na、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Co、Zn、Mo。其中C、H、O、N、P、S占細胞干重的97%。

一、微生物細胞的化學組成2.元素在細胞內存在形式

(1)水：約占細胞濕重的90%,以游離水和結合水兩種形式存在

游離水：干重法可測得；

結合水：不易蒸發(fā)、不凍結、也不能滲透,占水總量的17%—28%(2)有機物：蛋白質、糖、脂類、核酸、維生素及其降解產(chǎn)物.(3)無機鹽：參與有機物組成，單獨存在于細胞質內以無機鹽的形式存在.3.影響微生物細胞化學組成的因素(1)微生物的種類：硫細菌、鐵細菌、海洋細菌含有較多的S、Fe、Cl和Na(2)菌齡：幼齡菌中含氮量較高。(3)培養(yǎng)條件：在氮源豐富的環(huán)境中生長的微生物含氮量較高。

二、6類營養(yǎng)物質及其生理功能碳源氮源無機鹽生長因子水能源1.碳源定義

凡可被用來構成細胞物質或代謝產(chǎn)物中碳素來源的營養(yǎng)物質。功能

提供合成細胞物質及代謝物的原料;并為整個生理活動提供所需要能源（異養(yǎng)—雙功能）。種類

無機含碳化合物：如CO2和碳酸鹽等。

有機含碳化合物：糖與糖的衍生物（多糖：如淀粉、麩皮、米糠等；飴糖；單糖）,脂類、醇類。有機酸、烴類、芳香族化合物以及各種含碳的化合物。工業(yè)

玉米粉、面粉、麩皮、米糠、糖蜜等實驗室

葡萄糖、果糖、蔗糖、淀粉、甘露醇、甘油、有機酸等糖類是許多微生物較易利用的碳源和能源，其次是醇類、有機酸類和脂類。微生物對糖的利用，單糖優(yōu)于雙糖和多糖，已糖勝于戊糖，葡萄糖勝于甘露糖、半乳糖；在多糖中，淀粉明顯優(yōu)于纖維素或幾丁質等多糖，同型多糖優(yōu)于瓊脂等雜多糖和其他聚合物（木質素）等定義

凡是能被微生物用來構成細胞物質或代謝產(chǎn)物中氮素來源的營養(yǎng)物質稱為氮源。功能

提供合成細胞中含氮物，如蛋白質、核酸，以及含氮代謝物等的原料；少數(shù)細菌可以銨鹽、硝酸鹽等氮源為能源。種類

無機氮：銨鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、尿素、氨、N2等；有機氮：蛋白質及其降解產(chǎn)物（如胨、肽、氨基酸）a.速效氮源：實驗室常用牛肉膏、蛋白質、酵母膏做氮源b.遲效氮源：生產(chǎn)用魚粉、玉米漿、豆餅、花生餅等。氣體氮：固氮微生物以分子氮為唯一氮源2.氮源遲效氮源：不能被微生物直接吸收，蛋白氮必須通過水解之后降解成胨、肽、氨基酸等才能被機體細胞利用的有機氮源。速效氮源：無機氮源或以蛋白質降解產(chǎn)物形式存在的有機氮源可以被微生物細胞直接吸收和利用的有機氮源。

速效氮源通常有利于機體的生長，遲效氮源有利于代謝產(chǎn)物的形成。生理酸性鹽：由于其陽離子中的氮被微生物選擇性吸收利用而造成培養(yǎng)基的pH下降的鹽。如(NH4)2SO4

生理堿性鹽：由于其陰離子中的氮被微生物選擇性吸收利用而造成培養(yǎng)基的pH上升的鹽。如NaNO3

生理功能參與細胞結構物質的組成；參與酶的組成及調節(jié)酶的活性；參與能量轉移；調節(jié)并維持細胞滲透壓的平衡；作為某些微生物的能源物質3.無機鹽類大量（主要/宏量）元素：

P、S、K、Na、Ca、Mg等，需要量：10-3~10-4M微量元素：Fe、Mn、Cu、Co、Zn、Mo等，需要量：10-6~10-8M

一般微生物生長所需要的無機鹽有：硫酸鹽、磷酸鹽、氯化物以及含有鈉、鉀、鎂、鐵等金屬元素的化合物。無機元素的來源和功能元素 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、某些細菌和藍細菌需要Ca Ca(NO3)2、CaCl2 胞外酶穩(wěn)定劑、蛋白酶輔因子、細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-阿拉伯糖異構酶等的輔因子Cu CuSO4 氧化酶、酪氨酸酶的輔因子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

微生物生長所必需，但不能用簡單的碳氮源自行合成的微量有機物質。不同微生物需求的生長因子的種類和數(shù)量不同。種類：維生素、氨基酸、堿基需要量：維生素：1—50ug/L

氨基酸：20—50ug/L

堿基：10—20ug/L

核苷或核苷酸：200—2000ug/L4.生長因子缺乏合成生長因子能力的微生物稱為營養(yǎng)缺陷型微生物根據(jù)微生物對生長因子的需要存在差異，可分為：1.野生型(原養(yǎng)型)

不需要生長因子而能在基礎培養(yǎng)基上生長的菌株稱野生型菌或原養(yǎng)型。2.營養(yǎng)缺陷型

某些菌株發(fā)生突變(自然突變或人工誘變)后，失去合成某種(或某些)對該菌株生長必不可少的物質(通常是生長因子如氨基酸、維生素)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。注：營養(yǎng)缺陷型菌株經(jīng)常用來進行微生物遺傳學方面的研究。培養(yǎng)基中添加生長因子的措施

由于對某些微生物所需的生長因子不了解，因此常在培養(yǎng)基里添加富含生長因子的物質

酵母膏，牛肉膏，玉米漿，肝浸汁，麥芽汁水的生理功能細胞的重要組分，維持細胞正常形態(tài)微生物進行代謝活動的介質參與細胞內一系列生化反應調節(jié)和控制細胞溫度維持蛋白質、核酸等生物大分子穩(wěn)定的天然構象5.水環(huán)境中水的存在狀態(tài)

結合水：與溶質或其它分子結合而不能被微生物所利用狀態(tài)的水；

游離水：可以被微生物所利用的水

水活度

在一定溫度和壓力下，溶液的蒸氣壓力與

同樣條件下純水蒸氣壓力之比。

aw=p/p0p：溶液蒸氣壓力

p0：純水蒸氣壓力

微生物生長要求：aw=0.63-0.99在常溫常壓下，純水的aw為1.00。當溶質溶解在水中以后，使分子間的引力增加，冰點下降，沸點上升，蒸汽壓下降，aw變小。溶液濃度與水活度成反比，溶質越多，aw越小，反之，aw越大。幾類微生物生長最適aW微生物aW

一般細菌0.91

酵母菌0.