第3章 微生物營養(yǎng)與代謝課件

第3章微生物營養(yǎng)與代謝3.1.1微生物營養(yǎng)物質(zhì)和營養(yǎng)類型3.1.2微生物營養(yǎng)物質(zhì)的吸收機(jī)制3.1.3微生物的營養(yǎng)類型3.1.4培養(yǎng)基3.1微生物的營養(yǎng)第3章微生物營養(yǎng)與代謝3.1微生物的營養(yǎng)微生物營養(yǎng)微生物和其他生物一樣，為了生活要進(jìn)行各種代謝活動(dòng)，就必須從周圍環(huán)境中吸收適當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)，這些物質(zhì)稱為營養(yǎng)物。營養(yǎng)物是微生物新陳代謝和一切生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。

第3章微生物營養(yǎng)與代謝它的作用主要有三個(gè)方面：1.作為組成微生物細(xì)胞的原料；2.供給生命活動(dòng)中能量的來源；3.形成微生物代謝的來源；第3章微生物營養(yǎng)與代謝營養(yǎng)：

微生物在其生長過程中獲取生命活動(dòng)所需的能量和結(jié)構(gòu)物質(zhì)的生理過程。營養(yǎng)物質(zhì)：

外界環(huán)境可為細(xì)胞提供結(jié)構(gòu)組分、能量、代謝調(diào)節(jié)物質(zhì)和良好生長環(huán)境的化學(xué)物質(zhì)。

營養(yǎng)物質(zhì)是微生物生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，而營養(yǎng)是生物維持和延續(xù)其生命形式的一種生理過程。概念區(qū)分：3.1.1微生物細(xì)胞的化學(xué)組成和營養(yǎng)要素第3章微生物營養(yǎng)與代謝3.1.1微生物細(xì)胞的化學(xué)組成和營養(yǎng)要素3.1.1微生物細(xì)胞的化學(xué)組成微生物細(xì)胞水（70%-90%）干物質(zhì)有機(jī)物

無機(jī)物（鹽）微生物、動(dòng)物、植物之間存在“營養(yǎng)上的統(tǒng)一性”蛋白質(zhì)、多糖、脂、核酸、維生素、有機(jī)酸等及其降解產(chǎn)物第3章微生物營養(yǎng)與代謝這些化學(xué)元素都來自胞外環(huán)境。微生物細(xì)胞利用這些化學(xué)元素物質(zhì)制造其細(xì)胞物質(zhì)和組分，并進(jìn)一步將它們組織成為細(xì)胞結(jié)構(gòu)。細(xì)胞化學(xué)元素組成：主要元素：碳、氫、氧、氮、磷、硫、鉀、鎂、鈣、鐵；微量元素：鋅、錳、鈉、氯、鉬、硒、鈷、銅、鎢、鎳、硼等。第3章微生物營養(yǎng)與代謝3.1.1.2微生物的營養(yǎng)要素及其生理功能

碳源，氮源，能源，生長因子，無機(jī)鹽，水營養(yǎng)要素的功能：1）構(gòu)成細(xì)胞結(jié)構(gòu)組分和代謝產(chǎn)物的原料；2）提供能量；3）調(diào)節(jié)新陳代謝。微生物的6大營養(yǎng)要素：第3章微生物營養(yǎng)與代謝微生物與動(dòng)植物營養(yǎng)要素的比較第3章微生物營養(yǎng)與代謝1、水功能：（1）營養(yǎng)物質(zhì)或代謝廢物運(yùn)輸?shù)谋貍湮镔|(zhì)；（2）直接作為反應(yīng)物或產(chǎn)物參與體內(nèi)多種生化反應(yīng)；（3）水還是許多有機(jī)物中氫和氧的來源，例如烷烴分解過程；（4）許多酶促反應(yīng)必須在水溶液中才能進(jìn)行；（5）水分子之間形成的氫鍵使得水成為一種很好的溫度緩沖劑。（6）水是熱的良導(dǎo)體，有利于散熱，不致于因代謝產(chǎn)熱而使細(xì)胞局部溫度上升；（7）作為活細(xì)胞中含量最高的成分，水對(duì)于維持細(xì)胞自身形狀以及生物大分子的天然結(jié)構(gòu)起著重要的作用。第3章微生物營養(yǎng)與代謝水在細(xì)胞中有兩種存在形式：結(jié)合水和游離水。不同生物及不同細(xì)胞結(jié)構(gòu)中游離水的含量比較

人體平均60%

海蟄約96%

霉菌孢子約39%幾種生物的孢子皮層約70%游離水含量

細(xì)菌芽孢微生物核心極低細(xì)菌約80%

營養(yǎng)體酵母約75%

霉菌約85%游離水的含量可用水活度aw（Wateractivity）表示。水活度：在相同溫度和壓力下，體系中溶液的水的蒸汽壓與純水的水蒸汽壓之比。微生物能在aw=0.63～0.99的條件下生長。特定微生物對(duì)aw的要求是一定的。

第3章微生物營養(yǎng)與代謝定義：凡是可以作為微生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)或代謝產(chǎn)物中碳架來源的營養(yǎng)物質(zhì)功能:構(gòu)成細(xì)胞成分（需要量最大的元素，50%）；形成代謝產(chǎn)物和儲(chǔ)藏物；為異養(yǎng)型微生物提供能源。2.碳源（carbonsource）第3章微生物營養(yǎng)與代謝碳源譜：無機(jī)碳有機(jī)碳C.H.O型C.H.O.N型糖、有機(jī)酸、醇、脂類等（葡萄糖、蔗糖、淀粉、糖蜜等）氨基酸、簡單蛋白質(zhì)（氨基酸，明膠等）C.H型烴類（天然氣、石油、石蠟油等）C.H.O.N.X型復(fù)雜蛋白質(zhì)、核酸等（牛肉膏、蛋白胨、花生餅粉等）C.O型CO2C.O.X型NaHCO3CaCO3第3章微生物營養(yǎng)與代謝

特點(diǎn)1）根據(jù)微生物利用有機(jī)碳或無機(jī)碳，可將微生物分為：異養(yǎng)微生物：有機(jī)碳自養(yǎng)微生物：無機(jī)碳2）碳源譜廣（微生物>>植物>動(dòng)物）；3）最適碳源：C.H.O型，糖類（異養(yǎng)微生物）糖>有機(jī)酸，醇>脂單糖>雙糖>多糖（淀粉>纖維素,木質(zhì)素,幾丁質(zhì)）己糖>戊糖葡萄糖，果糖>甘露糖，半乳糖第3章微生物營養(yǎng)與代謝4）微生物對(duì)碳源利用具有選擇性混合存在葡萄糖：首先利用（速效碳源）乳糖：后利用（遲效碳源）5）不同微生物，其碳源譜不同（利用碳源物質(zhì)的能力有差別）洋蔥假單胞菌：90種以上甲烷菌：甲醇和甲烷6）異養(yǎng)微生物：碳源=能源（雙功能營養(yǎng)物）第3章微生物營養(yǎng)與代謝

選擇碳源原則1）根據(jù)微生物的生理機(jī)能選擇；

2）考慮經(jīng)濟(jì)效益，防止降格使用第3章微生物營養(yǎng)與代謝定義：凡是構(gòu)成微生物細(xì)胞物質(zhì)或代謝產(chǎn)物中氮元素來源的營養(yǎng)物質(zhì)

。功能構(gòu)成細(xì)胞組分（需要量僅次于碳源，~12%）；構(gòu)成代謝產(chǎn)物；某些自養(yǎng)菌的能源（如硝化細(xì)菌：氨和亞硝酸鹽兼氮源和能源）氮源譜無機(jī)氮N.H，N.O，N有機(jī)氮N.C.H.ON.C.H.O.X尿素、氨基酸、蛋白胨，明膠復(fù)雜蛋白質(zhì)、核酸（牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、魚粉、餅粉、蠶蛹粉、玉米漿等）硫酸胺、硝酸鉀、氨、氮?dú)?.氮源（nitrogensource）第3章微生物營養(yǎng)與代謝生理酸性鹽:當(dāng)以（NH4）2SO4為唯一氮源時(shí)，NH4＋被利用后，培養(yǎng)基的pH下降，稱為“生理酸性鹽”；生理堿性鹽:當(dāng)以KNO3為氮源時(shí)，NO3－被利用后，培養(yǎng)基的pH上升，稱為“生理堿性鹽”。

利用NH4NO3為氮源，可以避免pH急劇升降，但是，NH4＋的吸收快，NO3—的吸收滯后，所以，培養(yǎng)基pH會(huì)先降后升。第3章微生物營養(yǎng)與代謝“氨基酸自養(yǎng)型生物”（Aminoacidautotroph）:凡是能將非氨基酸類的簡單氮源（例如尿素、銨鹽、硝酸鹽和氮?dú)猓┳孕泻铣缮L代謝所需要的一切氨基酸的微生物?！鞍被岙愷B(yǎng)型生物”（Aminoacidheterotroph）:凡需要從外界吸收現(xiàn)成氨基酸作氮源的微生物。

所有的動(dòng)物和大量異養(yǎng)微生物是氨基酸異養(yǎng)型的，而所有綠色植物和很多微生物是氨基酸自養(yǎng)型的。遲效性氮源:不能直接被菌體利用的氮源。反之則被稱為“速效性氮源”。第3章微生物營養(yǎng)與代謝

氮源一般只提供合成細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞中其他結(jié)構(gòu)的原料，不作為能源。只有少量細(xì)菌，如硝化細(xì)菌能利用銨鹽、硝酸鹽作氮源和能源。某些梭菌對(duì)糖的利用不活躍，可以利用氨基酸為唯一的能源。第3章微生物營養(yǎng)與代謝宏量元素：P、S、K、Mg、Na、Ca等（10-3~10-4mol/L）；微量元素：Fe、Zn、Mn、Mo、Co、Cu、Ni等（10-6~10-8mol/L）其中：Fe是介于微量元素和宏量元素之間的元素。功能①構(gòu)成細(xì)胞的組成成分；②作為酶的活性中心；③維持酶的活性；④調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓，氫離子濃度和氧化還原電位；⑤作為某些自養(yǎng)菌的能源。

4.無機(jī)鹽（inorganicsalt）第3章微生物營養(yǎng)與代謝(1)磷：合成核酸、磷脂、一些輔酶（NAD，NADP，CoA等）及高能磷酸化合物的重要原料。一般都以K2HPO4和KH2PO4的形式人為地提供。(2)硫:某些氨基酸（如半胱氨酸和蛋氨酸）、輔酶因子（如輔酶A，生物素，硫辛酸和硫胺素）和谷胱甘肽的組成成分。也是某些自養(yǎng)菌的能源物質(zhì)。微生物從含硫化合物中得到硫。一般人為的提供形式為MgSO4。(3)鎂:一些酶（如己糖激酶，異檸檬酸脫氫酶，羧化酶和固氮酶）的激活劑，是光合細(xì)菌菌綠素的組成成分；具有穩(wěn)定核糖體、細(xì)胞膜和核酸的作用。缺乏鎂，細(xì)胞生長就會(huì)停止。微生物可以利用硫酸鎂或其他鎂鹽。第3章微生物營養(yǎng)與代謝(4)鉀：不參加細(xì)胞結(jié)構(gòu)物質(zhì)的組成，但它是許多酶（如果糖激酶）的激活劑，與原生質(zhì)的膠體特性和細(xì)胞膜的透性有關(guān)。鉀在胞內(nèi)的濃度比胞外高許多倍。各種無機(jī)鉀鹽，尤其是磷酸鉀鹽（磷酸二氫鉀，磷酸氫二鉀）可作為鉀源。(5)鈣：一般不參與微生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)物質(zhì)（除細(xì)菌芽孢外），但它是某些酶（如蛋白酶類）的激活劑，還參與細(xì)胞膜通透性的調(diào)節(jié)。各種水溶性的鈣鹽，如CaCl2及CaCO3等都是微生物的鈣元素來源。(6)鈉：與細(xì)胞滲透壓調(diào)節(jié)有關(guān)。胞內(nèi)濃度低，而胞外濃度高。對(duì)嗜鹽菌來說，鈉除了維持細(xì)胞的滲透壓外，還與營養(yǎng)物的吸收有關(guān)，如吸收葡萄糖就需要Na＋的幫助。第3章微生物營養(yǎng)與代謝(7)微量元素：與酶活性有關(guān)，或參與酶的組成，或是許多酶的調(diào)節(jié)因子。鐵：過氧化氫酶、過氧化物酶、細(xì)胞色素和細(xì)胞色素氧化酶的組成元素，也是鐵細(xì)菌的能源，鐵含量太低會(huì)影響白喉?xiàng)U菌形成白喉毒素；銅：多酚氧化酶和抗壞血酸氧化酶的成分；鋅：醇脫氫酶、乳酸脫氫酶、肽酶和脫羧酶的輔助因子；鈷：參與維生素B12的組成；鉬：參與固氮酶的組成；錳：超氧化物酶的激活劑。第3章微生物營養(yǎng)與代謝

無機(jī)鹽離子的提供方式常量元素：K2HPO4，MgSO4（提供4種主要元素）微量元素：自來水，玻璃器皿第3章微生物營養(yǎng)與代謝定義

微生物生長不可缺少的(自身不能合成或合成量不足以滿足微生物生長需要的)微量有機(jī)物質(zhì)稱為生長因子（growthfactor），一般包括維生素、氨基酸及嘌吟、嘧啶等。功能

作為輔酶或輔基參與代謝；核酸和蛋白質(zhì)的成分。5.生長因子（growthfactor）核黃素：梭菌屬，假絲酵母屬等維生素B12：鏈霉菌屬，丙酸桿菌屬，假單胞菌屬輔酶A：短桿菌屬維生素C：葡萄糖酸桿菌屬，歐文氏菌屬，棒桿菌屬維生素D：酵母屬有些微生物能夠合成大量的維生素，可采用工業(yè)發(fā)酵法生產(chǎn)第3章微生物營養(yǎng)與代謝如何提供生長因子？天然培養(yǎng)基半合成培養(yǎng)基酵母膏（19種氨基酸，維生素）玉米漿（20種氨基酸，6種維生素）肝浸汁麥芽汁合成培養(yǎng)基添加配制的維生素復(fù)合液第3章微生物營養(yǎng)與代謝生長因子的微生物學(xué)分析法圖5-1培養(yǎng)基中維生素B12的濃度和需維生素B12微生物生長間的關(guān)系。培養(yǎng)物的光密度和生長量成正比第3章微生物營養(yǎng)與代謝

能源譜：

化學(xué)物質(zhì)：化能營養(yǎng)型

有機(jī)物：化能異養(yǎng)微生物（能源=碳源）無機(jī)物：化能自養(yǎng)微生物

還原態(tài)無機(jī)物氧化提供能量。

(還原態(tài)無機(jī)物:NH4+，NO-2，H2S，H2，F(xiàn)e2+）輻射能：光能營養(yǎng)型

光能自養(yǎng)微生物光能異養(yǎng)微生物為微生物生命活動(dòng)提供最初能量來源的物質(zhì)或輻射能6.能源（energysource）第3章微生物營養(yǎng)與代謝單功能營養(yǎng)物：光（能源）雙功能營養(yǎng)物：葡萄糖(C源，能源)多功能營養(yǎng)物：酵母膏（C源，N源，生長因子等）第3章微生物營養(yǎng)與代謝3.1.2微生物營養(yǎng)物質(zhì)的吸收機(jī)制一、影響微生物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)吸收的因素1、第一因素：細(xì)胞膜細(xì)胞膜——選擇性透膜細(xì)胞莢膜、粘液層以及細(xì)胞壁2、第二因素：微生物細(xì)胞生活的環(huán)境

pH值、溫度3、第三因素：被吸收物質(zhì)的特性。

分子量、溶解度(影響物質(zhì)的溶解度、細(xì)胞膜的流動(dòng)性和運(yùn)輸系統(tǒng)的活性)第3章微生物營養(yǎng)與代謝3.1.2微生物營養(yǎng)物質(zhì)的吸收機(jī)制二、微生物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式

是否消耗能量是否需要載體是否發(fā)生被吸收物的化學(xué)變化。。。。。。。簡單擴(kuò)散促進(jìn)擴(kuò)散主動(dòng)運(yùn)輸基團(tuán)轉(zhuǎn)位根據(jù)微生物對(duì)物質(zhì)的吸收過程：第3章微生物營養(yǎng)與代謝3.1.2微生物營養(yǎng)物質(zhì)的吸收機(jī)制二、微生物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式1、簡單擴(kuò)散（稱被動(dòng)擴(kuò)散）

被吸收物質(zhì)依靠其在細(xì)胞內(nèi)外的濃度梯度為動(dòng)力，從濃度高的地區(qū)向濃度低的胞內(nèi)擴(kuò)散的過程。SSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSS胞外胞膜胞內(nèi)SSS第3章微生物營養(yǎng)與代謝3.1.2微生物營養(yǎng)物質(zhì)的吸收機(jī)制二、微生物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式1、簡單擴(kuò)散（稱被動(dòng)擴(kuò)散）簡單擴(kuò)散的特點(diǎn)：c.無需消耗能量a.非特異性的b.吸收過程不發(fā)生化學(xué)變化第3章微生物營養(yǎng)與代謝3.1.2微生物營養(yǎng)物質(zhì)的吸收機(jī)制二、微生物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式1、簡單擴(kuò)散（稱被動(dòng)擴(kuò)散）

營養(yǎng)物質(zhì)簡單擴(kuò)散能力的影響因素：a.吸收營養(yǎng)物質(zhì)的分子大小b.溶解性(脂溶性或水溶性)c.極性大小d.膜外pHe.溫度第3章微生物營養(yǎng)與代謝3.1.2微生物營養(yǎng)物質(zhì)的吸收機(jī)制二、微生物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式SSSSSSSSSSSSSSTSSSSSS胞外胞膜胞內(nèi)2、促進(jìn)擴(kuò)散

以細(xì)胞內(nèi)外的濃度梯度為動(dòng)力，在載體物質(zhì)參與下，物質(zhì)從濃度高的胞外向濃度低的胞內(nèi)擴(kuò)散。（真核微生物）滲透酶：在細(xì)胞膜上具有運(yùn)載營養(yǎng)物質(zhì)功能的特異性蛋白。TSTST第3章微生物營養(yǎng)與代謝3.1.2微生物營養(yǎng)物質(zhì)的吸收機(jī)制二、微生物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式2、促進(jìn)擴(kuò)散

與簡單擴(kuò)散的相同點(diǎn)：c.無需代謝能。a.被動(dòng)的擴(kuò)散。b.無化學(xué)變化。第3章微生物營養(yǎng)與代謝3.1.2微生物營養(yǎng)物質(zhì)的吸收機(jī)制二、微生物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式2、促進(jìn)擴(kuò)散促進(jìn)擴(kuò)散獨(dú)有的特點(diǎn)：

a.載體的專一性

b.運(yùn)輸速率提高第3章微生物營養(yǎng)與代謝3.1.2微生物營養(yǎng)物質(zhì)的吸收機(jī)制二、微生物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式3、主動(dòng)運(yùn)輸

以代謝能為動(dòng)力，在載體參與下，將物質(zhì)從胞外向胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)。SSSSSSSSSSSSTSSSSSS胞外胞膜胞內(nèi)TSTST第3章微生物營養(yǎng)與代謝3.1.2微生物營養(yǎng)物質(zhì)的吸收機(jī)制二、微生物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式3、主動(dòng)運(yùn)輸主動(dòng)運(yùn)輸同促進(jìn)擴(kuò)散的共同點(diǎn)：

a.載體b.載體構(gòu)型的變化第3章微生物營養(yǎng)與代謝3.1.2微生物營養(yǎng)物質(zhì)的吸收機(jī)制二、微生物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式3、主動(dòng)運(yùn)輸主動(dòng)運(yùn)輸與促進(jìn)擴(kuò)散的不同點(diǎn)：a.動(dòng)力b.載體構(gòu)型變化原理第3章微生物營養(yǎng)與代謝3.1.2微生物營養(yǎng)物質(zhì)的吸收機(jī)制二、微生物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式4、基團(tuán)轉(zhuǎn)位：

被吸收物質(zhì)以微生物的代謝能為動(dòng)力，通過一個(gè)復(fù)雜的運(yùn)輸系統(tǒng)從胞外轉(zhuǎn)運(yùn)到胞內(nèi)，并發(fā)生化學(xué)變化。（厭氧細(xì)菌和兼性厭氧細(xì)菌）大腸桿菌磷酸轉(zhuǎn)移酶體系與葡萄糖的運(yùn)輸?shù)?章微生物營養(yǎng)與代謝3.1.2微生物營養(yǎng)物質(zhì)的吸收機(jī)制三、幾種主要營養(yǎng)物質(zhì)的吸收1、糖：促進(jìn)擴(kuò)散、基團(tuán)轉(zhuǎn)位、主動(dòng)運(yùn)輸。2、肽與氨基酸：主動(dòng)運(yùn)輸（主要方式）、促進(jìn)擴(kuò)散（次要方式）3、離子：主動(dòng)運(yùn)輸?shù)?章微生物營養(yǎng)與代謝3.1.3微生物的營養(yǎng)類型異養(yǎng)型(heterotrophs):以有機(jī)物為碳源自養(yǎng)型(autotrophs):以CO2為唯一或主要碳源生長所需要的營養(yǎng)物質(zhì)(碳源)生物生長過程中能量的來源光能營養(yǎng)型(phototrophs):以光為能源化能營養(yǎng)型(chemotrophs):以有機(jī)物氧化釋放的化學(xué)能為能源提供供氫體（電子供體）的不同無機(jī)營養(yǎng)型(lithotrophs):以還原性無機(jī)物為供氫體有機(jī)營養(yǎng)型(organotrophs):以有機(jī)物為供氫體第3章微生物營養(yǎng)與代謝根據(jù)微生物所利用碳源、能源的不同，可分為四種基本營養(yǎng)類型：1.光能自養(yǎng)型2.光能異養(yǎng)型3.化能自養(yǎng)型4.化能異養(yǎng)型第3章微生物營養(yǎng)與代謝1．光能自養(yǎng)型（光能無機(jī)營養(yǎng)型）

能以CO2為唯一或主要碳源；

通過光合作用獲取生長所需能量；

以無機(jī)物（如H2、H2S、S等）作為供氫體，使CO2還原為細(xì)胞物質(zhì)；

例如，藻類及藍(lán)細(xì)菌。同植物一樣，以水為供氫體，進(jìn)行產(chǎn)氧型的光合作用，合成細(xì)胞物質(zhì)。而紅硫細(xì)菌，以H2S為供氫體，產(chǎn)生細(xì)胞物質(zhì)，并伴隨硫元素的產(chǎn)生。CO2+2H2A光能光合色素[CH2O]+2A+H2O(H2A某二元酸

)第3章微生物營養(yǎng)與代謝2．光能異養(yǎng)型（光能有機(jī)營養(yǎng)型）

不能以CO2為主要或唯一的碳源；

以有機(jī)物為供氫體，通過光能將CO2還原為細(xì)胞物質(zhì)；

生長時(shí)大多數(shù)需要外源的生長因子。

例如，紅螺菌屬中的一些細(xì)菌能利用異丙醇作為供氫體，將CO2還原成細(xì)胞物質(zhì)，同時(shí)積累丙酮。CHOH

+CO2H3CH3C2光能光合色素2CH3C0CH3+[CH2O]+H2O異丙醇丙酮第3章微生物營養(yǎng)與代謝光能自養(yǎng)型和光能異養(yǎng)型微生物可利用光能生長，在地球早期生態(tài)環(huán)境的演化過程中起重要作用。目前在高濃度有機(jī)廢水的處理中應(yīng)用意義重大。代表菌種主要的氫供體主要碳源生長條件綠硫細(xì)菌H2S,H2SO3,H2CO2厭氣,明紅硫細(xì)菌H2S,H2SO3,H2,也利用有機(jī)物CO2,有機(jī)物厭氣,明紅螺菌H2,主要利用有機(jī)物CO2,主要是有機(jī)物厭氣,明好氣,明好氣,暗表光合菌種類及其特性菌第3章微生物營養(yǎng)與代謝3.化能自養(yǎng)型（化能無機(jī)營養(yǎng)型）

生長所需能量來自無機(jī)物氧化產(chǎn)生的化學(xué)能；

以CO2或碳酸鹽為唯一或主要碳源；以H2、H2S、Fe2+、NH3或NO2-等作供氫體，使CO2還原成細(xì)胞物質(zhì)。

化能自養(yǎng)型只存在于微生物中，可在完全無機(jī)及無光的環(huán)境中生長。它們廣泛分布于土壤及水環(huán)境中,參與地球物質(zhì)循環(huán)。2NH3＋3O2＋2H2O2HNO2＋4H+＋4OH－＋能量亞硝酸細(xì)菌CO2＋4H+[CH2O]＋H2O第3章微生物營養(yǎng)與代謝4.化能異養(yǎng)型（化能有機(jī)營養(yǎng)型）

生長所需能量來自有機(jī)物氧化過程產(chǎn)生的化學(xué)能；

生長所需的碳源主要是有機(jī)物（如淀粉、糖類、纖維素、有機(jī)酸等）

有機(jī)物通常既是碳源也是能源。（通過糖酵解途徑既可產(chǎn)生用于生物合成的碳骨架，也可釋放出ATP和NADH(還原型輔酶Ⅰ)。

）大多數(shù)細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物都是化能異養(yǎng)型微生物；所有致病微生物均為化能異養(yǎng)型微生物。第3章微生物營養(yǎng)與代謝化能異養(yǎng)型分為：腐生型(metatrophy)：利用無生命的有機(jī)物(如動(dòng)植物尸體和殘?bào)w)作為碳源。寄生型(paratrophy)：寄生在活的寄主體內(nèi)吸取營養(yǎng)物,離開寄主不能生存。

腐生型和寄生型之間還存在中間類型：兼性腐生型(facultivemetatrophy)或兼性寄生型(facultiveparatrophy)，如：人和動(dòng)物腸道內(nèi)普遍存在的大腸桿菌。第3章微生物營養(yǎng)與代謝

四種基本營養(yǎng)類型的比較：第3章微生物營養(yǎng)與代謝不同營養(yǎng)類型之間的界限并非絕對(duì)：

異養(yǎng)型微生物并非絕對(duì)不能利用CO2；

自養(yǎng)型微生物也并非不能利用有機(jī)物進(jìn)行生長；

有些微生物在不同生長條件下生長時(shí),其營養(yǎng)類型也會(huì)發(fā)生改變；舉例：紫色非硫細(xì)菌(purplenonsulphurbacteria)

沒有有機(jī)物時(shí)，同化CO2，

為自養(yǎng)型微生物；有機(jī)物存在時(shí)，利用有機(jī)物生長，為異養(yǎng)型微生物；光照和厭氧條件下，利用光能，為光能營養(yǎng)型微生物；黑暗與好氧條件下，依靠有機(jī)物氧化產(chǎn)生的化學(xué)能生長，為化能營養(yǎng)型微生物；微生物營養(yǎng)類型的可變性無疑有利于提高其對(duì)環(huán)境條件變化的適應(yīng)能力第3章微生物營養(yǎng)與代謝3.1.4培養(yǎng)基培養(yǎng)基:是人工配制的適合微生物生長繁殖或積累代謝產(chǎn)物所需要的營養(yǎng)物質(zhì)。培養(yǎng)基的作用：

為微生物提供理想的人工培養(yǎng)環(huán)境，以進(jìn)行微生物生命活動(dòng)規(guī)律的研究和微生物生物制品的生產(chǎn)。第3章微生物營養(yǎng)與代謝3.1.4培養(yǎng)基一、配制培養(yǎng)基的基本原則1、適合不同微生物的營養(yǎng)特點(diǎn)。

(1)從營養(yǎng)型的角度看生理特點(diǎn)不同細(xì)菌放線菌霉菌營養(yǎng)要求不同牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基高氏一號(hào)培養(yǎng)基馬丁氏培養(yǎng)基或蔡氏培養(yǎng)基(2)從類群的角度看自養(yǎng)微生物合成能力強(qiáng)簡單的無機(jī)物異養(yǎng)微生物合成能力弱至少提供一種有機(jī)物第3章微生物營養(yǎng)與代謝3.1.4培養(yǎng)基一、配制培養(yǎng)基的基本原則2、調(diào)配好培養(yǎng)基中各種營養(yǎng)成分的比例和濃度。

(1)濃度適中原則常量元素10-3-10-4mol/L微量元素10-6-10-8mol/L第3章微生物營養(yǎng)與代謝3.1.4培養(yǎng)基一、配制培養(yǎng)基的基本原則2、調(diào)配好培養(yǎng)基中各種營養(yǎng)成分的比例和濃度。

(2)營養(yǎng)比例原則

a.C/Nb.其它營養(yǎng)的比例（礦質(zhì)元素、氨基酸）同一種微生物在不同C/N培養(yǎng)基培養(yǎng)時(shí)，表現(xiàn)不同。短棒桿菌的谷氨酸發(fā)酵培養(yǎng)基C/N=4:1，菌體繁殖；

C/N=3:1，谷氨酸形成不同的微生物，所需營養(yǎng)物C/N不同。細(xì)菌、酵母菌細(xì)胞的C/N=5:1第3章微生物營養(yǎng)與代謝3.1.4培養(yǎng)基一、配制培養(yǎng)基的基本原則3、控制培養(yǎng)條件pHO2CO2滲透壓微生物生長繁殖培養(yǎng)條件影響影響微生物培養(yǎng)體系第3章微生物營養(yǎng)與代謝(1)培養(yǎng)基的pH值的控制。

3.1.4培養(yǎng)基一、配制培養(yǎng)基的基本原則a.根據(jù)各類微生物的特點(diǎn)來調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH值。霉菌、酵母菌適于酸性，(pH4.5-6.0左右)

細(xì)菌、放線菌喜中性或偏堿性(pH7.0-7.5左右)第3章微生物營養(yǎng)與代謝(1)培養(yǎng)基的pH值的控制。

3.1.4培養(yǎng)基一、配制培養(yǎng)基的基本原則

磷酸鹽、碳酸鹽、蛋白胨、氨基酸(配制培養(yǎng)時(shí)加入)

磷酸鹽緩沖作用的反應(yīng)式為：

H+(強(qiáng)酸)+HPO4

2-(弱堿)H2PO4-(弱酸)OH-(強(qiáng)堿)+H2PO4-(弱酸)HPO42-(弱堿)+H2O

碳酸鈣（配制培養(yǎng)基時(shí)加入）

酸或堿（培養(yǎng)過程中加入）b.使用pH值緩沖劑第3章微生物營養(yǎng)與代謝由微生物與氧氣的關(guān)系形成了三類微生物：

專性好氧性微生物專性厭氧性微生物

兼性厭氧的微生物3.1.4培養(yǎng)基一、配制培養(yǎng)基的基本原則實(shí)踐對(duì)策：專性好氧性微生物：空氣提供氧氣、工業(yè)上采用通氣裝置。專性厭氧性微生物：采用理化方法除氧、向培養(yǎng)體系加入還原劑

（胱氨酸、巰基乙酸鈉、Na2S和抗壞血酸）(2)O2濃度的調(diào)節(jié)第3章微生物營養(yǎng)與代謝（3）CO2的調(diào)節(jié)

對(duì)自養(yǎng)微生物來說，空氣中只占容積的0.03%的CO2量意味著什么？3.1.4培養(yǎng)基一、配制培養(yǎng)基的基本原則增加CO2供應(yīng)的途徑：紫硫細(xì)菌和綠硫細(xì)菌等厭氧性自養(yǎng)菌：培養(yǎng)基中加入NaHCO3(碳酸氫鈉)第3章微生物營養(yǎng)與代謝（4）滲透壓

3.1.4培養(yǎng)基一、配制培養(yǎng)基的基本原則細(xì)胞破裂質(zhì)壁分離第3章微生物營養(yǎng)與代謝按培養(yǎng)基成分分按培養(yǎng)基的用途分按物理性狀分3.1.4培養(yǎng)基二、培養(yǎng)基的類型培養(yǎng)基類型合成培養(yǎng)基半合成培養(yǎng)基天然培養(yǎng)基選擇培養(yǎng)基富集培養(yǎng)基鑒別培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基半固體培養(yǎng)基第3章微生物營養(yǎng)與代謝1、按照培養(yǎng)基成分分：

a.合成培養(yǎng)基

化學(xué)成分和濃度完全清楚的物質(zhì)配制的培養(yǎng)基。3.1