1、 微生物的营养微生物的营养与培养基与培养基 你认识到了吗你认识到了吗l了解、认识了各种微生物的形态和繁殖特点，就为进一步认识、研究并利用微生物打下了基础。l要研究、利用微生物的有益特性以及防止、控制微生物的有害影响，就必须首先能够培养它，才能进一步研究其生理生化、生长代谢以及遗传变异等特征，使之尽量在人类的掌控之内。因此，学习微生物的营养和培养基知识，是实现认识、利用和研究微生物的必要基础。？。？。l营养(nutrition)：生物体从外部环境中摄取摄取生命活动必需的物质物质和能量能量，以满足正常生长、繁殖和各种生理活动之所需。广义地说，营养是微生物获得和利用营养物的过程，是微生物维持和延续其
2、生命形式的一种基本生理过程。l营养物(nitrient)：具有营养功能的物质和能量（指光能对微生物来说）营养是生命活动的起点，是必需的物质基础。营养是生命活动的起点，是必需的物质基础。微生物的营养过程为其生命活动提供了物质、能量、代谢调节物和必要的生理环境的保障。第一节微生物的营养六要素第一节微生物的营养六要素1 微生物菌体的化学组成微生物菌体的化学组成元素水平元素水平主要元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙等、钾、镁、钙等微量元素：锌、锰、氯、钼、硒、钴、铜等锌、锰、氯、钼、硒、钴、铜等 占细胞干重的占细胞干重的97%97%2 微生物的营养要素微生物的营养要素营养六
3、要素营养六要素：碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水按照营养物质在菌体中的生理作用的不同，可以将按照营养物质在菌体中的生理作用的不同，可以将它们分成六大类。它们分成六大类。无论从元素水平还是营养要素水平，微生物的营养要求无论从元素水平还是营养要素水平，微生物的营养要求与摄食型的动物（含人类）和光合自养型的植物都十分与摄食型的动物（含人类）和光合自养型的植物都十分接近。接近。生物之间存在生物之间存在“营养上的统一性营养上的统一性”2.1 碳源碳源在微生物生长繁殖过程中，能为其提供在微生物生长繁殖过程中，能为其提供碳素营养来碳素营养来源源的物质称碳源。即，是
4、的物质称碳源。即，是用来构建菌体物质中或代用来构建菌体物质中或代谢产物中的谢产物中的碳素骨架碳素骨架的营养物质。的营养物质。碳源谱碳源谱有机碳C.H.O无机碳C.O,C.O.X异养微生物自养微生物微生物利用的碳源物质主要有糖类、有机酸、醇类、微生物利用的碳源物质主要有糖类、有机酸、醇类、脂类、烃类、和蛋白质、氨基酸、核酸以及脂类、烃类、和蛋白质、氨基酸、核酸以及CO2、碳酸盐等等。碳酸盐等等。从微生物的整体来看，从微生物的整体来看，可利用的碳源物质的范围称可利用的碳源物质的范围称碳源谱碳源谱。可以无机碳源提供主要碳素营养的可以无机碳源提供主要碳素营养的自养微生物自养微生物（较少）（较少）自然界
5、中，利用有机碳源的微生物种类占绝大多数。自然界中，利用有机碳源的微生物种类占绝大多数。其中必须以有机碳源提供碳素营养的其中必须以有机碳源提供碳素营养的异养微生物异养微生物（绝大多数）；（绝大多数）；从整体上看，微生物是自然界中碳源谱最广的生命从整体上看，微生物是自然界中碳源谱最广的生命形式。形式。从某种角度来说，世界上存在的所有有机物，几乎从某种角度来说，世界上存在的所有有机物，几乎没有微生物不能利用的！没有微生物不能利用的！微生物的生物多样性微生物的生物多样性l对大多数异养菌来说，其最适碳源是“C.H.O”型碳源，其中：糖类最广泛、最经济 酸醇脂类次要糖类中：单糖双糖、多糖己糖戊糖葡萄糖、果
6、糖半乳糖、甘露糖等淀粉纤维素、几丁质等一般不把含蛋白质、氨基酸的牛肉膏、蛋白胨等原料降格一般不把含蛋白质、氨基酸的牛肉膏、蛋白胨等原料降格做碳源使用。做碳源使用。目前在微生物发酵工业中所利用的碳源物质主要有目前在微生物发酵工业中所利用的碳源物质主要有单糖、蔗糖、淀粉、糖蜜、麸皮、米糠单糖、蔗糖、淀粉、糖蜜、麸皮、米糠.注意：注意：l“碳源谱广泛”是针对整个微生物界来说的，对某一具体微生物来说，差异很大。l对一切异养菌来说，其碳源可同时兼作能源能源，因此碳源是它们的双功能营养物双功能营养物。l对天然来源的碳源营养物（如糖蜜、淀粉质原料）来说，除主要提供碳源营养外，其中还含有氨基酸、无机盐等多种营
7、养成分。在微生物生长繁殖过程中，能为其提供在微生物生长繁殖过程中，能为其提供氮素营养来源氮素营养来源的物质称氮源。即，是用来满足菌体物质中或代谢产的物质称氮源。即，是用来满足菌体物质中或代谢产物中的氮素需要的营养物质。物中的氮素需要的营养物质。2.2 氮源氮源氮源谱氮源谱有机氮N.C.H.O无机氮N.H,N.ONH3铵盐（NH4+）硝酸盐N2蛋白质核酸氨基酸尿素一般而言，能利用有机氮的也以利用无机氮一般而言，能利用有机氮的也以利用无机氮但是，能利用无机氮的不一定能利用有机氮。但是，能利用无机氮的不一定能利用有机氮。l对大多数异养菌来说，其最适氮源是“N.C.H.O”型或“N.C.H.O.X”型
8、氮源(有机氮源)，“N.H”型氮源(无机氮源，如NH4+)次之。l在论及微生物培养基成分时，最常用的有机氮源是牛肉膏牛肉膏、蛋白胨蛋白胨、酵母膏酵母膏及饼粕粉饼粕粉（黄豆饼、花生麸黄豆饼、花生麸）蚕蛹粉、蚕蛹粉、鱼粉鱼粉等氨基酸自养型生物氨基酸自养型生物：不需要氨基酸做氮源，能利用尿：不需要氨基酸做氮源，能利用尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮气等自行合成所需氨基酸的素、铵盐、硝酸盐甚至氮气等自行合成所需氨基酸的生物生物氨基酸异养型生物氨基酸异养型生物：需要从外界吸收现成的氨基酸做：需要从外界吸收现成的氨基酸做氮源才能满足需要的氮源才能满足需要的按对氨基酸的需要的不同，可将微生物生物分为：按对氨基酸的需
9、要的不同，可将微生物生物分为：2.3 能源能源能为微生物的生命活动提供最初能量来源的能为微生物的生命活动提供最初能量来源的营养物营养物或或辐射能辐射能，称能源。，称能源。能源谱能源谱化学物质辐射能化能异养微生物的能源有机物无机物化能自养微生物的能源化能自养微生物的能源光能自养和光能异养微生物的能源单功能营养物：如光能多功能营养物：如铵盐、氨基酸等2.4 生长因子生长因子微生物生长所必需的、但其自身不能合成或合成量不微生物生长所必需的、但其自身不能合成或合成量不足以满足机体生长需要的、需要量很小的足以满足机体生长需要的、需要量很小的有机化合物有机化合物.微微 生生 物物 生长因子生长因子 需要量
10、（需要量（/ml）III型肺炎链球菌（型肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae）胆碱胆碱 6 ug 金黄色葡萄球菌（金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）硫胺素硫胺素 0.5ng白喉棒杆菌（白喉棒杆菌（Cornebacterium diphtherriae）B-丙氨酸丙氨酸 1.5ug破伤风梭状芽孢杆菌（破伤风梭状芽孢杆菌（Clostridium tetani）尿嘧啶尿嘧啶 0-4ug肠膜状串珠菌（肠膜状串珠菌（Leuconostoc mesenteroides）吡哆醛吡哆醛 0.025ugl广义的生长因子维生素、生物碱、卟啉、甾醇、短链的分支或直链
11、脂肪酸、氨基酸等l狭义的生长因子仅指维生素生长因子自养型微生物生长因子自养型微生物：多数真菌、放线菌和不少细菌生长因子异养型微生物生长因子异养型微生物：乳酸菌、营养缺陷型突变株及 致病菌等生长因子过量合成的微生物生长因子过量合成的微生物：可用其生产有关的生长因子（如维生素），如阿舒假囊酵母生产B2，谢氏丙杆菌、有些链霉菌生产B12等。l配制培养基时，常使用生长因子丰富的天然物天然物质制备物质制备物作为补充生长因子的培养基成分。如：酵母膏、玉米浆、麦芽汁、肝浸液等。2.5 矿质元素矿质元素参与微生物中氨基酸和酶的组成；参与微生物中氨基酸和酶的组成；调节微生物的原生质胶体状态，维持细胞调节微生物的
12、原生质胶体状态，维持细胞的渗透与平衡的渗透与平衡酶的激活剂酶的激活剂除除C、H、O外的元素，有时又称无机盐，其基本作用：外的元素，有时又称无机盐，其基本作用：配制培养基时，大量元素一般首选K2HPO4、MgSO4等，可同时提供4种大量元素。常用天然水、自来水来配制培养基以提供各种微量元素.微量元素微量元素指那些在微生物生长过程中起重要作用，而机体对这些元素的指那些在微生物生长过程中起重要作用，而机体对这些元素的需要量极其微小的元素，需要量通常在需要量极其微小的元素，需要量通常在10-6-10-8mol/L，如：，如：锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、
13、钨、镍、硼等。根据微生物对矿质元素需要量的大小，可分为：根据微生物对矿质元素需要量的大小，可分为：大量元素：大量元素：Na、K、Mg、Ca、S、P等。等。2.6 水水生理功能主要有：生理功能主要有：起到溶剂与运输介质的作用；起到溶剂与运输介质的作用；参与细胞内一系列化学反应；参与细胞内一系列化学反应；维持蛋白质、核酸等生物大分子稳定的天然构象；维持蛋白质、核酸等生物大分子稳定的天然构象；通过水合作用与脱水作用控制由多亚基组成的结构通过水合作用与脱水作用控制由多亚基组成的结构.高比热、高汽化热等，以保证微生物的生命活动；高比热、高汽化热等，以保证微生物的生命活动；微生物细胞含水量很高，细菌、酵母和霉菌菌体分别微生物细胞含水量很高，细菌、酵母和霉菌菌体分别是是80%、75%和和85%，而霉菌孢子含水，而霉菌孢子含水39%，细菌芽，细菌芽孢含水很低，约为孢含水很低，约为30%左右。左右。
