第四章微生物的营养和培养基一、名词解释：01.营养物质（nutrient）：又叫营养素或营养，微生物从周围环境中吸收具有营养功能的各种物质，以满足合成细胞、提供能量和调节新陈代谢的需要，这些物质称为营养物。02.微生物营养（nutrition）：又叫营养作用，微生物从外部环境中吸收营养物并加以利用的过程。03.生长因子（growthfactor）：微生物生长不可缺少的微量有机物，其自身不能合成或合成量不足以满足机体生长需要，包括维生素、氨基酸及碱基等。04.水活度（wateractivity，cw）：用来表示水可被微生物利用程度的一个量。是指在一定的温度和压力下，溶液的蒸汽压与纯水的蒸汽压之比。微生物生存的水活度范围是为0.63~0.99之间。水活度值越大，水的可利用程度越高。05.初级主动运输（primaryactivetransport）：是指电子传递系统、ATP酶或细菌嗜紫红质引起的质子运输方式，从物质运输的角度考虑是一种质子的主动运输方式。06.次级主动运输（secondaryactivetransport）：通过初级主动运输建立的能化膜在质子浓度差（或电子差）消失的过程中，往往偶联其他物质的运输，包括同向运输、逆向运输和单向运输三种方式。07.膜泡运输（memberanevesicletransport）：细胞通过趋向运动靠近营养物质，将营养物质吸附到膜表面，然后在该物质附近膜内陷，包围该物质，最后形成一个含有营养物质的膜泡，之后膜泡离开膜而进入细胞内的运输方式。包括胞吞作用和胞饮作用。1
1 第四章 微生物的营养和培养基 一、名词解释： 01. 营养物质（nutrient）：又叫营养素或营养，微生物从周围环境中吸收具 有营养功能的各种物质，以满足合成细胞、提供能量和调节新陈代谢的需要，这 些物质称为营养物。 02. 微生物营养（nutrition）：又叫营养作用，微生物从外部环境中吸收营养 物并加以利用的过程。 03. 生长因子（growth factor）：微生物生长不可缺少的微量有机物，其自身 不能合成或合成量不足以满足机体生长需要，包括维生素、氨基酸及碱基等。 04. 水活度（water activity, aw）： 用来表示水可被微生物利用程度的一个量。 是指在一定的温度和压力下，溶液的蒸汽压与纯水的蒸汽压之比。微生物生存的 水活度范围是为 0.63~0.99 之间。水活度值越大，水的可利用程度越高。 05. 初级主动运输（primary active transport）：是指电子传递系统、ATP 酶或 细菌嗜紫红质引起的质子运输方式，从物质运输的角度考虑是一种质子的主动运 输方式。 06. 次级主动运输（secondary active transport）：通过初级主动运输建立的能 化膜在质子浓度差（或电子差）消失的过程中，往往偶联其他物质的运输，包括 同向运输、逆向运输和单向运输三种方式。 07. 膜泡运输（memberane vesicle transport）：细胞通过趋向运动靠近营养物 质，将营养物质吸附到膜表面，然后在该物质附近膜内陷，包围该物质，最后形 成一个含有营养物质的膜泡，之后膜泡离开膜而进入细胞内的运输方式。包括胞 吞作用和胞饮作用
08.Nat，K+-泵：原生质膜上的一种离子通道蛋白Nat，K+-ATP酶，能把Na*由胞内“泵”出胞外，并将K+“泵入”胞内，因此将该酶称为Nat，K+-泵。09.培养基（medium,culturemedium）：是人工配制适合微生物生长繁殖和积累代谢产物所需要的营养基质。10.营养缺陷型（auxotroph）：某些菌株发生突变后，失去合成某种或某些对该菌株生长必不可少的物质（通常是生长因子如氨基酸、维生素等）的能力，必须从外界环境中获得该物质才能生长繁殖，这种突变型菌株称为营养缺陷型。二、填空题01.微生物所需要的六大营养要素是碳素、氮素、矿质元素、生长因素、能量和水。02.微生物细胞中大量矿质元素包括P、S、K、Mg、Ca、Fe等六种；微生物中的主要微量元素包括Mn、Mo、Co、Zn等四种。03.根据碳源、能源及电子供体性质的不同，可将微生物分为光能自养型、光能异养型、化能自养型和化能异养型四类。04.微生物的营养类型，根据其所需碳素营养物质的不同，分为有机营养型（异养型）和无机营养型（自养型）：根据其生长所需的能量来源不同分为光能营养型和化能营养型。05.紫色非硫细菌在光照和厌氧条件下属于光能营养型微生物，而在黑暗与好氧条件下，则为化能营养型微生物。06.在营养物质运输中顺浓度梯度方向运输营养物质的运输方式是单纯扩散和协助扩散。既消耗能量又需要载体的运输方式是主动运输和基团移位2
2 08. Na+，K+ -泵：原生质膜上的一种离子通道蛋白 Na+，K+ -ATP 酶，能把 Na+由胞内“泵”出胞外，并将 K+“泵入”胞内，因此将该酶称为 Na+，K+ -泵。 09. 培养基（medium, culture medium）：是人工配制适合微生物生长繁殖和积 累代谢产物所需要的营养基质。 10. 营养缺陷型（auxotroph）：某些菌株发生突变后，失去合成某种或某些对 该菌株生长必不可少的物质（通常是生长因子如氨基酸、维生素等）的能力，必 须从外界环境中获得该物质才能生长繁殖，这种突变型菌株称为营养缺陷型。 二、填空题 01. 微生物所需要的六大营养要素是碳素、氮素、矿质元素、生长因素、能 量和水。 02. 微生物细胞中大量矿质元素包括 P、S、K、Mg、Ca、Fe 等六种；微生 物中的主要微量元素包括 Mn、Mo、Co、Zn 等四种。 03. 根据碳源、能源及电子供体性质的不同，可将微生物分为光能自养型、 光能异养型、化能自养型和化能异养型四类。 04. 微生物的营养类型，根据其所需碳素营养物质的不同，分为有机营养型 （异养型）和无机营养型（自养型）；根据其生长所需的能量来源不同分为光能 营养型和化能营养型。 05. 紫色非硫细菌在光照和厌氧条件下属于光能营养型微生物，而在黑暗与 好氧条件下，则为化能营养型微生物。 06. 在营养物质运输中顺浓度梯度方向运输营养物质的运输方式是单纯扩散 和协助扩散。既消耗能量又需要载体的运输方式是主动运输和基团移位
07.在营养物质的四种运输方式中，只有基团移位运输方式改变了被运输物质的化学组成。08.基团转位主要存在于兼性厌氧菌和厌氧菌中，它能将糖、核苷、脂肪酸等运进微生物细胞中。09.在磷酸转移酶系统（PTS）中，磷酸基团来源于磷酸烯醇式丙酮酸（PEP)。PTS由五中蛋白质组成，即酶I、酶II（包括a、b、c三个亚基）和一种热稳定蛋白（Hpr）10.主动运输的具体方式有多种，主要有初级主动运输、次级主动运输、基团转位和Nat、K+-ATP酶系统等。11.微生物生长所需要的生长因子包括维生素、氨基酸、碱基等。12.维生素在机体中所起的作用主要是作为酶的辅基或辅酶参与新陈代谢。13.以(NH4)SO4为氮源培养微生物时，由于NH4+被吸收，会导致培养基pH下降，因为称之为生理酸性盐。以KNO3为为氮源培养微生物时，由于NO3被吸收，会导致培养基pH升高，因此称之为生理碱性盐。14.亚硝酸细菌在氧化NH的过程中获得细胞生长所需的能量，并利用这些能量将CO2还原为细胞有机物，因此该菌的营养类型属于化能自养型15.在蓝细菌和藻类的光合作用中，以H2O作供氢体，有2放出，并将CO2原为细胞有机物。在绿硫细菌的光合作用中，没有氢气放出，以HS作供氢体，将CO2还原为细胞有机物。16.缺少合成氨基酸能力的微生物被称为氨基酸营养缺陷型；缺少合成维生素能力的微生物称为维生素营养缺陷型；缺少碱基合成能力的微生物称为碱基营养缺陷型。3
3 07. 在营养物质的四种运输方式中，只有基团移位运输方式改变了被运输物 质的化学组成。 08. 基团转位主要存在于兼性厌氧菌和厌氧菌中，它能将糖、核苷、脂肪酸 等运进微生物细胞中。 09. 在磷酸转移酶系统（PTS）中，磷酸基团来源于磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）。 PTS 由五中蛋白质组成，即酶 I、酶 II（包括 a、b、c 三个亚基）和一种热稳定 蛋白（Hpr）。 10. 主动运输的具体方式有多种，主要有初级主动运输、次级主动运输、基 团转位和 Na+、K+ -ATP 酶系统等。 11. 微生物生长所需要的生长因子包括维生素、氨基酸、碱基等。 12. 维生素在机体中所起的作用主要是作为酶的辅基或辅酶参与新陈代谢。 13. 以(NH4)2SO4 为氮源培养微生物时，由于 NH4 ＋被吸收，会导致培养基 pH 下降，因为称之为生理酸性盐。以 KNO3 为为氮源培养微生物时，由于 NO3 −被 吸收，会导致培养基 pH 升高，因此称之为生理碱性盐。 14. 亚硝酸细菌在氧化 NH3 的过程中获得细胞生长所需的能量，并利用这些 能量将 CO2 还原为细胞有机物，因此该菌的营养类型属于化能自养型。 15. 在蓝细菌和藻类的光合作用中，以 H2O 作供氢体，有 O2 放出，并将 CO2 原为细胞有机物。在绿硫细菌的光合作用中，没有氧气放出，以 H2S 作供氢体， 将 CO2 还原为细胞有机物。 16. 缺少合成氨基酸能力的微生物被称为氨基酸营养缺陷型；缺少合成维生 素能力的微生物称为维生素营养缺陷型；缺少碱基合成能力的微生物称为碱基营 养缺陷型
17.细菌、酵母细胞中的氮素含量比霉菌高，通常为细胞干重的7~13%18.琼脂是由藻类（海产石花菜）中提取的一种高度分支的复杂多糖，其熔点为96℃，凝固点为40℃，pH微酸，绝大多数微生物不能利用，是最理想的凝固剂。固体培养基中加入的琼脂一般为1.5~2%，半固体培养基中含量一般为0.2~0.7% 。19.明胶是由胶原蛋白制备得到的产物，其熔点为25℃，凝固点为20℃，pH酸性，可被许多微生物利用，目前已很少作为凝固剂。硅胶是由无机的硅酸钠（Na2SiO3）及硅酸钾（K2SiO3）被盐酸及硫酸中和时凝集而成的胶体，不含有机物，适合配制分离与培养自养型微生物的培养基。20.在培养基中加入染料亮绿或结晶紫，可以抑制革兰氏阳性细菌的生长，从而达到分离革兰氏阴性细菌的目的；加入青霉素、四环素或链霉素，可以抑制细菌和放线菌生长，而将酵母菌和霉菌分离出来；加入数滴10%酚，可抑制细菌和霉菌生长，从而分离出放线菌来。三、选择题01.硝化细菌是（A）A.化能自养菌B.化能异菌C.光能自养菌D.光能异养菌02.蓝细菌的营养类型属于（A）A.光能自养B.光能异养C.化能自养D.化能异养03.E.coli的营养类型属于（C）A.光能自养B.光能异养C.化能自养D.化能异养04.能用分子氮作氮源的微生物有（B）A.酵母菌B.蓝细菌C.苏云金杆菌D.大肠杆菌4
4 17. 细菌、酵母细胞中的氮素含量比霉菌高，通常为细胞干重的 7~13%。 18. 琼脂是由藻类（海产石花菜）中提取的一种高度分支的复杂多糖，其熔 点为 96℃，凝固点为 40℃，pH 微酸，绝大多数微生物不能利用，是最理想的凝 固剂。固体培养基中加入的琼脂一般为 1.5~2％，半固体培养基中含量一般为 0.2~0.7％。 19. 明胶是由胶原蛋白制备得到的产物，其熔点为 25℃，凝固点为 20℃，pH 酸性，可被许多微生物利用，目前已很少作为凝固剂。硅胶是由无机的硅酸钠 （Na2SiO3）及硅酸钾（K2SiO3）被盐酸及硫酸中和时凝集而成的胶体，不含有 机物，适合配制分离与培养自养型微生物的培养基。 20. 在培养基中加入染料亮绿或结晶紫，可以抑制革兰氏阳性细菌的生长， 从而达到分离革兰氏阴性细菌的目的；加入青霉素、四环素或链霉素，可以抑制 细菌和放线菌生长，而将酵母菌和霉菌分离出来；加入数滴 10％酚，可抑制细 菌和霉菌生长，从而分离出放线菌来。 三、选择题 01. 硝化细菌是 （ A ） A.化能自养菌 B.化能异菌 C.光能自养菌 D.光能异养菌 02. 蓝细菌的营养类型属于（ A ） A.光能自养 B.光能异养 C.化能自养 D.化能异养 03. E.coli 的营养类型属于 （ C ） A.光能自养 B.光能异养 C.化能自养 D.化能异养 04. 能用分子氮作氮源的微生物有 （ B ） A.酵母菌 B.蓝细菌 C.苏云金杆菌 D.大肠杆菌
05.自养型微生物和异养型微生物的主要差别是（B）A.所需能源物质不同B.所需碳源不同C.所需氮源不同D.所需的生长因子不同06.单纯扩散和促进扩散的主要区别是（C）A.物质运输的浓度梯度不同B.前者不需能量，后者需要能量C.前者不需要载体，后者需要载体D.被运送的物质是否发生化学结构改变07.微生物生长所需要的生长因子有（D）A.微量元素B.氨基酸和碱基C.维生素D.B和C二者08.培养基中使用酵母膏主要为微生物提供（C）A.生长因素B.碳源C.氮源D.矿质元素09.用牛肉膏作培养基能为微生物提供（D）A.碳源B.氮源C.生长因素D.A/B/C都提供10.细胞中存在的一种最主要运输方式为（C）A.单纯扩散B.促进扩散C.主动运输D.基团转位四、判断题01.化能自养型微生物生长所需要的能量来自无机物氧化过程中放出的化学能量。（V）02.所有的微生物都能以葡萄糖作碳源。（×）03.光能自养菌和化能自养菌都利用CO2作碳源合成细胞有机物。（V）04.添加酵母膏配制培养基主要是提供微生物生长所需要的维生素。（V）05.组成微生物细胞的化学元素来自微生物生长所需要的营养物质。（V）06.水的主要功能是维持微生物细胞的膨压和作为生化反应的溶剂。（／）5
5 05. 自养型微生物和异养型微生物的主要差别是（ B ） A.所需能源物质不同 B.所需碳源不同 C.所需氮源不同 D.所需的生长 因子不同 06. 单纯扩散和促进扩散的主要区别是（ C ） A.物质运输的浓度梯度不同 B.前者不需能量，后者需要能量 C.前者不需 要载体，后者需要载体 D.被运送的物质是否发生化学结构改变 07. 微生物生长所需要的生长因子有（ D ） A. 微量元素 B. 氨基酸和碱基 C. 维生素 D. B 和 C 二者 08. 培养基中使用酵母膏主要为微生物提供（ C ） A.生长因素 B.碳源 C.氮源 D.矿质元素 09. 用牛肉膏作培养基能为微生物提供（ D ） A.碳源 B.氮源 C.生长因素 D.A / B / C 都提供 10. 细胞中存在的一种最主要运输方式为（ C ） A.单纯扩散 B.促进扩散 C.主动运输 D.基团转位 四、判断题 01. 化能自养型微生物生长所需要的能量来自无机物氧化过程中放出的化学 能量。（√） 02. 所有的微生物都能以葡萄糖作碳源。（×） 03. 光能自养菌和化能自养菌都利用 CO2 作碳源合成细胞有机物。（√） 04. 添加酵母膏配制培养基主要是提供微生物生长所需要的维生素。（√） 05. 组成微生物细胞的化学元素来自微生物生长所需要的营养物质。（√） 06. 水的主要功能是维持微生物细胞的膨压和作为生化反应的溶剂。（√）
07.基团转位运输方式中，除了在运输过程中物质发生化学变化这一特点外其它特征均与主动运输方式相同。（／）08.单纯扩散不能进行逆浓度运输，而促进扩散则能进行逆浓度运输。（×）09.只有营养物质的吸收涉及到物质的运输这个问题，而代谢产物的分泌则不涉及到物质的运输这个问题。（×）10.野生型细菌具有合成生长因素的能力。（√）五、思考题01.说明碳素和氮素营养各有什么主要生理功能答：其主要生理功能分别叙述如下：（1）碳素营养物质：主要用来构成细胞物质和（或）为机体提供生命活动所需要的能量，常用糖类物质作碳源。（2）氮素营养物质：用作合成细胞物质中含氮物质如蛋白质、核酸等的原料，及少数自养细菌的能源物质，常用铵盐、硝酸盐等无机氮源和牛肉膏、蛋白陈等作有机氮源。02.试述水对微生物的生理功能。答：水是微生物及一切生物细胞中含量最多的成分，活细胞的含水量可达总重量的75%~90%以上。水的生理功能有如下几点：（1）水可以维持细胞的膨压以维持细胞的正常形态，是细胞的重要组成成分。（2）水是许多营养物质的溶剂以利营养物质的吸收和废物的排泄。（3）水是一切生理生化反应的介质及一切新陈代谢的介质。（4）水还可作为供氢体参与呼吸作用和光合作用。（5）水可以调节细胞温度。03.试述划分微生物营养类型的依据，并举例说明之。答：根据微生物生长所需要的碳源物质的性质和所需能源的不同，将微生物6
6 07. 基团转位运输方式中，除了在运输过程中物质发生化学变化这一特点外， 其它特征均与主动运输方式相同。（√） 08. 单纯扩散不能进行逆浓度运输，而促进扩散则能进行逆浓度运输。（×） 09. 只有营养物质的吸收涉及到物质的运输这个问题，而代谢产物的分泌则 不涉及到物质的运输这个问题。（×） 10. 野生型细菌具有合成生长因素的能力。（√） 五、思考题 01.说明碳素和氮素营养各有什么主要生理功能。 答：其主要生理功能分别叙述如下：（1）碳素营养物质：主要用来构成细胞 物质和（或）为机体提供生命活动所需要的能量，常用糖类物质作碳源。（2）氮 素营养物质：用作合成细胞物质中含氮物质如蛋白质、核酸等的原料，及少数自 养细菌的能源物质，常用铵盐、硝酸盐等无机氮源和牛肉膏、蛋白胨等作有机氮 源。 02.试述水对微生物的生理功能。 答：水是微生物及一切生物细胞中含量最多的成分，活细胞的含水量可达总 重量的 75%~90%以上。水的生理功能有如下几点：（1）水可以维持细胞的膨压， 以维持细胞的正常形态，是细胞的重要组成成分。（2）水是许多营养物质的溶剂， 以利营养物质的吸收和废物的排泄。（3）水是一切生理生化反应的介质及一切新 陈代谢的介质。（4）水还可作为供氢体参与呼吸作用和光合作用。（5）水可以调 节细胞温度。 03.试述划分微生物营养类型的依据，并举例说明之。 答：根据微生物生长所需要的碳源物质的性质和所需能源的不同，将微生物
的营养类型分成如下四种：（1）光能自养型微生物，它们能以CO2作为唯一碳源或主要碳源并利用光能进行生长，并能以H2O、H2S等无机物作供H体，将CO2还原成细胞物质，如蓝细菌属此种类型。（2）光能异养型微生物，这类微生物亦能利用光能将CO2还原为细胞物质，但它们要以有机物作供氢体，如红螺菌属此类。（3）化能自养微生物，利用氧化无机物所产生的能量作为能源，CO2作为碳源，合成自身需要的有机含碳化合物。这类微生物仅限一些细菌，共有五类：氢细菌、硫细菌、铁细菌、氨细菌和亚硝酸细菌。（4）化能异养微生物，利用氧化有机物时获得的能量作为能源，碳源也是有机化合物。异养菌种类多，数量大。04.举例说明微生物在生长过程中培养基pH值可能发生的变化，并提出解决方法。答：微生物在生长繁殖和积累代谢产物的过程中，培养基的pH会发生如下变化：①如微生物在含糖基质上生长，会产酸而使pH下降。②微生物在分解蛋白质和氨基酸时，会产NH3而使pH上升。③以(NH4)2SO4作氮源，会过剩SO42-而使pH下降。④分解利用阳离子化合物，如NaNO3，会过剩Na而使pH上升，为了维持培养基pH值的相对恒定，常常在培养基中加入缓冲物质如磷酸盐、碳酸盐等，以缓和pH的剧烈变化。05.有一培养基如下：甘露醇，MgSO4，K,HPO4，KH2PO4，CuSO4，NaClCaCO3，蒸馏水。试述该培养基的A.碳素来源；B.氮素来源；C.矿质来源；D该培养基可用于培养哪类微生物？答：A.该培养基的碳素来源和能量来源均来自甘露醇。B.该培养基未提供氮素来源。根据所学知识，只有能固氮的微生物才能在无氮培养基上生长。C.该培7
7 的营养类型分成如下四种：（1）光能自养型微生物，它们能以 CO2 作为唯一碳 源或主要碳源并利用光能进行生长，并能以 H2O、H2S 等无机物作供 H 体，将 CO2 还原成细胞物质，如蓝细菌属此种类型。（2）光能异养型微生物，这类微生 物亦能利用光能将 CO2 还原为细胞物质，但它们要以有机物作供氢体，如红螺 菌属此类。（3）化能自养微生物，利用氧化无机物所产生的能量作为能源，CO2 作为碳源，合成自身需要的有机含碳化合物。这类微生物仅限一些细菌，共有五 类：氢细菌、硫细菌、铁细菌、氨细菌和亚硝酸细菌。（4）化能异养微生物，利 用氧化有机物时获得的能量作为能源，碳源也是有机化合物。异养菌种类多，数 量大。 04.举例说明微生物在生长过程中培养基 pH 值可能发生的变化，并提出解 决方法。 答：微生物在生长繁殖和积累代谢产物的过程中，培养基的 pH 会发生如下 变化：①如微生物在含糖基质上生长，会产酸而使 pH 下降。②微生物在分解蛋 白质和氨基酸时，会产 NH3 而使 pH 上升。③以(NH4)2SO4 作氮源，会过剩 SO4 2-， 而使 pH 下降。④分解利用阳离子化合物，如 NaNO3，会过剩 Na+而使 pH 上升。 为了维持培养基 pH 值的相对恒定，常常在培养基中加入缓冲物质如磷酸盐、碳 酸盐等，以缓和 pH 的剧烈变化。 05.有一培养基如下：甘露醇，MgSO4，K2HPO4，KH2PO4，CuSO4，NaCl， CaCO3，蒸馏水。试述该培养基的 A.碳素来源；B.氮素来源；C.矿质来源；D. 该培养基可用于培养哪类微生物? 答：A.该培养基的碳素来源和能量来源均来自甘露醇。B.该培养基未提供氮 素来源。根据所学知识，只有能固氮的微生物才能在无氮培养基上生长。C.该培
养基的矿质营养物质包括：Mg2+、K+、Cu2+、Nat、PO43-、SO42-、HPO42-、PO43-CaCO3主要用来作缓冲物质调节培养基的pH值，以保持pH不变。D.据此我们可推知该培养基可用于培养自生固氮菌等微生物。06.说明营养物质跨膜运输的方式和特点。答：（1）被动扩散：又称单纯扩散，细胞膜在无载体蛋白的参与下，单纯依靠物理扩散方式让许多小分子、非电离分子尤其是亲水小分子被动通过的一种物质运送方式。特点：物质由高浓度区向低浓度区扩散；不需要能量；扩散是非特异性的，无运载蛋白参与；扩散速度慢。运送的物质：气体（O2、CO2）、水、某些水溶性物质（乙醇等）、脂溶性物质、大肠杆菌吸收钠离子等。（2）促进扩散：与被动扩散区别是物质运输过程中须借助细胞膜上的特异载体蛋白的参与。特点：物质由高浓度区向低浓度区扩散；不需要能量；扩散特异性载体蛋白（渗透酶、移位酶等）参与；扩散速度较快。运送营养物质的种类：无机离子和糖类等。（3）主动运输：又称主动运送，是微生物吸收营养的主要机制。是一类必须提供能量并通过细胞膜上的特异性载体蛋白构象的变化，使膜外环境中低浓度的溶质运入膜内的一种运送方式。特点：逆浓度梯度运输；需要提供能量；需要特异性载体蛋白参与；运送速度快。运送营养物质的种类：无机离子、有机离子和一些糖类等。（4）基团转位：是一种既需要特异性蛋白，又须耗能的运送方式，并且溶质在运送前后发生了分子结构的变化的物质运送方式。特点：逆浓度梯度运输；需要能量；需要特异性载体蛋白；被转运的物质改变了化学结构；运送速度快。运送营养物质的种类：葡萄糖、果糖、甘露糖、核甘酸、丁酸和腺嘌呤等。80
8 养基的矿质营养物质包括：Mg2+、K+、Cu2+、Na+、PO4 3-、SO4 2-、HPO4 2-、PO4 3-， CaCO3 主要用来作缓冲物质调节培养基的 pH 值，以保持 pH 不变。D.据此我们 可推知该培养基可用于培养自生固氮菌等微生物。 06.说明营养物质跨膜运输的方式和特点。 答：（1）被动扩散：又称单纯扩散，细胞膜在无载体蛋白的参与下，单纯依 靠物理扩散方式让许多小分子、非电离分子尤其是亲水小分子被动通过的一种物 质运送方式。特点：物质由高浓度区向低浓度区扩散；不需要能量；扩散是非特 异性的，无运载蛋白参与；扩散速度慢。运送的物质：气体（O2、CO2）、水、 某些水溶性物质（乙醇等）、脂溶性物质、大肠杆菌吸收钠离子等。 （2）促进扩散：与被动扩散区别是物质运输过程中须借助细胞膜上的特异 载体蛋白的参与。特点：物质由高浓度区向低浓度区扩散；不需要能量；扩散特 异性载体蛋白（渗透酶、移位酶等）参与；扩散速度较快。运送营养物质的种类： 无机离子和糖类等。 （3）主动运输：又称主动运送，是微生物吸收营养的主要机制。是一类必 须提供能量并通过细胞膜上的特异性载体蛋白构象的变化，使膜外环境中低浓度 的溶质运入膜内的一种运送方式。特点：逆浓度梯度运输；需要提供能量；需要 特异性载体蛋白参与；运送速度快。运送营养物质的种类：无机离子、有机离子 和一些糖类等。 （4）基团转位：是一种既需要特异性蛋白，又须耗能的运送方式，并且溶 质在运送前后发生了分子结构的变化的物质运送方式。特点：逆浓度梯度运输； 需要能量；需要特异性载体蛋白；被转运的物质改变了化学结构；运送速度快。 运送营养物质的种类：葡萄糖、果糖、甘露糖、核甘酸、丁酸和腺嘌呤等
07.简述培养基的类型。答：（1）按培养基成分划分：天然培养基、合成培养基和半合成培养基。（2）按培养基的物理状态分：液体培养基、固体培养基和半固体培养基。（3）按培养基的用途分：基础培养基、加富培养基、鉴别培养基、选择培养基等。08.培养基配制的原则是仟么？答：（1）目的明确：根据不同情况选择不同的培养基。实验室培养基，要求重复性要强，不计较成本；在大生产中用的培养基，要考虑成本，其中种子培养基要有利于菌种的快速繁殖，发酵培养基要有利于产物的生成。（2）营养协调：协调好各种成分间有较稳定的比例关系，不同菌种的营养成分比例不同。特别要注意C/N。（3）物理化学条件适宜：要注意不同微生物的pH需求，如果pH改变时要进行调节。此外，还有渗透压、水活度、氧化还原势等也要调节好。（4）经济节约：在设计生产实践中所使用的大量培养基时应遵循的原则，要以粗代经、以野带家、以费代好、以简代繁、以烃代粮、以纤代糖、以氮代、以国代进。09.无机盐作为微生物的营养物质，其生理功能有哪些？答：（1）作为酶活性中心的组成部分；（2）维持生物大分子和细胞结构的稳定性；（3）调节并维持细胞的渗透压平衡；（4）控制细胞的氧化还原电位；（5）作为某些微生物生长的能源物质。10.说明Nat，K+-泵及其作用机制。答：Nat，K+-ATP酶系统是丹麦学者斯克（J.C.Skou）在1957年发现的存在于原生质膜上的一种重要的离子通道蛋白，其功能是：利用ATP的能量将Na由细胞内“泵”出胞外，并将K+“泵”入胞内。该酶由大小两个亚基组成，大亚基可被磷酸化。其作用机制：E为非磷酸化酶，与Na+的结合位点朝向膜内，o
9 07.简述培养基的类型。 答：（1）按培养基成分划分：天然培养基、合成培养基和半合成培养基。（2） 按培养基的物理状态分：液体培养基、固体培养基和半固体培养基。（3）按培养 基的用途分：基础培养基、加富培养基、鉴别培养基、选择培养基等。 08.培养基配制的原则是什么？ 答：（1）目的明确：根据不同情况选择不同的培养基。实验室培养基，要求 重复性要强，不计较成本；在大生产中用的培养基，要考虑成本，其中种子培养 基要有利于菌种的快速繁殖，发酵培养基要有利于产物的生成。（2）营养协调： 协调好各种成分间有较稳定的比例关系，不同菌种的营养成分比例不同。特别要 注意 C/N。（3）物理化学条件适宜：要注意不同微生物的 pH 需求，如果 pH 改 变时要进行调节。此外，还有渗透压、水活度、氧化还原势等也要调节好。（4） 经济节约：在设计生产实践中所使用的大量培养基时应遵循的原则，要以粗代经、 以野带家、以费代好、以简代繁、以烃代粮、以纤代糖、以氮代朊、以国代进。 09.无机盐作为微生物的营养物质，其生理功能有哪些？ 答：（1）作为酶活性中心的组成部分；（2）维持生物大分子和细胞结构的稳 定性；（3）调节并维持细胞的渗透压平衡；（4）控制细胞的氧化还原电位；（5） 作为某些微生物生长的能源物质。 10.说明 Na+，K+ -泵及其作用机制。 答：Na+，K+ -ATP 酶系统是丹麦学者斯克（J.C.Skou）在 1957 年发现的存 在于原生质膜上的一种重要的离子通道蛋白，其功能是：利用 ATP 的能量将 Na+ 由细胞内“泵”出胞外，并将 K+“泵”入胞内。该酶由大小两个亚基组成，大 亚基可被磷酸化。其作用机制：E 为非磷酸化酶，与 Na+的结合位点朝向膜内
与Na+有较高的亲和力，而与K+的亲和力低。当E与Nat结合后，在Mg2+存在的情况下，ATP水解使E磷酸化，促使E构象发生变化而转变成E，并导致与Na*的结合位点朝向膜外，E'与Na+的亲和力降低，而与K+的亲和力高，此时胞外的K+将Na+置换下来，E与K+结合后，K+的结合位点朝向膜内，E去磷酸化，该酶构象再次发生变化，转变成E，Na+将K+置换下来。该酶作用的结果是使细胞内Na+浓度低而K+浓度高，这种状况并不因环境中Nat、K+浓度高低而改变例如大肠杆菌K12在培养基中K+浓度非常低（0.1umol/L）时，仍然可以从环境中吸收K+导致胞内K+浓度达到100mmol/L。细胞内维持高浓度K+是保证许多酶的活性和蛋白质的合成所必需的。由于Nat，K+-ATP酶将Na+由细胞内“泵”出胞外，并将K+“泵”入胞内，因此常将该酶称为Nat，K+-泵。10
10 与 Na+有较高的亲和力，而与 K+的亲和力低。当 E 与 Na+结合后，在 Mg2+存在 的情况下，ATP 水解使 E 磷酸化，促使 E 构象发生变化而转变成 E'，并导致与 Na+的结合位点朝向膜外，E'与 Na+的亲和力降低，而与 K+的亲和力高，此时胞 外的 K+将 Na+置换下来，E'与 K+结合后，K+的结合位点朝向膜内，E'去磷酸化， 该酶构象再次发生变化，转变成 E，Na+将 K+置换下来。该酶作用的结果是使细 胞内 Na+浓度低而 K+浓度高，这种状况并不因环境中 Na+、K+浓度高低而改变， 例如大肠杆菌 K12 在培养基中 K+浓度非常低（0.1μmol/L）时，仍然可以从环境 中吸收 K+导致胞内 K+浓度达到 100mmol/L。细胞内维持高浓度 K+是保证许多酶 的活性和蛋白质的合成所必需的。由于 Na+，K+ -ATP 酶将 Na+ 由细胞内“泵” 出胞外，并将 K+“泵”入胞内，因此常将该酶称为 Na+，K+ -泵