第五章 微生物的营养 微生物的营养物质及其功能 微生物的营养类型 物质进出微生物细胞的方式 培养基
第五章 微生物的营养 微生物的营养物质及其功能 微生物的营养类型 物质进出微生物细胞的方式 培养基
2024/11/1 2 分子 千重百分含量 分子数 不同种类 全部大分子 蛋白质 多糖 脂类 DNA RNA 全部单体 氨基酸及其前体 糖类及其前体 核苷酸及其前提 无机离子 全部 96 55 5 9.1 3.1 20.5 3.5 0.5 2 0.5 1 100 24610000 2350000 4300 22000000 2.1 255501 350 ~100 ~50 ~200 18 ~2500 ~1850 2 4 1 ~660 原核生物细胞的化学物质组成
2024/11/1 2 分子 千重百分含量 分子数 不同种类 全部大分子 蛋白质 多糖 脂类 DNA RNA 全部单体 氨基酸及其前体 糖类及其前体 核苷酸及其前提 无机离子 全部 96 55 5 9.1 3.1 20.5 3.5 0.5 2 0.5 1 100 24610000 2350000 4300 22000000 2.1 255501 350 ~100 ~50 ~200 18 ~2500 ~1850 2 4 1 ~660 原核生物细胞的化学物质组成
2024/11/1 3 微生物细胞的化学元素组成 大量元素(macroelement):碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁 微量元素(trace element): 锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍 、硼。 表：微生物细胞中几种主要元素的含量（干重％） 元素 细菌 酵母菌 真菌 元素 细菌 酵母菌 霉菌 碳 －50 －50 －48 钠 0.5－1.0 0.01－0.1 0.02－0.05 氮 －15 －12 －5 钙 0.01－1.5 0.1－0.3 0.1－1.4 氢 －8 －7 －7 镁 0.1－0.5 0.1－0.5 0.1－0.5 氧 －20 －31 －40 氯化物 0.5 － － 磷 －3 －3.54 －4.85 铁 0.02－0.2 0.01－0.5 0.1－0.2 硫 －1 －0.039 －0.11 化学元素水平 注意： 组成比例因种而异；组成随菌龄以及培养条件的不同在一定范围内发生变化。 占细菌细胞干重的97%
2024/11/1 3 微生物细胞的化学元素组成 大量元素(macroelement):碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁 微量元素(trace element): 锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍 、硼。 表：微生物细胞中几种主要元素的含量（干重％） 元素 细菌 酵母菌 真菌 元素 细菌 酵母菌 霉菌 碳 －50 －50 －48 钠 0.5－1.0 0.01－0.1 0.02－0.05 氮 －15 －12 －5 钙 0.01－1.5 0.1－0.3 0.1－1.4 氢 －8 －7 －7 镁 0.1－0.5 0.1－0.5 0.1－0.5 氧 －20 －31 －40 氯化物 0.5 － － 磷 －3 －3.54 －4.85 铁 0.02－0.2 0.01－0.5 0.1－0.2 硫 －1 －0.039 －0.11 化学元素水平 注意： 组成比例因种而异；组成随菌龄以及培养条件的不同在一定范围内发生变化。 占细菌细胞干重的97%
2024/11/1 4 营养物质是微生物生存的物质基础，而营养是 微生物维持和延续其生命形式的一种生理过程。 营养物质（nutrient） :外界环境中可为细胞提供结构 组成、能量、代谢调节物质和良好生理环境的化 学物质称之或称为养料。 营养（nutrition） : 细胞 从外界环境中摄取营养物质， 使其在生长过程中获取生命活动所需的能量及其 结构物质的生理过程。 营养物质的作用： 形成结构——参与细胞组成； 提供能量——机体进行各种生理 活动所需的能量； 调节作用——构成酶的活性成分 和物质运输系统； 良好生理环境——水有利于生物 大分子结构的稳定
2024/11/1 4 营养物质是微生物生存的物质基础，而营养是 微生物维持和延续其生命形式的一种生理过程。 营养物质（nutrient） :外界环境中可为细胞提供结构 组成、能量、代谢调节物质和良好生理环境的化 学物质称之或称为养料。 营养（nutrition） : 细胞 从外界环境中摄取营养物质， 使其在生长过程中获取生命活动所需的能量及其 结构物质的生理过程。 营养物质的作用： 形成结构——参与细胞组成； 提供能量——机体进行各种生理 活动所需的能量； 调节作用——构成酶的活性成分 和物质运输系统； 良好生理环境——水有利于生物 大分子结构的稳定
2024/11/1 5 第一节微生物的营养物质及其功能 微生物和其他生物的营养统一性
2024/11/1 5 第一节微生物的营养物质及其功能 微生物和其他生物的营养统一性
2024/11/1 6 微生物的六大营养要素——碳源及其功能 ◆定义：凡可被用来构成细胞物质或代谢产物中碳素来源的营养物质。 ◆功能：提供合成细胞物质及代谢物的原料; 为整个生理活动提供所需要能源（异养微生物）； 类型 元素水平 化合物水平 培养基原料水平 有机碳 C·H·O·N ·X 复杂蛋白质、核酸等 牛肉膏、蛋白胨、花生饼粉等 C·H·O·N 多数氨基酸、简单蛋白质等 一般氨基酸、明胶等 C·H·O 糖、有机酸、醇、脂类等 葡萄糖、蔗糖、各种淀粉、糖蜜等 C·H 烃类 天然气、石油及其不同馏份、石蜡油等 无机碳 C(?) — — C·O CO2 CO2 C·O·X NaHCO3 NaHCO3、CaCO3、等 微生物的碳源谱
2024/11/1 6 微生物的六大营养要素——碳源及其功能 ◆定义：凡可被用来构成细胞物质或代谢产物中碳素来源的营养物质。 ◆功能：提供合成细胞物质及代谢物的原料; 为整个生理活动提供所需要能源（异养微生物）； 类型 元素水平 化合物水平 培养基原料水平 有机碳 C·H·O·N ·X 复杂蛋白质、核酸等 牛肉膏、蛋白胨、花生饼粉等 C·H·O·N 多数氨基酸、简单蛋白质等 一般氨基酸、明胶等 C·H·O 糖、有机酸、醇、脂类等 葡萄糖、蔗糖、各种淀粉、糖蜜等 C·H 烃类 天然气、石油及其不同馏份、石蜡油等 无机碳 C(?) — — C·O CO2 CO2 C·O·X NaHCO3 NaHCO3、CaCO3、等 微生物的碳源谱
2024/11/1 7 注意： 1.对整个微生物界来说，微生物的碳源是非常广泛的。 2.不同的微生物对碳源的利用能力不同，其碳源谱也有所差异。 3.在有机碳中，C·H·O·N和C·H·O·N·X类虽然可以利用，但通常做氮源使用。 4.对异养微生物来说，其碳源同时又充作能源——双功能营养物。 微生物工业发酵中用做碳源的原料 传统种类：糖类（单糖，饴糖） 淀粉（玉米粉、山芋粉、野生植物、淀粉等） 麸皮 各种米糠等 代粮发酵：纤维素、石油、CO2、或者工业的副产品如糖蜜 微生物的六大营养要素——碳源及其功能
2024/11/1 7 注意： 1.对整个微生物界来说，微生物的碳源是非常广泛的。 2.不同的微生物对碳源的利用能力不同，其碳源谱也有所差异。 3.在有机碳中，C·H·O·N和C·H·O·N·X类虽然可以利用，但通常做氮源使用。 4.对异养微生物来说，其碳源同时又充作能源——双功能营养物。 微生物工业发酵中用做碳源的原料 传统种类：糖类（单糖，饴糖） 淀粉（玉米粉、山芋粉、野生植物、淀粉等） 麸皮 各种米糠等 代粮发酵：纤维素、石油、CO2、或者工业的副产品如糖蜜 微生物的六大营养要素——碳源及其功能
2024/11/1 8 ◆ 能源 ：指能为微生物的生命活动提供最初能量来源的营养物或辐射能。 ◆ 微生物的能源谱 能源谱 化学物质（化能营养型） 辐射能（光能营养型）：光能自养和异养微生物的能源 有机物：化能异养微生物的能源（同碳源） 无机物：化能自养微生物的能源（不同碳源） ◆ 种类 化能自养微生物：还原态的无机物质，如NH4 +、NO2 -、S、H2S、H2和Fe2+等 单功能营养物：辐射能（能源） 双功能营养物：还原态的NH4＋（能源、氮源） 三功能营养物：氨基酸类（能源、碳源、氮源） 微生物的六大营养要素——能源及其功能
2024/11/1 8 ◆ 能源 ：指能为微生物的生命活动提供最初能量来源的营养物或辐射能。 ◆ 微生物的能源谱 能源谱 化学物质（化能营养型） 辐射能（光能营养型）：光能自养和异养微生物的能源 有机物：化能异养微生物的能源（同碳源） 无机物：化能自养微生物的能源（不同碳源） ◆ 种类 化能自养微生物：还原态的无机物质，如NH4 +、NO2 -、S、H2S、H2和Fe2+等 单功能营养物：辐射能（能源） 双功能营养物：还原态的NH4＋（能源、氮源） 三功能营养物：氨基酸类（能源、碳源、氮源） 微生物的六大营养要素——能源及其功能
2024/11/1 9 ◆氮源：凡用来构成菌体物质或代谢产物中氮素来源的营养源。 ◆ 种类：无机氮：铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐、氨、N2等； 有机氮：蛋白质及其降解产物（如胨、肽、氨基酸等）、牛肉膏、鱼粉、 花生饼粉、黄豆饼粉、玉米浆、尿素等 ◆功能： 1）提供合成细胞中含氮物，如蛋白质、核酸，以及含氮代谢物等的原料； 2）少数细菌可以利用铵盐、硝酸盐等氮源为能源。 3）对于异氧微生物，含有N·C·H·O·X的有机化合物具有碳源、能源和氮源3重功能； 类型 元素水平 化合物水平 培养基原料水平 有机氮 N·C·H·O ·X 复杂蛋白质、核酸等 牛肉膏、酵母膏、饼粕粉、蚕蛹粉等 N·C·H·O 尿素、一般氨基酸、简单蛋白质 等 尿素、蛋白胨、明胶等 无机氮 N·H NH3、铵盐等 (NH4)2SO4等 N·O 硝酸盐等 KNO3等 N N2 空气 微生物的氮源谱 微生物的六大营养要素——氮源及其功能
2024/11/1 9 ◆氮源：凡用来构成菌体物质或代谢产物中氮素来源的营养源。 ◆ 种类：无机氮：铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐、氨、N2等； 有机氮：蛋白质及其降解产物（如胨、肽、氨基酸等）、牛肉膏、鱼粉、 花生饼粉、黄豆饼粉、玉米浆、尿素等 ◆功能： 1）提供合成细胞中含氮物，如蛋白质、核酸，以及含氮代谢物等的原料； 2）少数细菌可以利用铵盐、硝酸盐等氮源为能源。 3）对于异氧微生物，含有N·C·H·O·X的有机化合物具有碳源、能源和氮源3重功能； 类型 元素水平 化合物水平 培养基原料水平 有机氮 N·C·H·O ·X 复杂蛋白质、核酸等 牛肉膏、酵母膏、饼粕粉、蚕蛹粉等 N·C·H·O 尿素、一般氨基酸、简单蛋白质 等 尿素、蛋白胨、明胶等 无机氮 N·H NH3、铵盐等 (NH4)2SO4等 N·O 硝酸盐等 KNO3等 N N2 空气 微生物的氮源谱 微生物的六大营养要素——氮源及其功能
2024/11/1 10 ◆ 实验室常用的氮源：有碳酸铵、硝酸盐、硫酸铵、尿素、蛋白胨、牛 肉膏、酵母膏等。 ◆ 生产上常用的氮源：硝酸盐、铵盐、尿素、氨以及蛋白含量较高的鱼粉、 蚕蛹粉、黄豆饼粉、花生饼份、玉米浆等。 ◆ 迟效氮源：蛋白氮必须通过水解之后降解成胨、肽、氨基酸等才能被 机体利用。 ◆ 速效氮源：无机氮源或以蛋白质降解产物形式存在的有机氮源可以直接 被菌体吸收利用。 ◆ 速效氮源：通常是有利于机体的生长，迟效氮源有利于代谢产物的形 成。 ◆ 氨基酸自养型生物：一部分微生物能把尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮气等 简单氮源合成所需要的一切氨基酸。 ◆ 氨基酸异养型生物：需要从外界吸收氨基酸作为氮源的生物。 微生物的六大营养要素——氮源及其功能
2024/11/1 10 ◆ 实验室常用的氮源：有碳酸铵、硝酸盐、硫酸铵、尿素、蛋白胨、牛 肉膏、酵母膏等。 ◆ 生产上常用的氮源：硝酸盐、铵盐、尿素、氨以及蛋白含量较高的鱼粉、 蚕蛹粉、黄豆饼粉、花生饼份、玉米浆等。 ◆ 迟效氮源：蛋白氮必须通过水解之后降解成胨、肽、氨基酸等才能被 机体利用。 ◆ 速效氮源：无机氮源或以蛋白质降解产物形式存在的有机氮源可以直接 被菌体吸收利用。 ◆ 速效氮源：通常是有利于机体的生长，迟效氮源有利于代谢产物的形 成。 ◆ 氨基酸自养型生物：一部分微生物能把尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮气等 简单氮源合成所需要的一切氨基酸。 ◆ 氨基酸异养型生物：需要从外界吸收氨基酸作为氮源的生物。 微生物的六大营养要素——氮源及其功能