第一节 微生物的营养要素 第二节 微生物的营养类型 第三节 营养物质进入细胞的方式 第四节 培养基 第 五 章 微 生 物 的 营 养
第一节 微生物的营养要素 第二节 微生物的营养类型 第三节 营养物质进入细胞的方式 第四节 培养基 第 五 章 微 生 物 的 营 养
№ 微生物细胞的元素构成 由C、H、O、N、P、S、K、Na、Mg、Ca、 Fe、Mn、Cu、Co、Zn、Mo等组成。 № 微生物细胞的化学元素与其营养物质 微生物生长所需的营养物质应该包含有组成细胞 的各种化学元素，即构成细胞物质的碳素来源 的碳源物质，构成细胞物质的氮素来源的氮源 物质和一些含有K、Na、Mg、Ca、Fe、Mn、 Cu、Co、Zn、Mo元素的无机盐。 第 五 章 微 生 物 的 营 养 一、微生物的营养物质 1、微生物细胞的化学组成
№ 微生物细胞的元素构成 由C、H、O、N、P、S、K、Na、Mg、Ca、 Fe、Mn、Cu、Co、Zn、Mo等组成。 № 微生物细胞的化学元素与其营养物质 微生物生长所需的营养物质应该包含有组成细胞 的各种化学元素，即构成细胞物质的碳素来源 的碳源物质，构成细胞物质的氮素来源的氮源 物质和一些含有K、Na、Mg、Ca、Fe、Mn、 Cu、Co、Zn、Mo元素的无机盐。 第 五 章 微 生 物 的 营 养 一、微生物的营养物质 1、微生物细胞的化学组成
微生物生长所需要的营养物质主要 是以有机物和无机物的形式提供的， 小部分由气体物质供给。微生物的 营养物质按其在机体中的生理作用 可区分为：碳源、氮源、能源、无机 盐、生长因子和水六大类。 第 五 章 微 生 物 的 营 养 2、微生物的营养物质及其生理功能
微生物生长所需要的营养物质主要 是以有机物和无机物的形式提供的， 小部分由气体物质供给。微生物的 营养物质按其在机体中的生理作用 可区分为：碳源、氮源、能源、无机 盐、生长因子和水六大类。 第 五 章 微 生 物 的 营 养 2、微生物的营养物质及其生理功能
第 五 章 微 生 物 的 营 养 ❖在微生物生长过程中为微生物提供碳素来源的 物质称为碳源(source of carbon)。 ❖从简单的无机含碳化合物如CO2和碳酸盐到各 种各样的天然有机化合物都可以作为微生物的碳 源，但不同的微生物利用含碳物质具有选择性， 利用能力有差异。 碳源的生理作用 ❖碳源物质通过复杂的化学变化来构成微生物自 身的细胞物质和代谢产物； ❖同时多数碳源物质在细胞内生化反应过程中还 能为机体提供维持生命活动的能量; ❖但有些以又CO2为唯一或主要碳源的微生物生 长所需的能源则不是来自CO2。 （1）碳源
第 五 章 微 生 物 的 营 养 ❖在微生物生长过程中为微生物提供碳素来源的 物质称为碳源(source of carbon)。 ❖从简单的无机含碳化合物如CO2和碳酸盐到各 种各样的天然有机化合物都可以作为微生物的碳 源，但不同的微生物利用含碳物质具有选择性， 利用能力有差异。 碳源的生理作用 ❖碳源物质通过复杂的化学变化来构成微生物自 身的细胞物质和代谢产物； ❖同时多数碳源物质在细胞内生化反应过程中还 能为机体提供维持生命活动的能量; ❖但有些以又CO2为唯一或主要碳源的微生物生 长所需的能源则不是来自CO2。 （1）碳源
表5.1 微生物利用的碳源物质 种类 碳源物质 备注 糖 葡萄糖、果糖、麦芽糖、蔗糖、淀粉、 半乳糖、乳糖、甘露糖、纤维二糖、纤 维素、半纤维素、甲壳素、木质素等 单糖优于双糖，己糖优于戊糖，淀粉优于 纤维素，纯多糖优于杂多糖。 有机酸 糖酸、乳酸、柠檬酸、延胡索酸、低级 脂肪酸、高级脂肪酸、氨基酸等 与糖类比效果较差，有机酸较难进入细胞， 进入细胞后会导致pH下降。当环境中缺乏 碳源物质时，氨基酸可被微生物作为碳源 利用。 醇 乙醇 在低浓度条件下被某些酵母菌和醋酸菌利 用。 脂 脂肪、磷脂 主要利用脂肪，在特定条件下将磷脂分解 为甘油和脂肪酸而加以利用。 烃 天然气、石油、石油馏分、石蜡油等 利用烃的微生物细胞表面有一种由糖脂组 成的特殊吸收系统，可将难溶的烃充分乳 化后吸收利用。 CO2 CO2 为自养微生物所利用。 碳酸盐 NaHCO3、CaCO3、白垩等 为自养微生物所利用。 其他 芳香族化合物、氰化物 蛋白质、肋、核酸等 利用这些物质的微生物在环境保护方面有 重要作用。 当环境中缺乏碳源物质时，可被微生物作 为碳源而降解利用
表5.1 微生物利用的碳源物质 种类 碳源物质 备注 糖 葡萄糖、果糖、麦芽糖、蔗糖、淀粉、 半乳糖、乳糖、甘露糖、纤维二糖、纤 维素、半纤维素、甲壳素、木质素等 单糖优于双糖，己糖优于戊糖，淀粉优于 纤维素，纯多糖优于杂多糖。 有机酸 糖酸、乳酸、柠檬酸、延胡索酸、低级 脂肪酸、高级脂肪酸、氨基酸等 与糖类比效果较差，有机酸较难进入细胞， 进入细胞后会导致pH下降。当环境中缺乏 碳源物质时，氨基酸可被微生物作为碳源 利用。 醇 乙醇 在低浓度条件下被某些酵母菌和醋酸菌利 用。 脂 脂肪、磷脂 主要利用脂肪，在特定条件下将磷脂分解 为甘油和脂肪酸而加以利用。 烃 天然气、石油、石油馏分、石蜡油等 利用烃的微生物细胞表面有一种由糖脂组 成的特殊吸收系统，可将难溶的烃充分乳 化后吸收利用。 CO2 CO2 为自养微生物所利用。 碳酸盐 NaHCO3、CaCO3、白垩等 为自养微生物所利用。 其他 芳香族化合物、氰化物 蛋白质、肋、核酸等 利用这些物质的微生物在环境保护方面有 重要作用。 当环境中缺乏碳源物质时，可被微生物作 为碳源而降解利用
第 五 章 微 生 物 的 营 养 （2）氮源 凡是可以被微生物用来构成细胞物质的或代谢 产物中氮素来源的营养物质通称为氮源(source of nitrogen)物质。 能被微生物所利用的氮源物质有蛋白质及其各 类降解产物、铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐、分子态 氮、嘌呤、嘧啶、脲、酰胺、氰化物。 氮源物质常被微生物用来合成细胞中含氮物质， 少数情况下可作能源物质，如某些厌氧微生物在 厌氧条件下可利用某些氨基酸作为能源。 微生物对氮源的利用具有选择性，如玉米浆相 对于豆饼粉，NH4 +相对于NO3 -为速效氮源。铵盐 作为氮源时会导致培养基pH值下降，称为生理酸 性盐，而以硝酸盐作为氮源时培养基pH值会升高， 称为生理碱性盐
第 五 章 微 生 物 的 营 养 （2）氮源 凡是可以被微生物用来构成细胞物质的或代谢 产物中氮素来源的营养物质通称为氮源(source of nitrogen)物质。 能被微生物所利用的氮源物质有蛋白质及其各 类降解产物、铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐、分子态 氮、嘌呤、嘧啶、脲、酰胺、氰化物。 氮源物质常被微生物用来合成细胞中含氮物质， 少数情况下可作能源物质，如某些厌氧微生物在 厌氧条件下可利用某些氨基酸作为能源。 微生物对氮源的利用具有选择性，如玉米浆相 对于豆饼粉，NH4 +相对于NO3 -为速效氮源。铵盐 作为氮源时会导致培养基pH值下降，称为生理酸 性盐，而以硝酸盐作为氮源时培养基pH值会升高， 称为生理碱性盐
微 生 物 的 营 养 和 代 谢 表5.2 微生物利用的氮源物质 种类 氮源物质 备注 蛋白质 类 蛋白质及其不 同程度降解产 物(胨、肽、氨 基酸等) 大分子蛋白质难进入细胞，一些真菌和少数细 菌能分泌胞外蛋白酶，将大分子蛋白质降解利 用，而多数细菌只能利用相对分子质量较小其 降解产物 氨及铵 盐 NH3、(NH4 )2 SO4 等 容易被微生物吸收利用 硝酸盐 KNO3等 容易被微生物吸收利用 分子氮 N2 固氮微生物可利用，但当环境中有化合态氮源 时，固氮微生物就失去固氮能力 其他 嘌呤、嘧啶、 脲、胺、酰胺、 氰化物 大肠杆菌不能以嘧啶作为唯一氮源，在氮限量 的葡萄糖培养基上生长时，可通过诱导作用先 合成分解嘧啶的酶，然后再分解并利用嘧啶可 不同程度地被微生物作为氮源加以利用
微 生 物 的 营 养 和 代 谢 表5.2 微生物利用的氮源物质 种类 氮源物质 备注 蛋白质 类 蛋白质及其不 同程度降解产 物(胨、肽、氨 基酸等) 大分子蛋白质难进入细胞，一些真菌和少数细 菌能分泌胞外蛋白酶，将大分子蛋白质降解利 用，而多数细菌只能利用相对分子质量较小其 降解产物 氨及铵 盐 NH3、(NH4 )2 SO4 等 容易被微生物吸收利用 硝酸盐 KNO3等 容易被微生物吸收利用 分子氮 N2 固氮微生物可利用，但当环境中有化合态氮源 时，固氮微生物就失去固氮能力 其他 嘌呤、嘧啶、 脲、胺、酰胺、 氰化物 大肠杆菌不能以嘧啶作为唯一氮源，在氮限量 的葡萄糖培养基上生长时，可通过诱导作用先 合成分解嘧啶的酶，然后再分解并利用嘧啶可 不同程度地被微生物作为氮源加以利用
第 五 章 微 生 物 的 营 养 （3）无机盐 无机盐(inorganic salt)是微生物生长必不可少的 一类营养物质，它们在机体中的生理功能主要是作 为酶活性中心的组成部分、维持生物大分子和细胞 结构的稳定性、调节并维持细胞的渗透压平衡、控 制细胞的氧化还原电位和作为某些微生物生长的能 源物质等(表5.3)。 微生物可利用无机盐类型 微量元素 微量元素是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， 通常需要量在10-6 -10-8mol/L (培养基中含量)。微 量元素一般参与酶的组成或使酶活化(表5.4)
第 五 章 微 生 物 的 营 养 （3）无机盐 无机盐(inorganic salt)是微生物生长必不可少的 一类营养物质，它们在机体中的生理功能主要是作 为酶活性中心的组成部分、维持生物大分子和细胞 结构的稳定性、调节并维持细胞的渗透压平衡、控 制细胞的氧化还原电位和作为某些微生物生长的能 源物质等(表5.3)。 微生物可利用无机盐类型 微量元素 微量元素是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， 通常需要量在10-6 -10-8mol/L (培养基中含量)。微 量元素一般参与酶的组成或使酶活化(表5.4)
表5.3 无机盐及其生理功能 元素 化合物形式(常用) 生理功能 磷 KH2 PO4，K2 HPO4 核酸、核蛋白、磷脂、辅酶及ATP等高能分子的 成分，作为缓冲系统调节培养基pH。 硫 (NH4 )2 SO4，MgSO4 含硫氨基酸(半胱氨酸、甲硫氨酸等)、维生素的 成分，谷胱甘肽可调节胞内氧化还原电位。 镁 MgSO4 己糖磷酸化酶、异柠檬酸脱氢酶、核酸聚合酶等 活性中心组分，叶绿素和细菌叶绿素成分。 钙 CaCl2，Ca(NO3 )2 某些酶的辅因子，维持酶(如蛋白酶)稳定性，芽 孢和某些孢子形成所需，建立细菌感受态所需。 钠 NaCl 细胞运输系统组分，维持细胞渗透压，维持某些 酶的稳定性。 钾 KH2 PO4，K2 HPO4 某些酶的辅因子，维持细胞渗透压，某些嗜盐细 菌核糖体的稳定因子。 铁 FeSO4 细胞色素及某些酶的组分，某些铁细菌的能源物 质，合成叶绿素、白喉毒素所需
表5.3 无机盐及其生理功能 元素 化合物形式(常用) 生理功能 磷 KH2 PO4，K2 HPO4 核酸、核蛋白、磷脂、辅酶及ATP等高能分子的 成分，作为缓冲系统调节培养基pH。 硫 (NH4 )2 SO4，MgSO4 含硫氨基酸(半胱氨酸、甲硫氨酸等)、维生素的 成分，谷胱甘肽可调节胞内氧化还原电位。 镁 MgSO4 己糖磷酸化酶、异柠檬酸脱氢酶、核酸聚合酶等 活性中心组分，叶绿素和细菌叶绿素成分。 钙 CaCl2，Ca(NO3 )2 某些酶的辅因子，维持酶(如蛋白酶)稳定性，芽 孢和某些孢子形成所需，建立细菌感受态所需。 钠 NaCl 细胞运输系统组分，维持细胞渗透压，维持某些 酶的稳定性。 钾 KH2 PO4，K2 HPO4 某些酶的辅因子，维持细胞渗透压，某些嗜盐细 菌核糖体的稳定因子。 铁 FeSO4 细胞色素及某些酶的组分，某些铁细菌的能源物 质，合成叶绿素、白喉毒素所需
表5.4 微量元素与生理功能 元素 生理功能 锌 存在于乙醇脱氢酶、乳酸脱氢酶、碱性磷酸酶、醛缩酶、 RNA与DNA聚合酶中 锰 存在于过氧化物歧化酶、柠檬酸合成酶中 钼 存在于硝酸盐还原酶、固氮酶、甲酸脱氢酶中 硒 存在于甘氨酸还原酶、甲酸脱氢酶中 钴 存在于谷氨酸变位酶中 铜 存在于细胞色素氧化酶中 钨 存在于甲酸脱氢酶中 镍 存在于脲酶中，为氢细菌生长所必需
表5.4 微量元素与生理功能 元素 生理功能 锌 存在于乙醇脱氢酶、乳酸脱氢酶、碱性磷酸酶、醛缩酶、 RNA与DNA聚合酶中 锰 存在于过氧化物歧化酶、柠檬酸合成酶中 钼 存在于硝酸盐还原酶、固氮酶、甲酸脱氢酶中 硒 存在于甘氨酸还原酶、甲酸脱氢酶中 钴 存在于谷氨酸变位酶中 铜 存在于细胞色素氧化酶中 钨 存在于甲酸脱氢酶中 镍 存在于脲酶中，为氢细菌生长所必需