课程名称：微生物学 班级：生物工程1101 (第十讲) 章节标题：第三节病毒与实践 第四章微生物营养和培养基 第一节微生物的六类营养要素 目的要求：1.了解病毒在实践中的应用。 2.掌握微生物六类营养要索的分类 教学重点：微生物六类营养要索分类 教学难点：微生物六类营养要素的分类 教学方法：多媒体讲授及讨论法 内容提要及课时分配： 1.病毒在实践中的应用 40分钟 2.六大营养要素的分类 55分钟 3.小结 5分钟 主讲教师：赵萌萌 授课日期：2013年3月28日 兰州交通大学化学与生物工程学院
第四章微生物的营养和培养基 和其它生物一样，微生物也需要不断地从外部环境中吸收所需要的各种物 质，通过新陈代谢，获得能量，合成细胞物质，同时排出代谢产物，使机体正常 生长繁殖。因此，什么叫营养物质？是指能够满足微生物机体生长、繁殖和完成 各种生理活动所需的物质称为营养物质(nutrient).,而微生物获得和利用营养 物质的过程称为营养。营养物质是微生物生存的物质基础，而营养这一过程是微 生物维持和延续其生命形式的一种生理过程。 这一章主要是研究营养物质在微生物生命活动中的生理功能，以及微生物细 胞从外界环境中摄取营养物质的机制。 第一节微生物的6类营养要素 要研究微生物的营养，就应该先分析微生物细胞的化学组成，了解它的化学 组成，我们就可以清楚地了解它究竞需要什么样的营养物质。 据分析结果表明，微生物细胞和动植物一样，也是由碳、氢、氧、氮、磷、 硫钾、镁、钙、铁、锰、硼、氯、铜、钴、锌、钼、硒等化学元素组成。其中， 碳、氢、氧、氨、磷、硫6种元素占南体细胞干重的97%。微生物细胞中的这些 元素主要以水、有机物和无机盐形式存在。 首先，是微生物细胞中的水分。水是微生物细胞中含量最大的成分，不同种 类的微生物含水量不同。细菌细胞游离水含量平均为鲜重的75%-85%，酵母菌为 70%-85%,香南约为85%-90%。同一种微生物的含水量随发有阶段和生活条件不 同也有差别。一般衰老细胞较幼龄细胞含水少，休眠体较营养体要少得多，细菌 芽孢的游离水含量为40%，毒南孢子仅为38%左右。 其次，是微生物细胞中的有机物。微生物细胞干物质中90%以上是有机物。 在微生物细胞内，有机物质分为3类，一是结构物质，是构成细胞壁、细胞膜、 细胞核、细胞质和细胞器的组成分，包括蛋白质、多糖、核酸和类脂等。二是贮 藏物质，主要为多糖和脂类，如淀粉、糖原、脂肪和多聚B-羟基丁酸等。三是 代谢底物和产物，包括存在于细胞内的糖、氨基酸、核苷酸、有机酸和维生素 等低分子量化合物。各种有机物的含量随者微生物的种类和生活条件的不同而改 变。 最后，微生物细胞的矿质元素也就是无机盐。微生物的细胞干物质中有
3%-10%的矿质元素。其中，磷的含量最高，占矿质元素的50%左右，其次为硫、 钙、镁、钾、铁，他们的含量也较高，与碳、氢、氧、氮一起成为大量元素。铜、 钻、锌、钼、硒等含量极少，称为微量元素。他们含量虽少，但都具有各自的特 殊作用，也是微生物所不可缺少的。这些矿质元素大多数参与细胞的结构组成 少数游离存在。 微生物细胞内的有机物、无机物和水等共同赋予细胞的遗传连续性、通透性 和生化活性等。 微生物细胞的化学成分并不是绝对不变的，常因微生物的种类、培养条件、 菌龄不同而有一定差异。碳素在各类微生物细胞中含量比较稳定，占干重的50% 左右。氮素的含量差异较大。细菌和酵母细胞含氮量较高，约占7%-13%，霉菌 含氯量较低，约占干重的5%左右。幼龄细胞的含氮量比老龄细胞高：含氮丰富 的培养基上生长的细胞的含氯量高，硫细菌比其他微生物含硫多，铁细菌含铁多， 海洋微生物含较多的钠。 根据营养物质在细胞内的生理作用，可以讲营养物质分为碳源、氮源、能源、 无机盐、生长因素和水。下面我们就把6种营养要素逐一加以介绍 -、碳源(carbon source) 凡能提供微生物营养所需碳元素（碳架）的营养物质称为碳源。碳素是构成菌 体成分的主要元素。而且为微生物生命活动提供能量。 微生物能够利用的碳源种类十分广泛，既有简单的无机碳化物，如C02碳酸 盐等，主要利用无机碳源的微生物叫自养氧微生物：也有各种复杂的有机物，如 糖类及其衍生物，脂类、醇类、有机酸、烃类、芳香族化合物等，这样的微生物 叫做异养微生物。不同的微生物利用碳素化合物的能力不同。有的微生物能利用 多种不同的碳素化合物，例如：洋葱假单孢菌能利用90多种碳源，而甲烷氧化 菌只能利用甲烧和甲醇两种：大多数微生物都以有机物作为碳源和能源，其中， 糖类是微生物最好的碳源，特别是葡萄糖和蔗糖都是实验室中常用的碳源。其次 是有机酸、醇类和脂类等。在糖类中，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。有些微生物能利用酚、氰化物、农药等有毒的碳素 化合物。如：某些霉菌和诺卡氏菌可利用氰化物，热带假丝酵母可以分解塑料， 某些梭状芽孢杆菌可以分解农药666。这些微生物正被用于处理“三废”，消除
污染等。 自然养几乎所有的有机物，即使是高度不活泼的、有毒的有机物都可以被微 生物分解利用。 实验室常用的碳源主要有葡萄糖、蔗糖、淀粉、甘露糖、有机酸等。工业发 酵利用的碳源主要是饴糖、玉米粉、甘薯粉、野生植物淀粉，以及麸皮、米糠、 酒糟、废糖蜜、造纸厂的亚硫酸废液等。 二、氮源 凡是可以构成微生物细胞和代谢产物中氮索来源的营养物质都称为氮源。主 要用于合成细胞物质及代谢产物中的含氮化合物，一般不提供能量。 只有少数自养细菌，如硝化细菌能利用铵盐、硝酸盐作为氮源和能源。某些 厌氧细菌在厌氧和糖类物资缺乏的情况下，也可利用氨基酸作为能源 微生物能利用的氮源种类相当广泛。从分子态的到复杂的有机化合物等各类 含氮物质。例如蛋白质、蛋白胨、多肽、氨基酸、尿素、尿酸、铵盐、硝酸盐、 亚硝酸盐、分子态氮等，都能作为微生物的氮源。不同微生物在氮源的利用上差 别很大。固氮微生物能以分子态氮作为唯一氮源，也能利用化合态的有机氮和无 机氯。大多数微生物都利用较简单的化合态氨，如铵盐、硝酸盐、氨基酸等，尤 其是铵盐，几乎可以被所有微生物都利用。 根据微生物对氨源利用的差异将其分为3个类型：一是固氨微生物，二是氨 基酸自养型（他们能把尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮气等简单氮源自行合成所需要 的一切氨基酸)，三是氨基酸异养型（需要从外界吸收现成的氨基酸作为氮源）。 目前，氨基酸自养型微生物是人们利用的一个方向，它可以将人或动物无法 利用的廉价氮源转化成菌体蛋白或含氨的代谢产物，如一些氨基酸，以丰富人类 的营养资源，可以提高我们的生存质量。 实验室中常用的氨源有碳酸铵、硫酸铵、硝酸盐、尿素及牛肉膏、蛋白胨、酵母 音、多肽、氨基酸等。工业发酵中常用鱼粉、蚕蛹粉、黄豆饼粉、玉米浆、酵母 粉等作氮源。铵盐、尿素等氨化物中的氨是水溶性的，可以被菌体直接吸收利用 属速效性氨源：有些氨源中的氯主要以蛋白质形式存在，属迟效性氯源。前者有 利于菌体生长，后者有利于代谢产物的形成。 三、能源
它是指为微生物的生命活动提供最初能量来源的营养物质或辐射能。异养微 生。物的能源就是碳源：自养微生物的能源就是还原态的无机物质，如NH4+、 NO2-等。光能营养型微生物的能源是辐射能。 辐射能仅供给能源，是单功能的：还原态无机养料是双功能的NH4+、NO2-, 既能作能源有能做氮源：而有些是三功能的，同时作氨源、碳源和能源如氨基酸