4-第四章微生物的营养.doc

微生物的营养 要点： 微生物的营养要素：微生物的营养物质应满足机体生长、繁殖和完成各种生理活动的需要。 微生物的6类营养要素包括：碳源、氮源、能源、无机盐、生长因子和水。 营养类型：根据微生物生长所需的能源、氢供体和基本碳源的不同，可将微生物的营养类型 归纳为光能自养型、光能异养型、化能自养型和化能异养型4种类型。 物质进入细胞的方式：细胞膜是具有高度选择性的半透膜，营养物质分子结构不同其进入细 胞的方式也有差别。总的来说物质通过细胞膜进入细胞的方式有4种：单纯扩散、 促进扩散、主动运送和基团移位。 培养基：人工配制的，适合微生物生长繁殖或产生代谢产物用的混合营养料称为培养基。设 计和配制培养基应遵循一定的原则，即目的明确、营养协调、理化适宜、经济节约。 培养基的种类有多种，根据所培养微生物的种类划分有：细菌、放线菌、酵母菌和 霉菌培养基；根据对培养基成分的了解程度划分有：天然培养基、合成培养基和半 合成培养基；根据培养基物理状态划分有：液体培养基、固体培养基、半固体培养 基和脱水培养基；根据培养基的功能划分有：选择性培养基、鉴别培养基、种子培 养基和发酵培养基等。 和其他生物一样，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，通过新陈代谢将其转化成自身新的细胞物质或代谢物，并从中获取生命活动必需的能量，同时将代谢活动产生的废物排出体外。凡是能满足微生物机体生长、繁殖和完成各种生理活动所需要的物质，都称为微生物的营养物质，而微生物获得和利用营养物质的过程称为营养。 第一节 微生物的6类营养要素 微生物有六类营养要素，即碳源、氮源、能源、无机盐、生长因子和水。 一、碳源 凡是能够提供微生物细胞物质和代谢产物中碳素来源的营养物质称为碳源。有机碳源不仅用于构成微生物的细胞物质和代谢产物，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极其广泛，从简单的无机含碳化合物如CO2和碳酸盐等，到各种复杂的有机物，如糖类及其衍生物、脂类、醇类、有机酸、烃类、芳香族化合物等。但不同的微生物利用碳源物质的范围大不相同。有的能广泛利用各种类型的碳源，如假单胞菌属的有些种可利用90种以上的碳源；但有的微生物能利用的碳源范围极其狭窄，如甲烷氧化菌仅能利用甲烷和甲醇两种有机物，某些纤维素分解菌只能利用纤维素。 不同营养类型的微生物利用不同的碳源。异养型微生物以有机物作为碳源和能源，其中糖类是微生物最好的碳源，尤其是葡萄糖。其次是醇类、有机酸类和脂类等。在糖类中，单糖优于双糖，己糖优于戊糖，淀粉优于纤维素，纯多糖优于杂多糖和其他聚合物。有些微生物能利用酚、氰化物、农药等有毒的碳素化合物，常被用于处理“三废”，消除污染，并生产单细胞蛋白等。自养型微生物利用CO2作为唯一碳源或主要碳源，将CO2逐步合成细胞物质和代谢产物。这类微生物在同化CO2的过程中需要日光提供能量，或者从无机物的氧化过程中获得能量。 实验室内常用的碳源主要有葡萄糖、蔗糖、淀粉、甘露醇、有机酸等。工业发酵中利用碳源主要是糖类物质如饴糖、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。此外，为了解决工业发酵用粮与人们食用粮、畜禽饲料用粮的矛盾，目前已广泛开展了以纤维素、石油、C02等作为碳源的代粮发酵的研究工作，并取得了显著成绩。 二、氮源 凡是构成微生物细胞物质和代谢产物中氮素来源的营养物质称为氮源。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。 微生物能够利用的氮源种类也相当广泛，有分子态氮、氨、铵盐和硝酸盐等无机含氮化合物；尿素、氨基酸、嘌呤和嘧啶等有机含氮化合物。不同的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氮。大多数微生物都利用较简单的化合态氮，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吸收利用。蛋白质需要经微生物产生并分泌到胞外的蛋白酶水解后才能被吸收利用。有些寄生性微生物只能利用活体中的有机氮化物作氮源。 实验室中常用的氮源有碳酸铵、硫酸铵、硝酸盐、尿素及牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、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、硝酸盐、尿素等氮化物中的氮是水溶性的，玉米浆、牛肉膏、蛋白胨、醇母膏等有机氮化物中的氮主要是蛋白质的降解产物，都可以被菌体直接吸收利用，称为速效性氮源。饼粕中氮主要以蛋白质的形式存在，属迟效性氮源。速效性氮源有利于菌体的生长，迟效性氮源有利于代谢产物的形成。工业发酵中，将速效性氮源与迟效性氮源按一定的比例制成混合氮源加入培养基，以控制微生物的生长时期与代谢产物形成期的长短，提高产量。 很多微生物能将非氨基酸类的简单氮源如尿素