05第四章微生物的营养和培养基食品微生物学江南大学.ppt

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1、1第四章第四章 微生物的微生物的营营养和培养基养和培养基2微生物的营养营营营营养养养养(nutrition)(nutrition)：生物体从外部生物体从外部生物体从外部生物体从外部环环环环境中境中境中境中摄摄摄摄取其生命活取其生命活取其生命活取其生命活动动动动所必需的能量和所必需的能量和所必需的能量和所必需的能量和物物物物质质质质，以，以，以，以满满满满足其生足其生足其生足其生长长长长和繁殖需要的一种生理和繁殖需要的一种生理和繁殖需要的一种生理和繁殖需要的一种生理过过过过程。程。程。程。营营营营养物养物养物养物(nutrient)(nutrient)：指具有：指具有：指具有：指具有营营营营养功

2、能的物养功能的物养功能的物养功能的物质质质质。营营营营养物养物养物养物质质质质的特点：的特点：的特点：的特点：1.1.能能能能满满满满足微生物足微生物足微生物足微生物细细细细胞生理的需要。胞生理的需要。胞生理的需要。胞生理的需要。2.2.构成微生物构成微生物构成微生物构成微生物细细细细胞胞胞胞组组组组成。成。成。成。3.3.外源性。外源性。外源性。外源性。3本章主要内容(4学时)第一节微生物细胞的化学组成第二节微生物的六种营养要素第三节微生物的营养类型第四节营养物质进入细胞的方式第五节培养基4第一第一节节微生物微生物细细胞的化学胞的化学组组成成各种生物各种生物细细胞的化学元素胞的化学元素组组成

3、都基成都基本相似，但在本相似，但在化学化学组组成的成的质质和量和量上，上，各各类类生物生物细细胞都有各自独有的特点，胞都有各自独有的特点，不同种不同种类类的微生物之的微生物之间间有一定的差有一定的差异。异。微生物微生物细细胞胞的的化学化学组组成成往往随往往随微生微生物种物种类类、菌、菌龄龄、培养基和、培养基和检测检测方法方法的的组组成而不同。成而不同。5水7090%组成微生物蛋白质细胞的物质碳水化合物干物质脂肪核酸矿物质6微生物细胞的化学组成 主要成分主要成分细细菌菌酵母菌酵母菌霉菌霉菌水分水分758570808590758570808590（占（占细细胞胞鲜鲜重的重的%）蛋白蛋白质质5080

4、32751415508032751415 占占 细细碳水化合物碳水化合物1228276374012282763740 胞胞 干干脂肪脂肪520215440520215440 重重 的的核酸核酸10206811020681%无机无机盐盐2303.876122303.876127一、水分一、水分水分是微生物水分是微生物细细胞中含量最高的物胞中含量最高的物质质（主要成分）。（主要成分）。细细胞的平均含水量胞的平均含水量 细细菌菌7585%7585%，酵母菌：酵母菌：7080%7080%，霉菌霉菌8595%8595%。影响含水量的因素：影响含水量的因素：微生物的种微生物的种类类 微生物所微生物所处处的

5、的环环境条件如：酵母菌在境条件如：酵母菌在2020时时含水量含水量91%91%，而而4343时时含含74%74%。细细胞本身的生理状胞本身的生理状态态有关。芽有关。芽孢孢含含40%40%，霉菌，霉菌孢孢子子38%38%，有些曲霉的分生有些曲霉的分生孢孢子只有子只有20%20%。8细细胞内水的形式胞内水的形式游离水：游离水：以游离的状以游离的状态态存在，微生物可利用。存在，微生物可利用。干重法可干重法可干重法可干重法可测测测测得得得得结结合水：合水：以以结结合的状合的状态态存在。存在。这这部分与其他物部分与其他物质结质结合在一起合在一起 不易不易挥发挥发；0 0下不下不冻结冻结；不具流；不具流动

6、动性、渗透性性、渗透性；不能；不能被被细细胞利用。胞利用。营营养体的游离水和养体的游离水和结结合水的比例合水的比例为为4 4：1 1，芽，芽孢孢和和孢孢子子结结合水的比例高于其他合水的比例高于其他细细胞，故芽胞，故芽孢孢有有较较强强的抗逆性。的抗逆性。9二、干物二、干物质质微生物微生物细细胞去除水分后即胞去除水分后即为为干物干物质质。其元素。其元素组组成基本上成基本上为为C、H、O、N、P、S、K、Na、Mg、Ca、Fe、Mn、Cu、Co、Zn、Mo等组成。物物质组质组成：成：占细胞干重99%的蛋白质、核酸、类脂和糖类等大分子有机物，占细胞干重1%的小分子无机物和各种离子，101.蛋白蛋白质质

7、(protein)约约约约占占占占细细细细胞干物胞干物胞干物胞干物质质质质的的的的1480%1480%一般一般一般一般细细细细菌、酵母菌菌、酵母菌菌、酵母菌菌、酵母菌细细细细胞的蛋白胞的蛋白胞的蛋白胞的蛋白质质质质含量含量含量含量 霉菌。霉菌。霉菌。霉菌。蛋白蛋白蛋白蛋白质质质质种种种种类类类类：每个：每个：每个：每个细细细细菌菌菌菌细细细细胞胞胞胞约约约约有有有有30003000种不同的蛋种不同的蛋种不同的蛋种不同的蛋白白白白质质质质分子。分子。分子。分子。简单简单简单简单蛋白蛋白蛋白蛋白质质质质：清蛋白、球蛋白：清蛋白、球蛋白：清蛋白、球蛋白：清蛋白、球蛋白蛋白蛋白蛋白蛋白质质质质 化学化

8、学化学化学结结结结构构构构 复合蛋白复合蛋白复合蛋白复合蛋白质质质质：核蛋白核蛋白核蛋白核蛋白、脂蛋白、糖蛋白、脂蛋白、糖蛋白、脂蛋白、糖蛋白、脂蛋白、糖蛋白 在微生物在微生物在微生物在微生物细细细细胞中核蛋白含量特胞中核蛋白含量特胞中核蛋白含量特胞中核蛋白含量特别别别别高，可占蛋白高，可占蛋白高，可占蛋白高，可占蛋白总总总总量的量的量的量的1/31/21/31/2。112.核酸核酸（NucleicAcids）微生物的细胞除病毒外都含有两种核酸：DNA和RNA。含量：细菌、酵母菌霉菌。细细菌的菌的RNARNA占干重的占干重的20%20%，DNADNA占干重的占干重的34%34%。霉菌占干重的霉

9、菌占干重的1%1%。同一种微生物中，RNA的含量常随生长时期的变化而变化，DNA的含量却是恒定的，因而用DNA碱基比例或GC百分比值作为分类鉴定的指标。123.碳水化合物碳水化合物(Carbohydrate)微生物微生物细细胞中含有胞中含有单单糖、双糖和多糖糖、双糖和多糖，主主要要以以多糖多糖的形式存在。的形式存在。单单单单糖主要是己糖和戊糖。糖主要是己糖和戊糖。糖主要是己糖和戊糖。糖主要是己糖和戊糖。多糖有多糖有多糖有多糖有荚荚荚荚膜多糖、膜多糖、膜多糖、膜多糖、纤维纤维纤维纤维素、淀粉、糖原等不同素、淀粉、糖原等不同素、淀粉、糖原等不同素、淀粉、糖原等不同种种种种类类类类。134.脂脂类类

10、(lipoid)种种种种类类类类：脂肪、磷脂、固醇和蜡。：脂肪、磷脂、固醇和蜡。：脂肪、磷脂、固醇和蜡。：脂肪、磷脂、固醇和蜡。存在状存在状存在状存在状态态态态：细细细细胞中游离的状胞中游离的状胞中游离的状胞中游离的状态态态态存在存在存在存在 或与蛋白或与蛋白或与蛋白或与蛋白质质质质等等等等结结结结合。合。合。合。存在于存在于存在于存在于细细细细胞壁、胞壁、胞壁、胞壁、细细细细胞膜、胞膜、胞膜、胞膜、细细细细胞胞胞胞质质质质中。中。中。中。磷脂：磷脂：磷脂：磷脂：构成构成构成构成细细细细胞的膜系胞的膜系胞的膜系胞的膜系统统统统，蜡：主要在某些微生物的蜡：主要在某些微生物的蜡：主要在某些微生物的

11、蜡：主要在某些微生物的细细细细胞壁或分生胞壁或分生胞壁或分生胞壁或分生孢孢孢孢子的表面，含子的表面，含子的表面，含子的表面，含量很少，具有保量很少，具有保量很少，具有保量很少，具有保护护护护作用。作用。作用。作用。固醇：主要在酵母菌的固醇：主要在酵母菌的固醇：主要在酵母菌的固醇：主要在酵母菌的细细细细胞膜上。胞膜上。胞膜上。胞膜上。14脂肪的含量：与菌种和培养条件有密切关脂肪的含量：与菌种和培养条件有密切关系。系。如含糖量如含糖量如含糖量如含糖量较较较较高的培养基可促高的培养基可促高的培养基可促高的培养基可促进进进进脂肪的大量累脂肪的大量累脂肪的大量累脂肪的大量累积积积积，在含氮量高而缺糖的培

12、养基上，脂肪的在含氮量高而缺糖的培养基上，脂肪的在含氮量高而缺糖的培养基上，脂肪的在含氮量高而缺糖的培养基上，脂肪的积积积积累就累就累就累就少。少。少。少。155.无机无机盐类盐类无机元素无机元素无机元素无机元素约约约约占占占占细细细细胞干重的胞干重的胞干重的胞干重的10%10%左右，包括左右，包括左右，包括左右，包括P P、S S、MgMg、FeFe、KK、NaNa等。一般以磷的含量等。一般以磷的含量等。一般以磷的含量等。一般以磷的含量为为为为最高，最高，最高，最高，约约约约占全部灰分的占全部灰分的占全部灰分的占全部灰分的40%40%左右。左右。左右。左右。这这这这些无机元素在些无机元素在些

13、无机元素在些无机元素在细细细细胞中除少数以游离的状胞中除少数以游离的状胞中除少数以游离的状胞中除少数以游离的状态态态态存存存存在，大部分以无机在，大部分以无机在，大部分以无机在，大部分以无机盐盐盐盐的形式存在或的形式存在或的形式存在或的形式存在或结结结结合于有机合于有机合于有机合于有机物物物物质质质质中中中中。166.其它除上述一些主要物除上述一些主要物质质外，有些微生物外，有些微生物的的细细胞中胞中还还含有含有维维生素、抗生素、色生素、抗生素、色素、毒素等。素、毒素等。17第二第二节节 微生物的六种微生物的六种营营养要素养要素碳源碳源（carbonsource）氮源氮源（nitrogenso

14、urce）能源能源（energysource）生生长长因子因子（growthfactor）无机元素无机元素（mineralsalts）水水（water）18一、碳源凡可被用来构成凡可被用来构成细细胞物胞物质质或或代代谢产谢产物中碳素来源的物中碳素来源的营营养养物物质质。碳源功能C素构成细胞及代谢产物的骨架细胞干物质中的碳约占50%，碳的需求最大C素是大多数微生物代谢所需的能量来源19微生物的碳源谱类类类类型型型型元素水平元素水平元素水平元素水平 化合物水平化合物水平化合物水平化合物水平 培养基原料水平培养基原料水平培养基原料水平培养基原料水平有有有有机机机机碳碳碳碳C C C C H H H

15、H O O O O N N N N X X X X复杂蛋白质、核酸等复杂蛋白质、核酸等复杂蛋白质、核酸等复杂蛋白质、核酸等牛肉膏、蛋白胨、花生牛肉膏、蛋白胨、花生牛肉膏、蛋白胨、花生牛肉膏、蛋白胨、花生饼粉等饼粉等饼粉等饼粉等C C C C H H H H O O O O N N N N多数氨基酸、简单蛋多数氨基酸、简单蛋多数氨基酸、简单蛋多数氨基酸、简单蛋白质等白质等白质等白质等一般氨基酸、明胶等一般氨基酸、明胶等一般氨基酸、明胶等一般氨基酸、明胶等C C C C H H H H O O O O糖、有机酸、醇、脂糖、有机酸、醇、脂糖、有机酸、醇、脂糖、有机酸、醇、脂类等类等类等类等葡萄糖、蔗

16、糖、各种淀葡萄糖、蔗糖、各种淀葡萄糖、蔗糖、各种淀葡萄糖、蔗糖、各种淀粉、糖蜜等粉、糖蜜等粉、糖蜜等粉、糖蜜等C C C C H H H H烃类烃类烃类烃类天然气、石油及其不同天然气、石油及其不同天然气、石油及其不同天然气、石油及其不同馏份、石蜡油等馏份、石蜡油等馏份、石蜡油等馏份、石蜡油等无无无无机机机机碳碳碳碳C(?)C(?)C(?)C(?)C C C C O O O OCOCOCOCO2 2 2 2COCOCOCO2 2 2 2C C C C O O O O X X X XNaHCONaHCONaHCONaHCO3 3 3 3NaHCONaHCONaHCONaHCO3 3 3 3、CaC

17、OCaCOCaCOCaCO3 3 3 3、等、等、等、等2021碳源的种类:无无机机含含碳碳化化合合物物：如如COCO2 2和和碳碳酸酸盐盐等等。只只能能被被自自养养微微生生物利用物利用有机含碳化合物：糖与糖的衍生物（多糖：如淀粉、有机含碳化合物：糖与糖的衍生物（多糖：如淀粉、麸皮、米糠等；麸皮、米糠等；饴饴糖；糖；单单糖）糖）,脂脂类类、醇醇类类。有机酸、。有机酸、烃类烃类、芳香族化合物、芳香族化合物以及各种含氮的化合物。以及各种含氮的化合物。22众多碳源中，对异养微生物来说最好（适）的碳源是糖类（CHO）。几乎所有的异养微生物都能利用葡萄糖和果糖几乎所有的异养微生物都能利用葡萄糖和果糖单单

18、糖糖优优于双糖，已糖于双糖，已糖优优于戊糖于戊糖葡萄糖、蔗糖：微生物培养的主要碳源葡萄糖、蔗糖：微生物培养的主要碳源淀粉（大多数微生物）淀粉（大多数微生物）纤维纤维素（少数微生物）素（少数微生物）酚、酚、氰氰化物有机毒物（少数，化物有机毒物（少数，诺诺卡氏菌）卡氏菌）23在设计时尽量不要将CHONX和CHON当作碳源用。不同微生物利用碳源的能力不同广泛地利用不同广泛地利用不同类类型的碳源：假型的碳源：假单孢单孢菌属菌属碳源范碳源范围围极狭窄：甲极狭窄：甲烷烷氧化菌，氧化菌，纤维纤维素分解菌素分解菌24微生物工微生物工业发业发酵中用做碳源的原料酵中用做碳源的原料q传统传统种种类类：糖糖类类（单单

19、糖，糖，饴饴糖）糖）淀粉（玉米粉、山芋粉、野生植物淀粉等）淀粉（玉米粉、山芋粉、野生植物淀粉等）麸皮麸皮各种米糠等各种米糠等q代粮代粮发发酵：酵：纤维纤维素、石油、素、石油、COCO2 2、H H2 225微生物不同，利用上述含碳化合物的能力不同，微生物不同，利用上述含碳化合物的能力不同，如假如假单单胞菌属中的某些种可以利用胞菌属中的某些种可以利用9090种以上的不同种以上的不同类类型的碳源物型的碳源物质质；而某些甲基而某些甲基营营养型养型细细菌只能利用甲醇或甲菌只能利用甲醇或甲烷烷等一碳化等一碳化合物合物进进行生行生长长。26二、氮源二、氮源(nitroginsource)构成微生物细胞物质

20、如蛋白如蛋白如蛋白如蛋白质质质质、核酸、核酸、核酸、核酸或代谢产物中氮元素氮源一般不做能源，少数硝化细菌利用铵盐，亚硝酸盐作氮源,同时也作能源。凡是可以构成微生物细胞和代谢产物中氮素来源的营养物质都称为氮源。氮源功能氮源功能27微生物的氮源微生物的氮源谱谱类类类类型型型型 元素水平元素水平元素水平元素水平化合物水平化合物水平化合物水平化合物水平培养基原料水平培养基原料水平培养基原料水平培养基原料水平有有有有机机机机氮氮氮氮N N N N C C C C H H H H O O O O X X X X复杂蛋白质、核酸等复杂蛋白质、核酸等复杂蛋白质、核酸等复杂蛋白质、核酸等牛肉膏、酵母膏、饼牛肉膏

21、、酵母膏、饼牛肉膏、酵母膏、饼牛肉膏、酵母膏、饼粕粉、蚕蛹粉等粕粉、蚕蛹粉等粕粉、蚕蛹粉等粕粉、蚕蛹粉等N N N N C C C C H H H H O O O O尿素、一般氨基酸、简单蛋尿素、一般氨基酸、简单蛋尿素、一般氨基酸、简单蛋尿素、一般氨基酸、简单蛋白质等白质等白质等白质等尿素、蛋白胨、明胶尿素、蛋白胨、明胶尿素、蛋白胨、明胶尿素、蛋白胨、明胶等等等等无无无无机机机机氮氮氮氮N N N N H H H HNHNHNHNH3 3 3 3、铵盐等、铵盐等、铵盐等、铵盐等(NH4)(NH4)(NH4)(NH4)2 2 2 2SOSOSOSO4 4 4 4等等等等N N N N O O O

22、 O硝酸盐等硝酸盐等硝酸盐等硝酸盐等KNOKNOKNOKNO3 3 3 3等等等等N N N NN N N N2 2 2 2空气空气空气空气2829氮源的种类分子分子分子分子态态态态氮：氮：氮：氮：固氮微生物以分子氮固氮微生物以分子氮为为唯一氮源唯一氮源无机氮：无机氮：无机氮：无机氮：铵盐铵盐铵盐铵盐、硝酸、硝酸、硝酸、硝酸盐盐盐盐、亚亚亚亚硝酸硝酸硝酸硝酸盐盐盐盐、尿素、尿素、尿素、尿素、氨等；氨等；氨等；氨等；硝酸硝酸盐盐、铵盐铵盐几乎所有微生物能利用几乎所有微生物能利用 有机氮：蛋白有机氮：蛋白有机氮：蛋白有机氮：蛋白质质质质及其降解及其降解及其降解及其降解产产产产物物物物 a.a.速效

23、性氮源：速效性氮源：实验实验室常用牛肉膏、蛋白室常用牛肉膏、蛋白质质、酵母、酵母膏做氮源膏做氮源b.b.迟迟效性氮源效性氮源：生：生产产用玉米用玉米浆浆、豆、豆饼饼、葵花、葵花饼饼、花花生生饼饼等。等。30能利用空气中分子能利用空气中分子N2N2作作为为氮源的微生物称作氮源的微生物称作固氮固氮微生物。微生物。有固氮能力的微生物主要是有固氮能力的微生物主要是原核微生物原核微生物固氮微生物可将分子固氮微生物可将分子态态N N转转化化为为氨氨态态氮再氮再转转化化为为氨基酸。氨基酸。当基当基质质中含有无机中含有无机N N或有机或有机N N时时，固氮微生物，固氮微生物细细胞胞的固氮的固氮酶酶系系统统被抑

24、制，固氮微生物被抑制，固氮微生物转转而利用基而利用基质质中的有机含中的有机含N N化合物作化合物作为为N N源。源。A.分子分子态态氮氮N231B.无机N:主要指主要指NONO-3 3和和NHNH4 4+。如碳酸。如碳酸铵铵、硫酸、硫酸铵铵、尿素、尿素、硝酸硝酸盐盐等。等。只有只有铵盐铵盐才能直接才能直接进进入有机分子中，硝酸入有机分子中，硝酸盐盐必必须须先先还还原成原成NH4+NH4+后才能用于生物合成，后才能用于生物合成，许许多多细细菌不能利用菌不能利用NONO-3 3，一般，一般应应用用NHNH4 4+作无机作无机N N，且其，且其虽虽能利用无机能利用无机N N，但不如有机，但不如有机N

25、 N普遍；真菌普遍；真菌大多数既可利用大多数既可利用NONO-3 3也可利用也可利用NHNH4 4+。当利用无机当利用无机N N作作为为唯一唯一N N源源时时培养基可能出培养基可能出现现生理生理碱性碱性或或生理酸性生理酸性。无机氮源或以蛋白无机氮源或以蛋白质质降解降解产产物形式存在的有机氮物形式存在的有机氮源可以直接被菌体吸收利用，源可以直接被菌体吸收利用，这这种氮源叫做种氮源叫做速效速效氮源氮源32生理酸式生理酸式盐盐和生理碱式和生理碱式盐盐(NH4)2SO42NH4+SO42-入胞入胞pHK+（Na+）+NO3-入胞入胞pHKNO3NaNO3NH4NO3NH4+(先入胞先入胞)+NO3-(

26、后入胞后入胞)33C.有机有机N氨基酸、蛋白氨基酸、蛋白胨胨等是等是许许多微生物良好的有多微生物良好的有机机N源，但其不能直接透源，但其不能直接透过细过细胞胞质质膜，只有膜，只有能分泌蛋白能分泌蛋白酶酶的微生物把蛋白的微生物把蛋白质质分解成小分解成小分子后才能被吸收利用。即使能利用速度分子后才能被吸收利用。即使能利用速度也非常慢，故被称也非常慢，故被称为为迟迟效性氮源效性氮源。速效氮源，通常有利于机体的生速效氮源，通常有利于机体的生长长，迟迟效氮源有效氮源有利于代利于代谢产谢产物的形成。物的形成。34 培养基中可作为氮源的物质：细细菌：牛肉膏、蛋白菌：牛肉膏、蛋白胨胨放放线线菌：菌：KNOKN

27、O3 3酵母菌：酵母膏酵母菌：酵母膏 霉霉 菌：菌：NaNONaNO3 3工业上常用鱼粉、玉米粉、黄豆饼粉、麸皮、尿素。35三、能源三、能源（energysource）化学物质有机物能无机物：NH+4、NO2-、S、源H2S、H2辐射能能为微生物生命活动提供最初能量来源的营养物或辐射能。36一种营养物通常具有一种以上的功能。一般辐射能是单功能的。还原态无机氧化物是双功能的有机物常有双功能或三功能。37化能自养微生物的能源还还原原态态的无机物的无机物NHNH4 4+,NO,NO2 2,S,H,S,H2 2S,HS,H2 2,Fe,Fe等等化能自养微生物化能自养微生物原核生物原核生物 亚亚硝酸硝酸

28、盐细盐细菌菌 硝酸硝酸细细菌菌 硫化硫化细细菌菌 硫硫细细菌菌 氢细氢细菌菌 铁细铁细菌菌38四、生四、生长长因子因子种种种种类类类类：广广广广义义义义上：指上：指上：指上：指维维维维生素、碱基、生素、碱基、生素、碱基、生素、碱基、卟卟卟卟啉及其衍生物、甾醇、啉及其衍生物、甾醇、啉及其衍生物、甾醇、啉及其衍生物、甾醇、胺胺胺胺类类类类C C4 4CC6 6的脂肪酸和氨基酸，的脂肪酸和氨基酸，的脂肪酸和氨基酸，的脂肪酸和氨基酸，狭狭狭狭义义义义上：指上：指上：指上：指维维维维生素。生素。生素。生素。功能：功能：功能：功能：构成构成构成构成细细细细胞的胞的胞的胞的组组组组成成分，如成成分，如成成分

29、，如成成分，如嘌嘌嘌嘌呤、呤、呤、呤、嘧啶嘧啶嘧啶嘧啶；调节调节调节调节代代代代谢谢谢谢，维维维维持生命的正常活持生命的正常活持生命的正常活持生命的正常活动动动动，如，如，如，如维维维维生素（生素（生素（生素（辅辅辅辅酶酶酶酶）是一类对微生物正常代谢必不可少，需要量不大的且不能用简单的碳源和氮源自行合成的有机物。39 并非所有的微生物都必并非所有的微生物都必须须从外界吸收生从外界吸收生长长因子。因子。各种微生物所需的生各种微生物所需的生长长因子是不同的，因子是不同的，生生长长因子自养型因子自养型（不需要从外界吸收任何生（不需要从外界吸收任何生长长因子）因子）真菌、放真菌、放线线菌、菌、细细菌菌

30、E.coliE.coli 生生长长因子异养型因子异养型（有的需要多种，有的（有的需要多种，有的仅仅需一种）需一种）如如产产谷氨酸的短杆菌，需要添加生物素才能使菌体生谷氨酸的短杆菌，需要添加生物素才能使菌体生长长良好。良好。生生长长因子因子过过量合成型微生物量合成型微生物（不但不需要反而在（不但不需要反而在细细胞胞内能内能积积累累维维生素）生素）如如肠肠道微生物能在道微生物能在肠肠道内分泌大量的道内分泌大量的维维生素，供机体生素，供机体吸收。吸收。40生长因子来源：在科研和生产中：酵母膏、玉米浆、蔬菜汁、肝脏浸出汁、小牛血清、麸皮、米糠等组组合培养基可加入合培养基可加入维维生素复合液，生素复合液

31、，在天然培养基中可采用麸皮、米糠、肉在天然培养基中可采用麸皮、米糠、肉汤汤等，等，41 微生物需要的生长因子，它们的作用及含有该类因子的原料微生物需要的生长因子，它们的作用及含有该类因子的原料生长因子生长因子作用作用含有原料含有原料维生素维生素B1B1（硫胺（硫胺素）素）作为脱羧酶的辅酶作为脱羧酶的辅酶米糠、麦芽、酵母菌体。大豆米糠、麦芽、酵母菌体。大豆维生素维生素B2B2（核黄（核黄素）素）作为氢和电子的传递体作为氢和电子的传递体小麦、玉米浆小麦、玉米浆维生素维生素B6B6（吡哆（吡哆醇）醇）作为脱羧酶和转氨酶的辅酶作为脱羧酶和转氨酶的辅酶青霉菌菌丝、酵母菌体、米糠、小青霉菌菌丝、酵母菌体、

32、米糠、小麦、玉米和玉米浆麦、玉米和玉米浆烟酰胺烟酰胺作为氢的传递体作为氢的传递体青霉菌菌丝、小麦、肝脏、大豆、青霉菌菌丝、小麦、肝脏、大豆、甜菜、酵母浸出物甜菜、酵母浸出物泛酸泛酸作为酰基的传递体作为酰基的传递体甜菜糖蜜、青霉菌菌丝、玉米浆、甜菜糖蜜、青霉菌菌丝、玉米浆、糖蜜酵母浸出物、棉子饼粉糖蜜酵母浸出物、棉子饼粉维生素维生素B12B12异构酶、脱氢酶和甲基化霉的辅异构酶、脱氢酶和甲基化霉的辅酶酶肝脏、菌丝体、肉类和青储饲料肝脏、菌丝体、肉类和青储饲料叶酸叶酸作为甲基传递体作为甲基传递体青霉菌菌丝、菠菜、肝脏青霉菌菌丝、菠菜、肝脏生物素生物素作为作为CO2CO2的传递体（转羧基）的传递体（

33、转羧基）玉米浆、青霉菌菌丝玉米浆、青霉菌菌丝-硫辛酸硫辛酸作为氧化脱羧酶的辅酶作为氧化脱羧酶的辅酶酵母浸出物、肝脏酵母浸出物、肝脏肌醇肌醇多数酵母菌的生长因子多数酵母菌的生长因子玉米浆、糖蜜、棉子饼粉和酒糟玉米浆、糖蜜、棉子饼粉和酒糟胆碱胆碱甲基供体和参与脂代谢甲基供体和参与脂代谢啤酒花、大豆、蛋黄、酒糟啤酒花、大豆、蛋黄、酒糟血红素血红素电子传递体电子传递体血液血液42五、无机五、无机盐盐（mineral salts）生理功能 构成微生物构成微生物细细胞的胞的组组成成分成成分 作作为为酶酶活性中心的活性中心的组组成部分成部分 维维持生物大分子和持生物大分子和细细胞胞结结构的构的稳稳定性、定性

34、、调节调节并并维维持持细细胞的渗透胞的渗透压压平衡平衡 控制控制细细胞的氧化胞的氧化还还原原电电位位 某些微生物生某些微生物生长长的能源物的能源物质质微生物生长必不可少的一类营养物质，为微生物提供除碳、氮源以外的各种重要元素43微生物需要的无机微生物需要的无机盐盐一般包括硫酸一般包括硫酸盐盐、磷酸、磷酸盐盐、氯氯化物、含化物、含钾钾、钠钠、镁镁、铁铁等的化合物。等的化合物。大量元素大量元素：P P、S S、K K、MgMg、CaCa、NaNa、FeFe等，生等，生长长时时所需的所需的浓浓度在度在1010-3-31010-4-4mol/Lmol/L范范围围内，内，微量元素：微量元素：CuCu、Z

35、nZn、MnMn、MoMo和和CoCo等，所需等，所需浓浓度度在在1010-6-61010-8-8mol/Lmol/L。配制培养基配制培养基时时，一般加入，一般加入KK2 2HPOHPO4 4及及MgSOMgSO4 4即可，即可，其它在化学其它在化学试剂试剂、水等材料中存在，无需另加。、水等材料中存在，无需另加。44 无机元素（除碳、氮源外）的来源和功能无机元素（除碳、氮源外）的来源和功能元元 素素人为提供形式人为提供形式生生 理理 功功 能能大大 量量 元元 素素P PKHKH2 2POPO4 4 磷酸二氢钾磷酸二氢钾K K2 2HPOHPO4 4 磷酸氢二钾磷酸氢二钾核酸、磷酸和辅酶的成分

36、核酸、磷酸和辅酶的成分S S MgSOMgSO4 4 硫酸铵硫酸铵含硫氨基酸（半胱氨酸、甲硫氨酸等）和含硫维生含硫氨基酸（半胱氨酸、甲硫氨酸等）和含硫维生素（生物素、硫胺素等）的成分素（生物素、硫胺素等）的成分K KKHKH2 2POPO4 4 磷酸二氢钾磷酸二氢钾K K2 2HPOHPO4 4 磷酸氢二钾磷酸氢二钾某些酶（果糖激酶、磷酸丙酮酸转磷酸酶等）的辅某些酶（果糖激酶、磷酸丙酮酸转磷酸酶等）的辅因子；维持电位差和渗透压因子；维持电位差和渗透压NaNaNaClNaCl氯化钠氯化钠维持渗透压；某些细菌和蓝细菌所需维持渗透压；某些细菌和蓝细菌所需CaCaCa(NOCa(NO3 3)2 2 硝

37、酸钙硝酸钙CaClCaCl2 2 氯化钙氯化钙某些胞外酶的稳定剂、蛋白酶等的辅因子；细菌形某些胞外酶的稳定剂、蛋白酶等的辅因子；细菌形成芽孢和某些真菌形成孢子所需成芽孢和某些真菌形成孢子所需MgMgMgSOMgSO4 4 硫酸镁硫酸镁固氮酶等的辅因子；叶绿素等的成分固氮酶等的辅因子；叶绿素等的成分FeFeFeSOFeSO4 4 硫酸铁硫酸铁细胞色素的成分；合成叶绿素、白喉毒素和氧高铁细胞色素的成分；合成叶绿素、白喉毒素和氧高铁血红素所需血红素所需微微量量原原素素MnMnMnSOMnSO4 4 硫酸锰硫酸锰超氧化物歧化酶、氨肽酶和超氧化物歧化酶、氨肽酶和L-L-阿拉伯糖异构酶等的阿拉伯糖异构酶等

38、的辅因子辅因子CuCuCuSOCuSO4 4 硫酸铜硫酸铜氧化酶、酪氨酸酶的辅因子氧化酶、酪氨酸酶的辅因子CoCoCoSOCoSO4 4 硫酸钴硫酸钴维生素维生素B12B12复合物的成分；肽酶的辅因子复合物的成分；肽酶的辅因子ZnZnZnSOZnSO4 4 硫酸锌硫酸锌碱性磷酸酶以及多种脱氢酶、肽酶和脱羧酶的辅因碱性磷酸酶以及多种脱氢酶、肽酶和脱羧酶的辅因子子MoMo(NH(NH4 4)6 6MoMo7 7O O24 24 钼酸铵钼酸铵固氮酶和同化型及异化型硝酸盐还原酶的成分固氮酶和同化型及异化型硝酸盐还原酶的成分45 6.水水水是微生物生长所必不可少的。生理功能：起到溶起到溶剂剂与运与运输输

39、介介质质的作用，的作用，营营养物养物质质的吸收的吸收与代与代谢产谢产物的分泌必物的分泌必须须以水以水为为介介质质才能完成；才能完成；参与参与细细胞内一系列化学反胞内一系列化学反应应；维维持蛋白持蛋白质质、核酸等生物大分子、核酸等生物大分子稳稳定的天然构定的天然构象；象；微生物所能利用的是游离水46人体人体 平均平均60%60%海蜇海蜇 96%96%霉菌霉菌孢孢子子 39%39%孢孢子子细细菌芽菌芽孢孢 皮皮层层 70%70%核心核心 极低极低细细菌菌 80%80%营营养体养体酵母酵母 75%75%霉菌霉菌 85%85%微生物几种生物的游离水含量47水活度的表示方法水活度的表示方法微生物可利用的

40、水用水活度来表示（微生物可利用的水用水活度来表示（Q Qw w）水活度值是指在一定的温度和压力条件下，溶液的蒸气压力与同样条件下纯水蒸气压力之比，即wPwP0w式中式中P Pw w代表溶液蒸气代表溶液蒸气压压力，力，P P0 0w w代表代表纯纯水蒸气水蒸气压压力。力。纯纯纯纯水水水水 w w为为为为1.001.00，溶液中溶，溶液中溶，溶液中溶，溶液中溶质质质质越多，越多，越多，越多，w w越小。越小。越小。越小。48微生物一般在w为0.60-0.99的条件下生长，w过低时，微生物生长的迟缓期延长，比生长速率和总生长量减少细细菌水活度菌水活度较较高高为为0.80.8，酵母菌次之，耐旱的微生，

41、酵母菌次之，耐旱的微生物水活度物水活度为为0.60.6，细菌生长最适w较酵母菌和霉菌高，而嗜盐微生物生长最适w则较低。49微生物生长最适w 微生物微生物 ww一般细菌一般细菌0.910.91酵母菌酵母菌0.880.88霉菌霉菌0.800.80嗜盐细菌嗜盐细菌0.760.76嗜盐真菌嗜盐真菌0.650.65嗜高渗酵母嗜高渗酵母0.600.6050第二第二节节 微生物的微生物的营营养养类类型型51以前，科学家以前，科学家以前，科学家以前，科学家认为认为认为认为生物只有两种生物只有两种生物只有两种生物只有两种营营营营养养养养类类类类型（型（型（型（1 1）以植物）以植物）以植物）以植物为为为为代代代

42、代表的自养型，完全靠无机养料生存。（表的自养型，完全靠无机养料生存。（表的自养型，完全靠无机养料生存。（表的自养型，完全靠无机养料生存。（2 2）以）以）以）以动动动动物物物物为为为为代表的代表的代表的代表的异养型，需要有机养料。异养型，需要有机养料。异养型，需要有机养料。异养型，需要有机养料。碳碳碳碳 CO CO2 2 自养型（无机自养型（无机自养型（无机自养型（无机营营营营养型）养型）养型）养型）源源源源 有机碳有机碳有机碳有机碳 异养型（有机异养型（有机异养型（有机异养型（有机营营营营养型）养型）养型）养型）能能能能 光化学反光化学反光化学反光化学反应应应应 光能型光能型光能型光能型 源

43、源源源 化合物氧化化合物氧化化合物氧化化合物氧化还还还还原反原反原反原反应应应应 化能型（无机能、有机能）上述化能型（无机能、有机能）上述化能型（无机能、有机能）上述化能型（无机能、有机能）上述类类类类型两两交叉形成以下四种型两两交叉形成以下四种型两两交叉形成以下四种型两两交叉形成以下四种营营营营养养养养类类类类型型型型 52微生物营养类型的分类分类标准分类标准营养类型营养类型以能源分以能源分光能营养型、化能营养型光能营养型、化能营养型以氢供体分以氢供体分无机营养型、有机营养型无机营养型、有机营养型以碳源分以碳源分自养型、异养型自养型、异养型以合成氨基酸能力分以合成氨基酸能力分氨基酸自养型、氨

44、基酸异养型氨基酸自养型、氨基酸异养型以生长因子分以生长因子分原养型或野生型、营养缺陷型原养型或野生型、营养缺陷型以取食方式分以取食方式分渗透营养型、吞噬营养型渗透营养型、吞噬营养型以取得死或活有机物分以取得死或活有机物分腐生、寄生腐生、寄生53根据根据细细菌菌对对碳源利用情况的差异，碳源利用情况的差异，可将可将细细菌分菌分为为1 1自养菌（自养菌（自养菌（自养菌（autotrophic bacteriaautotrophic bacteria）：）：）：）：此此类细类细菌能利菌能利用二氧化碳或碳酸用二氧化碳或碳酸盐盐作作为为唯一碳源，不依唯一碳源，不依赖赖任何任何有机有机营营养物即可正常生活。

45、养物即可正常生活。542 2异养菌（异养菌（异养菌（异养菌（heterotrophic bacteriaheterotrophic bacteria）：）：）：）：需要利用有需要利用有机物机物质质碳作碳作为营为营养和能源的养和能源的细细菌，需要提供一种大菌，需要提供一种大量有机物才能量有机物才能满满足其正常足其正常营营养要求。养要求。异养菌又可以分异养菌又可以分异养菌又可以分异养菌又可以分为为为为两两两两类类类类：（1 1）腐生菌（）腐生菌（）腐生菌（）腐生菌（saprophytessaprophytes）：有些异养菌能从无生命）：有些异养菌能从无生命）：有些异养菌能从无生命）：有些异养菌能从

46、无生命的有机物的有机物的有机物的有机物质质质质中中中中摄摄摄摄取取取取营营营营养。养。养。养。（2 2）寄生菌（）寄生菌（）寄生菌（）寄生菌（parasitesparasites）：有些异养菌寄生于活的：有些异养菌寄生于活的：有些异养菌寄生于活的：有些异养菌寄生于活的动动动动植物体内，从宿主体内的有机物植物体内，从宿主体内的有机物植物体内，从宿主体内的有机物植物体内，从宿主体内的有机物质质质质中中中中获获获获得得得得营营营营养和能量，养和能量，养和能量，养和能量，55四大类营养类型（以能源、碳源分）营养类型营养类型 供氢体供氢体 主要碳源主要碳源 能能 源源代表菌代表菌 光能自养型光能自养型

47、无机物无机物 COCO2 2（COCO3 32-2-）光光 着色细菌着色细菌 光能异养型光能异养型 有机物有机物 COCO2 2、简单有简单有机物机物 光光 红螺细菌红螺细菌 化能自养型化能自养型 无机物无机物 COCO2 2（COCO3 32-2-）无机物无机物 硝化细菌硝化细菌 化能异养型化能异养型 有机物有机物 有机物有机物 有机物有机物 绝大多数细菌、绝大多数细菌、全部真核微生物全部真核微生物 .cn561.光能自养型光能自养型以以以以C0C02 2作作作作为为为为唯一碳源或主要碳源，并利用光能，以无机唯一碳源或主要碳源，并利用光能，以无机唯一碳源或主要碳源，并利用光能，以无机唯一碳源

48、或主要碳源，并利用光能，以无机物如硫化物如硫化物如硫化物如硫化氢氢氢氢、硫代硫酸、硫代硫酸、硫代硫酸、硫代硫酸钠钠钠钠或其他无机硫化物作或其他无机硫化物作或其他无机硫化物作或其他无机硫化物作为为为为供供供供氢氢氢氢体体体体将将将将COCO2 2还还还还原成原成原成原成细细细细胞物胞物胞物胞物质质质质，同，同，同，同时产时产时产时产生元素硫生元素硫生元素硫生元素硫 以以以以绿绿绿绿色色色色细细细细菌和紫色菌和紫色菌和紫色菌和紫色细细细细菌菌菌菌为为为为主要主要主要主要类类类类群，包括藻群，包括藻群，包括藻群，包括藻类类类类和某些原和某些原和某些原和某些原核微生物核微生物核微生物核微生物(如如如如

49、兰细兰细兰细兰细菌菌菌菌),),在光照下能同化在光照下能同化在光照下能同化在光照下能同化COCO2 2合成合成合成合成细细细细胞自己胞自己胞自己胞自己的有机物的有机物的有机物的有机物质质质质。一般含有光合色素（。一般含有光合色素（。一般含有光合色素（。一般含有光合色素（细细细细菌叶菌叶菌叶菌叶绿绿绿绿素和素和素和素和类类类类胡胡胡胡萝萝萝萝卜素）。如卜素）。如卜素）。如卜素）。如绿绿绿绿硫硫硫硫细细细细菌菌菌菌 COCO2 2+2H+2H2 2S S 细细细细菌叶菌叶菌叶菌叶绿绿绿绿素素素素CHCH2 2O+2S+2HO+2S+2H2 2OO 细细细细菌的光合作用与高等菌的光合作用与高等菌的光

50、合作用与高等菌的光合作用与高等绿绿绿绿色植物相似，色植物相似，色植物相似，色植物相似，但不放出氧气。但不放出氧气。但不放出氧气。但不放出氧气。光能自养微生物念珠蓝细菌的电镜照片依靠光能依靠光能进进行生行生长长572.光能异养型光能异养型以以以以COCO2 2为为为为主要碳源或唯一碳源，以有机物（如异主要碳源或唯一碳源，以有机物（如异主要碳源或唯一碳源，以有机物（如异主要碳源或唯一碳源，以有机物（如异丙醇）作丙醇）作丙醇）作丙醇）作为为为为供供供供氢氢氢氢体，利用光能将体，利用光能将体，利用光能将体，利用光能将COCO2 2还还还还原成原成原成原成细细细细胞胞胞胞物物物物质质质质，如，如，如，如