文档介绍：第四章   微生物的营养和培养基
第一节  微生物的六种营养要素
第二节微生物的营养类型
第三节营养物质的跨膜运输
第四节培养基
第一节     微生物的六种营养要素
营养(或营养作用,nutrition):是指生物体从外部环境摄取其生命活动所必需的能量和物质,以满足其生长和繁殖需要的一种生理功能。
营养物(或营养,nutrient):则指具有营养功能的物质。在微生物学中,常也包括光能这种非物质形式的能源。
微生物细胞的化学组成:碳、氢、氧、氮、硫、磷、钙、镁、钾、氯及多种微量元素。
营养物质:不论从元素水平还是从营养要素水平看,微生物的营养与摄食型的动物(包括人类)和光和自养型的植物非常相似,他们之间存在着“营养上的统一性”。也有六种营养要素。见表4-1。
生物类型
营养要素
动物
(异养)
微生物
绿色植物
(自养)
异养
自养
碳源
糖类、脂肪
糖、醇、有机酸等
二氧化碳、碳酸盐等
二氧化碳、碳酸盐等
氮源
蛋白质或其降解物
蛋白质或其降解物、有机氮化合物、无机氮化合物、氮
无机氮化合物、氮
无机氮化合物
能源
与碳源相同
与碳源相同
氧化无机物或
利用日光能
利用日光能
生长因子
维生素
部分需要维生素
不需要
不需要
无机元素
无机盐
无机盐
无机盐
无机盐
水分
水
水
水
水
表4-1:微生物和动物、植物营养要素的比较
一、碳源(carbon source)
碳源是一切能提供微生物营养所需的碳元素的营养源,兼作能源。碳源是需要量最大的营养物(大量营养物)。
表4-2 微生物的碳源谱
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
一般氨基酸、明胶等
C•H•O
糖、有机酸、醇、脂等
葡萄糖、蔗糖、各种淀粉、糖蜜等
C•H
烃类
天然气、石油及其不同馏分、石蜡油等
无
机
碳
C(?)
——
——
C•O
CO2
CO2
C•O•X
NaHCO3、CaCO3等
NaHCO3、CaCO3、白垩等
碳源主要功能:一是提供细胞物质中的碳素来源;二是提供微生物生长发育过程中所需的能量。“双功能营养物”。
对碳源的分析:
(1) 把微生物作为一个整体来看,微生物的碳源谱很广,但对某一个具体的菌株来说,其碳源谱有其特殊性。
(2) 微生物所能利用的碳源有有机碳源和无机碳源,凡必须利用有机碳源的微生物,为异养微生物;凡能利用无机碳源的微生物是自养微生物。
(3)多数微生物以有机化合物作为碳源和能源,对异养微生物来说最适碳源是CHO型,糖类是最好的碳源,尤其是葡萄糖;其次是醇类;有机酸、脂类等。
(4)针对某一种具体微生物来看,其具体碳源利用范围很悬殊。
(5)在发酵工业中,常用的碳素原料主要有:山芋粉、玉米粉、麸皮、废糖蜜、野生植物淀粉等。
二、氮源(nitrogen source):
凡能提供微生物生长繁殖所需氮元素的营养源,称为氮源。注意C/N对微生物生长的影响。微生物的氮源谱见表4-3。
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
表4-3:微生物的氮源谱
氮源的主要功能:是提供合成原生质和细胞其他结构的氮素来源,一般不提供能量,但硝化细菌是利用铵盐或硝酸盐作为氮源和能源的。
对氮源的分析:
(1)从微生物所能利用的氮源种类来看:
氨基酸自养型生物:所有绿色植物和很多的微生物
氨基酸异养型生物:所有的动物和大量的异养微生物
(2)氮源种类: 无机氮:铵态氮、硝态氮、氮气等;
有机氮源:尿素、氨基酸、蛋白质等。
(3)实验室和发酵工业生产中,常用的氮源有铵盐、硝酸盐、牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、鱼粉、蚕蛹粉、豆饼粉、花生饼粉等。
三、能源(energy source):
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。
能源谱:
1、化学物质(化能营养型)
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(不同于碳源)
2、辐射能(光能营养型):
光能自养和光能异养微生物的能源
能源的分析:
(1)化能自养型的微生物,其利用的能源物质是一些还原态的无机物质,如NH4+ 、NO2-、S、H2S、H2、Fe2+ 等。
(2)单