环境细胞微生物学第四章No.2

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1、第四章微生物生理第二节微生物的营养本节基本理论知识1．了解微生物的细胞化学组成.2．掌握微生物的营养要素及其功能。营养（nutrition）。微生物从环境中摄取其生命活动所必须的能量和物质，以满足正常生长繁殖的一种最基本的生理功能。营养物质(nutrient)：那些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)。一、微生物细胞的化学组成营养物质是微生物构成菌体细胞的基本原料，也是获得能量以及维持其它代谢机能必需的物质基础。微生物吸收何种营养物质取决于微生物细胞的化学组成。微生

2、物细胞的化学组成微生物细胞水：70%-90%干物质有机物（90%-97%）：蛋白质、糖、脂、核酸、维生素等及其降解产物无机物（3%-10%）（盐）不同微生物含水率不同细菌：75-85g/100g酵母菌：70-85g/100g霉菌：85-90g/100g芽孢：40g/100g二、微生物的六种营养要素微生物需要的营养，从营养要素的水平来看，与动物（包括人）和植物都非常相似，它们之间存在着营养上的统一性。六种营养要素：碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐水。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

3、酸等CO2、碳酸盐等CO2、碳酸盐氮源蛋白质及其降解物蛋白质或其降解物、有机氮、无机氮、氮无机氮、氮无机氮化物能源与碳源同与碳源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等生长因子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微生物和动物、植物营养要素的比较（一）水分地球上所有生命系统都是以水为基础的系统。因为水有一系列为生命活动所必需的优良的理化特性。水是一种优良的溶剂。（物质运输和生化反应的媒介）水可维持生物大分子结构的稳定，并参与某些重要的生物化学反应，有时，水则是某些反应的终产物

4、。水的高比热、高气化热、高沸点和固态水的密度小于液态水的特性保证了地球上一切生命活动的正常进行。微生物所含水分以游离水和结合水两种状态存在，两者的生理作用不同。结合水不具有一般水的特性，不能流动，不易蒸发，不冻结，不能作为溶剂，也不能渗透。微生物细胞中的结合态水约束于原生质的胶体系统之中，成为细胞物质的组成成份，是微生物细胞生活的必要条件。游离水则与之相反，具有一般水的特性，能流动，容易从细胞中排出，并能作为溶剂，帮助水溶性物质进出细胞。微生物细胞游离态的水同结合态的比例为4∶1。游离水是细胞吸收营养物质和排出代谢产

5、物的溶剂及生化反应的介质；一定量的水分又是维持细胞渗透压的必要条件。由于水的比热高又是热的良导体，能有效地调节细胞内的温度。微生物如果缺乏水分，则会影响代谢作用的进行。（二）碳源物质碳源物质：凡能供给微生物碳素营养的物质称为碳源。碳源主要作用：构成细胞的含碳物质（碳架）和供给微生物生长、繁殖及运动所需的能量。微生物对碳素化合物的需求是极为广泛的，根据碳素的来源不同，可将碳源物质分为无机碳源物质和有机碳源物质。糖类是较好的碳源，尤其是单糖（葡萄糖、果糖）、双糖（蔗糖、麦芽糖、乳糖），绝大多数微生物都能利用。所以我们在制

6、作培养基时常加入葡萄糖、蔗糖作为碳源。简单的有机酸、氨基酸、醇、醛、酚等含碳化合物也能被许多微生物利用。淀粉、果胶、纤维素等，这些有机物质在细胞内分解代谢提供小分子碳架外，还产生能量供合成代谢需要的能量，所以部分碳源物质既是碳源物质，同时又是能源物质。在微生物发酵工业中，常根据不同微生物的需要，利用各种农副产品如玉米粉、米糠、麦麸、马铃薯、甘薯以及各种野生植物的淀粉，作为微生物生产廉价的碳源。这类碳源往往包含了几种营养要素。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

7、肉膏、蛋白胨等C·H·O·N多数氨基酸，简单蛋白质等一般氨基酸、明胶等C·H·O糖、有机酸、醇、脂类等葡萄糖、蔗糖、各种淀粉、糖蜜等C·H烃类天然气、石油及其不同馏分等无机碳C·OCO2CO2C·O·XNaHCO3、CaCO3等NaHCO3、CaCO3等X指除C、H、O、N外的任何其他一种或几种元素（三）氮源物质：凡能够提供给微生物含氮物质的营养物称为氮源。微生物细胞中大约含氮5％～13％，它是微生物细胞蛋白质和核酸的主要成分。氮素对微生物的生长发育有着重要的意义，微生物利用它在细胞内合成氨基酸和碱基，进而合成蛋白质

8、、核酸等细胞成分，以及含氮的代谢产物。无机的氮源物质一般不提供能量，只有极少数的化能自养型细菌如硝化细菌可利用铵态氮和硝态氮在提供氮源的同时，通过氧化产生代谢能。根据微生物对氮源的需求，可以分为四类：1.固氮微生物:利用分子氮合成自身的氨基酸和蛋白质，如自生固氮菌、根瘤菌、固氮蓝细菌。2．利用无机氮为氮源的微生物如利用NH3、铵盐（NH4+）、