营养和代谢

自养菌能源：S、Fe2+ 、NH4+
H受体：NO3－、SO42－
微量元素
10-6～10-8mol/L
酶的激活剂：Mg2+、Cu2+、Zn2+ 特殊分子组成部分：Co2+ 、Mo2+
（四）生长因子
生长因子（growth factor）是一类微生物正常生长所必需的、需要量 极微量的营养成分，包括氨基酸、维生素和碱基（嘌呤、嘧啶）以 及一些卟啉、胺类、脂肪酸等。

根据培养培养基的用途划分
第三节 营养物质的运输
单纯扩散
运输方向（浓 度） 高 低
促进扩散
高 同 否 是 否 低
主动运输
低 高
基团转位
低 高
平衡时细胞内 外浓度
是否消耗能量 载体蛋白参与 是否发生化学 修饰
相同 否 否 否
胞内高 是 是 否
胞内高 是 是 是
第四节
培养基

根据营养物质来源不同划分

根据培养基的物理状态划分
CHON型：简单蛋白质、氨基酸等，氨基酸；
有机碳
CHO型：糖、有机酸、醇、脂等，如葡萄糖、蔗糖、淀 粉、糖蜜等；（最适宜的碳源）
CH型：烃类等，如石油、石蜡、天然气。
CO型：CO2； 无机碳 COX型：NaHCO3、CaCO3等。
微生物利用的碳源几乎是无限的，任何一个高明的化
学家，只要他将一种新合成的有机化合物投放到自然界，
第二节 微生物的营养类型
微生物的基本营养类型
营养类型 光能无机自养型 光能有机异养型 能源 光能 光能 主要或唯一碳源 CO2 简单有机物及CO2 供氢体 代表类型
H2S、S、H 2或 着色细菌、蓝 H2O等无机物 细菌 有机物 红螺细菌 H2S、H2、Fe2+、 硝化细菌、铁 NH+4或NO-2等 细菌 无机物
在腐生型和寄生型之间还存在中间类型： 兼性腐生型(facultive metatrophy)； 兼性寄生型(facultive paratrophy)。
不同营养类型之间的界限并非绝对的！
有些微生物在不同生长条件下生长时，其营养类型也会发生改
变。例如：紫色非硫细菌（purple nonsulphur bacteria）： 1. 没有有机物时，同化CO2，为自养型微生物； 2. 有机物存在时，利用有机物进行生长，为异养型微生物； 3. 光照和厌氧条件下，利用光能生长，为光能营养型微生物； 4. 黑暗与好氧条件下，依靠有机物氧化产生的化学能生长，为化能 营养型微生物。
NCHOX型：蛋白质、核酸等，如牛肉膏、蛋白胨、蚕 有机氮 蛹粉；鱼粉、黄豆饼粉、玉米浆； NCHO型：简单蛋白质、氨基酸等，氨基酸；
NH型：NH3、铵盐，如硫酸铵等；
无机氮 NO型：硝酸盐等，硝酸钾、硝酸铵、硝酸钠； N型：N2（固氮微生物 ）。
速效氮源：一些无机氮源如硫酸铵等铵盐、氨基酸等。分 子量小、结构简单，易被微生物吸收和利用，较短时间内 就可满足菌体生长需要。 迟效氮源：大多数有机氮源的分子量大且存在形式较复杂，
元素 碳 氮 氢 氧 磷 硫 细菌 50 15 8 20 3 1 酵母菌 49.8 12.4 6.7 31.1 — — 霉菌 47.9 5.2 6.7 40.2 — —
二、微生物细胞化学组成
主要成分
水分 （占细胞鲜重的%） 蛋白质 占 细 碳水化合物 胞 干 脂肪 重 的 核酸 % 无机盐
细菌
75~85 50~80 12~28 5~20 10~20 2~30
微生物的营养和代谢
王莹 ywang@cpu.edu.cn 微生物学教研室
主要内容 微生物细胞的化学组成 1. 营养物质 营养物质 营养类型 2. 营养物质的运输（4种营养吸收方式的特点比较） 3. 培养基（培养基的条件、制备、应用）
4. 分解代谢与合成代谢
第一节 微生物的营养物质
一、微生物细胞的组成元素
被微生物利用前还需进一步降解，微生物吸收和利用这样
的氮源需要一段时间，称之为迟效氮源。
在微生物的发酵生产中，必须在培养基中添加一定比 例的速效氮源和迟效氮源。
（三）无机盐（矿质元素）
细胞组分：P、S、Ca2+ 、Mg2+
一般功能
生理调节：维持渗透压、pH 大量元素
10-3～10-4mol/L
特殊功能 无机盐
根据微生物对生长因子的关系，将微生物分为3类：
1. 生长因子自养型微生物：多数真菌、放线菌和细菌不需要外界提供 生长因子即可生长；
2. 生长因子异养型微生物：乳酸细菌、一些致病菌等必需外界提供生
长因子方可生长； 3. 生 长 因 子 过 量 合 成 微 生 物 ： 如 阿 氏 假 囊 酵 母 菌 （ Eremothecium
ashba）可以过量分泌维生素B2。
4. 营养缺陷型（auxotroph）：某些菌株发生突变（自发突变或人工诱
变）后，失去合成某种生长因子的能力，必须从外界环境获得该物质 才能生长繁殖，这种突变型菌株称为营养缺陷型。
（五）水
细胞中水的主要生理功能有：
① 作为细胞的组成成分；
② 提供细胞代谢的液体环境； ③ 直接参与代谢； ④ 调节细胞内的温度； ⑤ 维持细胞内蛋白质、核酸等生物大分子天然构象的稳定。
化能无机自养型 无机物 CO2 或碳酸盐
化能有机异养型 有机物 有机物
有机物
多数细菌、真 菌
腐生型（ metatrophy ）：可利用无生命的有机物 ( 如动植 物尸体和残体)作为碳源。
Meta：变化、代谢
寄生型（paratrophy）：寄生在活的寄主机体内吸取营养 物质，离开寄主就不能生存。
Para：附着的
酵母菌
70~80 32~75 27~63 2~15 6~8 3.8~7
霉菌
85~90 14~15 7~40 4~40 1 6~12
三、营养要素及生理功能 （一）碳源和能源 碳源（carbon source）提供细胞有机分子骨架，往往也
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是能量来源。最好的碳源是葡萄糖等单糖。
CHONX型：蛋白质、核酸等，如牛肉膏、蛋白胨；
必有一种可以降解它的微生物在等待着。
洋葱假单胞菌（Pseudomonas cepacia）可利用的碳源达90多种； 甲烷氧化菌（Methylococcus capsulatus）只能利用甲烷和甲醇2种。
（二）氮源
氮源（nitrogen source）提供N元素，构成蛋白质、核 酸等物质。常见的氮源如牛肉膏、蛋白胨、酵母粉等。