第四章微生物的营养与培养基营养（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)：指具有营养功能的物质，常常还包括光能这种非常规物质形式的能源在内。营养物提供生命活动的结构物质、能量、代谢调节物质和良好的生理环境。第一节、微生物的六种营养要素元素在细胞内的存在形式微生物细胞化学组成含量的变化元素细菌酵母菌霉菌微生物细胞干物质中矿质元素含量一、碳源CarbonSource类型糖类：葡萄糖，果糖，麦芽糖，蔗糖，淀粉，半乳糖，乳糖，甘露糖，纤维二糖，纤维素，半纤维素，甲壳素，木质素，等有机酸：乳酸，柠檬酸，延胡索酸，低级脂肪酸，高级脂肪酸，氨基酸，等醇类：乙醇，等脂类：脂肪，磷脂，等烃类：天然气，石油，石油馏分，石蜡油，等CO2碳酸盐：NaHCO3，CaCO3，白垩，等其他：芳香族化合物，氰化物，蛋白质，肽，核酸异养微生物的常用碳源凡能提供微生物生长繁殖所需氮元素的营养源。也可分为有机氮源和无机氮源（如硝酸盐）。一般地说，异养微生物对氮源的利用顺序是：“N•C•H•O”或“N•C•H•O•XO”类优于“N•H”类，更优于“N•O”类，而不易利用的则是N2。氨基酸自养型生物：不需要利用氨基酸作氮源的生物；（绿色植物和很多微生物）氨基酸异养型生物：凡需要从外界摄取现成的氨基酸作氮源的生物。（动物和大量异养型生物）类型硝酸盐NO3NH4+三、能源energySource生长因子：是一类对微生物正常代谢必不可少且不能用简单的碳源或氮源自行合成的有机物，它的需要量一般很少。作用：辅酶或酶活化所需。培养基中生长因子来源：酵母膏、玉米浆、麦芽汁等。它与碳源、氮源、能源不同，并非任何一种微生物都须从外界吸收。根据微生物与生长因子的关系可将微生物分为以下几类：1.生长因子自养型：多数真菌、防线菌和不少细菌；2.生长因子异养型：乳酸菌、动物致病菌、支原体；3.生长因子过量合成型：其代谢活动会分泌出大量维生素等生长因子。如：阿舒假囊酵母产VB2。若干细菌所需要的维生素维生素的生理功能无机盐：除碳、氮外的微生物需要的其他无机元素。在配制培养基时，因天然成分、水、试剂中含有，对有些需要量少的元素不需另加。培养基中常加K2HPO4、MgSO4、FeSO4等。无机盐的生理功能无机元素的来源和功能六、水2.水在微生物生命活动中的重要作用◆微生物对水的需要程度（水对微生物生长的影响）常用环境（或基质）中的水活度值（wateractivity,w）表示。所谓w就是水的有效浓度。◆定义：水活度为在一定的温度条件下，溶液的蒸汽压（材料上部蒸气相中水浓度）与纯水的蒸汽压（即纯水上部蒸气相中水浓度）之比，即：w=/o表示溶液的蒸汽压o表示纯水的蒸汽压◆在w为0.60~0.99的环境条件均有微生物生长，但对某种微生物而言，它对w的要求是一定的，微生物对水的需求有相当的变化程度。即微生物不同，其生长的最适w亦不同。几类微生物生长最适w第二节、微生物的营养类型以C02作为唯一碳源或主要碳源，并利用光能，以无机物如硫化氢、硫代硫酸钠或其他无机硫化物作为供氢体将CO2还原成细胞物质，同时产生元素硫光能CO2＋H2S[CH2O]+2S+H2O光合色素光能自养型微生物包括蓝细菌（含叶绿素）、红硫细菌和绿硫细菌等少数微生物（含细菌叶绿素），由于含有光合色素，因而能使光能转变成化学能（ATP），供机体直接利用。2、化能自养型微生物以CO2或碳酸盐作为唯一或主要碳源，以无机物氧化释放的化学能为能源,，利用电子供体如氢气、硫化氢、二价铁离子或亚硝酸盐等使CO2还原成细胞物质。这类微生物主要有硫化细菌、硝化细菌、氢细菌与铁细菌。它们在自然界物质转换过程中起着重要的作用。3、光能异养型微生物以CO2为主要碳源或唯一碳源，以有机物（如异丙醇）作为供氢体，利用光能将CO2还原成细胞物质，红螺菌属中的一些细菌属于此种营养类型。光能2(H3C)2CHOH+CO2CH3COCH3+[CH2O]+H2O光合色素光能异养型细菌在生长时大多数采要外源的生长因子。4、化能异养型微生物多数微生物属于化能异养型，其生长所需要能量和碳源通常来自同一种有机物。根据化能异养型微生物利用有机物的特性，又可以将其分为下列两种类型：腐生型微生物：利用无生命活性的有机物作为生长的碳源。寄生型微生物：寄生在生活的细胞内，从寄生体内获得生长所需要的营养物质。存在于寄生与腐生之间的中间过渡类型微生物，称为兼性腐生型或兼性寄生型。第三节、营养物质进入细胞的方式特点：高浓度向低浓度；不消耗能量；不需要载体；