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微生物的营养医学知识营养(Nutrition)概念◼始点:是生命体活动的始点◼过程:从外界摄取能量和物质的过程◼基础:为生命活动提供物质基础◼功能:满足生物体生长和繁殖需要的一种最基本生理功能2微生物的营养医学知识微生物的营养及特

点营养：微生物获得和利用营养物质的过程营养物：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微生物营养的特点：食谱广、胃口大广谱：微生物的营养物很广，包括非常规物质形式的光辐射能等营养物的功能供物：提供置换与增生细胞的结构物质供量：供应生命活动的能

量调节：提供各种代谢调节物确保良好的生理环境等3微生物的营养医学知识研究微生物营养的重要性研究的基础：是开发和研究微生物的基础，设计的依据：筛选微生物培养基的理论依据，实践的必须：为生产实践提供经济、节约和高效益的应用培养基。4微生物的营养医学知识第一节微生物的营养要求5微生物的营养医学

知识一、微生物细胞的化学组成水：70%-90%干物质有机物：蛋白质、糖、脂、核酸、维生素等及其降解产物无机物（盐）微生物、动物、植物之间存在“营养上的统一性”主要元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁等；

微量元素：锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。微生物细胞细胞化学元素水平6微生物的营养医学知识二、微生物的六种营养要素◼碳源营养物carbonsource◼氮源营养物Nitrogensource◼能源营养物energysource◼生长因子

growthsource◼无机盐mineralsource◼水water7微生物的营养医学知识碳源与碳源谱化合物水平培养基原料水平CHONX有CHON机千种以上700余万种CHO碳CHC无无无CO机少少COX碳少少碳源：碳源是

为微生物营养提供所需的碳元素（碳架）的营养源。碳源谱：(碳源的范围)8微生物的营养医学知识微生物碳源谱特点类型：有机（异养）和无机（自养）两大类谱广：碳源谱很广>>动、植物界的总和最佳碳源：为C•H•O型有机物。合理使用：C•H•O•N•X型碳源物不应降格使用利用差异：微生物间利用碳源

谱能力差异大双功能C：异养菌的碳源等于能源，碳源常是双功能营养物(difuctionalnutrient9微生物的营养医学知识致病菌的碳源特点要求高：必须利用各种有机营养物为碳源需血清：不少种类致病菌需动物血清、组织或宿主自身作为培养基供CO2：有些种类常需

要提供10%（V/V）CO2才能长好10微生物的营养医学知识选用碳源的原则忌纯粹：切忌营养上的“纯粹”、莫以纯粹才能称“营养要素”求效益：讲究科研和生产的经济效益与综合利用，求生态效应。莫降格：切莫降格使用碳原,尤如将牛肉干当柴烧等。11微生物的营养医学知识氮源与氮源谱

◼氮源：为微生物生长繁殖等提供所需氮元素的营养物,是构成蛋白质与核酸的主要元素。◼氮源谱：化合物水平原料水平NCHOXNCHONONH无机数十种几十种N有机上千种数万种12微生物的营养医学知识氮源谱｛有机

氮无机氮NH3铵盐硝酸盐N2｛｛蛋白质核酸氨基酸尿素13微生物的营养医学知识微生物氮源谱特点类型：微生物氮源类型可分为无机氮、有机氮两类。谱广：微生物利用氮的氮源很广，大于动、植物之和。最适氮源：微生物最适氮源序列为：N•C•H•O>N•H>N•O>N切莫

降格：不要降格、级使用氮源物。以aa分型：即有氨基酸自养型与异养型微生物之分。14微生物的营养医学知识微生物的营养类型两大类型：在氮源上自养型微生物即为氨基酸自养类(Aminoacidautotrophs)和异养型微生物即为氨基酸异养类(Aminoacidheterotriphs)固

氮型利用空气氮合成氨为菌体吸收；自养类无机合成型利用NH4+和NO3合成自身菌体蛋白；有机型则利用尿素为自身的氮源。异养型：可利用其他生物的氨基酸分解、组装成自身蛋白质等有用物质15微生物的营养医学知识氨基酸自养型微生物的重要性定义：即具有利用外界

简单无机氮源物合成自身所需氨基酸能力的生物类型：所有的植物和很多微生物为氨基酸自养型生物应用：利用氨基酸自养型微生物生产有用氨基酸及单细胞蛋白质（SCP）16微生物的营养医学知识能源与能源谱能源：为微生物的生

命活动提供能量的最初来源物能源谱化学物质(化能营养型)辐射能(光能营养型)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(异碳源)：光能异养与自养微生物的能源17微生物的营养医学知识微生物能源特点能源谱广：微生物能源谱大于植物，更大于动物。独特类型：化能自

养菌是生物界最独特生物类型，能利用一些还原态的无机物，例如,NH4+、NO2-、S、H2S、H2和Fe2+等。单功能营养物：光辐射、CO2、N2等分类双功能营养物：NH4+、纯葡萄糖等多功能营养物：氨基酸、牛肉膏、蛋白胨等18微生物的营养医学知识生长因子(growthfactor)定义要点：◼

为某些微生物维持正常代谢必不可少◼生物体不能以简单碳源和氮源自身合成◼由外界供给的需要较少的一类有机物质狭义与广义生长因子：狭义：仅指维生素类为人、动物与微生物所必需物广义：还包括碱基、卟啉及其衍生物、甾醇、胺类、C4~C6的分枝或直链脂肪酸

,有时还将氨基酸营养缺陷突变株所需的氨基酸也算在内。19微生物的营养医学知识微生物生长因子类型自养型：不需要外界提供生长因子的称生长因子自养型微生物(auxoautotrophs)异养型：必需由外界提供生长因子才能正常生长的称生长因子异养型微生物(auxoheterotrophs)，如乳酸菌、动

物致病菌等分泌型：自养型中一类能大量合成，且分泌与累积生长因子的称生长因子过量合成型微生物故生长因子与碳源、氮源和能源有异,并非为一切微生物的生命活动所必需提供之营养物。20微生物的营养医学知识维生素及其生理功能维生素类转移

的对象代谢功能B1硫胺素乙醛基脱羧酶、转醛酶、转酮酶的辅基B2核黄素氢、电子FMN和FAD的前体等B5烟酸氢、电子NAD和NADP的前体等B6吡哆醇氨基转氨、脱羧酶辅基等B12维生素羧基、甲基钴酰胺辅

酶,参与一碳基传递等泛酸酰基辅酶A的前体等叶酸甲基参与一碳基转递等生物素(H)羧基羧化酶的辅基,CO2固定中作用21微生物的营养医学知识生长因子提供及测定法提供：若要测知微生物对生长因子需求的情况,可由添加富含生长因子的天然原料试验，如酵母膏、玉米浆、肝

浸汁、麦芽汁或新鲜动、植物组织液等则成本低。鉴定：若须知某一生长因子异养型微生物需何类何种生长因子,则需作生长因子谱测定。测定：生长因子自养型微生物可用作维生素等生长因子生物测定时的供试菌。22微生物的营养医学知识酵母膏、玉米浆富含生长因子酵维生素

类>11种母yeastextract膏氨基酸类>18种玉氨基酸类>15种米cornsteepliquor浆维生素类>5种23微生物的营养医学知识复合维生素(用于分离培养土壤和水生菌)维生素种类含量生物素0.2mg烟碱酸2.0mgB11.0mgPABA1.0mg泛酸0.

5mgB65.0mgB122.0mgH2O100ml24微生物的营养医学知识生长因子的生理机能维构成酶的辅基、辅酶，参与氧化还原反应等生构成酶辅基的前体物，参与转移氨等反应素构成酶辅酶的前体物，参与糖及

脂肪的合成等甾醇：枝原体等膜的结构成分脂肪酸：氨基酸：营养缺陷型细菌的必需营养与生长因子25微生物的营养医学知识无机盐定义：为微生物提供除碳、氮以外的各种重要生物必需元素营养物的统称凡生长所需浓度在10-3~10-4mol/L的元素称为类大量元素：P、S、K

、Mg、Ca、Na和Fe等型而生长所需浓度在10-6~10-8mol/L的元素称为微量元素：Cu、Zn、Mn、Mo和Co等26微生物的营养医学知识无机盐功能大细胞结构成分(S、P、Ca、Mg、Fe等)量生理活性调节物(Na+--维持渗透压；Mg2+-

-酶激等)元化能自养菌的能源(S、fe2+、NH4+、NO2-等)素无氧呼吸的受体(NO2-、SO42-等)微量酶的激活剂(Cu2+、Mn2+、Zn2+)特殊分子结构成分(Co、Mo)元素27微生物的营养医学知识无机盐的提供方式大量元素：加入有关化学试剂，如K

2HPO4及MgSO4等微量元素：为一般化学试剂中含之及天然成分中杂质等28微生物的营养医学知识配置精细合成培养基要点清净：所用玻璃器皿是硬质的、试剂是高纯度的。防污：配置中特别小心，防止其他有机物、无机物污染。按序

：依据需求一一加入无机元素，以作精细分析29微生物的营养医学知识水--生命体的源泉起到溶剂与运输介质的作用；参与细胞内一系列化学反应;维持蛋白质、核酸等生物大分子稳定水功能然构象;热的良好导体；通过水合作用与脱水作用控制由多亚基组成的结构。水是生命体最基本

的要素最大营养物需求量最大的营养物含量可达细胞的70~90%30微生物的营养医学知识微生物的含水量细菌约80%营养体酵母约75%霉菌约85%霉菌孢子：约39%细菌芽孢：芽孢核心极低31微生物的营养医学知识三、微生物的营养类型化能异养型(化能有机营养型)

：需有机物为营养，它既作碳源物作能源物，有腐生和寄生之分化能自养型(化能无机营养型)：以无机物作能源物来同化CO2合成自身所需细胞物质光能异养型(光能有机营养型)：能源来自光，需有机物作氢供来还原CO2生成细胞物质光能自养型(光能无机营养型)：以CO2为唯一碳源及利用光能进

行生长的微生物营养类型名称为按能源和氢供体的顺序来表达32微生物的营养医学知识微生物的营养类型的分类营养类型划分标准不一，则营养类型称谓各异。划分标准营养类型以能源为主光能/化能(phototroph/chemotroph)供氢体为主无机/有机(lithotroph

/organotroph)以碳源为主自养/异养(autotroph/heterotroph)合成氨基酸氨自/氨异(aminoacidauto-/~hetero-)以取食方式渗透/吞噬(osmotroph/phageocytosis)猎取

死、活腐生/寄生(saprophytism/parasitism)以生长因子营缺/野生(auxotroph/wildtype)营缺/原养(auxotroph/prototroph)33微生物的营养医学知识营养类型能源氢供体碳源实例光能无机营养型光无机物

CO2蓝细菌、(光能自养型)紫硫细光能有机营养光有机物CO2或简红螺菌科(光能异养型)单有机物化能无机营养型无机物无机物CO2硝化.硫化.(化能自养型)铁.氢细菌化能有机营养型有机物有机物有机物大多原核.(化能异养型)全部真核微生物营养类型简介34微生物的营养医学知识自养微生物营养及代谢特点

营养要素营养物类型能源：辐射能(如日光能)无机物，如：NH4+,NO22-,S,H2S,H2,Fe2+等碳源：CO2氮源：无机氮生长因子：不需要，即自养型或合成分泌型代谢特点：含卡尔文循环35微生物的营养医学

知识异养微生物营养要点◼至少需提供一种量大的有机物才能满足其正常营养需求◼其碳源、氢供体为有机物，能源则可利用氧化有机物或吸收日光能获得36微生物的营养医学知识•异养型微生物并非绝对不能利用CO2；自养型微生物也并非不能利用有

机物进行生长；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。•微生物营养类型的可变性无疑有利于提高其对环境条件变化的适应能力如紫色非硫细菌(purplenonsulphurbacteria)：•没有有机物时，同化CO2，为自养型微生物；•有机物存在时，利用有机物进行生长，为异养型微生物

；•光照和厌氧条件下，利用光能生长，为光能营养型微生物；•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不同营养类型之间的界限并非绝对37微生物的营养医学知识第二节营养物质进入细胞38微生物的营养医学知识营养物质进入细胞的方式物不需膜上载体蛋白------------单纯扩

散质运要耗能---------------促进扩散送需载体溶质分子不变--主动运送类(蛋白)不耗能型溶质分子改变—基团移位营养物质能否进入细胞取决于三个方面的因素：•营养物质本身的性质（相对分子量、质量、溶解性、电负性等•微生物所处的环

境（温度、PH等）；•微生物细胞的透过屏障（原生质膜、细胞壁、荚膜等）。39微生物的营养医学知识原生质膜是一种半透性膜，营养物质通过原生质膜上的小孔，由高浓度的胞外环境向低浓度的胞内进行扩散。特点自由扩散（单纯扩散）物质在扩散

过程中没有发生任何反应；不消耗能量；不能逆浓度运输；运输速率与膜内外物质的浓度差成正比。40微生物的营养医学知识单纯扩散单纯扩散非电离的小分子胞外膜上质内物，如：O2、CO2、乙醇和(某些)氨基酸经物理扩散由膜外至膜内，不耗能，不能逆

浓度运行，不是细胞获取营养的主要方式溶质分子无载体溶质浓度低41微生物的营养医学知识特点协助扩散（促进扩散）不消耗能量；参与运输的物质本身的分子结构不发生变化；不能进行逆浓度运输；运输速率与膜内外物质的浓度

差成正比；需要载体参与。通过促进扩散进入细胞的营养物质主要有氨基酸、单糖、维生素及无机盐等。一般微生物通过专一的载体蛋白运输相应的物质，但也有微生物对同一物质的运输由一种以上的载体蛋白来完成。42微生物的营养医学知识促进扩散胞外膜上质内借助于膜上底物特异性载体蛋白(

Carrierprotein），载体蛋白位于膜上、经构象改变接送溶质分子通常需经诱导产生、不能逆浓度运送物质不耗能，只能在高浓度下对微生物的营养产生作用溶质分子载体蛋白质内溶质43微生物的营养医学知识促进扩散44微生物的营养医学知识胞外膜上质内◼是微生物吸收营养物的主要方式◼由

特异性载体蛋白改变构象运送溶质◼为耗能逆浓度下运送物质,具有浓缩和富集营养物之功能◼运送物为无机离子、有机离子和一些糖类ATPADP+Pi主动运输45微生物的营养医学知识基团移位基团移位是另一种类型的主动运输，它与主动运输方

式的不同之处在于它有一个复杂的运输系统来完成物质的运输，而物质在运输过程中发生化学变化。基团转位又称为磷酸烯醇式丙酮酸--磷酸糖转移酶运输系统（PTS），PTS通常由五种蛋白质组成，包括酶I、酶II（包括a、b、c三种亚基）和一种

低相对分子量的热稳定蛋白质（HPr）。PEP-P+HPr→HPr-p+丙酮酸P-HPr+糖→糖-P+HPr46微生物的营养医学知识基团移位步骤◼HPr的激活：HPr为PEP的磷酸基因所激活P-HPrHPr+PEPE1丙酮酸+P-HPr◼糖被磷酸化：膜外糖先与外膜表面的酶2结合，转送至内膜表

面；糖被P-HPr上的磷酸所激活P-HPr+糖E2糖-P+HPr◼激活糖释放：被激活的糖被运送至细胞质中，糖可逆梯度运送47微生物的营养医学知识四种运送营养物质方式差异的比较比较项目单纯扩散促进扩散主动运送基团移位特异载体蛋白无有有有运送速

度慢快快快溶质运送方向由浓至稀由浓至稀由稀至浓由稀至浓平衡时内外浓度内外相等内外相等内浓度高得多内浓度高得多运送分子无特异性特异性特异性特异性能量消耗不需要不需要需要需要前后溶质分子不改变不改变不改变改变载体饱和效应无有有有与溶质类似物无竞争性有竞争性

有竞争性有竞争性运送抑制剂无有有有运送对象举例H2O.CO2.O2.SO42-.PO43-.氨基酸.乳糖筝葡萄糖.果糖等乙醇.盐类等糖(真核生物)Na+.Ca+等离子嘌呤.核苷.脂肪49微生物的营养医学知识

第三节培养基•培养基：是人工配制的，适合微生物生长繁殖或产生代谢产物的营养基质。•培养基都应该具备六大营养要素：碳源、氮源、无机盐、能源、生长因子、水•常规高压蒸汽灭菌：121.3℃15-30分钟；50微生物的营养医学

知识一、选用和设计培养基的原则和方法目的明确营养协调理化条件适宜经济节约51微生物的营养医学知识目的明确•根据不同的微生物的营养要求配制针对强的培养基培养化能自养型的氧化硫杆菌的培养基组成为：S10g，MgSO4

.7H2O0.5g，（NH4)2SO40.4g，FeSO40.01g，H2PO44g，CaCl20.25g，H2O1000ml•培养化能异养的大肠杆菌一种培养基是由下列化学成分组成：葡萄糖5g，NH4H2PO41g，NaCl5g，MgSO4.7H2O0.2g，K2HPO4

1g，H2O1000ml52微生物的营养医学知识常见的培养四大类微生物的培养基细菌（牛肉膏蛋白胨培养基）：牛肉膏3g，蛋白胨10g，NaCl5g，H2O1000ml放线菌（高氏1号）：淀粉20g，K2HPO40.5g，NaCl0.5g，MgSO4.7H2O0.5

g，KNO31g，FeSO40.01g，H2O1000ml酵母菌(麦芽汁培养基)：土豆培养基也行干麦芽粉加四倍水，在50℃--60℃保温糖化3-4小时，用碘液试验检查至糖化完全为止，调整糖液浓度为10巴林，煮沸后，沙布过滤，调PH

为6.0。霉菌（查氏合成培养基）：NaNO33g，K2HPO41g，KCl0.5g，MgSO4.7H2O0.5g，FeSO40.01g，蔗糖30g，H2O1000ml53微生物的营养医学知识营养协调培养基中营养物质浓度合适时微生物才能生长良好，营养物质浓度过低时不能满足微生物

正常生长所需，浓度过高时则可能对微生物生长起抑制作用。培养基中各营养物质之间的浓度配比也直接影响微生物的生长繁殖和代谢产物的形成和积累，其中碳氮比（C/N）的影响较大。碳氮比指培养基中碳元素与氮元素的物质的量比值，有时也指培养基中还原糖与粗

蛋白之比。例如，在利用微生物发酵生产谷氨酸的过程中，培养基碳氮比为4/1时，菌体大量繁殖，谷氨酸积累少；当培养基碳氮比为3/1时，菌体繁殖受到抑制，谷氨酸产量则大量增加。54微生物的营养医学知识理化条件适宜pH水活度氧化还原电位55微生物的

营养医学知识pH通常培养条件：细菌与放线菌：pH7~7.5酵母菌和霉菌：pH4.5~6范围内生长培养基的pH必须控制在一定的范围内，以满足不同类型微生物的生长繁殖或产生代谢产物。为了维持培养基pH的相对恒定，通常在培养基中加入pH缓冲剂，或在进行工业发酵时补

加酸、碱。56微生物的营养医学知识水活度•水活度：在天然环境中，微生物可实际利用的自由水或游离水的含量。•一般用在一定的温度和压力条件下,溶液的蒸汽压力与同样条件下纯水蒸汽压力之比表示，即：αw=Pw/Pow式中Pw代表溶液蒸汽压力,POw代表纯水蒸汽压力。•纯水αw为1.00,溶液中溶质越多,

αw越小。•微生物一般在αw为0.60～0.99的条件下生长,αw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。微生物不同，其生长的最适αw不同。57微生物的营养医学知识氧化还原电位氧化还原电位：又称氧化还原电势（redoxpo

tential），是度量某氧化还原系统中的还原剂释放电子或氧化剂接受电子趋势的一种指标，其单位是V（伏）或mV（毫伏）。•不同类型微生物生长对氧化还原电位的要求不同：好氧性微生物：+0.1伏以上时可正常生长,以+0.3～+0.4伏为宜；厌氧性微生物：低于+0.1伏条件下生长

；兼性厌氧微生物：+0.1伏以上时进行好氧呼吸,+0.1伏以下时进行发酵。58微生物的营养医学知识经济节约以粗代精以野代家以废代好以国代进以简代繁以氮代朊以烃代粮以纤代糖59微生物的营养医学知识二、培养基的类型及应用培养基种类繁多，根据其成分、物

理状态和用途可将培养分成多种类型。按成分不同划分天然培养基：含用化学成分还不清楚或化学成分不恒定的天然有机物。如：牛肉膏蛋白胨培养基、麦芽汁培养基合成培养基：化学成分完全了解的物质配制而成的培养基。如：高氏1号培养基、查氏培养基60微生物的营养医学知识按物理状态不同划分固体培养基：在液体培

养基中加入一定量凝固剂，使其成为固体状态，琼脂含量一般为1.5%-2.0%。固体培养基常用来进行微生物的分离、鉴定、活菌计数及菌种保藏半固体培养基：琼脂含量一般为0.2%-0.7%。观察微生物的运动特征、分类鉴定及噬菌体效价滴定液体培养基：不加任何凝固剂。大规模工业生产及

在实验室进行微生物的基础理论和应用方面的研究61微生物的营养医学知识按用途不同划分基础培养基：含有一般微生物生长繁殖所需的基本营养物质的培养基。牛肉膏蛋白胨培养基是最常用的基础培养基加富培养基：在基础培养基中加入某些特殊营养物质制成的

一类营养丰富的培养基。特殊营养物质包括血液、血清、酵母浸膏、动植物组织液等。选择培养基：在培养基中加入相应的特殊营养物质或化学物质，抑制不需要的微生物的生长，有利于所需微生物的生长。用来将某种或某类微生物从混杂的微生物

群体中分离出来的培养基。鉴别培养基：微生物产生某种代谢产物，与培养基中的特殊化学物质发生特定的化学反应，产生明显的特征变化。用于鉴别不同类型微生物的培养基。62微生物的营养医学知识