微生物學(xué)與免疫學(xué)：5-微生物的營(yíng)養(yǎng)和代謝

微生物的營(yíng)養(yǎng)和代謝1.營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)主要內(nèi)容微生物細(xì)胞的化學(xué)組成營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)類型3.培養(yǎng)基（培養(yǎng)基的條件、制備、應(yīng)用）2.營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸（4種營(yíng)養(yǎng)吸收方式的特點(diǎn)比較）4.分解代謝與合成代謝

元素細(xì)菌酵母菌霉菌

碳5049.847.9

氮1512.45.2

氫86.76.7

氧2031.140.2

磷3——

硫1——一、微生物細(xì)胞的組成元素第一節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)二、微生物細(xì)胞化學(xué)組成

主要成分細(xì)菌酵母菌霉菌

水分75~8570~8085~90（占細(xì)胞鮮重的%）

蛋白質(zhì)50~8032~7514~15

占細(xì)碳水化合物12~2827~637~40

胞干脂肪5~202~154~40

重的核酸10~206~81%

無機(jī)鹽2~303.8~76~12三、營(yíng)養(yǎng)要素及生理功能

（一）碳源和能源

碳源（carbonsource）提供細(xì)胞有機(jī)分子骨架，往往也是能量來源。最好的碳源是葡萄糖等單糖。有機(jī)碳CHONX型：蛋白質(zhì)、核酸等，如牛肉膏、蛋白胨；CHON型：簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)、氨基酸等，氨基酸；CHO型：糖、有機(jī)酸、醇、脂等，如葡萄糖、蔗糖、淀粉、糖蜜等；（最適宜的碳源）CH型：烴類等，如石油、石蠟、天然氣。無機(jī)碳CO型：CO2；COX型：NaHCO3、CaCO3等。

微生物利用的碳源幾乎是無限的，任何一個(gè)高明的化學(xué)家，只要他將一種新合成的有機(jī)化合物投放到自然界，必有一種可以降解它的微生物在等待著。洋蔥假單胞菌（Pseudomonascepacia）可利用的碳源達(dá)90多種；甲烷氧化菌（Methylococcuscapsulatus）只能利用甲烷和甲醇2種。（二）氮源

氮源（nitrogensource）提供N元素，構(gòu)成蛋白質(zhì)、核酸等物質(zhì)。常見的氮源如牛肉膏、蛋白胨、酵母粉等。有機(jī)氮NCHOX型：蛋白質(zhì)、核酸等，如牛肉膏、蛋白胨、蠶蛹粉；魚粉、黃豆餅粉、玉米漿；NCHO型：簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)、氨基酸等，氨基酸；NH型：NH3、銨鹽，如硫酸銨等；NO型：硝酸鹽等，硝酸鉀、硝酸銨、硝酸鈉；N型：N2（固氮微生物）。無機(jī)氮速效氮源：一些無機(jī)氮源如硫酸銨等銨鹽、氨基酸等。分子量小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易被微生物吸收和利用，較短時(shí)間內(nèi)就可滿足菌體生長(zhǎng)需要。

在微生物的發(fā)酵生產(chǎn)中，必須在培養(yǎng)基中添加一定比例的速效氮源和遲效氮源。遲效氮源：大多數(shù)有機(jī)氮源的分子量大且存在形式較復(fù)雜，被微生物利用前還需進(jìn)一步降解，微生物吸收和利用這樣的氮源需要一段時(shí)間，稱之為遲效氮源。（三）無機(jī)鹽（礦質(zhì)元素）無機(jī)鹽大量元素10-3～10-4mol/L微量元素10-6～10-8mol/L一般功能特殊功能細(xì)胞組分：P、S、Ca2+

、Mg2+生理調(diào)節(jié)：維持滲透壓、pH自養(yǎng)菌能源：S、Fe2+

、NH4+H受體：NO3－、SO42－酶的激活劑：Mg2+、Cu2+、Zn2+特殊分子組成部分：Co2+

、Mo2+

（四）生長(zhǎng)因子生長(zhǎng)因子（growthfactor）是一類微生物正常生長(zhǎng)所必需的、需要量極微量的營(yíng)養(yǎng)成分，包括氨基酸、維生素和堿基（嘌呤、嘧啶）以及一些卟啉、胺類、脂肪酸等。根據(jù)微生物對(duì)生長(zhǎng)因子的關(guān)系，將微生物分為3類：1.生長(zhǎng)因子自養(yǎng)型微生物：多數(shù)真菌、放線菌和細(xì)菌不需要外界提供生長(zhǎng)因子即可生長(zhǎng)；2.生長(zhǎng)因子異養(yǎng)型微生物：乳酸細(xì)菌、一些致病菌等必需外界提供生長(zhǎng)因子方可生長(zhǎng)；3.生長(zhǎng)因子過量合成微生物：如阿氏假囊酵母菌（Eremotheciumashba）可以過量分泌維生素B2。4.營(yíng)養(yǎng)缺陷型（auxotroph）：某些菌株發(fā)生突變（自發(fā)突變或人工誘變）后，失去合成某種生長(zhǎng)因子的能力，必須從外界環(huán)境獲得該物質(zhì)才能生長(zhǎng)繁殖，這種突變型菌株稱為營(yíng)養(yǎng)缺陷型。

細(xì)胞中水的主要生理功能有：①作為細(xì)胞的組成成分；②提供細(xì)胞代謝的液體環(huán)境；③直接參與代謝；④調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的溫度；⑤維持細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子天然構(gòu)象的穩(wěn)定。（五）水微生物的基本營(yíng)養(yǎng)類型營(yíng)養(yǎng)類型能源主要或唯一碳源供氫體代表類型光能無機(jī)自養(yǎng)型光能CO2H2S、S、H2或H2O等無機(jī)物著色細(xì)菌、藍(lán)細(xì)菌光能有機(jī)異養(yǎng)型光能簡(jiǎn)單有機(jī)物及CO2有機(jī)物紅螺細(xì)菌化能無機(jī)自養(yǎng)型無機(jī)物CO2或碳酸鹽H2S、H2、Fe2+、NH+4或NO-2等無機(jī)物硝化細(xì)菌、鐵細(xì)菌化能有機(jī)異養(yǎng)型有機(jī)物有機(jī)物有機(jī)物多數(shù)細(xì)菌、真菌第二節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)類型腐生型（metatrophy）：可利用無生命的有機(jī)物(如動(dòng)植物尸體和殘?bào)w)作為碳源。寄生型（paratrophy）：寄生在活的寄主機(jī)體內(nèi)吸取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，離開寄主就不能生存。在腐生型和寄生型之間還存在中間類型：兼性腐生型(facultivemetatrophy)；兼性寄生型(facultiveparatrophy)。Para：附著的Meta：變化、代謝不同營(yíng)養(yǎng)類型之間的界限并非絕對(duì)的！

有些微生物在不同生長(zhǎng)條件下生長(zhǎng)時(shí)，其營(yíng)養(yǎng)類型也會(huì)發(fā)生改變。例如：紫色非硫細(xì)菌（purplenonsulphurbacteria）：1.沒有有機(jī)物時(shí)，同化CO2，為自養(yǎng)型微生物；2.有機(jī)物存在時(shí)，利用有機(jī)物進(jìn)行生長(zhǎng)，為異養(yǎng)型微生物；3.光照和厭氧條件下，利用光能生長(zhǎng)，為光能營(yíng)養(yǎng)型微生物；4.黑暗與好氧條件下，依靠有機(jī)物氧化產(chǎn)生的化學(xué)能生長(zhǎng)，為化能營(yíng)養(yǎng)型微生物。

單純擴(kuò)散促進(jìn)擴(kuò)散主動(dòng)運(yùn)輸基團(tuán)轉(zhuǎn)位運(yùn)輸方向（濃度）高低高低低高低高平衡時(shí)細(xì)胞內(nèi)外濃度相同同胞內(nèi)高胞內(nèi)高是否消耗能量否否是是載體蛋白參與否是是是是否發(fā)生化學(xué)修飾否否否是第三節(jié)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸根據(jù)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來源不同劃分根據(jù)培養(yǎng)基的物理狀態(tài)劃分根據(jù)培養(yǎng)培養(yǎng)基的用途劃分第四節(jié)培養(yǎng)基合成培養(yǎng)基－－由已知化學(xué)成分及數(shù)量的化學(xué)藥品配置而成。天然培養(yǎng)基－－采用化學(xué)成分還不十分清楚或化學(xué)成分不恒定的天然有機(jī)物。半合成培養(yǎng)基－－以天然有機(jī)物為主要碳源、氮源及生長(zhǎng)素的培養(yǎng)基中加入一些化學(xué)藥品，以補(bǔ)充無機(jī)鹽成分，使其更能充分微生物對(duì)生長(zhǎng)的需要。液體培養(yǎng)基用于生產(chǎn)固體培養(yǎng)基(液體培養(yǎng)基+2%瓊脂)

用于菌種保藏、純種分離、菌落特征觀察以及活細(xì)胞計(jì)數(shù)等方面半固體培養(yǎng)基(液體培養(yǎng)基+0.5%瓊脂)

多用于細(xì)菌有無動(dòng)力的檢查?；A(chǔ)培養(yǎng)基--含有基本營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，用于滿足一般微生物生長(zhǎng)繁殖的培養(yǎng)基。營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基--在基礎(chǔ)培養(yǎng)基中加入一些特殊的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，以滿足營(yíng)養(yǎng)要求較高的微生物生長(zhǎng)，又稱加富培養(yǎng)基。選擇培養(yǎng)基--在培養(yǎng)基中加入某些化學(xué)藥品以抑制不需要的微生物生長(zhǎng)。鑒別培養(yǎng)基--檢查微生物生化反應(yīng)的培養(yǎng)基，由于在反應(yīng)發(fā)生時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)一些現(xiàn)象，故用于對(duì)菌株的鑒定和分類。厭氧培養(yǎng)基--專門用于培養(yǎng)厭氧微生物的培養(yǎng)基。選擇培養(yǎng)基鑒別培養(yǎng)基

常用的培養(yǎng)基細(xì)菌培養(yǎng)基放線菌培養(yǎng)基真菌培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)肉湯牛肉膏5g蛋白胨10gNaCl5g瓊脂15~20g水1000mlpH7.41kg/cm2高壓蒸汽滅菌20分鐘高氏1號(hào)培養(yǎng)基可溶性淀粉20gKNO31.0gNaCl0.5gK2HPO40.5gMgSO40.5gFeSO40.01g瓊脂15~20g水1000mlpH7.2-7.41kg/cm2高壓蒸汽滅菌20分鐘蛋白胨10g葡萄糖40g瓊脂15~20g水1000mlpH自然0.56kg/cm2高壓蒸汽滅菌15~20分鐘改良沙氏培養(yǎng)基新陳代謝（Metabolism）

一般泛指生物與周圍環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換和能量交換的過程。

生物小分子合成生物大分子合成代謝（同化）耗能新陳代謝能量代謝物質(zhì)代謝產(chǎn)能分解代謝（異化）生物大分子分解為生物小分子IMViC試驗(yàn)I——吲哚試驗(yàn)M——甲基紅試驗(yàn)V——VP試驗(yàn)C——枸櫞酸鹽利用試驗(yàn)大腸桿菌——++