微生物的营养

主要介绍了微生物的营养需求及其获取方式。微生物作为生物界的一大类群，其营养需求与获取方式具有多样性和特殊性。

微生物的营养

• 微生物细胞的营养物质
  • 微生物细胞的主要化学元素包括碳，氢，氧，氮，硫，磷，钾，镁，钙
  • 微生物细胞中主要化学物质①碳水化合物 微生物细胞中碳水化合物的含量受微生物种类影响比较大。某些微生物细胞中碳水化合物的含量可占细胞总质量的30％以上。碳水化合物在细胞中存在方式复杂，其成分主要是单糖、双糖和多糖，主要以多糖形式存在。 ②蛋白质 蛋白质在微生物体内的含量约达干重的一半，是重要的细胞结构物质，几乎参与构成细胞的全部结构成分，主要成分在细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核等细胞结构中。蛋白质的功能主要体现在：参与微生物细胞的结构组成。大部分以酶的形式存在。催化细胞内各种生理生化反应。参与营养物质的运输。 ③核酸 核酸是生物遗传的物质基础。 ④脂类 细胞中脂类物质主要包括脂肪酸，磷脂，糖脂，蜡脂和固醇等。脂类物质在细胞中通常以游离状态存在或与蛋白质等结合。微生物细胞内脂肪含量因种类不同而差别较大。 ⑤维生素 有些微生物细胞内还会有数量不等、种类不同的维生素。微生物在机体中的作用主要是构成细胞内各种酶的辅酶，在微生物代谢过程中起重要作用。 ⑥抗生素 目前生产的抗生素与放线菌发酵为主。 ⑦ 无机盐类 无机盐是指为微生物细胞生长提供碳，氮以外的多种重要元素的物质，约占细胞固形物的10%，它是微生物生长必不可少的一类营养物质，主要包括磷，硫，镁，铁，锌，钠等。
• 微生物生长的营养物质以及生理功能
  • 一、水 水是维持细胞正常生命活动必不可少的一种重要物质。微生物细胞的含水量比较高，大约占细胞质量的70~90%。细胞中水的生理功能主要体现在①水是微生物新陈代谢不可缺少的物质。②水是微生物自身生存需要所依赖的物质基础。③水可以维持微生物自身生存环境的平衡。④水是微生物与微生物之间进行物质交换必不可少的媒介。
  • 二、碳源 导是能供给微生物碳素来源的各种化合物均称为碳源。碳源的功能：①提供细胞组成物质的碳素来源②提供微生物生长繁殖过程中所需要的能量。因此碳源具有双重功能，在微生物的营养需求中，对碳的需求量是最大的。大多微生物是以有机碳化合物作为碳源和能源，其中糖类是最好的碳源，大多数微生物均能利用。
  • 三、氮源 凡是能供给微生物氮素来源的物质均可称为氮源。(1)分子态氮(2)无机态氮 如铵盐、硝酸盐，绝大多数微生物均可利用。(3)有机态氮
  • 四、生长因子 凡是微生物不能自行合成或合成量不足以满足机体生长，但生命活动又不可缺少的微量有机化合物质，称为生长因子。从广义上讲，生长因子包括维生素，氨基酸，嘌呤，嘧啶。从狭义上讲，就专指维生素。生长因子的作用主要有：①构成细胞的组分，如嘌呤，嘧啶是构成核酸的成分。②调节生长代谢，维持生物正常的生命活动。
  • 五、无机盐 无机盐是指为微生物生长过程中提供碳，氮以外的多种这样元素的物质。约占细胞固形物的10%左右。它是微生物生长必不可少的一类营养物质。微生物需要的无机盐一般包括硫酸盐，磷酸盐，氯化物，含钾，钠，镁，铁等的化合物。主要作用表现为：①构成细胞的组成成分②作为酶的组成成分或酶的激化剂。③调节微生物生长的物理化学条件。④作为某些自养型微生物的能源，如硫细菌以硫作为能源。
  • 六、能源 能源是指能提供微生物生命活动过程中所需要能量来源的物质能源的功能就是为微生物的生命活动提供必须的能量。对异养型微生物而言，碳源就是能源，在少数情况下单元可充当能源或利用日光作为能源，对自养型微生物而言，光能自养菌利用太阳能光作为能源，化能自养型微生物则是利用氧化无机物来获得能量。
• 微生物对营养物质的吸收方式
  • 一、单纯扩散 单纯扩散也称被动扩散，当细胞外营养物的浓度高于细胞内时，利用浓度度差从高浓处向低浓度处扩散。特点：①扩散是非特异性的速度取决于浓度差，分子大小，溶解性，ph，离子强度和温度的。②利用浓度差进行由于细胞被动接受透入的物质不消耗能量。③不需要载体蛋白不能逆浓度进行运输速度慢，营养物质有限。
  • 二、促进扩散 促进扩散又称协助扩散，主要依靠浓度差进行，需要细胞膜上的载体蛋白的可逆性结合来加快养料的传递速度。其特点是①动力是有细胞内外该营养物质的浓度差。②不消耗代谢能量，不能进行逆浓度运输。③需要细胞膜上的载体蛋白参与物质运输。⑤具有特异性。通过扩散运输的应用，物质是非脂溶性的，很多糖类和氨基酸都是通过这种运输方式进入细胞的。
  • 三、主动运输 利用促进扩散，虽然可以比较快速地将细胞外的营养物质顺着浓度梯度运送至细胞内。主动运输是一种能将营养物质进行逆浓度梯度运输的方式。特点是①消耗代谢能量②逆浓度进行的运输方式。③需要载体蛋白参与运输后物质的结构不变。④对被运输的物质有高度的立体专一性。
  • 四、基团移位 基团移位是一种既需要特异性载体蛋白又需要消耗能量的运输方式，且被运送的营养物质在运送前后会发生分子结构的变化。
• 微生物的营养类型。
  • 一、光能自养型微生物 光能自养微生物也称为光能无机营养型。如蓝细菌，逆流细菌和红螺细菌的菌体。内均含有光合色素，能利用日光作为能源，以无机化合物作为共清体，将二氧化碳还原生成有机物质。
  • 二、光能异养型微生物 光能异养型微生物也称光能有机营养型，是以日光为能源有机物，作为电子供体和碳源的一类微生物，例如红螺菌可以利用简单的有机酸作为电子供体。光能异养型微生物通常生活在有机物含量比较高的湖泊河流中。
  • 三、化能自养型微生物 化能自养型微生物也称化能无机营养性，是利用无机物氧化产生的能量作为能源，以二氧化碳为碳源合成细胞物质的一类微生物化能自养型微生物主要包括消化细菌，硫化细菌，铁细菌，氢细菌等。
  • 四、化能异养性微生物 化能异养型微生物也称化能有机营养型，是一类可以利用有机物作为能源碳源的微生物，能源来自有机物的氧化分解。
• 培养基
  • 一、培养基配置的基本原则(1)符合工作目标的要求。(2)选择适宜的营养物质。(3)营养物质浓度及配比的控制。(4)控制ph条件(5)控制氧化还原电位。(6)原料来源的选择。(7)灭菌处理
  • ⭐二、培养基的分类(1)按培养基的物理状态划分。①液体培养基它具有进行通气培养，振荡培养的优点。有利于细胞生长，提高生产量。②固体培养基 在液体培养基中加入适量的凝固剂，使其成为固体状态，即为固体培养基，常用作凝固剂的物质有琼脂凝胶，硅胶的，其中以琼脂为常用。琼脂不易被微生物所分解利用，在微生物生长的温度范围内能保持固体状态，透明度好，附着力强，琼脂的用量一般为1.5~2%。③半固体培养基 半固体培养基只在液体培养基中加入少量的凝固剂而制成的半固体状态的培养基。可以很好的观察细菌的运动能力。 (2)按培养基营养成分的来源划分 ①天然培养基②合成培养基③半合成培养基 (3)按培养基的营养成分是否完全划分①基本培养基②完全培养基③补充培养基