4—2 微生物的营养
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一、微生物所需要的营养物质
可以归纳成_______、_______、_______、_______和_______五大类。
答案：碳源 氮源 生长因子 无机盐 水
二、碳源和氮源
常用的碳源有_______，碳源主要用于构成微生物的细胞物质和一些代谢产物，有些碳源还是异养微生物的主要能源物质；常用的氮源有_______，氮源主要用于合成蛋白质、核酸以及含氮的代谢产物。对于异养微生物来说，含C、H、O、N的化合物既是碳源，又是氮源。
答案：糖类 铵盐、硝酸盐等
三、生长因子
生长因子是指微生物生长不可缺少的_______，主要包括_______、_______和_______等，它们一般是酶、核酸等的组成成分。
答案：微量有机物 维生素 氨基酸 碱基
四、培养基的配制原则
首先，应当根据不同种类微生物的_______需要选择不同的原料配制培养基。例如，自养型微生物能够自己合成所需的有机物，它们的培养基可由简单的无机物组成，而异养型微生物的培养基至少要含有一种有机物。
其次，不同种类的微生物对各种营养物质的需要量不同，配制培养基时要注意各种营养物质的_______和_______。例如，蔗糖是多种微生物的主要营养物质，但是高浓度的蔗糖反而会抑制微生物的生长。又如，在谷氨酸生产中，当培养基中的碳源和氮源的比为4∶1时，菌体大量生长而合成谷氨酸少；当碳源与氮源比为3∶1时，菌体的繁殖受抑制，但谷氨酸合成量大增。
第三，各种微生物所要求的最适_______不同，因此，培养基的_______要适宜。
答案：营养 浓度 比例 pH pH
五、培养基的种类
根据物理性质的不同，可以将培养基分为_______、_______和_______。固体和半固体培养基需加入凝固剂，如琼脂。根据用途的不同，可以将培养基分为_______、_______等。前者是在培养基中加入某种化学物质，以抑制不需要的微生物的生长，促进所需要的微生物的生长。例如，当需要酵母菌和霉菌时，可以在培养基中加入_______，以抑制细菌、放线菌的生长，从而分离到酵母菌和霉菌。又如，在培养基中加入高浓度的食盐可以抑制_______的生长，但不影响金黄色葡萄球菌的生长，从而可以将该菌分离出来。后者是根据微生物的代谢特点，在培养基中加入某种指示剂或化学药品，用以鉴别不同种类的微生物。例如，在培养基中加入_______和_______，可以用来鉴别饮用水和乳制品中是否存在大肠杆菌等细菌，如果有大肠杆菌，其代谢产物就与伊红和美蓝结合，使菌落呈_______色，并带有金属光泽。
答案：液体培养基 半固体培养基 固体培养基 选择培养基 鉴别培养基 青霉素 多种细菌 伊红 美蓝 深紫
探究归纳
要点1 培养基的成分
【例1】 2005江苏模拟 下表是某微生物培养基成分。请据此回答：
编号
成分
含量
①
粉状硫
10 g
②
（NH4）2SO4
0.4 g
③
K2HPO4
4.0 g
④
MgSO4
9.25 g
⑤
FeSO4
0.5 g
⑥
CaCl2
0.5 g
⑦
H2O
100 mL
（1）培养基中营养成分共有_______类。
（2）该培养基可培养的微生物类型是 _______。
（3）若不慎将过量NaCl加入培养基中，如果不想浪费此培养基，可再加入_______，用于培养______________。
（4）若除去成分②，加入（CH2O），该培养基可用于培养___________________。
（5）不论何种培养基，在各种成分都溶化后、分装前，要进行的是_______。
（6）表中各成分含量确定的原则是______________。
（7）若该培养基用于菌种鉴定，应该增加的成分是_______。
解析：表中的营养物质有水、无机盐、氮源三类，缺乏碳源和生长因子。对于生长因子，有的微生物不需要从营养物质中获得。该培养基中没有碳源，说明培养的微生物是从空气中获得碳源的，即可培养的微生物就是自养微生物了。该培养基中加入过量的NaCl，就可以成为金黄色葡萄球菌的选择培养基，但金黄色葡萄球菌是异养型微生物，这个培养基还需加入有机碳源。该培养基若加入（CH2O），培养基中就有了碳源，但除去成分②，却使培养基中没有氮源，这时就只能用于固氮微生物的培养了。对于菌种鉴定，往往用的是固体培养基，而没有凝固剂，需要加入常见的凝固剂——琼脂。
答案：（1）三 （2）自养型微生物 （3）含碳有机物 金黄色葡萄球菌 （4）固氮微生物 （5）调整pH （6）依微生物的生长需要来确定 （7）琼脂（或凝固剂）
归纳与迁移
不论从元素水平还是从营养要素的水平来看，微生物的营养与摄食型的动物（包括人类）和光合自养型的植物非常相似，具体地说，微生物有五大营养要素物质，即碳源、氮源、生长因子、无机盐和水。实际上微生物有六大营养要素：除了碳源、氮源、生长因子、无机盐和水五大营养要素物质外，还有能源。所谓能源是指为微生物生命活动提供最初能量来源的营养物质或辐射能。
代谢类型不同的微生物能源不同。（1）各种异养微生物的能源就是其碳源。（2）自养微生物的能源分两种：化能自养微生物的能源是一些还原态无机物，光能自养微生物的能源是光能、辐射能。
要点2 培养基的种类
【例2】 2004江苏高考 通过选择培养基可以从混杂的微生物群体中分离出所需的微生物。在缺乏氮源的培养基上大部分微生物无法生长；在培养基中加入青霉素可以抑制细菌和放线菌，在培养基中加入10％酚可以抑制细菌和霉菌。利用上述方法能从混杂的微生物群体中分别分离出（ ）
A.大肠杆菌
B.霉菌
C.放线菌
D.固氮细菌
解析：考查了微生物培养的有关知识，能力要求D。根据题意，固氮细菌的生长不需要从培养基上获得氮源，可在缺乏氮源的培养基上正常生长；加入青霉素的培养基上不能生长细菌和放线菌，可收获霉菌和酵母菌；加入酚的培养基使细菌和霉菌不能正常生长，而放线菌却能利用酚作原料合成自身的产物。
答案：BCD
归纳与迁移
1.培养基配制的基本要求
培养基是一种人工配制的、适合微生物生长繁殖或产生代谢产物用的混合养料。①任何培养基都应具备微生物生长所需要的五大营养要素物质，且其间的比例是合适的。②任何培养基一旦配成，必须立即进行灭菌，否则很快会引起杂菌丛生，并破坏其固有成分和性质。
2.固体培养基、半固体培养基与液体培养基的配制与应用
(1)①固体凝固培养基是在液体培养基中加入1%～2%琼脂（凝固剂），制成遇热可融化、冷却后则凝固的固体培养基。常用于分离、鉴定、保藏、计数及菌落特征的观察。②天然固体培养基是由天然固体状基质直接制成的培养基。例如培养蘑菇等食用菌用的是由麸皮、米糠、木屑、纤维、稻草粉等配制成的固体培养基，应用于酒精厂、酿造厂。
(2)半固体培养基：在凝固性固体培养基中，如凝固剂低于正常量，培养基呈现出在容器倒放时不致流下，但在剧烈振荡后能破散的状态。常用于观察微生物的运动，观察判断某细菌是否有鞭毛存在及保藏菌种。
(3)液体培养基：呈液体状态的培养基，通常叫做培养液。液体培养基中的营养物质分布均匀，与菌种充分接触，能大量溶解微生物的代谢产物。应用于大规模工业生产，也常用于微生物生理、代谢的研究。
3.鉴别培养基
鉴别培养基的应用培养基中加有能与某种菌的无色代谢产物发生显色反应的指示剂，从而用肉眼就能区分该菌菌落与外形相似的它种细菌。常用的伊红美蓝乳糖培养基，可用来鉴别饮用水和乳制品中是否存在大肠杆菌等细菌。如果有大肠杆菌，因其强烈分解乳糖而产生大量的混合酸，菌体带H+，故菌落被染成深紫色，从菌落表面的反射光中还可以看到金属光泽。
汗老师讲方法
1.异养微生物生长所需的碳源必须有有机物，生长所需的氮源不是必须由有机物提供，最常用的提供者是铵盐、硝酸盐等无机物；二氧化碳是自养型微生物生长的唯一或主要碳源，但自养型微生物不能以氮气作为生长的唯一或主要氮源。氮气是仅指固氮微生物在培养基缺乏化合态氮源条件下，可利用分子态的氮气作为氮源进行生长，这一点也是从众多微生物中分离固氮微生物的理论基础。
2.有些微生物需要额外补充生长因子才能正常生长，而有些微生物不需要从外界补充生长因子，因为它们能自行合成所需的物质。这一点在学习生长因子时要明确指出。
3.学习配制培养基原则和种类之前可以安排阅读教材中“固体培养基发现”及补充培养基的概念，达到知识的自然过渡。培养基是人工配制的适用于不同微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养基质，它是进行科学研究、发酵生产微生物制品等的基础；由于不同的微生物所需的营养种类、比例不同以及培养目的不同，选择的培养基种类也不同；科学家依据多年实践，总结出了培养基配制原则以及培养基的类型及应用，以适应不同的需要。
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