微生物的營養(yǎng)請參考.ppt

1、第 四 章 微 生 物 的 營 養(yǎng),微生物的特點(diǎn),食譜廣、胃口大,營養(yǎng)物質(zhì)：那些能夠滿足微生物機(jī)體生長、繁殖和完成各種 生理活動(dòng)所需的物質(zhì),營養(yǎng)：微生物獲得和利用營養(yǎng)物質(zhì)的過程,營養(yǎng)物質(zhì)是微生物生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，而營養(yǎng)是生物維持和延續(xù)其生命形式的一種生理過程,微生物營養(yǎng)主要闡明營養(yǎng)物質(zhì)在生命活動(dòng)中的生理功能及微生物細(xì)胞從外界環(huán)境攝取營養(yǎng)物的具體機(jī)制,微生物的營養(yǎng)物（Nutrient)的功能,供物：提供置換與增生細(xì)胞的結(jié)構(gòu)物質(zhì)； 供能：供應(yīng)生命活動(dòng)的能量； 調(diào)節(jié)：提供各種代謝調(diào)節(jié)物； 確保良好的生理環(huán)境等,研究微生物營養(yǎng)的重要性,研究的基礎(chǔ) ：是開發(fā)和研究微生物的基礎(chǔ)； 設(shè)計(jì)的依據(jù)：篩選微生物的理

2、論依據(jù)； 實(shí)踐的必須：為生產(chǎn)實(shí)踐提供經(jīng)濟(jì)、節(jié)約 和高效益的應(yīng)用培養(yǎng)基,本章內(nèi)容,第一節(jié) 微生物的營養(yǎng)要求,微生物們需要吃什么,第三節(jié) 營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞,微生物們是怎樣吃東西的,第二節(jié) 培養(yǎng)基,如何給微生物們做飯,第一節(jié) 微生物的營養(yǎng)要求,一 微生物細(xì)胞的化學(xué)組成 二 營養(yǎng)物質(zhì)及其生理功能 三 微生物的營養(yǎng)類型(nutritional types,一. 微生物細(xì)胞的化學(xué)組成,主要元素：C、H、O、N、S、P (97) 化學(xué)元素 微量元素: Zn、Mn、Na、Cl、Co、Cu 化學(xué)元素比例因菌種、培養(yǎng)條件等有所不同，如： 幼齡菌含N高，硫細(xì)菌較多S，鐵細(xì)菌較多Fe，等,微生物、動(dòng)物、植物之間存在“

3、營養(yǎng)上的統(tǒng)一性,化學(xué)成分及其分析,化學(xué)元素組成：有機(jī)物、無機(jī)物和水（7090） 有機(jī)物分析: 1）化學(xué)法直接抽提，定性定量分析； 2）破碎細(xì)胞得亞顯微結(jié)構(gòu)，再分析,無機(jī)物分析,無機(jī)物指與有機(jī)物結(jié)合或單獨(dú)存在的無機(jī)鹽等物質(zhì)； 分析： 干細(xì)胞高溫爐（550）焚燒得到的灰分，分析其中各種無機(jī)元素含量。 水分： 細(xì)胞表面水分吸干后的重量為濕重；采用低溫真空 干燥、紅外快速烘干方法烘干至恒重為干重,二 營養(yǎng)物質(zhì)及其生理功能,碳源 Carbon source 氮源 Nitrogen source 無機(jī)鹽 Mineral source 生長因子 Growth source 水 Water,1. 碳源（ so

4、urce of carbon,碳源（carbon source）凡是提供微生物營養(yǎng)所需的碳元素（碳架）的營養(yǎng)源。 碳源物質(zhì)的功能： A. 構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)； B. 為機(jī)體提供整個(gè)生理活動(dòng)所需要的能量（異養(yǎng)微生物,微生物的碳源譜,微生物利用碳源的特點(diǎn),工業(yè)發(fā)酵常用糖蜜、淀粉、玉米粉等作為碳源,不同菌種利用碳源能力不同，如：假單孢菌屬中的一些能利用90多種碳源；甲基營養(yǎng)型只利用甲醇、甲烷等一碳化合物為能源物質(zhì),異養(yǎng)微生物：必須利用有機(jī)碳源的微生物； 自養(yǎng)微生物：凡以無機(jī)碳源作主要碳源的微生物,氮源（Source of nitrogen） ：為微生物生長繁殖等提供所需氮元素的營養(yǎng)物,是構(gòu)成蛋白質(zhì)與核酸的

5、主要元素,氮源物質(zhì)的主要作用：合成細(xì)胞物質(zhì)中含氮物質(zhì)；少數(shù)自養(yǎng)細(xì)菌能利用銨鹽、硝酸鹽作為機(jī)體生長的氮源與能源，某些厭氧細(xì)菌在厭氧與糖類物質(zhì)缺乏的條件下，也可以利用氨基酸作為能源物質(zhì),2. 氮源（Source of nitrogen,微生物的氮源譜,遲效氮源：蛋白質(zhì)必須通過水解之后降解成胨、肽、氨基酸等才能被機(jī)體利用，這種氮源叫。 速效氮源：無機(jī)氮源或以蛋白質(zhì)降解產(chǎn)物形式存在的有機(jī)氮源可以直接被菌體吸收利用，這種氮源叫做速效氮源。 速效氮源，通常是有利于機(jī)體的生長，遲效氮源有利于代謝產(chǎn)物的形成,實(shí)驗(yàn)室常用的氮源：碳酸銨、硝酸鹽、硫酸銨、尿素、蛋白胨、牛肉膏、酵母膏等。 生產(chǎn)上常用的氮源：硝酸鹽、

6、銨鹽、尿素、氨以及蛋白含量較高的魚粉、蠶蛹粉、黃豆餅粉、花生餅份、玉米漿等,生理酸性鹽：以(NH4)2SO4為氮源，NH4被吸收，會(huì)導(dǎo)致培養(yǎng)基pH下降； 生理堿性鹽： KNO3為氮源，NO3被吸收，會(huì)導(dǎo)致培養(yǎng)基pH上升,3. 無機(jī)鹽 （inorganic salt,大量元素：凡生長所需濃度在 10-310-4mol/L 的元素；包括P、S、K、Mg、Ca、Na和Fe等。 微量元素： 而生長所需濃度在 10-610-8mol/L 的元素；包括Cu、Zn、Mn、Mo和 Co等,定義：為微生物提供除碳、氮以外的各種重要生物必需元素營養(yǎng)物的統(tǒng)稱,類 型,無機(jī)鹽功能,參與微生物中氨基酸和酶的組成,維持生

7、物大分子和細(xì)胞結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，調(diào)節(jié)并維持細(xì)胞的滲透與平衡,酶的激活劑,控制細(xì)胞的氧化還原電位,作為某些微生物生長的能源,無機(jī)鹽的提供方式,大量元素： 加入有關(guān)化學(xué)試劑，如K2HPO4及MgSO4等 微量元素：為一般化學(xué)試劑中含之及天然成分中雜質(zhì)等,生長因子：指那些微生物生長所必須而且需要量很少，自身不能合成或合成量不能滿足機(jī)體生長需要的有機(jī)化合物。 分類：維生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶； 維生素輔酶 ； 缺乏合成某種aa能力補(bǔ)充aa。如：腸膜明串珠菌需17種aa ； 嘌呤和嘧啶輔酶及合成核苷等,4. 生長因子（growth factor,維生素及其生功能,維生素類物質(zhì)為微生物的狹義生長因子 維生素類

8、 轉(zhuǎn)移的對象 代 謝 功 能 B1硫胺素 乙醛基 脫羧酶、轉(zhuǎn)醛酶、轉(zhuǎn)酮酶的輔基 B2核黃素 氫、電子 FMN和FAD的前體等 B5煙酸 氫、電子 NAD和NADP的前體等 B6吡哆醇 氨基 轉(zhuǎn)氨、脫羧酶輔基等 B12維生素 羧基、甲基 鈷酰胺輔酶,參與一碳基傳遞等 泛酸 ?；?輔酶A的前體等 葉酸 甲基 參與一碳基轉(zhuǎn)遞等 生物素(H) 羧基 羧化酶的輔基,CO2固定中作用,生長因子提供,在配制培養(yǎng)基時(shí)，一般可用生長因子含量豐富的天然物質(zhì)作原料，以保證微生物對它們的需要，如酵母膏、玉米漿、肝浸汁、麥芽汁或新鮮動(dòng)、植物組織液等,維生素類 11 種 氨基酸類 18 種,酵母膏,玉米漿,氨基酸類 15

9、 種 維生素類 5 種,水分是生物細(xì)胞的主要化學(xué)成分，其重要的生理功能表現(xiàn)在下列幾個(gè)方面： 1）溶劑和運(yùn)輸介質(zhì)，營養(yǎng)物質(zhì)吸收及代謝物分泌 ; 2）參與細(xì)胞內(nèi)的生化反應(yīng); 3）維持Pr、核酸穩(wěn)定天然構(gòu)象; 4）熱的良好導(dǎo)體，控制細(xì)胞內(nèi)溫度變化; 5）維持細(xì)胞自身正常形態(tài); 6）控制酶、微管、鞭毛等多亞基結(jié)構(gòu)組裝和解離,5. 水,水活度值（w）：一定溫度、壓力下溶液蒸汽壓力與同樣條件下純水壓力比。在天然環(huán)境中，微生物可實(shí)際利用的自由水或游離水的含量。 微生物一般在0.600.99生長，w過低微生物生長的延緩期延長，比生長速率和總生長量減少。 一般細(xì)菌的比酵母和霉菌高，嗜鹽菌較低0.76,幾類微生物

10、生長最適w,三 微生物的營養(yǎng)類型,根據(jù)生長所需要的營養(yǎng)物質(zhì)的性質(zhì)，可將生物分成兩類: 異養(yǎng)型生物：在生長時(shí)需要以復(fù)雜的有機(jī)物質(zhì)作為營養(yǎng)物質(zhì) 自養(yǎng)型生物：在生長時(shí)能以簡單的無機(jī)物質(zhì)作為營養(yǎng)物質(zhì) 大多數(shù)微生物屬于異養(yǎng)型生物，少數(shù)微生物屬于自養(yǎng)型生物。 根據(jù)生長時(shí)能量的來源不同，又可將生物分成兩種類型: 化能營養(yǎng)型生物：依靠化合物氧化釋放的能量進(jìn)行生長; 光能營養(yǎng)型生物：依靠光能進(jìn)行生長; 植物和少部分微生物屬于光能營養(yǎng)型生物,微生物營養(yǎng)類型,光能自養(yǎng)型微生物,以CO2作為唯一碳源或主要碳源，并利用光能，以無機(jī)物如硫化氫、硫代硫酸鈉或其他無機(jī)硫化物作為供氫體將CO2還原成細(xì)胞物質(zhì)，同時(shí)產(chǎn)生元素硫,光

11、能自養(yǎng)型微生物包括藍(lán)細(xì)菌（含葉綠素）、紅硫細(xì)菌和綠硫細(xì)菌等少數(shù)微生物（含細(xì)菌葉綠素），由于含有光合色素，因而能使光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能（ATP），供機(jī)體直接利用,光能異養(yǎng)型微生物,以有機(jī)物為主要碳源或唯一碳源，以有機(jī)物（異丙醇）作為供氫體，利用光能將CO2還原成細(xì)胞物質(zhì)，紅螺菌屬中的一些細(xì)菌屬于此種營養(yǎng)類型,光能異養(yǎng)型細(xì)菌在生長時(shí)大多數(shù)需要外源的生長因子,以CO2或碳酸鹽作為唯一或主要碳源，以無機(jī)物氧化釋放的化學(xué)能為能源,利用電子供體如氫氣、硫化氫、二價(jià)鐵離子或亞硝酸鹽等使CO2還原成細(xì)胞物質(zhì)； 這類微生物主要有硫化細(xì)菌、硝化細(xì)菌、氫細(xì)菌與鐵細(xì)菌。它們在自然界物質(zhì)轉(zhuǎn)換過程中起著重要的作用,化能自養(yǎng)型

12、微生物,多數(shù)微生物屬于化能異養(yǎng)型，其生長所需要能量和碳源通常來自同一種有機(jī)物。 根據(jù)化能異養(yǎng)型微生物利用有機(jī)物的特性，又可以將其分為下列兩種類型： 腐生型微生物：利用無生命活性的有機(jī)物作為生長的碳源。 寄生型微生物：寄生在生活的細(xì)胞內(nèi)，從寄生體內(nèi)獲得生長所需要的營養(yǎng)物質(zhì)。 存在于寄生與腐生之間的中間過渡類型微生物，稱為兼性腐生型或兼性寄生型,化能異養(yǎng)型微生物,微生物營養(yǎng)類型不是一成不變的，在一定條件下會(huì)轉(zhuǎn)化的。如：紫色非硫細(xì)菌沒有有機(jī)物時(shí)可以同化CO2，有機(jī)物 存在又是異養(yǎng)型。 營養(yǎng)缺陷型：突變后失去合成某種對該菌株必不可少的物質(zhì)的能力，為 原養(yǎng)型：相應(yīng)的野生型為,第二節(jié) 培養(yǎng)基（cultur

13、e medium,一 選用和設(shè)計(jì)培養(yǎng)基的原則和方法 二 培養(yǎng)基的類型及應(yīng)用,第二節(jié) 培養(yǎng)基,它是進(jìn)行科學(xué)研究，發(fā)酵生產(chǎn)微生物制品等的基礎(chǔ),培養(yǎng)基（medium）是人工配制的，適合微生物生長繁殖或 產(chǎn)生代謝產(chǎn)物的營養(yǎng)基質(zhì),任何培養(yǎng)基都應(yīng)該具備微生物生長所需要六大營養(yǎng)要素,碳源、氮源、無機(jī)鹽、能源、生長因子、水,任何培養(yǎng)基一旦配成，必須立即進(jìn)行滅菌處理,在微生物學(xué)研究和生長實(shí)踐中，配置合適的培養(yǎng)基是一項(xiàng)最基本的要求,1、選擇適宜的營養(yǎng)物質(zhì),首先考慮不同微生物營養(yǎng)需要，如：自養(yǎng)、異養(yǎng) 細(xì)菌一般用牛肉膏、蛋白胨培養(yǎng)基； 放線菌高氏1號(hào)合成培養(yǎng)基； 酵母菌麥芽汁培養(yǎng)基； 霉菌用查氏一號(hào)培養(yǎng)基,2、營養(yǎng)物

14、質(zhì)濃度及配比合適,濃度合適時(shí)，微生物才能生長良好；濃度過低，不能滿足生長需求；糖、無機(jī)鹽、金屬離子濃度過高，會(huì)抑制菌的生長,培養(yǎng)基的碳氮比（C/N,嚴(yán)格定義：培養(yǎng)基中所含碳源中碳原子的摩爾數(shù) 與氮源中氮原子的摩爾數(shù)之比。 廣義所指：所配發(fā)酵培養(yǎng)液中主要含碳物原料量 與主要含氮物原料量之比。 作種子培養(yǎng)的發(fā)酵液其C/N較低,Glu發(fā)酵時(shí)C:N為4:1時(shí)菌體大量生長； 3:1時(shí)Glu大量積累,各種原料物，即使是純試劑，純是相對的 其各自的含氮、碳原子的摩爾數(shù)差異很大。 五種常用 N H3 （82%） 氮源物的氮量： 尿 素（46%） 硝酸銨（35%） 碳酸銨（29%） 硫酸銨（21,一般，真菌要C

15、/N較高的培養(yǎng)基（似動(dòng)物的“素食”）；而細(xì)菌則要C/N較低的培養(yǎng)基（似動(dòng)物的“葷食”,微生物的最低水活度 aw,微生物生長繁殖aw范圍廣 0.6 0.998間 細(xì)菌： 一般為 aw 0.90-0.98 嗜鹽菌 aw 0.75 酵母菌：高滲酵母 aw 0.61-0.65 霉菌： 一般為 aw 0.80-0.87 耐旱霉菌 aw 0.60-0.75,滲透壓與等滲培養(yǎng)液,等滲培養(yǎng)液：微生物在等滲(胞內(nèi)外溶質(zhì)的滲透壓相近) 培養(yǎng)液中生長繁殖最佳。 高滲溶液：在高滲(胞外溶質(zhì)的滲透壓 胞內(nèi))溶液中 會(huì)使細(xì)菌等細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象； 低滲溶液：在低滲(胞外溶質(zhì)的滲透壓胞內(nèi))溶液中 會(huì)使細(xì)胞吸水膨脹、缺壁細(xì)

16、胞會(huì)破裂,3、控制pH條件,培養(yǎng)基的pH必須控制在一定的范圍內(nèi)，以滿足不同類型 微生物的生長繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物,通常培養(yǎng)條件： 細(xì)菌與放線菌：pH77.5 酵母菌和霉菌：pH4.56范圍內(nèi)生長,為了維持培養(yǎng)基pH的相對恒定，通常在培養(yǎng)基中加入pH緩沖劑，或在進(jìn)行工業(yè)發(fā)酵時(shí)補(bǔ)加酸、堿,純培養(yǎng)中pH的調(diào)控法,外源調(diào)節(jié): 直接加酸或加堿來調(diào)節(jié)，培養(yǎng)液的pH值,內(nèi)源調(diào)節(jié): 緩沖液或備用堿, 在配制培養(yǎng)基時(shí)加入. K2HPO4KH2PO4緩沖體系：6.4-7.2； CaCO3,氧化還原電位又稱氧化還原電勢（redox potential），是度量 某氧化還原系統(tǒng)中的還原劑釋放電子或氧化劑接受電子趨勢 的

17、一種指標(biāo)，其單位是V（伏）或mV（毫伏,就向微生物與pH的關(guān)系一樣，不同類型微生物生長對 氧化還原電位()的要求不同,好氧性微生物：+0.1伏以上時(shí)可正常生長,以+0.3+0.4伏為宜； 厭氧性微生物：低于+0.1伏條件下生長； 兼性厭氧微生物：+0.1伏以上時(shí)進(jìn)行好氧呼吸, +0.1伏以下時(shí)進(jìn)行發(fā)酵,4、控制氧化還原電位 （,氧化還原電位與氧分壓和pH有關(guān),也受某些微生物代謝產(chǎn)物的影響,增加通氣量(如振蕩培養(yǎng)、攪拌)提高培養(yǎng)基的氧分壓，或加入 氧化劑，從而增加值； 在培養(yǎng)基中加入抗壞血酸（0.1%）、硫化氫(0.025%)、半胱氨酸 (0.05%)、谷胱甘肽、二硫蘇糖醇、庖肉等還原性物質(zhì)可降

18、低值,培養(yǎng)基中加入氧化還原指示劑刃天青可對氧化還原電位進(jìn)行間接測定,經(jīng)濟(jì)節(jié)約原則,以粗代精、以野代家； 以廢代好、以簡代繁； 以纖代糖、以烴代糧； 以氮代朊、以國代進(jìn),5、原料來源的選擇,6、滅菌處理,培養(yǎng)基高壓蒸汽101.3Pa，121.3，1530； 不耐熱的如：含G的0.56kg/cm2，112.6 1530； 對糖要求較高的可用過濾除菌或間歇滅菌； 避免沉淀可加EDTA ，或進(jìn)行分消。 泡沫中的空氣層形成隔熱層使菌難殺死，加消泡劑或延長滅菌時(shí)間,二 培養(yǎng)基的類型和應(yīng)用,培養(yǎng)基的名目繁多，種類各異。 可按對培養(yǎng)基成分的了解程度、使用的功能、培養(yǎng)的對象及培養(yǎng)基的外觀物理狀態(tài)等分為若干類,天

19、然培養(yǎng)基（complex medium） LB和麥芽汁培養(yǎng)基等，成本低，實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)使用廣 合成培養(yǎng)基（synthetic medium） 化學(xué)成分了解，如：高氏號(hào)和查氏培養(yǎng)基，重復(fù)性好、成本高、微生物在上面生長較慢，適于實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行營養(yǎng)需要、代謝、分類、菌種選育、遺傳分析等,1. 按成分劃分,2. 以培養(yǎng)基的物理狀態(tài)分,固體培養(yǎng)基：在液體培養(yǎng)基中加入凝固劑，制備而成； 半固體培養(yǎng)基：在液中加入少量凝固劑而制備成呈半固體培養(yǎng)基。0.20.7瓊脂含量 液體培養(yǎng)基： 不含凝固劑，以水質(zhì)為主體的、 組分均勻、用途廣泛的一類培養(yǎng)基,凝固劑,好的凝固劑：不被利用分解；生長溫度范圍為固體；凝固點(diǎn)溫度不能太低

20、；無毒；滅菌不會(huì)破壞；透明及粘著力強(qiáng)；配制方便；便宜；等 常用的：瓊脂、明膠、硅膠,瓊脂是石花菜提取的復(fù)雜多糖； 明膠是膠原蛋白制備的，但凝固點(diǎn)較低，某些菌產(chǎn)蛋白酶或膠原酶水解明膠，較少 用； 硅膠硅酸鹽被酸中和時(shí)凝聚成的膠體，適合自養(yǎng)型。 天然固體基質(zhì)如：馬鈴薯塊、麩皮,固體培養(yǎng)基用途： 分離、鑒定、活菌計(jì)數(shù)、菌種保藏等,瓊脂與明膠若干特性的比較,項(xiàng)目 瓊脂 明膠 化學(xué)成分 聚半乳糖的硫酸酯 蛋白質(zhì) 營養(yǎng)價(jià)值 無 作氮源 分解性 罕見 極易 融化溫度 96度 25度 凝固溫度 40度 20度 常用濃度 0.62.0% 5.012% 透明度 高 高 粘著力 強(qiáng) 強(qiáng) 耐加壓滅菌 強(qiáng) 弱,3.按用

21、途劃分,基礎(chǔ)、加富、鑒別、選擇培養(yǎng)基等 （1） 基礎(chǔ)培養(yǎng)基（minimum medium) 大多數(shù)微生物基本營養(yǎng)要求差不多。 基礎(chǔ)培養(yǎng)基含一般微生物生長時(shí)所需的基本營養(yǎng)物質(zhì)。 牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基是最常用的,2）加富培養(yǎng)基（enrichment medium,在基礎(chǔ)培養(yǎng)基添加特殊營養(yǎng)物質(zhì)，如：血清、動(dòng)植物組織 液、酵母浸膏等。 用于培養(yǎng)苛刻的異養(yǎng)微生物及富集分離某種微生物,3）鑒別培養(yǎng)基（differential medium,加某種化學(xué)物質(zhì)，發(fā)生特殊化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生特征變化；如：明膠培養(yǎng)基鑒別是否產(chǎn)蛋白酶；伊紅美藍(lán)培養(yǎng)基用于鑒別水中大腸菌群等,鑒別培養(yǎng)基（differential medium,

22、EMB培養(yǎng)基的功能,EMB ：為 一種 伊紅美藍(lán)乳糖培養(yǎng)基 （Eosin Methylene Blue）。 用途 ：用于大腸桿菌檢驗(yàn)及 遺傳學(xué)研究中 E.coli 的鑒別等。 功能 ：多種腸道菌能在EMB上 產(chǎn)生相互易分的特征菌落， 故起著選擇與鑒別等多重功能,伊紅和美藍(lán)二種苯胺染料可抑制G+細(xì)菌和一些難培養(yǎng)的G細(xì)菌。 在低酸度時(shí)，這二種染料結(jié)合形成沉淀，起著產(chǎn)酸指示劑的作用。 試樣中的多種腸道菌會(huì)在EMB培養(yǎng)基上產(chǎn)生相互易區(qū)分的特征菌落，因而易于辨別。例如大腸桿菌強(qiáng)烈分解乳糖而產(chǎn)生大量的混合酸，菌體呈酸性，菌落被染成深紫色，從菌落表面的反射光中還可看到綠色金屬閃光,4） 選擇培養(yǎng)基（sele

23、ctive medium,將某種微生物從混合物中分離出，有利于需要菌生長，抑制不需要 的微生物。 1. 根據(jù)某種微生物特殊營養(yǎng)需要設(shè)計(jì)的類型 如：以纖維素唯一碳源分離分解纖維素的菌 2. 加某種化學(xué)物質(zhì)，抑制其他微生物生長的類型 如：加10酚抑制細(xì)菌、霉菌，分離放線菌；加結(jié)晶紫抑制G+，分離G菌；基因工程菌利用此特點(diǎn)，抗生素抗性篩選重組菌,選擇培養(yǎng)基（selective medium,與加富培養(yǎng)基區(qū)別： 加富培養(yǎng)基增加所要分離的微生物量，成為優(yōu)勢菌； 選擇培養(yǎng)基抑制不需要的微生物，使所需要的為優(yōu)勢菌,5） 其它,如：分析培養(yǎng)基（assay medium)分析某些化學(xué)物質(zhì)的濃度及微生物營養(yǎng)要求；

24、 還原培養(yǎng)基（reduced medium）培養(yǎng)厭氧菌； 組織培養(yǎng)物（tissue-culture medium)培養(yǎng)寄生微生物；等,第三節(jié) 營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞,參見P90,一、擴(kuò)散(diffusion) 二、促進(jìn)擴(kuò)散(facilitated diffusion) 三、主動(dòng)運(yùn)輸(active transport) 四、膜泡運(yùn)輸(memberane vesicle transport,營養(yǎng)物質(zhì)能否進(jìn)入細(xì)胞取決于三個(gè)方面的因素,營養(yǎng)物質(zhì)本身的性質(zhì)（相對分子量、質(zhì)量、溶解性、電負(fù)性等,微生物所處的環(huán)境（溫度、PH等,微生物細(xì)胞的透過屏障（原生質(zhì)膜、細(xì)胞壁、莢膜等,原生質(zhì)膜是一種半透性膜，營養(yǎng)物質(zhì)通過原

25、生質(zhì)膜上的小孔，由高濃度的胞外環(huán)境向低濃度的胞內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)散。是非特異性的營養(yǎng)物質(zhì)吸收方式,特點(diǎn),在擴(kuò)散過程中，營養(yǎng)物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化,不消耗能量；不能逆濃度運(yùn)輸,運(yùn)輸速率與膜內(nèi)外物質(zhì)的濃度差成正比,一、擴(kuò)散(diffusion,細(xì)胞膜的特性、膜上含水小孔的大小和形狀對被擴(kuò)散的營養(yǎng)物質(zhì)分子的種類、大小有一定的選擇性,物質(zhì)跨膜擴(kuò)散的能力和速率與物質(zhì)本身的性質(zhì)有關(guān),分子量小、脂溶性、極性小的物質(zhì)易通過擴(kuò)散進(jìn)出細(xì)胞,擴(kuò)散并不是微生物細(xì)胞吸收營養(yǎng)物質(zhì)的主要方式,水是唯一可以通過擴(kuò)散 自由通過原生質(zhì)膜的分子,脂肪酸、乙醇、甘油、苯、一些氣體分子(O2、 CO2)及某些氨基酸在一定程度上也可通過擴(kuò)散進(jìn)出

26、細(xì)胞,Simple Diffusion, Step 1,Simple Diffusion, Step 2,二、促進(jìn)擴(kuò)散(facilitated diffusion,物質(zhì)運(yùn)輸過程中不消耗能量，故不能進(jìn)行逆濃度運(yùn)輸； 參與運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)本身的分子結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化； 運(yùn)輸速率與膜內(nèi)外物質(zhì)的濃度差成正比,需要膜上的載體蛋白（透過酶）參與物質(zhì)運(yùn)輸； 每種載體只運(yùn)輸相應(yīng)的物質(zhì)，具有較高的專一性,被動(dòng)的物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式,特點(diǎn),促進(jìn)擴(kuò)散的運(yùn)輸方式多見于真核微生物中，如：通常在厭氧生活的酵母菌中，某些物質(zhì)的吸收和代謝產(chǎn)物的分泌是通過這種方式完成的,胞外 膜上 質(zhì)內(nèi),物質(zhì)與載體親和力在細(xì)胞內(nèi)外不同，使該物質(zhì)與載體可逆結(jié)

27、合分離，達(dá)到物質(zhì)運(yùn)輸目的,溶質(zhì)分子 載體蛋白 質(zhì)內(nèi)溶質(zhì),運(yùn)輸過程,載體只影響物質(zhì)的運(yùn)輸速率，并不改變該物質(zhì)在膜內(nèi)外形成的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)；這種性質(zhì)都類似于酶的作用特征，因此載體蛋白也稱為透過酶； 透過酶大都是誘導(dǎo)酶,只有在環(huán)境中存在機(jī)體生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)時(shí)，相應(yīng)的透過酶才合成,運(yùn)輸物質(zhì)主要是：氨基酸、單糖、維生素、無機(jī)鹽,有時(shí)對同一物質(zhì)運(yùn)輸由一種以上載體完成，如：鼠傷寒沙門氏菌四種載體運(yùn)輸His；釀酒酵母三種載體運(yùn)輸G； 而有些載體可以運(yùn)輸幾種物質(zhì)，如：E.Coli一種載體運(yùn)輸Leu，Ile和Val，但是親和力有所不同,有些抗菌素能提高膜的透性促進(jìn)離子跨膜運(yùn)輸，如： 短桿菌肽A15個(gè)L,D-aa組

28、成，兩個(gè)短桿菌肽A在膜形成含水通道，促進(jìn)離子運(yùn)輸。 纈氨霉素環(huán)狀分子，k+可結(jié)合在其中心，外周為碳?xì)?鏈可以穿過疏水膜，促進(jìn)k+運(yùn)輸,短桿菌肽構(gòu)成的離子通道,纈氨霉素,三、主動(dòng)運(yùn)輸(active transport,在物質(zhì)運(yùn)輸過程中需要消耗能量 可以進(jìn)行逆濃度運(yùn)輸,主動(dòng)運(yùn)輸是廣泛存在于微生物中的一種主要的物質(zhì)運(yùn)輸方式,運(yùn)輸物質(zhì)所需能量來源： 好氧型微生物與兼性厭氧微生物直接利用呼吸能； 厭氧型微生物利用化學(xué)能(ATP)； 光合微生物利用光能； 嗜鹽細(xì)菌通過紫膜(purple membrane)利用光能,三、主動(dòng)運(yùn)輸(active transport,1、初級主動(dòng)運(yùn)輸(primary activ

29、e transport,由電子傳遞系統(tǒng)、ATP酶或細(xì)菌嗜紫紅質(zhì)引起的質(zhì)子運(yùn)輸 方式。 利用能量，在膜內(nèi)外建立質(zhì)子濃度梯度，使膜為能化膜 （energized membrane）。 好氧和兼性菌電子在傳遞鏈傳遞中伴隨質(zhì)子外排；厭氧利用發(fā)酵產(chǎn)的ATP，在膜ATP酶作用下水解伴隨質(zhì)子外排；光合菌吸收光能激發(fā)的電子傳遞時(shí)伴隨質(zhì)子外排；等,三、主動(dòng)運(yùn)輸(active transport,2、次級主動(dòng)運(yùn)輸(secondary active transport,同向運(yùn)輸(symport,逆向運(yùn)輸(antiport,單向運(yùn)輸(uniport,為什么被稱為：次級主動(dòng)運(yùn)輸,Active Transport, St

30、ep 1,This form of active transport involves both transporter proteins and the energy provided by the hydrolysis of ATP. A specific periplasmic-binding protein carries the substance to be transported to a membrane-spanning transporter,Active Transport, Step 2,The molecule to be transported across the

31、 membrane enters the transporter protein system and a molecule of ATP enters the ATP binding site of the ATP-hydrolyzing protein,Active Transport, Step 3,Energy provided by the hydrolysis of ATP into ADP, phosphate, and energy moves the molecule across the membrane,The carrier protein releases the m

32、olecule being transported and the transporter system is ready to be used again,Active Transport, Step 4,Uniporters,Transport of SubstancesAcross a embrane by Antiporters,Transport of Substances Across a Membrane by Symporters,三、主動(dòng)運(yùn)輸(active transport,3、基團(tuán)轉(zhuǎn)位(group translocation,基團(tuán)轉(zhuǎn)位主要存在于厭氧型和兼性厭氧型細(xì)菌中，主

33、要用于糖 的運(yùn)輸。脂肪酸、核苷、堿基等也可通過這種方式運(yùn)輸,有一個(gè)復(fù)雜的運(yùn)輸系統(tǒng)來完成物質(zhì)的運(yùn)輸； 物質(zhì)在運(yùn)輸過程中發(fā)生化學(xué)變化,Group Translocation, Step 1,When bacteria use the process of group translocation to transport glucose across their membrane, a high-energy phosphate group from phosphoenolpyruvate (PEP) is transferred to the glucose molecule to form glucose-6-phosphate,Group Translocation, Step 2,A high-energy phosphate group from PEP is transferred to the glucose molecule to form glucose-6-phosphate,Group Translocation, Step 3,The glucose-6-phosphate is transported across the membrane,Group Translocation, Step 4,Once the g