微生物學(xué)原理培訓(xùn)講義課件

1、微生物學(xué)原理培訓(xùn)講義課件第二講 微生物的營養(yǎng)、生長與生活環(huán)境營養(yǎng)物質(zhì)營養(yǎng)物質(zhì)營養(yǎng)類型營養(yǎng)類型營養(yǎng)物質(zhì)吸收營養(yǎng)物質(zhì)吸收培養(yǎng)基培養(yǎng)基微生物代謝微生物代謝微生物學(xué)原理培訓(xùn)講義課件1、微生物營養(yǎng)物質(zhì)及其功能、微生物營養(yǎng)物質(zhì)及其功能水水微生物營養(yǎng)物質(zhì)微生物營養(yǎng)物質(zhì)碳素化合物碳素化合物氮素化合物氮素化合物礦質(zhì)元素礦質(zhì)元素生長因子生長因子微生物學(xué)原理培訓(xùn)講義課件一、微生物營養(yǎng)物質(zhì)及其功能一、微生物營養(yǎng)物質(zhì)及其功能（2）大多數(shù)微生物的能源物質(zhì)）大多數(shù)微生物的能源物質(zhì)（1）構(gòu)成微生物體有機(jī)分子的骨架）構(gòu)成微生物體有機(jī)分子的骨架甘薯、玉米粉、麩皮、米糠、野生植物的淀粉、甘薯、玉米粉、麩皮、米糠、野生植物的淀粉、酒

2、糟、造紙廠亞硫酸液酒糟、造紙廠亞硫酸液芳香族化合物、氰化物、低濃度染料芳香族化合物、氰化物、低濃度染料CO2有機(jī)物有機(jī)物葡萄糖、果糖、蔗糖、麥芽糖、淀粉葡萄糖、果糖、蔗糖、麥芽糖、淀粉有機(jī)酸、醇類、脂類有機(jī)酸、醇類、脂類微生物可以利用的碳源種類微生物可以利用的碳源種類1、碳素化合物（碳源）、碳素化合物（碳源）微生物學(xué)原理培訓(xùn)講義課件2、氮素化合物（氮源）、氮素化合物（氮源）分子氮分子氮 N2（固氮菌、根瘤菌、少數(shù)放線菌和光合細(xì)菌、藍(lán)細(xì)菌）（固氮菌、根瘤菌、少數(shù)放線菌和光合細(xì)菌、藍(lán)細(xì)菌）無機(jī)氮無機(jī)氮 NH4、NO3、NO2（多數(shù)微生物）（多數(shù)微生物）有機(jī)氮有機(jī)氮 蛋白質(zhì)、多肽、氨基酸（多數(shù)微生物

3、）蛋白質(zhì)、多肽、氨基酸（多數(shù)微生物） 牛肉膏、蛋白胨、尿素、酵母高、玉米漿、餅粕牛肉膏、蛋白胨、尿素、酵母高、玉米漿、餅粕微生物可利用的氮素化合物微生物可利用的氮素化合物：氮素化合物的功能氮素化合物的功能：構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)，少數(shù)微生物的能源物質(zhì)。構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)，少數(shù)微生物的能源物質(zhì)。微生物學(xué)原理培訓(xùn)講義課件3、礦質(zhì)元素、礦質(zhì)元素(無機(jī)鹽無機(jī)鹽) 為機(jī)體提供了必要的金屬元素等為機(jī)體提供了必要的金屬元素等 P、S、Fe、Mg、K、Ca (大量元素大量元素)Mn、Cu、Zn、Mo （微量元素）（微量元素）主要功能主要功能1）構(gòu)成細(xì)胞組分；）構(gòu)成細(xì)胞組分；2）構(gòu)成酶的組分和維持酶的活性；）構(gòu)成酶的組分和維持

4、酶的活性；3）調(diào)節(jié)滲透壓、氫離子濃度、氧化還原電位等；）調(diào)節(jié)滲透壓、氫離子濃度、氧化還原電位等；4）供給自養(yǎng)微生物能源）供給自養(yǎng)微生物能源微生物學(xué)原理培訓(xùn)講義課件4、生長因子、生長因子 生長因子是指微生物生長必需的但本身不能合成，需要從外界吸收的且需生長因子是指微生物生長必需的但本身不能合成，需要從外界吸收的且需要量又很小的有機(jī)物質(zhì)。要量又很小的有機(jī)物質(zhì)。生長因子分類：生長因子分類：氨基酸氨基酸 核核 苷苷 維生素維生素 生長因子功能：生長因子功能：構(gòu)成酶的輔基或輔酶構(gòu)成酶的輔基或輔酶微生物學(xué)原理培訓(xùn)講義課件5、水分、水分 微生物水分含量：營養(yǎng)細(xì)胞微生物水分含量：營養(yǎng)細(xì)胞90%，孢子，孢子40

5、%。水分在微生物生長代謝中的功能水分在微生物生長代謝中的功能： a. 機(jī)體內(nèi)生理生化反應(yīng)的基礎(chǔ)機(jī)體內(nèi)生理生化反應(yīng)的基礎(chǔ)b. 溶劑與運(yùn)輸介質(zhì)溶劑與運(yùn)輸介質(zhì)c. 細(xì)胞內(nèi)溫度的緩沖劑作用細(xì)胞內(nèi)溫度的緩沖劑作用微生物學(xué)原理培訓(xùn)講義課件 從營養(yǎng)的角度分從營養(yǎng)的角度分 異養(yǎng)型生物異養(yǎng)型生物 自養(yǎng)型生物自養(yǎng)型生物 所需要營養(yǎng)物質(zhì)所需要營養(yǎng)物質(zhì) 有機(jī)物有機(jī)物 無機(jī)物無機(jī)物 生物種類生物種類 動(dòng)物動(dòng)物 植物植物二、微生物的營養(yǎng)類型二、微生物的營養(yǎng)類型微生物屬于哪類生物，自養(yǎng)還是異養(yǎng)？微生物屬于哪類生物，自養(yǎng)還是異養(yǎng)？微生物微生物營養(yǎng)型營養(yǎng)型自養(yǎng)型自養(yǎng)型異養(yǎng)型異養(yǎng)型能能 源源碳碳 源源CO2有機(jī)化合物有機(jī)化合物光

6、能型光能型化能型化能型光光 能能化學(xué)能化學(xué)能光能自養(yǎng)型光能自養(yǎng)型化能自養(yǎng)型化能自養(yǎng)型光能異養(yǎng)型光能異養(yǎng)型化能異養(yǎng)型化能異養(yǎng)型微生物學(xué)原理培訓(xùn)講義課件三、影響微生物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)吸收的因素三、影響微生物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)吸收的因素1、第一因素：細(xì)胞膜、第一因素：細(xì)胞膜 細(xì)胞膜細(xì)胞膜選擇性透膜選擇性透膜 細(xì)胞莢膜、粘液層以及細(xì)胞壁細(xì)胞莢膜、粘液層以及細(xì)胞壁2、第二因素：微生物細(xì)胞生活的環(huán)境、第二因素：微生物細(xì)胞生活的環(huán)境 pH值、溫度值、溫度3、第三因素：被吸收物質(zhì)的特性。、第三因素：被吸收物質(zhì)的特性。 分子量、溶解度分子量、溶解度(影響物質(zhì)的溶解度、細(xì)胞膜的流動(dòng)性和運(yùn)輸系統(tǒng)的活性影響物質(zhì)的溶解度、細(xì)胞膜的流

7、動(dòng)性和運(yùn)輸系統(tǒng)的活性)微生物學(xué)原理培訓(xùn)講義課件四、微生物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式四、微生物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式 是否消耗是否消耗能量能量 是否需要是否需要載體載體 是否發(fā)生被吸收物的是否發(fā)生被吸收物的化學(xué)變化化學(xué)變化 。單純擴(kuò)散單純擴(kuò)散促進(jìn)擴(kuò)散促進(jìn)擴(kuò)散主動(dòng)運(yùn)輸主動(dòng)運(yùn)輸基團(tuán)轉(zhuǎn)位基團(tuán)轉(zhuǎn)位根據(jù)微生物對(duì)物質(zhì)的吸收過程：根據(jù)微生物對(duì)物質(zhì)的吸收過程：微生物學(xué)原理培訓(xùn)講義課件五、微生物培養(yǎng)基五、微生物培養(yǎng)基培養(yǎng)基培養(yǎng)基: 是人工配制的適合微生物生長繁是人工配制的適合微生物生長繁殖或積累代謝產(chǎn)物的營養(yǎng)物質(zhì)。殖或積累代謝產(chǎn)物的營養(yǎng)物質(zhì)。微生物學(xué)原理培訓(xùn)講義課件配制培養(yǎng)基的基本原則配制培養(yǎng)基的基本原則1、適合不同微生

8、物的營養(yǎng)特點(diǎn)。、適合不同微生物的營養(yǎng)特點(diǎn)。 (1)從營養(yǎng)型的角度看從營養(yǎng)型的角度看生理特點(diǎn)不同生理特點(diǎn)不同細(xì)菌細(xì)菌放線菌放線菌霉菌霉菌營養(yǎng)要求不同營養(yǎng)要求不同牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基高氏一號(hào)培養(yǎng)基高氏一號(hào)培養(yǎng)基馬丁氏培養(yǎng)基或蔡氏培養(yǎng)基馬丁氏培養(yǎng)基或蔡氏培養(yǎng)基(2)從類群的角度看從類群的角度看自養(yǎng)微生物自養(yǎng)微生物 合成能力強(qiáng)合成能力強(qiáng) 簡單的無機(jī)物簡單的無機(jī)物異養(yǎng)微生物異養(yǎng)微生物 合成能力弱合成能力弱 至少提供一種有機(jī)物至少提供一種有機(jī)物微生物學(xué)原理培訓(xùn)講義課件2、調(diào)配好培養(yǎng)基中各種營養(yǎng)成分的比例和濃度。、調(diào)配好培養(yǎng)基中各種營養(yǎng)成分的比例和濃度。 (1) 濃度適中原則濃度適中原則 大

9、量元素大量元素 10-3-10-4 mol/L 微量元素微量元素 10-6-10-8 mol/L微生物學(xué)原理培訓(xùn)講義課件2、調(diào)配好培養(yǎng)基中各種營養(yǎng)成分的比例和濃度。、調(diào)配好培養(yǎng)基中各種營養(yǎng)成分的比例和濃度。 (2) 營養(yǎng)比例原則營養(yǎng)比例原則 a. C/Nb. 其它營養(yǎng)的比例（礦質(zhì)元素、氨基酸）其它營養(yǎng)的比例（礦質(zhì)元素、氨基酸）同一種微生物在不同同一種微生物在不同C/N培養(yǎng)基培養(yǎng)時(shí)，表現(xiàn)不同。培養(yǎng)基培養(yǎng)時(shí)，表現(xiàn)不同。 短棒桿菌的谷氨酸發(fā)酵培養(yǎng)基短棒桿菌的谷氨酸發(fā)酵培養(yǎng)基C/N=4:1，菌體繁殖；，菌體繁殖； C/N=3:1，谷氨酸形成，谷氨酸形成不同的微生物，所需營養(yǎng)物不同的微生物，所需營養(yǎng)物C

10、/N不同。不同。 細(xì)菌、酵母菌細(xì)胞的細(xì)菌、酵母菌細(xì)胞的C/N=5:1，而霉菌，而霉菌=10:1（？）（？）水處理中進(jìn)水的BOD5 N P 100:5:1微生物學(xué)原理培訓(xùn)講義課件3、控制培養(yǎng)條件、控制培養(yǎng)條件pHO2CO2滲透壓滲透壓微生物生長繁殖微生物生長繁殖培養(yǎng)條件培養(yǎng)條件影響影響影響影響微生物培養(yǎng)體系微生物培養(yǎng)體系微生物學(xué)原理培訓(xùn)講義課件(1) 培養(yǎng)基的培養(yǎng)基的pH值的控制。值的控制。 a.根據(jù)各類微生物的特點(diǎn)來調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的根據(jù)各類微生物的特點(diǎn)來調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH值。值。 霉菌、酵母菌適于酸性，霉菌、酵母菌適于酸性， (pH4.5-6.0左右左右) 細(xì)菌、放線菌喜中性或偏堿性細(xì)菌、放線菌喜中

11、性或偏堿性 (pH7.0-7.5左右左右)微生物學(xué)原理培訓(xùn)講義課件(1) 培養(yǎng)基的培養(yǎng)基的pH值的控制。值的控制。 磷酸鹽、碳酸鹽、蛋白胨、氨基酸磷酸鹽、碳酸鹽、蛋白胨、氨基酸(配制培養(yǎng)時(shí)加入配制培養(yǎng)時(shí)加入) 磷酸鹽緩沖作用的反應(yīng)式為：磷酸鹽緩沖作用的反應(yīng)式為： H+(強(qiáng)酸強(qiáng)酸)+HPO 4 = (弱堿弱堿) H2PO 4 - (弱酸弱酸) OH-(強(qiáng)堿強(qiáng)堿)+H2PO4 -(弱酸弱酸) HPO 4 = (弱堿弱堿)+H2O 碳酸鈣碳酸鈣（配制培養(yǎng)基時(shí)加入）（配制培養(yǎng)基時(shí)加入） 酸或堿酸或堿（培養(yǎng)過程中加入）（培養(yǎng)過程中加入）b.使用使用pH值緩沖劑值緩沖劑微生物學(xué)原理培訓(xùn)講義課件由微生物與氧

12、氣的關(guān)系形成了三類微生物：由微生物與氧氣的關(guān)系形成了三類微生物： 專性好氧性微生物專性好氧性微生物 專性厭氧性微生物專性厭氧性微生物 兼性厭氧的微生物兼性厭氧的微生物實(shí)踐對(duì)策：實(shí)踐對(duì)策： 專性好氧性微生物：空氣提供氧氣、工業(yè)上采用通氣裝置。專性好氧性微生物：空氣提供氧氣、工業(yè)上采用通氣裝置。 專性厭氧性微生物：采用理化方法除氧、向培養(yǎng)體系加入專性厭氧性微生物：采用理化方法除氧、向培養(yǎng)體系加入還原劑還原劑 （胱氨酸、巰基乙酸鈉、（胱氨酸、巰基乙酸鈉、Na2S和抗壞血酸）和抗壞血酸）(2) O2濃度的調(diào)節(jié)濃度的調(diào)節(jié)微生物學(xué)原理培訓(xùn)講義課件（3）CO2的調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié) 對(duì)自養(yǎng)微生物來說，空氣中只占容積的

13、對(duì)自養(yǎng)微生物來說，空氣中只占容積的0.03%的的CO2量意味著什么？量意味著什么？增加增加CO2供應(yīng)的途徑：供應(yīng)的途徑：紫硫細(xì)菌和綠硫細(xì)菌等厭氧性自養(yǎng)菌：培養(yǎng)基中加入紫硫細(xì)菌和綠硫細(xì)菌等厭氧性自養(yǎng)菌：培養(yǎng)基中加入NaHCO3微生物學(xué)原理培訓(xùn)講義課件微生物代謝：微生物細(xì)胞所進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)的總和。微生物代謝：微生物細(xì)胞所進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)的總和。微生物合成代謝：小分子合成復(fù)雜大分子的過程；微生物合成代謝：小分子合成復(fù)雜大分子的過程；微生物分解代謝：細(xì)胞物質(zhì)或營養(yǎng)物質(zhì)降解形成簡單產(chǎn)物的過程。微生物分解代謝：細(xì)胞物質(zhì)或營養(yǎng)物質(zhì)降解形成簡單產(chǎn)物的過程。微生物的代謝微生物的代謝物質(zhì)代謝物質(zhì)代謝能量代謝能量代謝

14、產(chǎn)能代謝產(chǎn)能代謝耗能代謝耗能代謝分解代謝分解代謝合成代謝合成代謝六、六、 微生物的代謝微生物的代謝微生物學(xué)原理培訓(xùn)講義課件 根據(jù)細(xì)菌生長繁殖速率將生長曲線分四個(gè)階段：根據(jù)細(xì)菌生長繁殖速率將生長曲線分四個(gè)階段：緩慢期緩慢期 對(duì)數(shù)期對(duì)數(shù)期 穩(wěn)定期穩(wěn)定期(靜止期靜止期) 衰亡期衰亡期七、細(xì)菌分批培養(yǎng)群體生長規(guī)律七、細(xì)菌分批培養(yǎng)群體生長規(guī)律特點(diǎn)：分裂遲緩特點(diǎn)：分裂遲緩 代謝活躍代謝活躍原因原因 1.接種機(jī)械損傷接種機(jī)械損傷2.細(xì)胞分裂因子缺乏細(xì)胞分裂因子缺乏特點(diǎn)：特點(diǎn)： （1）代謝活性）代謝活性 （2）世代時(shí)）世代時(shí)特特 點(diǎn)：點(diǎn)：1、細(xì)菌數(shù)量增加率為、細(xì)菌數(shù)量增加率為02、積累代謝產(chǎn)物、積累代謝產(chǎn)物特

15、點(diǎn)：菌體活性降低、大量死亡特點(diǎn)：菌體活性降低、大量死亡 細(xì)胞畸變、自溶細(xì)胞畸變、自溶微生物學(xué)原理培訓(xùn)講義課件八、微生物的生活環(huán)境八、微生物的生活環(huán)境極端環(huán)境條件對(duì)微生物的影響極端環(huán)境條件對(duì)微生物的影響 死死 亡亡環(huán)境條件一定范圍的變化，影響環(huán)境條件一定范圍的變化，影響形態(tài)形態(tài)生理生理生長生長繁殖繁殖溫度溫度O2氧化還原電位氧化還原電位水分水分輻射輻射化學(xué)藥物化學(xué)藥物pH影響微生物生長的主要環(huán)境因子影響微生物生長的主要環(huán)境因子微生物學(xué)原理培訓(xùn)講義課件1、溫度對(duì)微生物生長的影響、溫度對(duì)微生物生長的影響微生物的生長溫度類型微生物的生長溫度類型低低 溫溫 型型(嗜冷菌嗜冷菌 適溫低于適溫低于10)中中

16、 溫溫 型型(嗜中溫菌嗜中溫菌 適溫適溫10-40)高高 溫溫 型型(嗜熱菌、嗜超熱菌嗜熱菌、嗜超熱菌 適溫高于適溫高于40)溫度對(duì)微生物生長的影響溫度對(duì)微生物生長的影響高溫：蛋白質(zhì)變性高溫：蛋白質(zhì)變性 酶失活酶失活 核糖體解體核糖體解體 致死時(shí)間、致死溫度致死時(shí)間、致死溫度低溫：酶活性下降、新陳代謝緩慢低溫：酶活性下降、新陳代謝緩慢微生物的三種基本溫度微生物的三種基本溫度最低生長溫度最低生長溫度最高生長溫度最高生長溫度最適生長溫度最適生長溫度微生物學(xué)原理培訓(xùn)講義課件2、氧化還原電位、氧化還原電位Eh好氣性微生物好氣性微生物 Eh0.1V，而以，而以0.3-0.4v為宜為宜兼性厭氣微生物兼性厭氣微生物Eh0.1v行好氣呼吸行