營(yíng)養(yǎng)要求微生物的營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞培養(yǎng)基純培養(yǎng)的

1、營(yíng)養(yǎng)要求營(yíng)養(yǎng)要求微生物的營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型微生物的營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞培養(yǎng)基培養(yǎng)基純培養(yǎng)的分離純培養(yǎng)的分離內(nèi)容提要內(nèi)容提要:微生物細(xì)胞的化學(xué)組成 1.化學(xué)元素組成： 主要元素：C、H、O、N、P、S、K、Mg、Ca、Fe等 微量元素：Zn、Mn、Na、Cl、Cu等 2.組成成分分析：有機(jī)物、無(wú)機(jī)物、水內(nèi)容內(nèi)容:營(yíng)養(yǎng)要求營(yíng)養(yǎng)要求二、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及其生理功能1.碳源：能提供微生物營(yíng)養(yǎng)所需的碳元素的物質(zhì)2.氮源：為微生物提供氮素來(lái)源的物質(zhì)3.能源：為微生物生命活動(dòng)提供最初能量來(lái)源的營(yíng)養(yǎng)物或輻射能4.無(wú)機(jī)鹽：為微生物提供碳素和氮素以外的各種重要元素的物質(zhì)5.生長(zhǎng)因子：微生物正常代謝必不可少的自身

2、不能合成或合成量不足滿足機(jī)體生長(zhǎng)需要的有機(jī)物6.水：微生物生長(zhǎng)必不可少的物質(zhì)三、微生物的營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型根據(jù)碳源、能源和電子供氫體的不同進(jìn)行分別分類(lèi)：劃分依據(jù)劃分依據(jù)營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型特點(diǎn)特點(diǎn)自養(yǎng)型自養(yǎng)型以二氧化碳為唯一碳源或主要碳源以二氧化碳為唯一碳源或主要碳源異養(yǎng)型異養(yǎng)型以有機(jī)物為碳源以有機(jī)物為碳源光能營(yíng)養(yǎng)型光能營(yíng)養(yǎng)型以光為能源以光為能源化能營(yíng)養(yǎng)型化能營(yíng)養(yǎng)型以有機(jī)物氧化釋放的化學(xué)能為能源以有機(jī)物氧化釋放的化學(xué)能為能源無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型以還原性無(wú)機(jī)物為電子供體以還原性無(wú)機(jī)物為電子供體有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型以有機(jī)物為電子供體以有機(jī)物為電子供體碳源碳源能源能源電子供體電子供體微生物的營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型電子供

3、體碳源能源例子還原型無(wú)機(jī)物CO2光能藍(lán)細(xì)菌，藻類(lèi)H2、H 2S、 S 、H2 O有機(jī)物有機(jī)物光能紅螺細(xì)菌還原性無(wú)機(jī)物H2、H 2SCO2化學(xué)能氫細(xì)菌，硫細(xì)菌Fe2+、N H3、 N O 2-無(wú)機(jī)物氧化有機(jī)物有機(jī)物化學(xué)能原生動(dòng)物有機(jī)物氧化光能無(wú)機(jī)自養(yǎng)型光能無(wú)機(jī)自養(yǎng)型光能有機(jī)異養(yǎng)型光能有機(jī)異養(yǎng)型化能無(wú)機(jī)自養(yǎng)型化能無(wú)機(jī)自養(yǎng)型化能有機(jī)異養(yǎng)型化能有機(jī)異養(yǎng)型微生物的營(yíng)養(yǎng)缺陷型與原養(yǎng)型缺陷型缺陷型：某些菌株發(fā)生突變后，失去合成某種對(duì)該菌株生長(zhǎng)必不可少的物質(zhì)的能力，必須從外界環(huán)境獲得該物質(zhì)才能生長(zhǎng)繁殖，這種突變型稱為營(yíng)養(yǎng)缺陷型。相應(yīng)的野生型稱為原養(yǎng)型原養(yǎng)型。如何鑒別某一菌株的缺陷型？以賴氨酸缺陷型為例說(shuō)明如何

4、鑒別某一菌株的缺陷型？以賴氨酸缺陷型為例說(shuō)明。第二節(jié)第二節(jié) 培養(yǎng)基培養(yǎng)基1.什么是培養(yǎng)基？ 培養(yǎng)基培養(yǎng)基：人工配制的，適合微生物生長(zhǎng)繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)。 要求：必須具備微生物所需的六大營(yíng)養(yǎng)要素。2.選用和配制營(yíng)養(yǎng)基的原則 目的明確目的明確：為什么配制該培養(yǎng)基？作何用途？ 營(yíng)養(yǎng)協(xié)調(diào)營(yíng)養(yǎng)協(xié)調(diào)：選擇適宜的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和配比 條件適宜條件適宜：物理化學(xué)條件，主要是酸堿度和滲透壓 經(jīng)濟(jì)節(jié)約經(jīng)濟(jì)節(jié)約：生產(chǎn)的效益實(shí)驗(yàn)室科學(xué)研究：適當(dāng)忽略成本企業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)：盡量經(jīng)濟(jì) 做 種子培養(yǎng)基：營(yíng)養(yǎng)成分豐富些，氮源含量高些 做發(fā)酵培養(yǎng)基：氮源含量相對(duì)低些 一般培養(yǎng)用：天然培養(yǎng)基的要求精細(xì)研究：組合培養(yǎng)基的要求培養(yǎng)的

5、微生物對(duì)象針對(duì)不同的微生物配制不同成分、濃度和比例的培養(yǎng)基。確定培養(yǎng)基中營(yíng)養(yǎng)要素?cái)?shù)量和比例的依據(jù)依據(jù)： 培養(yǎng)對(duì)象的不同成分和元素的組成 培養(yǎng)對(duì)象的營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型，在異養(yǎng)微生物中，碳源 兼作能源，而能源需要量很高。培養(yǎng)基中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度適宜微生物才能良好生長(zhǎng)。碳氮比：培養(yǎng)基中碳元素和氮元素的物質(zhì)的量比值，有時(shí)也指培養(yǎng)基中還原糖和粗蛋白的比值。該值在發(fā)酵工業(yè)中十分重要，可決定菌種的生長(zhǎng)或是產(chǎn)物的積累。大多數(shù)化能異養(yǎng)菌的培養(yǎng)基中各營(yíng)養(yǎng)要素量的比例規(guī)律：要素：水碳+能源氮源磷、硫鉀、鎂生長(zhǎng)因子含量：10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6酸堿度的調(diào)節(jié)方法：磷酸緩沖液磷酸緩沖液：調(diào)節(jié)磷酸氫二

6、鉀和磷酸二氫鉀的濃度比可獲得PH6.0-7.6的一系列穩(wěn)定PH。碳酸鈣備堿法碳酸鈣備堿法：碳酸鈣在培養(yǎng)基中可逐漸被溶解掉，從而改變酸堿度。內(nèi)源調(diào)節(jié)按實(shí)際需要不間斷向培養(yǎng)基中加酸液或堿液。外源調(diào)節(jié)滲透壓和水活度： 微生物各有一套適應(yīng)滲透壓的方法，一定的適宜滲透壓，即等滲溶液。高滲溶液和低滲溶液。 水活度：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。以粗代精：粗和精的概念是認(rèn)為劃分的以野代家：野生原料代替栽培原料以廢代好：利用工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中可利用的廢棄物以簡(jiǎn)代繁：改進(jìn)培養(yǎng)基時(shí)，可用減法原則代替加法原則以烴代糧：以石油或天然氣代替糖質(zhì)原料以纖代糖：以纖維素代替糖類(lèi)原料以氮代朊：以非蛋白質(zhì)和非氨基

7、酸原料代替有機(jī)的氮源以國(guó)代進(jìn)：以國(guó)產(chǎn)原料代替進(jìn)口原料培養(yǎng)基的配制原則培養(yǎng)基的配制原則3.設(shè)計(jì)培養(yǎng)基的方法設(shè)計(jì)培養(yǎng)基的方法生態(tài)模擬查閱文獻(xiàn)精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)比較：定性到定量，由小到大的原則包括：小試，中試，大試，試驗(yàn)型發(fā)酵二、培養(yǎng)基的種類(lèi)二、培養(yǎng)基的種類(lèi) 天然培養(yǎng)基根據(jù)成分成分來(lái)分： 組合培養(yǎng)基 半組合培養(yǎng)基 固體培養(yǎng)基根據(jù)物理狀態(tài)物理狀態(tài)來(lái)分： 液體培養(yǎng)基 半固體培養(yǎng)基 基礎(chǔ)培養(yǎng)基根據(jù)功能功能來(lái)分： 加富培養(yǎng)基 選擇培養(yǎng)基 鑒別培養(yǎng)基天然培養(yǎng)基天然培養(yǎng)基：含有化學(xué)成分不清楚或含量不恒定的有機(jī)物的培養(yǎng)基，也叫非化學(xué)限定培養(yǎng)基。例如牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，麥芽汁培養(yǎng)基。常用的天然有機(jī)物有：牛肉侵膏，蛋白胨，

8、豆芽汁，玉米粉，土壤浸液，牛奶，血清，麩皮等。組合培養(yǎng)基組合培養(yǎng)基：由化學(xué)成分完全清楚的的物質(zhì)配制而成的培養(yǎng)基，也叫合成培養(yǎng)基、化學(xué)限定培養(yǎng)基。例如培養(yǎng)放線菌用的淀粉硝酸鹽培養(yǎng)基（高氏一號(hào)培養(yǎng)基），培養(yǎng)真菌的葡萄糖銨鹽培養(yǎng)基（查氏培養(yǎng)基）。參與配制的物質(zhì)是高純度的化學(xué)試劑。半組合培養(yǎng)基半組合培養(yǎng)基：既含有天然成分又含有純化學(xué)試劑的培養(yǎng)基。例如培養(yǎng)真菌所用的馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)基。培養(yǎng)基中凝固劑的有無(wú)和含量決定培養(yǎng)基的物理狀態(tài)。固體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基：液體培養(yǎng)基中加入凝固劑外觀呈現(xiàn)固態(tài)的培養(yǎng)基。主要的凝固劑有瓊脂、明膠、硅膠。凝固培養(yǎng)基（1-2%瓊脂或5-12%明膠）；非可逆性凝固培養(yǎng)基（血清凝固或加入

9、硅膠）；天然固體培養(yǎng)基（米糠、木屑，馬鈴薯塊等）；濾膜（醋酸纖維薄膜浸于液體培養(yǎng)基中）用途：菌種分離、鑒定、計(jì)數(shù)、保藏、選種、育種、抗生素測(cè)定等。半固體培養(yǎng)基半固體培養(yǎng)基：凝固劑含量少于固體培養(yǎng)基，呈現(xiàn)出容器倒置不致流下，劇烈震蕩會(huì)破散的狀態(tài)，約含0.2-0.7%瓊脂，一般含0.5%。用于細(xì)菌的動(dòng)力觀察，微生物趨向性研究等。液體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基：不加任何凝固劑，培養(yǎng)基呈現(xiàn)液態(tài)。主要用于大工業(yè)生產(chǎn)?；A(chǔ)培養(yǎng)基基礎(chǔ)培養(yǎng)基：含有一般微生物生長(zhǎng)繁殖所需的基本營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的培養(yǎng)基。加富培養(yǎng)基加富培養(yǎng)基：基礎(chǔ)培養(yǎng)基中加入某些特殊營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的培養(yǎng)基。鑒別培養(yǎng)基鑒別培養(yǎng)基：培養(yǎng)基中加入某種能與某菌的代謝產(chǎn)物發(fā)生特定

10、化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生明顯變化的特殊物質(zhì)的培養(yǎng)基。選擇培養(yǎng)基選擇培養(yǎng)基：將某種或某類(lèi)微生物從復(fù)雜的微生物群中分離出來(lái)的培養(yǎng)基。選擇作用的類(lèi)別：1.抑制其它菌體生長(zhǎng)（酚對(duì)霉菌和細(xì)菌的抑制）2.只供所需菌生長(zhǎng)（纖維素對(duì)分解纖維素菌種的選擇實(shí)驗(yàn)比較：定性到定量，由小到大的原則）第三節(jié)第三節(jié) 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的方式營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的方式一、影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的因素營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)本身的性質(zhì)：分子量，溶解性等微生物所處的環(huán)境：溫度，酸堿度，離子強(qiáng)度等細(xì)胞的通透屏障：細(xì)胞壁，細(xì)胞膜等二、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的方式根據(jù)物質(zhì)運(yùn)輸過(guò)程中的特點(diǎn)物質(zhì)運(yùn)輸過(guò)程中的特點(diǎn)，可有 自由擴(kuò)散自由擴(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 膜泡運(yùn)輸

11、膜泡運(yùn)輸A.單純擴(kuò)散單純擴(kuò)散： 細(xì)胞膜可以通過(guò)物理擴(kuò)散方式讓許多小分子、非電離分子尤其是親脂性分子被動(dòng)通過(guò)。這類(lèi)物質(zhì)不多，主要是水，氧，二氧化碳，乙醇和某些氨基酸分子。促進(jìn)擴(kuò)散模式圖促進(jìn)擴(kuò)散模式圖在溶質(zhì)的運(yùn)送過(guò)程中，必須借助膜上特異性載體蛋白的參與。載體具有專一性，根據(jù)其參與的方式不同，載體可以有很多其他的名字，如：透性酶、移位酶等。主要運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)有氨基酸，單糖，維生素和無(wú)機(jī)鹽等。C.主動(dòng)運(yùn)輸主動(dòng)運(yùn)輸特點(diǎn)：微生物營(yíng)養(yǎng)運(yùn)輸?shù)闹饕獧C(jī)制，特異性載體在運(yùn)送物質(zhì)的過(guò)程中，需要提供能量而發(fā)生構(gòu)象變化；同時(shí)可以逆濃度梯度進(jìn)行，使微生物在低營(yíng)養(yǎng)環(huán)境中獲得濃縮形式的營(yíng)養(yǎng)物。類(lèi)型：初級(jí)主動(dòng)運(yùn)輸 次級(jí)主動(dòng)運(yùn)輸 基團(tuán)

12、移位 鈉-鉀泵磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸糖轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)（磷酸轉(zhuǎn)移酶系磷酸糖轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)（磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)）統(tǒng)） (PTS), 溶質(zhì)在運(yùn)輸前后分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，被轉(zhuǎn)移的溶質(zhì)在運(yùn)輸前后分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，被轉(zhuǎn)移的物質(zhì)改變了本身的性質(zhì)，需要能量和載體參與，有化學(xué)基物質(zhì)改變了本身的性質(zhì)，需要能量和載體參與，有化學(xué)基團(tuán)轉(zhuǎn)運(yùn)到營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)上了，例如大腸桿菌對(duì)葡萄糖的吸收。團(tuán)轉(zhuǎn)運(yùn)到營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)上了，例如大腸桿菌對(duì)葡萄糖的吸收。糖及糖的衍生物的運(yùn)輸是以磷酸糖形式進(jìn)入細(xì)胞的，并且糖及糖的衍生物的運(yùn)輸是以磷酸糖形式進(jìn)入細(xì)胞的，并且質(zhì)膜對(duì)于磷酸化合物無(wú)透性，所以，磷酸糖一旦形成就被質(zhì)膜對(duì)于磷酸化合物無(wú)透性，所以，磷酸糖一

13、旦形成就被擋在細(xì)胞內(nèi)了。擋在細(xì)胞內(nèi)了?；鶊F(tuán)移位基團(tuán)移位磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸+ 糖糖 (細(xì)胞外細(xì)胞外) 丙酮酸丙酮酸 + 磷酸磷酸糖糖 (細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞內(nèi))磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸糖轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)（磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)）磷酸糖轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)（磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)） (PTS) 的組成是：酶1, E I; 低分子量的熱穩(wěn)定蛋白, HPr; 酶 11, E II（a、b、c）.其中：酶1, E I位于細(xì)胞質(zhì)中，酶 11, E II（a、b、c）位于細(xì)胞膜上，具有特異性。鉀鈉泵鉀鈉ATP酶，該酶利用ATP的能量將鈉離子泵出胞外，鉀離子泵進(jìn)細(xì)胞。結(jié)果使細(xì)胞內(nèi)鈉離子濃度低而鉀離子濃度高。D.膜泡運(yùn)輸膜泡運(yùn)輸 主要存在于原生動(dòng)物中，例如變形蟲(chóng)的攝食。 胞飲作用 胞吞作用物質(zhì)運(yùn)輸類(lèi)型無(wú)載體：?jiǎn)渭償U(kuò)散有載體不耗能量：促進(jìn)擴(kuò)散耗能量運(yùn)送前后溶質(zhì)分子不變：主動(dòng)運(yùn)輸運(yùn)送前后溶質(zhì)分子改變：基