微生物營養(yǎng)學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1微生物營養(yǎng)微生物營養(yǎng)(yngyng)第一頁，共83頁。第一節(jié)第一節(jié) 微生物的營養(yǎng)微生物的營養(yǎng)(yngyng)(yngyng)要求要求一、微生物細胞一、微生物細胞(xbo)(xbo)的化學(xué)組成的化學(xué)組成微生物細胞微生物細胞(xbo)(xbo)水：水：80%80%干物質(zhì)：干物質(zhì)：20%20%有機物（有機物（90-97%90-97%） 無機物（鹽）（無機物（鹽）（3-10%3-10%）第2頁/共83頁第二頁，共83頁。細胞化學(xué)元素細胞化學(xué)元素(hu xu (hu xu yun s)yun s)組成組成 主要主要(zhyo)(zhyo)元素：碳、氫、氧、氮、磷、硫、鉀、鎂、鈣、鐵等；元素：碳、

2、氫、氧、氮、磷、硫、鉀、鎂、鈣、鐵等； 微量元素：鋅、錳、鈉、氯、鉬、硒、鈷、銅、鎢、鎳、硼等。微量元素：鋅、錳、鈉、氯、鉬、硒、鈷、銅、鎢、鎳、硼等。第3頁/共83頁第三頁，共83頁。微生物的五（六）大營養(yǎng)微生物的五（六）大營養(yǎng)(yngyng)(yngyng)要素要素碳源（碳源（carbon sourcecarbon source） 氮源（氮源（nitrogen sourcenitrogen source） 生長因子（生長因子（growth factorgrowth factor） 無機鹽（無機鹽（mineral saltsmineral salts） 水（水（waterwater） 能源能

3、源(nngyun)(nngyun)（energy sourceenergy source） 二、營養(yǎng)物質(zhì)及其生理功能二、營養(yǎng)物質(zhì)及其生理功能第4頁/共83頁第四頁，共83頁。凡能構(gòu)成微生物細胞或代謝產(chǎn)物中碳架來源凡能構(gòu)成微生物細胞或代謝產(chǎn)物中碳架來源(liyun)(liyun)的營養(yǎng)物質(zhì)都稱為碳源的營養(yǎng)物質(zhì)都稱為碳源 。1 1、碳源、碳源(carbon source)(carbon source)碳源功能碳源功能(gngnng)(gngnng)第5頁/共83頁第五頁，共83頁。碳源種類碳源種類(zhngli)(zhngli)第6頁/共83頁第六頁，共83頁。2 2、氮源、氮源(nitrogin

4、 source)(nitrogin source) 為微生物提供合成細胞物質(zhì)代謝產(chǎn)物的原料，氮源一般為微生物提供合成細胞物質(zhì)代謝產(chǎn)物的原料，氮源一般(ybn)(ybn)不做能源不做能源( (硝化細菌除外硝化細菌除外) )。氮源功能氮源功能(gngnng)(gngnng)第7頁/共83頁第七頁，共83頁。氮源種類氮源種類(zhngli)(zhngli)第8頁/共83頁第八頁，共83頁。3 3、能源、能源(nngyun)(nngyun)能源能源(nngyun)(nngyun)譜譜化學(xué)物質(zhì)化學(xué)物質(zhì)光能光能無機物無機物有機物（同碳源）有機物（同碳源）能為微生物生命活動提供最初能量能為微生物生命活動提供

5、最初能量(nngling)來源的營養(yǎng)物或輻射能。來源的營養(yǎng)物或輻射能。第9頁/共83頁第九頁，共83頁。4 4、無機鹽、無機鹽無機鹽功能無機鹽功能(gngnng)(gngnng)第10頁/共83頁第十頁，共83頁。無機鹽種類無機鹽種類(zhngli)(zhngli)第11頁/共83頁第十一頁，共83頁。5 5、生長、生長(shngzhng)(shngzhng)因素（因素（growth factorgrowth factor）第12頁/共83頁第十二頁，共83頁。營養(yǎng)營養(yǎng)(yngyng)(yngyng)缺缺陷型陷型某些菌株發(fā)生突變某些菌株發(fā)生突變( (自然突變或人工誘變自然突變或人工誘變) )后

6、，失去合成某種后，失去合成某種( (或某些或某些) )對該菌株生長必不可少的物質(zhì)對該菌株生長必不可少的物質(zhì)( (通常是生長因子如氨基酸、維生素通常是生長因子如氨基酸、維生素) )的能力，必須從外界環(huán)境獲得的能力，必須從外界環(huán)境獲得(hud)(hud)該物質(zhì)才能生長繁殖，這種突變型菌株稱為營養(yǎng)缺陷型該物質(zhì)才能生長繁殖，這種突變型菌株稱為營養(yǎng)缺陷型(auxotroph)(auxotroph)，相應(yīng)的野生型菌株稱為原養(yǎng)型，相應(yīng)的野生型菌株稱為原養(yǎng)型(prototroph)(prototroph)。第13頁/共83頁第十三頁，共83頁。維生素維生素第14頁/共83頁第十四頁，共83頁。氨基氨基酸酸 各

7、種菌合成氨基酸的能力有很大差別，一般各種菌合成氨基酸的能力有很大差別，一般G G菌強于菌強于G G，大腸桿菌自己能合成全部，大腸桿菌自己能合成全部(qunb)(qunb)氨基酸，沙門氏菌能合成大部分氨基酸，有的菌合成氨基酸能力極弱，如腸道串珠菌需從外界補充氨基酸，沙門氏菌能合成大部分氨基酸，有的菌合成氨基酸能力極弱，如腸道串珠菌需從外界補充1919種氨基酸。種氨基酸。第15頁/共83頁第十五頁，共83頁。堿基堿基第16頁/共83頁第十六頁，共83頁。6 6、水、水是細胞是細胞(xbo)(xbo)中生化反應(yīng)的良好介質(zhì)；中生化反應(yīng)的良好介質(zhì)；良好的溶劑；良好的溶劑；調(diào)節(jié)細胞調(diào)節(jié)細胞(xbo)(xb

8、o)溫度；溫度；維持細胞維持細胞(xbo)(xbo)的膨壓（控制細胞的膨壓（控制細胞(xbo)(xbo)形態(tài)）。形態(tài)）。水的功能水的功能(gngn(gngnng)ng)第17頁/共83頁第十七頁，共83頁。三、微生物的營養(yǎng)三、微生物的營養(yǎng)(yngyng)(yngyng)類型類型異養(yǎng)型生物異養(yǎng)型生物(shngw)(shngw)自養(yǎng)自養(yǎng)(z yn)(z yn)型生物型生物微生物對碳源的要求微生物對碳源的要求微生物所需能量的來源微生物所需能量的來源光能營養(yǎng)型光能營養(yǎng)型化能營養(yǎng)型化能營養(yǎng)型無機營養(yǎng)型無機營養(yǎng)型有機營養(yǎng)型有機營養(yǎng)型氫和電子來源氫和電子來源第18頁/共83頁第十八頁，共83頁。1 1光能無

9、機光能無機(wj)(wj)營養(yǎng)型（光能自養(yǎng)營養(yǎng)型（光能自養(yǎng)型）型）能以能以CO2CO2為唯一為唯一(wi y)(wi y)或主要碳源；或主要碳源；進行光合作用獲取生長所需要進行光合作用獲取生長所需要(xyo)(xyo)的能量；的能量；以無機物如以無機物如H H2 2O O、H H2 2S S、S S等作為供氫體或電子供體，使等作為供氫體或電子供體，使CO2CO2還原為細胞物質(zhì)；還原為細胞物質(zhì)；第19頁/共83頁第十九頁，共83頁。藻類及藍細菌藻類及藍細菌(xjn)(xjn)等和植物一樣，以水為電子供體（供氫體），進行產(chǎn)氧型的光合作用，合成細胞物質(zhì)。而紅硫細菌等和植物一樣，以水為電子供體（供氫體

10、），進行產(chǎn)氧型的光合作用，合成細胞物質(zhì)。而紅硫細菌(xjn)(xjn)，以，以H2SH2S為電子供體，產(chǎn)生細胞物質(zhì)，并伴隨硫元素的產(chǎn)生。為電子供體，產(chǎn)生細胞物質(zhì)，并伴隨硫元素的產(chǎn)生。COCO2 2+ 2H+ 2H2 2S S光能光能光合色素光合色素(s s)(s s) CHCH2 2O + 2S+ HO + 2S+ H2 2O O例如例如(lr(lr)：第20頁/共83頁第二十頁，共83頁。2 2光能有機光能有機(yuj)(yuj)營養(yǎng)型（光能營養(yǎng)型（光能異養(yǎng)型）異養(yǎng)型）CO2CO2及簡單及簡單(jindn)(jindn)有機物為主要碳源；有機物為主要碳源；以有機物作為供氫體，利用光能將以有機

11、物作為供氫體，利用光能將CO2CO2還原還原(hun yun)(hun yun)為細胞物質(zhì)；為細胞物質(zhì)；在生長時大多數(shù)需要外源的生長因子；在生長時大多數(shù)需要外源的生長因子；第21頁/共83頁第二十一頁，共83頁。紅螺菌屬中的一些細菌能利用異丙醇作為供氫體，將紅螺菌屬中的一些細菌能利用異丙醇作為供氫體，將CO2CO2還原成細胞物質(zhì)，同時積累還原成細胞物質(zhì)，同時積累(jli)(jli)丙酮。丙酮。CHOH + COCHOH + CO2 2H H3 3C CH H3 3C C2 2光能光能光合色素光合色素(s s)(s s)2 2 CHCH3 3C0CHC0CH3 3 + CH + CH2 2O +

12、 HO + H2 2O O例如例如(lr)：第22頁/共83頁第二十二頁，共83頁。3 3化能無機化能無機(wj)(wj)營養(yǎng)型（化能自養(yǎng)型）營養(yǎng)型（化能自養(yǎng)型）生長所需要的能量來自生長所需要的能量來自(li z)(li z)無機物氧化過程中放出的化學(xué)能；無機物氧化過程中放出的化學(xué)能；以以CO2CO2或碳酸鹽作為唯一或主要或碳酸鹽作為唯一或主要(zhyo)(zhyo)碳源碳源, ,利用利用H2H2、H2SH2S、Fe2+Fe2+、NH3NH3或或NO2-NO2-等作為電子供體使等作為電子供體使CO2CO2還原成細胞物質(zhì)。還原成細胞物質(zhì)。第23頁/共83頁第二十三頁，共83頁。第24頁/共83頁

13、第二十四頁，共83頁。第25頁/共83頁第二十五頁，共83頁。4 4化能有機化能有機(yuj)(yuj)營養(yǎng)型（化能異營養(yǎng)型（化能異養(yǎng)型）養(yǎng)型）生長所需要生長所需要(xyo)(xyo)的能量均來自有機物氧化過程中放出的化學(xué)能；的能量均來自有機物氧化過程中放出的化學(xué)能；生長所需要生長所需要(xyo)(xyo)的碳源主要是一些有機化合物的碳源主要是一些有機化合物大多數(shù)細菌、真菌、原生動物都是化能有機異養(yǎng)型微生物大多數(shù)細菌、真菌、原生動物都是化能有機異養(yǎng)型微生物；所有致病微生物均為化能有機異養(yǎng)型微生物；所有致病微生物均為化能有機異養(yǎng)型微生物；第26頁/共83頁第二十六頁，共83頁。腐生腐生(fshn

14、g)(fshng)型型(metatrophy)(metatrophy)：可利用可利用(lyng)(lyng)無生命的有機物無生命的有機物( (如動植物尸體和殘體如動植物尸體和殘體) )作為碳源；作為碳源；寄生寄生(jshng)(jshng)型型(paratrophy)(paratrophy)：寄生在活的寄主機體內(nèi)吸取營養(yǎng)物質(zhì)寄生在活的寄主機體內(nèi)吸取營養(yǎng)物質(zhì), ,離開寄主就不能生存；離開寄主就不能生存；兼性腐生型兼性腐生型( (facultive metatrophy)facultive metatrophy)；兼性寄生型兼性寄生型( (facultive paratrophy)facultiv

15、e paratrophy)；第27頁/共83頁第二十七頁，共83頁。劃分依據(jù)劃分依據(jù) 營養(yǎng)類型營養(yǎng)類型 特點特點碳源碳源 自養(yǎng)型自養(yǎng)型(autotrophs) 以以CO2 為唯一或主要碳源為唯一或主要碳源 異養(yǎng)型異養(yǎng)型(heterotrophs) 以有機物為碳源以有機物為碳源能源能源 光能營養(yǎng)型光能營養(yǎng)型(phototrophs) 以光為能源以光為能源 化能營養(yǎng)型化能營養(yǎng)型(chemotrophs) 以有機物氧化釋放的化學(xué)能為能源以有機物氧化釋放的化學(xué)能為能源電子供體電子供體 無機營養(yǎng)型無機營養(yǎng)型(lithotrophs) 以還原性無機物為電子供體以還原性無機物為電子供體 有機營養(yǎng)型有機營養(yǎng)型

16、(organotrophs) 以有機物為電子供體以有機物為電子供體 微生物營養(yǎng)類型劃分微生物營養(yǎng)類型劃分(hu fn)(hu fn)依據(jù)依據(jù)第28頁/共83頁第二十八頁，共83頁。微生物的營養(yǎng)類型微生物的營養(yǎng)類型(lixng)(lixng)總結(jié)總結(jié)第29頁/共83頁第二十九頁，共83頁。不同營養(yǎng)類型之間的界限不同營養(yǎng)類型之間的界限(jixin)(jixin)并非絕對：并非絕對：異養(yǎng)型微生物并非絕對異養(yǎng)型微生物并非絕對(judu)(judu)不能利用不能利用CO2CO2；自養(yǎng)自養(yǎng)(z yn)(z yn)型微生物也并非不能利用有機物進行生長；型微生物也并非不能利用有機物進行生長；有些微生物在不同生

17、長條件下生長時有些微生物在不同生長條件下生長時, ,其營養(yǎng)類型也會發(fā)生改變；其營養(yǎng)類型也會發(fā)生改變；第30頁/共83頁第三十頁，共83頁。沒有沒有(mi yu)(mi yu)有機物時，同化有機物時，同化CO2CO2， 為自養(yǎng)型微生物；為自養(yǎng)型微生物；有機物存在時，利用有機物進行生長，為異養(yǎng)型微生物；有機物存在時，利用有機物進行生長，為異養(yǎng)型微生物；光照和厭氧條件下，利用光能生長，為光能營養(yǎng)型微生物；光照和厭氧條件下，利用光能生長，為光能營養(yǎng)型微生物；黑暗與好氧條件下，依靠有機物氧化產(chǎn)生的化學(xué)能生長，為化能營養(yǎng)型微生物；黑暗與好氧條件下，依靠有機物氧化產(chǎn)生的化學(xué)能生長，為化能營養(yǎng)型微生物；紫色非

18、硫細菌紫色非硫細菌(xjn)(purple nonsulphur bacteria)(xjn)(purple nonsulphur bacteria)：第31頁/共83頁第三十一頁，共83頁。第二節(jié)第二節(jié) 培養(yǎng)基培養(yǎng)基培養(yǎng)基幾乎是一切對微生物進行研究和利用工作的基礎(chǔ)任何培養(yǎng)基幾乎是一切對微生物進行研究和利用工作的基礎(chǔ)任何(rnh)(rnh)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：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：培養(yǎng)基（培養(yǎng)基（mediummedium）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)）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)(yngyng)(

19、yngyng)基質(zhì)?；|(zhì)。培養(yǎng)基一旦配成，必須立即進行培養(yǎng)基一旦配成，必須立即進行(jnxng)(jnxng)滅菌處理；常規(guī)高壓蒸汽滅菌；某些成分進行滅菌處理；常規(guī)高壓蒸汽滅菌；某些成分進行(jnxng)(jnxng)分別滅菌；過濾除菌；分別滅菌；過濾除菌；第32頁/共83頁第三十二頁，共83頁。一、選用和設(shè)計一、選用和設(shè)計(shj)(shj)培養(yǎng)基的原則和方培養(yǎng)基的原則和方法法選擇適宜選擇適宜(shy)(shy)的營養(yǎng)物質(zhì)的營養(yǎng)物質(zhì)營養(yǎng)物的濃度及配比合適營養(yǎng)物的濃度及配比合適物理、化學(xué)條件適宜物理、化學(xué)條件適宜(shy)(shy)經(jīng)濟節(jié)約經(jīng)濟節(jié)約精心設(shè)計、試驗比較精心設(shè)計、試驗比較第33頁/

20、共83頁第三十三頁，共83頁。1 1、選擇、選擇(xunz)(xunz)適宜的營養(yǎng)物適宜的營養(yǎng)物質(zhì)質(zhì)培養(yǎng)培養(yǎng)(piyng)(piyng)不同的微生物必須采用不同的培養(yǎng)不同的微生物必須采用不同的培養(yǎng)(piyng)(piyng)基類型；基類型；細菌：牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基細菌：牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基; ;放線菌：高氏放線菌：高氏1 1號合成號合成(hchng)(hchng)培養(yǎng)基培養(yǎng)；培養(yǎng)基培養(yǎng)；霉菌、酵母菌：霉菌、酵母菌：PDAPDA培養(yǎng)基培養(yǎng)基; ;第34頁/共83頁第三十四頁，共83頁。實驗室一般培養(yǎng)：普通常用培養(yǎng)基；實驗室一般培養(yǎng)：普通常用培養(yǎng)基；遺傳研究：成分清楚遺傳研究：成分清楚(qng ch

21、u)(qng chu)的合成培養(yǎng)基；的合成培養(yǎng)基；生理、代謝研究：選用相應(yīng)的培養(yǎng)基配方；生理、代謝研究：選用相應(yīng)的培養(yǎng)基配方；例如例如(lr)(lr)枯草芽孢桿菌：枯草芽孢桿菌：一般培養(yǎng)：肉湯培養(yǎng)基或一般培養(yǎng)：肉湯培養(yǎng)基或LBLB培養(yǎng)基；培養(yǎng)基；自然轉(zhuǎn)化：基礎(chǔ)培養(yǎng)基；自然轉(zhuǎn)化：基礎(chǔ)培養(yǎng)基；觀察芽孢：生孢子培養(yǎng)基；觀察芽孢：生孢子培養(yǎng)基；產(chǎn)蛋白酶：以玉米粉、黃豆餅粉為主的產(chǎn)酶培養(yǎng)基；產(chǎn)蛋白酶：以玉米粉、黃豆餅粉為主的產(chǎn)酶培養(yǎng)基；培養(yǎng)培養(yǎng)(piyng)(piyng)目的不同，原料的選擇和配比不同；目的不同，原料的選擇和配比不同；第35頁/共83頁第三十五頁，共83頁。2 2、營養(yǎng)物質(zhì)濃度、營養(yǎng)物質(zhì)

22、濃度(nngd)(nngd)及配比合適及配比合適營養(yǎng)物質(zhì)的濃度營養(yǎng)物質(zhì)的濃度(nngd)(nngd)適宜；適宜；高濃度糖類物質(zhì)、無機鹽、重金屬離子等不僅不能維持和促進微生物的生長，反而高濃度糖類物質(zhì)、無機鹽、重金屬離子等不僅不能維持和促進微生物的生長，反而(fn r)(fn r)起到抑制或殺菌作用。起到抑制或殺菌作用。發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸：發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸：碳氮比為碳氮比為4/14/1時，菌體大量繁殖，谷氨酸積累少；碳氮比為時，菌體大量繁殖，谷氨酸積累少；碳氮比為3/13/1時，菌體繁殖受到抑制，谷氨酸產(chǎn)量則大量增加。時，菌體繁殖受到抑制，谷氨酸產(chǎn)量則大量增加。營養(yǎng)物質(zhì)之間的配比適宜；營養(yǎng)物質(zhì)之間的配

23、比適宜；第36頁/共83頁第三十六頁，共83頁。3 3、物理化學(xué)、物理化學(xué)(w l hu (w l hu xu)xu)條件適宜條件適宜pHpH；水活度；水活度；氧化氧化(ynghu)(ynghu)還原電位；還原電位；第37頁/共83頁第三十七頁，共83頁。1 1）pHpH細菌：細菌：pH78放線菌：放線菌：pH7.58.5酵母菌和霉菌：酵母菌和霉菌：pH4.56范圍范圍(fnwi)內(nèi)生長內(nèi)生長為了維持培養(yǎng)基為了維持培養(yǎng)基pHpH的相對恒定，通常在培養(yǎng)基中加入的相對恒定，通常在培養(yǎng)基中加入pHpH緩沖劑，或在進行緩沖劑，或在進行(jnxng)(jnxng)工業(yè)發(fā)酵時補加酸、堿。工業(yè)發(fā)酵時補加酸、

24、堿。第38頁/共83頁第三十八頁，共83頁。第39頁/共83頁第三十九頁，共83頁。2 2）水活度水活度在天然環(huán)境中，微生物可實際在天然環(huán)境中，微生物可實際(shj)(shj)利用的自由水或游離水的含量，一般用在一定的溫度和壓力條件下利用的自由水或游離水的含量，一般用在一定的溫度和壓力條件下, ,基質(zhì)的蒸汽壓力與同樣條件下純水蒸汽壓力之比表示，即：基質(zhì)的蒸汽壓力與同樣條件下純水蒸汽壓力之比表示，即：w=Pw/Pow,w=Pw/Pow,式中式中PwPw代表基質(zhì)蒸汽壓力代表基質(zhì)蒸汽壓力, POw, POw代表純水蒸汽壓力。代表純水蒸汽壓力。微生物一般在微生物一般在ww為為0.600.600.990

25、.99的條件下生長的條件下生長, w, w過低時過低時, ,微生物生長的遲緩微生物生長的遲緩(chhun)(chhun)期延長期延長, ,比生長速率和總生長量減少。微生物不同，其生長的最適比生長速率和總生長量減少。微生物不同，其生長的最適ww不同。不同。第40頁/共83頁第四十頁，共83頁。第41頁/共83頁第四十一頁，共83頁。3 3）氧化）氧化(ynghu)(ynghu)還原電位還原電位氧化還原電位又稱氧化還原電勢氧化還原電位又稱氧化還原電勢(dinsh)(dinsh)（redox potentialredox 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

26、勢的一種指標，其單位是），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一種指標，其單位是V V（伏）或（伏）或mVmV（毫伏）。（毫伏）。好氧性微生物：好氧性微生物：+0.1+0.1伏以上時可正常生長伏以上時可正常生長, ,以以+0.3+0.3+0.4+0.4伏為宜；伏為宜；厭氧性微生物：低于厭氧性微生物：低于+0.1+0.1伏條件下生長；伏條件下生長；兼性厭氧微生物：兼性厭氧微生物：+0.1+0.1伏以上時進行好氧呼吸伏以上時進行好氧呼吸(hx),(hx), +0.1 +0.1伏以下時進行發(fā)酵。伏以下時進行發(fā)酵。第42頁/共83頁第四十二頁，共83頁。 氧化還原電位與氧分壓和

27、氧化還原電位與氧分壓和pHpH有關(guān)。增加通氣量提高培養(yǎng)基的氧分壓，或加入有關(guān)。增加通氣量提高培養(yǎng)基的氧分壓，或加入(jir)(jir)氧化劑，從而增加氧化劑，從而增加值；值； 在培養(yǎng)基中加入在培養(yǎng)基中加入(jir)(jir)抗壞血酸（抗壞血酸（0.1%0.1%）、硫化氫）、硫化氫(0.025%)(0.025%)、半胱氨酸、半胱氨酸(0.05%)(0.05%)、谷胱甘肽、二硫蘇糖醇等還原性物質(zhì)可降低、谷胱甘肽、二硫蘇糖醇等還原性物質(zhì)可降低值。值。第43頁/共83頁第四十三頁，共83頁。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(din wi)

28、(din wi)進行間接測定。進行間接測定。第44頁/共83頁第四十四頁，共83頁。4 4、經(jīng)濟、經(jīng)濟(jngj)(jngj)節(jié)約節(jié)約配制培養(yǎng)基時應(yīng)盡量配制培養(yǎng)基時應(yīng)盡量(jnling)(jnling)利用廉價且易于獲得的原料作為培養(yǎng)基成份利用廉價且易于獲得的原料作為培養(yǎng)基成份, ,特別是在發(fā)酵工業(yè)中特別是在發(fā)酵工業(yè)中, ,以降低生產(chǎn)成本。以降低生產(chǎn)成本。對微生物來說，各種對微生物來說，各種( zhn)( zhn)粗原料營養(yǎng)更加完全，效果更好。而且在經(jīng)濟上也節(jié)約。粗原料營養(yǎng)更加完全，效果更好。而且在經(jīng)濟上也節(jié)約。以粗代精以粗代精第45頁/共83頁第四十五頁，共83頁。例如例如(lr)(lr)，

29、糖蜜、乳清、豆制品工業(yè)廢液及黑廢液，糖蜜、乳清、豆制品工業(yè)廢液及黑廢液( (造紙工業(yè)中含有戊糖和己糖的亞硫酸紙漿造紙工業(yè)中含有戊糖和己糖的亞硫酸紙漿) )等都可作為培養(yǎng)基的原料。工業(yè)上的甲烷發(fā)酵主要利用廢水、廢渣作原料等都可作為培養(yǎng)基的原料。工業(yè)上的甲烷發(fā)酵主要利用廢水、廢渣作原料, ,在我國農(nóng)村，已推廣利用糞便及禾草為原料發(fā)酵生產(chǎn)甲烷作為燃料。另外在我國農(nóng)村，已推廣利用糞便及禾草為原料發(fā)酵生產(chǎn)甲烷作為燃料。另外, ,大量的農(nóng)副產(chǎn)品或制品，如麩皮、米糠、玉米漿、酵母浸膏、酒糟、豆餅、花生餅、蛋白胨等都是常用的發(fā)酵工業(yè)原料。大量的農(nóng)副產(chǎn)品或制品，如麩皮、米糠、玉米漿、酵母浸膏、酒糟、豆餅、花生餅

30、、蛋白胨等都是常用的發(fā)酵工業(yè)原料。以廢代好以廢代好第46頁/共83頁第四十六頁，共83頁。某制藥廠改進某制藥廠改進(gijn)(gijn)鏈霉素發(fā)酵液中的原有配方，設(shè)法減去鏈霉素發(fā)酵液中的原有配方，設(shè)法減去30-50%30-50%的黃豆餅粉、的黃豆餅粉、25%25%的葡萄糖和的葡萄糖和20%20%硫酸銨，結(jié)果反而提高了產(chǎn)量。硫酸銨，結(jié)果反而提高了產(chǎn)量。以簡代繁以簡代繁第47頁/共83頁第四十七頁，共83頁。第48頁/共83頁第四十八頁，共83頁。以大氣氮、銨鹽、硝酸鹽或尿素等一類非蛋白質(zhì)或非氨基酸廉價原料用作發(fā)酵以大氣氮、銨鹽、硝酸鹽或尿素等一類非蛋白質(zhì)或非氨基酸廉價原料用作發(fā)酵(f jio)

31、(f jio)培養(yǎng)基的原料，讓微生物轉(zhuǎn)化成菌體蛋白質(zhì)或含氮的發(fā)酵培養(yǎng)基的原料，讓微生物轉(zhuǎn)化成菌體蛋白質(zhì)或含氮的發(fā)酵(f jio)(f jio)產(chǎn)物供人們利用。產(chǎn)物供人們利用。以野生植物原料代替栽培植物原料，如木薯、橡子、薯芋等都是富含淀粉質(zhì)的野生植物，可以部分取代糧食用于工業(yè)以野生植物原料代替栽培植物原料，如木薯、橡子、薯芋等都是富含淀粉質(zhì)的野生植物，可以部分取代糧食用于工業(yè)(gngy)(gngy)發(fā)酵的碳源。發(fā)酵的碳源。以以“野野”代代“家家”以無機以無機(wj)(wj)氮代蛋白氮代蛋白第49頁/共83頁第四十九頁，共83頁。以石油或天然氣副產(chǎn)品代替糖質(zhì)原料來培養(yǎng)微生物。生產(chǎn)石油蛋白以石油或

32、天然氣副產(chǎn)品代替糖質(zhì)原料來培養(yǎng)微生物。生產(chǎn)石油蛋白(dnbi)(dnbi)將石油產(chǎn)品轉(zhuǎn)化成一些產(chǎn)值更高的高級醇、脂肪酸、環(huán)烷酸等化工產(chǎn)品和若干合成物；對石油產(chǎn)品的品質(zhì)進行改良，如脫硫、脫蠟等。將石油產(chǎn)品轉(zhuǎn)化成一些產(chǎn)值更高的高級醇、脂肪酸、環(huán)烷酸等化工產(chǎn)品和若干合成物；對石油產(chǎn)品的品質(zhì)進行改良，如脫硫、脫蠟等。以烴代糧以烴代糧開發(fā)利用纖維素這種世界上含量開發(fā)利用纖維素這種世界上含量(hnling)(hnling)最豐富的可再生資源。將大量的纖維素農(nóng)副產(chǎn)品轉(zhuǎn)變?yōu)閮?yōu)質(zhì)飼料、工業(yè)發(fā)酵原料、燃料及人類的食品及飲料。最豐富的可再生資源。將大量的纖維素農(nóng)副產(chǎn)品轉(zhuǎn)變?yōu)閮?yōu)質(zhì)飼料、工業(yè)發(fā)酵原料、燃料及人類的食品及

33、飲料。以纖代糖以纖代糖第50頁/共83頁第五十頁，共83頁。5 5、精心設(shè)計、試驗、精心設(shè)計、試驗(shyn)(shyn)比比較較進行生態(tài)模擬，研究某種微生物的培養(yǎng)條件；進行生態(tài)模擬，研究某種微生物的培養(yǎng)條件；文獻查閱，設(shè)計特定文獻查閱，設(shè)計特定(tdng)(tdng)微生物的培養(yǎng)基配方；微生物的培養(yǎng)基配方；試驗比較，確定特定試驗比較，確定特定(tdng)(tdng)微生物的最佳培養(yǎng)條件；微生物的最佳培養(yǎng)條件；第51頁/共83頁第五十一頁，共83頁。半合成培養(yǎng)基半合成培養(yǎng)基(synthetic medium(synthetic medium）：用一部分天然物質(zhì)作為碳源及生長）：用一部分天然物質(zhì)

34、作為碳源及生長(shngzhng)(shngzhng)輔助物質(zhì)，又適當添加少量無機鹽的培養(yǎng)基輔助物質(zhì)，又適當添加少量無機鹽的培養(yǎng)基) )合成培養(yǎng)基合成培養(yǎng)基(synthetic medium)(synthetic medium)：是由化學(xué)成份完全了解的物質(zhì)配制：是由化學(xué)成份完全了解的物質(zhì)配制(pizh)(pizh)而成的培養(yǎng)基，也稱化學(xué)限定培養(yǎng)基而成的培養(yǎng)基，也稱化學(xué)限定培養(yǎng)基(chemically defined medium)(chemically defined medium)二、培養(yǎng)基的類型二、培養(yǎng)基的類型(lixng)(lixng)及應(yīng)及應(yīng)用用1 1按成份不同劃分按成份不同劃分天然培

35、養(yǎng)基天然培養(yǎng)基( (complex medium)complex medium)：以化學(xué)成分還不清楚或化學(xué)成分不恒定的天然有機物組成：以化學(xué)成分還不清楚或化學(xué)成分不恒定的天然有機物組成第52頁/共83頁第五十二頁，共83頁。2 2根據(jù)物理根據(jù)物理(wl)(wl)狀態(tài)劃分狀態(tài)劃分固體固體(gt)(gt)培養(yǎng)基；培養(yǎng)基；半固體半固體(gt)(gt)培養(yǎng)基；培養(yǎng)基；液體培養(yǎng)基；液體培養(yǎng)基；第53頁/共83頁第五十三頁，共83頁。3 3按用途按用途(yngt)(yngt)劃劃分分僅能滿足僅能滿足(mnz)(mnz)微生物野生型菌株生微生物野生型菌株生長需要的培養(yǎng)基，成為基本培養(yǎng)基基本培養(yǎng)基長需要的培養(yǎng)

36、基，成為基本培養(yǎng)基基本培養(yǎng)基。在一定在一定(ydng)(ydng)條件下含有某種微生物生長繁殖所需的所有營養(yǎng)物質(zhì)的培養(yǎng)基條件下含有某種微生物生長繁殖所需的所有營養(yǎng)物質(zhì)的培養(yǎng)基完全培養(yǎng)基完全培養(yǎng)基( (complete medium)complete medium)：基本培養(yǎng)基基本培養(yǎng)基( (minimum medium)minimum medium)：第54頁/共83頁第五十四頁，共83頁。在普通培養(yǎng)基中加入某些特殊營養(yǎng)物質(zhì)在普通培養(yǎng)基中加入某些特殊營養(yǎng)物質(zhì)( (血液、血清、酵母血液、血清、酵母(jiom)(jiom)浸膏、動植物組織液等浸膏、動植物組織液等) )制成的一類營養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基。用

37、來培養(yǎng)營養(yǎng)要求比較苛刻的異養(yǎng)型微生物。培養(yǎng)百日咳博德氏菌制成的一類營養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基。用來培養(yǎng)營養(yǎng)要求比較苛刻的異養(yǎng)型微生物。培養(yǎng)百日咳博德氏菌(Bordetella pertussis)(Bordetella pertussis)需要含有血液的加富培養(yǎng)基。需要含有血液的加富培養(yǎng)基。加富培養(yǎng)基加富培養(yǎng)基( (enriched medium)enriched medium)第55頁/共83頁第五十五頁，共83頁。又叫增菌培養(yǎng)基。根據(jù)待分離微生物的特點設(shè)計的培養(yǎng)基，用于從環(huán)境中富集和分離某種微生物。目的微生物在這種培養(yǎng)基中較其他微生物生長又叫增菌培養(yǎng)基。根據(jù)待分離微生物的特點設(shè)計的培養(yǎng)基，用于從環(huán)境

38、中富集和分離某種微生物。目的微生物在這種培養(yǎng)基中較其他微生物生長(shngzhng)(shngzhng)速度快，并逐漸富集而占優(yōu)勢，從而容易達到分離該種微生物的目的。速度快，并逐漸富集而占優(yōu)勢，從而容易達到分離該種微生物的目的。富集培養(yǎng)基富集培養(yǎng)基( (enrichment medium)enrichment medium)第56頁/共83頁第五十六頁，共83頁。用于鑒別不同類型微生物的培養(yǎng)基。特定的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生用于鑒別不同類型微生物的培養(yǎng)基。特定的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生(chnshng)(chnshng)明顯的特征性變化，根據(jù)這種特征性變化明顯的特征性變化，根據(jù)這種特征性變化, ,可將該種微生物與

39、其他微生物區(qū)分開來?？蓪⒃摲N微生物與其他微生物區(qū)分開來。用于將某種或某類微生物從混雜的微生物群體中分離出來的培養(yǎng)基根據(jù)不同種類微生物的特殊營養(yǎng)需求用于將某種或某類微生物從混雜的微生物群體中分離出來的培養(yǎng)基根據(jù)不同種類微生物的特殊營養(yǎng)需求(xqi)(xqi)或?qū)δ撤N化學(xué)物質(zhì)的敏感性不同，在培養(yǎng)基中加入相應(yīng)的特殊營養(yǎng)物質(zhì)或化學(xué)物質(zhì)，抑制不需要的微生物的生長，有利于所需微生物的生長?；?qū)δ撤N化學(xué)物質(zhì)的敏感性不同，在培養(yǎng)基中加入相應(yīng)的特殊營養(yǎng)物質(zhì)或化學(xué)物質(zhì)，抑制不需要的微生物的生長，有利于所需微生物的生長。鑒別鑒別(jinbi)(jinbi)培養(yǎng)基培養(yǎng)基(differential medium)(di

40、fferential medium)選擇培養(yǎng)基選擇培養(yǎng)基( (selective medium)selective medium)第57頁/共83頁第五十七頁，共83頁。第58頁/共83頁第五十八頁，共83頁。幾種幾種(j zhn)(j zhn)鑒別培養(yǎng)基鑒別培養(yǎng)基培養(yǎng)基名稱培養(yǎng)基名稱 加入化學(xué)物質(zhì)加入化學(xué)物質(zhì) 微生物代謝產(chǎn)物微生物代謝產(chǎn)物 培養(yǎng)基特征性變化培養(yǎng)基特征性變化 主要用途主要用途酪素培養(yǎng)基酪素培養(yǎng)基 酪素酪素 胞外蛋白酶胞外蛋白酶 蛋白水解圈蛋白水解圈 鑒別產(chǎn)蛋白酶菌株鑒別產(chǎn)蛋白酶菌株明膠培養(yǎng)基明膠培養(yǎng)基 明膠明膠 胞外蛋白酶胞外蛋白酶 明膠液化明膠液化 鑒別產(chǎn)蛋白酶菌株鑒別產(chǎn)蛋白

41、酶菌株油脂培養(yǎng)基油脂培養(yǎng)基 食用油食用油、土溫、土溫、 胞外脂肪酶胞外脂肪酶 由淡紅色變成深紅色由淡紅色變成深紅色 鑒別產(chǎn)脂肪酶菌株鑒別產(chǎn)脂肪酶菌株 中性紅指示劑中性紅指示劑淀粉培養(yǎng)基淀粉培養(yǎng)基 可溶性淀粉可溶性淀粉 胞外淀粉酶胞外淀粉酶 淀粉水解圈淀粉水解圈 鑒別產(chǎn)淀粉酶菌株鑒別產(chǎn)淀粉酶菌株H2S試驗培養(yǎng)基試驗培養(yǎng)基 醋酸鉛醋酸鉛 H2S 產(chǎn)生黑色沉淀產(chǎn)生黑色沉淀 鑒別產(chǎn)鑒別產(chǎn)H2S菌株菌株糖發(fā)酵培養(yǎng)基糖發(fā)酵培養(yǎng)基 溴甲酚紫溴甲酚紫 乳酸、醋酸、丙酸等乳酸、醋酸、丙酸等 由紫色變成黃色由紫色變成黃色 鑒別腸道細菌鑒別腸道細菌遠藤氏培養(yǎng)基遠藤氏培養(yǎng)基 堿性復(fù)紅、亞硫酸鈉堿性復(fù)紅、亞硫酸鈉 酸、

42、乙醛酸、乙醛 帶金屬光澤深紅色菌落帶金屬光澤深紅色菌落 鑒別水中大腸菌群鑒別水中大腸菌群伊紅美藍培養(yǎng)基伊紅美藍培養(yǎng)基 伊紅、美藍伊紅、美藍 酸酸 帶金屬光澤深紫色菌落帶金屬光澤深紫色菌落 鑒別水中大腸菌群鑒別水中大腸菌群第59頁/共83頁第五十九頁，共83頁。伊紅和美藍二種苯胺染料可抑制伊紅和美藍二種苯胺染料可抑制G+G+細菌和一些難培養(yǎng)的細菌和一些難培養(yǎng)的G-G-細菌。在低酸度時，這二種染料結(jié)合形成沉淀，起著產(chǎn)酸指示劑的作用。試樣細菌。在低酸度時，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(sh yn)(sh yn)中的多種腸道菌會在中的多種腸道菌會在EMBEMB培養(yǎng)基上產(chǎn)生相互易區(qū)

43、分的特征菌落，因而易于辨。例如大腸桿菌強烈分解乳糖而產(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。培養(yǎng)基上產(chǎn)生相互易區(qū)分的特征菌落，因而易于辨。例如大腸桿菌強烈分解乳糖而產(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。第60頁/共83頁第六十頁，共83頁。第61頁/共83頁第六十一頁，共83頁。第62頁/共83頁第六十二頁，共83頁。一些一些(yxi)(yxi)選擇培養(yǎng)基選擇培養(yǎng)基第63頁/共83頁第六十三頁，共83頁。第三節(jié)第三節(jié) 營養(yǎng)物質(zhì)進入細胞營養(yǎng)物質(zhì)進入細胞(xbo)(xbo)的方式的方式一、簡單擴散

44、一、簡單擴散(simple diffusion)(simple diffusion)二、促進擴散二、促進擴散(facilitated diffusion)(facilitated diffusion)三、主動運輸三、主動運輸(ynsh)(active transport)(ynsh)(active transport)四、基團轉(zhuǎn)位（四、基團轉(zhuǎn)位（group translocationgroup translocation）五、膜泡運輸五、膜泡運輸(ynsh)(memberane vesicle transport)(ynsh)(memberane vesicle transport)第64頁/

45、共83頁第六十四頁，共83頁。擴散并不是微生物細胞吸收營養(yǎng)物質(zhì)的主要方式擴散并不是微生物細胞吸收營養(yǎng)物質(zhì)的主要方式(fngsh),(fngsh),水是唯一完全通過擴散自由通過原生質(zhì)膜的分子水是唯一完全通過擴散自由通過原生質(zhì)膜的分子, ,脂肪酸、乙醇、甘油、苯、一些氣體分子脂肪酸、乙醇、甘油、苯、一些氣體分子(O2(O2、CO2)CO2)及某些氨基酸在一定程度上也可通過擴散進出細胞。物質(zhì)跨膜擴散的能力和速率與該物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)及某些氨基酸在一定程度上也可通過擴散進出細胞。物質(zhì)跨膜擴散的能力和速率與該物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān), ,分子量小、脂溶性、極性小的物質(zhì)易通過擴散進出細胞。分子量小、脂溶性、極性小的物質(zhì)

46、易通過擴散進出細胞。一、簡單一、簡單(jindn)(jindn)擴散擴散(simple (simple diffusion)diffusion)第65頁/共83頁第六十五頁，共83頁。第66頁/共83頁第六十六頁，共83頁。物質(zhì)進入細胞的動力是細胞內(nèi)外的濃度差。物質(zhì)進入細胞的動力是細胞內(nèi)外的濃度差。 這種運輸方式這種運輸方式(fngsh)(fngsh)不消耗能量不消耗能量沒有特異性，被運輸物質(zhì)不與膜上物質(zhì)發(fā)生任何反應(yīng)，物質(zhì)不發(fā)生化學(xué)變化。沒有特異性，被運輸物質(zhì)不與膜上物質(zhì)發(fā)生任何反應(yīng)，物質(zhì)不發(fā)生化學(xué)變化。特點特點(tdin)(tdin)第67頁/共83頁第六十七頁，共83頁。 膜載體在膜外與營

47、養(yǎng)物質(zhì)親合力強，與這種物質(zhì)結(jié)合，進入細胞后親合力降低釋放營養(yǎng)物質(zhì)。像渡船一樣，膜外裝貨膜載體在膜外與營養(yǎng)物質(zhì)親合力強，與這種物質(zhì)結(jié)合，進入細胞后親合力降低釋放營養(yǎng)物質(zhì)。像渡船一樣，膜外裝貨(zhun hu)(zhun hu)，膜內(nèi)卸貨，這種擴散方式比單純擴散速度快。，膜內(nèi)卸貨，這種擴散方式比單純擴散速度快。 膜內(nèi)外親合力的改變與載體分子構(gòu)型改變有關(guān)。膜內(nèi)外親合力的改變與載體分子構(gòu)型改變有關(guān)。二、促進二、促進(cjn)(cjn)擴散擴散(facilitated (facilitated diffusion)diffusion)第68頁/共83頁第六十八頁，共83頁。促進擴散促進擴散(kusn)特點特點第69頁/共83頁第六十九頁，共83頁。膜載體（載體蛋白）特點膜載體（載體蛋白）特點 有很強的特異性有很強的特異性; ;在運輸過程中，本身不發(fā)生變化在運輸過程中，本身不發(fā)生變化; ;能加快物質(zhì)運輸?shù)乃俣饶芗涌煳镔|(zhì)運輸?shù)乃俣? ,并不改變并不改變(gibin)(gibin)該物質(zhì)在膜內(nèi)外形成的動態(tài)平衡狀態(tài)；該物質(zhì)在膜內(nèi)外形成的動態(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；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。透過酶大都是誘導(dǎo)酶。 第70頁/共83頁第七十頁，