微生物培養(yǎng)基及其成分介紹

1、微生物培養(yǎng)基及其成分介紹培養(yǎng)基通常指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)。廣義上說，凡是支持微生物生長和繁殖的介質(zhì)或材料均可以作為微生物的培養(yǎng)基。培養(yǎng)基的種類繁多，因考慮的角度不同，可將培養(yǎng)基分成以下一些類型：天然培養(yǎng)基：利用生物組織、器官及其抽取物或制品配成；根據(jù)對培養(yǎng)基成分了解的程度合成培養(yǎng)基：使用成分完全了解的化學(xué)藥品配制而成；半合成培養(yǎng)基：由部分天然材料和部分已知的純化學(xué)藥品組成液體培養(yǎng)基：各營養(yǎng)成分按一定比例配制而成的水溶液或液體狀態(tài)的培養(yǎng)基；根據(jù)培養(yǎng)基物理狀態(tài)固體培養(yǎng)基：液體培養(yǎng)基中加入一定量的凝固劑配制而成的固體狀態(tài)的培養(yǎng)基；半固體培養(yǎng)基：瓊脂加入量為0.2%-0

2、.5%而配制的固體狀態(tài)的培養(yǎng)基；種子培養(yǎng)基：適合微生物菌體生長的培養(yǎng)基；培養(yǎng)基根據(jù)培養(yǎng)的目的發(fā)酵培養(yǎng)基：用于生產(chǎn)預(yù)定發(fā)酵產(chǎn)物的培養(yǎng)基；繁殖培養(yǎng)基：主要用于菌種保藏，大部分情況下就是斜面培養(yǎng)基；保藏培養(yǎng)基：主要用于菌種保藏，大部分情況下就是斜面培養(yǎng)基；基本培養(yǎng)基：能滿足某菌種的野生型菌株最低營養(yǎng)要求的合成培養(yǎng)基；加富培養(yǎng)基：在普通培養(yǎng)基中加入血、血清、動(dòng)（植）物組織液或其他營養(yǎng)物質(zhì)（或生長因子）；選擇培養(yǎng)基：根據(jù)某種或某類微生物的特殊營養(yǎng)要求，或?qū)δ承┪锢?、化學(xué)條件的抗性而設(shè)計(jì)的培養(yǎng)基；根據(jù)培養(yǎng)基的特殊用途鑒別培養(yǎng)基：在培養(yǎng)基中添加某種或某些化學(xué)試劑后，某種微生物生長過程中產(chǎn)生的特殊代謝產(chǎn)物會(huì)與

3、加入的這些化學(xué)物反應(yīng)，并出現(xiàn)明顯的特征性變化，從而使其與其他微生物區(qū)別開來；測定生理生化特性的培養(yǎng)基：鑒定微生物時(shí)，為了觀察微生物的培養(yǎng)特征或測定生理生化反應(yīng)而采用的培養(yǎng)基；稅則品目3821項(xiàng)下制成的微生物培養(yǎng)基包括能為細(xì)菌、真菌、病原菌、病毒及其他微生物提供營養(yǎng)及繁殖條件的各類制劑，通常是用肉汁、鮮血或血清、蛋、土豆、藻酸鹽、瓊脂、胨、明膠等配制而得的，但不包括未制成培養(yǎng)基的產(chǎn)品?，F(xiàn)介紹幾種常見的配制培養(yǎng)基用的物質(zhì)及其歸類。瓊脂：瓊脂，國際上通稱瓊膠，又名洋菜、凍粉，是一種從海洋紅藻中（天然石花菜、江蘺菜、紫菜）用科學(xué)方法提煉的天然多糖分子化合物,含有多種元素，并具有清熱解暑、開胃健脾之功能

4、。瓊脂為親水性膠體，分為粉狀和條狀兩種，呈雪白色，不溶于冷水，易溶于熱水。瓊脂在工業(yè)上具有獨(dú)特的重要性，瓊脂的濃度即使低至1%仍能形成相當(dāng)穩(wěn)定的凝膠（凍膠），是食品工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、醫(yī)學(xué)科研所必需之原料。瓊脂歸入稅號(hào)13023100。血蛋白及卵清蛋白：白蛋白又稱清蛋白，是一類分子較小，呈球狀，能溶于水的蛋白質(zhì)。主要存在于哺乳動(dòng)物、細(xì)菌、霉菌和植物中。卵白蛋白、乳白蛋白、豆白蛋白和血清白蛋白等都屬此類。卵白蛋白是蛋清中的一種重要蛋白質(zhì)，約占蛋清總蛋白的70%，分子內(nèi)含糖，屬于糖蛋白，加熱即凝固，加硫酸銨至半飽和即沉淀析出。血清白蛋白是血清中含量最豐富的蛋白質(zhì)，占血清總蛋白量的50%以上，不含糖，在

5、飽和硫酸銨溶液中沉淀析出。血蛋白及卵清蛋白分別歸入品目3502項(xiàng)下相應(yīng)的稅號(hào)。明膠：骨膠、皮膠、明膠統(tǒng)稱為動(dòng)物膠。實(shí)際上明膠是色澤淺、透明性好、純度較高的上等骨膠和皮膠。明膠的外觀近于無色或呈淡黃色，為透明、無特殊臭味的固體，分子量為1.7545萬，上等明膠的分子量在1015萬內(nèi)變化。明膠能溶解于熱水、尿素及硫脲等，但不溶于冷水，也不溶于乙醇、乙醚、氯仿、汽油等有機(jī)溶劑。明膠在空氣中很容易吸潮，受潮的明膠極易變質(zhì)。明膠吸潮以后體積會(huì)發(fā)生膨脹，重量增加。1份重量的干明膠大約可吸收510份重量的水。明膠是一種重要的化工產(chǎn)品，在工業(yè)上有著廣泛的作途。按照用途的不同，可將明膠分為食用明膠、照相明膠和工

6、業(yè)明膠三類，各類明膠有著其自己的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。食用明膠主要用于制造糖果、糕點(diǎn)、罐頭、果醬、冰淇淋等。照相明膠主要用于制造各種膠卷、干片、印相紙、感光紙。工業(yè)明膠主要用于制造各種藥物、上漿劑和上光劑、化工制品和塑料加工的原料等。明膠歸入稅號(hào)35030010。蛋白胨：蛋白胨是一種外觀呈白色或淡黃色的粉劑，具有肉香的特殊氣息。它作為微生物培養(yǎng)基的主要原料，在抗生素，醫(yī)藥工業(yè)，發(fā)酵工業(yè)，生化制品及微生物學(xué)科研等領(lǐng)域中的用量均很大。我國生產(chǎn)蛋白胨只有二十多年的歷史，其生產(chǎn)原理是根據(jù)蛋白質(zhì)在強(qiáng)酸，強(qiáng)堿，高溫或利用胃蛋白酶，胰蛋白酶作水解劑的催化作用下，使其分子中的長肽鏈打開，從而生成不同長度的肽鍵的蛋白質(zhì)分子

7、的“碎片”。蛋白胨主要以豬肉，魚粉，肉骨作為生產(chǎn)的原料，因而生產(chǎn)成本較高。蛋白胨歸入稅號(hào)35041000。藻酸鹽：藻酸鹽是由海帶中提取的天然多糖碳水化合物。廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、紡織、印染、造紙、日用化工等行業(yè)，作為增稠劑、乳化劑、穩(wěn)定劑、黏合劑、上漿劑等使用。藻酸鹽歸入稅號(hào)39131000。酵母抽提物：酵母抽提物是酵母菌體抽出液的濃縮物。一般用新鮮的壓榨酵母溶于水中，加溫至45-60C，使之自溶或加食鹽而成高滲溶液使其產(chǎn)生質(zhì)壁分離等方法處理后，再進(jìn)行真空濃縮而制得，通常為深褐色糊狀或淡黃色粉末，呈酵母所特有的鮮味和氣味，含有豐富的維生素、氨基酸等，營養(yǎng)價(jià)值很高，適宜于用作微生物培養(yǎng)基和增鮮劑

8、的成分。第一節(jié)微生物的六種營養(yǎng)要素一、微生物細(xì)胞的化學(xué)組成化學(xué)元素(chemicalelement)構(gòu)成微生物細(xì)胞的物質(zhì)基礎(chǔ)是各種化學(xué)元素。根據(jù)微生物對各類化學(xué)元素需要量的大小,可將它們分為主要元素和微量元素,主要元素包括碳、氫、氧、氮、磷、硫、鉀、鎂、鈣鐵等，碳、氫、氧、氮、磷、硫這六種主要元素可占細(xì)菌細(xì)胞干重的97%。微量元素包括鋅、錳、氯、鉬、硒、鈷、銅、鎢、鎳、硼等。組成微生物細(xì)胞的各類化學(xué)元素的比例常因微生物種類的不同而各異。不僅如此，微生物細(xì)胞的化學(xué)元素組成也常隨菌齡及培養(yǎng)條件的不同而在一定范圍內(nèi)發(fā)生變化，幼齡的比老齡的含氮量高，在氮源豐富的培養(yǎng)基生長的細(xì)胞比在氮源相對貧乏的培養(yǎng)基

9、上生長的細(xì)胞含量高?；瘜W(xué)成分及其分析各種化學(xué)元素主要以有機(jī)物、無機(jī)物和水的形式存在于細(xì)胞中。有機(jī)物主要包括蛋白質(zhì)、糖、脂、核酸、維生素以及它們的降解產(chǎn)物和一些代謝產(chǎn)物等物質(zhì)。二、微生物的營養(yǎng)要素微生物生長所需要的元素主要以相應(yīng)的有機(jī)物與無機(jī)物的形式提供的，也有小部分可以由分子態(tài)的氣體物質(zhì)提供。營養(yǎng)物質(zhì)按照它們在機(jī)體中的生理作用不同，可以將它們區(qū)分成碳源、氮源、能源、生長因子、無機(jī)鹽和水。1、碳源在微生物生長過程中能為微生物提供碳素來源的物質(zhì)稱為碳源。碳源物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過一系列復(fù)雜的化學(xué)變化后成為微生物自身的細(xì)胞物質(zhì)(如糖類、脂類、蛋白質(zhì)等)和代謝產(chǎn)物，碳可占一般細(xì)菌細(xì)胞干重的一半。同時(shí)絕大部分

10、碳源物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)生化反應(yīng)過程中還能為機(jī)體提供維持生命活動(dòng)所需的能源，因此碳源物質(zhì)通常也是能源物質(zhì)。但有些CO2作為唯一或主要碳源的微生物生長所需的能源則并非來自碳源物質(zhì)。微生物利用碳源物質(zhì)具有選擇性，糖類是一般微生物較容易利用的良好碳源和能源物質(zhì)，但不同微生物對不同糖類物質(zhì)的利用也有差別，例如在以葡萄糖和半乳糖為碳源的培養(yǎng)基中，大腸桿菌首先利用葡萄糖，然后利用半乳糖，前者稱為大腸桿菌的速效碳源，后者稱為遲效碳源。目前在微生物工業(yè)發(fā)酵中所利用的碳源物質(zhì)主要是單糖、糖蜜、淀粉、麩皮、米糠等。為了節(jié)約糧食，人們已經(jīng)開展了代糧發(fā)酵的科學(xué)研究，以自然界中廣泛存在的纖維素作為碳源和能源物質(zhì)來培養(yǎng)微生物。不

11、同種類微生物利用碳源物質(zhì)的能力也有差別。微生物利用的碳源物質(zhì)主要有糖類、有機(jī)酸、醇、脂類、烴、co2及碳酸鹽等。對于為數(shù)眾多的化能異養(yǎng)微生物來說，碳源是兼有能源功能營養(yǎng)物。2.氮源凡是能被用來構(gòu)成菌體物質(zhì)中或代謝產(chǎn)物中氮素來源的營養(yǎng)物質(zhì)稱為氮源。氮對微生物的生長發(fā)育有重要的作用，它們主要用來合成細(xì)胞中的含氮物質(zhì)，一般不作為能量。只有少數(shù)細(xì)菌如硝化細(xì)菌能利用銨鹽、硝酸鹽作為氮源和能源。能被微生物利用的氮源物質(zhì)包括蛋白質(zhì)及其不同程度的降解產(chǎn)物(胨、肽、氨基酸等)、銨鹽、硝酸鹽、分子氮、嘌呤嘧啶、脲、胺、酰胺、氰化物等。常用的蛋白質(zhì)類氮源包括蛋白胨、魚粉、蠶蛹、黃豆餅粉、玉米漿、牛肉浸膏、酵母浸膏等

12、。微生物對這類氮源的利用具有選擇性。例如：土霉素產(chǎn)生菌利用玉米漿比利用黃豆餅粉和花生餅粉的速度快，這是因?yàn)橛衩诐{中的氮源物質(zhì)主要以較易吸收的蛋白質(zhì)降解產(chǎn)物形式存在，而降解產(chǎn)物特別是氨基酸可能通過轉(zhuǎn)氮作用直接被機(jī)體利用，而黃豆餅粉和花生餅粉中的氮主要以大分子蛋白質(zhì)形式存在，需進(jìn)一步降解成小分子的肽和氨基酸后才能被微生物吸收利用，因而對其利用的速度較慢。因些玉米漿為速效氮源有利于菌體生長；而黃豆餅粉和花生餅粉為遲效氮源，有利于代謝產(chǎn)物的形成，在發(fā)酵生產(chǎn)土霉素的過程中，往往將兩者按一定比例制成混合氮源，以控制菌體生長時(shí)期與代謝產(chǎn)物形成時(shí)期的協(xié)調(diào)，達(dá)到提高土霉素產(chǎn)量的目的。微生物吸收利用銨鹽和硝酸鹽的

13、能力較強(qiáng)，NH4+被細(xì)胞吸收后可直接利用，因而(NH4)2SO4等銨鹽一般被稱速效氮源，它是微生物最常用的氮源，而N03-被吸收后需進(jìn)一步還原成NH4+后再被利用。能夠利用銨鹽或硝酸鹽作為氮源的微生物很多如：大腸桿菌(Escherichiacoli)、產(chǎn)氣腸桿菌(Enterobacteraerogenes)、枯草芽抱桿菌(Bacillussubtilis)、銅綠假單胞菌(Pseudomonas)，放線菌可以利用硝酸鉀作為氮源，霉菌可以利用硝酸鈉作為氮源。以(NH4)2SO4等為氮源培養(yǎng)微生物時(shí)，由于NH4+被吸收后，會(huì)導(dǎo)致培養(yǎng)基PH下降，因而將其稱為生理酸性鹽；以硝酸鹽為氮源培養(yǎng)微生物時(shí)，由于

14、no3-被吸收，會(huì)導(dǎo)致PH升高，因而稱為生理堿性鹽。為避免培養(yǎng)基PH變化對微生物生長造成影響，需要在培養(yǎng)基中加入緩沖物質(zhì)。3能源能為微生物的生命活動(dòng)提供最初能量來源營養(yǎng)物或輻射能?；墚愷B(yǎng)微生物的能源就是碳源，葡萄糖便是常見的一種兼有碳源與能源功能的雙功能營養(yǎng)物。所有真菌、放線菌和大部分細(xì)菌是化能異養(yǎng)型微生物。化能自養(yǎng)微生物的能源主要是無機(jī)物，這些微生物都是細(xì)菌、硝化細(xì)菌、硫細(xì)菌、氫細(xì)菌等。光能自養(yǎng)和異養(yǎng)微生物的能源主要是太陽能，如藍(lán)細(xì)菌、紫色非硫細(xì)菌等。4生長因子通常指那些微生物生長所必需而且需要量很小，但微生物自身不能合成的或合成量不足以滿足機(jī)體生長需要的有機(jī)化合物。自養(yǎng)微生物和某些異養(yǎng)微

15、生物如大腸桿菌不需要外源生長因子也能生長。不僅如此，同種微生物對生長因子的需求也會(huì)隨著環(huán)境條件的變化而改變，如魯氏毛霉(Mucorrouxii)在厭氧條件下生長時(shí)需要維生素B1和生物素(維生素H),而在好氧條件時(shí)自身能合成這兩種物質(zhì)，不需外加這兩種生長因子。有時(shí)對某些微生物生長所需生長因子的本質(zhì)還不了解，通常在培養(yǎng)時(shí)培養(yǎng)基中要加入酵母浸膏、牛肉浸膏及動(dòng)物組織液等天然物質(zhì)以滿足需要。根據(jù)生長因子的化學(xué)結(jié)構(gòu)與它們在機(jī)體內(nèi)的生理功能不同，可以將生長因子分為維生素、氨基酸及和嘌呤及嘧啶堿基三大類。維生素首先發(fā)現(xiàn)的生長因子，它的主要作用是作為酶的輔基或輔酶參與新陳代謝；如B1它就是脫氧酶的輔酶。氨基酸也

16、是許多微生物所需要的生長因子，這與它們?nèi)狈铣砂被岬哪芰τ嘘P(guān)，因此，必須在它們的生長培養(yǎng)基里補(bǔ)充這些氨基酸或者含有這些氨基酸的小肽物質(zhì)，如Leuconostocmesenteroides生長機(jī)需要17種氨基酸才能生長。嘌呤(或)嘧啶作為生長因子在微生物機(jī)體內(nèi)的作用主要是作為酶的輔酶或輔基，以及用來合成核酸和輔酶。無機(jī)鹽礦質(zhì)元素也是微生物生長所不可缺少的營養(yǎng)物質(zhì)，它們具有以下作用：參加微生物中氨基酸和酶的組成。調(diào)節(jié)微生物的原生質(zhì)膠體狀態(tài)，維持細(xì)胞的滲透與平衡。酶的激活劑。根據(jù)微生物對礦質(zhì)元素需要量大小可以把它分成大量元素和微量元素。大量元素：Na、K、Mg、Ca、S、P等。微量元素是指那些在微

17、生物生長過程中起重要作用，而機(jī)體對這些元素的需要量極其微小的元素，通常需要量在10-6-10-8mol/L:鋅、錳、鈉、氯、鉬、硒、鈷、銅、鎢、鎳、硼等。水是微生物生長所必不可少的，水在細(xì)胞中的生理功能主要有起到溶劑與運(yùn)輸介質(zhì)的作用，營養(yǎng)物質(zhì)的吸收與代謝產(chǎn)物的分泌必須以水為介質(zhì)才能完成；參與細(xì)胞內(nèi)一系列化學(xué)反應(yīng)；維持蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子穩(wěn)定的天然構(gòu)象；因?yàn)樗谋葻岣?，是熱的良好?dǎo)體，能有效地吸收代謝過程中產(chǎn)生的熱并及時(shí)地將熱迅速散發(fā)出體外，大而有效地控制細(xì)胞內(nèi)溫度的變化；通過水合作用與脫水作用控制由多亞基組成的結(jié)構(gòu)，如微管、鞭毛的組裝與解離。第二節(jié)微生物的營養(yǎng)類型由于微生物種類繁多，其營養(yǎng)

18、類型(nutritional)比較復(fù)雜，人們常在不同層次上和側(cè)重點(diǎn)上對微生物營養(yǎng)類型進(jìn)行劃分。劃分依據(jù)營養(yǎng)類型特點(diǎn)碳源自養(yǎng)型以CO2為唯一或主要碳源異養(yǎng)型以有機(jī)物為碳源光能營養(yǎng)型以光為能源能源化能營養(yǎng)型以有機(jī)物氧化釋放的化學(xué)能為能源電子供體無機(jī)營養(yǎng)型以還原性無機(jī)物為電子供體有機(jī)營養(yǎng)型以有機(jī)物為電子供體根據(jù)碳源、能源及電子供體性質(zhì)的不冋，可將絕大多數(shù)微生物分為光能無機(jī)自養(yǎng)型（Photolithoautotrphy）、光冃能有機(jī)異養(yǎng)型（photoorganoheterotrphy）、化冃能無機(jī)自養(yǎng)型（chemolithoautotrphy）、化能有機(jī)自養(yǎng)型（chemoorganoheterotro

19、phy）四種類型。營養(yǎng)類型電子供體碳源能源舉例光能自養(yǎng)型H、HS、S、HO222CO2光能藍(lán)細(xì)菌、藻類光能異養(yǎng)型有機(jī)物有機(jī)物光能紅螺細(xì)菌化學(xué)能氫細(xì)菌、硫桿菌、化能自養(yǎng)型HHS、NHNO-、Fe2+CO2、23、22（無機(jī)物氧化）硝化桿菌等化學(xué)能全部真核微生物、化能異養(yǎng)型有機(jī)物有機(jī)物（有機(jī)物氧化）絕大多數(shù)細(xì)菌必須明確，無論那種分類方式，不同營養(yǎng)類型之間的界限并非絕對的，異養(yǎng)型微生物并非不能利用CO2,只是不能以CO2為唯一或主要碳源進(jìn)行生長，而且在有機(jī)物存在的情況下也可將CO2同化為細(xì)胞物質(zhì)。同樣，自養(yǎng)型微生物也并非不能利用有機(jī)物進(jìn)行生長。另外，有些微生物在不同生長條件下生長時(shí)，其營養(yǎng)類型也會(huì)發(fā)

20、生改變，例如紫色非硫細(xì)菌在沒有有機(jī)物時(shí)可以同化CO2，為自養(yǎng)型微生物，而當(dāng)有機(jī)物存在時(shí)，它又可以利用有機(jī)物進(jìn)行生長，此時(shí)它為異養(yǎng)型微生物。再如紫色非硫細(xì)菌在光照和厭氧條件下可利用光能生長，為光能營養(yǎng)型微生物，而在黑暗與好氧條件下，依靠有機(jī)物氧化產(chǎn)生的化學(xué)能生長，則為化能營養(yǎng)型微生物。微生物類型的可變性無疑有利于提高微生物對環(huán)境條件的適應(yīng)能力。第三節(jié)營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的方式微生物沒有專門攝取營養(yǎng)物質(zhì)的器官，它們攝取營養(yǎng)是依靠整個(gè)細(xì)胞表面進(jìn)行的。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（

21、原生質(zhì)膜、細(xì)胞壁、莢膜等）。根據(jù)物質(zhì)運(yùn)輸過程的特點(diǎn)，可將物質(zhì)的運(yùn)輸方式分為自由擴(kuò)散、促進(jìn)擴(kuò)散、主動(dòng)運(yùn)輸、基團(tuán)轉(zhuǎn)移。一、自由擴(kuò)散自由擴(kuò)散也稱單純擴(kuò)散。原生質(zhì)膜是一種半透性膜，營養(yǎng)物質(zhì)通過原生質(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。自由擴(kuò)散是非特異性的，但原生質(zhì)膜上的含水小孔的大小和形狀對參與擴(kuò)散的營養(yǎng)物質(zhì)分子有一定的選擇性。它有以下特點(diǎn)：物質(zhì)在擴(kuò)散過程中沒有發(fā)生任何反應(yīng)；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。自由擴(kuò)散不是微生物細(xì)胞吸收營養(yǎng)物的主要方式，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、一些氣體（O2、CO2）及某些氨基酸在一

22、定程度上也可通過自由擴(kuò)散進(jìn)出細(xì)胞。二、促進(jìn)擴(kuò)散與自由擴(kuò)散一樣，促進(jìn)擴(kuò)散也是一種被動(dòng)的物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式，在這個(gè)過程中不消耗能量，參與運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)本身的分子結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化，不能進(jìn)行逆濃度運(yùn)輸，運(yùn)輸速率與膜內(nèi)外物質(zhì)的濃度差成正比。需要載體參與。通過促進(jìn)擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞的營養(yǎng)物質(zhì)主要有氨基酸、單糖、維生素及無機(jī)鹽等。一般微生物通過專一的載體蛋白運(yùn)輸相應(yīng)的物質(zhì)，但也有微生物對同一物質(zhì)的運(yùn)輸由一種以上的載體蛋白來完成。三、主動(dòng)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。與上面兩種運(yùn)輸相比它的一個(gè)重要特點(diǎn)是物質(zhì)運(yùn)輸過程中需要消耗能量，而且可以進(jìn)行逆濃度運(yùn)輸。在主動(dòng)運(yùn)輸過程中，運(yùn)輸物質(zhì)所需要的能量來源

23、因微生物不同而不同，好氧型微生物與兼性厭氧微生物直接利用呼吸能，厭氧微生物利用化學(xué)能，光合微生物利用光能。主動(dòng)運(yùn)輸與促進(jìn)擴(kuò)散類似之處在于物質(zhì)運(yùn)輸過程中同樣需要載體蛋白，載體蛋白通過構(gòu)象變化而發(fā)跡與被運(yùn)輸物質(zhì)之間的親和力大小，使兩者之間發(fā)生可逆性結(jié)合與分離，從而完成相應(yīng)物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸，區(qū)別在于主動(dòng)運(yùn)輸過程中的載體蛋白構(gòu)象變化需要消耗能量。四、基團(tuán)移位基團(tuán)移位是另一種類型的主動(dòng)運(yùn)輸，它與主動(dòng)運(yùn)輸方式的不同之處在于它有一個(gè)復(fù)雜的運(yùn)輸系統(tǒng)來完成物質(zhì)的運(yùn)輸，而物質(zhì)在運(yùn)輸過程中發(fā)生化學(xué)變化?；鶊F(tuán)轉(zhuǎn)移主要存在于厭氧型和兼性厭氧型細(xì)胞中，主要用于糖的運(yùn)輸，脂肪酸、核苷、堿基等也可以通過這種方式運(yùn)輸。在研究大腸

24、桿菌對葡萄糖和金黃色葡萄糖對乳糖的吸收過程中，發(fā)現(xiàn)這些糖進(jìn)入細(xì)胞后以磷酸糖的形式存在于細(xì)胞質(zhì)中，表明這些糖在運(yùn)輸過程中發(fā)生了磷酸化作用，其中的磷酸基團(tuán)來源于胞內(nèi)的磷酸烯醇式丙酮酸（PEP），因此也將基團(tuán)轉(zhuǎn)位稱為磷酸烯醇式丙酮酸-磷酸糖轉(zhuǎn)移酶運(yùn)輸系統(tǒng)（PTS），PTS通常由五種蛋白質(zhì)組成，包括酶I、酶II、和一種低相對分子量的熱穩(wěn)定蛋白質(zhì)（HPr）。在糖的運(yùn)輸過程中，PEP上的磷酸基團(tuán)逐步通過酶I、HPr的磷酸化與去磷酸化作用，最終在酶II的作用下轉(zhuǎn)移到糖，生成磷酸糖放于細(xì)胞質(zhì)中。PEP-P+HPrHPr-p+酶I酶I+丙酮酸酶I-P+HPr酶III+酶IHPr-P+酶III酶III-P+HPr

25、糖+酶III-P糖-P+酶III四種運(yùn)送營養(yǎng)方式的比較比較項(xiàng)目單純擴(kuò)散促進(jìn)擴(kuò)散主動(dòng)運(yùn)輸基團(tuán)移位特異載體蛋白無有有有運(yùn)送速度慢快快快溶質(zhì)運(yùn)送方向由濃至稀由濃至稀由稀至濃由稀至濃平衡時(shí)內(nèi)外濃度內(nèi)外相等內(nèi)外相等內(nèi)部高內(nèi)部高運(yùn)送分子無特異性特異性特異性特異性能量消耗不需要Hu女IflJ女Hu女運(yùn)送前后溶質(zhì)分子不變不變不變改變載體飽和效應(yīng)無有有有與溶質(zhì)類似物無競爭性有競爭性有競爭性有競爭性運(yùn)送抑制劑無有有有運(yùn)送對象舉例水、甘油乙糖、S02-、P03-44氨基酸、乳糖等葡萄糖、果糖、醇、O2、co2糖類，少量無機(jī)嘌呤、嘧啶等離子第四節(jié)培養(yǎng)基培養(yǎng)基：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)。無

26、論是以微生物為材料的研究，還是利用微生物生產(chǎn)生物制品，都必須進(jìn)行培養(yǎng)基配制，它是微生物學(xué)研究和微生物發(fā)酵生產(chǎn)的基礎(chǔ)。一、配制培養(yǎng)基的原則1目的明確根據(jù)不同的微生物的營養(yǎng)要求配制針對強(qiáng)的培養(yǎng)基。2營養(yǎng)協(xié)調(diào)注意各種營養(yǎng)物質(zhì)的濃度與配比。碳氮比指培養(yǎng)基中碳元素與氮元素的物質(zhì)的量比值，有時(shí)也指培養(yǎng)基中還原糖與粗蛋白之比。例如，在利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸的過程中，培養(yǎng)基碳氮比為4/1時(shí)，菌體量繁殖，谷氨酸積累少；當(dāng)培養(yǎng)基碳氮比為3/1時(shí)，菌體繁殖受到抑制，谷氨酸產(chǎn)量則大量增加。再如，在抗生素發(fā)酵生產(chǎn)過程中，可以通過控制培養(yǎng)基中速效氮（或碳）源與遲效氮（或碳）源之間的比例來控制菌體生長與抗生素的合成協(xié)調(diào)。

27、3.控制PH、滲透壓等條件培養(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。各類微生物生長繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物的最適PH條件各不相同，一般來講，細(xì)胞生長的最適PH范圍在PH7.0-8.0之間，放線菌在7.5-8.5之間，酵母菌在3.8-6.0之間，而霉菌則在4.0-5.8之間。4經(jīng)濟(jì)節(jié)約在配制培養(yǎng)基時(shí)應(yīng)盡量利用廉價(jià)且易于獲得的原料為培養(yǎng)基成分，特別在發(fā)酵工業(yè)中，培養(yǎng)基用量很大，利用低成本的原料更體現(xiàn)出其經(jīng)濟(jì)價(jià)值。如在微生物單細(xì)胞蛋白的工業(yè)生產(chǎn)中，常常用利用糖蜜、豆制品工業(yè)廢液等作為培養(yǎng)基的原料，另外大量的農(nóng)副產(chǎn)呂如麩皮、米糠、玉米漿、酵母浸膏、酒糟、豆餅、花生餅等

28、都是常用的發(fā)酵工業(yè)原料。經(jīng)濟(jì)節(jié)約原則大致有：以粗代精、以野代家、以廢代好、以簡代繁、以烴代糧、以纖代糖、以氮代朊和以國（產(chǎn)）代進(jìn)（口）等方面。二、培養(yǎng)基的類型及應(yīng)用培養(yǎng)基種類繁多，根據(jù)其成分、物理狀態(tài)和用途可將培養(yǎng)分成多種類型。1按成分不同劃分（1）天然培養(yǎng)基含用化學(xué)成分還不清楚或化學(xué)成分不恒定的天然有機(jī)物。牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基和麥芽汁培養(yǎng)基就屬于此類。常用的天然有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)包括牛肉膏、蛋白胨、酵母浸膏、豆芽汁、玉米粉、牛奶等。天然培養(yǎng)基成本較低，除在實(shí)驗(yàn)室經(jīng)常使用外，也適于用來進(jìn)行工業(yè)大規(guī)模的微生物發(fā)酵生產(chǎn)。（2）合成培養(yǎng)基是化學(xué)成分完全了解的物質(zhì)配制而成的培養(yǎng)基。高氏1號(hào)培養(yǎng)基和查氏培養(yǎng)基就

29、屬于此種類型。配制合成培養(yǎng)基時(shí)重復(fù)性強(qiáng)但與天然培養(yǎng)基相比其成本較高，微生物在其中生長速度較慢，一般適用于在實(shí)驗(yàn)室用來進(jìn)行有關(guān)微生物營養(yǎng)需求、代謝、分類鑒定、生物量測定、菌種選育及遺傳分析等方面的研究工作。2根據(jù)物理狀態(tài)劃分（1）固體培養(yǎng)基在液體培養(yǎng)基中加入一定量凝固劑，使其成為固體狀態(tài)即為固體培養(yǎng)基。培養(yǎng)基中的瓊脂含量一般為1.5%-2.0%理想的凝固劑應(yīng)具有下列條件：不被所培養(yǎng)的微生物分解利用；在微生物生長的溫度范圍內(nèi)保持固體狀態(tài)；凝固劑凝固溫度不能太低，否則不利于微生物的生長；凝固劑對所培養(yǎng)的微生物無毒害作用；凝固劑在滅菌過程中不會(huì)被破壞；透明度好，粘著力強(qiáng)。常用的凝固劑有瓊脂（agar）

30、、明膠和硅膠等。對絕大多數(shù)微生物而言，瓊脂是最理想的凝固劑，瓊脂是藻類（石花菜）中提取的一種高度分支的復(fù)雜多糖。除在液體培養(yǎng)基中加入凝固劑制備的固體培養(yǎng)外，一些由天然固體基質(zhì)制成的培養(yǎng)基也屬于固體培養(yǎng)基。如馬鈴薯塊、胡蘿卜條、米糠等制成的固體狀態(tài)的培養(yǎng)基就屬于此類。又如生產(chǎn)酒的酒曲，生產(chǎn)食用菌的棉子殼培養(yǎng)基。在實(shí)驗(yàn)室中，固體培養(yǎng)基一般加入平皿或試管中，制成培養(yǎng)微生物的平板或斜面。固體培養(yǎng)基為微生物提供一個(gè)營養(yǎng)表面，單個(gè)微生物細(xì)胞在這個(gè)營養(yǎng)表面進(jìn)行生長繁殖，可以形成單個(gè)菌落。固體培養(yǎng)基常用來進(jìn)行微生物的分離、鑒定、活菌計(jì)數(shù)及菌種保藏。（2）半固體培養(yǎng)基半固體培養(yǎng)基中凝固劑的含量少比固體培養(yǎng)基少，培養(yǎng)基中瓊脂含量一般為0.2%-0.7%。半固體培養(yǎng)常用來觀察微生物的運(yùn)動(dòng)特征、分類鑒定及噬菌體效價(jià)滴定等。（3）液體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基中未加任何凝固劑，在用液體培養(yǎng)基培養(yǎng)微生物時(shí)，通過振蕩或攪拌可以增加培養(yǎng)基的通氣量，同時(shí)使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)分布均勻。液體培養(yǎng)基常用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)及在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行微生物的基礎(chǔ)理論和應(yīng)用方面的研究。3按用途劃分（1）基礎(chǔ)培養(yǎng)基盡管不同微生物的營養(yǎng)需求不同，但大多數(shù)微生物所需的基本營養(yǎng)物質(zhì)是相同的?；A(chǔ)培養(yǎng)基是含有一般微生物生長繁殖所需的基本營養(yǎng)物質(zhì)的培養(yǎng)基。牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基是最常用的基礎(chǔ)培養(yǎng)基。（2）加富培養(yǎng)基也稱為營養(yǎng)培養(yǎng)基，即