微生物的營養(yǎng)知識(shí)總結(jié)

1、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。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（一）化學(xué)元素 （chemical element）:大量元素 （macro element） : 碳、氫、氧、氮、磷、硫、鉀、鎂、鈣、鐵（其中前 六種占細(xì)菌細(xì)胞干重的 97% ）。微量元素 （trace element） : 鋅、錳、鈉、氯、鉬、硒、鈷、銅、鎢、鎳 、硼。微生物、動(dòng)物、植物之間存在“營養(yǎng)上的統(tǒng)一性”

2、 。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異， 也隨菌齡及培 養(yǎng)條件不同在一定范圍內(nèi)發(fā)生變化。（二）微生物細(xì)胞的化學(xué)成分及分析微生物細(xì)胞中的各種元素的 存在形式 ：主要以水、有機(jī)物、無機(jī)物的形式存在于細(xì) 胞中。微生物細(xì)胞的化學(xué)組成的 影響因素 ： 微生物種類、菌齡、培養(yǎng)條件。（三）元素在細(xì)胞內(nèi)存在形式上述元素主要以水、有機(jī)物、無機(jī)鹽的形式存在于細(xì)胞中：1、有機(jī)物 ：蛋白質(zhì)、糖、脂類、核酸、維生素及其降解產(chǎn)物 .2、無機(jī)物 ：參與有機(jī)物組成單獨(dú)存在于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)以無機(jī)鹽的形式存在 .3、水：約占細(xì)胞總重 70%90% ，以游離水和結(jié)合水兩種形式存在28% 。游離水：干重法可測得；結(jié)

3、合水：不易蒸發(fā)、不凍結(jié)、也不能滲透，占水總量的 17%與其他生物細(xì)胞相比? 共同成份：? 特殊成份：水肽聚糖無機(jī)鹽胞壁酸蛋白質(zhì)磷壁酸糖類D-型氨基酸脂類二氨基庚二酸核酸等吡啶二羧酸等化學(xué)成分及其分析有機(jī)成分：化學(xué)方法直接抽提然后定性定量 細(xì)胞破碎、獲得不同的亞顯微結(jié)構(gòu)，然后分析 無機(jī)成分：灰分測定 濕重、干重、細(xì)胞含水量、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 salts )? 生長因子( growth factor )? 水( water )微生物與動(dòng)植物營養(yǎng)要素的比較動(dòng)物微生物綠色植物(異養(yǎng)

4、)異養(yǎng)自養(yǎng)(自養(yǎng))碳源糖類、脂肪糖、醇、有機(jī)酸等二氧化碳、碳酸二氧化碳鹽等氮源蛋白質(zhì)及其降解物蛋白質(zhì)及其降解無機(jī)氮化物、氮無機(jī)氮化物物、有機(jī)氮化物能源與碳源同與碳源同氧化無機(jī)物或利利用日光能用日光能生長維生素有些需要維生素等不需要不需要因子生長因子無機(jī)無機(jī)鹽無機(jī)鹽無機(jī)鹽無機(jī)鹽元素水分水水水水一)、碳源( Carbon source )：定義 ： 凡可被用來構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)或代謝產(chǎn)物中碳素來源的營養(yǎng)物質(zhì)。功能 ： 提供合成細(xì)胞物質(zhì)及代謝物的原料 ;并為整個(gè)生理活動(dòng)提供所需要能源（異養(yǎng) 微生物）。種類 : 無機(jī)含碳化合物：如和碳酸鹽等。有機(jī)含碳化合物：糖與糖的衍生物（多糖：如淀粉、麩皮、米糠等；飴糖；

5、單 糖）脂類醇類 有機(jī)酸、烴類、芳香族化合物以及各種含氮的化合物。碳源功能? C 素構(gòu)成細(xì)胞及代謝產(chǎn)物的骨架? C 素是大多數(shù)微生物代謝所需的能量來源碳源種類? 無機(jī) C 源： 、碳酸鹽，只能被自養(yǎng)微生物利用? 有機(jī) C 源：各種糖類，其次是有機(jī)酸、醇類、 脂類和烴類化合物微生物的碳源譜類型元素水平化合物水平培養(yǎng)基原料水平有機(jī)碳CHON復(fù)X雜蛋白質(zhì)、 核酸等牛肉膏、蛋白胨、花生餅粉等CHON多數(shù)氨基酸、 簡單蛋白質(zhì)等一般氨基酸、明膠等CHO糖、有機(jī)酸、 醇、脂類等葡萄糖、蔗糖、各種淀粉、糖蜜等CH烴類天然氣、石油及其不同餾份、石蠟油等無機(jī)碳C(?)COCOX等（二）氮源 （ Nitrogen

6、source ）：定義 ：凡用來構(gòu)成菌體物質(zhì)或代謝產(chǎn)物中氮素來源的營養(yǎng)源。 種類：無機(jī)氮：銨鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、尿素、氨、N 2 2 等；有機(jī)氮：蛋白質(zhì)及其降解產(chǎn)物（如胨、肽、氨基酸等） 、牛肉膏、魚粉、花生 餅粉、黃豆餅粉、玉米漿等功能 ：提供合成細(xì)胞中含氮物，如蛋白質(zhì)、核酸，以及含氮代謝物等的原料。少數(shù)細(xì)菌可以銨鹽、硝酸鹽等氮源為能源。微生物的氮源譜類型元素水平化合物水平培養(yǎng)基原料水平有機(jī)氮NCHO復(fù)X雜蛋白質(zhì)、 核酸等牛肉膏、酵母膏、餅粕粉、蠶蛹粉等NCH尿素、一般氨基酸、O簡單蛋白質(zhì)等尿素、蛋白胨、明膠等無NHNH 3、銨鹽等(NH4) 2SO 4 等機(jī)NO硝酸鹽等等氮N氮?dú)饪諝庠S多

7、腐生型細(xì)菌、腸道菌、動(dòng)植物致病菌一般都能利用銨鹽或硝酸鹽作為氮源。大腸桿菌、 產(chǎn)氣桿菌、 枯草桿菌、 銅綠假單胞菌等都可以利用硫酸銨、 硝酸銨作為氮源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等氮源種類分子態(tài)氮：固氮微生物以分子氮為唯一氮源無機(jī)態(tài)氮：硝酸鹽、銨鹽幾乎所有微生物能利用有機(jī)態(tài)氮：蛋白質(zhì)及其降解產(chǎn)物a 速效氮源：實(shí)驗(yàn)室常用牛肉膏、蛋白質(zhì)、玉米漿、酵母膏做氮源遲效氮b 遲效氮源：生產(chǎn)用豆餅、葵花餅、花生餅等。蛋白氮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 源。這種氮源無機(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， 叫做 速

8、效氮源 。 速效氮源，通常有利于機(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 常用的無機(jī)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、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。營養(yǎng)物質(zhì)及其生理功能能源： 能為微生物生命活動(dòng)提供能量來源的營養(yǎng)物或輻射能稱為能源?；瘜W(xué)能：有機(jī)物 -化能異養(yǎng)微生物 和 無機(jī)物 -化能自養(yǎng)微生物光能化能無機(jī)自養(yǎng)型微生物的能源都是一些 還原態(tài)的無機(jī)物 ，例如 NH 4+、NO2-、S、H2S、H2 和 Fe2+ 等。能利用這種能源的微生物都是一些原核生物，包括亞硝酸細(xì)菌、硝酸細(xì)

9、 菌、硫化細(xì)菌、硫細(xì)菌、氫細(xì)菌和鐵細(xì)菌等。在微生物生長過程中，具體某一種營養(yǎng)物質(zhì)可同時(shí) 兼有幾種營養(yǎng)要素的功能 ，如氨 基酸即可以作為某些微生物的碳源和氮源，又是能源。（三）無機(jī)鹽（ inorganic salt ）定義 ： 為微生物細(xì)胞生長提供碳、氮源以外的多種重要元素（包括大量元素和微量元素）的物質(zhì)，多以無機(jī)鹽的形式共給。大量元素 ：P、S、K、Mg、Ca、Na、Fe（微生物生長所需濃度在 10-3 10-4 mol/L ）微量元素 ：Cu、Zn、Mn、Mo、Co（ 微生物生長所需濃度在 10-6 10-8 mol/L ） 一般微生物生長所需要的無機(jī)鹽有：硫酸鹽、磷酸鹽、氯化物以及含有鈉、

10、鉀、鎂、鐵 等金屬元素的化合物。無機(jī)鹽生理功能構(gòu)成微生物細(xì)胞的組成成分調(diào)解微生物細(xì)胞的滲透壓， pH 值和氧化還原電位。有些無機(jī)鹽如 S、Fe 還可做為自養(yǎng)微生物的能源。構(gòu)成酶活性基的組成成分，維持 E活性。Mg、Ca、K 是多種 E的激活劑。無機(jī)元素的來源和功能元素人為提供形式生理功能PKH 2PO 4、K2HPO 4核酸、磷酸和輔酶的成分SMgSO 4含硫氨基酸、含硫維生素成分KKH 2PO 4、K2HPO 4酶的輔因子、維持電位差和滲透壓NaNaCl維持滲透壓、某些細(xì)菌和藍(lán)細(xì)菌需要CaCa(NO 3)2 、CaCl 2胞外酶穩(wěn)定劑、蛋白酶輔因子、細(xì)菌芽孢和真菌孢子形成MgMgSO 4固氮

11、酶輔因子、葉綠素成分FeFeSO 4Cyt 成分；合成葉綠素、白喉毒素和氯高鐵血紅素所需MnMnSO 4超氧化物歧化酶、氨肽酶、 L- 阿拉伯糖異構(gòu)酶等的輔因子CuCuSO 4氧化酶、酪氨酸酶的輔因子ZnZnSO 4堿性磷酸酶、脫氫酶、肽酶、脫羧酶輔因子Mo(NH 4)6 Mo7O24固氮酶和同化型及異化型硝酸鹽還原酶的成分營養(yǎng)物質(zhì)及其生理功能微量元素通常沒有必要另外加入。微量元素中許多是重金屬元素，過量不能提高機(jī)體的代謝活性，反而產(chǎn)生毒害作用， 而且單獨(dú)一種微量元素過量產(chǎn)生的毒害作用更大， 因此， 微生物生長所需要的微量元素 一定要控制在正常的濃度范圍內(nèi)。（四）生長因素（ growth fa

12、ctor ）定義 :它是一類對(duì)微生物正常生活所不可缺少而需要量又不大，但微生物自身不能用 簡單的碳源或氮源合成， 或合成量不足以滿足機(jī)體生長需要的有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)。 不同微生物 需求的生長因子的 種類和數(shù)量不同 。缺乏合成生長因子能力的微生物稱為營養(yǎng)缺陷型微生物 主要包括：維生素、氨基酸、堿基維生素有的微生物自己不能合成維生素，需要外加，主要是 B 族維生素、硫胺素、葉酸、泛 酸、核黃素等，如生產(chǎn)味精需加生物素（是 B 族中的一種即 VH ）。氨基酸有些微生物自己不能合成某種 AA ，必須給予補(bǔ)充，如賴 AA 發(fā)酵所用的黃色短桿菌 不能合成環(huán)絲 AA，為環(huán)絲 AA 缺陷型菌株， 在培養(yǎng)基中必須添加

13、含環(huán)絲 AA 的氮源。 如 豆餅水解液或毛發(fā)水解液等。各種菌合成 AA 的能力有很大差別，一般 G菌強(qiáng)于 G ，大腸桿菌自己能合成全部AA ，沙門氏菌能合成大部分 AA ，有的菌合成 AA 能力極弱， 如腸道串珠菌需從外界補(bǔ)充 19 種 AA 。堿基嘧啶和嘌呤是核酸和輔 E 的重要組分，是許多微生物必須的生長因素。 有些微生物不僅不能合成嘧啶和嘌呤， 而且不能將補(bǔ)充的嘧啶和嘌呤結(jié)合在核苷酸上， 還必須供給核苷酸， 有的菌需補(bǔ)充卟啉或其衍生物， 還有的菌需供給 (低碳) 脂肪酸等。最早發(fā)現(xiàn)的生長因子是維生素， 目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)許多維生素都能起生長因子的作用。 維 生素大部分是構(gòu)成酶的輔基或輔酶， 需

14、要量很少， 但是缺少維生素微生物不能正常生長。有些微生物缺乏或喪失合成某種或某些氨基酸的酶， 所以不能合成生長所必需的氨基 酸，這類微生物 被稱為 “氨基酸缺 陷型”。例 如：腸膜明串 珠菌 ( leuconostoc mesenteroides )常常需要由外源供給多種氨基酸才能生長。另外有些微生物生長還需要其它特殊的成分， 例如某些乳酸桿菌生長需要核苷；某些 酵母菌和真菌生長需要肌醇；某些肺炎球菌生長需要膽堿等。根據(jù)微生物對(duì)生長因子的需要存在差異，可分為：野生型 ( (wild type) ) 又稱原養(yǎng)型不需要生長因子而能在基礎(chǔ)培養(yǎng)基上生長的菌株?duì)I養(yǎng)缺陷型 ( (auxotroph) )某

15、些菌株發(fā)生突變 (自然突變或人工誘變 )后，失去合成某種 ( 或某些 )對(duì)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 )的能力，必須從外界環(huán)境獲得該 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) ，相應(yīng)的野生型菌株稱 為原養(yǎng)型 (prototroph) 。營養(yǎng)缺陷型菌株經(jīng)常用來進(jìn)行微生物遺傳學(xué)方面的研究。（五）水（ water ） 微生物細(xì)胞含水約占細(xì)胞鮮重的 7090 ，水作用是多方面的。水的功能 水是細(xì)胞中生化反應(yīng)的良好介質(zhì)；營養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物都必須溶解在水里， 才能被 吸收或排出體（細(xì)胞）外。水的比熱高，能有效的吸收代謝過程中放出的熱量，不致

16、使細(xì)胞的溫度驟然上升。 水能維持細(xì)胞的膨壓（控制細(xì)胞形態(tài)） 。水活度的表示方法微生物可利用的水用水活度來表示 （Qw），Qw 是指在相同的溫度和壓力下， 溶液中水 的蒸氣壓和純水的蒸氣壓的比即an=P 溶液 /P 純水微生物生長所需的水活度通常在0.63 0.99 之間，細(xì)菌水活度較高為 0.8 ，酵母菌次之，耐旱的微生物水活度為 0.6， 水 中溶質(zhì)越高水活度越低。 微生物對(duì)水的需要程度（水對(duì)微生物生長的影響）常用環(huán)境（或基質(zhì)）中的水活度值（ water activity, w）表示。所謂 w 就是水的有效濃度。 定義：水活度為在一定的溫度條件下，溶液的蒸汽壓（材料上部蒸氣相中水濃度） 與純

17、水的蒸汽壓（即純水上部蒸氣相中水濃度）之比，即： w =P/PoP 表示溶液的蒸汽壓Po 表示純水的蒸汽壓w 的要求在w為 0.600.99 的環(huán)境條件均有微生物生長，但對(duì)某種微生物而言，它對(duì) 是一定的， 微生物對(duì)水的需求有相當(dāng)?shù)淖兓潭取?即微生物不同， 其生長的最適 w 亦不 同。幾類微生物生長最適 w微生物w一般細(xì)菌0.91酵母菌0.88霉菌0.80噬鹽細(xì)菌0.70噬鹽真菌0.65嗜高滲酵母0.60為了表示微生物生長與水的關(guān)系， 有時(shí)也常用相對(duì)濕度 (RH) 的概念(w100= RH)； 通常也用測定蒸氣相中相對(duì)濕度的方法得知溶液或物質(zhì)的水活度微生物的營養(yǎng)類型光能自養(yǎng)型 ：以光為能源，不

18、依賴任何有機(jī)物即可正常生長光能異養(yǎng)型 ：以光為能源，但生長需要一定的有機(jī)營養(yǎng)化能自養(yǎng)型 ：以無機(jī)物的氧化獲得能量，生長不依賴有機(jī)營物化能異養(yǎng)型 ：以有機(jī)物的氧化獲得能量，生長依賴于有機(jī)營養(yǎng)微生物營養(yǎng)類型 ( )劃分依據(jù)營養(yǎng)類型特點(diǎn)碳源自養(yǎng)型 (autotrophs)以 CO 2 為唯一或主要碳源異養(yǎng)型 (heterotrophs)以有機(jī)物為碳源能源光能營養(yǎng)型 (phototrophs)以光為能源化能營養(yǎng)型 (chemotrophs)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 (lithotrophs)以還原性無機(jī)物為電子供體有機(jī)營養(yǎng)型 (organotrophs)以有機(jī)物為電子供體微生物

19、的營養(yǎng)類型 （ ）營養(yǎng)類型電子供體碳源能源舉例光能無機(jī)自養(yǎng)H2、H2S、CO2光能著色細(xì)菌、藍(lán)細(xì)菌、藻類型（光能自養(yǎng)S或 H2O型）光能有機(jī)異養(yǎng)有機(jī)物有機(jī)物光能紅螺細(xì)菌型（光能異養(yǎng)型）化能無機(jī)自養(yǎng)H2、H2S、CO2化學(xué)能氫細(xì)菌、硫桿菌、 亞硝化單型（化能自養(yǎng)Fe 2+、NH 3（ 無機(jī)物氧化 ）胞菌屬、 甲烷桿菌屬、 醋桿型）或 NO 2-菌屬 (Acetobacter)化能有機(jī)異養(yǎng)有機(jī)物有機(jī)物化學(xué)能假單胞菌屬、芽孢桿菌屬、型（化能異養(yǎng)（有機(jī)物氧化 ）乳酸菌屬、 真菌、 原生動(dòng)物型）1、光能無機(jī)自養(yǎng)型（光能自養(yǎng)型）能以 CO 2 為主要唯一或主要碳源；進(jìn)行光合作用獲取生長所需要的能量；以無機(jī)

20、物如 H2、H2S、 S 等作為供氫體或電子供體，使 CO2 還原為細(xì)胞物質(zhì)；例如，藻類及藍(lán)細(xì)菌等和植物一樣，以水為電子供體（供氫體） ，進(jìn)行產(chǎn)氧型的光 合作用，合成細(xì)胞物質(zhì)。而紅硫細(xì)菌，以 H2S 為電子供體，產(chǎn)生細(xì)胞物質(zhì)，并伴隨硫元 素的產(chǎn)生2、光能有機(jī)異養(yǎng)型（光能異養(yǎng)型）不能以 CO 2 為主要或唯一的碳源；以有機(jī)物作為供氫體，利用光能將 CO 2 還原為細(xì)胞物質(zhì)； 在生長時(shí)大多數(shù)需要外源的生長因子；例如，紅螺菌屬中的一些細(xì)菌能利用異丙醇作為供氫體， 將 CO2 還原成細(xì)胞物質(zhì)， 同時(shí)積累丙酮。光能無機(jī)自養(yǎng)型和光能有機(jī)異養(yǎng)型微生物可利用光能生長， 在地球早期生態(tài)環(huán)境的演化 過程中起重要作

21、用 。3、化能有機(jī)異養(yǎng)型（化能自養(yǎng)型）生長所需要的能量來自無機(jī)物氧化過程中放出的化學(xué)能；以 CO 2或碳酸鹽作為唯一或主要碳源進(jìn)行生長時(shí)，利用 H2、H2S、Fe2+、NH3或 NO2- 等作為電子供體，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?cè)谧匀唤缥镔|(zhì)轉(zhuǎn)換過 程中起著重要的作用。 化能無機(jī)自養(yǎng)型只存在于微生物中，可在完全無機(jī)及無光的環(huán)境中生長。 它們廣泛分布于土壤及水環(huán)境中 ,參與地球物質(zhì)循環(huán)；4、化能有機(jī)異養(yǎng)型(化能異養(yǎng)型) 生長所需要的能量均來自有機(jī)物氧化過程中放出的化學(xué)能； 生長所需要的碳源主要是一些有機(jī)化合物，如淀粉、糖類、纖維素、有機(jī)酸

22、等。有機(jī)物通常既是碳源也是能源 ；大多數(shù)細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物都是化能有機(jī)異養(yǎng)型微生物； 所有致病微生物均為化能有機(jī)異養(yǎng)型微生物； 這類細(xì)菌包括硫細(xì)菌、硝化細(xì)菌、 H 細(xì)菌、鐵細(xì)菌等，硫細(xì)菌和硝化細(xì)菌與生產(chǎn)密切 相關(guān)。5、化能有機(jī)異養(yǎng)型(化能異養(yǎng)型)腐生型 (metatrophy) ：可利用無生命的有機(jī)物 (如動(dòng)植物尸體和殘?bào)w )作為碳源寄生型 (paratrophy) ：寄生在活的寄主機(jī)體內(nèi)吸取營養(yǎng)物質(zhì) ,離開寄主就不能生存； 在腐生型和寄生型之間還存在中間類型：兼性腐生型 (facultive metatrophy) ；兼性寄生型 (facultive paratrophy) ；不同營養(yǎng)類型

23、之間的界限并非絕對(duì)：o 異養(yǎng)型微生物并非絕對(duì)不能利用 CO 2 ；o 自養(yǎng)型微生物也并非不能利用有機(jī)物進(jìn)行生長；o 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)生改變o 微生物營養(yǎng)類型的可變性無疑有利于提高其對(duì)環(huán)境條件變化的適應(yīng)能力第二節(jié) 培養(yǎng)基培養(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) 培養(yǎng)基幾乎是一切對(duì)微生物進(jìn)行研究和利用工作的基礎(chǔ) 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；常規(guī)高壓蒸汽滅菌：1.05kg/cm 2， 121.3 15-30 分鐘；0

24、.56kg/cm 2， 112.6 15-30 分鐘 某些成分進(jìn)行分別滅菌；過濾除菌；一、選用和設(shè)計(jì)培養(yǎng)的原則和方法定義 ： 應(yīng)科研或生產(chǎn)的需要，由人工配制的、適合于不同微生物生長繁殖或積累代 謝產(chǎn)物用的營養(yǎng)基質(zhì)（混合養(yǎng)料） 。特點(diǎn) ： 任何培養(yǎng)基都應(yīng)具備微生物所需要的五大營養(yǎng)要素，且應(yīng)比例適當(dāng)。所以一 旦配成必須立即滅菌。用途 ：促使微生物生長；積累代謝產(chǎn)物；分離微生物菌種；鑒定微生物種類；微生 物細(xì)胞計(jì)數(shù)；菌種保藏；制備微生物制品。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。 培養(yǎng)基組分應(yīng)適合微生物的營養(yǎng)特點(diǎn)（ 目的明確 ） 營養(yǎng)物的濃度與比例應(yīng)恰當(dāng)（ 營養(yǎng)協(xié)調(diào) ） 物

25、理化學(xué)條件適宜（ 條件適宜 ）根據(jù)培養(yǎng)目的選擇原料及其來源（ 經(jīng)濟(jì)節(jié)約 ） （一）培養(yǎng)基組分應(yīng)適合微生物的營養(yǎng)特點(diǎn)培養(yǎng)不同的微生物必須采用不同的培養(yǎng)條件；培養(yǎng)目的不同，原料的選擇和配比不同；按微生物的主要類類群來說，它們所需要的培養(yǎng)基成分也不同：細(xì)菌：牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基 LB （Luria-Bertani）放線菌：高氏一號(hào)培養(yǎng)基真菌：查氏合成培養(yǎng)基 PDA （Potato-Dextrose-Agar） 酵母菌：麥芽汁當(dāng)對(duì)試驗(yàn)菌營養(yǎng)需求特點(diǎn)不清楚的時(shí)候，可以采用生長譜法進(jìn)行測定1、選擇適宜的營養(yǎng)物質(zhì)實(shí)驗(yàn)室一般培養(yǎng)：普通常用培養(yǎng)基；遺傳研究：成分清楚的合成培養(yǎng)基；生理、代謝研究：選用相應(yīng)的培養(yǎng)基配

26、方；例如枯草芽孢桿菌：一般培養(yǎng)：肉湯培養(yǎng)基或 LB 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；產(chǎn)蛋白酶：以玉米粉、黃豆餅粉為主的產(chǎn)酶培養(yǎng)基；（二）營養(yǎng)物的濃度與比例應(yīng)恰當(dāng) 濃度過高 微生物的生長起抑制作用，濃度過小 不能滿足微生物生長的需要。 碳氮比（ C/N ）直接影響微生物生長與繁殖及代謝物的形成與積累，故常作為考察 培養(yǎng)基組成時(shí)的一個(gè)重要指標(biāo)； 速效性氮（或碳）源與遲效性氮（或碳）源的比例 各種金屬離子間的比例一般（ 100/0.5-2 ）谷氨酸發(fā)酵培養(yǎng)基： 100/1121放線菌蛋白酶培養(yǎng)基： 100/1020（三）物理化學(xué)條件適宜1、pH : 各類微生物的最適生長 p

27、H 值各不相同 ：細(xì) 菌： 7.08.0 放線菌： 7.58.5酵母菌： 3.86.0 霉 菌： 4.05.8在微生物的生長和代謝過程中，由于營養(yǎng)物質(zhì)的利用和代謝產(chǎn)物的形成與積累，培養(yǎng)基的初始 pH 值會(huì)發(fā)生改變，為了維持培養(yǎng)基 pH 值的 相對(duì)恒定，通常采用下列兩種方式：內(nèi)源調(diào)節(jié) ：在培養(yǎng)基里加一些緩沖劑或不溶性的碳酸鹽；調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的碳氮比。外源調(diào)節(jié) ：按實(shí)際需要不斷向發(fā)酵液流加酸或堿液2、水活度在天然環(huán)境中， 微生物可實(shí)際利用的自由水或游離水的含量，一般用在一定的溫度和 壓力條件下 , 溶液的蒸汽壓力與同樣條件下純水蒸汽壓力之比表示，即：w=Pw/ P0w式中 Pw 代表溶液蒸汽壓力 ,

28、P0w 代表純水蒸汽壓力純水w 為 1.00, 溶液中溶質(zhì)越多 , w越小微生物一般在 w為0.60 0.99 的條件下生長 , w過低時(shí),微生物生長的遲緩期延長 ,比生長速率和總生長量減少。微生物不同，其生長的最適 w 不同2）滲透壓和 aw滲透壓 微生物適宜生長的 aw 為 0.6-0.998 之間等滲溶液適宜微生物生長高滲溶液細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離低滲溶液細(xì)胞吸水膨脹，直至破裂大多數(shù)微生物適合在等滲的環(huán)境下生長，而有的菌如 Staphylococcus aureus 則能在 3mol/L NaCl 的高滲溶液中生長。 能在高鹽環(huán)境 （2.86.2/L NaCl ）生長的微生物常被 稱為嗜鹽微生

29、物（ Halophiles ）。（ 3）氧化還原電勢各種微生物對(duì)培養(yǎng)基的氧化還原電勢的要求：好氧微生物： +0.3+0.4V,（ 在0.1V 以上的環(huán)境中均能生長 ）。 。 厭氧微生物：只能在 +0.1V 以下生長兼性厭氧微生物： +0.1V 以上呼吸、 +0.1V 以下發(fā)酵培養(yǎng)基是多氧化還原偶的復(fù)雜電化學(xué)系統(tǒng)，測出的Eh 值僅代表其綜合結(jié)果。對(duì)微生物影響最大的是：分子氧和分子氫的濃度 培養(yǎng)基中常用的還原劑：巰基乙酸、抗壞血酸、硫化氫、半胱氨酸、谷胱甘肽、二硫蘇糖醇等。3）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

30、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)可降低 值。培養(yǎng)基中加入氧化還原指示劑刃天青可對(duì)氧化還原電位進(jìn)行間接測定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 .（四）根據(jù)培養(yǎng)基的應(yīng)用目的選擇原料及其來源用于培養(yǎng)菌體種子的培養(yǎng)基營養(yǎng)應(yīng)豐富，氮源含量宜高（碳氮比低） ；用于大量生產(chǎn)代謝產(chǎn)物的培養(yǎng)基其氮源一般應(yīng)比種子培養(yǎng)基稍低， （但若發(fā)酵產(chǎn)物是含氮化合物時(shí)，有時(shí)還應(yīng)提高培養(yǎng)基的氮源含量） ；若代謝產(chǎn)物是次級(jí)代謝產(chǎn)物時(shí)要考 慮是否加入特殊元素或特

31、定的代謝產(chǎn)物；當(dāng)所設(shè)計(jì)的是大規(guī)模發(fā)酵用的培養(yǎng)基時(shí)，應(yīng)重視培養(yǎng)基中各成份的來源和價(jià)格，應(yīng) 選擇來源廣泛、價(jià)格低廉的原料，提倡以粗代精，以廢代好。4、經(jīng)濟(jì)節(jié)約配制培養(yǎng)基時(shí)應(yīng)盡量利用廉價(jià)且易于獲得的原料作為培養(yǎng)基成份 ,特別是在發(fā)酵工業(yè)中 ,以降低生產(chǎn)成本以粗代精 以“野”代“家”以廢代好 以簡代繁以烴代糧 以纖代糖以無機(jī)氮代蛋白精心設(shè)計(jì)、試驗(yàn)比較進(jìn)行生態(tài)模擬，研究某種微生物的培養(yǎng)條件；文獻(xiàn)查閱，設(shè)計(jì)特定微生物的培養(yǎng)基配方；試驗(yàn)比較，確定特定微生物的最佳培養(yǎng)條件；不同培養(yǎng)基配方的選擇比較單種成分來源和數(shù)量的比較幾種成分濃度比例調(diào)配的比較小型試驗(yàn)放大到大型生產(chǎn)條件的比較pH 和溫度試驗(yàn)二、培養(yǎng)基的類型

32、及應(yīng)用1按成份不同劃分天然培養(yǎng)基 (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(jī)物 組成合成培養(yǎng)基 (synthetic medium) ：是由化學(xué)成份完全了解的物質(zhì)配制而成的培養(yǎng)基， 也稱化學(xué)限定培養(yǎng)基 (chemically defined medium)2根據(jù)物理狀態(tài)劃分固體培養(yǎng)基；半固體培養(yǎng)基；液體培養(yǎng)基；3按用途劃分1 )基礎(chǔ)培養(yǎng)基 (minimum medium) ：在一定條件下含有某種微生物生長繁殖所需的基 本營養(yǎng)物質(zhì)的培養(yǎng)基，也稱為基本培養(yǎng)基。2 )完全培養(yǎng)基 (complete medium) 在一定條件下含有某種微生物生長繁殖所需的所有營養(yǎng)

33、物質(zhì)的培養(yǎng)基 (牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基就是枯草芽孢桿菌等的完全培養(yǎng)基)3)加富培養(yǎng)基和富集培 養(yǎng)基 (enrichment medium)在普通培養(yǎng)基 (如肉湯蛋白胨培養(yǎng)基) 中加入某些特殊營養(yǎng)物質(zhì)制成的一類營養(yǎng)豐富 的培養(yǎng)基。這些特殊營養(yǎng)物質(zhì)包括血液、血清、酵母浸膏、動(dòng)植物組織液等。用來培養(yǎng)營養(yǎng)要求比較苛刻的異養(yǎng)型微生物，如培養(yǎng)百日咳博德氏菌 (Bordetella pertussis) 需要含有血液的加富培養(yǎng)基。根據(jù)待分離微生物的特點(diǎn)設(shè)計(jì)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速度快， 并逐漸富集而占優(yōu)勢，從而 容易達(dá)到分離該種微生物的目的。 )鑒

34、別培 養(yǎng)基 (differential medium)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 ,可將該種微生物與其他微生物區(qū)分開來。培養(yǎng)基名稱加入化學(xué)物質(zhì)微生物代謝產(chǎn)物培養(yǎng)基特征性變化主要用途酪素培養(yǎng)基酪素胞外蛋白酶蛋白水解圈鑒別產(chǎn)蛋白酶菌株明膠培養(yǎng)基明膠胞外蛋白酶明膠液化鑒別產(chǎn)蛋白酶菌株油脂培養(yǎng)基食用油、土溫胞外脂肪酶由淡紅色變成深紅鑒別產(chǎn)脂肪酶色菌株淀粉培養(yǎng)基可溶性淀粉胞外淀粉酶淀粉水解圈鑒別產(chǎn)淀粉酶菌株H2 試 驗(yàn) 培 養(yǎng)醋酸鉛H2S產(chǎn)生黑色沉淀鑒別產(chǎn) H2S 菌基株糖發(fā)酵培養(yǎng)基溴甲酚紫乳酸、醋酸丙酸等由紫色變成鑒別腸道細(xì)菌黃色遠(yuǎn)藤氏培養(yǎng)基

35、堿性復(fù)紅、亞酸、乙醛帶金屬光澤深紅色鑒別水中大腸硫酸鈉菌落菌群伊紅美藍(lán)培養(yǎng)伊紅、美藍(lán)酸帶金屬光澤深紫色鑒別水中大腸基菌落菌群伊紅和美藍(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。 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。5 )選擇培養(yǎng)基 (selective medium) 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)需求或?qū)?/p>

36、某種化學(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。第三節(jié) 微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)的方式影響營養(yǎng)細(xì)胞進(jìn)入細(xì)胞的因素? 1 、營養(yǎng)物質(zhì)本身的性質(zhì)：相對(duì)分子質(zhì)量、溶解性、電負(fù)性、極性等? 2 、微生物所處的環(huán)境：溫度、 pH 、離子強(qiáng)度、誘導(dǎo)物質(zhì)、抑制劑等? 3 、微生物細(xì)胞的透過屏障：原生質(zhì)膜、細(xì)胞壁、莢膜、粘液層等 單純擴(kuò)散( simple diffusion )促進(jìn)擴(kuò)散( facilitated diffusion )主動(dòng)運(yùn)輸 (active transport)基團(tuán)移位 (group translocation)、單純

37、擴(kuò)散 (simple diffusion or passive diffusion)物質(zhì)跨膜擴(kuò)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(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、CO 2 )及某些氨基酸在一定 程度上也可通過擴(kuò)散進(jìn)出細(xì)胞。特點(diǎn)： 擴(kuò)散是非特異性的營養(yǎng)物質(zhì)吸收方式：如營養(yǎng)物質(zhì)通過細(xì)胞膜中的含水小孔， 由高濃度的胞外環(huán)境向低濃度的胞內(nèi)擴(kuò)散；在擴(kuò)散過程中營養(yǎng)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化：即既不與膜上的分子發(fā)生反應(yīng)，本 身的分子結(jié)構(gòu)也不發(fā)生變化；物質(zhì)運(yùn)輸?shù)乃俾瘦^慢：速率與胞內(nèi)外營養(yǎng)物質(zhì)的濃度差有關(guān)，即隨細(xì)胞膜內(nèi)外 該物質(zhì)濃度差的降低而減小，直到胞內(nèi)外物質(zhì)濃度相同； 不需要載體參與；擴(kuò)散是一個(gè)不需要代謝能的運(yùn)輸方式：因此，物質(zhì)不能進(jìn)行 逆濃度運(yùn)輸?？蛇\(yùn)送的養(yǎng)料有限：限于水、溶于水的氣體，及分子量小，脂溶性、極性小的 營養(yǎng)物質(zhì)。、促進(jìn)擴(kuò)散 (facilitated diffusion)特點(diǎn) ： 在促進(jìn)擴(kuò)散過程中 營養(yǎng)物質(zhì)本身在分子結(jié)構(gòu)上也不會(huì)發(fā)生變化 不消耗代謝能量，故不能進(jìn)行逆濃度運(yùn)輸 運(yùn)輸速率由胞內(nèi)外該物質(zhì)的濃度差與載體濃度決定 需要細(xì)胞膜上的載體蛋白(透過酶)參與物質(zhì)運(yùn)輸 被運(yùn)