第六章微生物營養(yǎng)與代謝

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微生物營養(yǎng)微生物攝取和利用營養(yǎng)物質(zhì)的過程。微生物代謝微生物體內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的總和。有了營養(yǎng)微生物才能代謝、生長和繁殖，并為人類提供各種有益代謝產(chǎn)物——起點(diǎn)。了解微生物的營養(yǎng)原理，是研究和利用微生物的必要基礎(chǔ)——培養(yǎng)基。第六章微生物營養(yǎng)與代謝CompanyLogo

第一節(jié)微生物營養(yǎng)物質(zhì)和營養(yǎng)類型第二節(jié)微生物營養(yǎng)物質(zhì)的吸收機(jī)制第三節(jié)培養(yǎng)基第四節(jié)微生物代謝CompanyLogo

第一節(jié)微生物營養(yǎng)物質(zhì)和營養(yǎng)類型一、微生物營養(yǎng)物質(zhì)及其功能水微生物營養(yǎng)物質(zhì)碳素化合物氮素化合物礦質(zhì)元素生長因子CompanyLogo

第一節(jié)微生物營養(yǎng)物質(zhì)和營養(yǎng)類型一、微生物營養(yǎng)物質(zhì)及其功能1、碳素化合物(碳源)：碳源：是微生物細(xì)胞內(nèi)碳素物質(zhì)或代謝產(chǎn)物中的C的來源。

占細(xì)胞干重的50%。

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第一節(jié)微生物營養(yǎng)物質(zhì)和營養(yǎng)類型一、微生物營養(yǎng)物質(zhì)及其功能1、碳素化合物(碳源)：微生物細(xì)胞中碳素的功能：（2）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CompanyLogo

第一節(jié)微生物營養(yǎng)物質(zhì)和營養(yǎng)類型一、微生物營養(yǎng)物質(zhì)及其功能1、碳素化合物(碳源)：甘薯、玉米粉、麩皮、米糠、野生植物的淀粉、酒糟、造紙廠亞硫酸液無機(jī)物（CO2）有機(jī)物葡萄糖、果糖、蔗糖、麥芽糖、淀粉有機(jī)酸、醇類、脂類微生物可以利用的碳源種類——非常廣泛CompanyLogo

第一節(jié)微生物營養(yǎng)物質(zhì)和營養(yǎng)類型一、微生物營養(yǎng)物質(zhì)及其功能1、碳素化合物(碳源)：甲烷氧化菌：甲烷、甲醇根據(jù)不同微生物對碳素利用的情況，可以做什么工作？不同的微生物利用碳素的情況洋蔥假單胞菌：九十多種碳素化合物纖維素分解菌（部分）：只利用纖維素148種碳源進(jìn)行鑒定CompanyLogo

第一節(jié)微生物營養(yǎng)物質(zhì)和營養(yǎng)類型一、微生物營養(yǎng)物質(zhì)及其功能2、氮素化合物（氮源）氮源：是構(gòu)成微生物細(xì)胞含氮物質(zhì)或代謝產(chǎn)物中的N素的來源。

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）無機(jī)氮NH4＋、NO3－、NO2－（多數(shù)微生物）有機(jī)氮蛋白質(zhì)、牛肉膏、酵母膏（多數(shù)微生物）、多肽、氨基酸尿素、玉米漿、餅粕（生產(chǎn)實踐）微生物可利用的氮素化合物：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)（硝化細(xì)菌——氨）。CompanyLogo

第一節(jié)微生物營養(yǎng)物質(zhì)和營養(yǎng)類型3、礦質(zhì)元素(無機(jī)鹽—磷酸鹽、硫酸鹽、氯化物等)

為機(jī)體提供了必要的金屬元素。一、微生物營養(yǎng)物質(zhì)及其功能CompanyLogo

第一節(jié)微生物營養(yǎng)物質(zhì)和營養(yǎng)類型3、礦質(zhì)元素(無機(jī)鹽)主要功能：a.構(gòu)成微生物細(xì)胞的多種結(jié)構(gòu)成分b.參與酶的組成，構(gòu)成酶的最大活性（Mg、Mn、Fe）c.維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性（Ca、Mg）d.維持細(xì)胞滲透壓平衡，有利于物質(zhì)的運(yùn)輸(K、Na)e.部分元素可作為少數(shù)類型微生物的能源(Fe、S)P、S、Fe、Mg、K、Ca(大量元素)Mn、Cu、Zn、Mo（微量元素）一、微生物營養(yǎng)物質(zhì)及其功能CompanyLogo

第一節(jié)微生物營養(yǎng)物質(zhì)和營養(yǎng)類型4、生長因子是指微生物生長必需的但本身不能合成（或合成不足的），需要從外界吸收的且需要量又很小的有機(jī)物質(zhì)。一、微生物營養(yǎng)物質(zhì)及其功能CompanyLogo

第一節(jié)微生物營養(yǎng)物質(zhì)和營養(yǎng)類型4、生長因子生長因子功能：構(gòu)成酶的輔基或輔酶生長因子分類（化學(xué)結(jié)構(gòu)、生理作用）：氨基酸核苷(或堿基)

維生素一、微生物營養(yǎng)物質(zhì)及其功能CompanyLogo

第一節(jié)微生物營養(yǎng)物質(zhì)和營養(yǎng)類型4、生長因子特點(diǎn)：（1）不同的微生物，它們生長所需要的生長因子各不相同克氏桿菌生物素、對氨基苯甲酸腸膜明串珠菌十七種氨基酸一、微生物營養(yǎng)物質(zhì)及其功能CompanyLogo

第一節(jié)微生物營養(yǎng)物質(zhì)和營養(yǎng)類型4、生長因子（2）微生物生長需要的生長因子會隨著外界條件的變化而變化魯毛霉：厭氧條件下：需維生素B與生物素好氧條件下：無需生長因子一、微生物營養(yǎng)物質(zhì)及其功能CompanyLogo

第一節(jié)微生物營養(yǎng)物質(zhì)和營養(yǎng)類型4、生長因子（3）對生長因子未知微生物的培養(yǎng)酵母膏、牛肉膏或動物、植物的組織液加入天然成分一、微生物營養(yǎng)物質(zhì)及其功能CompanyLogo

第一節(jié)微生物營養(yǎng)物質(zhì)和營養(yǎng)類型5、水分

微生物水分含量：營養(yǎng)細(xì)胞90%，孢子40%。生長、代謝必不可少的物質(zhì)。一、微生物營養(yǎng)物質(zhì)及其功能CompanyLogo

第一節(jié)微生物營養(yǎng)物質(zhì)和營養(yǎng)類型5、水分

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)b.溶劑與運(yùn)輸介質(zhì)c.細(xì)胞體內(nèi)溫度的緩沖劑作用一、微生物營養(yǎng)物質(zhì)及其功能CompanyLogo

第一節(jié)微生物營養(yǎng)物質(zhì)和營養(yǎng)類型5、水分水的活度（Aw）（有效性）一定溫度和壓力條件下，溶液中水的蒸汽壓力與同樣條件(T、P)下純水蒸汽壓力之比。溶液充分稀釋時Aw=Pw/P0w=n1/（n2+n1）

(n1為溶劑的摩爾數(shù)，n2為溶質(zhì)摩爾數(shù))定義公式是：Aw=Pw/P0w

Pw:溶液中水的蒸汽壓；P0w:純水的蒸汽壓一、微生物營養(yǎng)物質(zhì)及其功能CompanyLogo

第一節(jié)微生物營養(yǎng)物質(zhì)和營養(yǎng)類型5、水分微生物最適水的活度值細(xì)菌：0.93~0.99酵母菌：0.88~0.91霉菌：0.80左右正常：0.66~0.99特殊營養(yǎng)條件——氧

一、微生物營養(yǎng)物質(zhì)及其功能CompanyLogo

適宜aw值范圍微生物類群實例最適aw值0.97—0.96革蘭氏陰性桿菌假單胞菌屬0.97

不動桿菌屬大腸埃希氏菌0.95—0.91大多數(shù)細(xì)菌枯草芽孢桿菌梭菌屬0.95

乳桿菌屬0.94

鏈球菌屬0.94—0.87酵母菌產(chǎn)朊假絲酵母釀酒酵母0.940.90—0.86革蘭氏陰性球菌微球菌屬0.90

金黃色葡萄球菌0.860.93—0.80霉菌黑根霉

黑曲霉0.930.80—0.75嗜鹽細(xì)菌鹽生鹽桿菌0.750.65—0.60耐(嗜)高滲酵母菌魯氏酵母0.62

各種微生物最低水的活度值第一節(jié)微生物營養(yǎng)物質(zhì)和營養(yǎng)類型5、水分一、微生物營養(yǎng)物質(zhì)及其功能CompanyLogo

從營養(yǎng)的角度分異養(yǎng)型生物自養(yǎng)型生物所需要營養(yǎng)物質(zhì)有機(jī)物無機(jī)物生物種類動物植物第一節(jié)微生物營養(yǎng)物質(zhì)和營養(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)？微生物營養(yǎng)型自養(yǎng)型異養(yǎng)型能源碳源CO2有機(jī)化合物光能型化能型光能化學(xué)能光能自養(yǎng)型化能自養(yǎng)型光能異養(yǎng)型化能異養(yǎng)型CompanyLogo

第一節(jié)微生物營養(yǎng)物質(zhì)和營養(yǎng)類型

1、光能自養(yǎng)型（光能無機(jī)營養(yǎng)型）能夠利用光能并以CO2作為唯一或主要碳源進(jìn)行生長的微生物念珠藍(lán)細(xì)菌基本特點(diǎn)：B、供氫體：還原性無機(jī)物，還原CO2A、光合色素（葉綠素、細(xì)菌葉綠素、類胡蘿卜素和藻膽素）藍(lán)細(xì)菌二、微生物的營養(yǎng)類型CompanyLogo

實例：光葉綠素H2O＋CO2(CH2O)+O2↑（藍(lán)細(xì)菌）光菌綠素2H2S+CO2(CH2O)+H2O+2S（綠硫細(xì)菌和紫硫細(xì)菌）

第一節(jié)微生物營養(yǎng)物質(zhì)和營養(yǎng)類型

1、光能自養(yǎng)型（光能無機(jī)營養(yǎng)型）二、微生物的營養(yǎng)類型CompanyLogo

第一節(jié)微生物營養(yǎng)物質(zhì)和營養(yǎng)類型2、光能異養(yǎng)型(光能有機(jī)營養(yǎng)型）利用光能并以有機(jī)化合物作為唯一或主要碳源進(jìn)行生長的一類微生物。紫色非硫細(xì)菌基本特點(diǎn)：b.供氫體：有機(jī)物，還原CO2

或有機(jī)物形成細(xì)胞物質(zhì)a.光合色素，光合作用二、微生物的營養(yǎng)類型CompanyLogo

第一節(jié)微生物營養(yǎng)物質(zhì)和營養(yǎng)類型二、微生物的營養(yǎng)類型2、光能異養(yǎng)型(光能有機(jī)營養(yǎng)型）光能異養(yǎng)型微生物在C源利用上的特殊性：以有機(jī)質(zhì)作為主要C源，能利用CO2，但它不是唯一碳源。光能細(xì)菌葉綠（紅螺菌）CH3CO2+2CHOHCH2O+2CH3COCH3+H2O

CH3典型實例：CompanyLogo

第一節(jié)微生物營養(yǎng)物質(zhì)和營養(yǎng)類型3、化能自養(yǎng)型(化能無機(jī)營養(yǎng)型）

利用無機(jī)化合物氧化時釋放的能量作為能源，利用CO2或碳酸鹽作為唯一或主要碳源進(jìn)行生長的一類微生物。產(chǎn)甲烷細(xì)菌典型實例：硫化細(xì)菌、硝化細(xì)菌、氫細(xì)菌、鐵細(xì)菌

H2S、NO2－、H2、Fe基本特點(diǎn)：

a.能源：無機(jī)物氧化

b.供氫體：無機(jī)物，還原CO2二、微生物的營養(yǎng)類型CompanyLogo

問題水中的紫硫細(xì)菌所需的硫化氫從何而來呢?湖底淤泥中的SRBCompanyLogo

A．腐蝕性點(diǎn)蝕穿孔鐵表面的電化學(xué)反應(yīng)電極極化提問：SRB腐蝕的機(jī)理是什么？FeS消耗Fe2+、吞吃鐵表面的氫層尤其是對油田注水井的套管、埋地管線腐蝕，縮短其壽命，同時腐蝕產(chǎn)生的FeS還會堵塞油井，這些都給油田系統(tǒng)造成了十分巨大的經(jīng)濟(jì)損失CompanyLogo

第一節(jié)微生物營養(yǎng)物質(zhì)和營養(yǎng)類型4、化能異養(yǎng)型（化能有機(jī)營養(yǎng)型）

以有機(jī)化合物為碳源，利用有機(jī)化合物氧化過程中產(chǎn)生的能量作為能源而生長的一類微生物。蘇云金桿菌基本特點(diǎn)：

a.能源：有機(jī)物氧化

b.碳源：有機(jī)物多數(shù)二、微生物的營養(yǎng)類型CompanyLogo

第一節(jié)微生物營養(yǎng)物質(zhì)和營養(yǎng)類型4、化能異養(yǎng)型（化能有機(jī)營養(yǎng)型）化能異養(yǎng)型微生物的分類（生活場所、獲取養(yǎng)料方式）：③兼性寄生菌：既營寄生又營腐生生活的(結(jié)核桿菌)。②寄生菌：只能在活寄主體吸收營養(yǎng)物生活的。①腐生菌：利用無生命的有機(jī)物作為營養(yǎng)物質(zhì)(大多數(shù))。二、微生物的營養(yǎng)類型CompanyLogo

第一節(jié)微生物營養(yǎng)物質(zhì)和營養(yǎng)類型

小結(jié)1、微生物營養(yǎng)型劃分的依據(jù)是什么？碳源能源2、微生物營養(yǎng)劃分的相對性

同一微生物在不同培養(yǎng)條件下生長時，它們的營養(yǎng)型可能發(fā)生變化。微生物提供的環(huán)境條件能源利用情況營養(yǎng)型假單胞菌單純的無機(jī)物環(huán)境利用氫的氧化獲得能量，自養(yǎng)生活將CO2還原成細(xì)胞物質(zhì)提供有機(jī)物利用有機(jī)物獲得能量異養(yǎng)生活紅螺菌：光照利用光能作能源光能異養(yǎng)暗處理利用有機(jī)物氧化產(chǎn)能異養(yǎng)生活二、微生物的營養(yǎng)類型CompanyLogo

為什么水處理中都是先異養(yǎng)菌脫碳再由自養(yǎng)菌脫氨?同學(xué)們原因分析1.自養(yǎng)菌反馴化,利用有機(jī)物,不再利用氨氮2.有機(jī)物為主時自養(yǎng)菌生長慢競爭不過異養(yǎng)菌3.異養(yǎng)菌分解蛋白質(zhì)等產(chǎn)生的氨再被自養(yǎng)菌利用

補(bǔ)充4.異養(yǎng)菌分解有機(jī)物產(chǎn)生碳酸鹽作為自養(yǎng)菌碳源天然的過程CompanyLogo

第二節(jié)微生物營養(yǎng)物質(zhì)的吸收機(jī)制一、影響微生物對營養(yǎng)物質(zhì)吸收的因素1、第一因素：細(xì)胞膜細(xì)胞膜——選擇性透膜（防止外流）

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

pH值、溫度(溶解度、細(xì)胞膜的流動性和運(yùn)輸系統(tǒng)的活性)3、第三因素：被吸收物質(zhì)的特性。

分子量、溶解度、非極性、脂溶性CompanyLogo

第二節(jié)微生物營養(yǎng)物質(zhì)的吸收機(jī)制

是否消耗能量是否需要載體是否發(fā)生被吸收物的化學(xué)變化。。。。。。。單純擴(kuò)散促進(jìn)擴(kuò)散主動運(yùn)輸基團(tuán)轉(zhuǎn)位根據(jù)微生物對物質(zhì)的吸收過程的特點(diǎn)：一、影響微生物對營養(yǎng)物質(zhì)吸收的因素CompanyLogo

第二節(jié)微生物營養(yǎng)物質(zhì)的吸收機(jī)制1、單純擴(kuò)散（稱被動擴(kuò)散）

被吸收物質(zhì)依靠其在細(xì)胞內(nèi)外的濃度梯度為動力，從濃度高的地區(qū)向濃度低的胞內(nèi)擴(kuò)散的過程。SSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSS胞外胞膜胞內(nèi)SSS最簡單、純物理二、微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式CompanyLogo

第二節(jié)微生物營養(yǎng)物質(zhì)的吸收機(jī)制1、單純擴(kuò)散（稱被動擴(kuò)散）單純擴(kuò)散的特點(diǎn)：SSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSS胞外胞膜胞內(nèi)SSSc.不需要能量a.非特異性的b.吸收過程不發(fā)生化學(xué)變化二、微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式CompanyLogo

第二節(jié)微生物營養(yǎng)物質(zhì)的吸收機(jī)制1、單純擴(kuò)散（稱被動擴(kuò)散）

營養(yǎng)物質(zhì)單純擴(kuò)散能力的影響因素：SSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSS胞外胞膜胞內(nèi)SSSa.吸收營養(yǎng)物質(zhì)的分子大小b.溶解性(脂溶性或水溶性)c.極性大?。?nèi)外極性表面）d.膜外pHe.溫度。水、氣體、無機(jī)鹽、甘油等小分子——不是主要的吸收方式二、微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式CompanyLogo

第二節(jié)微生物營養(yǎng)物質(zhì)的吸收機(jī)制SSSSSSSSSSSSSSTSSSSSS胞外胞膜胞內(nèi)2、促進(jìn)擴(kuò)散

以細(xì)胞內(nèi)外的濃度梯度為動力，在載體物質(zhì)參與下，物質(zhì)從濃度高的胞外向濃度低的胞內(nèi)擴(kuò)散（真核微生物——糖類物質(zhì)）。TSTST糖、氨基酸、金屬離子等二、微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式CompanyLogo

第二節(jié)微生物營養(yǎng)物質(zhì)的吸收機(jī)制SSSSSSSSSSSSSSTSSSSSS胞外胞膜胞內(nèi)2、促進(jìn)擴(kuò)散

與單純擴(kuò)散的相同點(diǎn)：TSTSTc.無需代謝能。a.被動的擴(kuò)散。b.無化學(xué)變化。二、微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式CompanyLogo

第二節(jié)微生物營養(yǎng)物質(zhì)的吸收機(jī)制二、微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式SSSSSSSSSSSSSSTSSSSSS胞外胞膜胞內(nèi)2、促進(jìn)擴(kuò)散促進(jìn)擴(kuò)散獨(dú)有的特點(diǎn)：

載體使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)的擴(kuò)散加快，它會影響該營養(yǎng)物質(zhì)在膜內(nèi)外建立濃度的動態(tài)平衡狀態(tài)嗎？TSTSTa.載體的專一性b.運(yùn)輸速率提高CompanyLogo

第二節(jié)微生物營養(yǎng)物質(zhì)的吸收機(jī)制3、主動運(yùn)輸

以代謝能為動力，在載體蛋白的參與下，將物質(zhì)從胞外向胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)。SSSSSSSSSSSSTSSSSSS胞外胞膜胞內(nèi)TSTST糖、氨基酸、有機(jī)酸、Na+、K+、硫酸根、磷酸根等二、微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式CompanyLogo

第二節(jié)微生物營養(yǎng)物質(zhì)的吸收機(jī)制3、主動運(yùn)輸主動運(yùn)輸同促進(jìn)擴(kuò)散的共同點(diǎn)：

SSSSSSSSSSSSTSSSSSS胞外胞膜胞內(nèi)TSTSTa.載體b.載體構(gòu)型的變化。二、微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式CompanyLogo

第二節(jié)微生物營養(yǎng)物質(zhì)的吸收機(jī)制3、主動運(yùn)輸主動運(yùn)輸與促進(jìn)擴(kuò)散的不同點(diǎn)：SSSSSSSSSSSSTSSSSSS胞外胞膜胞內(nèi)TSTSTa.動力——代謝能b.載體構(gòu)型變化原理——需要能量二、微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式CompanyLogo

第二節(jié)微生物營養(yǎng)物質(zhì)的吸收機(jī)制4、基團(tuán)轉(zhuǎn)位：

被吸收物質(zhì)以微生物的代謝能為動力，通過一個復(fù)雜的運(yùn)輸系統(tǒng)從胞外轉(zhuǎn)運(yùn)到胞內(nèi)，并發(fā)生化學(xué)變化（厭氧細(xì)菌和兼性厭氧細(xì)菌）。大腸桿菌磷酸轉(zhuǎn)移酶體系對葡萄糖的運(yùn)輸糖(葡萄糖、甘露糖、果糖及糖的衍生物N—乙酰葡萄糖胺)、嘌呤、嘧啶、脂肪酸二、微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式CompanyLogo

第二節(jié)微生物營養(yǎng)物質(zhì)的吸收機(jī)制三、幾種主要營養(yǎng)物質(zhì)的吸收1、糖：促進(jìn)擴(kuò)散（真核）、基團(tuán)轉(zhuǎn)位（厭氧）、主動運(yùn)輸（多數(shù)）。2、肽與氨基酸：主動運(yùn)輸（主要方式）、促進(jìn)擴(kuò)散（次要方式）3、離子：主動運(yùn)輸CompanyLogo

第三節(jié)培養(yǎng)基培養(yǎng)基：

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)。培養(yǎng)基的作用：

為微生物提供理想的人工培養(yǎng)環(huán)境，以進(jìn)行微生物生命活動規(guī)律的研究和微生物生物制品的生產(chǎn)。CompanyLogo

第三節(jié)培養(yǎng)基1、適合不同微生物的營養(yǎng)特點(diǎn)。

(1)從營養(yǎng)型的角度看生理特點(diǎn)不同細(xì)菌放線菌霉菌營養(yǎng)要求不同牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基高氏一號培養(yǎng)基馬丁氏培養(yǎng)基(2)從類群的角度看自養(yǎng)微生物合成能力強(qiáng)簡單的無機(jī)物異養(yǎng)微生物合成能力弱至少提供一種有機(jī)物一、配制培養(yǎng)基的基本原則CompanyLogo

第三節(jié)培養(yǎng)基2、調(diào)配好培養(yǎng)基中各種營養(yǎng)成分的比例和濃度。

(1)濃度適中原則大量元素10-3-10-4mol/L微量元素10-6-10-8mol/L一、配制培養(yǎng)基的基本原則CompanyLogo

第三節(jié)培養(yǎng)基2、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)比例適宜原則

a.C/Nb.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C/N培養(yǎng)基培養(yǎng)時，表現(xiàn)不同。短棒桿菌的谷氨酸發(fā)酵培養(yǎng)基C/N=4:1，菌體繁殖；

C/N=3:1，谷氨酸形成不同的微生物，所需營養(yǎng)物C/N不同。細(xì)菌、酵母菌細(xì)胞的C/N=5:1，而霉菌=10:1一、配制培養(yǎng)基的基本原則CompanyLogo

第三節(jié)培養(yǎng)基3、控制培養(yǎng)條件pHO2CO2滲透壓微生物生長繁殖培養(yǎng)條件影響影響微生物培養(yǎng)體系一、配制培養(yǎng)基的基本原則CompanyLogo

(1)培養(yǎng)基的pH值的控制。

第三節(jié)培養(yǎng)基a.根據(jù)各類微生物的特點(diǎn)來調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH值。霉菌、酵母菌適于酸性，(pH4.5-6.0左右)

細(xì)菌、放線菌喜中性或偏堿性(pH7.0-7.5左右)3、控制培養(yǎng)條件一、配制培養(yǎng)基的基本原則CompanyLogo

(1)培養(yǎng)基的pH值的控制。

第三節(jié)培養(yǎng)基

磷酸鹽、碳酸鹽、蛋白胨、氨基酸(配制培養(yǎng)時加入)

磷酸鹽緩沖作用的反應(yīng)式為：

H+(強(qiáng)酸)+HPO4

=(弱堿)H2PO4-(弱酸)OH-(強(qiáng)堿)+H2PO4-(弱酸)HPO4=(弱堿)+H2O

碳酸鈣（配制培養(yǎng)基時加入）

酸或堿（培養(yǎng)過程中加入）b.使用pH值緩沖劑3、控制培養(yǎng)條件一、配制培養(yǎng)基的基本原則CompanyLogo

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厭氧性微生物

兼性厭氧的微生物第三節(jié)培養(yǎng)基實踐對策：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

（胱氨酸、巰基乙酸鈉、Na2S和抗壞血酸）(2)O2濃度的調(diào)節(jié)3、控制培養(yǎng)條件一、配制培養(yǎng)基的基本原則CompanyLogo

（3）CO2的調(diào)節(jié)

對自養(yǎng)微生物來說，空氣中只占容積的0.03%的CO2量意味著什么？第三節(jié)培養(yǎng)基增加CO2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NaHCO33、控制培養(yǎng)條件一、配制培養(yǎng)基的基本原則CompanyLogo

3、控制培養(yǎng)條件第三節(jié)培養(yǎng)基一、配制培養(yǎng)基的基本原則（4）滲透壓的控制

培養(yǎng)基中溶質(zhì)濃度過高使?jié)B透壓太高從而抑制微生物生長CompanyLogo

按培養(yǎng)基成分分按培養(yǎng)基的用途分按物理性狀分第三節(jié)培養(yǎng)基培養(yǎng)基類型合成培養(yǎng)基天然培養(yǎng)基半合成培養(yǎng)基基本培養(yǎng)基富集培養(yǎng)基鑒別培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基半固體培養(yǎng)基二、培養(yǎng)基的類型CompanyLogo

1、按照培養(yǎng)基成分分：

a.合成培養(yǎng)基

化學(xué)成分和濃度完全清楚的物質(zhì)配制的培養(yǎng)基。第三節(jié)培養(yǎng)基高氏一號合成培養(yǎng)基

可溶性淀粉20.0克KNO31.0克K2HPO40.5克MgSO4·7H2O0.5克NaCl0.5克FeSO4·7H2O溶液2滴（10%）蒸餾水1000毫升二、培養(yǎng)基的類型CompanyLogo

1、按照培養(yǎng)基成分分：第三節(jié)培養(yǎng)基b.天然培養(yǎng)基

以動植物組織或微生物浸出液為原料配制的培養(yǎng)基。（牛肉膏蛋白胨）

牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基

牛肉膏3.0克蛋白胨10.0克食鹽5.0克蒸餾水（自來水）1000毫升二、培養(yǎng)基的類型CompanyLogo

第三節(jié)培養(yǎng)基1、按照培養(yǎng)基成分分：c.半合成培養(yǎng)基（綜合培養(yǎng)基）

在天然有機(jī)物的基礎(chǔ)上加入已知成分的無機(jī)鹽或在合成培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上添加某些天然成分（如馬鈴薯）

二、培養(yǎng)基的類型CompanyLogo

2、按照培養(yǎng)用途：第三節(jié)培養(yǎng)基二、培養(yǎng)基的類型b.富集培養(yǎng)基(增殖培養(yǎng)基）為分離某種微生物配制出的適合它生長而不利于其他微生物生長的培養(yǎng)基。a.基本培養(yǎng)基將多種微生物都需要的營養(yǎng)物質(zhì)配而成培養(yǎng)基。CompanyLogo

有兩種制備思路：比誰長得快比誰死得慢選擇性——？待選的細(xì)菌能優(yōu)勢生長CompanyLogo

①投其所好法好→→→營養(yǎng)、環(huán)境因子（1）待選細(xì)菌專一性營養(yǎng)源培養(yǎng)法例如篩選纖維素分解菌選用纖維素作為培養(yǎng)基中的唯一碳源；比誰長得快CompanyLogo

理化因素——特殊的溫度、氧氣、pH、鹽度等環(huán)境條件主要用于篩選極端環(huán)境微生物。如嗜鹽、嗜熱、嗜冷、嗜酸、嗜堿等的細(xì)菌，同時也被用于選擇性培養(yǎng)好氧或厭氧細(xì)菌。嗜冷菌嗜熱菌（2）理化因素控制法CompanyLogo

②投毒法常用物質(zhì)為染料、膽汁酸鹽、金屬鹽類、酸、堿和抗生素。例：膽汁酸鹽——抑制G+菌含它的培養(yǎng)基能選擇性生長那種細(xì)菌？G-*對化工廢水（難降解廢水或有毒廢水）,如何設(shè)計篩選能對其高效降解的細(xì)菌培養(yǎng)基?毒——選擇性的抑制劑待選細(xì)菌有抗性比誰死得慢CompanyLogo

收集長期被石油污染的土壤(天然選擇性固體培養(yǎng)基），必有適應(yīng)石油環(huán)境利用石油作為食物的細(xì)菌，將土壤樣品在實驗室用石油降解菌選擇性培養(yǎng)基，對樣品中的石油降解菌進(jìn)行進(jìn)一步的選擇培養(yǎng)，篩選分離，富集，為下一步的馴化工作奠定基礎(chǔ)。

例如篩選能降解石油的細(xì)菌？CompanyLogo

c.鑒別培養(yǎng)基根據(jù)微生物的代謝特點(diǎn)，通過指示劑的呈色反應(yīng)，用以鑒別不同微生物的培養(yǎng)基。（伊紅-甲基藍(lán)培養(yǎng)基鑒別大腸桿菌和產(chǎn)氣腸桿菌）鑒別——明查分別（細(xì)菌種類）提供培養(yǎng)環(huán)境外還同時具有類似于“驗鈔機(jī)”的作用CompanyLogo

3、按照培養(yǎng)基的物理性狀第三節(jié)培養(yǎng)基二、培養(yǎng)基的類型b.液體培養(yǎng)基未加凝固劑呈液態(tài)的培養(yǎng)基稱為液體培養(yǎng)基。c.半固體培養(yǎng)基在液體培養(yǎng)基中加入少量瓊脂（0.2%-0.5%）a.固體培養(yǎng)基在液體培養(yǎng)基中加入凝固劑使呈固體狀態(tài)，稱為固體培養(yǎng)基。（1.5%-1.8%）CompanyLogo

微生物的代謝微生物代謝：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)物并產(chǎn)生能量的的過程。物質(zhì)代謝能量代謝產(chǎn)能代謝耗能代謝分解代謝合成代謝第四節(jié)微生物的代謝CompanyLogo

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)物并產(chǎn)生能量的的過程。第四節(jié)微生物的代謝復(fù)雜分子（有機(jī)物）分解代謝合成代謝簡單小分子ATP[H]CompanyLogo

分解代謝的三個階段第四節(jié)微生物的代謝CompanyLogo

第四節(jié)微生物的能量代謝

（一）氧化還原反應(yīng)與能量產(chǎn)生

生物氧化:是物質(zhì)在生物體內(nèi)經(jīng)過一系列連續(xù)的氧化還原反應(yīng)逐步分解并釋放能量的過程（在此過程中實現(xiàn)氫和電子的轉(zhuǎn)移——脫氫作用）。

還原勢（V或mV）：物質(zhì)質(zhì)給出電子被氧化和接受電子被還原的趨勢。

凈能量：決定于最初電子供體和最終電子受體之間的還原勢差。電子傳遞體：一類是游離的；另一類是牢固地結(jié)合在細(xì)胞膜中的輔酶上。

一、微生物的產(chǎn)能代謝CompanyLogo

第四節(jié)微生物的能量代謝生物氧化與燃燒的比較一、微生物的產(chǎn)能代謝CompanyLogo

第四節(jié)微生物的能量代謝

（一）氧化還原反應(yīng)與能量的產(chǎn)生生物氧化反應(yīng)發(fā)酵呼吸有氧呼吸厭氧呼吸一、微生物的產(chǎn)能代謝CompanyLogo

第四節(jié)微生物的代謝（二）高能鍵化合物高能鍵化合物的共性：高能鍵的形成和斷開可逆，溝通了微生物兩個代謝類型——光能光能營養(yǎng)型微生物化能營養(yǎng)型微生物化學(xué)能高能鍵化合物提供給機(jī)體使用三磷酸腺苷(ATP)合成代謝和分解代謝一、微生物的產(chǎn)能代謝CompanyLogo

（三）合成ATP的方式第四節(jié)微生物的代謝底物水平磷酸化、氧化磷酸化、光合磷酸化1底物水平磷酸化：

X~P+ADP→X+ATP2氧化磷酸化：物質(zhì)氧化產(chǎn)生的電子經(jīng)電子傳遞體從電子供體傳到電子受體的過程，并伴隨著大量ATP的形成

3光合磷酸化：光能→化學(xué)能ATP的過程電子傳遞體：泛醌細(xì)胞色素系統(tǒng)光合生物，光合色素（葉綠素、細(xì)菌葉綠素）一、微生物的產(chǎn)能代謝CompanyLogo

索球藻屬（Gomphosphaeria）這種藍(lán)細(xì)菌覆蓋在水面上，覆蓋幾毫米厚，把水的表面染成深綠色。每團(tuán)索球藻有100μm大，團(tuán)里的細(xì)胞都裹在粘液里。細(xì)胞團(tuán)外部的黑色物質(zhì)是由許多細(xì)菌構(gòu)成的，也許他們要呼吸藍(lán)細(xì)菌通過光合作用生成的氧氣吧。（1）藍(lán)藻（藍(lán)細(xì)菌）葉綠體第四節(jié)微生物的代謝一、微生物的產(chǎn)能代謝CompanyLogo

一種池塘中的藍(lán)藻（藍(lán)細(xì)菌）Aphanizomenonflos-aqua;在有營養(yǎng)的水中很常見，能毒害水體，放出臭味

左圖的放大的某一纖維。充滿氣的泡使纖維能浮在水面上，以便更好的獲得陽光（1）藍(lán)藻（藍(lán)細(xì)菌）第四節(jié)微生物的代謝一、微生物的產(chǎn)能代謝CompanyLogo

（2）光合細(xì)菌厭氧條件下靠細(xì)菌葉綠素進(jìn)行光合作用第四節(jié)微生物的代謝（3）嗜鹽細(xì)菌不含葉綠素，不存在電子傳遞系統(tǒng)，只有色素蛋白（視黃醛）一、微生物的產(chǎn)能代謝CompanyLogo

第四節(jié)微生物的代謝（四）微生物的主要產(chǎn)能方式共同點(diǎn)：氧化還原反應(yīng)區(qū)別點(diǎn)：電子最終受體氧化基質(zhì)產(chǎn)能方式發(fā)酵呼吸光能轉(zhuǎn)化一、微生物的產(chǎn)能代謝CompanyLogo

1、發(fā)酵（代謝發(fā)酵）第四節(jié)微生物的代謝說明基質(zhì)在發(fā)酵過程中氧化不徹底，發(fā)酵的結(jié)果必然仍積累某些有機(jī)物。有機(jī)物氧化的基質(zhì)最終受氫體有機(jī)物氧化有機(jī)物(1)發(fā)酵的特點(diǎn)：工業(yè)發(fā)酵：利用微生物進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)的過程，均稱發(fā)酵。微生物或細(xì)胞在不需要氧的條件下轉(zhuǎn)化物質(zhì)的形態(tài)并將底物中的化學(xué)能轉(zhuǎn)移產(chǎn)生ATP的一種方式。一、微生物的產(chǎn)能代謝CompanyLogo

發(fā)酵的種類有很多，可發(fā)酵的底物有碳水化合物、有機(jī)酸、氨基酸等，其中以微生物發(fā)酵葡萄糖最為重要。生物體內(nèi)葡萄糖被降解成丙酮酸的過程稱為糖酵解（glycolysis）糖酵解是發(fā)酵的基礎(chǔ)主要有四種途徑：EMP途徑、HMP途徑、ED途徑、磷酸解酮酶途徑。CompanyLogo

EMP途徑（Embden-Meyerhofpathway）CompanyLogo

日本人腸內(nèi)酵母感染導(dǎo)致醉酒（P99）CompanyLogo

微生物學(xué)與第一次世界大戰(zhàn)德國：（CarlNeuberg）丙酮酸CO2乙醛NADHNAD+乙醇磷酸二羥基丙酮NADHNAD+磷酸甘油甘油3%的亞硫酸氫鈉（pH7）Saccharomycescerevisiae厭氧發(fā)酵（磺化羥基乙醛）CompanyLogo

第一次世界打戰(zhàn)期間德國主要用這種方法生產(chǎn)甘油產(chǎn)量：1000噸/月目前的甘油生產(chǎn)方法：使用的微生物：Dunaliellaaslina（一種嗜鹽藻類）胞內(nèi)積累高濃度的甘油從而使細(xì)胞的滲透壓保持平衡生活在鹽湖及海邊的巖池等鹽濃度很高環(huán)境CompanyLogo

不同微生物發(fā)酵產(chǎn)物的不同，也是細(xì)菌分類鑒定的重要依據(jù)。大腸桿菌：丙酮酸裂解生成乙酰CoA與甲酸，甲酸在酸性條件下可進(jìn)一步裂解生成H2和CO2產(chǎn)酸產(chǎn)氣志賀氏菌：丙酮酸裂解生成乙酰CoA與甲酸，但不能使甲酸裂解產(chǎn)生H2和CO2產(chǎn)酸不產(chǎn)氣CompanyLogo

第四節(jié)微生物的代謝(2)酵母菌乙醇發(fā)酵（1）氧化基質(zhì)：葡萄糖（2）最終的受氫體：乙醛（3）丙酮酸脫羧酶發(fā)酵特點(diǎn)C6H12O6+2ADP+2Pi2CH3CH2OH+2CO2+2ATP葡萄糖1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛1，3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸乙醇乙醛丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸

2NAD+2NADH2ATP2ADP2ADP2ATP2ADP2ATP[O][H]丙酮酸脫羧酶一、微生物的產(chǎn)能代謝CompanyLogo

酵母菌乙醇發(fā)酵應(yīng)嚴(yán)格控制三個條件厭氧不含NaHSO3

PH小于7.6CompanyLogo

(3)乳酸發(fā)酵（同型）C6H12O6+2ADP+2Pi2CH3CHOHCOOH+2ATP葡萄糖1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛1，3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸乳酸丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸

2NAD2NADH2ATP2ADP2ADP2ATP2ADP2ATP[O][H]（1）氧化基質(zhì)：葡萄糖（2）最終的受氫體：丙酮酸發(fā)酵特點(diǎn)第四節(jié)微生物的代謝一、微生物的產(chǎn)能代謝CompanyLogo

第四節(jié)微生物的代謝(4)發(fā)酵類型的比較兩個發(fā)酵類型的共同點(diǎn)：a.糖酵解途徑(EM)是發(fā)酵的主要途徑。b.糖酵解過程是兩發(fā)酵類型ATP產(chǎn)生的唯一來源。

基質(zhì)（底物）水平的磷酸化

底物在其氧化過程中形成某些具有高能磷酸鍵的中間產(chǎn)物，這類中間產(chǎn)物，可將其高能鍵通過酶的作用轉(zhuǎn)給ADP而形成ATP的過程。一、微生物的產(chǎn)能代謝CompanyLogo

巴斯德效應(yīng)：一些兼性厭氧菌在無氧條件下進(jìn)行發(fā)酵作用，而有氧條件下進(jìn)行呼吸作用的現(xiàn)象。第四節(jié)微生物的代謝(4)發(fā)酵類型的比較不同點(diǎn)：丙酮酸丁酸丁醇發(fā)酵丙酸發(fā)酵混合酸發(fā)酵丁二醇發(fā)酵正型乳酸發(fā)酵酒精發(fā)酵一、微生物的產(chǎn)能代謝CompanyLogo

第四節(jié)微生物的代謝2、呼吸

微生物以O(shè)2或其它無機(jī)物為電子最終受體進(jìn)行有機(jī)物氧化的過程。一、微生物的產(chǎn)能代謝CompanyLogo

第四節(jié)微生物的代謝2、呼吸

(1)特點(diǎn)：b.電子載體傳遞電子伴隨ATP大量形成。（氧化磷酸化——電子傳遞水平磷酸化）a.電子載體傳遞電子。電子傳遞鏈一系列電子載體按照氧化還原電位升高的順序排列而成的鏈。一、微生物的產(chǎn)能代謝CompanyLogo

第四節(jié)微生物的代謝2、呼吸

(2)類型（據(jù)電子最終受體分）

a.有氧呼吸：(高效產(chǎn)能過程）最終電子受體：分子氧；葡萄糖有氧條件下的分解：糖酵解→生成乙酰輔酶A→TCA→進(jìn)入呼吸鏈產(chǎn)能底物：有機(jī)物（化能異樣微生物）如葡萄糖一、微生物的產(chǎn)能代謝CompanyLogo

a.有氧呼吸葡萄糖糖酵解作用丙酮酸發(fā)酵有氧無氧各種發(fā)酵產(chǎn)物三羧酸循環(huán)被徹底氧化生成CO2和水，釋放大量能量。CompanyLogo

最終電子受體：無機(jī)物NO3－

SO4－

CO3－

硝酸還原、硫酸鹽還原、碳酸鹽還原底物：有機(jī)物。某些厭氧和兼性厭氧微生物在無氧條件下進(jìn)行無氧呼吸；無氧呼吸也需要細(xì)胞色素等電子傳遞體，并在能量分級釋放過程中伴隨有磷酸化作用，也能產(chǎn)生較多的能量用于生命活動。由于部分能量隨電子轉(zhuǎn)移傳給最終電子受體，所以生成的能量不如有氧呼吸產(chǎn)生的多。b.厭氧呼吸：CompanyLogo

反硝化作用的生態(tài)學(xué)作用：硝酸鹽還原細(xì)菌進(jìn)行厭氧呼吸土壤及水環(huán)境好氧性機(jī)體的呼吸作用氧被消耗而造成局部的厭氧環(huán)境土壤中植物能利用的氮（硝酸鹽NO3-）還原成氮?dú)舛?，從而降低了土壤的肥力。松土，排除過多的水分，保證土壤中有良好的通氣條件。反硝化作用在氮素循環(huán)中的重要作用硝酸鹽是一種容易溶解于水的物質(zhì)，通常通過水從土壤流入水域中。如果沒有反硝化作用，硝酸鹽將在水中積累，會導(dǎo)致水質(zhì)變壞與地球上氮素循環(huán)的中斷。CompanyLogo

第四節(jié)微生物的代謝c、無機(jī)物氧化：（好氧的化能自養(yǎng)型）H2、NH3、HNO2、H2S（氫細(xì)菌、硝化細(xì)菌和硫細(xì)菌）H2+1/2O2H2O底物：無機(jī)物；最終電子受體：氧氣

電子傳遞水平磷酸化或底物水平磷酸化一、微生物的產(chǎn)能代謝CompanyLogo

(1)、氨的氧化NH3、亞硝酸（NO2-）等無機(jī)氮化物可以被某些化能自養(yǎng)細(xì)菌用作能源亞硝化細(xì)菌：硝化細(xì)菌：將氨氧化為亞硝酸并獲得能量將亞硝氧化為硝酸并獲得能量這兩類細(xì)菌往往伴生在一起，在它們的共同作用下將銨鹽氧化成硝酸鹽，避免亞硝酸積累所產(chǎn)生的毒害作用。這類細(xì)菌在自然界的氮素循環(huán)中也起者重要的作用，在自然界中分布非常廣泛。CompanyLogo

(2)、硫的氧化硫細(xì)菌（sulfurb