微生物的營養(yǎng)與培養(yǎng)基

微生物的營養(yǎng)與培養(yǎng)基第一頁，共八十二頁，2022年，8月28日

營養(yǎng)物質(zhì)是微生物生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，而營養(yǎng)是微生物維持和延續(xù)其生命形式的一種生理過程。營養(yǎng)物質(zhì):能夠滿足機體生長、繁殖和完成各種生理活動所需要的物質(zhì).營

養(yǎng):微生物獲得和利用營養(yǎng)物質(zhì)的過程。第二頁，共八十二頁，2022年，8月28日第三頁，共八十二頁，2022年，8月28日

營養(yǎng)物質(zhì)按照它們在機體中的生理作用不同，可以將它們區(qū)分成六大類。第四頁，共八十二頁，2022年，8月28日主要元素：碳、氫、氧、氮、磷、硫、鉀、鎂、鈣等微量元素：鋅、錳、氯、鉬、硒、鈷、銅等占細(xì)菌細(xì)胞干重的97%第一節(jié)微生物的營養(yǎng)物質(zhì)一、微生物細(xì)胞的化學(xué)組成構(gòu)成微生物細(xì)胞的物質(zhì)基礎(chǔ)是各種化學(xué)元素！第五頁，共八十二頁，2022年，8月28日第六頁，共八十二頁，2022年，8月28日第七頁，共八十二頁，2022年，8月28日第八頁，共八十二頁，2022年，8月28日組成微生物細(xì)胞的各類化學(xué)元素的比例常因微生物種類的不同而不同。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。第九頁，共八十二頁，2022年，8月28日營養(yǎng)物質(zhì)主要功用：①供給微生物合成細(xì)胞物質(zhì)的原料；②用以產(chǎn)生能量；③有的營養(yǎng)物如維生素主要用于調(diào)節(jié)新陳代謝。第十頁，共八十二頁，2022年，8月28日1.碳源凡是能提供微生物細(xì)胞物質(zhì)和代謝產(chǎn)物中碳素來源的營養(yǎng)物稱為碳源。（1）定義第十一頁，共八十二頁，2022年，8月28日第十二頁，共八十二頁，2022年，8月28日第十三頁，共八十二頁，2022年，8月28日第十四頁，共八十二頁，2022年，8月28日第十五頁，共八十二頁，2022年，8月28日第十六頁，共八十二頁，2022年，8月28日第十七頁，共八十二頁，2022年，8月28日第十八頁，共八十二頁，2022年，8月28日第十九頁，共八十二頁，2022年，8月28日第二十頁，共八十二頁，2022年，8月28日第二十一頁，共八十二頁，2022年，8月28日凡是能被用來構(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。1.氮源氮是組成微生物蛋白質(zhì)、酶和核酸的成分。第二十二頁，共八十二頁，2022年，8月28日氮源譜｛有機氮無機氮NH3銨鹽硝酸鹽N2｛｛蛋白質(zhì)核酸氨基酸尿素第二十三頁，共八十二頁，2022年，8月28日第二十四頁，共八十二頁，2022年，8月28日氨基酸自養(yǎng)型生物：一部分微生物是不需要利用氨基酸作為氮源的，但能把尿素、銨鹽、硝酸鹽甚至氮氣等簡單氮源自行合成自身所需要氨基酸。氨基酸異養(yǎng)型生物：反之，凡需要從外界吸收現(xiàn)成的氨基酸作為氮源的微生物。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、酵母浸膏等按氮源的不同，生物可分為：第二十五頁，共八十二頁，2022年，8月28日3.能源能源：能為微生物的生命活動提供最初能量來源營養(yǎng)物或輻射能能源譜｛化學(xué)物質(zhì)輻射能｛化能異養(yǎng)微生物的能源有機物無機物化能自養(yǎng)微生物的能源光能自養(yǎng)和光能異養(yǎng)微生物的能源第二十六頁，共八十二頁，2022年，8月28日第二十七頁，共八十二頁，2022年，8月28日在配制培養(yǎng)基時，首選加入磷酸氫二鉀和硫酸鎂，基本可以同時提供4種需要量最大的元素。第二十八頁，共八十二頁，2022年，8月28日5.生長因子生長因子：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體生長需要的有機化合物根據(jù)生長因子的化學(xué)結(jié)構(gòu)和它們在機體中的生理功能的不同,可將生長因子分為維生素(vitamin)、氨基酸與嘌呤及嘧啶三大類。生長因子可以從酵母膏、玉米漿、麥芽汁、血液或血清中獲得。第二十九頁，共八十二頁，2022年，8月28日第三十頁，共八十二頁，2022年，8月28日微生物生長因子需要量（ml-1

III型肺炎鏈球菌（Streptococcuspneumoniae） 膽堿 6ug 金黃色葡萄球菌（Staphylococcusaureus） 硫胺素 0.5ng 白喉棒桿菌（Cornebacteriumdiphtherriae） B-丙氨酸1.5ug 破傷風(fēng)梭狀芽孢桿菌（Clostridiumtetani） 尿嘧啶 0-4ug 腸膜狀串珠菌（Leuconostocmesenteroides） 吡哆醛 0.025ug第三十一頁，共八十二頁，2022年，8月28日第三十二頁，共八十二頁，2022年，8月28日第三十三頁，共八十二頁，2022年，8月28日第三十四頁，共八十二頁，2022年，8月28日第三十五頁，共八十二頁，2022年，8月28日6.水生理功能主要有①起到溶劑與運輸介質(zhì)的作用；②參與細(xì)胞內(nèi)一系列化學(xué)反應(yīng)；③維持蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子穩(wěn)定的天然構(gòu)象；⑤通過水合作用與脫水作用控制由多亞基組成的結(jié)構(gòu)④熱的良好導(dǎo)體；第三十六頁，共八十二頁，2022年，8月28日第二節(jié)微生物的營養(yǎng)營養(yǎng)類型第三十七頁，共八十二頁，2022年，8月28日第三十八頁，共八十二頁，2022年，8月28日第三十九頁，共八十二頁，2022年，8月28日第四十頁，共八十二頁，2022年，8月28日第四十一頁，共八十二頁，2022年，8月28日第四十二頁，共八十二頁，2022年，8月28日第四十三頁，共八十二頁，2022年，8月28日第四十四頁，共八十二頁，2022年，8月28日第四十五頁，共八十二頁，2022年，8月28日第四十六頁，共八十二頁，2022年，8月28日第四十七頁，共八十二頁，2022年，8月28日第四十八頁，共八十二頁，2022年，8月28日第四十九頁，共八十二頁，2022年，8月28日第五十頁，共八十二頁，2022年，8月28日第五十一頁，共八十二頁，2022年，8月28日第三節(jié)營養(yǎng)物質(zhì)進入細(xì)胞的方式營養(yǎng)物質(zhì)能否進入細(xì)胞取決于三個方面的因素：①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②微生物所處的環(huán)境（溫度、PH等）；③微生物細(xì)胞的透過屏障（原生質(zhì)膜、細(xì)胞壁、莢膜等）。第五十二頁，共八十二頁，2022年，8月28日根據(jù)物質(zhì)運輸過程的特點，可將物質(zhì)的運輸方式分為自由擴散促進擴散主動運輸基團轉(zhuǎn)移第五十三頁，共八十二頁，2022年，8月28日1．自由擴散原生質(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)進行擴散。特點①物質(zhì)在擴散過程中沒有發(fā)生任何反應(yīng)；②不消耗能量；不能逆濃度運輸；③運輸速率與膜內(nèi)外物質(zhì)的濃度差成正比第五十四頁，共八十二頁，2022年，8月28日水是唯一可以通過擴散自由通過原生質(zhì)膜的分子，脂肪酸、乙醇、甘油、一些氣體（O2、CO2）及某些氨基酸在一定程度上也可通過自由擴散進出細(xì)胞。

第五十五頁，共八十二頁，2022年，8月28日2．協(xié)助擴散特點①不消耗能量②參與運輸?shù)奈镔|(zhì)本身的分子結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化③不能進行逆濃度運輸。④運輸速率與膜內(nèi)外物質(zhì)的濃度差成正比⑤需要細(xì)胞膜上的載體蛋白（透過酶）參與⑥被運輸物質(zhì)與載體蛋白有高度的特異性第五十六頁，共八十二頁，2022年，8月28日

通過促進擴散進入細(xì)胞的營養(yǎng)物質(zhì)主要有氨基酸、單糖、維生素及無機鹽等。一般微生物通過專一的載體蛋白運輸相應(yīng)的物質(zhì)，但也有微生物對同一物質(zhì)的運輸由一種以上的載體蛋白來完成。第五十七頁，共八十二頁，2022年，8月28日3．主動運輸?shù)谖迨隧?，共八十二頁?022年，8月28日第五十九頁，共八十二頁，2022年，8月28日第六十頁，共八十二頁，2022年，8月28日基團轉(zhuǎn)位又稱為磷酸烯醇式丙酮酸--磷酸糖轉(zhuǎn)移酶運輸系統(tǒng)（PTS），PTS通常由五種蛋白質(zhì)組成，包括酶I、酶II（包括a、b、c三種亞基）和一種低相對分子量的熱穩(wěn)定蛋白質(zhì)（HPr）。4．基團移位

基團移位是另一種類型的主動運輸，它與主動運輸相比，營養(yǎng)物質(zhì)在運輸過程中發(fā)生了化學(xué)變化（糖在運輸?shù)倪^程中發(fā)生了磷酸化）。其余特點與主動運輸相同。PEP-P+HPr→HPr-p+丙酮酸P-HPr+糖→糖-P+HPr第六十一頁，共八十二頁，2022年，8月28日

基團轉(zhuǎn)移主要存在于厭氧型和兼性厭氧型細(xì)胞中，主要用于糖的運輸，脂肪酸、核苷、堿基等也可以通過這種方式運輸。第六十二頁，共八十二頁，2022年，8月28日第六十三頁，共八十二頁，2022年，8月28日每輸入一分子葡萄糖要消耗一個ATP第六十四頁，共八十二頁，2022年，8月28日比較項目單純擴散 促進擴散主動運輸基團移位特異載體蛋白無 有 有 有 運送速度 慢 快 快 快 溶質(zhì)運送方向由濃至稀由濃至稀 由稀至濃 由稀至濃平衡時內(nèi)外濃度內(nèi)外相等 內(nèi)外相等 內(nèi)部高 內(nèi)部高 運送分子 無特異性 特異性 特異性 特異性 能量消耗 不需要 需要 需要 需要 運送前后溶質(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 運送抑制劑 無 有 有 有 運送對象舉例水、O2

糖、SO42-氨基酸乳糖葡萄糖\嘌呤四種運送營養(yǎng)方式的比較第六十五頁，共八十二頁，2022年，8月28日第四節(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)基幾乎是一切對微生物進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、無機鹽、能源、生長因子、水任何培養(yǎng)基一旦配成，必須立即進行滅菌處理；常規(guī)高壓蒸汽滅菌：

1.05kg/cm2,121.3℃15-30分鐘第六十六頁，共八十二頁，2022年，8月28日一、選用和設(shè)計培養(yǎng)基的原則和方法目的明確營養(yǎng)協(xié)調(diào)理化條件適宜經(jīng)濟節(jié)約第六十七頁，共八十二頁，2022年，8月28日1.目的明確根據(jù)不同的微生物的營養(yǎng)要求配制針對強的培養(yǎng)基。培養(yǎng)化能自養(yǎng)型的氧化硫桿菌的培養(yǎng)基組成為：S10gMgSO4.7H2O0.5gNH4)2SO40.4gFeSO40.01gH2PO44gCaCl20.25gH2O1000ml培養(yǎng)化能異養(yǎng)的大腸桿菌一種培養(yǎng)基是由下列化學(xué)成分組成：葡萄糖5gNH4H2PO41gNaCl5gMgSO4.7H2O0.2gK2HPO41gH2O1000ml第六十八頁，共八十二頁，2022年，8月28日常見的培養(yǎng)四大類微生物的培養(yǎng)基細(xì)菌（牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基）：牛肉膏3g蛋白胨10gNaCl5gH2O1000ml放線菌（高氏1號）淀粉20gK2HPO40.5gNaCl0.5gMgSO4.7H2O0.5gKNO31gFeSO40.01gH2O1000ml酵母菌(麥芽汁培養(yǎng)基)干麥芽粉加四倍水，在50℃--60℃保溫糖化3-4小時，用碘液試驗檢查至糖化完全為止，調(diào)整糖液濃度為10。巴林，煮沸后，沙布過濾，調(diào)PH為6.0。霉菌（查氏合成培養(yǎng)基）NaNO33gK2HPO41gKCl0.5gMgSO4.7H2O0.5gFeSO40.01g蔗糖30gH2O1000ml第六十九頁，共八十二頁，2022年，8月28日2.營養(yǎng)協(xié)調(diào)培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)濃度合適時微生物才能生長良好，營養(yǎng)物質(zhì)濃度過低時不能滿足微生物正常生長所需，濃度過高時則可能對微生物生長起抑制作用。培養(yǎng)基中各營養(yǎng)物質(zhì)之間的濃度配比也直接影響微生物的生長繁殖和代謝產(chǎn)物的形成和積累，其中碳氮比（C/N）的影響較大。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，菌體量繁殖，谷氨酸積累少；當(dāng)培養(yǎng)基碳氮比為3/1時，菌體繁殖受到抑制，谷氨酸產(chǎn)量則大量增加。第七十頁，共八十二頁，2022年，8月28日3.理化條件適宜pH水活度氧化還原電位第七十一頁，共八十二頁，2022年，8月28日a.pH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。通常培養(yǎng)條件：細(xì)菌與放線菌：pH7~7.5酵母菌和霉菌：pH4.5~6范圍內(nèi)生長為了維持培養(yǎng)基pH的相對恒定，通常在培養(yǎng)基中加入pH緩沖劑，或在進行工業(yè)發(fā)酵時補加酸、堿。第七十二頁，共八十二頁，2022年，8月28日b.水活度在天然環(huán)境中，微生物可實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：αw=Pw/Pow式中Pw代表溶液蒸汽壓力,POw代表純水蒸汽壓力。純水αw為1.00,溶液中溶質(zhì)越多,αw越小。微生物一般在αw為0.60～0.99的條件下生長,αw過低時,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αw不同。第七十三頁，共八十二頁，2022年，8月28日c.氧化還原電位氧化還原電位又稱氧化還原電勢（redoxpotential），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(biāo)，其單位是V（伏）或mV（毫伏）。不同類型微生物生長對氧化還原電位的要求不同好氧性微生物：+0.1伏以上時可正常生長,以+0.3～+0.4伏為宜；厭氧性微生物：低于+0.1伏條件下生長；兼性厭氧微生物：+0.1伏以上時進行好氧呼吸,+0.1伏以下時進行發(fā)酵。氧化還原電位就是用來反映水溶液中所有物質(zhì)表現(xiàn)出來的宏觀氧化-還原性。第七十四頁，共八十二頁，2022年，8月28日4.經(jīng)濟節(jié)約以粗代精以野代家以廢代好以國代進以簡代繁以氮代朊以烴代糧以纖代糖第七十五頁，共八十二頁，2022年，8月28日1.天然培養(yǎng)基:

化學(xué)成分不完全了解或化學(xué)成分不恒定的天然有機物配制的培養(yǎng)基。如動植物汁液,土壤浸出液,等配制成培養(yǎng)基。配制方便，經(jīng)濟。如：牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基－－細(xì)菌麥芽汁培養(yǎng)基－－酵母菌一、培養(yǎng)基的類型根據(jù)營養(yǎng)物質(zhì)來源不同分為第七十六頁，共八十二頁，2022年，8月28日

2.合成培養(yǎng)基：

由已知化學(xué)藥品配成,成分和濃度都已完全知道,每一次配制也基本恒定。這種培養(yǎng)基成分精確，重復(fù)性強，多用于實驗室,費用較高。如：高氏一號培養(yǎng)基（淀粉硝酸鹽培養(yǎng)基）－－－放線菌察氏培養(yǎng)基（蔗糖硝酸鹽培養(yǎng)基）－－－真菌第七十七頁，共八十二頁，2022年，8月28日牛肉膏瘦牛肉組織浸出汁濃縮而成的膏狀物質(zhì)，富含水溶性碳水化合物，有機氮化合物，維生素，鹽等。蛋白胨將肉，酪素或明膠用酸或蛋白酶水解后干燥而成的粉末狀物質(zhì)，富含有機氮化合物，也含有一些維生素和碳水化合物。酵母膏酵母