第二章微生物的營養(yǎng)演示文稿

第二章微生物的營養(yǎng)演示文稿目前一頁\總數(shù)四十三頁\編于十六點(diǎn)優(yōu)選第二章微生物的營養(yǎng)目前二頁\總數(shù)四十三頁\編于十六點(diǎn)營養(yǎng)物質(zhì)的功能：提供能量；提供合成代謝的原料；調(diào)節(jié)代謝活動進(jìn)行；提供適宜的代謝環(huán)境。6大營養(yǎng)要素：碳源、氮源、能源、無機(jī)鹽、生長因子、水目前三頁\總數(shù)四十三頁\編于十六點(diǎn)一、水分水在微生物細(xì)胞中的生理功能：1.微生物細(xì)胞的組成成分；2.營養(yǎng)物質(zhì)吸收和代謝產(chǎn)物排出的溶劑；3.細(xì)胞中生化反應(yīng)的良好介質(zhì)；4.幫助維持微生物細(xì)胞的形態(tài)；5.具有較高的比熱，穩(wěn)定細(xì)胞內(nèi)環(huán)境溫度。目前四頁\總數(shù)四十三頁\編于十六點(diǎn)二、碳源1.定義：凡是能夠提供微生物細(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。2.作用：碳素化合物是構(gòu)成機(jī)體中有機(jī)物分子的骨架；碳素化合物是大多數(shù)微生物的能源；構(gòu)成微生物代謝產(chǎn)物的分子骨架。3.碳源與微生物的營養(yǎng)類型：凡必需利用有機(jī)碳源的微生物，稱為異養(yǎng)微生物；凡是能利用無機(jī)碳源的微生物，稱為自養(yǎng)微生物。目前五頁\總數(shù)四十三頁\編于十六點(diǎn)4.種類劃分碳源有機(jī)碳源糖及其衍生物、有機(jī)酸、脂類、醇類、烴類等無機(jī)碳源CO2、碳酸鹽注意：糖是異養(yǎng)微生物最好的碳源碳源速效碳源遲效碳源能夠被微生物直接吸收利用的碳源（如葡萄糖）不能被微生物直接吸收利用的碳源（如淀粉）有利于菌體迅速繁殖菌體利用緩慢，有利于延長代謝產(chǎn)物的合成目前六頁\總數(shù)四十三頁\編于十六點(diǎn)三、氮源1.定義：凡是構(gòu)成微生物細(xì)胞物質(zhì)和代謝產(chǎn)物中氮素來源的營養(yǎng)物稱為氮源。2.作用：提供合成細(xì)胞物質(zhì)及代謝產(chǎn)物中含氮化合物的原料；氮源一般不做能源，只有硝化細(xì)菌利用銨鹽、亞硝酸鹽作氮源,同時(shí)也作能源目前七頁\總數(shù)四十三頁\編于十六點(diǎn)3.種類劃分（1）分子態(tài)氮：固氮微生物能以分子氮為唯一氮源。（2）無機(jī)態(tài)氮：硝酸鹽、銨鹽幾乎所有微生物能利用。（3）有機(jī)態(tài)氮：蛋白質(zhì)及其降解產(chǎn)物。

a速效性氮源：很快被微生物利用的氮源，有利于菌體生長，如尿素、玉米漿等，常用于發(fā)酵前期。

b遲效性氮源：利用速度較慢的氮源，如花生餅、豆餅等，常用于發(fā)酵后期。目前八頁\總數(shù)四十三頁\編于十六點(diǎn)四、能源能為微生物生命活動提供最初能量來源的營養(yǎng)物或輻射能。微生物的能源譜

有機(jī)物：化能異養(yǎng)微生物的能源化學(xué)物質(zhì)（化能營養(yǎng)型）無機(jī)物：化能自養(yǎng)微生物的能源

輻射能（光能營養(yǎng)型）：光能自養(yǎng)和光能異養(yǎng)微生物的能源目前九頁\總數(shù)四十三頁\編于十六點(diǎn)五、無機(jī)鹽微生物生長所必需的金屬元素（P、S、K、Na、Ca、Mg、Fe等），由硫酸鹽、磷酸鹽、氯化物等供給。無機(jī)鹽的生理功能：①參與細(xì)胞成分；②作為酶的組成成分或激活劑；③調(diào)節(jié)酸堿度、細(xì)胞通透性、滲透壓、氧化還原電位等；④作為自養(yǎng)微生物的能源物質(zhì)和無氧呼吸的氫受體。目前十頁\總數(shù)四十三頁\編于十六點(diǎn)目前十一頁\總數(shù)四十三頁\編于十六點(diǎn)六、生長因子（

growthfactor）

1.定義：生長因子通常是指那些微生物生長所必需而且需求量很小，但微生物自身不能合成或合成量不足以滿足機(jī)體生長需要的有機(jī)化合物。2.種類：維生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶。①維生素：作為酶的輔酶或輔基的成分，參與新陳代謝。目前十二頁\總數(shù)四十三頁\編于十六點(diǎn)②氨基酸：某些微生物對氨基酸的合成能力較差，這時(shí)需要在培養(yǎng)基中額外添加。③嘌呤和嘧啶：合成核苷、核苷酸和核酸的原料，作為輔酶或輔基的成分。生長因子可以從酵母膏、牛肉膏、蛋白胨、玉米漿、麥芽汁、血液或血清中獲得。目前十三頁\總數(shù)四十三頁\編于十六點(diǎn)第二節(jié)微生物的營養(yǎng)類型一、分類原則按能量來源劃分根據(jù)微生物生長所需的碳源物質(zhì)的性質(zhì)劃分根據(jù)生物合成中氫供體的性質(zhì)劃分光能化學(xué)能CO2有機(jī)物還原性無機(jī)物有機(jī)物光能營養(yǎng)型化能營養(yǎng)型自養(yǎng)型異養(yǎng)型無機(jī)營養(yǎng)型有機(jī)營養(yǎng)型目前十四頁\總數(shù)四十三頁\編于十六點(diǎn)營養(yǎng)類型氫（電子）供體基本碳源能源實(shí)例光能無機(jī)自養(yǎng)型（光能自養(yǎng)型）無機(jī)物（H2、S、H2S等）CO2光能藍(lán)細(xì)菌、紫硫細(xì)菌光能有機(jī)異養(yǎng)型（光能異養(yǎng)型）有機(jī)物CO2及簡單有機(jī)物光能紅螺菌屬細(xì)菌化能無機(jī)自養(yǎng)型（化能自養(yǎng)型）無機(jī)物（H2、S、NH4+、H2S等）CO2化學(xué)能（無機(jī)物氧化）硝化細(xì)菌、硫細(xì)菌、氫細(xì)菌等化能有機(jī)異養(yǎng)型（化能異養(yǎng)型）有機(jī)物有機(jī)物化學(xué)能（有機(jī)物氧化）多數(shù)原核微生物、全部真菌二、微生物的營養(yǎng)類型目前十五頁\總數(shù)四十三頁\編于十六點(diǎn)目前十六頁\總數(shù)四十三頁\編于十六點(diǎn)第三節(jié)微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的方式單純擴(kuò)散、促進(jìn)擴(kuò)散、主動運(yùn)輸、基團(tuán)移位。目前十七頁\總數(shù)四十三頁\編于十六點(diǎn)運(yùn)送方式載體濃度耗能運(yùn)送分子發(fā)生變化單純擴(kuò)散不需要高→低不耗能不變化促進(jìn)擴(kuò)散需要高→低不耗能不變化主動運(yùn)送需要低→高耗能不變化基團(tuán)移位需要低→高耗能變化4種運(yùn)送方式目前十八頁\總數(shù)四十三頁\編于十六點(diǎn)第四節(jié)微生物的培養(yǎng)基（medium）

培養(yǎng)基是指人工配制的、適合不同微生物生長繁殖或積累代謝產(chǎn)物用的混合營養(yǎng)基質(zhì)。任何培養(yǎng)基都應(yīng)具備微生物生長所需的六大營養(yǎng)要素：水、碳源、氮源、無機(jī)鹽、生長因子、能源目前十九頁\總數(shù)四十三頁\編于十六點(diǎn)一、選用和設(shè)計(jì)培養(yǎng)基的原則與方法1.根據(jù)培養(yǎng)目的選擇適宜的營養(yǎng)物質(zhì)①培養(yǎng)不同微生物必須采用不同的培養(yǎng)條件氧化硫硫桿菌培養(yǎng)基組成（g/L）：CO2（空氣），（NH4）2SO40.4，MgSO4·7H2O0.5，F(xiàn)eSO40.01，KH2PO44，CaCl20.25，S10，H2O1000，pH7.0大腸桿菌培養(yǎng)基組成（g/L）：葡萄糖5，NH4H2PO41，MgSO4·7H2O0.5，K2HPO41，NaCl5，H2O1000，目前二十頁\總數(shù)四十三頁\編于十六點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室常用的培養(yǎng)基：細(xì)菌：牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基（簡稱肉湯培養(yǎng)基）放線菌：高氏一號合成培養(yǎng)基酵母菌：麥芽汁培養(yǎng)基霉菌：察氏合成培養(yǎng)基目前二十一頁\總數(shù)四十三頁\編于十六點(diǎn)②對同一種微生物而言，培養(yǎng)目的不同，培養(yǎng)條件往往不同例如：枯草芽孢桿菌的培養(yǎng)一般培養(yǎng)：肉湯培養(yǎng)基自然轉(zhuǎn)化：基礎(chǔ)培養(yǎng)基觀察芽孢：產(chǎn)芽孢培養(yǎng)基產(chǎn)蛋白酶：以玉米粉、豆餅粉為主的產(chǎn)酶培養(yǎng)基目前二十二頁\總數(shù)四十三頁\編于十六點(diǎn)2.營養(yǎng)物質(zhì)濃度及配比合適①營養(yǎng)物質(zhì)的濃度適宜高濃度糖類物質(zhì)、無機(jī)鹽、重金屬離子等不僅不能維持和促進(jìn)微生物生長，反而起到抑制或殺菌作用。②營養(yǎng)物質(zhì)之間的配比適宜培養(yǎng)基中各營養(yǎng)物質(zhì)之間的濃度配比直接影響微生物的生長繁殖及代謝產(chǎn)物形成和積累，其中碳氮比（C/N）的影響較大。目前二十三頁\總數(shù)四十三頁\編于十六點(diǎn)碳氮比=碳源中碳原子的摩爾數(shù)氮源中氮原子的摩爾數(shù)微生物細(xì)胞中碳和氮元素的含量（干重%）真菌：需C/N較高的培養(yǎng)基細(xì)菌：需C/N較低的培養(yǎng)基發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸時(shí)：C/N為4/1時(shí)，菌體大量繁殖，Glu積累少；C/N為3/1時(shí)，菌體繁殖受抑制，Glu大量積累。目前二十四頁\總數(shù)四十三頁\編于十六點(diǎn)3.控制培養(yǎng)基條件①控制培養(yǎng)基的pH培養(yǎng)基的pH必須控制在一定范圍之內(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：放線菌：霉菌和酵母菌：目前二十五頁\總數(shù)四十三頁\編于十六點(diǎn)發(fā)酵、氧化水解脫羧NH4＋選擇吸收NO3-選擇吸收培養(yǎng)基內(nèi)中性成分有機(jī)物無機(jī)鹽脂肪蛋白質(zhì)糖類pH↓pH↑NaNO3(NH4)2SO4有機(jī)酸胺類H2SO4pH↓NaOHpH↑發(fā)酵過程中，培養(yǎng)基pH并非一成不變目前二十六頁\總數(shù)四十三頁\編于十六點(diǎn)pH調(diào)節(jié)治標(biāo)過酸時(shí)：加NaOH、Na2CO3等堿液中和過堿時(shí)：加H2SO4、HCl等酸液中和過酸時(shí)提高通氣量加適當(dāng)碳源：糖、乳酸、醋酸、檸檬酸或油脂降低通氣量加適當(dāng)?shù)矗耗蛩?、NaNO3、

NH4OH或蛋白質(zhì)等過堿時(shí)治本目前二十七頁\總數(shù)四十三頁\編于十六點(diǎn)利用緩沖物質(zhì)進(jìn)行pH調(diào)節(jié)：a.磷酸鹽類調(diào)節(jié)：K2HPO4KH2PO4=1溶液的pH穩(wěn)定在6.8他們能在一定范圍內(nèi)（）起調(diào)節(jié)作用目前二十八頁\總數(shù)四十三頁\編于十六點(diǎn)b.以碳酸鈣作為“備用堿”進(jìn)行調(diào)節(jié)：CaCO3（不溶于水的沉淀物）和NaHCO3均可用來調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH。目前二十九頁\總數(shù)四十三頁\編于十六點(diǎn)②調(diào)節(jié)氧化還原電位（Eh）氧化還原電位是用來反映溶液中所有物質(zhì)表現(xiàn)出來的宏觀氧化-還原性。氧化還原電位越高，氧化性越強(qiáng)，電位越低，氧化性越弱。電位為正表示溶液顯示出一定的氧化性，為負(fù)則說明溶液顯示出還原性。單位是V或mV。目前三十頁\總數(shù)四十三頁\編于十六點(diǎn)調(diào)節(jié)氧化還原電位（Eh）的方法：增加氧分壓：震蕩培養(yǎng)、機(jī)械攪拌——增加Eh加入還原劑：Vc（0.1%）、硫化氫（0.025%）、半胱氨酸、巰基乙醇、皰肉等——降低Eh創(chuàng)造厭氧環(huán)境：降低Eh②調(diào)節(jié)滲透壓滲透壓過低：細(xì)胞吸水膨脹滲透壓過高：質(zhì)壁分離，生長受到抑制目前三十一頁\總數(shù)四十三頁\編于十六點(diǎn)4.經(jīng)濟(jì)節(jié)約具體措施：以粗代精——農(nóng)副產(chǎn)品的副產(chǎn)物以野代家——含淀粉的野生植物以廢代好——工業(yè)生產(chǎn)的廢物以簡代繁——減少培養(yǎng)基種類或含量以纖代糖——利用植物纖維素以氮代朊——利用尿素、硝酸鹽、銨鹽等目前三十二頁\總數(shù)四十三頁\編于十六點(diǎn)5.滅菌處理為了避免雜菌污染，獲得純的微生物培養(yǎng)物，配制好的培養(yǎng)基必須及時(shí)嚴(yán)格滅菌，通常采用高壓蒸汽滅菌。一般培養(yǎng)基：121℃，15-30min含糖培養(yǎng)基：110-115℃：20-30min有些培養(yǎng)基成分需要分別進(jìn)行滅菌，如牛乳培養(yǎng)基。有些成分對熱極度敏感，不宜高溫滅菌，可采用過濾除菌，如血清。BCG牛乳培養(yǎng)基：（A)溶液：脫脂乳粉100g，水500mL，加入1.6%溴甲酚綠乙醇溶液1mL，80℃滅菌20min。(B)溶液：酵母膏10g，水500mL，瓊脂20g,pH6.8,121℃濕熱滅菌20min。以無菌操作趁熱將(A)、(B)溶液混合均勻后倒平板。目前三十三頁\總數(shù)四十三頁\編于十六點(diǎn)二、培養(yǎng)基的類型及應(yīng)用（一）根據(jù)所培養(yǎng)微生物的種類劃分

根據(jù)微生物的種類可分為：細(xì)菌、放線菌、酵母菌和霉菌培養(yǎng)基。細(xì)菌：牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基（簡稱肉湯培養(yǎng)基）放線菌：高氏一號合成培養(yǎng)基酵母菌：麥芽汁培養(yǎng)基霉菌：察氏合成培養(yǎng)基目前三十四頁\總數(shù)四十三頁\編于十六點(diǎn)（二）根據(jù)培養(yǎng)基的成分分類

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(jī)物配制的培養(yǎng)基。其主要成分如牛肉膏、酵母膏、豆芽汁、玉米粉、馬鈴薯等。這種培養(yǎng)基配制方便，經(jīng)濟(jì)，常用于菌種的一般性培養(yǎng)或發(fā)酵產(chǎn)物的生產(chǎn)。例如：麥芽汁培養(yǎng)基－－酵母菌麥芽粉——加4倍水，58~65℃糖化3~4h（期間用碘液測定）——煮沸——紗布過濾——調(diào)pH至6.0——121℃，15min缺點(diǎn)：確切成分不明確，實(shí)驗(yàn)結(jié)果不穩(wěn)定，重復(fù)性差。目前三十五頁\總數(shù)四十三頁\編于十六點(diǎn)2.合成培養(yǎng)基（組合培養(yǎng)基）：又稱組合培養(yǎng)基或綜合培養(yǎng)基，是一類按微生物的營養(yǎng)要求精確設(shè)計(jì)后用多種高純化學(xué)試劑配制成的培養(yǎng)基。察氏培養(yǎng)基配方NaNO33gK2HPO41gMgSO40.5gKCl0.5gFeSO40.01g蔗糖30g蒸餾水1000mL優(yōu)點(diǎn)：成分已知、精確、重復(fù)性好缺點(diǎn)：價(jià)格較貴，配制較煩、微生物生長較慢

此種培養(yǎng)基適于對微生物進(jìn)行代謝、分類、遺傳分析等研究工作。目前三十六頁\總數(shù)四十三頁\編于十六點(diǎn)3.半合成培養(yǎng)基（組合培養(yǎng)基）：是指在天然培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上適當(dāng)加入已知成分的化學(xué)試劑，如無機(jī)鹽類，或者在合成培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上添加某些天然成分。例如：馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)基－－真菌目前三十七頁\總數(shù)四十三頁\編于十六點(diǎn)（三）根據(jù)培養(yǎng)基的物理狀態(tài)

1.固體培養(yǎng)基：在液體培養(yǎng)基中加入凝固劑(如1.5～2.0%瓊