微生物營(yíng)養(yǎng)和培養(yǎng)基

微生物營(yíng)養(yǎng)和培養(yǎng)基.第一頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第1頁(yè)，共78頁(yè)。你認(rèn)識(shí)到了嗎了解、認(rèn)識(shí)了各種微生物的形態(tài)和繁殖特點(diǎn)，就為進(jìn)一步認(rèn)識(shí)、研究并利用微生物打下了基礎(chǔ)。要研究、利用微生物的有益特性以及防止、控制微生物的有害影響，就必須首先能夠培養(yǎng)它，才能進(jìn)一步研究其生理生化、生長(zhǎng)代謝以及遺傳變異等特征，使之盡量在人類(lèi)的掌控之內(nèi)?！虼?，學(xué)習(xí)微生物的營(yíng)養(yǎng)和培養(yǎng)基知識(shí)，是實(shí)現(xiàn)認(rèn)識(shí)、利用和研究微生物的必要基礎(chǔ)。？。。。第二頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第2頁(yè)，共78頁(yè)。營(yíng)養(yǎng)(nutrition)：生物體從外部環(huán)境中攝取生命活動(dòng)必需的物質(zhì)和能量，以滿(mǎn)足正常生長(zhǎng)、繁殖和各種生理活動(dòng)之所需。廣義地說(shuō)，營(yíng)養(yǎng)是微生物獲得和利用營(yíng)養(yǎng)物的過(guò)程，是微生物維持和延續(xù)其生命形式的一種基本生理過(guò)程。營(yíng)養(yǎng)物(nitrient)：具有營(yíng)養(yǎng)功能的物質(zhì)和能量（指光能——對(duì)微生物來(lái)說(shuō)）——營(yíng)養(yǎng)是生命活動(dòng)的起點(diǎn)，是必需的物質(zhì)基礎(chǔ)。

微生物的營(yíng)養(yǎng)過(guò)程為其生命活動(dòng)提供了物質(zhì)、能量、代謝調(diào)節(jié)物和必要的生理環(huán)境的保障。第三頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第3頁(yè)，共78頁(yè)。第一節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)六要素1微生物菌體的化學(xué)組成——元素水平主要元素：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)胞干重的97%第四頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第4頁(yè)，共78頁(yè)。2微生物的營(yíng)養(yǎng)要素營(yíng)養(yǎng)六要素：碳源、氮源、能源、生長(zhǎng)因子、無(wú)機(jī)鹽和水按照營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在菌體中的生理作用的不同，可以將它們分成六大類(lèi)。無(wú)論從元素水平還是營(yíng)養(yǎng)要素水平，微生物的營(yíng)養(yǎng)要求與攝食型的動(dòng)物（含人類(lèi)）和光合自養(yǎng)型的植物都十分接近。——生物之間存在“營(yíng)養(yǎng)上的統(tǒng)一性”第五頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第5頁(yè)，共78頁(yè)。2.1碳源在微生物生長(zhǎng)繁殖過(guò)程中，能為其提供碳素營(yíng)養(yǎng)來(lái)源的物質(zhì)稱(chēng)碳源。即，是用來(lái)構(gòu)建菌體物質(zhì)中或代謝產(chǎn)物中的碳素骨架的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。碳源譜有機(jī)碳C.H.O無(wú)機(jī)碳C.O,C.O.X異養(yǎng)微生物自養(yǎng)微生物微生物利用的碳源物質(zhì)主要有糖類(lèi)、有機(jī)酸、醇類(lèi)、脂類(lèi)、烴類(lèi)、和蛋白質(zhì)、氨基酸、核酸以及CO2、碳酸鹽等等。從微生物的整體來(lái)看，可利用的碳源物質(zhì)的范圍稱(chēng)碳源譜。第六頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第6頁(yè)，共78頁(yè)?？梢詿o(wú)機(jī)碳源提供主要碳素營(yíng)養(yǎng)的——自養(yǎng)微生物（較少）自然界中，利用有機(jī)碳源的微生物種類(lèi)占絕大多數(shù)。其中必須以有機(jī)碳源提供碳素營(yíng)養(yǎng)的——異養(yǎng)微生物（絕大多數(shù)）；從整體上看，微生物是自然界中碳源譜最廣的生命形式。從某種角度來(lái)說(shuō)，世界上存在的所有有機(jī)物，幾乎沒(méi)有微生物不能利用的！！——微生物的生物多樣性第七頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第7頁(yè)，共78頁(yè)。對(duì)大多數(shù)異養(yǎng)菌來(lái)說(shuō)，其最適碳源是“C.H.O”型碳源，其中：糖類(lèi)——最廣泛、最經(jīng)濟(jì)酸醇脂類(lèi)——次要糖類(lèi)中：?jiǎn)翁?gt;雙糖、多糖己糖>戊糖葡萄糖、果糖>半乳糖、甘露糖等淀粉>纖維素、幾丁質(zhì)等一般不把含蛋白質(zhì)、氨基酸的牛肉膏、蛋白胨等原料降格做碳源使用。目前在微生物發(fā)酵工業(yè)中所利用的碳源物質(zhì)主要有單糖、蔗糖、淀粉、糖蜜、麩皮、米糠.第八頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第8頁(yè)，共78頁(yè)。注意：“碳源譜廣泛”是針對(duì)整個(gè)微生物界來(lái)說(shuō)的，對(duì)某一具體微生物來(lái)說(shuō)，差異很大。對(duì)一切異養(yǎng)菌來(lái)說(shuō)，其碳源可同時(shí)兼作能源，因此碳源是它們的雙功能營(yíng)養(yǎng)物。對(duì)天然來(lái)源的碳源營(yíng)養(yǎng)物（如糖蜜、淀粉質(zhì)原料）來(lái)說(shuō)，除主要提供碳源營(yíng)養(yǎng)外，其中還含有氨基酸、無(wú)機(jī)鹽等多種營(yíng)養(yǎng)成分。第九頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第9頁(yè)，共78頁(yè)。在微生物生長(zhǎng)繁殖過(guò)程中，能為其提供氮素營(yíng)養(yǎng)來(lái)源的物質(zhì)稱(chēng)氮源。即，是用來(lái)滿(mǎn)足菌體物質(zhì)中或代謝產(chǎn)物中的氮素需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。2.2氮源氮源譜｛有機(jī)氮N.C.H.O無(wú)機(jī)氮N.H,N.ONH3銨鹽（NH4+）硝酸鹽N2｛｛蛋白質(zhì)核酸氨基酸尿素第十頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第10頁(yè)，共78頁(yè)。一般而言，能利用有機(jī)氮的也以利用無(wú)機(jī)氮

但是，能利用無(wú)機(jī)氮的不一定能利用有機(jī)氮。對(duì)大多數(shù)異養(yǎng)菌來(lái)說(shuō)，其最適氮源是“N.C.H.O”型或“N.C.H.O.X”型氮源(有機(jī)氮源)，“N.H”型氮源(無(wú)機(jī)氮源，如NH4+)次之。在論及微生物培養(yǎng)基成分時(shí)，最常用的有機(jī)氮源是牛肉膏、蛋白胨、酵母膏及餅粕粉（黃豆餅、花生麩）蠶蛹粉、魚(yú)粉等第十一頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第11頁(yè)，共78頁(yè)。氨基酸自養(yǎng)型生物：不需要氨基酸做氮源，能利用尿素、銨鹽、硝酸鹽甚至氮?dú)獾茸孕泻铣伤璋被岬纳锇被岙愷B(yǎng)型生物：需要從外界吸收現(xiàn)成的氨基酸做氮源才能滿(mǎn)足需要的按對(duì)氨基酸的需要的不同，可將微生物生物分為：第十二頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第12頁(yè)，共78頁(yè)。2.3能源能為微生物的生命活動(dòng)提供最初能量來(lái)源的營(yíng)養(yǎng)物或輻射能，稱(chēng)能源。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(jī)物無(wú)機(jī)物化能自養(yǎng)微生物的能源光能自養(yǎng)和光能異養(yǎng)微生物的能源單功能營(yíng)養(yǎng)物：如光能多功能營(yíng)養(yǎng)物：如銨鹽、氨基酸等第十三頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第13頁(yè)，共78頁(yè)。2.4生長(zhǎng)因子微生物生長(zhǎng)所必需的、但其自身不能合成或合成量不足以滿(mǎn)足機(jī)體生長(zhǎng)需要的、需要量很小的有機(jī)化合物.

微生物生長(zhǎng)因子需要量（/ml）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第十四頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第14頁(yè)，共78頁(yè)。廣義的生長(zhǎng)因子——維生素、生物堿、卟啉、甾醇、短鏈的分支或直鏈脂肪酸、氨基酸等狹義的生長(zhǎng)因子——僅指維生素生長(zhǎng)因子自養(yǎng)型微生物：多數(shù)真菌、放線(xiàn)菌和不少細(xì)菌生長(zhǎng)因子異養(yǎng)型微生物：乳酸菌、營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變株及致病菌等生長(zhǎng)因子過(guò)量合成的微生物：可用其生產(chǎn)有關(guān)的生長(zhǎng)因子（如維生素），如阿舒假囊酵母生產(chǎn)B2，謝氏丙桿菌、有些鏈霉菌生產(chǎn)B12等。第十五頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第15頁(yè)，共78頁(yè)。配制培養(yǎng)基時(shí)，常使用生長(zhǎng)因子豐富的天然物質(zhì)制備物作為補(bǔ)充生長(zhǎng)因子的培養(yǎng)基成分。如：酵母膏、玉米漿、麥芽汁、肝浸液等。第十六頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第16頁(yè)，共78頁(yè)。2.5礦質(zhì)元素參與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除C、H、O外的元素，有時(shí)又稱(chēng)無(wú)機(jī)鹽，其基本作用：第十七頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第17頁(yè)，共78頁(yè)。配制培養(yǎng)基時(shí)，大量元素一般首選K2HPO4、MgSO4等，可同時(shí)提供4種大量元素。常用天然水、自來(lái)水來(lái)配制培養(yǎng)基以提供各種微量元素.微量元素——指那些在微生物生長(zhǎng)過(guò)程中起重要作用，而機(jī)體對(duì)這些元素的需要量極其微小的元素，需要量通常在10-6--10-8mol/L，如：鋅、錳、鈉、氯、鉬、硒、鈷、銅、鎢、鎳、硼等。根據(jù)微生物對(duì)礦質(zhì)元素需要量的大小，可分為：大量元素：Na、K、Mg、Ca、S、P等。第十八頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第18頁(yè)，共78頁(yè)。2.6水生理功能主要有：①起到溶劑與運(yùn)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(guò)水合作用與脫水作用控制由多亞基組成的結(jié)構(gòu).④高比熱、高汽化熱等，以保證微生物的生命活動(dòng)；微生物細(xì)胞含水量很高，細(xì)菌、酵母和霉菌菌體分別是80%、75%和85%，而霉菌孢子含水39%，細(xì)菌芽孢含水很低，約為30%左右。第十九頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第19頁(yè)，共78頁(yè)。第二節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型異養(yǎng)型生物自養(yǎng)型生物生長(zhǎng)所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)生長(zhǎng)過(guò)程中能量的來(lái)源光能營(yíng)養(yǎng)型化能營(yíng)養(yǎng)型根據(jù)微生物生長(zhǎng)所需要的主要營(yíng)養(yǎng)要素即碳源和能源的不同，可以將微生物劃分為不同的營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型：第二十頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第20頁(yè)，共78頁(yè)。根據(jù)碳源、能源及電子供體性質(zhì)的不同，可將微生物分為：光能無(wú)機(jī)自養(yǎng)型(photolithoautotrophy)光能有機(jī)異養(yǎng)型(photoorganoheterotrophy)化能無(wú)機(jī)自養(yǎng)型(chemolithoautotrophy)化能有機(jī)異養(yǎng)型(chemoorganoheterotrophy)第二十一頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第21頁(yè)，共78頁(yè)。1．光能無(wú)機(jī)自養(yǎng)型（光能自養(yǎng)型）能以CO2為唯一或主要碳源；進(jìn)行光合作用獲取生長(zhǎng)所需要的能量；以無(wú)機(jī)物如H2、H2S、S等作為供氫體或電子供體，使CO2還原為構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)的有機(jī)物；例如，藻類(lèi)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。CO2+2H2S光能光合色素[

CH2O]+2S+H2O第二十二頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第22頁(yè)，共78頁(yè)。2．光能有機(jī)異養(yǎng)型（光能異養(yǎng)型）不能以CO2為主要或唯一的碳源；以有機(jī)物作為供氫體，利用光能將CO2還原為細(xì)胞物質(zhì)；在生長(zhǎng)時(shí)大多數(shù)需要外源的生長(zhǎng)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。CHOH+CO2H3CH3C2光能光合色素2CH3C0CH3+[CH2O]+H2O第二十三頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第23頁(yè)，共78頁(yè)。3．化能無(wú)機(jī)自養(yǎng)型（化能自養(yǎng)型）生長(zhǎng)所需要的能量來(lái)自無(wú)機(jī)物氧化過(guò)程中放出的化學(xué)能；以CO2或碳酸鹽作為唯一或主要碳源進(jìn)行生長(zhǎng)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)。化能無(wú)機(jī)自養(yǎng)型只存在于微生物中，可在完全無(wú)機(jī)及無(wú)光的環(huán)境中生長(zhǎng)。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)；第二十四頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第24頁(yè)，共78頁(yè)。4．化能有機(jī)異養(yǎng)型（化能異養(yǎng)型）生長(zhǎng)所需要的能量均來(lái)自有機(jī)物氧化過(guò)程中放出的化學(xué)能；生長(zhǎng)所需要的碳源主要是一些有機(jī)化合物，如淀粉、糖類(lèi)、纖維素、有機(jī)酸等。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；第二十五頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第25頁(yè)，共78頁(yè)。不同營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型之間的界限并非是絕對(duì)的異養(yǎng)型微生物并非絕對(duì)不能利用CO2；自養(yǎng)型微生物也并非不能利用有機(jī)物進(jìn)行生長(zhǎng)；有些微生物在不同生長(zhǎng)條件下生長(zhǎng)時(shí),其營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型也會(huì)發(fā)生改變:例如紫色非硫細(xì)菌(purplenonsulphurbacteria)：沒(méi)有有機(jī)物時(shí)，同化CO2，

為自養(yǎng)型微生物；有機(jī)物存在時(shí)，利用有機(jī)物進(jìn)行生長(zhǎng)，為異養(yǎng)型微生物；光照和厭氧條件下，利用光能生長(zhǎng)，為光能營(yíng)養(yǎng)型微生物；黑暗與有氧條件下，依靠有機(jī)物氧化產(chǎn)生的化學(xué)能生長(zhǎng)，為化能營(yíng)養(yǎng)型微生物微生物營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型的可變性無(wú)疑有利于提高其對(duì)環(huán)境變化的適應(yīng)能力第二十六頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第26頁(yè)，共78頁(yè)。第三節(jié)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的方式營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)能否進(jìn)入細(xì)胞取決于三個(gè)方面的因素：①營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)本身的性質(zhì)（相對(duì)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(guò)屏障（原生質(zhì)膜、細(xì)胞壁、莢膜等）。除原生動(dòng)物外，各種微生物都是通過(guò)細(xì)胞膜的滲透和選擇性吸收作用而從外界吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的。第二十七頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第27頁(yè)，共78頁(yè)。根據(jù)物質(zhì)運(yùn)輸過(guò)程的特點(diǎn)，可將微生物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸方式分為：?jiǎn)渭償U(kuò)散促進(jìn)擴(kuò)散主動(dòng)運(yùn)輸基團(tuán)轉(zhuǎn)移第二十八頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第28頁(yè)，共78頁(yè)。1．單純擴(kuò)散（自由擴(kuò)散、簡(jiǎn)單擴(kuò)散）

原生質(zhì)膜是一種半透性膜，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)通過(guò)原生質(zhì)膜上的小孔，通過(guò)物理擴(kuò)散方式由高濃度的胞外環(huán)境向低濃度的胞內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)散。特點(diǎn)①不消耗能量；不需要載體；③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；②物質(zhì)在擴(kuò)散過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生任何變化；第二十九頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第29頁(yè)，共78頁(yè)。水是唯一可以通過(guò)自由擴(kuò)散穿過(guò)原生質(zhì)膜的分子；另外脂肪酸、乙醇、甘油、一些氣體（O2、CO2）及某些氨基酸分子在一定程度上也可通過(guò)自由擴(kuò)散進(jìn)出細(xì)胞。

第三十頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第30頁(yè)，共78頁(yè)。2．促進(jìn)擴(kuò)散

特點(diǎn)

①不消耗能量②需要載體參與③不能進(jìn)行逆濃度運(yùn)輸④運(yùn)輸速率與膜內(nèi)外物質(zhì)的濃度差成正比⑤參與運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)的分子結(jié)構(gòu)不發(fā)生本身變化，但運(yùn)輸速度加快細(xì)胞外溶質(zhì)借助于細(xì)胞膜上的載體蛋白（酶）的協(xié)助，向胞內(nèi)運(yùn)送的方式,。第三十一頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第31頁(yè)，共78頁(yè)。

通過(guò)促進(jìn)擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)主要有氨基酸、單糖、維生素及無(wú)機(jī)鹽等。一般微生物通過(guò)專(zhuān)一的載體蛋白運(yùn)輸相應(yīng)的物質(zhì)，但也有微生物對(duì)同一物質(zhì)的運(yùn)輸由一種以上的載體蛋白來(lái)完成。第三十二頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第32頁(yè)，共78頁(yè)。3．主動(dòng)運(yùn)輸它的一個(gè)重要特點(diǎn)是物質(zhì)運(yùn)輸過(guò)程中需要消耗能量和載體，而且可以進(jìn)行逆濃度運(yùn)輸。用于各種離子和一些糖類(lèi)的運(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。第三十三頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第33頁(yè)，共78頁(yè)。4．基團(tuán)移位

基團(tuán)移位是另一種類(lèi)型的主動(dòng)運(yùn)輸，它與主動(dòng)運(yùn)輸?shù)牟煌幵谟谒幸粋€(gè)復(fù)雜的運(yùn)輸系統(tǒng)(酶系統(tǒng))來(lái)完成物質(zhì)的運(yùn)輸。其特點(diǎn)是：需要能量，需要載體，可以逆濃度運(yùn)輸，而且物質(zhì)結(jié)構(gòu)在運(yùn)輸過(guò)程中會(huì)發(fā)生化學(xué)變化。第三十四頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第34頁(yè)，共78頁(yè)。

基團(tuán)移位主要存在于厭氧型和兼性厭氧型細(xì)胞中，主要用于各種糖類(lèi)的運(yùn)輸，脂肪酸、核苷酸、堿基等也可以通過(guò)這種方式運(yùn)輸。第三十五頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第35頁(yè)，共78頁(yè)。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(wú) 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(wú)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(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(wú) 有 有 有 與溶質(zhì)類(lèi)似物無(wú)競(jìng)爭(zhēng)性 有競(jìng)爭(zhēng)性 有競(jìng)爭(zhēng)性 有競(jìng)爭(zhēng)性 運(yùn)送抑制劑 無(wú) 有 有 有 運(yùn)送對(duì)象舉例水、O2

糖、SO42-氨基酸、乳糖葡萄糖\嘌呤四種運(yùn)送營(yíng)養(yǎng)方式的比較第三十六頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第36頁(yè)，共78頁(yè)。第四節(jié)培養(yǎng)基培養(yǎng)基: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(zhǎng)繁殖或積累代謝產(chǎn)物用的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)（混合養(yǎng)料）。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)該具備微生物所需要六大營(yíng)養(yǎng)要素（碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽、能源、生長(zhǎng)因子、水）且比例適當(dāng).任何培養(yǎng)基一旦配成，必須立即進(jìn)行滅菌處理:常用高壓蒸汽滅菌：

1.05kg/cm2,121.3℃,15-20min；0.56kg/cm2,112.6℃,15-30min;第三十七頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第37頁(yè)，共78頁(yè)。絕大多數(shù)微生物都可以在人工培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，除少數(shù)嚴(yán)格寄生或共生的微生物(難養(yǎng)菌)外。

另外，有一種觀點(diǎn)，認(rèn)為自然界中還存在著一類(lèi)不可培養(yǎng)的微生物。目前這類(lèi)微生物作為一種資源已受到廣泛關(guān)注。微生物培養(yǎng)基的用途：促進(jìn)微生物生長(zhǎng)繁殖；積累代謝產(chǎn)物；分離微生物菌種；鑒定微生物種類(lèi)；微生物細(xì)胞計(jì)數(shù)；菌種保藏；制備微生物制品第三十八頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第38頁(yè)，共78頁(yè)。1培養(yǎng)基的配制原則培養(yǎng)基組分應(yīng)適合微生物的營(yíng)養(yǎng)特點(diǎn)（目的明確）營(yíng)養(yǎng)物的濃度與比例應(yīng)恰當(dāng)（營(yíng)養(yǎng)協(xié)調(diào)）物理化學(xué)條件適宜（條件適宜）根據(jù)培養(yǎng)目的來(lái)選擇不同來(lái)源的原料（經(jīng)濟(jì)節(jié)約）第三十九頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第39頁(yè)，共78頁(yè)。1.1培養(yǎng)基組分應(yīng)適合微生物營(yíng)養(yǎng)特點(diǎn)（目的明確）即根據(jù)不同微生物的營(yíng)養(yǎng)需要配制不同的培養(yǎng)基。不同營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型的微生物，其對(duì)營(yíng)養(yǎng)物的需求差異很大。如自養(yǎng)型微生物的培養(yǎng)基完全可以（或應(yīng)該）由簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物質(zhì)組成。異養(yǎng)型微生物的培養(yǎng)基至少需要含有一種有機(jī)物質(zhì)，但有機(jī)物的種類(lèi)需適應(yīng)所培養(yǎng)菌的特點(diǎn)。按微生物的主要類(lèi)群來(lái)說(shuō)，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)培養(yǎng)基放線(xiàn)菌：高氏一號(hào)培養(yǎng)基真菌：查氏合成培養(yǎng)基、PDA(Potato-Dextrose-Agar)培養(yǎng)基

酵母菌：麥芽汁培養(yǎng)基當(dāng)對(duì)“試驗(yàn)菌”營(yíng)養(yǎng)需求特點(diǎn)不清楚的時(shí)候，可以采用生長(zhǎng)譜法進(jìn)行測(cè)定。生長(zhǎng)譜法:由于不同類(lèi)型微生物利用不同營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的能力不同,它們?cè)邳c(diǎn)植有不同營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的平板上生長(zhǎng)的圖形就會(huì)有所差別,具有不同的生長(zhǎng)譜。第四十頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第40頁(yè)，共78頁(yè)。1.2營(yíng)養(yǎng)物的濃度與比例應(yīng)恰當(dāng)（營(yíng)養(yǎng)協(xié)調(diào)）●濃度過(guò)高——微生物的生長(zhǎng)受到抑制；濃度過(guò)小——不能滿(mǎn)足微生物生長(zhǎng)的需要；●碳氮比（C/N）直接影響微生物生長(zhǎng)與繁殖及代謝產(chǎn)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)碳源中所含碳原子的mol數(shù)氮源中所含氮原子的mol數(shù)C/N比值=例：谷氨酸生產(chǎn)中

C/N＝4/1時(shí)，菌體大量繁殖，谷氨酸積累少；C/N＝3/1時(shí)，菌體生長(zhǎng)受抑制，而谷氨酸大量增加。注：C/N比有時(shí)也指培養(yǎng)基中還原糖與粗蛋白兩種成分含量之比）第四十一頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第41頁(yè)，共78頁(yè)。1.3物理化學(xué)條件適宜（條件適宜）1.3.1pH:

各類(lèi)微生物的最適生長(zhǎng)pH值各不相同：

細(xì)菌：7.0~8.0 放線(xiàn)菌：7.5~8.5

酵母菌：3.8~6.0 霉菌：4.0~5.8

在微生物的生長(zhǎng)和代謝過(guò)程中，由于營(yíng)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)基合適的碳氮比。外源調(diào)節(jié)：按實(shí)際需要不斷向發(fā)酵液中流加酸液或堿液第四十二頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第42頁(yè)，共78頁(yè)。☆磷酸緩沖液：pH值從6.0~7.6之間K2HPO4+HClKH2PO4+KClKH2PO4+KOHK2HPO4+H2O☆加入CaCO3：

CO32–HCO3–H2CO3CO2+H2O+H+–H–+H+–H–☆培養(yǎng)基中所含氨基酸、肽、蛋白質(zhì)等物質(zhì)也可起到一定的緩沖作用。第四十三頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第43頁(yè)，共78頁(yè)。1.3.2滲透壓和水活度（aw）滲透壓：由溶液中所含分子或離子的質(zhì)點(diǎn)數(shù)決定的，由2種不同濃度的溶液產(chǎn)生的。溶液的質(zhì)點(diǎn)數(shù)越多，產(chǎn)生的滲透壓就越大。等滲溶液 適宜微生物生長(zhǎng)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(zhǎng)。而有的細(xì)菌如Staphylococcusaureus則能在3mol/LNaCl的高滲溶液中生長(zhǎng)。能在高鹽環(huán)境（2.8~6.2g/LNaCl）生長(zhǎng)的微生物常被稱(chēng)為嗜鹽微生物（Halophiles）。第四十四頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第44頁(yè)，共78頁(yè)。水活度在人為或天然環(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：

aw=Pw/Pow式中——Pw代表溶液蒸汽壓力,P0w代表純水蒸汽壓力。純水a(chǎn)w為1.00。溶液中溶質(zhì)越多,aw越小。微生物一般在aw為0.60～0.99的條件下生長(zhǎng)aw過(guò)低時(shí),微生物生長(zhǎng)的遲緩期延長(zhǎng),比生長(zhǎng)速率和總生長(zhǎng)量減少微生物不同，其生長(zhǎng)的最適aw不同。第四十五頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第45頁(yè)，共78頁(yè)。第四十六頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第46頁(yè)，共78頁(yè)。1.3.3氧化還原電勢(shì)(redoxpotential)是度量系統(tǒng)中還原劑釋放電子或氧化劑接受電子趨勢(shì)的指標(biāo)，以Eh表示，其單位是V（伏）或mV（毫伏）各種微生物對(duì)培養(yǎng)基的氧化還原電勢(shì)的要求不同：好氧微生物：+0.3~+0.4V,(在>0.1V以上的環(huán)境中均能生長(zhǎng))厭氧微生物：只能在+0.1V以下生長(zhǎng)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(cè)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。第四十七頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第47頁(yè)，共78頁(yè)。1.4根據(jù)培養(yǎng)基的應(yīng)用目的選擇原料及其來(lái)源（經(jīng)濟(jì)節(jié)約）該培養(yǎng)基的應(yīng)用目的，即：是培養(yǎng)菌體還是積累代謝產(chǎn)物？是實(shí)驗(yàn)室種子培養(yǎng)還是大規(guī)模發(fā)酵？代謝產(chǎn)物是初級(jí)代謝產(chǎn)物還是次級(jí)代謝產(chǎn)物？☆用于培養(yǎng)菌體、種子的培養(yǎng)基營(yíng)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(lái)源和價(jià)格，應(yīng)選擇來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉的原料，提倡以粗代精，以廢代好。第四十八頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第48頁(yè)，共78頁(yè)。經(jīng)濟(jì)節(jié)約原則——以粗代精以野代家以廢代好以國(guó)代進(jìn)以簡(jiǎn)代繁以氮代朊以烴代糧以纖代糖第四十九頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第49頁(yè)，共78頁(yè)。2.1生態(tài)模擬調(diào)查所培養(yǎng)菌的生態(tài)條件，查看其“嗜好”，對(duì)“癥”下料———初級(jí)天然培養(yǎng)基.2.2查閱文獻(xiàn)查閱、分析文獻(xiàn)，調(diào)查前人的工作資料，借鑒人家的經(jīng)驗(yàn)，以便從中得到啟發(fā)設(shè)計(jì)有自己特色的培養(yǎng)基配方.2.3精心設(shè)計(jì)借助優(yōu)選法或正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法等方法.2設(shè)計(jì)培養(yǎng)基的方法第五十頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第50頁(yè)，共78頁(yè)。2.4試驗(yàn)比較

*不同培養(yǎng)基配方的選擇比較*單種成分來(lái)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)第五十一頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第51頁(yè)，共78頁(yè)?！舾?：培養(yǎng)基配制時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題：1、沉淀2、瓊脂膠體強(qiáng)度的破壞3、褐色物質(zhì)的形成4、pH發(fā)生變化第五十二頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第52頁(yè)，共78頁(yè)。高壓蒸氣滅菌一般培養(yǎng)基:

1.05Kg/cm2,121.3℃,15-20min

含糖培養(yǎng)基:

0.56Kg/cm2,112.6℃,20-30min

過(guò)濾滅菌分別滅菌間歇滅菌的應(yīng)用附2：培養(yǎng)基的滅菌第五十三頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第53頁(yè)，共78頁(yè)。附圖：過(guò)濾滅菌第五十四頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第54頁(yè)，共78頁(yè)。附3：器皿的滅菌及無(wú)菌室的消毒器皿的滅菌：

干熱空氣：160℃，2小時(shí)無(wú)菌室的消毒：

紫外線(xiàn)化學(xué)藥物熏蒸（苯酚；高錳酸鉀+甲醛）第五十五頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第55頁(yè)，共78頁(yè)。3培養(yǎng)基的種類(lèi)及其應(yīng)用按所培養(yǎng)微生物的類(lèi)群分類(lèi)按培養(yǎng)目的來(lái)分類(lèi)按培養(yǎng)基的組成成分分類(lèi)按培養(yǎng)基的物理狀態(tài)分類(lèi)按培養(yǎng)基的功能（或用途）分類(lèi)培養(yǎng)基的種類(lèi)第五十六頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第56頁(yè)，共78頁(yè)。3.1根據(jù)微生物的類(lèi)群來(lái)分①細(xì)菌培養(yǎng)基②放線(xiàn)菌培養(yǎng)基③酵母菌培養(yǎng)基④霉菌培養(yǎng)基等。3.2根據(jù)培養(yǎng)目的來(lái)分

①種子培養(yǎng)基(seedculturemedium)——是為保證發(fā)酵生產(chǎn)獲得大量?jī)?yōu)質(zhì)種子而設(shè)計(jì)的培養(yǎng)基。特點(diǎn)是營(yíng)養(yǎng)較豐富，氮源比例較高。有時(shí)為使菌種能迅速適應(yīng)后面的發(fā)酵條件，還有意識(shí)地加入發(fā)酵培養(yǎng)基的基質(zhì)。

②發(fā)酵培養(yǎng)基(fermentationmedium)——用于生產(chǎn)預(yù)定發(fā)酵產(chǎn)物，一般以碳為主要元素，碳源含量往往高于種子培養(yǎng)基。大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)，原料應(yīng)價(jià)廉易得，還應(yīng)有利于下游的分離提取。第五十七頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第57頁(yè)，共78頁(yè)?！?1細(xì)菌培養(yǎng)基——營(yíng)養(yǎng)肉湯（nutrientbroth)：牛肉膏3g；水1000ml；蛋白胨5g；NaCl5g;

pH7.2~7.4放線(xiàn)菌培養(yǎng)基——高氏1號(hào)（淀粉硝酸鹽培養(yǎng)基）：可溶性淀粉20g；KNO31g;K2HPO41g

MgSO40.5gNaCl1g;FeSO4?7H2O0.5g

水1000ml;pH7.2~7.4霉菌培養(yǎng)基——查氏（zapek)培養(yǎng)基（蔗糖硝酸鹽培養(yǎng)基）：蔗糖30g;NaNO33g;MgSO4.H2O0.5g;KCl0.5g;K2HPO41g;FeSO40.5g水1000ml;pH6.7酵母菌——麥芽汁培養(yǎng)基干麥芽粉加4倍水，在50℃-60℃糖化3-4小時(shí)，用碘液試驗(yàn)檢查至糖化完全為止，調(diào)整糖液濃度為10。巴林，煮沸后，紗布過(guò)濾，調(diào)pH為6.0。第五十八頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第58頁(yè)，共78頁(yè)。如：味精生產(chǎn)一級(jí)種子（北京棒狀桿菌AS1.299，用搖床培養(yǎng)）培養(yǎng)基配方：葡萄糖3%玉米漿2.5~3.5%尿素0.3~0.5%K2HPO40.1~0.2%MgSO40.05%二級(jí)種子（1200升發(fā)酵罐）培養(yǎng)基配方：以3-5%淀粉水解糖代替3%葡萄糖，其他成分同一級(jí)種子。發(fā)酵培養(yǎng)基（50-100t發(fā)酵罐）：基本同二級(jí)種子液。第五十九頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第59頁(yè)，共78頁(yè)。3.3根據(jù)對(duì)培養(yǎng)基成分的了解程度來(lái)分3.3.1天然培養(yǎng)基(complexmedium)：也稱(chēng)作chemicallyundefinedmedium。利用化學(xué)成分還不完全清楚或不恒定的天然物質(zhì)（如肉湯、蛋白胨、麥芽汁、酵母汁、豆芽汁、玉米粉、牛奶、血清等）制成的培養(yǎng)基。天然培養(yǎng)基比較經(jīng)濟(jì)，除實(shí)驗(yàn)室經(jīng)常使用外，更適宜于在生產(chǎn)上用來(lái)大規(guī)模地培養(yǎng)微生物和生產(chǎn)微生物產(chǎn)品。第六十頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第60頁(yè)，共78頁(yè)。3.3.2合成（組合）培養(yǎng)基(syntheticmedium)：也稱(chēng)作chemicallydefinedmedium.

由化學(xué)成分完全了解的物質(zhì)配制而成的培養(yǎng)基。該類(lèi)培養(yǎng)基的組成成分清楚，重復(fù)性強(qiáng)，但微生物生長(zhǎng)較慢，且價(jià)格較貴。故一般適于在實(shí)驗(yàn)室范圍內(nèi)及有關(guān)微生物營(yíng)養(yǎng)需要、代謝、分類(lèi)鑒定、生物測(cè)定以及菌種選育、遺傳分析等方面的研究工作。如高氏培養(yǎng)基、察氏培養(yǎng)基等都是合成培養(yǎng)基.第六十一頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第61頁(yè)，共78頁(yè)。3.3.3半合成（組合）培養(yǎng)基(semi-definedmedium)：在合成培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上添加些天然成份，以更有效地滿(mǎn)足微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物的需要.如馬鈴薯-蔗糖培養(yǎng)基第六十二頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第62頁(yè)，共78頁(yè)。3.4根據(jù)培養(yǎng)基的物理狀態(tài)來(lái)分3.4.1液體培養(yǎng)基(liquidmedium)：液體培養(yǎng)基不含任何凝固劑，菌體與培養(yǎng)基充分接觸，操作方便。常用于大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)以及在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行微生物生理代謝等基本理論的研究工作?？筛鶕?jù)培養(yǎng)后的“濁度”判斷微生物的生長(zhǎng)情況.第六十三頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第63頁(yè)，共78頁(yè)。3.4.2固體培養(yǎng)基(solidmedium)：天然固體營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)制成的培養(yǎng)基（如培養(yǎng)霉菌的培養(yǎng)基），或在液體培養(yǎng)基中加入一定量凝固劑（瓊脂1.5～2％)而呈固體狀態(tài)的培養(yǎng)基。為微生物的生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)表面。常用于微生物的分離、純化、計(jì)數(shù)、生理測(cè)定、育種和菌種保藏等方面的研究?？梢朗褂媚康牟煌瞥尚泵妗⑵桨宓刃问?第六十四頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第64頁(yè)，共78頁(yè)。3.4.3半固體培養(yǎng)基(semi-solidmedium)：在液體培養(yǎng)基中加入0.2-0.7％的瓊脂構(gòu)成的培養(yǎng)基。常用來(lái)觀察細(xì)菌運(yùn)動(dòng)的特征，以進(jìn)行菌種鑒定.以及測(cè)定噬菌體效價(jià)等等.第六十五頁(yè)，編輯于星期六：十八點(diǎn)十八分。第65頁(yè)，共78頁(yè)。1.不被微生物分解、利用、液化；2.不因消毒滅菌而被破壞；3.在微生物的生長(zhǎng)溫度內(nèi)保持固態(tài)；4.