微生物的營養(yǎng)工業(yè)微生物學(xué)課件

微生物的營養(yǎng)工業(yè)微生物學(xué)課件第1頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月本章內(nèi)容第一節(jié)，微生物的化學(xué)組成和營養(yǎng)要求第四節(jié)，培養(yǎng)基第三節(jié)，營養(yǎng)物質(zhì)進入細胞的方式第二節(jié)，微生物的營養(yǎng)類型第2頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)微生物細胞的化學(xué)組成和營養(yǎng)要求一、微生物細胞的化學(xué)組成微生物細胞水（70%-90%）干物質(zhì)有機物

無機物（鹽）微生物、動物、植物之間存在“營養(yǎng)上的統(tǒng)一性”蛋白質(zhì)、多糖、脂、核酸、維生素、有機酸等及其降解產(chǎn)物第3頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月這些化學(xué)元素都來自胞外環(huán)境。微生物細胞利用這些化學(xué)元素物質(zhì)制造其細胞物質(zhì)和組分，并進一步將它們組織成為細胞結(jié)構(gòu)。細胞化學(xué)元素組成：主要元素：碳、氫、氧、氮、磷、硫、鉀、鎂、鈣、鐵；微量元素：鋅、錳、鈉、氯、鉬、硒、鈷、銅、鎢、鎳、硼等。第4頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月營養(yǎng)：

微生物在其生長過程中獲取生命活動所需的能量和結(jié)構(gòu)物質(zhì)的生理過程。營養(yǎng)物質(zhì)：

外界環(huán)境可為細胞提供結(jié)構(gòu)組分、能量、代謝調(diào)節(jié)物質(zhì)和良好生長環(huán)境的化學(xué)物質(zhì)。

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。概念區(qū)分：第5頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月二、微生物的營養(yǎng)要素及其生理功能

碳源，氮源，能源，生長因子，無機鹽，水營養(yǎng)要素的功能：1）構(gòu)成細胞結(jié)構(gòu)組分和代謝產(chǎn)物的原料；2）提供能量；3）調(diào)節(jié)新陳代謝。微生物的6大營養(yǎng)要素：第6頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月微生物與動植物營養(yǎng)要素的比較第7頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月1、水功能：（1）營養(yǎng)物質(zhì)或代謝廢物運輸?shù)谋貍湮镔|(zhì)；（2）直接作為反應(yīng)物或產(chǎn)物參與體內(nèi)多種生化反應(yīng)；（3）水還是許多有機物中氫和氧的來源，例如烷烴分解過程；（4）許多酶促反應(yīng)必須在水溶液中才能進行；（5）水分子之間形成的氫鍵使得水成為一種很好的溫度緩沖劑。（6）水是熱的良導(dǎo)體，有利于散熱，不致于因代謝產(chǎn)熱而使細胞局部溫度上升；（7）作為活細胞中含量最高的成分，水對于維持細胞自身形狀以及生物大分子的天然結(jié)構(gòu)起著重要的作用。第8頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月水在細胞中有兩種存在形式：結(jié)合水和游離水。不同生物及不同細胞結(jié)構(gòu)中游離水的含量比較

游離水的含量可用水活度aw（Wateractivity）表示。水活度：在相同溫度和壓力下，體系中溶液的水的蒸汽壓與純水的水蒸汽壓之比。微生物能在aw=0.63～0.99的條件下生長。特定微生物對aw的要求是一定的。

人體平均60%

海蟄約96%

霉菌孢子約39%幾種生物的孢子皮層約70%游離水含量

細菌芽孢微生物核心極低細菌約80%

營養(yǎng)體酵母約75%

霉菌約85%第9頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月定義：凡是可以作為微生物細胞結(jié)構(gòu)或代謝產(chǎn)物中碳架來源的營養(yǎng)物質(zhì)功能:構(gòu)成細胞成分（需要量最大的元素，50%）；形成代謝產(chǎn)物和儲藏物；為異養(yǎng)型微生物提供能源。2.碳源（carbonsource）第10頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月碳源譜：無機碳有機碳C.H.O型C.H.O.N型糖、有機酸、醇、脂類等（葡萄糖、蔗糖、淀粉、糖蜜等）氨基酸、簡單蛋白質(zhì)（氨基酸，明膠等）C.H型烴類（天然氣、石油、石蠟油等）C.H.O.N.X型復(fù)雜蛋白質(zhì)、核酸等（牛肉膏、蛋白胨、花生餅粉等）C.O型CO2C.O.X型NaHCO3CaCO3第11頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

特點1）根據(jù)微生物利用有機碳或無機碳，可將微生物分為：異養(yǎng)微生物：有機碳自養(yǎng)微生物：無機碳2）碳源譜廣（微生物>>植物>動物）；3）最適碳源：C.H.O型，糖類（異養(yǎng)微生物）糖>有機酸，醇>脂單糖>雙糖>多糖（淀粉>纖維素,木質(zhì)素,幾丁質(zhì)）己糖>戊糖葡萄糖，果糖>甘露糖，半乳糖第12頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月4）微生物對碳源利用具有選擇性混合存在葡萄糖：首先利用（速效碳源）乳糖：后利用（遲效碳源）5）不同微生物，其碳源譜不同（利用碳源物質(zhì)的能力有差別）洋蔥假單胞菌：90種以上甲烷菌：甲醇和甲烷6）異養(yǎng)微生物：碳源=能源（雙功能營養(yǎng)物）第13頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

選擇碳源原則1）根據(jù)微生物的生理機能選擇；

2）考慮經(jīng)濟效益，防止降格使用第14頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月定義：凡是構(gòu)成微生物細胞物質(zhì)或代謝產(chǎn)物中氮元素來源的營養(yǎng)物質(zhì)

。功能構(gòu)成細胞組分（需要量僅次于碳源，~12%）；構(gòu)成代謝產(chǎn)物；某些自養(yǎng)菌的能源（如硝化細菌：氨和亞硝酸鹽兼氮源和能源）氮源譜無機氮N.H，N.O，N有機氮N.C.H.ON.C.H.O.X尿素、氨基酸、蛋白胨，明膠復(fù)雜蛋白質(zhì)、核酸（牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、魚粉、餅粉、蠶蛹粉、玉米漿等）硫酸胺、硝酸鉀、氨、氮氣3.氮源（nitrogensource）第15頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月生理酸性鹽:當以（NH4）2SO4為唯一氮源時，NH4＋被利用后，培養(yǎng)基的pH下降，稱為“生理酸性鹽”；生理堿性鹽:當以KNO3為氮源時，NO3－被利用后，培養(yǎng)基的pH上升，稱為“生理堿性鹽”。

利用NH4NO3為氮源，可以避免pH急劇升降，但是，NH4＋的吸收快，NO3—的吸收滯后，所以，培養(yǎng)基pH會先降后升。第16頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月“氨基酸自養(yǎng)型生物”（Aminoacidautotroph）:凡是能將非氨基酸類的簡單氮源（例如尿素、銨鹽、硝酸鹽和氮氣）自行合成生長代謝所需要的一切氨基酸的微生物?！鞍被岙愷B(yǎng)型生物”（Aminoacidheterotroph）:凡需要從外界吸收現(xiàn)成氨基酸作氮源的微生物。

所有的動物和大量異養(yǎng)微生物是氨基酸異養(yǎng)型的，而所有綠色植物和很多微生物是氨基酸自養(yǎng)型的。遲效性氮源:不能直接被菌體利用的氮源。反之則被稱為“速效性氮源”。第17頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

氮源一般只提供合成細胞質(zhì)和細胞中其他結(jié)構(gòu)的原料，不作為能源。只有少量細菌，如硝化細菌能利用銨鹽、硝酸鹽作氮源和能源。某些梭菌對糖的利用不活躍，可以利用氨基酸為唯一的能源。第18頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月宏量元素：P、S、K、Mg、Na、Ca等（10-3~10-4mol/L）；微量元素：Fe、Zn、Mn、Mo、Co、Cu、Ni等（10-6~10-8mol/L）其中：Fe是介于微量元素和宏量元素之間的元素。功能①構(gòu)成細胞的組成成分；②作為酶的活性中心；③維持酶的活性；④調(diào)節(jié)細胞滲透壓，氫離子濃度和氧化還原電位；⑤作為某些自養(yǎng)菌的能源。

4.無機鹽（inorganicsalt）第19頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)磷：合成核酸、磷脂、一些輔酶（NAD，NADP，CoA等）及高能磷酸化合物的重要原料。一般都以K2HPO4和KH2PO4的形式人為地提供。(2)硫:某些氨基酸（如半胱氨酸和蛋氨酸）、輔酶因子（如輔酶A，生物素，硫辛酸和硫胺素）和谷胱甘肽的組成成分。也是某些自養(yǎng)菌的能源物質(zhì)。微生物從含硫化合物中得到硫。一般人為的提供形式為MgSO4。(3)鎂:一些酶（如己糖激酶，異檸檬酸脫氫酶，羧化酶和固氮酶）的激活劑，是光合細菌菌綠素的組成成分；具有穩(wěn)定核糖體、細胞膜和核酸的作用。缺乏鎂，細胞生長就會停止。微生物可以利用硫酸鎂或其他鎂鹽。第20頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月(4)鉀：不參加細胞結(jié)構(gòu)物質(zhì)的組成，但它是許多酶（如果糖激酶）的激活劑，與原生質(zhì)的膠體特性和細胞膜的透性有關(guān)。鉀在胞內(nèi)的濃度比胞外高許多倍。各種無機鉀鹽，尤其是磷酸鉀鹽（磷酸二氫鉀，磷酸氫二鉀）可作為鉀源。(5)鈣：一般不參與微生物的細胞結(jié)構(gòu)物質(zhì)（除細菌芽孢外），但它是某些酶（如蛋白酶類）的激活劑，還參與細胞膜通透性的調(diào)節(jié)。各種水溶性的鈣鹽，如CaCl2及CaCO3等都是微生物的鈣元素來源。(6)鈉：與細胞滲透壓調(diào)節(jié)有關(guān)。胞內(nèi)濃度低，而胞外濃度高。對嗜鹽菌來說，鈉除了維持細胞的滲透壓外，還與營養(yǎng)物的吸收有關(guān)，如吸收葡萄糖就需要Na＋的幫助。第21頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月(7)微量元素：與酶活性有關(guān)，或參與酶的組成，或是許多酶的調(diào)節(jié)因子。鐵：過氧化氫酶、過氧化物酶、細胞色素和細胞色素氧化酶的組成元素，也是鐵細菌的能源，鐵含量太低會影響白喉桿菌形成白喉毒素；銅：多酚氧化酶和抗壞血酸氧化酶的成分；鋅：醇脫氫酶、乳酸脫氫酶、肽酶和脫羧酶的輔助因子；鈷：參與維生素B12的組成；鉬：參與固氮酶的組成；錳：超氧化物酶的激活劑。第22頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

無機鹽離子的提供方式常量元素：K2HPO4，MgSO4（提供4種主要元素）微量元素：自來水，玻璃器皿第23頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月定義

微生物生長不可缺少的(自身不能合成或合成量不足以滿足微生物生長需要的)微量有機物質(zhì)稱為生長因子（growthfactor），一般包括維生素、氨基酸及嘌吟、嘧啶等。功能

作為輔酶或輔基參與代謝；核酸和蛋白質(zhì)的成分。5.生長因子（growthfactor）核黃素：梭菌屬，假絲酵母屬等維生素B12：鏈霉菌屬，丙酸桿菌屬，假單胞菌屬輔酶A：短桿菌屬維生素C：葡萄糖酸桿菌屬，歐文氏菌屬，棒桿菌屬維生素D：酵母屬有些微生物能夠合成大量的維生素，可采用工業(yè)發(fā)酵法生產(chǎn)第24頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月如何提供生長因子？天然培養(yǎng)基半合成培養(yǎng)基酵母膏（19種氨基酸，維生素）玉米漿（20種氨基酸，6種維生素）肝浸汁麥芽汁合成培養(yǎng)基添加配制的維生素復(fù)合液第25頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月生長因子的微生物學(xué)分析法圖5-1培養(yǎng)基中維生素B12的濃度和需維生素B12微生物生長間的關(guān)系。培養(yǎng)物的光密度和生長量成正比第26頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

能源譜：

化學(xué)物質(zhì)：化能營養(yǎng)型

有機物：化能異養(yǎng)微生物（能源=碳源）

無機物：化能自養(yǎng)微生物

還原態(tài)無機物氧化提供能量。（還原態(tài)無機物：NH4+，NO-2，H2S，H2，F(xiàn)e2+）輻射能：光能營養(yǎng)型

光能自養(yǎng)微生物光能異養(yǎng)微生物為微生物生命活動提供最初能量來源的物質(zhì)或輻射能6.能源（energysource）第27頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月單功能營養(yǎng)物：光（能源）雙功能營養(yǎng)物：葡萄糖(C源，能源)多功能營養(yǎng)物：酵母膏（C源，N源，生長因子等）第28頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)微生物的營養(yǎng)類型異養(yǎng)型(heterotrophs):以有機物為碳源自養(yǎng)型(autotrophs):以CO2為唯一或主要碳源生長所需要的營養(yǎng)物質(zhì)(碳源)生物生長過程中能量的來源光能營養(yǎng)型(phototrophs):以光為能源化能營養(yǎng)型(chemotrophs):以有機物氧化釋放的化學(xué)能為能源提供供氫體（電子供體）的不同無機營養(yǎng)型(lithotrophs):以還原性無機物為供氫體有機營養(yǎng)型(organotrophs):以有機物為供氫體第29頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)微生物所利用碳源、能源的不同，可分為四種基本營養(yǎng)類型：1.光能自養(yǎng)型2.光能異養(yǎng)型3.化能自養(yǎng)型4.化能異養(yǎng)型第30頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月1．光能自養(yǎng)型（光能無機營養(yǎng)型）

能以CO2為唯一或主要碳源；

通過光合作用獲取生長所需能量；

以無機物（如H2、H2S、S等）作為供氫體，使CO2還原為細胞物質(zhì)；

例如，藻類及藍細菌。同植物一樣，以水為供氫體，進行產(chǎn)氧型的光合作用，合成細胞物質(zhì)。而紅硫細菌，以H2S為供氫體，產(chǎn)生細胞物質(zhì)，并伴隨硫元素的產(chǎn)生。CO2+2H2A光能光合色素[CH2O]+2A+H2O第31頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2．光能異養(yǎng)型（光能有機營養(yǎng)型）

不能以CO2為主要或唯一的碳源；

以有機物為供氫體，通過光能將CO2還原為細胞物質(zhì)；

生長時大多數(shù)需要外源的生長因子。

例如，紅螺菌屬中的一些細菌能利用異丙醇作為供氫體，將CO2還原成細胞物質(zhì)，同時積累丙酮。CHOH

+CO2H3CH3C2光能光合色素2CH3C0CH3+[CH2O]+H2O第32頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月光能自養(yǎng)型和光能異養(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用。目前在高濃度有機廢水的處理中應(yīng)用意義重大。代表菌種主要的氫供體主要碳源生長條件綠硫細菌H2S,H2SO3,H2CO2厭氣,明紅硫細菌H2S,H2SO3,H2,也利用有機物CO2,有機物厭氣,明紅螺菌H2,主要利用有機物CO2,主要是有機物厭氣,明好氣,明好氣,暗表光合菌種類及其特性菌第33頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月3.化能自養(yǎng)型（化能無機營養(yǎng)型）

生長所需能量來自無機物氧化產(chǎn)生的化學(xué)能；

以CO2或碳酸鹽為唯一或主要碳源；以H2、H2S、Fe2+、NH3或NO2-等作供氫體，使CO2還原成細胞物質(zhì)。

化能自養(yǎng)型只存在于微生物中，可在完全無機及無光的環(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)。2NH3＋3O2＋2H2O2HNO2＋4H+＋4OH－＋能量亞硝酸細菌CO2＋4H+[CH2O]＋H2O第34頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第35頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第36頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月4.化能異養(yǎng)型（化能有機營養(yǎng)型）

生長所需能量來自有機物氧化過程產(chǎn)生的化學(xué)能；

生長所需的碳源主要是有機物（如淀粉、糖類、纖維素、有機酸等）

有機物通常既是碳源也是能源。（通過糖酵解途徑既可產(chǎn)生用于生物合成的碳骨架，也可釋放出ATP和NADH）大多數(shù)細菌、真菌、原生動物都是化能異養(yǎng)型微生物；所有致病微生物均為化能異養(yǎng)型微生物。第37頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月化能異養(yǎng)型分為：腐生型(metatrophy)：利用無生命的有機物(如動植物尸體和殘體)作為碳源。寄生型(paratrophy)：寄生在活的寄主體內(nèi)吸取營養(yǎng)物,離開寄主不能生存。

腐生型和寄生型之間還存在中間類型：兼性腐生型(facultivemetatrophy)或兼性寄生型(facultiveparatrophy)，如：人和動物腸道內(nèi)普遍存在的大腸桿菌。第38頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月四種基本營養(yǎng)類型的比較：第39頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月不同營養(yǎng)類型之間的界限并非絕對：

異養(yǎng)型微生物并非絕對不能利用CO2；

自養(yǎng)型微生物也并非不能利用有機物進行生長；

有些微生物在不同生長條件下生長時,其營養(yǎng)類型也會發(fā)生改變；舉例：紫色非硫細菌(purplenonsulphurbacteria)

沒有有機物時，同化CO2，

為自養(yǎng)型微生物；有機物存在時，利用有機物生長，為異養(yǎng)型微生物；光照和厭氧條件下，利用光能，為光能營養(yǎng)型微生物；黑暗與好氧條件下，依靠有機物氧化產(chǎn)生的化學(xué)能生長，為化能營養(yǎng)型微生物；微生物營養(yǎng)類型的可變性無疑有利于提高其對環(huán)境條件變化的適應(yīng)能力第40頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月細胞膜是控制營養(yǎng)物質(zhì)進出細胞的主要屏障，具選擇通透性。影響營養(yǎng)物質(zhì)進入細胞的主要因素：(1)營養(yǎng)物質(zhì)的性質(zhì)（分子質(zhì)量，電負性，結(jié)構(gòu)等）(2)細胞所處的環(huán)境（溫度，pH值，滲透壓，表面活性劑等）(3)細胞的結(jié)構(gòu)和功能（種類，菌齡，生理狀態(tài)，代謝活性）第三節(jié)營養(yǎng)物質(zhì)進入細胞的方式第41頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月一、營養(yǎng)物質(zhì)進入細胞的方式1、單純擴散(simplediffusion)2、促進擴散(facilitateddiffusion)3、主動運輸(activetransport)4、基團移位(grouptranslocation)第42頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月1.單純擴散（simplediffusion）又稱“被動擴散”（passivetransport）

屬物理擴散。不需能量，無載體參與，以濃差為動力，高濃向低濃擴散特點：非特異性，高濃向低濃擴散；有一定選擇性（原生質(zhì)膜上含水小孔的大小和形狀）；不發(fā)生反應(yīng)，性質(zhì)（結(jié)構(gòu)）不變；不需能，依靠濃差；運送速度隨濃差降低而減小。第43頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月物質(zhì)跨膜擴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)易通過擴散進出細胞。擴散并不是微生物細胞吸收營養(yǎng)物質(zhì)的主要方式,水是唯一可通過擴散自由通過原生質(zhì)膜的分子,脂肪酸、乙醇、甘油、苯、一些氣體分子(O2、CO2)及某些氨基酸在一定程度上可通過擴散進出細胞。第44頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2.促進擴散（facilitateddiffusion）載體蛋白參與，不需能量，以濃差為動力，由高濃向低濃運送。運送物質(zhì)：糖，氨基酸（真核微生物中作用明顯）；甘油（沙門氏菌，非原核生物的重要運輸方式）；第45頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

載體只影響物質(zhì)的運輸速率，并不改變該物質(zhì)在膜內(nèi)外形成的動態(tài)平衡狀態(tài)（促進擴散速度比單純擴散快）；這種性質(zhì)類似于酶的作用特征，因此載體蛋白也稱為透過酶；透過酶大都是誘導(dǎo)酶,只有在環(huán)境中存在機體生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)時，相應(yīng)的透過酶才合成。濃度梯度運輸速度被動擴散促進擴散特點：質(zhì)膜上的載體蛋白具較高的專一性；被運輸物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化；運輸速率與胞內(nèi)外營養(yǎng)物質(zhì)的濃度差成正比，當濃度差達到一定值時，載體產(chǎn)生飽和效應(yīng)，運輸速度不再隨胞內(nèi)外物質(zhì)的濃度差的增加而增加。第46頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月3.主動運輸（activetransport）

一類需要提供能量（包括ATP、質(zhì)子動勢或離子泵等）并通過細胞膜上特異性載體蛋白構(gòu)型的變化，而使膜外環(huán)境中低濃度的溶質(zhì)運入膜內(nèi)的一種物質(zhì)運送方式。運輸物質(zhì)所需能量來源：好氧型微生物與兼性厭氧微生物直接利用呼吸能；厭氧型微生物利用化學(xué)能(ATP)；光合微生物利用光能；嗜鹽細菌通過紫膜利用光能第47頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月運送物質(zhì)：無機離子（K+等）；糖（乳糖，麥芽糖，葡萄糖等）；大部分氨基酸和有機酸。特點：需載體蛋白參與；載體蛋白具有較強的專一性；載體蛋白通過構(gòu)象變化而改變與被運送物質(zhì)之間的親和力，載體蛋白構(gòu)象變化需消耗能量；第48頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月4.基團轉(zhuǎn)位(grouptranslocation)需載體蛋白，耗能，被運送物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化特點：需能量；需載體蛋白；逆濃差運輸；運輸具有專一性；物質(zhì)在運送過程中發(fā)生化學(xué)變化（磷酸化），磷酸基團來源于PEP(1)PEP+HPr磷酸~HPr+丙酮酸磷酸~HPr+葡萄糖6-磷酸葡萄糖+HPr第49頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月運送機制：磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)（PTS）包括:酶Ⅰ（非特異性，胞內(nèi)）酶Ⅱa（非特異性，胞內(nèi)）酶Ⅱb（特異性，親水性，接近膜）酶Ⅱc（特異性，疏水性，膜上）

HPr（熱穩(wěn)載體蛋白）（非特異性，膜上）第50頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

基團轉(zhuǎn)位主要存在于厭氧型和兼性厭氧型細菌中，主要用于糖的運輸。目前尚未在好氧型細菌及真核生物中發(fā)現(xiàn)這種運輸方式；尚未發(fā)現(xiàn)氨基酸通過這種方式運輸。第51頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)培養(yǎng)基（medium，media）

培養(yǎng)基是人工配制的，適合于微生物生長繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物的營養(yǎng)基質(zhì)。一、培養(yǎng)基的分類按對培養(yǎng)基中材料的了解情況分按培養(yǎng)基的物理狀態(tài)分按培養(yǎng)基的功能分按培養(yǎng)基使用的目的分二、配制培養(yǎng)基的原則營養(yǎng)成分配比、滲透壓、pH值、氧化還原電位第52頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月一、培養(yǎng)基的種類1．按對培養(yǎng)基成份的了解情況劃分（1）天然培養(yǎng)基(complexmedium)

定義：指利用動植物、微生物或其它天然來源的難以確切知道其化學(xué)成分的原料所配成的培養(yǎng)基。

培養(yǎng)基可分為天然培養(yǎng)基、合成培養(yǎng)基和半合成培養(yǎng)基。

特點：培養(yǎng)基化學(xué)成分復(fù)雜，營養(yǎng)豐富，原料來源充足，價格低廉。用途：適宜于實驗室和大生產(chǎn)之用。舉例：培養(yǎng)酵母和霉菌的麥芽汁培養(yǎng)基屬于此類。第53頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗室常用的天然營養(yǎng)物質(zhì)第54頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）合成培養(yǎng)基(syntheticmedium)

定義：采用已知化學(xué)成分的純試劑所配成的培養(yǎng)基，也稱組合培養(yǎng)基(chemicallydefinedmedium)。

特點：這類培養(yǎng)基成分明確，重復(fù)性強。用途：適用于做分類鑒定，生物測定、選種育種等方面的研究。舉例：培養(yǎng)放線菌的高氏一號培養(yǎng)基，培養(yǎng)真菌的查氏培養(yǎng)基。第55頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）半合成培養(yǎng)基(semi-syntheticmedium)

定義：主要以化學(xué)試劑配制，同時還加有某種或某些天然成分的培養(yǎng)基，也稱半組合培養(yǎng)基。即在合成培養(yǎng)基中加入某種天然成分而制成的培養(yǎng)基。

特點：培養(yǎng)基中部分成分清楚，部分成分不清楚。用途：適合于大多數(shù)微生物的培養(yǎng)。大多數(shù)培養(yǎng)基都屬此類。舉例：營養(yǎng)瓊脂（NA）中除含有天然的牛肉膏和蛋白胨外，還有成分明確的氯化鈉。第56頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2．根據(jù)物理狀態(tài)劃分固體培養(yǎng)基(solidmedium)半固體培養(yǎng)基(semi-solidmedium)液體培養(yǎng)基(liquidmedium)

天然固體基質(zhì)制成的固體培養(yǎng)基，如馬鈴薯塊、麩皮培養(yǎng)基；二是在液體培養(yǎng)基中添加凝固劑而制成的固體培養(yǎng)基。用于微生物分離、鑒定、計數(shù)、測定、保藏等,生產(chǎn)上固體種子培養(yǎng)，某些產(chǎn)品的發(fā)酵培養(yǎng)基。

液體培養(yǎng)基中加入少量的凝固劑而使之呈半固體狀態(tài)的一類培養(yǎng)基。(0.2～0.7％瓊脂)。常用于觀察細菌運動特征，噬菌體效價鑒定以及厭氧菌培養(yǎng)等。

不含任何凝固劑，其組分均勻，呈液體狀態(tài)，用途廣泛。常用于微生物生理代謝的各種研究，也是大規(guī)模工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)上普遍采用的培養(yǎng)基。第57頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月凝固劑特點和種類①不被微生物液化、分解和利用；②在微生物生長的溫度范圍內(nèi)保持固體狀態(tài)；③凝固點的溫度對微生物無害；④不會因高溫滅菌而受到破壞；⑤透明度好、凝固力強；⑥配制方便，價格低廉。理想的凝固劑應(yīng)具備以下條件：瓊脂和明膠用作凝固劑的性能比較凝固劑微生物利用程度融化溫度凝固點化學(xué)本質(zhì)常用量瓊脂絕大多數(shù)不利用96℃40~45℃聚半乳糖硫酸酯0.5~2%明膠大多數(shù)利用（作氮源）25℃20℃動物蛋白5~12%第58頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）鑒別培養(yǎng)基(differentialmedium)

一類含有某種代謝產(chǎn)物指示劑的培養(yǎng)基。微生物在這類培養(yǎng)基上生長后，分泌的代謝產(chǎn)物與指示劑起反應(yīng)產(chǎn)生某種明顯的特征性變化，根據(jù)這種變化將該種微生物與其它微生物區(qū)分開來。3．按功能劃分培養(yǎng)基分成鑒別培養(yǎng)基和選擇培養(yǎng)基第59頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

伊紅-美蘭培養(yǎng)基（EMB）可用于鑒別大腸桿菌、沙門氏菌、志賀氏菌等腸道微生物。大腸桿菌能強烈分解乳糖而產(chǎn)生大量的混合酸，使菌體表面帶H+，染上酸性染料伊紅，又因伊紅與美蘭結(jié)合，引起菌落被染上深紫色，反射光下呈綠色金屬光澤。第60頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月鑒別培養(yǎng)基舉例第61頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）選擇培養(yǎng)基(selectivemedium)

根據(jù)某類微生物的特殊營養(yǎng)要求或?qū)δ撤N物理化學(xué)因子的抗性而設(shè)計出來的一類培養(yǎng)基。即根據(jù)被分離微生物的特性，采用“投其所好、取其所抗”的原則設(shè)計的培養(yǎng)基。

第62頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

目的：增殖少數(shù)手段：“投其所好”混合樣品

選擇性培養(yǎng)基

成為中劣勢菌

優(yōu)勢菌目的：抑制多數(shù)菌手段：“取其所抗”選擇培養(yǎng)基基礎(chǔ)培養(yǎng)基+嗜好營養(yǎng)物基礎(chǔ)培養(yǎng)基+抑制劑以纖維素或石蠟油為唯一碳源的選擇性培養(yǎng)基，可以從混雜的微生物群體中分離出能分解纖維素或石蠟油的微生物。缺乏氮源的選擇性培養(yǎng)基可用來分離固氮微生物第63頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月抑制劑：

青霉素（抑制G+細菌）分離G-細菌抗生素氯霉素，鏈霉素（抑制細菌）分離酵母菌，霉菌放線菌酮（抑制酵母，霉菌）分離細菌，放線菌

結(jié)晶紫：抑制G+

分離G-

染料膽鹽：抑制G+

分離G-

孟加拉紅：抑制細菌、放線菌分離酵母，霉菌

其它疊氮化鈉：抑制霉菌分離乳酸菌

10%酚數(shù)滴：抑制細菌，霉菌分離放線菌用于選擇性的物理因素有：溫度，氧氣，pH值，滲透壓等

第64頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第65頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第66頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月如何從土樣中分離產(chǎn)蛋白酶或淀粉酶的芽孢桿菌？1）將樣品接入裝有肉湯培養(yǎng)基的三角瓶中，80℃

水浴處理10分鐘，然后37℃振蕩培養(yǎng)24h；

2）將菌液適當稀釋后，在酪素平板或淀粉平板（鑒別性培養(yǎng)基）上進行涂布分離；

3）挑取透明圈直徑與菌落直徑比值較大的菌落，保存于斜面，然后進行搖瓶發(fā)酵，測定其發(fā)酵性能。第67頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）種子培養(yǎng)基

用于培養(yǎng)菌種，營養(yǎng)成分相對比較豐富。以長好菌體為目標，同時兼顧菌種對發(fā)酵培養(yǎng)基的適應(yīng)能力。4．按培養(yǎng)基使用目的劃分（2）發(fā)酵培養(yǎng)基

以獲得最大強度的代謝產(chǎn)物為目的。它的原料來源一般較粗放，有時還在發(fā)酵培養(yǎng)基中添加前體、促進劑或抑制劑，以利獲得最多的發(fā)酵產(chǎn)品。（3）生化測定培養(yǎng)基

主要用于測定某種微生物的特定生理特征所用的培養(yǎng)基。一般為合成培養(yǎng)基，組成成分明確、恒定，以保證測定工作的可靠性和重復(fù)性。第68頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月任何培養(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：

0.1MPa,(121℃),15-30min；

0.056MPa,(112.6℃),15-30min有時某些成分進行分別滅菌；加熱容易造成結(jié)構(gòu)破壞的成分需過濾除菌二、配制培養(yǎng)基的原則配制培養(yǎng)基的4個基本原則：1.營養(yǎng)協(xié)調(diào)；2.物理、化學(xué)條件適宜；3.目的明確；4.經(jīng)濟節(jié)約第69頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月1.營養(yǎng)協(xié)調(diào)營養(yǎng)物質(zhì)的濃度適宜；營養(yǎng)物質(zhì)之間的配比適宜。

高濃度糖類物質(zhì)、無機鹽、重金屬離子等不僅不能維持和促進微生物的生長，反而起到抑制或殺菌作用。

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(或)代謝產(chǎn)物的形成和積累，其中碳氮比(C/N)的影響較大。C/N比：培養(yǎng)基所含碳源中碳原子的摩爾數(shù)與氮源中氮原子的摩爾數(shù)之比。發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸時：C/N比為4/1時，菌體大量繁殖，谷氨酸積累少；C/N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70頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2.理化條件適宜（1）滲透壓；（2）pH值；（3）氧化還原電位；第71頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月滲透壓大小由溶液中所含的分子或離子的質(zhì)點數(shù)決定。

等重的物質(zhì)，如果其分子或離子越小，則質(zhì)點數(shù)越多，因而產(chǎn)生的滲透壓越大。

等滲溶液：適宜微生物生長；高滲溶液：細胞發(fā)生質(zhì)壁分離；低滲溶液：細胞吸水膨脹（1）滲透壓（osmoticpresure）和水活度第72頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）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：細菌：pH7.0~8.0;放線菌：pH7.5~8.5;酵母菌：pH3.8~6.0;霉菌：pH4.0~5.8;

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。內(nèi)源調(diào)節(jié)緩沖液：K2HPO4/KH2PO4（pH6.4~7.2）調(diào)節(jié)方式固體碳酸鹽：CaCO3

外源調(diào)節(jié)：流加酸或堿