微生物營養(yǎng)與培養(yǎng)基

1、微生物營養(yǎng)與培養(yǎng)基 第一節(jié)第一節(jié)微生物的營養(yǎng)物質(zhì)及其功能微生物的營養(yǎng)物質(zhì)及其功能一、一、 微生物細胞的化學組成微生物細胞的化學組成（一）化學元素（一）化學元素(chemical element):(chemical element):大量元素大量元素(macroelement): :碳、氫、氧、氮、碳、氫、氧、氮、 磷、硫、鉀、鎂、鈣、鐵、鈉、氯磷、硫、鉀、鎂、鈣、鐵、鈉、氯（其中前六種占其中前六種占細菌細胞干重的細菌細胞干重的97%97%）。）。微量元素微量元素(trace element): : 鋅、錳、鉬、硒、鈷、銅、鋅、錳、鉬、硒、鈷、銅、鎢、鎳鎢、鎳 、硼。、硼。元素元素 細菌細菌

2、酵母菌酵母菌 霉菌霉菌 碳碳 50 49.8 47.9 50 49.8 47.9氮氮 15 12.4 5.2 15 12.4 5.2氫氫 8 6.7 6.7 8 6.7 6.7氧氧 20 31.1 40.2 20 31.1 40.2磷磷 3 3 硫硫 1 1 上述元素主要以水、有機物、無機鹽的形式存在于細胞中上述元素主要以水、有機物、無機鹽的形式存在于細胞中1 1. .有機物：蛋白質(zhì)、糖、脂類、核酸、維生素及其降解有機物：蛋白質(zhì)、糖、脂類、核酸、維生素及其降解產(chǎn)物產(chǎn)物. . 2 2. .無機物：無機物：1)1)參與有機物組成，參與有機物組成， 2) 2)單獨存在于細胞質(zhì)內(nèi)以無機鹽的形式存在單獨

3、存在于細胞質(zhì)內(nèi)以無機鹽的形式存在. . 3 3. .水：約占細胞總重水：約占細胞總重70%70%90%90%，以游離水和結(jié)合水兩種，以游離水和結(jié)合水兩種形式存在，游離水：干重法可測得；形式存在，游離水：干重法可測得； 結(jié)合水：不易蒸發(fā)、不凍結(jié)、也不能滲透結(jié)合水：不易蒸發(fā)、不凍結(jié)、也不能滲透, ,占水總量占水總量的的17%17%28% 28% 。l碳源碳源 （carbon source）l氮源（氮源（nitrogen source）l無機鹽（無機鹽（mineral salts）l生長因子（生長因子（growth factor）l水（水（water）定義：定義： 凡可被用來構(gòu)成細胞物質(zhì)或代謝產(chǎn)物中

4、碳素來源的營養(yǎng)物質(zhì)。功能：提供合成細胞物質(zhì)及代謝物的原料功能：提供合成細胞物質(zhì)及代謝物的原料; ;并為整個生并為整個生理活動提供所需要能源（異養(yǎng)微生物）。理活動提供所需要能源（異養(yǎng)微生物）。種類種類: :無機含碳化合物：如無機含碳化合物：如COCO2 2和碳酸鹽等。有機含碳化和碳酸鹽等。有機含碳化合物：糖與糖的衍生物（多糖：如淀粉、麩皮、米糠等；合物：糖與糖的衍生物（多糖：如淀粉、麩皮、米糠等；飴糖；單糖）飴糖；單糖）, ,脂類、醇類。有機酸、烴類、芳香族化合脂類、醇類。有機酸、烴類、芳香族化合物以及各種含碳的化合物。物以及各種含碳的化合物。 微生物的碳源譜微生物的碳源譜類型元素水平 化合物水

5、平 培養(yǎng)基原料水平有機碳CHONX復(fù)雜蛋白質(zhì)、核酸等牛肉膏、蛋白胨、花生餅粉等CHON多數(shù)氨基酸、簡單蛋白質(zhì)等一般氨基酸、明膠等CHO糖、有機酸、醇、脂類等葡萄糖、蔗糖、各種淀粉、糖蜜等CH烴類天然氣、石油及其不同餾份、石蠟油等無機碳C(?)COCO2CO2COXNaHCO3NaHCO3、CaCO3、等碳源功能 C素構(gòu)成細胞及代謝產(chǎn)物的骨架 C素是大多數(shù)微生物代謝所需的能量來源碳源種類 無機C源：CO2、碳酸鹽，只能被自養(yǎng)微 生物利用 有機C源：各種糖類，其次是有機酸、醇類、 脂類和烴類化合物（二）氮源（二）氮源（Nitrogen source ）：凡用來構(gòu)成菌體物質(zhì)或代謝產(chǎn)物中氮素來源的營養(yǎng)

6、源。凡用來構(gòu)成菌體物質(zhì)或代謝產(chǎn)物中氮素來源的營養(yǎng)源。種類：無機氮：銨鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、氨、種類：無機氮：銨鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、氨、N N2 2等；等； 有機氮：蛋白質(zhì)及其降解產(chǎn)物（如胨、肽、有機氮：蛋白質(zhì)及其降解產(chǎn)物（如胨、肽、 氨基酸等）、氨基酸等）、 尿素、尿素、牛肉膏、魚粉、花生餅粉、牛肉膏、魚粉、花生餅粉、 黃豆餅粉、玉米漿等黃豆餅粉、玉米漿等功能：功能： 1 1）提供合成細胞中含氮物，如蛋白質(zhì)、核酸，以及含氮）提供合成細胞中含氮物，如蛋白質(zhì)、核酸，以及含氮代謝物等的原料。代謝物等的原料。 2 2）少數(shù)細菌可以）少數(shù)細菌可以銨鹽、硝酸鹽等銨鹽、硝酸鹽等氮源為能源。氮源為能源。 微

7、生物的氮源譜類型類型 元素水平元素水平 化合物水平化合物水平培養(yǎng)基原料水平培養(yǎng)基原料水平有有機機氮氮N NC CH HO OX X復(fù)雜蛋白質(zhì)、核酸等復(fù)雜蛋白質(zhì)、核酸等牛肉膏、酵母膏、牛肉膏、酵母膏、餅粕粉、蠶蛹粉等餅粕粉、蠶蛹粉等N NC CH HO O尿素、一般氨基酸、簡尿素、一般氨基酸、簡單蛋白質(zhì)等單蛋白質(zhì)等尿素、蛋白胨、明尿素、蛋白胨、明膠等膠等無無機機氮氮N NH HNHNH3 3、銨鹽等銨鹽等( (NH4)NH4)2 2SOSO4 4等等N NO O硝酸鹽等硝酸鹽等KNOKNO3 3等等N NN N2 2空氣空氣氮源種類氮源種類分子態(tài)氮：固氮微生物以分子氮為唯一氮源分子態(tài)氮：固氮微生

8、物以分子氮為唯一氮源 無機態(tài)氮：硝酸鹽、銨鹽幾乎所有微生物能利用無機態(tài)氮：硝酸鹽、銨鹽幾乎所有微生物能利用 有機態(tài)氮：蛋白質(zhì)及其降解產(chǎn)物有機態(tài)氮：蛋白質(zhì)及其降解產(chǎn)物 實驗室常用的氮源有碳酸銨、硝酸鹽、硫酸銨、實驗室常用的氮源有碳酸銨、硝酸鹽、硫酸銨、尿素、蛋白胨、牛肉膏、酵母膏等。尿素、蛋白胨、牛肉膏、酵母膏等。 生產(chǎn)上常用的氮源有硝酸鹽、銨鹽、尿素、氨以生產(chǎn)上常用的氮源有硝酸鹽、銨鹽、尿素、氨以及蛋白含量較高的魚粉、蠶蛹粉、黃豆餅粉、花生餅及蛋白含量較高的魚粉、蠶蛹粉、黃豆餅粉、花生餅份、玉米漿等。份、玉米漿等。 蛋白氮必須通過水解之后降解成胨、肽、氨基酸蛋白氮必須通過水解之后降解成胨、肽、

9、氨基酸等才能被機體利用，這種氮源叫遲效氮源。等才能被機體利用，這種氮源叫遲效氮源。 無機氮源或以蛋白質(zhì)降解產(chǎn)物形式存在的有機氮源無機氮源或以蛋白質(zhì)降解產(chǎn)物形式存在的有機氮源可以直接被菌體吸收利用，這種氮源叫做速效氮源?？梢灾苯颖痪w吸收利用，這種氮源叫做速效氮源。 速效氮源，通常有利于機體的生長，遲效氮源有利速效氮源，通常有利于機體的生長，遲效氮源有利于代謝產(chǎn)物的形成。于代謝產(chǎn)物的形成。 l實驗室常用的氮源有碳酸銨、硝酸鹽、硫酸銨、尿素、實驗室常用的氮源有碳酸銨、硝酸鹽、硫酸銨、尿素、蛋白胨、牛肉膏、酵母膏等。蛋白胨、牛肉膏、酵母膏等。l 生產(chǎn)上常用的氮源有硝酸鹽、銨鹽、尿素、氨以生產(chǎn)上常用的

10、氮源有硝酸鹽、銨鹽、尿素、氨以及蛋白含量較高的魚粉、蠶蛹粉、黃豆餅粉、花生餅及蛋白含量較高的魚粉、蠶蛹粉、黃豆餅粉、花生餅份、玉米漿等。份、玉米漿等。l 蛋白氮必須通過水解之后降解成胨、肽、氨基酸蛋白氮必須通過水解之后降解成胨、肽、氨基酸等才能被機體利用，這種氮源叫遲效氮源。等才能被機體利用，這種氮源叫遲效氮源。l 無機氮源或以蛋白質(zhì)降解產(chǎn)物形式存在的有機氮源無機氮源或以蛋白質(zhì)降解產(chǎn)物形式存在的有機氮源可以直接被菌體吸收利用，這種氮源叫做速效氮源。可以直接被菌體吸收利用，這種氮源叫做速效氮源。l 速效氮源，通常有利于機體的生長，遲效氮源有利速效氮源，通常有利于機體的生長，遲效氮源有利于代謝產(chǎn)物

11、的形成。于代謝產(chǎn)物的形成。 （三）無機鹽（三）無機鹽（inorganic saltinorganic salt）定義：為微生物細胞生長提供碳、氮源以外的多種定義：為微生物細胞生長提供碳、氮源以外的多種重要元素（包括大量元素和微量元素）的物質(zhì)，多重要元素（包括大量元素和微量元素）的物質(zhì)，多以無機鹽的形式共給。以無機鹽的形式共給。 大量元素：大量元素：P P、S S、K K、MgMg、CaCa、NaNa、Fe Fe （微生（微生物生長所需濃度在物生長所需濃度在1010-3-31010-4-4mol/Lmol/L） 微量元素：微量元素：CuCu、ZnZn、MnMn、MoMo、Co Co （微生物生長

12、（微生物生長所需濃度在所需濃度在1010-6-61010-8-8mol/Lmol/L） 一般微生物生長所需要的無機鹽有：硫酸鹽、一般微生物生長所需要的無機鹽有：硫酸鹽、磷酸鹽、氯化物以及含有鈉、鉀、鎂、鐵等金磷酸鹽、氯化物以及含有鈉、鉀、鎂、鐵等金屬元素的化合物。屬元素的化合物。無機鹽生理功能無機鹽生理功能構(gòu)成微生物細胞的組成成分構(gòu)成微生物細胞的組成成分調(diào)解微生物細胞的滲透壓，調(diào)解微生物細胞的滲透壓，PHPH值和氧化還原值和氧化還原電位。電位。有些無機鹽如有些無機鹽如S S、FeFe還可做為自養(yǎng)微生物的還可做為自養(yǎng)微生物的能源能源 。構(gòu)成酶活性基的組成成分，維持構(gòu)成酶活性基的組成成分，維持E

13、E活性?；钚浴gMg、CaCa、K K是多種是多種E E的激活劑。的激活劑。無機元素的來源和功能無機元素的來源和功能元素元素人為提供形式人為提供形式生生 理理 功功 能能PKH2PO4、K2HPO4核酸、磷酸和輔酶的成分核酸、磷酸和輔酶的成分SMgSO4含硫氨基酸、含硫維生素成分含硫氨基酸、含硫維生素成分KKH2PO4、K2HPO4酶的輔因子、維持電位差和滲透壓酶的輔因子、維持電位差和滲透壓NaNaCl維持滲透壓、某些細菌和藍細菌需要維持滲透壓、某些細菌和藍細菌需要CaCa(NO3)2、CaCl2胞外酶穩(wěn)定劑、蛋白酶輔因子、細菌芽孢和胞外酶穩(wěn)定劑、蛋白酶輔因子、細菌芽孢和 真菌孢子形成真菌孢

14、子形成MgMgSO4固氮酶輔因子、葉綠素成分固氮酶輔因子、葉綠素成分FeFeSO4Cyt成分；合成葉綠素、白喉毒素和氯高鐵血紅素所需成分；合成葉綠素、白喉毒素和氯高鐵血紅素所需MnMnSO4超氧化物歧化酶、氨肽酶、超氧化物歧化酶、氨肽酶、L-阿拉伯糖異構(gòu)酶等的輔因子阿拉伯糖異構(gòu)酶等的輔因子CuCuSO4氧化酶、酪氨酸酶的輔因子氧化酶、酪氨酸酶的輔因子ZnZnSO4堿性磷酸酶、脫氫酶、肽酶、脫羧酶輔因子堿性磷酸酶、脫氫酶、肽酶、脫羧酶輔因子Mo(NH4)6Mo7O24固氮酶和同化型及異化型硝酸鹽還原酶的成分固氮酶和同化型及異化型硝酸鹽還原酶的成分（四）生長因子（四）生長因子（growth fac

15、torgrowth factor）定義定義: :它是一類對微生物正常生活所不可缺少而需要量又不大，但微生物自身不能用簡單的碳源或氮源合成，或合成量不足以滿足機體生長需要的有機營養(yǎng)物質(zhì)。不同微生物需求的生長因子的種類和數(shù)不同微生物需求的生長因子的種類和數(shù)量不同。量不同。缺乏合成生長因子能力的微生物稱為營養(yǎng)缺陷型微生物缺乏合成生長因子能力的微生物稱為營養(yǎng)缺陷型微生物主要包括：維生素主要包括：維生素 氨基酸氨基酸 堿基堿基維生素維生素 有的微生物自己不能合成維生素，需要外加，主要是有的微生物自己不能合成維生素，需要外加，主要是B B族族維生素、硫胺素、葉酸、泛酸、核黃素等，如生產(chǎn)味精需加維生素、硫胺

16、素、葉酸、泛酸、核黃素等，如生產(chǎn)味精需加生物素（是生物素（是B B族中的一種即族中的一種即VHVH）。）。氨基酸氨基酸 有些微生物自己不能合成某種有些微生物自己不能合成某種AAAA，必須給予補充，如賴必須給予補充，如賴 AAAA發(fā)酵所用的黃色短桿菌不能合成環(huán)絲發(fā)酵所用的黃色短桿菌不能合成環(huán)絲AAAA，為環(huán)絲為環(huán)絲AAAA缺陷缺陷型菌株，在培養(yǎng)基中必須添加含環(huán)絲型菌株，在培養(yǎng)基中必須添加含環(huán)絲AAAA的氮源。如豆餅水的氮源。如豆餅水解液或毛發(fā)水解液等。解液或毛發(fā)水解液等。 各種菌合成各種菌合成AAAA的能力有很大差別，一般的能力有很大差別，一般G G菌強于菌強于G G，大大腸桿菌自己能合成全部腸

17、桿菌自己能合成全部AAAA，沙門氏菌能合成大部分沙門氏菌能合成大部分AAAA，有的有的菌合成菌合成AAAA能力極弱，如腸道串珠菌需從外界補充能力極弱，如腸道串珠菌需從外界補充1919種種AAAA。堿基堿基 嘧啶和嘌呤是核酸和輔嘧啶和嘌呤是核酸和輔E E的重要組分，是許多的重要組分，是許多微生物必須的生長因素。微生物必須的生長因素。 有些微生物不僅不能合成嘧啶和嘌呤，而且有些微生物不僅不能合成嘧啶和嘌呤，而且不能將補充的嘧啶和嘌呤結(jié)合在核苷酸上，還必不能將補充的嘧啶和嘌呤結(jié)合在核苷酸上，還必須供給核苷酸，有的菌需補充卟啉或其衍生物，須供給核苷酸，有的菌需補充卟啉或其衍生物，還有的菌需供給（低碳）

18、脂肪酸等。還有的菌需供給（低碳）脂肪酸等。 最早發(fā)現(xiàn)的生長因子是維生素，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)許最早發(fā)現(xiàn)的生長因子是維生素，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)許多維生素都能起生長因子的作用。維生素大部分是構(gòu)多維生素都能起生長因子的作用。維生素大部分是構(gòu)成酶的輔基或輔酶，需要量很少，但是缺少維生素微成酶的輔基或輔酶，需要量很少，但是缺少維生素微生物不能正常生長。生物不能正常生長。 有些微生物缺乏或喪失合成某種或某些氨基酸的有些微生物缺乏或喪失合成某種或某些氨基酸的酶，所以不能合成生長所必需的氨基酸，這類微生物酶，所以不能合成生長所必需的氨基酸，這類微生物被稱為被稱為“氨基酸缺陷型氨基酸缺陷型”。 另外有些微生物生長還需要其它特

19、殊的成分，例如另外有些微生物生長還需要其它特殊的成分，例如某些乳酸桿菌生長需要核苷；某些酵母菌和真菌生長某些乳酸桿菌生長需要核苷；某些酵母菌和真菌生長需要肌醇；某些肺炎球菌生長需要膽堿等。需要肌醇；某些肺炎球菌生長需要膽堿等。（五）水（五）水（water）1.1.水的功能水的功能 水是細胞中生化反應(yīng)的良好介質(zhì)；營養(yǎng)物質(zhì)和水是細胞中生化反應(yīng)的良好介質(zhì)；營養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物都必須溶解在水里，才能被吸收或排出體代謝產(chǎn)物都必須溶解在水里，才能被吸收或排出體（細胞）外。（細胞）外。 水的比熱高，能有效的吸收代謝過程中放出的水的比熱高，能有效的吸收代謝過程中放出的熱量，不致使細胞的溫度驟然上升。熱量，不致使

20、細胞的溫度驟然上升。 水能維持細胞的膨壓（控制細胞形態(tài)）。水能維持細胞的膨壓（控制細胞形態(tài)）。微生物對水的需要程度（水對微生物生長的影響）微生物對水的需要程度（水對微生物生長的影響）常用環(huán)境（或基質(zhì)）中的水活度值（常用環(huán)境（或基質(zhì)）中的水活度值（water water activity, activity, w w）表示。所謂表示。所謂 w w就是水的有效濃度。就是水的有效濃度。定義：水活度為在一定的溫度條件下，溶液的蒸定義：水活度為在一定的溫度條件下，溶液的蒸汽壓（材料上部蒸氣相中水濃度）與純水的蒸汽壓汽壓（材料上部蒸氣相中水濃度）與純水的蒸汽壓（即純水上部蒸氣相中水濃度）之比，（即純水上部

21、蒸氣相中水濃度）之比， 即：即： w w= = / / o o 表示溶液的蒸汽壓表示溶液的蒸汽壓 o o表示純水的蒸汽壓表示純水的蒸汽壓2.2.水活度水活度在在 w w的環(huán)境條件均有微生物生長，但對某種的環(huán)境條件均有微生物生長，但對某種微生物而言，它對微生物而言，它對 w w的要求是一定的，微生物的要求是一定的，微生物對水的需求有相當?shù)淖兓潭取＜次⑸锊煌?，對水的需求有相當?shù)淖兓潭取＜次⑸锊煌?，其生長的最適其生長的最適 w w亦不同。亦不同。表表 幾類微生物生長最適幾類微生物生長最適 w 微生物微生物 w一般細菌一般細菌 0.91酵母菌酵母菌 0.88霉菌霉菌 0.80噬鹽細菌噬鹽細菌

22、0.70噬鹽真菌噬鹽真菌 0.65嗜高滲酵母嗜高滲酵母 0.60為了表示微生物生長為了表示微生物生長與水的關(guān)系，有時也常與水的關(guān)系，有時也常用相對濕度（用相對濕度（RH) RH) 的概的概念（念（ w w 100= 100= RHRH ）；）；通常也用測定蒸氣相中通常也用測定蒸氣相中相對濕度的方法得知溶相對濕度的方法得知溶液或物質(zhì)的水活度。液或物質(zhì)的水活度。第二節(jié)、微生物的營養(yǎng)類型第二節(jié)、微生物的營養(yǎng)類型異養(yǎng)型生物異養(yǎng)型生物自養(yǎng)型生物自養(yǎng)型生物光能營養(yǎng)型光能營養(yǎng)型化能營養(yǎng)型化能營養(yǎng)型生長所需要的營養(yǎng)物質(zhì)生長所需要的營養(yǎng)物質(zhì)生物生長過程中能量的來源生物生長過程中能量的來源光能自養(yǎng)型：以光為能源，

23、不依賴任何有機物即可正常生長光能自養(yǎng)型：以光為能源，不依賴任何有機物即可正常生長光能異養(yǎng)型：以光為能源，但生長需要一定的有機營養(yǎng)光能異養(yǎng)型：以光為能源，但生長需要一定的有機營養(yǎng)化能自養(yǎng)型：以無機物的氧化獲得能量，生長不依賴有機營物化能自養(yǎng)型：以無機物的氧化獲得能量，生長不依賴有機營物化能異養(yǎng)型：以有機物的氧化獲得能量，生長依賴于有機營養(yǎng)物質(zhì)化能異養(yǎng)型：以有機物的氧化獲得能量，生長依賴于有機營養(yǎng)物質(zhì)能以能以CO2為主要唯一或主要碳源；為主要唯一或主要碳源；進行光合作用獲取生長所需要的能量；進行光合作用獲取生長所需要的能量；以無機物如以無機物如H2、H2S、S等作為供氫體或電子供體，等作為供氫體或

24、電子供體，使使CO2還原為細胞物質(zhì)；還原為細胞物質(zhì)； 例如，藻類及藍細菌等和植物一樣，以水為電子供體（供例如，藻類及藍細菌等和植物一樣，以水為電子供體（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，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，以以H2S為電子供體，產(chǎn)生細胞物質(zhì)，并伴隨硫元素的產(chǎn)生。為電子供體，產(chǎn)生細胞物質(zhì)，并伴隨硫元素的產(chǎn)生。1 1、光能無機自養(yǎng)型（光能自養(yǎng)型）、光能無機自養(yǎng)型（光能自養(yǎng)型）不能以不能以COCO2 2為主要或唯一的碳源；為主要或唯一的碳源；以有機物作為供氫體，利用光能將以有機物作為供氫體，利用光能將COCO2 2還原為細胞物質(zhì)；還原為細胞

25、物質(zhì)；在生長時大多數(shù)需要外源的生長因子；在生長時大多數(shù)需要外源的生長因子；（CHCH3 3）2 2CHOH + COCHOH + CO2 22 2光能光能光合色素光合色素2 2 CHCH3 3C0CHC0CH3 3+ CH+ CH2 2O + HO + H2 2O O2 2、光能有機異養(yǎng)型（光能異養(yǎng)型）、光能有機異養(yǎng)型（光能異養(yǎng)型） 例如，紅螺菌屬中的一些細菌能利用異丙醇作為供氫體，例如，紅螺菌屬中的一些細菌能利用異丙醇作為供氫體，將將COCO2 2還原成細胞物質(zhì)，同時積累丙酮。還原成細胞物質(zhì)，同時積累丙酮。3 3、化能有機自養(yǎng)型（化能自養(yǎng)型）、化能有機自養(yǎng)型（化能自養(yǎng)型） 以以CO2CO2或

26、碳酸鹽作為唯一或主要碳源，以無或碳酸鹽作為唯一或主要碳源，以無機物氧化釋放的化學能為能源機物氧化釋放的化學能為能源, ,，利用電子供體，利用電子供體如氫氣、硫化氫、二價鐵離子或亞硝酸鹽等使如氫氣、硫化氫、二價鐵離子或亞硝酸鹽等使CO2CO2還原成細胞物質(zhì)。還原成細胞物質(zhì)。 這類微生物主要有硫化細菌、硝化細菌、氫這類微生物主要有硫化細菌、硝化細菌、氫細菌與鐵細菌。它們在自然界物質(zhì)轉(zhuǎn)換過程中細菌與鐵細菌。它們在自然界物質(zhì)轉(zhuǎn)換過程中起著重要的作用。起著重要的作用。 生長所需要的能量均來自有機物氧化過程中放出的化學能；生長所需要的能量均來自有機物氧化過程中放出的化學能；生長所需要的碳源主要是一些有機化

27、合物，生長所需要的碳源主要是一些有機化合物， 如淀粉、糖類、纖維素、有機酸等。如淀粉、糖類、纖維素、有機酸等。大多數(shù)細菌、真菌、原生動物都是化能有機異養(yǎng)型微生物；大多數(shù)細菌、真菌、原生動物都是化能有機異養(yǎng)型微生物；所有致病微生物均為化能有機異養(yǎng)型微生物；所有致病微生物均為化能有機異養(yǎng)型微生物；4 4、化能有機異養(yǎng)型（化能異養(yǎng)型）、化能有機異養(yǎng)型（化能異養(yǎng)型）有機物通常既是碳源也是能源；有機物通常既是碳源也是能源；可利用無生命的有機物可利用無生命的有機物( (如動植物尸體和殘體如動植物尸體和殘體) )作為碳源；作為碳源；寄生在活的寄主機體內(nèi)吸取營養(yǎng)物質(zhì)寄生在活的寄主機體內(nèi)吸取營養(yǎng)物質(zhì), ,離開寄

28、主就不能離開寄主就不能生存；生存；腐生型腐生型( (metatrophy)metatrophy)：寄生型寄生型( (paratrophy)paratrophy)：在腐生型和寄生型之間還存在中間類型：在腐生型和寄生型之間還存在中間類型： 兼性腐生型兼性腐生型( (facultive metatrophy)facultive metatrophy)； 兼性寄生型兼性寄生型( (facultive paratrophy)facultive paratrophy)；4 4、化能有機異養(yǎng)型（化能異養(yǎng)型）、化能有機異養(yǎng)型（化能異養(yǎng)型） 有些微生物在不同生長條件下生長時有些微生物在不同生長條件下生長時, ,

29、其營其營養(yǎng)類型也會發(fā)生改變養(yǎng)類型也會發(fā)生改變不同營養(yǎng)類型之間的界限并非絕對不同營養(yǎng)類型之間的界限并非絕對： 例如紫色非硫細菌例如紫色非硫細菌( (purple nonsulphur bacteria)purple nonsulphur bacteria)：沒有沒有有機物時，同化有機物時，同化COCO2 2， 為自養(yǎng)型微生物；有機物存在時，利用為自養(yǎng)型微生物；有機物存在時，利用有機物進行生長，為異養(yǎng)型微生物；光照和厭氧條件下，利有機物進行生長，為異養(yǎng)型微生物；光照和厭氧條件下，利用光能生長，為光能營養(yǎng)型微生物；黑暗與好氧條件下，依用光能生長，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)

30、生的化學能生長，為化能營養(yǎng)型微生物；靠有機物氧化產(chǎn)生的化學能生長，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)能力件變化的適應(yīng)能力第三節(jié)第三節(jié)微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)的方式微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)的方式單純擴散（單純擴散（simple diffusion）促進擴散（促進擴散（facilitated diffusion）主動運輸主動運輸(active transport)基團轉(zhuǎn)位基團轉(zhuǎn)位(group translocation)基團轉(zhuǎn)位基團轉(zhuǎn)位(Group translocation) 基團轉(zhuǎn)位是一種特殊的主動運輸，與普通的主

31、動基團轉(zhuǎn)位是一種特殊的主動運輸，與普通的主動運輸相比，營養(yǎng)物質(zhì)在運輸?shù)倪^程中發(fā)生了化學變運輸相比，營養(yǎng)物質(zhì)在運輸?shù)倪^程中發(fā)生了化學變化（糖在運輸?shù)倪^程中發(fā)生了磷酸化）。其余特點化（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。與主動運輸相同。 基團轉(zhuǎn)位主要存在于厭氧和兼性厭氧型細菌中，基團轉(zhuǎn)位主要存在于厭氧和兼性厭氧型細菌中，也主要是用于單（或雙）糖與糖的衍生物，以及核也主要是用于單（或雙）糖與糖的衍生物，以及核苷與脂肪散的運輸苷與脂肪散的運輸 。運送機制運送機制: :是依靠磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)是依靠磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng), ,即磷酸烯醇即磷酸烯醇式丙酮酸式丙酮酸- -己糖磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)己糖磷酸轉(zhuǎn)

32、移酶系統(tǒng). . 運送步驟運送步驟: :熱穩(wěn)載體蛋白熱穩(wěn)載體蛋白( (HPr)HPr)的激活的激活 細胞內(nèi)高能化合物磷酸烯醇式丙酮酸（細胞內(nèi)高能化合物磷酸烯醇式丙酮酸（PEPPEP）的磷的磷酸基團把酸基團把HPrHPr激活。激活。 酶酶1 1 PEP+HPr PEP+HPr 丙酮酸丙酮酸+ +P-HPrP-HPrHPrHPr是一種低分子量的可溶性蛋白，結(jié)合在細胞膜上，是一種低分子量的可溶性蛋白，結(jié)合在細胞膜上，具有高能磷酸載體的作用。具有高能磷酸載體的作用。第四節(jié)第四節(jié) 培養(yǎng)基培養(yǎng)基一、選用和設(shè)計培養(yǎng)的原則和方法一、選用和設(shè)計培養(yǎng)的原則和方法定義：應(yīng)科研或生產(chǎn)的需要，由人工配制的、適定義：應(yīng)科研

33、或生產(chǎn)的需要，由人工配制的、適合于不同微生物生長繁殖或積累代謝產(chǎn)物用的營合于不同微生物生長繁殖或積累代謝產(chǎn)物用的營養(yǎng)基質(zhì)（混合養(yǎng)料）。養(yǎng)基質(zhì)（混合養(yǎng)料）。用途：用途： 促使微生物生長；積累代謝產(chǎn)物；分離微生促使微生物生長；積累代謝產(chǎn)物；分離微生物菌種；鑒定微生物種類；微生物細胞計數(shù)；物菌種；鑒定微生物種類；微生物細胞計數(shù)；菌種保藏；制備微生物制品。菌種保藏；制備微生物制品。（一）培養(yǎng)基組分應(yīng)適合微生物的營養(yǎng)特點（目的明確）（一）培養(yǎng)基組分應(yīng)適合微生物的營養(yǎng)特點（目的明確）（二）營養(yǎng)物的濃度與比例應(yīng)恰當（營養(yǎng)協(xié)調(diào)）（二）營養(yǎng)物的濃度與比例應(yīng)恰當（營養(yǎng)協(xié)調(diào)）（三）物理化學條件適宜（條件適宜）（三）

34、物理化學條件適宜（條件適宜）（四）（四）根據(jù)培養(yǎng)目的選擇原料及其來源（經(jīng)濟節(jié)約）根據(jù)培養(yǎng)目的選擇原料及其來源（經(jīng)濟節(jié)約） 在微生物學研究和生長實踐中，配置合適在微生物學研究和生長實踐中，配置合適的培養(yǎng)基是一項最基本的要求。的培養(yǎng)基是一項最基本的要求。l何菌？何菌？l何產(chǎn)物？何產(chǎn)物？l何種規(guī)模？何種規(guī)模？自養(yǎng)菌：不能含有有機物自養(yǎng)菌：不能含有有機物異養(yǎng)菌：供給有機物異養(yǎng)菌：供給有機物細菌：牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基細菌：牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基放線菌：高氏一號培養(yǎng)基放線菌：高氏一號培養(yǎng)基酵母菌：麥芽汁培養(yǎng)基酵母菌：麥芽汁培養(yǎng)基霉菌：查氏培養(yǎng)基、霉菌：查氏培養(yǎng)基、PDA培養(yǎng)基培養(yǎng)基主流代謝主流代謝支流代謝支流代

35、謝實驗室培養(yǎng)實驗室培養(yǎng)種子罐培養(yǎng)種子罐培養(yǎng)發(fā)酵罐培養(yǎng)發(fā)酵罐培養(yǎng)當對試驗菌營養(yǎng)需求特點不清楚的時候，怎么辦？當對試驗菌營養(yǎng)需求特點不清楚的時候，怎么辦？2.營養(yǎng)物質(zhì)濃度及配比合適H2O C N P、S Mn、Co 生長因子生長因子1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 在微生物的培養(yǎng)基中所含的碳源中碳原子摩爾數(shù)與氮原子摩爾在微生物的培養(yǎng)基中所含的碳源中碳原子摩爾數(shù)與氮原子摩爾數(shù)之比。數(shù)之比。細菌、酵母菌細菌、酵母菌 C/N=5/1霉菌、放線菌霉菌、放線菌 C/N=10/1氮源過多：菌體生長過旺，不利于積累代謝產(chǎn)物氮源過多：菌體生長過旺，不利于積累代謝產(chǎn)物氮源不足：菌體繁殖受到抑制，

36、代謝產(chǎn)物積累氮源不足：菌體繁殖受到抑制，代謝產(chǎn)物積累 (1)控制控制pH值值3 3. .(2)培養(yǎng)基培養(yǎng)基pH值調(diào)節(jié)方式值調(diào)節(jié)方式 緩沖液緩沖液內(nèi)源性內(nèi)源性 備用堿備用堿 : CaCO3 外加調(diào)節(jié)：直接加酸、堿外加調(diào)節(jié)：直接加酸、堿KH2PO4K2HPO4等克分子量，pH(3)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)O2和和CO2濃度濃度好氧菌：空氣、通氣好氧菌：空氣、通氣厭氧菌：加入還原劑等厭氧菌：加入還原劑等對微生物影響最大的是：分子氧和分子氫的對微生物影響最大的是：分子氧和分子氫的濃度濃度 培養(yǎng)基中常用的還原劑：巰基乙酸、抗壞培養(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、二硫血酸、硫化氫、半胱氨

37、酸、谷胱甘肽、二硫蘇糖醇等。蘇糖醇等。4.4.經(jīng)濟節(jié)約經(jīng)濟節(jié)約當所設(shè)計的是大規(guī)模發(fā)酵用的培養(yǎng)基時，應(yīng)重視當所設(shè)計的是大規(guī)模發(fā)酵用的培養(yǎng)基時，應(yīng)重視培養(yǎng)基中各成份的來源和價格，應(yīng)選擇來源廣泛、培養(yǎng)基中各成份的來源和價格，應(yīng)選擇來源廣泛、價格低廉價格低廉 的原料，提倡以粗代精，以廢代好。的原料，提倡以粗代精，以廢代好。l按成分不同劃分按成分不同劃分l根據(jù)物理狀態(tài)劃分根據(jù)物理狀態(tài)劃分 l按用途劃分按用途劃分 l天然培養(yǎng)基天然培養(yǎng)基l合成培養(yǎng)基合成培養(yǎng)基l半合成培養(yǎng)基半合成培養(yǎng)基l是由化學成分完全了解的物質(zhì)配制而成的培養(yǎng)是由化學成分完全了解的物質(zhì)配制而成的培養(yǎng)基，也稱化學限定培養(yǎng)基。如高氏基，也稱化學

38、限定培養(yǎng)基。如高氏號培養(yǎng)基號培養(yǎng)基和查氏培養(yǎng)基等。和查氏培養(yǎng)基等。l特點：重復(fù)性較好，但成本較高，微生物在其特點：重復(fù)性較好，但成本較高，微生物在其中生長較慢，一般適于在實驗室用來進行有關(guān)中生長較慢，一般適于在實驗室用來進行有關(guān)微生物營養(yǎng)需求、代謝、分類鑒定、生物量測微生物營養(yǎng)需求、代謝、分類鑒定、生物量測定、菌種選育及遺傳分析等方面的研究工作。定、菌種選育及遺傳分析等方面的研究工作。l如麥芽汁培養(yǎng)基。如麥芽汁培養(yǎng)基。l天然培養(yǎng)基成本較低，除在實驗室經(jīng)常使用外，天然培養(yǎng)基成本較低，除在實驗室經(jīng)常使用外，也適于用來進行工業(yè)上大規(guī)模的微生物發(fā)酵生也適于用來進行工業(yè)上大規(guī)模的微生物發(fā)酵生產(chǎn)。產(chǎn)。l優(yōu)

39、缺點：優(yōu)缺點：半合成培養(yǎng)基？l根據(jù)培養(yǎng)基中凝固劑的有無及含量的多根據(jù)培養(yǎng)基中凝固劑的有無及含量的多少，可將培養(yǎng)基劃分為固體培養(yǎng)基、半少，可將培養(yǎng)基劃分為固體培養(yǎng)基、半固體培養(yǎng)基和液體培養(yǎng)基三種類型。固體培養(yǎng)基和液體培養(yǎng)基三種類型。 l固體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基l半固體培養(yǎng)基半固體培養(yǎng)基l液體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基按培養(yǎng)基物理狀態(tài)按培養(yǎng)基物理狀態(tài)加凝固劑：明膠、硅膠、瓊脂加凝固劑：明膠、硅膠、瓊脂1.52%天然固體：米糠、木屑、馬鈴薯塊天然固體：米糠、木屑、馬鈴薯塊濾膜：微孔醋酸纖維薄膜濾膜：微孔醋酸纖維薄膜凝固劑為凝固劑為0.5%左右左右無凝固劑無凝固劑無營養(yǎng)、無分解能力，融點無營養(yǎng)、無分解能力，融點96

40、，凝點凝點40v瓊脂是由紅藻門石花菜、江蘺等藻類中提取的瓊脂是由紅藻門石花菜、江蘺等藻類中提取的膠體多糖。膠體多糖。v瓊脂的化學成分為半乳糖和半乳糖醛酸的聚合瓊脂的化學成分為半乳糖和半乳糖醛酸的聚合物，熔點物，熔點96，凝固點是，凝固點是4045。v瓊脂培養(yǎng)基可反復(fù)溶化凝固而不改變性質(zhì)。瓊脂培養(yǎng)基可反復(fù)溶化凝固而不改變性質(zhì)。v絕大多數(shù)微生物不水解瓊脂。絕大多數(shù)微生物不水解瓊脂。 l半固體培養(yǎng)基：培養(yǎng)基中凝固劑的含量比固體半固體培養(yǎng)基：培養(yǎng)基中凝固劑的含量比固體培養(yǎng)基少，培養(yǎng)基中瓊脂含量一般為培養(yǎng)基少，培養(yǎng)基中瓊脂含量一般為0.2%0.7%。l半固體培養(yǎng)基常用來觀察微生物的運動特征和半固體培養(yǎng)基

41、常用來觀察微生物的運動特征和分類鑒定等。分類鑒定等。 l液體培養(yǎng)基：培養(yǎng)基中不加凝固劑。液體培養(yǎng)基：培養(yǎng)基中不加凝固劑。l在用液體培養(yǎng)基培養(yǎng)微生物時，通過振蕩或攪在用液體培養(yǎng)基培養(yǎng)微生物時，通過振蕩或攪拌可以增加培養(yǎng)基的通氣量，同時使營養(yǎng)物質(zhì)拌可以增加培養(yǎng)基的通氣量，同時使營養(yǎng)物質(zhì)分布均勻。分布均勻。l液體培養(yǎng)基常用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)以及在實驗液體培養(yǎng)基常用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)以及在實驗室進行微生物的基礎(chǔ)理論和應(yīng)用方面的研究。室進行微生物的基礎(chǔ)理論和應(yīng)用方面的研究。 l基礎(chǔ)培養(yǎng)基基礎(chǔ)培養(yǎng)基 l加富培養(yǎng)基加富培養(yǎng)基 l鑒別培養(yǎng)基鑒別培養(yǎng)基 l選擇培養(yǎng)基選擇培養(yǎng)基 l保藏菌種培養(yǎng)基保藏菌種培養(yǎng)基 l基礎(chǔ)培養(yǎng)