第六章微生物的營養(yǎng)

1、http:/Back課程標(biāo)準(zhǔn)課程標(biāo)準(zhǔn)本章要點本章要點第一節(jié)第一節(jié) 微生物細(xì)胞的化學(xué)組成微生物細(xì)胞的化學(xué)組成第二節(jié)第二節(jié) 微生物的營養(yǎng)要素微生物的營養(yǎng)要素第三節(jié)第三節(jié) 微生物的營養(yǎng)類型微生物的營養(yǎng)類型第四節(jié)第四節(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)的方式第五節(jié)第五節(jié) 培養(yǎng)基培養(yǎng)基返回總目錄返回總目錄課程標(biāo)準(zhǔn)了解微生物所需的營養(yǎng)要素，掌握微生物的營養(yǎng)類型、微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)的方式及培養(yǎng)基的種類，掌握培養(yǎng)基配制的原則。 Backhttp:/Back本章要點 一 微生物細(xì)胞的化學(xué)組成與所需的營養(yǎng)要素二 微生物的營養(yǎng)類型 三 微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)的方式 四 培養(yǎng)基的種類及配制原則。 BackBac

2、k微生物細(xì)胞中幾種主要元素的含量（干重的百分?jǐn)?shù)）Back微生物細(xì)胞的化學(xué)組成Back 第二節(jié)第二節(jié) 微生物的營養(yǎng)要素微生物的營養(yǎng)要素營養(yǎng)物（營養(yǎng)物（nutrient）： 那些能夠滿足機(jī)體生長、繁殖和完成各種生理活動所需要的物質(zhì)通常稱為微生物的營養(yǎng)物質(zhì)。 營養(yǎng)（或叫營養(yǎng)作用，營養(yǎng)（或叫營養(yǎng)作用，nutrition ）： 微生物獲得與利用營養(yǎng)物質(zhì)的過程通常稱為營養(yǎng)。Back微生物和動物、植物營養(yǎng)要素的比較微生物和動物、植物營養(yǎng)要素的比較Back 碳源（碳源（carbon source）凡是提供微生物營養(yǎng)所需的碳凡是提供微生物營養(yǎng)所需的碳元素（碳架）的營養(yǎng)源，稱為碳源。元素（碳架）的營養(yǎng)源，稱為碳源

3、。 碳源物質(zhì)的功能：構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)；為機(jī)體提供整碳源物質(zhì)的功能：構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)；為機(jī)體提供整個生理活動所需要的能量（異養(yǎng)微生物）。個生理活動所需要的能量（異養(yǎng)微生物）。 微生物的碳源譜：微生物的碳源譜：無機(jī)含碳化合物：如無機(jī)含碳化合物：如CO2和碳酸鹽等和碳酸鹽等自養(yǎng)型微生物自養(yǎng)型微生物有機(jī)含碳化合物：糖與糖的衍生物、脂類、醇類。有機(jī)酸、有機(jī)含碳化合物：糖與糖的衍生物、脂類、醇類。有機(jī)酸、烴類、芳香族化合物以及各種含氮的化合物烴類、芳香族化合物以及各種含氮的化合物異養(yǎng)型微生物異養(yǎng)型微生物 微生物不同，利用上述含碳化合物的能力不同，如假單微生物不同，利用上述含碳化合物的能力不同，如假單胞菌屬中的某些

4、種可以利用胞菌屬中的某些種可以利用90種以上的不同類型的碳源物質(zhì)；種以上的不同類型的碳源物質(zhì)；而某些甲基營養(yǎng)型細(xì)菌只能利用甲醇或甲烷等一碳化合物進(jìn)而某些甲基營養(yǎng)型細(xì)菌只能利用甲醇或甲烷等一碳化合物進(jìn)行生長。行生長。 Back微生物的碳源譜微生物的碳源譜Back 氮源氮源(nitrogen source) 凡是提供微生物營養(yǎng)所需的氮凡是提供微生物營養(yǎng)所需的氮元素的營養(yǎng)源，稱為氮源。元素的營養(yǎng)源，稱為氮源。 氮源物質(zhì)的主要作用氮源物質(zhì)的主要作用：合成細(xì)胞物質(zhì)中含氮物質(zhì)，少：合成細(xì)胞物質(zhì)中含氮物質(zhì)，少數(shù)自養(yǎng)細(xì)菌能利用銨鹽、硝酸鹽作為機(jī)體生長的氮源與能源，數(shù)自養(yǎng)細(xì)菌能利用銨鹽、硝酸鹽作為機(jī)體生長的氮源

5、與能源，某些厭氧細(xì)菌在厭氧與糖類物質(zhì)缺乏的條件下，也可以利用某些厭氧細(xì)菌在厭氧與糖類物質(zhì)缺乏的條件下，也可以利用氨基酸作為能源物質(zhì)。氨基酸作為能源物質(zhì)。 Back微生物的氮源譜微生物的氮源譜固氮微生物氨基酸自養(yǎng)型氨基酸異養(yǎng)型Back實驗室常用的無機(jī)氮源實驗室常用的無機(jī)氮源：碳酸銨、硝酸鹽、硫酸銨、尿素、蛋白胨、牛肉：碳酸銨、硝酸鹽、硫酸銨、尿素、蛋白胨、牛肉膏、酵母膏等。膏、酵母膏等。生產(chǎn)上常用的氮源：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、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、花生餅份、玉米漿等。蠶蛹粉、黃豆餅粉、花生餅份、玉米漿等。 蛋

6、白氮必須通過水解之后降解成胨、肽、氨基酸等才能被機(jī)體利用，這種氮蛋白氮必須通過水解之后降解成胨、肽、氨基酸等才能被機(jī)體利用，這種氮源叫源叫遲效氮源遲效氮源。 無機(jī)氮源或以蛋白質(zhì)降解產(chǎn)物形式存在的有機(jī)氮源可以直接被菌體吸收利用，無機(jī)氮源或以蛋白質(zhì)降解產(chǎn)物形式存在的有機(jī)氮源可以直接被菌體吸收利用，這種氮源叫做這種氮源叫做速效氮源速效氮源。 速效氮源，通常是有利于機(jī)體的生長，遲效氮源有利于代謝產(chǎn)物的形成。速效氮源，通常是有利于機(jī)體的生長，遲效氮源有利于代謝產(chǎn)物的形成。 多數(shù)微生物可以利用無機(jī)含氮化合物作為氮源，也可以利用有機(jī)含氮化合物多數(shù)微生物可以利用無機(jī)含氮化合物作為氮源，也可以利用有機(jī)含氮化合物

7、作為氮源。但有些微生物沒有將無機(jī)氮合成有機(jī)氮的能力，它們不能把尿素、銨鹽作為氮源。但有些微生物沒有將無機(jī)氮合成有機(jī)氮的能力，它們不能把尿素、銨鹽等這些無機(jī)氮源自行合成他們生長所需的氨基酸，而需要從外界吸收現(xiàn)成的氨基酸等這些無機(jī)氮源自行合成他們生長所需的氨基酸，而需要從外界吸收現(xiàn)成的氨基酸作為氮源才能生長，這類微生物叫做作為氮源才能生長，這類微生物叫做氨基酸異養(yǎng)型微生物，也叫營養(yǎng)缺氨基酸異養(yǎng)型微生物，也叫營養(yǎng)缺陷型。陷型。Back 3、能源能源 指能為微生物的生命活動提供最初能量來源的指能為微生物的生命活動提供最初能量來源的營養(yǎng)物或輻射能營養(yǎng)物或輻射能。 微生物的能源譜：微生物的能源譜： 有機(jī)物

8、：化能異養(yǎng)微生物的能源（同碳源）有機(jī)物：化能異養(yǎng)微生物的能源（同碳源） 化學(xué)物質(zhì)化學(xué)物質(zhì) 能源譜：能源譜： 無機(jī)物：化能自養(yǎng)微生物的能源（不同于碳源）無機(jī)物：化能自養(yǎng)微生物的能源（不同于碳源） 輻射能：光能自養(yǎng)和光能異養(yǎng)微生物的能源輻射能：光能自養(yǎng)和光能異養(yǎng)微生物的能源 Back 化能自養(yǎng)微生物的能源物質(zhì)化能自養(yǎng)微生物的能源物質(zhì)都是一些還原態(tài)的無機(jī)物都是一些還原態(tài)的無機(jī)物質(zhì)，例如：質(zhì)，例如：NH4+、NO2-、S、H2S、H2、Fe2+ 等，能利用等，能利用這些物質(zhì)作為能源的全部是細(xì)菌，如：硝酸細(xì)菌、亞硝酸這些物質(zhì)作為能源的全部是細(xì)菌，如：硝酸細(xì)菌、亞硝酸菌、硫化細(xì)菌、硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌、硫細(xì)菌、

9、氫細(xì)菌和鐵細(xì)菌、硫化細(xì)菌、硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌、硫細(xì)菌、氫細(xì)菌和鐵細(xì)菌等。這些無機(jī)養(yǎng)料常常是雙功能的（如：菌等。這些無機(jī)養(yǎng)料常常是雙功能的（如： NH4+ 既是硝既是硝酸細(xì)菌的能源，又是它的氮源。）酸細(xì)菌的能源，又是它的氮源。） 有機(jī)營養(yǎng)物有機(jī)營養(yǎng)物常有雙功能或三功能作用，既是異養(yǎng)微生常有雙功能或三功能作用，既是異養(yǎng)微生物的能源，又是它們的碳源或氮源。物的能源，又是它們的碳源或氮源。 輻射能是單功能的，只為光能微生物提供能源。輻射能是單功能的，只為光能微生物提供能源。Back生長因子（生長因子（growth factor）是一類對微生物正常代謝是一類對微生物正常代謝必不可少且不能用簡單的碳源或氮源自

10、行合成或完全合成必不可少且不能用簡單的碳源或氮源自行合成或完全合成的有機(jī)物。的有機(jī)物。主要包括主要包括維生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶（堿基）及其衍生維生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶（堿基）及其衍生物物，此外還有甾醇、，此外還有甾醇、 胺類、脂肪酸等等。各種維生素、氨胺類、脂肪酸等等。各種維生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶（堿基）的生理功能見教材。基酸、嘌呤和嘧啶（堿基）的生理功能見教材。 不能自行合成或完全合成生長因子而需要人為添加某不能自行合成或完全合成生長因子而需要人為添加某些物質(zhì)才能生物的微生物稱為些物質(zhì)才能生物的微生物稱為“營養(yǎng)缺陷型營養(yǎng)缺陷型”微生物。微生物。 Back無機(jī)鹽 是微生物生長必不可少的一

11、類營養(yǎng)物質(zhì)，它們?yōu)闄C(jī)體生長提供多種重要的生理功能（見下圖），包括大量元素和微量元素。 大量元素大量元素：P、S、K、Mg、Ca、Na、Fe等。 （微生物生長所需濃度在10-310-4 mol/L） 微量元素微量元素：Cu、Zn、Mn、Mo、Co等。 （微生物生長所需濃度在10-610-8 mol/L） 一般微生物生長所需要的無機(jī)鹽有：硫酸鹽、磷酸鹽、氯化物以及含有鈉、鉀、鎂、鐵等金屬元素的化合物。Back無機(jī)鹽的生理功能無機(jī)鹽的生理功能 細(xì)胞內(nèi)一般分子成分（細(xì)胞內(nèi)一般分子成分（P、S、Ca、Ma 、Fe等）等） 一般功能一般功能 滲透壓的維持（滲透壓的維持（Na+等）等） 生理調(diào)節(jié)物質(zhì)生理調(diào)節(jié)

12、物質(zhì) 酶的激活劑（酶的激活劑（M a2+等）等） 大量元素大量元素 pH的穩(wěn)定的穩(wěn)定無無 化能自養(yǎng)菌的能源（化能自養(yǎng)菌的能源（S、Fe2+、NH4+、NO2-等）等）機(jī)機(jī) 特殊功能特殊功能 鹽鹽 無氧呼吸時的氫受體（無氧呼吸時的氫受體（NO3-、SO42-等）等） 酶的激活劑（酶的激活劑（Cu2+、Mn2+ 、Zn2+等）等） 微量元素微量元素 特殊分子結(jié)構(gòu)成分（特殊分子結(jié)構(gòu)成分（Co、Mo等）等）Back水分：水分是生物細(xì)胞的主要化學(xué)成分，其重要的生理功能表現(xiàn)在下列幾個方面：1. 細(xì)胞的構(gòu)成成分2.一系列生理生化反應(yīng)的反應(yīng)介質(zhì)3.參與許多生理生化反應(yīng)4. 有效地控制細(xì)胞內(nèi)的溫度變化Back第

13、三節(jié)第三節(jié) 微生物的營養(yǎng)類型微生物的營養(yǎng)類型化能營養(yǎng)型化能營養(yǎng)型光能營養(yǎng)型光能營養(yǎng)型異養(yǎng)型異養(yǎng)型自養(yǎng)型自養(yǎng)型碳源能源Backhttp:/Back 微生物營養(yǎng)類型http:/Backhttp:/Back1光能無機(jī)自養(yǎng)型（光能自養(yǎng)型）能以CO2為主要唯一或主要碳源；進(jìn)行光合作用獲取生長所需要的能量；以無機(jī)物如H2、H2S、S等作為供氫體或電子供體，使CO2還原為細(xì)胞物質(zhì)；例如，藻類及藍(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+ H2Ohttp:

14、/Back2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(xì)菌能利用異丙醇作為供氫體，將CO2還原成細(xì)胞物質(zhì)，同時積累丙酮。CHOH + CO2H3CH3C2光能光合色素2 CH3C0CH3 + CH2O + H2Ohttp:/Back光能無機(jī)自養(yǎng)型和光能有機(jī)異養(yǎng)型微生物可利用光能生長，光能無機(jī)自養(yǎng)型和光能有機(jī)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。在地球早期生態(tài)環(huán)境的演化過程中起重要作用。http:/Back3化能無機(jī)自養(yǎng)型（化能自養(yǎng)型）生長

15、所需要的能量來自無機(jī)物氧化過程中放出的化學(xué)能；以CO2或碳酸鹽作為唯一或主要碳源進(jìn)行生長時，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)。化能無機(jī)自養(yǎng)型只存在于微生物中，可在完全無機(jī)及無光的化能無機(jī)自養(yǎng)型只存在于微生物中，可在完全無機(jī)及無光的環(huán)境中生長。環(huán)境中生長。它們廣泛分布于土壤及水環(huán)境中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)；參與地球物質(zhì)循環(huán)；http:/Back4化能有機(jī)異養(yǎng)型（化能異養(yǎng)型）生長所需要的能量均來自有機(jī)物氧化過程中放出的化學(xué)能；生長所需要的碳源主要是一些有機(jī)化合物， 如淀粉、糖類、纖維素、有機(jī)酸等。有機(jī)物通常既是碳源也是能源

16、；大多數(shù)細(xì)菌、真菌、原生動物都是化能有機(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；http:/Back4化能有機(jī)異養(yǎng)型（化能異養(yǎng)型）腐生型(metatrophy)：可利用無生命的有機(jī)物可利用無生命的有機(jī)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；寄生型(paratrophy)：寄生在活的寄主機(jī)體內(nèi)吸取營養(yǎng)物質(zhì)寄生在活的寄主機(jī)體內(nèi)吸取營養(yǎng)物質(zhì), ,離開寄主就不能生存；離開寄主就不能生存；在腐生型和寄生型之間還存在中間類型： 兼性腐生型(facultive metatrophy)； 兼性寄生型(facultive paratrophy)；http:/Back不

17、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(jī)物進(jìn)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；例如紫色非硫細(xì)菌(purple nonsulphur bacteria)：沒有有機(jī)物時，同化CO2， 為自養(yǎng)型微生物；有機(jī)物存在時，利用有機(jī)物進(jìn)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，依靠有機(jī)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)能力膜泡運(yùn)輸吞噬作用胞飲作用跨膜運(yùn)輸Backhttp:/Back一、簡單一、簡單擴(kuò)散擴(kuò)

18、散(simple diffusion)二、促進(jìn)擴(kuò)散二、促進(jìn)擴(kuò)散(facilitated diffusion)(facilitated diffusion)三、主動運(yùn)輸主動運(yùn)輸(active transport)四、基團(tuán)轉(zhuǎn)位運(yùn)輸四、基團(tuán)轉(zhuǎn)位運(yùn)輸(group translocation)跨膜運(yùn)輸http:/Back一、簡單一、簡單擴(kuò)散擴(kuò)散(simple diffusion)http:/Back一、簡單一、簡單擴(kuò)散擴(kuò)散(simple diffusion)物質(zhì)跨膜擴(kuò)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(kuò)散進(jìn)出細(xì)胞。擴(kuò)散并不是微生物細(xì)胞吸收營養(yǎng)物質(zhì)的主要方式,水是唯一可

19、以通過擴(kuò)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也可通過擴(kuò)散進(jìn)出細(xì)胞。http:/Back二、二、促進(jìn)擴(kuò)散促進(jìn)擴(kuò)散(facilitated diffusion)被動的物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式物質(zhì)運(yùn)輸過程中不消耗能量參與運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)本身的分子結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化不能進(jìn)行逆濃度運(yùn)輸運(yùn)輸速率與膜內(nèi)外物質(zhì)的濃度差成正比。通過促進(jìn)擴(kuò)散進(jìn)行跨膜運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)需要借助與載體(carrier)的作用才能進(jìn)入細(xì)胞，而且每種載體只運(yùn)輸相應(yīng)的物質(zhì)，具有較高的專一性。http:/Back二、二、促進(jìn)擴(kuò)散促進(jìn)擴(kuò)散(facilitated diffusion)載體只影響物質(zhì)的運(yùn)輸

20、速率，并不改變該物質(zhì)在膜內(nèi)外形成載體只影響物質(zhì)的運(yùn)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)；這種性質(zhì)都類似于酶的作用特征，因此載的動態(tài)平衡狀態(tài)；這種性質(zhì)都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)境中存只有在環(huán)境中存在機(jī)體生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)時，相應(yīng)的透過酶才合成。在機(jī)體生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)時，相應(yīng)的透過酶才合成。http:/Back三、主動運(yùn)輸三、主動運(yùn)輸(active transport)在物質(zhì)運(yùn)輸過程中需要消耗能量可以進(jìn)行逆濃度運(yùn)輸主動運(yùn)輸是廣泛存在于微生物中的一種主要的物質(zhì)運(yùn)輸方式運(yùn)輸物質(zhì)所需能量來源：運(yùn)輸物質(zhì)所

21、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；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)能厭氧型微生物利用化學(xué)能(ATP)；光合微生物利用光能；光合微生物利用光能；嗜鹽細(xì)菌通過紫膜嗜鹽細(xì)菌通過紫膜(purple membrane)利用光能；利用光能；http:/Back四 基團(tuán)轉(zhuǎn)位(group translocation)基團(tuán)轉(zhuǎn)位主要存在于厭氧型和兼性厭氧型細(xì)菌中，主要用于糖的運(yùn)輸。脂肪酸、核苷、堿基等也可通過這種方式運(yùn)輸。有一個復(fù)雜的運(yùn)輸系統(tǒng)來完成物質(zhì)的運(yùn)輸；物質(zhì)在運(yùn)輸過程中發(fā)生化學(xué)變化；http:/Back四 基團(tuán)轉(zhuǎn)位(group translocation

22、)Backhttp:/Back膜泡運(yùn)輸膜泡運(yùn)輸(memberane vesicle transport)膜泡運(yùn)輸主要存在于原生動物中，特別是變形蟲(amoeba)，為這類微生物的一種營養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸方式)?？缒み\(yùn)輸動畫Backhttp:/Back一、選用和設(shè)計培養(yǎng)基的原則和方法一、選用和設(shè)計培養(yǎng)基的原則和方法在微生物學(xué)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。1、目標(biāo)明確，選擇適宜的培養(yǎng)基2、營養(yǎng)物的濃度及配比合適3、物理、化學(xué)條件適宜4、經(jīng)濟(jì)節(jié)約第五節(jié) 培養(yǎng)基人工配制的適合微生物生長、繁殖、保存或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物的營養(yǎng)基質(zhì)人工配制的適合微生物生長、繁殖、保存或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物的營養(yǎng)基質(zhì)ht

23、tp:/Back一、選用和設(shè)計培養(yǎng)基的原則和方法一、選用和設(shè)計培養(yǎng)基的原則和方法1、選擇適宜的營養(yǎng)物質(zhì)培養(yǎng)不同的微生物必須采用不同的培養(yǎng)條件；培養(yǎng)目的不同，原料的選擇和配比不同；實驗室的常用培養(yǎng)基：細(xì)菌： 牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基（或簡稱普通肉湯培養(yǎng)基）；放線菌：高氏1號合成培養(yǎng)基培養(yǎng)；酵母菌：麥芽汁培養(yǎng)基；霉菌： 查氏合成培養(yǎng)基；實驗室一般培養(yǎng)：普通常用培養(yǎng)基；遺傳研究：成分清楚的合成培養(yǎng)基；生理、代謝研究：選用相應(yīng)的培養(yǎng)基配方；例如枯草芽孢桿菌：一般培養(yǎng)：肉湯培養(yǎng)基或LB培養(yǎng)基；自然轉(zhuǎn)化：基礎(chǔ)培養(yǎng)基；觀察芽孢：生孢子培養(yǎng)基；產(chǎn)蛋白酶：以玉米粉、黃豆餅粉為主的產(chǎn)酶培養(yǎng)基；成份成份 氧化硫硫氧化硫硫

24、 大腸桿菌大腸桿菌 牛肉膏蛋牛肉膏蛋 高氏一號高氏一號 查氏合成查氏合成 LB LB 主要主要 桿菌培養(yǎng)基桿菌培養(yǎng)基 培養(yǎng)基培養(yǎng)基 白胨培養(yǎng)基白胨培養(yǎng)基 合成培養(yǎng)基合成培養(yǎng)基 培養(yǎng)基培養(yǎng)基 培養(yǎng)基培養(yǎng)基 作用作用牛肉膏牛肉膏 5 5 碳源碳源（能源）（能源） 、氮源氮源、 無機(jī)鹽無機(jī)鹽、生長因子生長因子蛋白胨蛋白胨 10 10 10 10 氮源氮源、碳源碳源（能源）（能源） 、生長因子生長因子酵母浸膏酵母浸膏 5 5 生長因子生長因子、氮源氮源、碳源碳源（能源）（能源）葡萄糖葡萄糖 5 5 碳源碳源（能源）（能源）蔗糖蔗糖 30 30 碳源碳源（能源）（能源）可溶性淀粉可溶性淀粉 20 20

25、碳源碳源（能源）（能源）CO2 （來自空氣）（來自空氣） 碳源碳源（NH4）2SO4 0.4 氮源氮源、無機(jī)鹽無機(jī)鹽NH4H2PO4 1 氮源氮源、無機(jī)鹽無機(jī)鹽KNO3 1 氮源氮源、無機(jī)鹽無機(jī)鹽NaNO3 3 氮源氮源、無機(jī)鹽無機(jī)鹽MgSO47H7H2 2O 0.5 O 0.5 0 0. .2 2 0 0. .5 05 0. .5 5 無機(jī)鹽無機(jī)鹽FeSO4 0.01 0.01 0.01 無機(jī)鹽無機(jī)鹽KH2PO4 4 無機(jī)鹽無機(jī)鹽K2HPO4 1 0.5 1 無機(jī)鹽無機(jī)鹽NaCl 5 5 0.5 10 無機(jī)鹽無機(jī)鹽KCl 0.5 無機(jī)鹽無機(jī)鹽CaCl2 0.25 無機(jī)鹽無機(jī)鹽S 10 能源能

26、源H2O 1000 1000 1000 1000 1000 1000 溶劑溶劑pH 7.0 7.0-7.2 7.0-7.2 7.2-7.4 自然自然 7.0滅菌條件滅菌條件 12120分分 11230分分 12120分分 12120分分 12120分分 12120分分http:/Back一、選用和設(shè)計培養(yǎng)基的原則和方法一、選用和設(shè)計培養(yǎng)基的原則和方法2、營養(yǎng)物質(zhì)濃度及配比合適營養(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(jī)鹽、重金屬離子等不僅不能維持和促進(jìn)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

27、，其中碳氮比(C/N)的影響較大。發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸時：碳氮比為4/1時，菌體大量繁殖，谷氨酸積累少；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。http:/Back一、選用和設(shè)計培養(yǎng)基的原則和方法一、選用和設(shè)計培養(yǎng)基的原則和方法3、物理化學(xué)條件適宜pH；水活度；氧化還原電位；http:/Back3、物理化學(xué)條件適宜1）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：pH77.5酵母菌和霉菌：pH4.56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(jìn)行工業(yè)發(fā)酵時補(bǔ)加酸、堿。http:/Ba

28、ck2）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：w=Pw/Pow,式中Pw代表溶液蒸汽壓力, POw代表純水蒸汽壓力。純水w為1.00,溶液中溶質(zhì)越多, w越小。微生物一般在w為0.600.99的條件下生長, w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w不同。http:/Back3、物理化學(xué)條件適宜2）水活度http:/Back3、物理化學(xué)條件適宜3）氧化還原電位氧化還原電位又稱氧化還原電勢（氧化還原電位又稱氧化還原電勢（redox potentia

29、l），是度量），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)，其單位是的一種指標(biāo)，其單位是V（伏）或（伏）或mV（毫伏）。（毫伏）。就向微生物與就向微生物與pH的關(guān)系一樣，不同類型微生物生長對的關(guān)系一樣，不同類型微生物生長對氧化還原電位氧化還原電位()的要求不同的要求不同好氧性微生物：好氧性微生物：+0.1+0.1伏以上時可正常生長伏以上時可正常生長, ,以以+0.3+0.3+0.4+0.4伏為宜；伏為宜；厭氧性微生物：低于厭氧性微生物：低于+0.1+0.1伏條件下生長；伏條件下生長；兼性厭氧微生物：兼性厭氧微生物：+

30、0.1+0.1伏以上時進(jìn)行好氧呼吸伏以上時進(jìn)行好氧呼吸, , +0.1 +0.1伏以下時進(jìn)行發(fā)酵。伏以下時進(jìn)行發(fā)酵。http:/Back3、物理化學(xué)條件適宜3）氧化還原電位氧化還原電位與氧分壓和pH有關(guān),也受某些微生物代謝產(chǎn)物的影響增加通氣量(如振蕩培養(yǎng)、攪拌)提高培養(yǎng)基的氧分壓，或加入氧化劑，從而增加值；在培養(yǎng)基中加入抗壞血酸（0.1%）、硫化氫(0.025%)、半胱氨酸(0.05%)、谷胱甘肽、二硫蘇糖醇、庖肉等還原性物質(zhì)可降低值。培養(yǎng)基中加入氧化還原指示劑刃天青可對氧化還原電位進(jìn)行間接測定http:/Back3、物理化學(xué)條件適宜3）氧化還原電位氧化還原電位與氧分壓和pH有關(guān),也受某些微生

31、物代謝產(chǎn)物的影響http:/Back一、選用和設(shè)計培養(yǎng)基的原則和方法一、選用和設(shè)計培養(yǎng)基的原則和方法4、經(jīng)濟(jì)節(jié)約配制培養(yǎng)基時應(yīng)盡量利用廉價且易于獲得的原料作為培養(yǎng)基成份,特別是在發(fā)酵工業(yè)中,以降低生產(chǎn)成本。以粗代精以“野”代“家”以廢代好以簡代繁以烴代糧以纖代糖以無機(jī)氮代蛋白對微生物來說，各種粗原料營養(yǎng)更加完全，效果更好。而且在經(jīng)濟(jì)上也節(jié)約。以野生植物原料代替栽培植物原料，如木薯、橡子、薯芋等都是富含淀粉質(zhì)的野生植物，可以部分取代糧食用于工業(yè)發(fā)酵的碳源。以工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中易污染環(huán)境的廢棄物作為培養(yǎng)微生物的原料。例如，糖蜜(制糖工業(yè)中含有蔗糖的廢液)、乳清(乳制品工業(yè)中含有乳糖的廢液)、豆制品工業(yè)廢

32、液及黑廢液(造紙工業(yè)中含有戊糖和己糖的亞硫酸紙漿)等都可作為培養(yǎng)基的原料。工業(yè)上的甲烷發(fā)酵主要利用廢水、廢渣作原料,在我國農(nóng)村，已推廣利用糞便及禾草為原料發(fā)酵生產(chǎn)甲烷作為燃料。另外,大量的農(nóng)副產(chǎn)品或制品，如麩皮、米糠、玉米漿、酵母浸膏、酒糟、豆餅、花生餅、蛋白胨等都是常用的發(fā)酵工業(yè)原料。某制藥廠改進(jìn)鏈霉素發(fā)酵液中的原有配方，設(shè)法減去30-50%的黃豆餅粉、25%的葡萄糖和20%硫酸銨，結(jié)果反而提高了產(chǎn)量。以石油或天然氣副產(chǎn)品代替糖質(zhì)原料來培養(yǎng)微生物。生產(chǎn)石油蛋白將石油產(chǎn)品轉(zhuǎn)化成一些產(chǎn)值更高的高級醇、脂肪酸、環(huán)烷酸等化工產(chǎn)品和若干合成物；對石油產(chǎn)品的品質(zhì)進(jìn)行改良，如脫硫、脫蠟等。開發(fā)利用纖維素這

33、種世界上含量最豐富的可再生資源。將大量的纖維素農(nóng)副產(chǎn)品轉(zhuǎn)變?yōu)閮?yōu)質(zhì)飼料、工業(yè)發(fā)酵原料、燃料及人類的食品及飲料。以大氣氮、銨鹽、硝酸鹽或尿素等一類非蛋白質(zhì)或非氨基酸廉價原料用作發(fā)酵培養(yǎng)基的原料，讓微生物轉(zhuǎn)化成菌體蛋白質(zhì)或含氮的發(fā)酵產(chǎn)物供人們利用。http:/Back二、二、培養(yǎng)基的類型及應(yīng)用培養(yǎng)基的類型及應(yīng)用1按成份不同劃分天然培養(yǎng)基(complex medium)以化學(xué)成分還不清楚或化學(xué)成分不恒定的天然有機(jī)物組成合成培養(yǎng)基(synthetic medium)是由化學(xué)成份完全了解的物質(zhì)配制而成的培養(yǎng)基，也稱化學(xué)限定培養(yǎng)基(chemically defined medium)營養(yǎng)物質(zhì)營養(yǎng)物質(zhì) 來源來

34、源 主要成份主要成份牛肉浸膏牛肉浸膏 瘦牛肉組織浸出汁濃縮而瘦牛肉組織浸出汁濃縮而 富含水溶性碳水化合物、有機(jī)富含水溶性碳水化合物、有機(jī) 成的膏狀物質(zhì)成的膏狀物質(zhì) 氮化合物、維生素、鹽等氮化合物、維生素、鹽等蛋白胨蛋白胨 將肉、酪素或明膠用酸或?qū)⑷?、酪素或明膠用酸或 富含有機(jī)氮化合物、也含有一富含有機(jī)氮化合物、也含有一 蛋白酶水解后干燥而成的蛋白酶水解后干燥而成的 些維生素和碳水化合物些維生素和碳水化合物 粉末狀物質(zhì)粉末狀物質(zhì)酵母浸膏酵母浸膏 酵母細(xì)胞的水溶性提取物酵母細(xì)胞的水溶性提取物 富含富含B B類維生素類維生素, ,也含有有機(jī)氮也含有有機(jī)氮 濃縮而成的膏狀物質(zhì)濃縮而成的膏狀物質(zhì) 化合物

35、和碳水化合物化合物和碳水化合物http:/Back二、二、培養(yǎng)基的類型及應(yīng)用培養(yǎng)基的類型及應(yīng)用2根據(jù)物理狀態(tài)劃分固體培養(yǎng)基；半固體培養(yǎng)基；液體培養(yǎng)基；http:/Back二、二、培養(yǎng)基的類型及應(yīng)用培養(yǎng)基的類型及應(yīng)用3按用途劃分1）基礎(chǔ)培養(yǎng)基(minimum medium)在一定條件下含有某種微生物生長繁殖所需的基本營養(yǎng)物質(zhì)的培養(yǎng)基，也稱為基本培養(yǎng)基。終體積終體積（ml）2505001000（NH4）2SO42g4g8gK2HPO414g28g56gKH2PO46g12g24g檸檬酸鈉檸檬酸鈉2H2O1g2g4g終體積終體積5 ml50 ml100 ml200 ml2% Mg2SO47H2O（1

36、00）50 l500 l1 ml2 ml25% 葡萄糖葡萄糖（50）100 l1 ml2 ml4 ml基本鹽溶液基本鹽溶液（4）1.25 ml12.5 ml25 ml50 ml水水3.6 ml36 ml72 ml144 ml氨基酸氨基酸(50 g/ml)*25 l250 l500 l1 ml氨基酸氨基酸(20 g/ml)10 l100 l200 l400 l2）完全培養(yǎng)基(complete medium)在一定條件下含有某種微生物生長繁殖所需的所有營養(yǎng)物質(zhì)的培養(yǎng)基牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基就是枯草芽孢桿菌等的完全培養(yǎng)基http:/Back3按用途劃分3）加富培養(yǎng)基和富集培養(yǎng)基(enrichment medium)在普通培養(yǎng)基（如肉湯蛋白胨培養(yǎng)基）中加入某些特殊營養(yǎng)物質(zhì)制成的一類營養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基。這些特殊營養(yǎng)物質(zhì)包括血液、血清、酵母浸膏、動植物組織液等。用來培養(yǎng)營養(yǎng)要求比較苛刻的異養(yǎng)型微生物，如培養(yǎng)百日咳博德氏菌(Bordetella pertussis)