食品微生物微生物的營(yíng)養(yǎng)與培養(yǎng)基

第五章微生物的營(yíng)養(yǎng)與培養(yǎng)基知識(shí)回顧1.病毒：一種比較原始的、有生命特征的、能自我復(fù)制和活細(xì)胞內(nèi)寄生的非細(xì)胞生物。在寄主內(nèi)表現(xiàn)生命特性，在寄主外表現(xiàn)大分子特性。

2.特點(diǎn)

①無(wú)細(xì)胞結(jié)構(gòu)，專性活細(xì)胞內(nèi)寄生；②沒(méi)有酶或酶系統(tǒng)極不完全，不能進(jìn)行代謝活動(dòng)；③個(gè)體極小，能通過(guò)細(xì)菌濾器；④對(duì)抗生素不敏感，對(duì)干擾素敏感；⑤不耐熱，55～60℃即可被殺死。知識(shí)回顧3.病毒大小及測(cè)定方法大?。簄m測(cè)定方法：超濾法、電鏡法、超速離心沉降法和電泳法4.病毒的形態(tài)球形顆粒、桿形顆粒和復(fù)合型顆粒5.病毒的化學(xué)組成核酸+蛋白質(zhì)知識(shí)回顧6.病毒的對(duì)稱體制螺旋對(duì)稱、二十面體對(duì)稱和復(fù)合對(duì)稱7.病毒的群體形態(tài)包涵體、噬菌斑、空斑與病斑、枯斑8.病毒的種類動(dòng)物病毒（①脊椎動(dòng)物病毒②昆蟲病毒）、植物病毒和微生物病毒知識(shí)回顧9.病毒（噬菌體）的增殖一般可分五個(gè)階段，即吸附、侵入、增殖、成熟/裝配、裂解/釋放10.噬菌體與實(shí)踐基本內(nèi)容：微生物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，微生物的營(yíng)養(yǎng)類型，微生物吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的方式，培養(yǎng)基的配制及類型。第五章微生物的營(yíng)養(yǎng)與培養(yǎng)基重點(diǎn)和難點(diǎn)：微生物的營(yíng)養(yǎng)類型，吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的方式，培養(yǎng)基的類型。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì):能夠滿足肌體生長(zhǎng)、繁殖和完成各種生理活動(dòng)所需要的物質(zhì)。營(yíng)養(yǎng):微生物獲得和利用營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的過(guò)程。第五章微生物的營(yíng)養(yǎng)與培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是微生物生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，而營(yíng)養(yǎng)是微生物維持和延續(xù)其生命形式的一種生理過(guò)程。第一節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)第二節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)類型第三節(jié)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的方式第四節(jié)培養(yǎng)基的類型及制備第五章微生物的營(yíng)養(yǎng)與培養(yǎng)基第一節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)一、微生物細(xì)胞的化學(xué)組成

微生物細(xì)胞的化學(xué)元素組成與高等生物相同，包括碳、氫、氧、氮和各種礦質(zhì)元素。1.水分

水是微生物及一切生物細(xì)胞中含量最多的成分。微生物細(xì)胞的含水量隨種類和生長(zhǎng)期而異。通常情況下，細(xì)菌含水量為細(xì)胞鮮重的75%～85%，酵母菌為70%～85%，絲狀真菌為85%～90%，細(xì)菌芽孢和霉菌孢子的含水量約為40%。第一節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)一、微生物細(xì)胞的化學(xué)組成2.干物質(zhì)的元素組成微生物細(xì)胞干物質(zhì)主要組成元素為碳、氫、氧、氮，約占細(xì)胞干重的90%～97%，其余3%～10%為磷、鉀等礦質(zhì)元素。主要組成元素中，碳、氫含量比較穩(wěn)定，約分別占細(xì)胞干物質(zhì)重量的50%和7%。氮含量變化較大，單細(xì)胞微生物的含氮量高于絲狀真菌，C/N小于絲狀真菌。礦質(zhì)元素約占細(xì)胞干重的3%～10%，其中磷含量最高，約占灰分元素的50%，其次為鉀，約占灰分總量的20%，其余元素含量較少。第一節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)一、微生物細(xì)胞的化學(xué)組成3.微生物細(xì)胞物質(zhì)組成結(jié)構(gòu)物質(zhì)：細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞器的組成分，包括蛋白質(zhì)、多糖、核酸和類脂等。貯藏物質(zhì)：主要為多糖和脂類，如淀粉、糖原、脂肪和多聚β-羥基丁酸等。代謝底物和產(chǎn)物：包括存在于細(xì)胞內(nèi)的糖、氨基酸、核苷酸、有機(jī)酸和維生素等低分子量化合物。第一節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)一、微生物細(xì)胞的化學(xué)組成第一節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)六要素：碳源、氮源、能源、生長(zhǎng)因子、無(wú)機(jī)鹽和水二、微生物的營(yíng)養(yǎng)要素按照營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在肌體中生理作用的不同，可分成六大類。第一節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)1.碳源（carbonsource)凡能提供微生物營(yíng)養(yǎng)所需碳元素(碳架)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)稱為碳源。碳源譜有機(jī)碳無(wú)機(jī)碳異養(yǎng)微生物自養(yǎng)微生物第一節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)對(duì)于為數(shù)眾多的化能異養(yǎng)微生物來(lái)講，碳源也是兼有能源功能的營(yíng)養(yǎng)物。

目前在微生物工業(yè)發(fā)酵中所利用的碳源物質(zhì)主要是單糖、淀粉、麩皮、米糠等。微生物可利用的碳源主要有糖類、有機(jī)酸、醇、脂類、烴、CO2及碳酸鹽等。碳素的功能：組成有機(jī)分子的C架第一節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)種類碳源物質(zhì)備注糖葡萄糖、果糖、麥芽糖、蔗糖、淀粉、半乳糖、乳糖、甘露糖、纖維二糖、纖維素、半纖維素、甲殼素、木質(zhì)素等單糖優(yōu)于雙糖，己糖優(yōu)于戊糖，淀粉優(yōu)于纖維素，純多糖優(yōu)于雜多糖。有機(jī)酸糖酸、乳酸、檸檬酸、延胡索酸、低級(jí)脂肪酸、高級(jí)脂肪酸、氨基酸等與糖類相比效果較差，有機(jī)酸較難進(jìn)入細(xì)胞，進(jìn)入細(xì)胞后繪導(dǎo)致pH下降。當(dāng)環(huán)境中缺乏碳源物質(zhì)時(shí)，氨基酸可被微生物作為碳源利用。醇乙醇在低濃度條件下被某些酵母菌和醋酸菌利用脂脂肪、磷脂主要利用脂肪，在特定條件下將磷脂分解為甘油和脂肪酸而加以利用烴天然氣、石油、石油餾分、石蠟油等利用烴的微生物細(xì)胞表面有一種由糖脂組成的特殊吸收系統(tǒng)，可將難溶的烴充分乳化后吸收利用CO2

CO2為自養(yǎng)微生物所利用碳酸鹽NaHCO3、CaCO3、白堊等為自養(yǎng)微生物所利用其他芳香族化合物、氰化物、蛋白質(zhì)、肽、核酸等利用這些物質(zhì)的微生物在環(huán)境保護(hù)方面有重要作用第一節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)2.氮源(nitrogensource)凡能提供微生物生長(zhǎng)繁殖所需氮素的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，稱為氮源。氮源譜有機(jī)氮無(wú)機(jī)氮蛋白質(zhì)核酸氨基酸尿素幾丁質(zhì)NH3銨鹽硝酸鹽N2第一節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)按氮源種類微生物可被分為：氨基酸自養(yǎng)型微生物：能利用尿素、銨鹽、硝酸鹽甚至氮?dú)庾鳛榈吹奈⑸锇被岙愷B(yǎng)微型生物：能利用氨基酸、肽、蛋白質(zhì)、幾丁質(zhì)等作為氮源的微生物常用的蛋白質(zhì)類氮源：蛋白胨、魚粉、蠶蛹、黃豆餅粉、玉米漿/粉、花生粉、牛肉浸膏、酵母浸膏等，為遲效氮，用于產(chǎn)生代謝產(chǎn)物。第一節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)中，要根據(jù)不同的目的加入不同的氮源，而且要調(diào)節(jié)速效氮與遲效氮的配比。尿素、氨基酸、肽等為速效氮，主要用于菌體生長(zhǎng)；第一節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)3.能源

為微生物生命活動(dòng)提供最初能量來(lái)源的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和輻射能稱為能源。能源譜化能異養(yǎng)微生物的能源化能自養(yǎng)微生物的能源光能自養(yǎng)和光能異養(yǎng)微生物的能源有機(jī)物無(wú)機(jī)物化學(xué)物質(zhì)輻射能化能自養(yǎng)微生物的能源都是一些還原態(tài)無(wú)機(jī)物質(zhì)。如NH3、NH4+、NO3-、S、H2S、H2和Fe2+等。能利用這些物質(zhì)的微生物均為細(xì)菌，如硝酸細(xì)菌、亞硝酸細(xì)菌、硫細(xì)菌、氫細(xì)菌和鐵細(xì)菌等。第一節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)4.生長(zhǎng)因子(growthfactor)

微生物生長(zhǎng)所必需且需要量很小，但微生物自身不能合成或合成量不足以滿足機(jī)體生長(zhǎng)需要的有機(jī)化合物。生長(zhǎng)因子也稱為生長(zhǎng)素，主要包括維生素、氨基酸和堿基(嘧啶和嘌呤)。生長(zhǎng)因子不提供能量，也不參與細(xì)胞結(jié)構(gòu)組成，它們大多為酶的組成分，與微生物代謝有著密切關(guān)系。第一節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)按微生物與生長(zhǎng)因子間的關(guān)系將微生物分為3種類型：

一是生長(zhǎng)因子自養(yǎng)型微生物：能自身合成各種生長(zhǎng)素，不需外界供給。通常把這種不需生長(zhǎng)素而能在基礎(chǔ)培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的菌株稱為野生型或原養(yǎng)型菌株。多數(shù)真菌、放線菌和部分細(xì)菌屬于這種類型。第一節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)二是生長(zhǎng)因子異養(yǎng)型微生物：自身缺乏合成一種或多種生長(zhǎng)素的能力，需外源提供所需生長(zhǎng)素才能生長(zhǎng)。通常將由于自發(fā)或誘發(fā)突變等原因從野生型菌株產(chǎn)生的需要特定生長(zhǎng)素才能生長(zhǎng)的菌株稱為營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌。乳酸菌、各種動(dòng)物病原菌和支原體等屬于生長(zhǎng)因子異養(yǎng)型微生物；三是生長(zhǎng)因子過(guò)量合成微生物：它們?cè)诖x活動(dòng)中向細(xì)胞外分泌大量的維生素等生長(zhǎng)因子，可用于維生素的生產(chǎn)。如阿舒假囊酵母的維生素B2產(chǎn)量可達(dá)2.5g/L發(fā)酵液。第一節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)其主要功能：①構(gòu)成微生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)；②酶活性基的組成分和酶的激活劑；③調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓、pH值和氧化還原電位；④化能自養(yǎng)菌的能源(S、Fe2+等)。5.礦質(zhì)元素/無(wú)機(jī)鹽（mineralsalts)是微生物生命活動(dòng)不可缺少的物質(zhì)。微生物細(xì)胞中的礦質(zhì)元素約占細(xì)胞干重的3%～10%。第一節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)根據(jù)微生物對(duì)礦質(zhì)元素需要量的大小將其分為:需要濃度在10-3～10-4mo1/L范圍內(nèi)的元素稱為大量元素，包括P、S、K、Na、Ca、Mg、Fe；需要濃度為10-6～10-8mo1/L范圍內(nèi)的元素，稱為微量元素，包括Cu、Zn、Mn、Mo、Co、B等10種。第一節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)6.水生理功能主要有：①溶劑與運(yùn)輸介質(zhì)；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；④熱的良好導(dǎo)體；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)第二節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)類型微生物的營(yíng)養(yǎng)類型比高等生物復(fù)雜。按不同分類方法可將微生物分成不同類型。按能源分光能營(yíng)養(yǎng)型化能營(yíng)養(yǎng)型按碳源分自養(yǎng)型異養(yǎng)型第二節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)類型光能無(wú)機(jī)自養(yǎng)型(photolithoautotrphy)光能有機(jī)異養(yǎng)型(photoorganoheterotrphy)化能無(wú)機(jī)自養(yǎng)型(chemolithoautotrphy)化能有機(jī)異養(yǎng)型(chemoorganoheterotrophy)根據(jù)碳源、能源及電子供體性質(zhì)的不同，可將微生物分為以下4種營(yíng)養(yǎng)類型：第二節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)類型1.光能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型（光能自養(yǎng)型）能以CO2為唯一或主要碳源；通過(guò)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還原為細(xì)胞物質(zhì)。CO2+2H2S光能光合色素[CH2O]+2S+H2O第二節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)類型例如：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)。

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。1.光能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型（光能自養(yǎng)型）第二節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)類型2．光能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型（光能異養(yǎng)型）不能以CO2為主要或唯一碳源；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；2H3CH3CCHOH+CO2光能光合色素2CH3C0CH3

+[CH2O]+H2O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。第二節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)類型3．化能無(wú)機(jī)營(yíng)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)?；軣o(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)。第二節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)類型有機(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)物和所有致病微生物都是化能有機(jī)異養(yǎng)型微生物；4．化能有機(jī)營(yíng)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、纖維素、有機(jī)酸等。微生物營(yíng)養(yǎng)類型營(yíng)養(yǎng)類型能源供氫體基本碳源實(shí)例光能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型光無(wú)機(jī)物CO2藍(lán)細(xì)菌、藻類、紫硫細(xì)菌光能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型光有機(jī)物CO2及簡(jiǎn)單有機(jī)物紅螺菌化能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型化學(xué)能（無(wú)機(jī)物)無(wú)機(jī)物CO2硝化細(xì)菌、硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌、氫細(xì)菌化能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型化學(xué)能（有機(jī)物）有機(jī)物有機(jī)物大多數(shù)非光合細(xì)菌、全部真菌、原生動(dòng)物第二節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)類型第二節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)類型不同營(yíng)養(yǎng)類型之間的界限并非絕對(duì)。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)；有些微生物的營(yíng)養(yǎng)類型也會(huì)隨生長(zhǎng)條件的改變發(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；黑暗與好氧條件下，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)類型的可變性無(wú)疑有利于提高其對(duì)環(huán)境條件變化的適應(yīng)能力第三節(jié)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的方式微生物從外界攝取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的方式隨微生物類群和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)種類而異，可歸納為吞食和滲透吸收兩種類型。

多數(shù)原生動(dòng)物能直接以細(xì)胞質(zhì)膜包圍并吞食營(yíng)養(yǎng)物。

絕大多數(shù)微生物以滲透方式吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。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）。第三節(jié)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的方式根據(jù)物質(zhì)運(yùn)輸過(guò)程的特點(diǎn)，可將運(yùn)輸方式分為:自由擴(kuò)散促進(jìn)擴(kuò)散主動(dòng)運(yùn)輸基團(tuán)轉(zhuǎn)移第三節(jié)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的方式1．自由擴(kuò)散（單純擴(kuò)散）營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)通過(guò)原生質(zhì)膜上的小孔，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營(yíng)養(yǎng)物順濃度梯度進(jìn)行運(yùn)送，即由高濃度向低濃度運(yùn)送；②不需要能量；③不需要載體；④對(duì)營(yíng)養(yǎng)物無(wú)選擇性。第三節(jié)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的方式第三節(jié)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的方式水是可以通過(guò)自由擴(kuò)散通過(guò)原生質(zhì)膜的分子。脂肪酸、乙醇、甘油、一些氣體（O2、CO2）及某些氨基酸在一定程度上也可通過(guò)自由擴(kuò)散進(jìn)出細(xì)胞。

第三節(jié)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的方式2．促進(jìn)擴(kuò)散營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)通過(guò)與細(xì)胞質(zhì)膜上透過(guò)酶(Permease,或稱載體蛋白)的可逆性結(jié)合從高濃度環(huán)境進(jìn)入低濃度環(huán)境的傳遞過(guò)程。第三節(jié)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的方式特點(diǎn)：①營(yíng)養(yǎng)物順濃度梯度運(yùn)送，不需要能量；②需要載體參與；③特異性。即一定的透過(guò)酶只能與一定的養(yǎng)料離子或結(jié)構(gòu)相近的分子結(jié)合；④當(dāng)膜外營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度過(guò)高時(shí)，由于透過(guò)酶數(shù)量有限而表現(xiàn)出飽和效應(yīng)。

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。第三節(jié)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的方式第三節(jié)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的方式3．主動(dòng)運(yùn)輸在代謝能的推動(dòng)下，通過(guò)質(zhì)膜上的特殊載體蛋白逆濃度梯度吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的過(guò)程。特點(diǎn)：①特異性，即營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)與載體蛋白間存在著特異性關(guān)系；②消耗能量；③逆濃度梯度運(yùn)輸；④能改變養(yǎng)料運(yùn)輸反應(yīng)的平衡點(diǎn)。第三節(jié)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的方式主動(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。第三節(jié)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的方式4．基團(tuán)移位基團(tuán)轉(zhuǎn)移是一種需要特異性載體蛋白和消耗能量、逆濃度梯度的運(yùn)輸方式，養(yǎng)料在運(yùn)輸前后分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，因而不同于主動(dòng)運(yùn)輸。第三節(jié)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的方式

基團(tuán)轉(zhuǎn)移主要存在于厭氧型和兼性厭氧型細(xì)胞中，主要用于糖的運(yùn)輸，脂肪酸、核苷、堿基等也可以通過(guò)這種方式運(yùn)輸。四種運(yùn)送營(yíng)養(yǎng)方式的比較比較項(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\嘌呤第四節(jié)培養(yǎng)基（medium)培養(yǎng)基(culturemedium)：人工配制的，適合微生物生長(zhǎng)繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)。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)該具備微生物生長(zhǎng)所需要六大營(yíng)養(yǎng)要素：碳源、氮源、能源、無(wú)機(jī)鹽、生長(zhǎng)因子、水第四節(jié)培養(yǎng)基（medium)一、選用和設(shè)計(jì)培養(yǎng)基的原則和方法（一）原則目的明確營(yíng)養(yǎng)協(xié)調(diào)理化適宜經(jīng)濟(jì)節(jié)約第四節(jié)培養(yǎng)基（medium)1.目的明確根據(jù)不同微生物的營(yíng)養(yǎng)要求配制針對(duì)性強(qiáng)的培養(yǎng)基。培養(yǎng)化能自養(yǎng)型的氧化硫桿菌的培養(yǎng)基組成為：S10gMgSO4.7H2O0.5g（NH4）2SO40.4gFeSO40.01gH2PO44gCaCl20.25gH2O1000ml培養(yǎng)化能異養(yǎng)的大腸桿菌一種培養(yǎng)基是由下列化學(xué)成分組成葡萄糖5gNH4H2PO41gNaCl5gMgSO4.7H2O0.2gK2HPO41gH2O1000ml第四節(jié)培養(yǎng)基（medium)常見(jiàn)的培養(yǎng)四大類微生物的培養(yǎng)基細(xì)菌（牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基）：牛肉膏3g蛋白胨10gNaCl5gH2O1000ml放線菌（高氏1號(hào)）淀粉20gK2HPO40.5gNaCl0.5gMgSO4.7H2O0.5gKNO31gFeSO40.01gH2O1000ml酵母菌(麥芽汁培養(yǎng)基)干麥芽粉加四倍水，在50℃--60℃保溫糖化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，沙布過(guò)濾，調(diào)PH為6.0。霉菌（查氏合成培養(yǎng)基）NaNO33gK2HPO41gKCl0.5gMgSO4.7H2O0.5gFeSO40.01g蔗糖30gH2O1000ml第四節(jié)培養(yǎng)基（medium)2.營(yíng)養(yǎng)協(xié)調(diào)培養(yǎng)基中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度合適時(shí)微生物才能生長(zhǎng)良好，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度過(guò)低時(shí)不能滿足微生物正常生長(zhǎng)所需，濃度過(guò)高時(shí)則可能對(duì)微生物生長(zhǎng)起抑制作用。培養(yǎng)基中各營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之間的濃度配比也直接影響微生物的生長(zhǎng)繁殖和代謝產(chǎn)物的形成和積累，其中碳氮比（C/N）的影響較大。碳氮比指培養(yǎng)基中碳元素與氮元素的物質(zhì)的量比值，有時(shí)也指培養(yǎng)基中還原糖與粗蛋白之比。如果培養(yǎng)基用于大規(guī)模的發(fā)酵生產(chǎn)，用作“種子”培養(yǎng)基，一般營(yíng)養(yǎng)成分應(yīng)豐富，其C/N應(yīng)較低；如果用來(lái)大量生產(chǎn)代謝產(chǎn)物，培養(yǎng)基中C/N應(yīng)高些。第四節(jié)培養(yǎng)基（medium)第四節(jié)培養(yǎng)基（medium)3.理化條件適宜pH水活度氧化還原電位第四節(jié)培養(yǎng)基（medium)a.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(zhǎng)繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物。通常培養(yǎng)條件：

細(xì)菌：放線菌：酵母菌：霉菌：第四節(jié)培養(yǎng)基（medium)加入磷酸緩沖液，可將pH穩(wěn)定在6.0-7.6之間；加入CaCO3作為備用堿，也可加NaHCO3來(lái)調(diào)節(jié)。為了維持培養(yǎng)基pH的相對(duì)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(shí)補(bǔ)加酸、堿。---通過(guò)在培養(yǎng)基中加入某特殊成分來(lái)調(diào)節(jié)pH，叫內(nèi)源調(diào)節(jié)。第四節(jié)培養(yǎng)基（medium)b.水活度在自然環(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：αw=Pw/Pow式中Pw代表溶液蒸汽壓力,POw代表純水蒸汽壓力。純水αw為1.00,溶液中溶質(zhì)越多,αw越小。微生物一般在αw為0.60～0.99的條件下生長(zhǎng),αw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αw不同。第四節(jié)培養(yǎng)基（medium)c.氧化還原電位不同類型微生物生長(zhǎng)對(duì)氧化還原電位的要求不同好氧性微生物：+0.1伏以上時(shí)可正常生長(zhǎng),以+0.3～+0.4伏為宜；厭氧性微生物：低于+0.1伏條件下生長(zhǎng)；兼性厭氧微生物：+0.1伏以上時(shí)進(jìn)行好氧呼吸,+0.1伏以下時(shí)進(jìn)行發(fā)酵。氧化還原電位又稱氧化還原電勢(shì)，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(shì)的一種指標(biāo)，其單位是V（伏）或mV（毫伏）。第四節(jié)培養(yǎng)基（medium)4.經(jīng)濟(jì)節(jié)約以粗代精以野代家以廢代好以簡(jiǎn)代繁以氮代朊以纖代糖以烴代糧以國(guó)代進(jìn)第四節(jié)培養(yǎng)基（medium)（二）方法生態(tài)模擬查閱文獻(xiàn)精心設(shè)計(jì)試驗(yàn)比較第四節(jié)培養(yǎng)基（medium)二、培養(yǎng)基的種類（一）按培養(yǎng)基的成分區(qū)分天然培養(yǎng)基合成培養(yǎng)基半合成培養(yǎng)基第四節(jié)培養(yǎng)基（medium)1.天然培養(yǎng)基（complexmedia,undefinedmedia)用各種動(dòng)物、植物和微生物材料制作的成分含量不完全清楚且變化不定的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)稱為天然培養(yǎng)基。

優(yōu)點(diǎn)：取材廣泛，營(yíng)養(yǎng)豐富，經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便，微生物生長(zhǎng)迅速，適合各種異養(yǎng)微生物生長(zhǎng)；

缺點(diǎn)：成分不完全清楚，成分和含量不確定，用于精細(xì)實(shí)驗(yàn)時(shí)重復(fù)性差。1.天然培養(yǎng)基（complexmedia,undefinedmedia)僅適用于實(shí)驗(yàn)室的一般粗放性實(shí)驗(yàn)和工業(yè)生產(chǎn)中制作種子和發(fā)酵培養(yǎng)基。

常用于細(xì)菌培養(yǎng)的牛肉膏蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基就是一種天然培養(yǎng)基(牛肉膏，3.0g；蛋白胨，5.0g；瓊脂，20g；水，1000ml)。第四節(jié)培養(yǎng)基（medium)第四節(jié)培養(yǎng)基（medium)2.合成培養(yǎng)基（chemacaldefinedmedia)化學(xué)試劑配制的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)稱為合成培養(yǎng)基。

特點(diǎn):化學(xué)成分和含量完全清楚且固定不變，適于微生物生長(zhǎng)繁殖。

優(yōu)點(diǎn):成分清楚、精確、固定，重現(xiàn)性強(qiáng)，適用于進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)、代謝、生理生化、遺傳育種及菌種鑒定等精細(xì)研究。缺點(diǎn):一般微生物在合成培養(yǎng)基上生長(zhǎng)緩慢，許多營(yíng)養(yǎng)要求復(fù)雜的異養(yǎng)型微生物在合成培養(yǎng)基上不能生長(zhǎng)。用于氧化硫桿菌培養(yǎng)的斯塔克(Starkey)培養(yǎng)基就是一種合成培養(yǎng)基：硫磺粉10g

(NH4)2SO40.2g

KH2PO43.0g

MgSO4·7H2O0.5g

Fe2(SO4)3·9H2O0.01g

CaCl20.25g

蒸餾水1000ml

pH2.0～3.5第四節(jié)培養(yǎng)基（medium)2.合成培養(yǎng)基（chemacaldefinedmedia)第四節(jié)培養(yǎng)基（medium)3.半合成培養(yǎng)基（semi-definedmedia)用天然有機(jī)物提供碳、氮源和生長(zhǎng)素，用化學(xué)試劑補(bǔ)充無(wú)機(jī)鹽配制的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)稱為半合成培養(yǎng)基。該培養(yǎng)基能充分滿足微生物的營(yíng)養(yǎng)要求，大多數(shù)微生物都能在此類培養(yǎng)基上良好生長(zhǎng)。第四節(jié)培養(yǎng)基（medium)(二）按培養(yǎng)基的物理狀態(tài)區(qū)分固體培養(yǎng)基半固體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基第四節(jié)培養(yǎng)基（medium)1.固體培養(yǎng)基（solidmedium）

外觀呈固體狀態(tài)的培養(yǎng)基稱為固體培養(yǎng)基。固體培養(yǎng)基分為4種類型：凝固培養(yǎng)基

非可逆性凝固培養(yǎng)基天然固體培養(yǎng)基濾膜第四節(jié)培養(yǎng)基（medium)理想凝固劑的條件:①不被微生物液化分解和利用；②高溫滅菌不改變性狀；③透明度好，粘著性強(qiáng)。①凝固培養(yǎng)基：向液體培養(yǎng)基中加入瓊脂或明膠形成的遇熱融化冷卻后凝固的固體培養(yǎng)基稱為凝固培養(yǎng)基。瓊脂和明膠的用量分別為1.5%～2.0%和5%～12%。

常用凝固劑為瓊脂。瓊脂又名洋菜，是從石花菜中提煉出來(lái)的，化學(xué)成分為多聚半乳糖硫酸酯，絕大多數(shù)微生物不能利用瓊脂作碳源。明膠的化學(xué)成分為蛋白質(zhì)，易被微生物用作氮源，融化溫度偏低(25℃)，凝固效果不及瓊脂。第四節(jié)培養(yǎng)基（medium)②非可逆性凝固培養(yǎng)基

由血液或無(wú)機(jī)硅膠凝固形成的固體培養(yǎng)基稱為非可逆性凝固培養(yǎng)基。這類培養(yǎng)基凝后不能再融化。無(wú)機(jī)硅膠平板專門用于化能自養(yǎng)微生物的分離與純化。③天然固體培養(yǎng)基

由天然固態(tài)物質(zhì)直接制成的培養(yǎng)基稱為天然固體培養(yǎng)基。例如麩皮、米糠、木屑、大米、麥粒、馬鈴薯片及胡蘿卜條等天然材料均屬天然固體培養(yǎng)基。④濾膜：這是一種堅(jiān)韌且?guī)в袩o(wú)數(shù)微孔的醋酸纖維薄膜。將其制成圓片浸在含培養(yǎng)液的纖維素襯墊上，就形成了具有固體培養(yǎng)基性質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)濾膜。固體培養(yǎng)基可用于微生物分離、鑒定、測(cè)數(shù)、菌種保藏及微生物產(chǎn)品的固態(tài)發(fā)酵等。第四節(jié)培養(yǎng)基（medium)第四節(jié)培養(yǎng)基（medium)2.半固體培養(yǎng)基（semi-solidmedia)

凝固劑含量較低，靜止時(shí)呈固態(tài)，劇烈振蕩后呈流體態(tài)的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)稱為半固體培養(yǎng)基。該培養(yǎng)基的瓊脂加入量約為0.5%。半固體培養(yǎng)基常用于細(xì)菌運(yùn)動(dòng)性觀察及微生物的趨化性研究等。3.液體培養(yǎng)基（li