第四章微生物的營養(yǎng)與培養(yǎng)基課件

第四章微生物的營養(yǎng)與培養(yǎng)基教學內容：微生物的六種營養(yǎng)要素微生物的營養(yǎng)類型營養(yǎng)物質進入細胞的方式培養(yǎng)基第四章微生物的營養(yǎng)與培養(yǎng)基教學內容：1微生物同其他生物一樣，需要不斷從外界環(huán)境中吸收生命活動所需的物質，以合成自身的細胞結構物質和提供機體生理活動所需的能量。營養(yǎng)物質(nutrient)——能夠滿足機體生長繁殖和完成各種生理活動所需要的物質。作用：參與細胞組成；構成酶的活性成分及物質運輸系統；提供能量。微生物同其他生物一樣，需要不斷從外界環(huán)境中吸收生命活動所需的2第一節(jié)微生物的6種營養(yǎng)要素C,H,O,N,P,S占細胞干重的97%主要以有機物、水和無機鹽形式存在；組成微生物細胞的化學元素來自于微生物生長所需營養(yǎng)，供給營養(yǎng)物質中應包括這些元素；一般地說，細胞含有某種元素的量越高，需求量就越大。6大營養(yǎng)要素：碳源、氮源、能源、無機鹽、生長因子、水第一節(jié)微生物的6種營養(yǎng)要素C,H,O,N,3一、碳源——凡能提供微生物營養(yǎng)所需的碳元素的營養(yǎng)源。碳源物質用來構成細胞結構物質或為機體提供生理活動所需的能量。包括無機碳源（CO2、碳酸鹽等）和有機碳源（通常也是能源）。一、碳源——凡能提供微生物營養(yǎng)所需的碳元素的營養(yǎng)源。4微生物的碳源類型構成元素化合物培養(yǎng)基原料有

機

碳C.H.O.N.X

C.H.O.N

C.H.O

C.H復雜蛋白質,核酸等

多數氨基酸,簡單蛋白質

糖,醇,有機酸,脂類

烴類牛肉膏,蛋白胨,花生餅粉等

氨基酸,明膠

葡萄糖,蔗糖,淀粉,糖蜜

天然氣,石油,石蠟等

無

機

碳C.O

C.O.X

CO2

NaHCO3,CaCO3等CO2

NaHCO3,CaCO3等

微生物的碳源C.O

C.O.XCO2

NaHCO3,CaC5二、氮源——合成細胞結構物質及代謝產物中含氮物質的營養(yǎng)源。包括有機氮源：蛋白質及降解產物（胨、肽、氨基酸）、尿素

無機氮源：銨鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、分子氮等。氨基酸異養(yǎng)型：需要從外界吸收現成的氨基酸作為氮源；氨基酸自養(yǎng)型：可以自行合成所需要的一切氨基酸。常用玉米漿、豆餅、花生餅及人工制取的蛋白胨、牛肉膏、銨鹽、硝酸鹽。二、氮源——合成細胞結構物質及代謝產物中含氮物質的營養(yǎng)源6三、能源——為微生物生命活動提供最初能量來源的營養(yǎng)物質或輻射能。氧化有機物（碳源）——化能異養(yǎng)型微生物氧化無機物——化能自養(yǎng)型微生物輻射能——光能營養(yǎng)型微生物三、能源——為微生物生命活動提供最初能量來源的營養(yǎng)物質或輻射7四、無機鹽——為微生物提供除C,N以外的各種重要元素。包括磷酸鹽、硫酸鹽、氯化物及含金屬元素的化合物。大量元素：生長所需濃度為10-3～10-4M，如:P,S,K,Mg,Ca,Na,Fe；微量元素：生長所需濃度為10-6～10-8M，如:Cu,Zn,Mn,Mo,Co微量元素的生理功能主要是參與酶的組成或活性。需量微小，通常不需要另行添加。四、無機鹽——為微生物提供除C,N以外的各種重要元素。8五、生長因子——某些微生物不能從普通的碳源、氮源物質合成，必須另行加入少量才能進行正常代謝的有機物質。包括維生素、氨基酸、堿基、甾醇等。需量很小，可向培養(yǎng)基添加酵母膏、牛肉膏、玉米漿、麥芽汁等。五、生長因子——某些微生物不能從普通的碳源、氮源物質合成，必9六、水在活細胞中水含量高達細胞總量的60－95％（芽孢占40％），對維持細胞形態(tài)具有重要作用；細胞內外的物質須溶解在水中才可吸收和分泌；參與生化反應：許多酶促反應必須在水溶液中進行；在許多生化反應中作為反應物或產物；作為熱的良導體，有效吸收細胞代謝中放出的熱量并將熱散發(fā)出去。六、水在活細胞中水含量高達細胞總量的60－95％（芽孢占4010第二節(jié)微生物的營養(yǎng)類型微生物根據生長所需要的碳源可分為：

自養(yǎng)型生物異養(yǎng)型生物根據能量來源分為：

光能營養(yǎng)型生物（如：微藻、藍細菌、光合細菌）

化能營養(yǎng)型生物第二節(jié)微生物的營養(yǎng)類型微生物根據生長所需要的碳源可分為：11微生物的四種營養(yǎng)類型營養(yǎng)類型主要或唯一碳源能源代表菌備注光能自養(yǎng)型CO2光能著色菌屬藍細菌含葉綠素或細菌葉綠素光能異養(yǎng)型CO2或有機物光能紅螺菌屬有機物作為供氫體化能自養(yǎng)型CO2無機物氧化氫細菌鐵細菌氧化無機物產生能量化能異養(yǎng)型有機物有機物氧化大腸桿菌等有機物作為碳源和能源微生物的四種營養(yǎng)類型主要或唯一著色菌屬含葉綠素或細菌葉綠素有12光能異養(yǎng)型例如：紅螺菌利用異丙醇為供氫體2(CH3)2CHOH+CO2

2CH3COCH3+[CH2O]+H2O光能異養(yǎng)型例如：紅螺菌利用異丙醇為供氫體13化能異養(yǎng)型微生物根據所利用的有機物的特性，分為腐生型和寄生型。四種營養(yǎng)類型的劃分并不是絕對的，在一定條件下可以轉變?；墚愷B(yǎng)型微生物根據所利用的有機物的特性，分為腐生型和寄生型14細胞壁——簡單排阻細胞膜——選擇透性不需要載體蛋白參與：單純擴散不耗能量：協助擴散（促進擴散）需要載體蛋白參與被運輸物質分子不發(fā)生化學變化：主動運輸耗能被運輸物質分子發(fā)生化學變化：基團轉位第三節(jié)營養(yǎng)物質進入細胞的方式細胞壁——簡單排阻第三節(jié)營養(yǎng)物質進入細胞的方式15一、單純擴散物質由高濃度的胞外環(huán)境向低濃度的胞內擴散。物質擴散的動力是該物質在膜內外的濃度差，運輸的速率隨膜內外濃度差的降低而減少，最終達到動態(tài)平衡。運輸速率取決于濃度差、物質的極性及分子大??；一般分子量小、脂溶性、極性小的營養(yǎng)物質易吸收；溫度高時易運輸。運輸的物質主要有水、O2、CO2、某些氨基酸分子、甘油等親水性分子、某些離子等少數物質。不能進行逆濃度運輸——不是物質運輸的主要方式。一、單純擴散物質由高濃度的胞外環(huán)境向低濃度的胞內擴散。16二、促進擴散與單純擴散的區(qū)別：溶質的運輸須借助于膜上的特異性載體蛋白的參與，對被運輸物質具有高度的專一性【透性酶…】。通過載體蛋白，將營養(yǎng)物質由高濃度的胞外環(huán)境向胞內運輸，最終達到動態(tài)平衡。通過載體蛋白分子的構型變化來完成。不能逆濃度運輸。二、促進擴散與單純擴散的區(qū)別：溶質的運輸須借助于膜上的特異性17促進擴散促進擴散18三、主動運輸與促進擴散的區(qū)別：物質的運輸需耗費代謝能，可以進行逆濃度運輸；運輸的速率不依賴于膜內外的濃度差。載體蛋白分子的構型變化需耗能，能量來自于ATP水解等。微生物生長繁殖所需的各種營養(yǎng)物質運輸的主要方式。三、主動運輸與促進擴散的區(qū)別：物質的運輸需耗費代謝能，可以進193種運輸方式的比較：各自對應？3種運輸方式的比較：各自對應？20四、基團轉位與主動運輸的區(qū)別：物質在運輸過程中發(fā)生了化學變化【一種特殊的主動運輸】。主要是厭氧和兼性厭氧微生物用于單糖、雙糖、核苷、脂肪酸的運輸。如大腸桿菌對葡萄糖的吸收——磷酸烯醇式丙酮酸－己糖磷酸轉移酶系統（PTS）：由四種蛋白質組成（酶I、酶II、酶III、HPr）四、基團轉位與主動運輸的區(qū)別：物質在運輸過程中發(fā)生了化學變化21基團轉位基團轉位22PEP

酶I

HPr~

酶III

Py

酶I~

HPr

酶III~PPP糖糖~P酶II基團轉位PEP酶IHPr~酶I23四種運輸營養(yǎng)物質方式的比較：

P94表4-5四種運輸營養(yǎng)物質方式的比較：24第四節(jié)培養(yǎng)基培養(yǎng)基（medium）：人工配制的、適合微生物生長繁殖或積累代謝產物的營養(yǎng)基質。第四節(jié)培養(yǎng)基培養(yǎng)基（medium）：25一、配制培養(yǎng)基的原則1、培養(yǎng)基必須滿足微生物的各種營養(yǎng)需求培養(yǎng)自養(yǎng)微生物的培養(yǎng)基應由簡單的無機物組成如：氧化硫桿菌的培養(yǎng)基配方：

硫粉10g,MgSO47H2O0.5g,(NH4)2SO40.4g,FeSO40.01g,KH2PO44g,CaCl20.25g,H2O1L一、配制培養(yǎng)基的原則1、培養(yǎng)基必須滿足微生物的各種營養(yǎng)需求26培養(yǎng)異養(yǎng)型微生物的培養(yǎng)基中應含有微生物所需的各種有機物質。異養(yǎng)菌常用含糖基質為碳源，氮源以消化蛋白（如蛋白胨）、銨鹽、硝酸鹽為宜，尿素也可，有些需添加生長因子。培養(yǎng)異養(yǎng)型微生物的培養(yǎng)基中應含有微生物所需的各種有機物質。27常用培養(yǎng)基（記?。┢胀毦囵B(yǎng)基：牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基牛肉膏3g，蛋白胨10g，NaCl5g，水1L，pH7.0-7.2放線菌培養(yǎng)基：高氏一號合成培養(yǎng)基酵母菌培養(yǎng)基：麥芽汁培養(yǎng)基霉菌培養(yǎng)基：查氏合成培養(yǎng)基；馬鈴薯培養(yǎng)基海洋異養(yǎng)菌培養(yǎng)基：2216E培養(yǎng)基

蛋白胨5g，酵母膏1g，FeSO40.1g，陳海水1L（或水＋2％NaCl），pH7.6常用培養(yǎng)基（記?。┢胀毦囵B(yǎng)基：牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基28馬鈴薯培養(yǎng)基馬鈴薯20g蔗糖2g自來水100mL瓊脂2gpH自然（約6.0）滅菌115C，20min馬鈴薯處理方法:

馬鈴薯去皮，切成塊加水，煮沸30min（注意火力的控制，可適當補水），用紗布過濾，濾液加糖，補足水至100ml，裝入三角瓶。

馬鈴薯培養(yǎng)基馬鈴薯20g蔗糖2g29褐藻酸鈉培養(yǎng)基褐藻酸鈉溶于1L水中，調節(jié)pH值至7.0-7.2，繼而溶入以下成分：NaNO32g;KCl0.5g;MgSO4·7H2O0.5g;FeSO4·6H2O0.01g;KH2PO41g;NaCl30g;瓊脂20g褐藻酸鈉培養(yǎng)基褐藻酸鈉溶于1L水中，調節(jié)pH值至7.0-7302、注意各種物質的濃度與配比營養(yǎng)物質在濃度合適的條件下才表現出良好的作用，濃度大反而產生抑制作用。

從營養(yǎng)貧瘠的環(huán)境中分離微生物，需用營養(yǎng)成分較低濃度的培養(yǎng)基培養(yǎng)。2、注意各種物質的濃度與配比營養(yǎng)物質在濃度合適的條件下才表現31

部分海洋細菌要求在營養(yǎng)貧瘠的培養(yǎng)基上生長。在一般營養(yǎng)較豐富的培養(yǎng)基上，有的細菌于第一次形成菌落后即迅速死亡，有的則根本不能形成菌落。這類海洋細菌在形成菌落過程中因其自身代謝產物積聚過甚而中毒致死。部分海洋細菌要求在營養(yǎng)貧瘠的培養(yǎng)基上生32營養(yǎng)物質的配比會影響微生物的生長繁殖及代謝產物的形成。如：碳氮比。一般培養(yǎng)基中C/N（原子摩爾比）＝100/0.5-2速效、遲效氮源的比例。速效（硫酸銨、蛋白質水解產物等）利于機體的生長，遲效（蛋白質）利于代謝產物的形成。營養(yǎng)物質的配比會影響微生物的生長繁殖及代謝產物的形成。333、選擇合適的培養(yǎng)條件細菌、放線菌一般為中性和微堿性（pH7.0-7.5)；酵母菌、霉菌則偏酸（pH4.5-6.0)。微生物大量產酸時，向培養(yǎng)基中添加緩沖劑或不溶性碳酸鹽（CaCO3)。大量產堿時，可添加NaHCO3從自然環(huán)境中分離微生物時，應注意盡量與微生物的原始條件一致，如鹽度、滲透壓、溫度等。3、選擇合適的培養(yǎng)條件細菌、放線菌一般為中性和微堿性（pH344、生產成本工業(yè)發(fā)酵時，應考慮培養(yǎng)基的配制成本?？刹捎靡吧参镌希ǜ缓矸圪|）及植物秸稈（纖維素、木質素等）、造紙廠廢液（戊糖及短小纖維）、發(fā)酵廢棄物（酒糟、醬渣）、食品加工廢棄物（魚漿蛋白）及其它廢棄物（糠、麩皮、豆腐渣、甘蔗渣、棉籽皮、花生殼、豆粕）。綜合利用、變廢為寶。4、生產成本工業(yè)發(fā)酵時，應考慮培養(yǎng)基的配制成本。35二、培養(yǎng)基的種類按成分分為：合成培養(yǎng)基：對其組分完全了解，如：天然培養(yǎng)基：含有化學成分不完全了解的組分（天然有機物）按物理狀態(tài)分為：固體培養(yǎng)基（瓊脂1.5－2.0%）：微生物分離、鑒定、計數、保藏半固體培養(yǎng)基（瓊脂0.2－0.7%)：觀察運動特征、鑒定、保藏液體培養(yǎng)基：大規(guī)模生產發(fā)酵二、培養(yǎng)基的種類按成分分為：36瓊脂agar從石花菜、江籬中提取的膠體多糖（紅藻多糖），基本組成為硫酸半乳糖。40C凝固，96C融化。細菌一般不會利用瓊脂agar從石花菜、江籬中提取的膠體多糖（紅藻多糖），37瓊脂利用海洋細菌產生的多糖降解酶可制備瓊膠寡糖，具有抗病毒、抗凝血、抗腫瘤活性。瓊脂糖凝膠電泳瓊脂利用海洋細菌產生的多糖降解酶可制備瓊膠寡糖，具有抗病毒38科研與生產中常用的凝固劑有瓊脂、明膠、硅膠。硅膠適合分離自養(yǎng)微生物。另外，一些天然的固體基質，如土豆塊、胡蘿卜條、饅頭塊、桔子皮等制成固體培養(yǎng)基?？蒲信c生產中常用的凝固劑有瓊脂、明膠、硅膠。硅膠適合分離自養(yǎng)39按用途分為：基礎培養(yǎng)基加富培養(yǎng)基（營養(yǎng)培養(yǎng)基）鑒別培養(yǎng)基選擇培養(yǎng)基按用途分為：40基礎培養(yǎng)基滿足一般微生物生長繁殖需要的基本營養(yǎng)基質。又名普通培養(yǎng)基如牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基基礎培養(yǎng)基滿足一般微生物生長繁殖需要的基本營養(yǎng)基質。41加富培養(yǎng)基在基本培養(yǎng)基中加入特殊營養(yǎng)物質，如血清等，用以培養(yǎng)要求苛刻的微生物。又名營養(yǎng)培養(yǎng)基。加富培養(yǎng)基在基本培養(yǎng)基中加入特殊營養(yǎng)物質，如血清等，用以培養(yǎng)42鑒別培養(yǎng)基用于鑒別不同類型微生物的培養(yǎng)基。在培養(yǎng)基中加入某種特殊的化學物質，某種微生物在培養(yǎng)基中生長后能產生某種代謝產物，而這種代謝產物可以與培養(yǎng)基中的特殊化學物質發(fā)生特定的化學反應，產生明顯的特征性變化，根據這種特征性變化，可將該種微生物與其他微生物區(qū)分開來。如醋酸鉛培養(yǎng)基。鑒別培養(yǎng)基用于鑒別不同類型微生物的培養(yǎng)基。在培養(yǎng)基中加入某種43選擇培養(yǎng)基是根據某一種或某一類微生物的特殊營養(yǎng)要求或對一些物理、化學抗性而設計的培養(yǎng)基。利用這種培養(yǎng)基可以將所需要的微生物從混雜的微生物中分離出來。酵母菌分離：培養(yǎng)基可適當加入抗生素，如氯霉素、鏈霉素、新霉素或卡那霉素，抑制細菌生長。阿須貝（Ashby）培養(yǎng)基：分離固氮菌選擇培養(yǎng)基是根據某一種或某一類微生物的特殊營養(yǎng)要求或對一些物44大腸桿菌在EMB培養(yǎng)基上的菌落形態(tài)鑒別培養(yǎng)基大腸桿菌在EMB培養(yǎng)基上的菌落形態(tài)鑒別培養(yǎng)45

大腸桿菌O157：H7在快速鑒別培養(yǎng)基上的菌落特征山梨醇麥康凱瓊脂（左）37oC培養(yǎng)24h，典型大腸桿菌O157：H7菌落扁平，透明或半透明，邊緣光滑，呈淡褐色中心，直徑約2mm；梅里埃O157顯色培養(yǎng)基（右）37oC培養(yǎng)24h，典型大腸桿菌O157：H7菌落顯藍色。

大腸桿菌O157：H7在快速46

大腸桿菌O157：H7在科瑪嘉O157顯色培養(yǎng)基上的菌落特征37oC培養(yǎng)24h，典型大腸桿菌O157：H7菌落顯紫紅色，而普通大腸桿菌為藍色菌落。大腸桿菌O157：H7在科瑪嘉O147TCBS培養(yǎng)基硫代硫酸鈉檸檬酸鹽膽汁鹽蔗糖培養(yǎng)基TCBS培養(yǎng)基硫代硫酸鈉檸檬酸鹽膽汁鹽蔗糖培養(yǎng)基48CHROMagar（科瑪嘉）弧菌顯色培養(yǎng)基科瑪嘉弧菌顯色培養(yǎng)基的靈敏度比傳統培養(yǎng)基高，副溶血性弧菌會呈現紫紅色；霍亂弧菌及創(chuàng)傷弧菌呈藍色，溶藻弧菌為無色；其他的腸桿菌科細菌及革蘭陽性的細菌不會生長。CHROMagar（科瑪嘉）弧菌顯色培養(yǎng)基科瑪嘉弧菌顯色49單核增生李斯特氏菌在科瑪嘉顯色培養(yǎng)基上的菌落特征。在科瑪嘉李斯特氏菌顯色培養(yǎng)基上37oC培養(yǎng)24-48小時，出現藍色菌落，菌落周圍有一不透明環(huán)。單核增生李斯特氏菌單核增生李斯特氏菌在科瑪嘉顯色培養(yǎng)基上的菌落特征。在科瑪嘉李50單核增生李斯特氏菌在牛津瓊脂（左）和PALCAM瓊脂（右）的菌落特征。單核增生李斯特氏菌在兩種瓊脂上35oC培養(yǎng)24-48小時，出現灰綠色菌落，菌落周圍有一黑色環(huán)。

單核增生李斯特氏菌在牛津瓊脂（左）和PALCAM瓊脂（右）的51發(fā)酵過程可分為6部分：1、配制微生物擴大培養(yǎng)和產物生產的培養(yǎng)基；2、培養(yǎng)基、反應器及附屬設備的滅菌；3、培養(yǎng)數量充足的種子；4、發(fā)酵生產；5、產物提取和純化；6、廢物的排放。補充材料：微生物發(fā)酵工藝發(fā)酵過程可分為6部分：補充材料：微生物發(fā)酵工藝52微生物發(fā)酵工藝流程：種子罐搖瓶斜面發(fā)酵罐培養(yǎng)液細胞分離菌體原料培養(yǎng)基滅菌廢液排放無細胞培養(yǎng)液產物提取純化包裝微生物發(fā)酵工藝流程：種子搖瓶斜發(fā)酵培養(yǎng)液細胞菌體原料培養(yǎng)基滅53批量發(fā)酵裝置批量發(fā)酵裝置54批量發(fā)酵裝置批量發(fā)酵裝置55名詞解釋：

生長因子主動運輸基團轉位鑒別培養(yǎng)基選擇培養(yǎng)基作業(yè)名詞解釋：作業(yè)56第四章微生物的營養(yǎng)與培養(yǎng)基教學內容：微生物的六種營養(yǎng)要素微生物的營養(yǎng)類型營養(yǎng)物質進入細胞的方式培養(yǎng)基第四章微生物的營養(yǎng)與培養(yǎng)基教學內容：57微生物同其他生物一樣，需要不斷從外界環(huán)境中吸收生命活動所需的物質，以合成自身的細胞結構物質和提供機體生理活動所需的能量。營養(yǎng)物質(nutrient)——能夠滿足機體生長繁殖和完成各種生理活動所需要的物質。作用：參與細胞組成；構成酶的活性成分及物質運輸系統；提供能量。微生物同其他生物一樣，需要不斷從外界環(huán)境中吸收生命活動所需的58第一節(jié)微生物的6種營養(yǎng)要素C,H,O,N,P,S占細胞干重的97%主要以有機物、水和無機鹽形式存在；組成微生物細胞的化學元素來自于微生物生長所需營養(yǎng)，供給營養(yǎng)物質中應包括這些元素；一般地說，細胞含有某種元素的量越高，需求量就越大。6大營養(yǎng)要素：碳源、氮源、能源、無機鹽、生長因子、水第一節(jié)微生物的6種營養(yǎng)要素C,H,O,N,59一、碳源——凡能提供微生物營養(yǎng)所需的碳元素的營養(yǎng)源。碳源物質用來構成細胞結構物質或為機體提供生理活動所需的能量。包括無機碳源（CO2、碳酸鹽等）和有機碳源（通常也是能源）。一、碳源——凡能提供微生物營養(yǎng)所需的碳元素的營養(yǎng)源。60微生物的碳源類型構成元素化合物培養(yǎng)基原料有

機

碳C.H.O.N.X

C.H.O.N

C.H.O

C.H復雜蛋白質,核酸等

多數氨基酸,簡單蛋白質

糖,醇,有機酸,脂類

烴類牛肉膏,蛋白胨,花生餅粉等

氨基酸,明膠

葡萄糖,蔗糖,淀粉,糖蜜

天然氣,石油,石蠟等

無

機

碳C.O

C.O.X

CO2

NaHCO3,CaCO3等CO2

NaHCO3,CaCO3等

微生物的碳源C.O

C.O.XCO2

NaHCO3,CaC61二、氮源——合成細胞結構物質及代謝產物中含氮物質的營養(yǎng)源。包括有機氮源：蛋白質及降解產物（胨、肽、氨基酸）、尿素

無機氮源：銨鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、分子氮等。氨基酸異養(yǎng)型：需要從外界吸收現成的氨基酸作為氮源；氨基酸自養(yǎng)型：可以自行合成所需要的一切氨基酸。常用玉米漿、豆餅、花生餅及人工制取的蛋白胨、牛肉膏、銨鹽、硝酸鹽。二、氮源——合成細胞結構物質及代謝產物中含氮物質的營養(yǎng)源62三、能源——為微生物生命活動提供最初能量來源的營養(yǎng)物質或輻射能。氧化有機物（碳源）——化能異養(yǎng)型微生物氧化無機物——化能自養(yǎng)型微生物輻射能——光能營養(yǎng)型微生物三、能源——為微生物生命活動提供最初能量來源的營養(yǎng)物質或輻射63四、無機鹽——為微生物提供除C,N以外的各種重要元素。包括磷酸鹽、硫酸鹽、氯化物及含金屬元素的化合物。大量元素：生長所需濃度為10-3～10-4M，如:P,S,K,Mg,Ca,Na,Fe；微量元素：生長所需濃度為10-6～10-8M，如:Cu,Zn,Mn,Mo,Co微量元素的生理功能主要是參與酶的組成或活性。需量微小，通常不需要另行添加。四、無機鹽——為微生物提供除C,N以外的各種重要元素。64五、生長因子——某些微生物不能從普通的碳源、氮源物質合成，必須另行加入少量才能進行正常代謝的有機物質。包括維生素、氨基酸、堿基、甾醇等。需量很小，可向培養(yǎng)基添加酵母膏、牛肉膏、玉米漿、麥芽汁等。五、生長因子——某些微生物不能從普通的碳源、氮源物質合成，必65六、水在活細胞中水含量高達細胞總量的60－95％（芽孢占40％），對維持細胞形態(tài)具有重要作用；細胞內外的物質須溶解在水中才可吸收和分泌；參與生化反應：許多酶促反應必須在水溶液中進行；在許多生化反應中作為反應物或產物；作為熱的良導體，有效吸收細胞代謝中放出的熱量并將熱散發(fā)出去。六、水在活細胞中水含量高達細胞總量的60－95％（芽孢占4066第二節(jié)微生物的營養(yǎng)類型微生物根據生長所需要的碳源可分為：

自養(yǎng)型生物異養(yǎng)型生物根據能量來源分為：

光能營養(yǎng)型生物（如：微藻、藍細菌、光合細菌）

化能營養(yǎng)型生物第二節(jié)微生物的營養(yǎng)類型微生物根據生長所需要的碳源可分為：67微生物的四種營養(yǎng)類型營養(yǎng)類型主要或唯一碳源能源代表菌備注光能自養(yǎng)型CO2光能著色菌屬藍細菌含葉綠素或細菌葉綠素光能異養(yǎng)型CO2或有機物光能紅螺菌屬有機物作為供氫體化能自養(yǎng)型CO2無機物氧化氫細菌鐵細菌氧化無機物產生能量化能異養(yǎng)型有機物有機物氧化大腸桿菌等有機物作為碳源和能源微生物的四種營養(yǎng)類型主要或唯一著色菌屬含葉綠素或細菌葉綠素有68光能異養(yǎng)型例如：紅螺菌利用異丙醇為供氫體2(CH3)2CHOH+CO2

2CH3COCH3+[CH2O]+H2O光能異養(yǎng)型例如：紅螺菌利用異丙醇為供氫體69化能異養(yǎng)型微生物根據所利用的有機物的特性，分為腐生型和寄生型。四種營養(yǎng)類型的劃分并不是絕對的，在一定條件下可以轉變?；墚愷B(yǎng)型微生物根據所利用的有機物的特性，分為腐生型和寄生型70細胞壁——簡單排阻細胞膜——選擇透性不需要載體蛋白參與：單純擴散不耗能量：協助擴散（促進擴散）需要載體蛋白參與被運輸物質分子不發(fā)生化學變化：主動運輸耗能被運輸物質分子發(fā)生化學變化：基團轉位第三節(jié)營養(yǎng)物質進入細胞的方式細胞壁——簡單排阻第三節(jié)營養(yǎng)物質進入細胞的方式71一、單純擴散物質由高濃度的胞外環(huán)境向低濃度的胞內擴散。物質擴散的動力是該物質在膜內外的濃度差，運輸的速率隨膜內外濃度差的降低而減少，最終達到動態(tài)平衡。運輸速率取決于濃度差、物質的極性及分子大??；一般分子量小、脂溶性、極性小的營養(yǎng)物質易吸收；溫度高時易運輸。運輸的物質主要有水、O2、CO2、某些氨基酸分子、甘油等親水性分子、某些離子等少數物質。不能進行逆濃度運輸——不是物質運輸的主要方式。一、單純擴散物質由高濃度的胞外環(huán)境向低濃度的胞內擴散。72二、促進擴散與單純擴散的區(qū)別：溶質的運輸須借助于膜上的特異性載體蛋白的參與，對被運輸物質具有高度的專一性【透性酶…】。通過載體蛋白，將營養(yǎng)物質由高濃度的胞外環(huán)境向胞內運輸，最終達到動態(tài)平衡。通過載體蛋白分子的構型變化來完成。不能逆濃度運輸。二、促進擴散與單純擴散的區(qū)別：溶質的運輸須借助于膜上的特異性73促進擴散促進擴散74三、主動運輸與促進擴散的區(qū)別：物質的運輸需耗費代謝能，可以進行逆濃度運輸；運輸的速率不依賴于膜內外的濃度差。載體蛋白分子的構型變化需耗能，能量來自于ATP水解等。微生物生長繁殖所需的各種營養(yǎng)物質運輸的主要方式。三、主動運輸與促進擴散的區(qū)別：物質的運輸需耗費代謝能，可以進753種運輸方式的比較：各自對應？3種運輸方式的比較：各自對應？76四、基團轉位與主動運輸的區(qū)別：物質在運輸過程中發(fā)生了化學變化【一種特殊的主動運輸】。主要是厭氧和兼性厭氧微生物用于單糖、雙糖、核苷、脂肪酸的運輸。如大腸桿菌對葡萄糖的吸收——磷酸烯醇式丙酮酸－己糖磷酸轉移酶系統（PTS）：由四種蛋白質組成（酶I、酶II、酶III、HPr）四、基團轉位與主動運輸的區(qū)別：物質在運輸過程中發(fā)生了化學變化77基團轉位基團轉位78PEP

酶I

HPr~

酶III

Py

酶I~

HPr

酶III~PPP糖糖~P酶II基團轉位PEP酶IHPr~酶I79四種運輸營養(yǎng)物質方式的比較：

P94表4-5四種運輸營養(yǎng)物質方式的比較：80第四節(jié)培養(yǎng)基培養(yǎng)基（medium）：人工配制的、適合微生物生長繁殖或積累代謝產物的營養(yǎng)基質。第四節(jié)培養(yǎng)基培養(yǎng)基（medium）：81一、配制培養(yǎng)基的原則1、培養(yǎng)基必須滿足微生物的各種營養(yǎng)需求培養(yǎng)自養(yǎng)微生物的培養(yǎng)基應由簡單的無機物組成如：氧化硫桿菌的培養(yǎng)基配方：

硫粉10g,MgSO47H2O0.5g,(NH4)2SO40.4g,FeSO40.01g,KH2PO44g,CaCl20.25g,H2O1L一、配制培養(yǎng)基的原則1、培養(yǎng)基必須滿足微生物的各種營養(yǎng)需求82培養(yǎng)異養(yǎng)型微生物的培養(yǎng)基中應含有微生物所需的各種有機物質。異養(yǎng)菌常用含糖基質為碳源，氮源以消化蛋白（如蛋白胨）、銨鹽、硝酸鹽為宜，尿素也可，有些需添加生長因子。培養(yǎng)異養(yǎng)型微生物的培養(yǎng)基中應含有微生物所需的各種有機物質。83常用培養(yǎng)基（記?。┢胀毦囵B(yǎng)基：牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基牛肉膏3g，蛋白胨10g，NaCl5g，水1L，pH7.0-7.2放線菌培養(yǎng)基：高氏一號合成培養(yǎng)基酵母菌培養(yǎng)基：麥芽汁培養(yǎng)基霉菌培養(yǎng)基：查氏合成培養(yǎng)基；馬鈴薯培養(yǎng)基海洋異養(yǎng)菌培養(yǎng)基：2216E培養(yǎng)基

蛋白胨5g，酵母膏1g，FeSO40.1g，陳海水1L（或水＋2％NaCl），pH7.6常用培養(yǎng)基（記?。┢胀毦囵B(yǎng)基：牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基84馬鈴薯培養(yǎng)基馬鈴薯20g蔗糖2g自來水100mL瓊脂2gpH自然（約6.0）滅菌115C，20min馬鈴薯處理方法:

馬鈴薯去皮，切成塊加水，煮沸30min（注意火力的控制，可適當補水），用紗布過濾，濾液加糖，補足水至100ml，裝入三角瓶。

馬鈴薯培養(yǎng)基馬鈴薯20g蔗糖2g85褐藻酸鈉培養(yǎng)基褐藻酸鈉溶于1L水中，調節(jié)pH值至7.0-7.2，繼而溶入以下成分：NaNO32g;KCl0.5g;MgSO4·7H2O0.5g;FeSO4·6H2O0.01g;KH2PO41g;NaCl30g;瓊脂20g褐藻酸鈉培養(yǎng)基褐藻酸鈉溶于1L水中，調節(jié)pH值至7.0-7862、注意各種物質的濃度與配比營養(yǎng)物質在濃度合適的條件下才表現出良好的作用，濃度大反而產生抑制作用。

從營養(yǎng)貧瘠的環(huán)境中分離微生物，需用營養(yǎng)成分較低濃度的培養(yǎng)基培養(yǎng)。2、注意各種物質的濃度與配比營養(yǎng)物質在濃度合適的條件下才表現87

部分海洋細菌要求在營養(yǎng)貧瘠的培養(yǎng)基上生長。在一般營養(yǎng)較豐富的培養(yǎng)基上，有的細菌于第一次形成菌落后即迅速死亡，有的則根本不能形成菌落。這類海洋細菌在形成菌落過程中因其自身代謝產物積聚過甚而中毒致死。部分海洋細菌要求在營養(yǎng)貧瘠的培養(yǎng)基上生88營養(yǎng)物質的配比會影響微生物的生長繁殖及代謝產物的形成。如：碳氮比。一般培養(yǎng)基中C/N（原子摩爾比）＝100/0.5-2速效、遲效氮源的比例。速效（硫酸銨、蛋白質水解產物等）利于機體的生長，遲效（蛋白質）利于代謝產物的形成。營養(yǎng)物質的配比會影響微生物的生長繁殖及代謝產物的形成。893、選擇合適的培養(yǎng)條件細菌、放線菌一般為中性和微堿性（pH7.0-7.5)；酵母菌、霉菌則偏酸（pH4.5-6.0)。微生物大量產酸時，向培養(yǎng)基中添加緩沖劑或不溶性碳酸鹽（CaCO3)。大量產堿時，可添加NaHCO3從自然環(huán)境中分離微生物時，應注意盡量與微生物的原始條件一致，如鹽度、滲透壓、溫度等。3、選擇合適的培養(yǎng)條件細菌、放線菌一般為中性和微堿性（pH904、生產成本工業(yè)發(fā)酵時，應考慮培養(yǎng)基的配制成本?？刹捎靡吧参镌希ǜ缓矸圪|）及植物秸稈（纖維素、木質素等）、造紙廠廢液（戊糖及短小纖維）、發(fā)酵廢棄物（酒糟、醬渣）、食品加工廢棄物（魚漿蛋白）及其它廢棄物（糠、麩皮、豆腐渣、甘蔗渣、棉籽皮、花生殼、豆粕）。綜合利用、變廢為寶。4、生產成本工業(yè)發(fā)酵時，應考慮培養(yǎng)基的配制成本。91二、培養(yǎng)基的種類按成分分為：合成培養(yǎng)基：對其組分完全了解，如：天然培養(yǎng)基：含有化學成分不完全了解的組分（天然有機物）按物理狀態(tài)分為：固體培養(yǎng)基（瓊脂1.5－2.0%）：微生物分離、鑒定、計數、保藏半固體培養(yǎng)基（瓊脂0.2－0.7%)：觀察運動特征、鑒定、保藏液體培養(yǎng)基：大規(guī)模生產發(fā)酵二、培養(yǎng)基的種類按成分分為：92瓊脂agar從石花菜、江籬中提取的膠體多糖（紅藻多糖），基本組成為硫酸半乳糖。40C凝固，96C融化。細菌一般不會利用瓊脂agar從石花菜、江籬中提取的膠體多糖（紅藻多糖），93瓊脂利用海洋細菌產生的多糖降解酶可制備瓊膠寡糖，具有抗病毒、抗凝血、抗腫瘤活性。瓊脂糖凝膠電泳瓊脂利用海洋細菌產生的多糖降解酶可制備瓊膠寡糖，具有抗病毒94科研與生產中常用的凝固劑有瓊脂、明膠、硅膠。硅膠適合分離自養(yǎng)微生物。另外，一些天然的固體基質，如土豆塊、胡蘿卜條、饅頭塊、桔子皮等制成固體培養(yǎng)基?？蒲信c生產中常用的凝固劑有瓊脂、明膠、硅膠。硅膠適合分離自養(yǎng)95按用途分為：基礎培養(yǎng)基加富培養(yǎng)基（營養(yǎng)培養(yǎng)基）鑒別培養(yǎng)基選擇培養(yǎng)基按用途分為：96基礎培養(yǎng)基滿足一般微生物生長繁殖需要的基本營養(yǎng)基質。又名普通培養(yǎng)基如牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基基礎培養(yǎng)基滿足一般微生物生長繁殖需要的基本營養(yǎng)基質。97加富培養(yǎng)基在基本培養(yǎng)基中加入特殊營養(yǎng)物質，如血清等，用以培養(yǎng)要求苛刻的微生物。又名營養(yǎng)培養(yǎng)基。加富培養(yǎng)基在基本培養(yǎng)基中加入特殊營養(yǎng)物質，如血清等，用以培養(yǎng)98鑒別培養(yǎng)基用于鑒別不同類型微生物