微生物課件05微生物的營養(yǎng)和培養(yǎng)基

第一部分Importantmembersofmicrobialfamily第一部分1第二部分

與微生物相關(guān)的基礎(chǔ)知識

微生物的營養(yǎng)與代謝微生物的生長與環(huán)境條件微生物的遺傳與變異微生物的生態(tài)第二部分

與微生物相關(guān)的基礎(chǔ)知識微生物的營養(yǎng)與代謝2Chapter4

MicrobialNutrition微生物的營養(yǎng)

Chapter4MicrobialNutrition3Section1MicrobialnutritionSection1Microbialnutrition4一、ConceptNutrient(營養(yǎng)物)：凡能夠滿足機體生長、繁殖和完成種種生理活動所需要的物質(zhì)通常稱為微生物的營養(yǎng)物。

Nutrition(營養(yǎng))：微生物獲得與利用營養(yǎng)物質(zhì)的過程通常稱為營養(yǎng)。一、ConceptNutrient(營養(yǎng)物)：凡能夠滿足機5二、Functionofnutrient參與微生物細胞的組成提供微生物機體進行各種生理活動所需的能量形成微生物代謝產(chǎn)物的來源

營養(yǎng)物質(zhì)是微生物新陳代謝和一切生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)，失去這個基礎(chǔ)，生命也就停止二、Functionofnutrient參與微生物細胞的6三、Chemicalcomposition(一)微生物細胞的元素組成(二)微生物細胞中的物質(zhì)組成三、Chemicalcomposition(一)微生物細胞7(一)微生物細胞的元素組成干物質(zhì)的元素組成主要元素：碳、氫、氧、氮、磷、硫（97%）微量元素：鉀、鈉、鈣、鎂、鐵、錳、銅、鈷、鋅、鉬等(一)微生物細胞的元素組成8表3.1微生物細胞中主要元素含量(占干重%)表3.1微生物細胞中主要元素含量(占干重%)9(二)微生物細胞中的物質(zhì)組成有機物：蛋白質(zhì)、糖、脂、核酸、維生素?zé)o機鹽灰分水——細胞干重的70%~90%

水是微生物及一切生物細胞中含量最多的成分。微生物細胞的含水量隨種類和生長期而異。通常情況下，細菌含水量為細胞鮮重的75%～85%，酵母菌為70%～85%，絲狀真菌為85%～90%，細菌芽孢和霉菌孢子的含水量約為40%。(二)微生物細胞中的物質(zhì)組成有機物：蛋白質(zhì)、糖、脂、核酸、維10四、Nutrient營養(yǎng)物質(zhì)按照它們在機體中的生理作用不同，可以將它們區(qū)分成六大類。1.Sourceofcarbon（碳源）2.SourceofNitrogen（氮源)3.Inorganicsalt（無機鹽）4.Growthfactor（生長因子)5.Water（水分）6.Energysource（能源)四、Nutrient營養(yǎng)物質(zhì)按照它們在機體111、Sourceofcarbon一切能滿足微生物生長繁殖所需要C元素的營養(yǎng)物稱為碳源。碳源譜｛有機碳無機碳異養(yǎng)微生物自養(yǎng)微生物1、Sourceofcarbon一切能滿足12微生物課件05微生物的營養(yǎng)和培養(yǎng)基13●實驗室配制微生物培養(yǎng)基常用碳源

葡萄糖、蔗糖、可溶性淀粉●工業(yè)生產(chǎn)常用的碳源

淀粉、糖、麩皮、米糠等對于為數(shù)眾多的化能異養(yǎng)微生物來說，碳源是兼有能源功能營養(yǎng)物。

●實驗室配制微生物培養(yǎng)基常用碳源●工業(yè)生產(chǎn)常用的碳源對于為142.

SourceofNitrogen凡提供微生物生長繁殖所需要氮元素的營養(yǎng)源，稱為氮源。氮源譜｛有機氮無機氮NH3銨鹽硝酸鹽N2｛｛蛋白質(zhì)核酸氨基酸尿素2.SourceofNitrogen凡提供微15微生物課件05微生物的營養(yǎng)和培養(yǎng)基16●實驗室配制微生物培養(yǎng)基常用氮源蛋白胨、牛肉浸膏、酵母浸膏、尿素、銨鹽、硝酸鹽●工業(yè)生產(chǎn)常用的氮源尿素、玉米漿、魚粉、蠶蛹、黃豆餅、花生餅等●實驗室配制微生物培養(yǎng)基常用氮源●工業(yè)生產(chǎn)常用的氮源17

3、SourceofEnergy

為微生物生命活動提供最初能量來源的營養(yǎng)物質(zhì)和輻射能稱為能源。

化能異養(yǎng)微生物：有機物（同碳源）化學(xué)物質(zhì)化能自養(yǎng)微生物：還原態(tài)無機物能源譜

（不同碳源）—NH4+,NO2-,S,H2S,H2,Fe2+等

光能：光能自養(yǎng)和光能異養(yǎng)微生物3、SourceofEnergy

18通常指那些微生物生長所必需而且需要量很小，但微生物自身不能合成或合成量不足以滿足機體生長需要的有機化合物。

狹義：維生素廣義：維生素、氨基酸、嘌呤及嘧啶4.Growthfactor(生長因子)通常指那些微生物生長所必需而且需要量很小，但微生物195.Inorganicsalt凡生長所需濃度在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；凡生長所需濃度需濃度為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。5.Inorganicsalt凡生長所需濃度在10-3～1206、Water功能1.是微生物細胞的重要組成部分，使原生質(zhì)保持溶膠狀態(tài)，物質(zhì)溶劑和運輸介質(zhì)的作用，保證代謝正常進行2.是物質(zhì)代謝的原料3.有效控制細胞內(nèi)的溫度變化6、Water功能21微生物與動植物營養(yǎng)要素的比較微生物與動植物營養(yǎng)要素的比較22Section2、Nutritionaltypes1.光能無機自養(yǎng)型微生物2.光能有機異養(yǎng)型微生物3.化能無機自養(yǎng)型微生物4.化能有機異養(yǎng)型微生物老虎：食肉動物羊：食草動物豬：雜食動物

異養(yǎng)型：有機碳碳源：自養(yǎng)型：無機碳

光能營養(yǎng)型：太陽光能能源：化能營養(yǎng)型：化合物氧化無機營養(yǎng)型：還原性無機物電子供體有機營養(yǎng)型：有機物Section2、Nutritionaltypes231、光能無機自養(yǎng)型(photolithotroph)

也稱光能自養(yǎng)型，是一類具有光合色素、能利用光能并以水或還原態(tài)無機物為供氫體同化CO2的微生物。

碳源——CO2為唯一或主要碳源能源——光能例：CO2+H2O[CH2O]+O22CO2+H2S+2H2O2[CH2O]+H2SO4CO2+2H2SCH2O]+H2O+2S藻類和藍細菌1、光能無機自養(yǎng)型(photolithotroph)

24（1）產(chǎn)氧光合作用

----藻類和藍細菌細胞內(nèi)含有葉綠素，能與高等植物一樣利用光能分解水產(chǎn)生氧氣并還原CO2為有機碳化物，其反應(yīng)通式為：光能

CO2+H2O----------［CH2O］+O2↑葉綠素

藻類的葉綠體中含有葉綠素a和類胡蘿卜素，其它光合色素隨類群而異。藻類多數(shù)水生，只要環(huán)境中有光照、少量氮素和無機鹽就能生長（1）產(chǎn)氧光合作用

----藻類和藍細菌細胞內(nèi)含有葉綠素25（2）不產(chǎn)氧光合作用

----光合細菌(紫色細菌和綠色細菌)與藍細菌不同，細胞內(nèi)含有類似于葉綠素的菌綠素，但不能進行以H2O為供氫體的非環(huán)式光合磷酸化作用，也不產(chǎn)生氧氣。光合細菌吸收光能，以還原態(tài)無機硫化物(H2S、S或S2O3-2等)為氫或電子供體同化CO2，代表性反應(yīng)為：光能

CO2+2H2S-----------[CH2O］+H2O+2S

葉綠素光合細菌分為紫色細菌和綠色細菌兩大類群。（2）不產(chǎn)氧光合作用

----光合細菌(紫色細菌和綠色細262、光能有機異養(yǎng)型微生物

光能異養(yǎng)型：能利用光能、以簡單有機物(有機酸、醇等)為供氫體同化CO2的微生物類群稱為光能有機營養(yǎng)型碳源——CO2能源——光

例：RhodospirillumCO2+2CH3CHOHCH3(CH2O)+2CH3COCH3+H2O

2、光能有機異養(yǎng)型微生物

光能異養(yǎng)型：能利用光能、以簡單有273、化能無機自養(yǎng)型微生物

化能自養(yǎng)型：能通過氧化無機物獲得能量并能以CO2為主要或唯一碳源的微生物稱為化能無機營養(yǎng)型微生物，或稱為化能自養(yǎng)型微生物。碳源——CO2能源——來自氧化某種還原態(tài)無機物例：2NH3+2O22HNO2+4H++能量CO2+4H+(CH2O)+H2O3、化能無機自養(yǎng)型微生物

化能自養(yǎng)型：能通過氧化無機物獲得284、化能有機異養(yǎng)型微生物

凡以有機物為碳源、能源和供氫體的微生物稱為化能有機營養(yǎng)型微生物，也稱化能異養(yǎng)型微生物。碳源——有機物能源——有機物可分為：

寄生型微生物——寄生于活的生物體腐生型微生物——以死亡的生物有機體為營養(yǎng)原料自然界中絕大部分的微生物為化能有機營養(yǎng)型微生物4、化能有機異養(yǎng)型微生物

凡以有機物為碳源、能源和供氫29四種營養(yǎng)類型的對比營養(yǎng)類型電子供體碳源能源例樣光能無機自養(yǎng)型H2,H2S,S,H2OCO2光能紅硫細菌，藍細菌，藻類光能有機異養(yǎng)型有機物有機物光能紅螺細菌化能無機自養(yǎng)型H2,H2S,Fe2+,NH3或NO2-CO2化學(xué)能（無機物氧化）氫細菌,硫桿菌,硝化細菌,大多數(shù)產(chǎn)甲烷菌化能有機異養(yǎng)型有機物有機物化學(xué)能（有機物氧化）大多數(shù)微生物，原生動物四種營養(yǎng)類型的對比營養(yǎng)類型電子供體碳源能源例30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；例如紫色非硫細菌(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C31Section3微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)的方式Section3微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)的方式321、單純擴散物質(zhì)擴散的動力:膜內(nèi)外的濃度差特點：

不消耗能量不發(fā)生化學(xué)變化非特異性。僅依膜上小孔的大小和形狀對被擴散的物質(zhì)分子的大小和形狀具有選擇性被運輸?shù)奈镔|(zhì)是小分子量和脂溶性物，水，氣體、甘油和某些離子1、單純擴散物質(zhì)擴散的動力:膜內(nèi)外的濃度差332、促進擴散借助膜上的載體蛋白，具有高度的立體專一性。載體蛋白能促進物質(zhì)運輸，但不能進行逆濃度梯度運輸。特點：

需要特異性的載體蛋白不消耗能量可加快運輸速度，但不能逆濃度運輸2、促進擴散借助膜上的載體蛋白，具有高度的立體專343、主動運送有特異性的載體蛋白參與需要消耗能量可以逆濃度梯度運輸微生物的主要物質(zhì)運輸方式3、主動運送有特異性的載體蛋白參與354、基團移位是指一類既需特異性載體蛋白的參與，又耗能的一種物質(zhì)運送方式。其特點是溶質(zhì)在運送前后還會發(fā)生分子結(jié)構(gòu)的變化，因此不同于一般的主動運送。4、基團移位是指一類既需特異性載體蛋白的參與，又耗能的一種物36

葡萄糖通過基團移位

運輸過程的化學(xué)反應(yīng)

1）PEP+HPr酶I磷酸~HPr+丙酮酸

2）磷酸~HPr+葡萄糖酶II6-磷酸葡萄糖+HPr葡萄糖通過基團移位

運輸過程的37基團轉(zhuǎn)位運輸葡萄糖示意圖基團轉(zhuǎn)位運輸葡萄糖示意圖38基團移位示意圖基團移位示意圖39

Section4

Culturemedium是人工配制的適合于不同微生物生長繁殖或積累代謝產(chǎn)物用的混合營養(yǎng)料。培養(yǎng)基約有數(shù)千種。Section4

Culturemedium是人工配40一、選用和設(shè)計培養(yǎng)基的原則和方法目的明確營養(yǎng)協(xié)調(diào)理化條件適宜經(jīng)濟節(jié)約一、選用和設(shè)計培養(yǎng)基的原則和方法目的明確營養(yǎng)協(xié)調(diào)理化條件適宜411.目的明確根據(jù)不同的微生物的營養(yǎng)要求配制針對強的培養(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5gNH4H2PO41gNaCl5gMgSO4.7H2O0.2gK2HPO41gH2O1000ml1.目的明確根據(jù)不同的微生物的營養(yǎng)要求配制針對強的培養(yǎng)基。培42常見的培養(yǎng)四大類微生物的培養(yǎng)基細菌（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）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，用碘液試驗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常見的培養(yǎng)四大類微生物的培養(yǎng)基細菌（牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基）：放432.營養(yǎng)協(xié)調(diào)培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)濃度合適時微生物才能生長良好，營養(yǎng)物質(zhì)濃度過低時不能滿足微生物正常生長所需，濃度過高時則可能對微生物生長起抑制作用。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，有時也指培養(yǎng)基中還原糖與粗蛋白之比。例如，在利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸的過程中，培養(yǎng)基碳氮比為4/1時，菌體量繁殖，谷氨酸積累少；當(dāng)培養(yǎng)基碳氮比為3/1時，菌體繁殖受到抑制，谷氨酸產(chǎn)量則大量增加。2.營養(yǎng)協(xié)調(diào)培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)濃度合適時微生物才能生長良好443.理化條件適宜pH水活度氧化還原電位3.理化條件適宜pH水活度氧化還原電位45a.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，或在進行工業(yè)發(fā)酵時補加酸、堿。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46b.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：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,αw過低時,微生物生長的遲緩期延長,生長速率和總生長量減少。微生物不同，其生長的最適αw不同。b.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47c.氧化還原電位氧化還原電位又稱氧化還原電勢（redoxpotential），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的一種指標，其單位是V（伏）或mV（毫伏）。不同類型微生物生長對氧化還原電位的要求不同好氧性微生物：+0.1伏以上時可正常生長,以+0.3～+0.4伏為宜；厭氧性微生物：低于+0.1伏條件下生長；兼性厭氧微生物：+0.1伏以上時進行好氧呼吸,+0.1伏以下時進行發(fā)酵。c.氧化還原電位氧化還原電位又稱氧化還原電勢（redox484.經(jīng)濟節(jié)約以粗代精以野代家以廢代好以國代進以簡代繁以氮代朊以烴代糧以纖代糖4.經(jīng)濟節(jié)約以粗代精以野代家以廢代好以國代進以簡代繁以氮代49二、培養(yǎng)基的類型及應(yīng)用培養(yǎng)基種類繁多，根據(jù)其成分、物理狀態(tài)和用途可將培養(yǎng)分成多種類型。按成分不同劃分天然培養(yǎng)基合成培養(yǎng)基含用化學(xué)成分還不清楚或化學(xué)成分不恒定的天然有機物牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、麥芽汁培養(yǎng)基化學(xué)成分完全了解的物質(zhì)配制而成的培養(yǎng)基高氏1號培養(yǎng)基、查氏培養(yǎng)基二、培養(yǎng)基的類型及應(yīng)用培養(yǎng)基種類繁多，根據(jù)其成分、物理狀50按物理狀態(tài)不同劃分固體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基在液體培養(yǎng)基中加入一定量凝固劑，使其成為固體狀態(tài)，瓊脂含量一般為1.5%-2.0%瓊脂含量一般為0.2%-0.7%不加任何凝固劑半固體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基常用來進行微生物的分離、鑒定、活菌計數(shù)及菌種保藏觀察微生物的運動特征、分類鑒定及噬菌體效價滴定大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)及在實驗室進行微生物的基礎(chǔ)理論和應(yīng)用方面的研究按物理狀態(tài)不同劃分固體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基在液體培養(yǎng)基中加入一定51補充：（1）理想的凝固劑需具備的條件：A、不被所培養(yǎng)的微生物分解利用；B、在微生物生長的溫度范圍內(nèi)保持固體狀態(tài)；C、凝固點溫度不能太低，否則不利于微生物的生長。D、對所培養(yǎng)的微生物無毒害作用。E、在滅菌過程中不會被破壞。F、透明度好，粘著力強；G、配制方便且價格低廉。補充：（1）理想的凝固劑需具備的條件：52補充：（2）常用的凝固劑A、瓊脂：由藻類（石花菜）中提取的一種高度分支的復(fù)雜多糖。B、明膠：是由膠原蛋白制備得到的產(chǎn)物。但凝固點太低，且某些細菌和許多真菌能分離液化明膠，目前較少用之。C、硅膠：是由無機的硅酸鈉（Na2SiO3)補鹽酸及硫酸中和時凝聚而成的膠體，它不含有有機物，適合配制分離與培養(yǎng)自養(yǎng)型微生物的培養(yǎng)基。補充：（2）常用的凝固劑53按用途不同劃分基礎(chǔ)培養(yǎng)基鑒別培養(yǎng)基含有一般微生物生長繁殖所需的基本營養(yǎng)物質(zhì)的培養(yǎng)基用來將某種或某類微生物從混雜的微生物群體中分離出來的培養(yǎng)基用于鑒別不同類型微生物的培養(yǎng)基選擇培養(yǎng)基在基礎(chǔ)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)基微生物產(chǎn)生某種代謝產(chǎn)物，與培養(yǎng)基中的特殊化學(xué)物質(zhì)發(fā)生特定的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生明顯的特征變化牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基是最常用的基礎(chǔ)培養(yǎng)基加富培養(yǎng)基特殊營養(yǎng)物質(zhì)包括血液、血清、酵母浸膏、動植物組織液等在培養(yǎng)基中加入相應(yīng)的特殊營養(yǎng)物質(zhì)或化學(xué)物質(zhì)，抑制不需要的微生物的生長，有利于所需微生物的生長按用途不同劃分基礎(chǔ)培養(yǎng)基鑒別培養(yǎng)基含有一般微生物生長繁殖所需54TheendTheend55第一部分Importantmembersofmicrobialfamily第一部分56第二部分

與微生物相關(guān)的基礎(chǔ)知識

微生物的營養(yǎng)與代謝微生物的生長與環(huán)境條件微生物的遺傳與變異微生物的生態(tài)第二部分

與微生物相關(guān)的基礎(chǔ)知識微生物的營養(yǎng)與代謝57Chapter4

MicrobialNutrition微生物的營養(yǎng)

Chapter4MicrobialNutrition58Section1MicrobialnutritionSection1Microbialnutrition59一、ConceptNutrient(營養(yǎng)物)：凡能夠滿足機體生長、繁殖和完成種種生理活動所需要的物質(zhì)通常稱為微生物的營養(yǎng)物。

Nutrition(營養(yǎng))：微生物獲得與利用營養(yǎng)物質(zhì)的過程通常稱為營養(yǎng)。一、ConceptNutrient(營養(yǎng)物)：凡能夠滿足機60二、Functionofnutrient參與微生物細胞的組成提供微生物機體進行各種生理活動所需的能量形成微生物代謝產(chǎn)物的來源

營養(yǎng)物質(zhì)是微生物新陳代謝和一切生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)，失去這個基礎(chǔ)，生命也就停止二、Functionofnutrient參與微生物細胞的61三、Chemicalcomposition(一)微生物細胞的元素組成(二)微生物細胞中的物質(zhì)組成三、Chemicalcomposition(一)微生物細胞62(一)微生物細胞的元素組成干物質(zhì)的元素組成主要元素：碳、氫、氧、氮、磷、硫（97%）微量元素：鉀、鈉、鈣、鎂、鐵、錳、銅、鈷、鋅、鉬等(一)微生物細胞的元素組成63表3.1微生物細胞中主要元素含量(占干重%)表3.1微生物細胞中主要元素含量(占干重%)64(二)微生物細胞中的物質(zhì)組成有機物：蛋白質(zhì)、糖、脂、核酸、維生素?zé)o機鹽灰分水——細胞干重的70%~90%

水是微生物及一切生物細胞中含量最多的成分。微生物細胞的含水量隨種類和生長期而異。通常情況下，細菌含水量為細胞鮮重的75%～85%，酵母菌為70%～85%，絲狀真菌為85%～90%，細菌芽孢和霉菌孢子的含水量約為40%。(二)微生物細胞中的物質(zhì)組成有機物：蛋白質(zhì)、糖、脂、核酸、維65四、Nutrient營養(yǎng)物質(zhì)按照它們在機體中的生理作用不同，可以將它們區(qū)分成六大類。1.Sourceofcarbon（碳源）2.SourceofNitrogen（氮源)3.Inorganicsalt（無機鹽）4.Growthfactor（生長因子)5.Water（水分）6.Energysource（能源)四、Nutrient營養(yǎng)物質(zhì)按照它們在機體661、Sourceofcarbon一切能滿足微生物生長繁殖所需要C元素的營養(yǎng)物稱為碳源。碳源譜｛有機碳無機碳異養(yǎng)微生物自養(yǎng)微生物1、Sourceofcarbon一切能滿足67微生物課件05微生物的營養(yǎng)和培養(yǎng)基68●實驗室配制微生物培養(yǎng)基常用碳源

葡萄糖、蔗糖、可溶性淀粉●工業(yè)生產(chǎn)常用的碳源

淀粉、糖、麩皮、米糠等對于為數(shù)眾多的化能異養(yǎng)微生物來說，碳源是兼有能源功能營養(yǎng)物。

●實驗室配制微生物培養(yǎng)基常用碳源●工業(yè)生產(chǎn)常用的碳源對于為692.

SourceofNitrogen凡提供微生物生長繁殖所需要氮元素的營養(yǎng)源，稱為氮源。氮源譜｛有機氮無機氮NH3銨鹽硝酸鹽N2｛｛蛋白質(zhì)核酸氨基酸尿素2.SourceofNitrogen凡提供微70微生物課件05微生物的營養(yǎng)和培養(yǎng)基71●實驗室配制微生物培養(yǎng)基常用氮源蛋白胨、牛肉浸膏、酵母浸膏、尿素、銨鹽、硝酸鹽●工業(yè)生產(chǎn)常用的氮源尿素、玉米漿、魚粉、蠶蛹、黃豆餅、花生餅等●實驗室配制微生物培養(yǎng)基常用氮源●工業(yè)生產(chǎn)常用的氮源72

3、SourceofEnergy

為微生物生命活動提供最初能量來源的營養(yǎng)物質(zhì)和輻射能稱為能源。

化能異養(yǎng)微生物：有機物（同碳源）化學(xué)物質(zhì)化能自養(yǎng)微生物：還原態(tài)無機物能源譜

（不同碳源）—NH4+,NO2-,S,H2S,H2,Fe2+等

光能：光能自養(yǎng)和光能異養(yǎng)微生物3、SourceofEnergy

73通常指那些微生物生長所必需而且需要量很小，但微生物自身不能合成或合成量不足以滿足機體生長需要的有機化合物。

狹義：維生素廣義：維生素、氨基酸、嘌呤及嘧啶4.Growthfactor(生長因子)通常指那些微生物生長所必需而且需要量很小，但微生物745.Inorganicsalt凡生長所需濃度在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；凡生長所需濃度需濃度為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。5.Inorganicsalt凡生長所需濃度在10-3～1756、Water功能1.是微生物細胞的重要組成部分，使原生質(zhì)保持溶膠狀態(tài)，物質(zhì)溶劑和運輸介質(zhì)的作用，保證代謝正常進行2.是物質(zhì)代謝的原料3.有效控制細胞內(nèi)的溫度變化6、Water功能76微生物與動植物營養(yǎng)要素的比較微生物與動植物營養(yǎng)要素的比較77Section2、Nutritionaltypes1.光能無機自養(yǎng)型微生物2.光能有機異養(yǎng)型微生物3.化能無機自養(yǎng)型微生物4.化能有機異養(yǎng)型微生物老虎：食肉動物羊：食草動物豬：雜食動物

異養(yǎng)型：有機碳碳源：自養(yǎng)型：無機碳

光能營養(yǎng)型：太陽光能能源：化能營養(yǎng)型：化合物氧化無機營養(yǎng)型：還原性無機物電子供體有機營養(yǎng)型：有機物Section2、Nutritionaltypes781、光能無機自養(yǎng)型(photolithotroph)

也稱光能自養(yǎng)型，是一類具有光合色素、能利用光能并以水或還原態(tài)無機物為供氫體同化CO2的微生物。

碳源——CO2為唯一或主要碳源能源——光能例：CO2+H2O[CH2O]+O22CO2+H2S+2H2O2[CH2O]+H2SO4CO2+2H2SCH2O]+H2O+2S藻類和藍細菌1、光能無機自養(yǎng)型(photolithotroph)

79（1）產(chǎn)氧光合作用

----藻類和藍細菌細胞內(nèi)含有葉綠素，能與高等植物一樣利用光能分解水產(chǎn)生氧氣并還原CO2為有機碳化物，其反應(yīng)通式為：光能

CO2+H2O----------［CH2O］+O2↑葉綠素

藻類的葉綠體中含有葉綠素a和類胡蘿卜素，其它光合色素隨類群而異。藻類多數(shù)水生，只要環(huán)境中有光照、少量氮素和無機鹽就能生長（1）產(chǎn)氧光合作用

----藻類和藍細菌細胞內(nèi)含有葉綠素80（2）不產(chǎn)氧光合作用

----光合細菌(紫色細菌和綠色細菌)與藍細菌不同，細胞內(nèi)含有類似于葉綠素的菌綠素，但不能進行以H2O為供氫體的非環(huán)式光合磷酸化作用，也不產(chǎn)生氧氣。光合細菌吸收光能，以還原態(tài)無機硫化物(H2S、S或S2O3-2等)為氫或電子供體同化CO2，代表性反應(yīng)為：光能

CO2+2H2S-----------[CH2O］+H2O+2S

葉綠素光合細菌分為紫色細菌和綠色細菌兩大類群。（2）不產(chǎn)氧光合作用

----光合細菌(紫色細菌和綠色細812、光能有機異養(yǎng)型微生物

光能異養(yǎng)型：能利用光能、以簡單有機物(有機酸、醇等)為供氫體同化CO2的微生物類群稱為光能有機營養(yǎng)型碳源——CO2能源——光

例：RhodospirillumCO2+2CH3CHOHCH3(CH2O)+2CH3COCH3+H2O

2、光能有機異養(yǎng)型微生物

光能異養(yǎng)型：能利用光能、以簡單有823、化能無機自養(yǎng)型微生物

化能自養(yǎng)型：能通過氧化無機物獲得能量并能以CO2為主要或唯一碳源的微生物稱為化能無機營養(yǎng)型微生物，或稱為化能自養(yǎng)型微生物。碳源——CO2能源——來自氧化某種還原態(tài)無機物例：2NH3+2O22HNO2+4H++能量CO2+4H+(CH2O)+H2O3、化能無機自養(yǎng)型微生物

化能自養(yǎng)型：能通過氧化無機物獲得834、化能有機異養(yǎng)型微生物

凡以有機物為碳源、能源和供氫體的微生物稱為化能有機營養(yǎng)型微生物，也稱化能異養(yǎng)型微生物。碳源——有機物能源——有機物可分為：

寄生型微生物——寄生于活的生物體腐生型微生物——以死亡的生物有機體為營養(yǎng)原料自然界中絕大部分的微生物為化能有機營養(yǎng)型微生物4、化能有機異養(yǎng)型微生物

凡以有機物為碳源、能源和供氫84四種營養(yǎng)類型的對比營養(yǎng)類型電子供體碳源能源例樣光能無機自養(yǎng)型H2,H2S,S,H2OCO2光能紅硫細菌，藍細菌，藻類光能有機異養(yǎng)型有機物有機物光能紅螺細菌化能無機自養(yǎng)型H2,H2S,Fe2+,NH3或NO2-CO2化學(xué)能（無機物氧化）氫細菌,硫桿菌,硝化細菌,大多數(shù)產(chǎn)甲烷菌化能有機異養(yǎng)型有機物有機物化學(xué)能（有機物氧化）大多數(shù)微生物，原生動物四種營養(yǎng)類型的對比營養(yǎng)類型電子供體碳源能源例85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；例如紫色非硫細菌(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C86Section3微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)的方式Section3微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)的方式871、單純擴散物質(zhì)擴散的動力:膜內(nèi)外的濃度差特點：

不消耗能量不發(fā)生化學(xué)變化非特異性。僅依膜上小孔的大小和形狀對被擴散的物質(zhì)分子的大小和形狀具有選擇性被運輸?shù)奈镔|(zhì)是小分子量和脂溶性物，水，氣體、甘油和某些離子1、單純擴散物質(zhì)擴散的動力:膜內(nèi)外的濃度差882、促進擴散借助膜上的載體蛋白，具有高度的立體專一性。載體蛋白能促進物質(zhì)運輸，但不能進行逆濃度梯度運輸。特點：

需要特異性的載體蛋白不消耗能量可加快運輸速度，但不能逆濃度運輸2、促進擴散借助膜上的載體蛋白，具有高度的立體專893、主動運送有特異性的載體蛋白參與需要消耗能量可以逆濃度梯度運輸微生物的主要物質(zhì)運輸方式3、主動運送有特異性的載體蛋白參與904、基團移位是指一類既需特異性載體蛋白的參與，又耗能的一種物質(zhì)運送方式。其特點是溶質(zhì)在運送前后還會發(fā)生分子結(jié)構(gòu)的變化，因此不同于一般的主動運送。4、基團移位是指一類既需特異性載體蛋白的參與，又耗能的一種物91

葡萄糖通過基團移位

運輸過程的化學(xué)反應(yīng)

1）PEP+HPr酶I磷酸~HPr+丙酮酸

2）磷酸~HPr+葡萄糖酶II6-磷酸葡萄糖+HPr葡萄糖通過基團移位

運輸過程的92基團轉(zhuǎn)位運輸葡萄糖示意圖基團轉(zhuǎn)位運輸葡萄糖示意圖93基團移位示意圖基團移位示意圖94

Section4

Culturemedium是人工配制的適合于不同微生物生長繁殖或積累代謝產(chǎn)物用的混合營養(yǎng)料。培養(yǎng)基約有數(shù)千種。Section4

Culturemedium是人工配95一、選用和設(shè)計培養(yǎng)基的原則和方法目的明確營養(yǎng)協(xié)調(diào)理化條件適宜經(jīng)濟節(jié)約一、選用和設(shè)計培養(yǎng)基的原則和方法目的明確營養(yǎng)協(xié)調(diào)理化條件適宜961.目的明確根據(jù)不同的微生物的營養(yǎng)要求配制針對強的培養(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5gNH4H2PO41gNaCl5gMgSO4.7H2O0.2gK2HPO41gH2O1000ml1.目的明確根據(jù)不同的微生物的營養(yǎng)要求配制針對強的培養(yǎng)基。培97常見的培養(yǎng)四大類微生物的培養(yǎng)基細菌（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）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，用碘液試驗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常見的培養(yǎng)四大類微生物的培養(yǎng)基細菌（牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基）：放982.營養(yǎng)協(xié)調(diào)培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)濃度合適時微生物才能生長良好，營養(yǎng)物質(zhì)濃度過低時不能滿足微生物正常生長所需，濃度過高時則可能對微生物生長起抑制作用。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，有時也指培養(yǎng)基中還原糖與粗蛋白之比。例如，在利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸的過程中，培養(yǎng)基碳氮比為4/1時，菌體量繁殖，谷氨酸積累少；當(dāng)培養(yǎng)基碳氮比為3/1時，菌體繁殖受到抑制，谷氨酸產(chǎn)量則大量增加。2.營養(yǎng)協(xié)調(diào)培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)濃度合適時微生物才能生長良好993.理化條件適宜pH水活度氧化還原電位3.理化條件適宜pH水活度氧化還原電位100a.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