04營(yíng)養(yǎng)-本科必修課-食品微生物

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)微生物學(xué)精品課程山東農(nóng)業(yè)大學(xué)微生物學(xué)精品課程山東農(nóng)業(yè)大學(xué)微生物學(xué)精品課程山東農(nóng)業(yè)大學(xué)微生物學(xué)精品課程山東農(nóng)業(yè)大學(xué)微生物學(xué)精品課程山東農(nóng)業(yè)大學(xué)微生物學(xué)精品課程山東農(nóng)業(yè)大學(xué)微生物學(xué)課程山東農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院第四章

微生物的營(yíng)養(yǎng)和培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)（或營(yíng)養(yǎng)作用，nutrition）是指生物體從外部環(huán)境攝取其生命活動(dòng)所必需的能量和物質(zhì)，以滿足其生長(zhǎng)和繁殖需要的一種生理功能。營(yíng)養(yǎng)物（或營(yíng)養(yǎng)，nutrient）：指具有營(yíng)養(yǎng)功能的物質(zhì)。在微生物學(xué)中，常包括光能這種非物質(zhì)形式的能源。第一節(jié)

微生物的六種營(yíng)養(yǎng)要素

化學(xué)組成:

碳、氫、氧、氮、硫、磷、鈣、鎂、鉀、氯及多種微量元素。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì):

“營(yíng)養(yǎng)上的統(tǒng)一性”微生物細(xì)胞的構(gòu)成微生物細(xì)胞中主要元素含量(占干重%)采用高溫（105℃）烘干、低溫真空干燥和紅外線烘干等方法將細(xì)胞干燥至恒重即為干重。元素細(xì)菌酵母菌真菌碳～50～50～48氮～15～12～5氫～8～7～7氧～20～31～40磷～3────硫～1────

微生物細(xì)胞的化學(xué)元素組成也常隨菌齡及培養(yǎng)時(shí)間的不同而在一定范圍內(nèi)發(fā)生變化，幼齡的比老齡的含氮量高，在氮源豐富的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的細(xì)胞比氮源相對(duì)貧乏的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的細(xì)胞含氮量高。一、碳源類型元素水平化合物水平培養(yǎng)基原料水平有機(jī)碳C?H?O?N?X復(fù)雜蛋白質(zhì)、核酸等牛肉膏、蛋白胨、花生餅粉等C?H?O?N多氨基酸，簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)一般氨基酸、明膠等C?H?O糖、有機(jī)酸、醇、脂等葡萄糖、蔗糖、各種淀粉、糖蜜等C?H烴類天然氣、石油及其不同餾分、石蠟油無(wú)機(jī)碳C（？）————C?OCO2CO2C?O?XNaHCO3、CaCO3等NaHCO3、CaCO3、白堊等碳源主要功能

①細(xì)胞中的碳素來(lái)源；②提供微生物生長(zhǎng)發(fā)育所需的能量。

對(duì)一切異養(yǎng)微生物來(lái)說(shuō)，其碳源同時(shí)又兼作能源，因此，這種碳源又稱雙功能營(yíng)養(yǎng)物。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、氨基酸等與糖類比效果較差，有機(jī)酸較難進(jìn)入細(xì)胞，進(jìn)入細(xì)胞后會(huì)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、石油餾份、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、白堊等其它芳香族化合物、氰化物、蛋白質(zhì)、肽、核酸等為自養(yǎng)微生物所利用。利用這些物質(zhì)的微生物在環(huán)境保護(hù)方面有重要作用當(dāng)環(huán)境中缺乏碳源物質(zhì)時(shí),可被微生物作為碳源而降解利用微生物利用的碳源物質(zhì)發(fā)酵工業(yè)常用的碳源山芋粉、玉米粉、麩皮、廢糖蜜、野生植物淀粉等。二、氮源(nitrogensource)

類型元素水平化合物水平培養(yǎng)基原料水平有機(jī)氮N?C?H?O?X復(fù)雜蛋白質(zhì)、核酸等牛肉膏、酵母膏、餅粕粉、蠶蛹粉N?C?H?O尿素、氨基酸，簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)等尿素、蛋白胨、明膠等無(wú)機(jī)氮N?HNH3、銨鹽等（NH4）2SO4等N?O硝酸鹽等KNO3等NN2

空氣微生物的氮源譜

氮源的主要功能提供合成原生質(zhì)和細(xì)胞其他結(jié)構(gòu)的氮素來(lái)源，一般不提供能量，但硝化細(xì)菌是利用銨鹽或硝酸鹽作為氮源和能源的。

對(duì)氮源的分析能把非氨基酸類的簡(jiǎn)單氮源自行合成所需要的一切氨基酸，稱為“氨基酸自養(yǎng)型生物”。需要從外界吸收現(xiàn)成的氨基酸作氮源的微生物，則稱為“氨基酸異養(yǎng)型生物”。

無(wú)機(jī)氮源：銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、氮?dú)獾?；有機(jī)氮源：尿素、氨基酸、蛋白質(zhì)等。種類氮源物質(zhì)備注蛋白質(zhì)類蛋白質(zhì)及其不同程度降解產(chǎn)物（胨、肽、氨基酸等）大分子蛋白質(zhì)難進(jìn)入細(xì)胞，一些真菌和少數(shù)細(xì)菌能分泌胞外蛋白酶，將大分子蛋白質(zhì)降解利用，而多數(shù)細(xì)菌只能利用分子量較小其降解產(chǎn)物氨及銨鹽NH3、(NH3)2SO4等容易被微生物吸收利用硝酸鹽KNO3

等容易被微生物吸收利用分子氮N2固氮微生物可利用，但當(dāng)環(huán)境中有化合態(tài)氮源時(shí)，固氮微生物就失去固氮能力其它嘌呤、嘧啶、大腸桿菌不能以嘧啶作為唯一氮源，在氮在氮限量的葡萄糖培養(yǎng)基上生長(zhǎng)時(shí),可通過(guò)誘導(dǎo)作用先合成分解嘧啶的酶,然后再分解并利用嘧啶脲、胺、酰胺、氰化物可不同程度地被微生物作為氮源加以利用微生物利用的氮源物質(zhì)發(fā)酵工業(yè)常用的氮源銨鹽、硝酸鹽、牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、魚粉、蠶蛹粉、豆餅粉、花生餅粉等。三、能源（energysource)

能源：能為微生物的生命活動(dòng)提供最初能量來(lái)源的營(yíng)養(yǎng)物或輻射能。

能源譜:①

化學(xué)物質(zhì)有機(jī)物：化能異養(yǎng)微生物的能源（同碳源）無(wú)機(jī)物：化能自養(yǎng)微生物的能源（不同于碳源）；化能自養(yǎng)型的微生物，其利用的能源物質(zhì)是一些還原態(tài)的無(wú)機(jī)物質(zhì)，如NH4+

、NO2-、S、H2S、H2、Fe2+

等。②

輻射能光能自養(yǎng)和光能異養(yǎng)微生物的能源四、生長(zhǎng)因子（growthfactor)

生長(zhǎng)因子：是一類對(duì)微生物正常代謝必不可少且不能用簡(jiǎn)單的碳源或氮源自行合成的有機(jī)物。廣義生長(zhǎng)因子：除維生素外，還包括堿基、卟啉及其衍生物、甾醇、胺類、C4~C8的分枝或直鏈脂肪酸，以及需要量較大的氨基酸。狹義生長(zhǎng)因子：指維生素。

生長(zhǎng)因子功能構(gòu)成細(xì)胞成分；調(diào)節(jié)代謝，維持生命的正?；顒?dòng)。維生素轉(zhuǎn)移的對(duì)象代謝功能硫胺素(B1)乙醛基焦磷酸硫胺素是脫羧酶、轉(zhuǎn)醛酶、轉(zhuǎn)酮酶的輔基，與α-酮酸的氧化脫羧和酮基轉(zhuǎn)移有關(guān)核黃素(B2)氫、電子黃素核苷酸FMN和FAD的前體，他們構(gòu)成黃素蛋白的輔基，轉(zhuǎn)移氫煙酸（B5）氫、電子NAD和NADP前體，是脫氫酶的輔酶，參與遞氫過(guò)程及氧化還原反應(yīng)吡哆醇(B6)氨基磷酸吡哆醛是氨基酸消旋酶、轉(zhuǎn)氨酶與脫羧酶的輔基，參與氨基酸的消旋、脫羧和轉(zhuǎn)氨泛酸酰基輔酶A的前體，乙酰載體的輔基，轉(zhuǎn)移酰基，參與糖和脂肪酸的合成葉酸甲基即輔酶F（四氫葉酸），參與一碳基的轉(zhuǎn)移，與合成嘌呤、嘧啶、核苷酸、絲氨酸和甲硫氨酸有關(guān)生物素（H）羧基羧化酶輔基，在CO2固定、氨基酸和脂肪酸合成及糖代謝中起作用維生素B12羧基，甲基鈷酰胺輔酶，參與一碳基傳遞，與甲硫氨酸和胸苷酸的合成和異構(gòu)化有關(guān)維生素的生理功能

按照微生物對(duì)生長(zhǎng)因子的需要與否，將它們的關(guān)系分以下幾類：①生長(zhǎng)因子自養(yǎng)型微生物：不需要從外界吸收任何生長(zhǎng)因子。多數(shù)真菌、放線菌和不少細(xì)菌、大腸桿菌。②生長(zhǎng)因子異養(yǎng)型微生物：需要從外界吸收多種生長(zhǎng)因子才能維持正常生長(zhǎng)。乳酸菌、動(dòng)物致病菌等。營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌。③生長(zhǎng)因子過(guò)量合成微生物：少數(shù)微生物在代謝活動(dòng)中，能合成并大量分泌某些維生素等生長(zhǎng)因子。維生素生產(chǎn)菌株。不同微生物合成氨基酸的能力差異很大

有的細(xì)菌能自己合成所需的全部氨基酸，不需從外界補(bǔ)充；有的細(xì)菌合成能力極弱，如腸膜明串珠菌需要從外界補(bǔ)充17種氨基酸和維生素才能生長(zhǎng)。

生長(zhǎng)因子需要量一般很少。微生物需要的氨基酸量為20～50mg/L。五、無(wú)機(jī)鹽

大量元素：凡是生長(zhǎng)所需濃度在10-3~10-4mol/L范圍內(nèi)的元素，可稱為大量元素，如K、Ca、Na、Mg、S、P、Fe等；

微量元素：凡所需濃度在10-6~10-8mol/L范圍內(nèi)的元素，稱為微量元素，如Mn、Cu、Zn、Co、Mo等。

Fe介于大量元素和微量元素之間。

配制培養(yǎng)基適當(dāng)添加大量和微量元素。無(wú)機(jī)鹽功能：元素化合物形式(常用)生理功能磷KH2PO4,K2HPO4核酸、核蛋白、磷脂、輔酶及ATP等高能分子的成份，作為緩沖系統(tǒng)調(diào)節(jié)培養(yǎng)基pH硫(NH4)2SO4,MgSO4含硫氨基酸（半胱氨酸、甲硫氨酸等）、維生素的成份，谷胱甘肽可調(diào)節(jié)胞內(nèi)氧化還原電位鎂MgSO4

己糖磷酸化酶、異檸檬酸脫氫酶、核酸聚合酶等活性中心組份，葉綠素和細(xì)菌葉綠素成份鈣CaCl2,Ca(NO3)2

某些酶的輔因子，維持酶（如蛋白酶）的穩(wěn)定性，芽孢和某些孢子形成所需，建立細(xì)菌感受態(tài)所需鈉NaCl

細(xì)胞運(yùn)輸系統(tǒng)組份，問(wèn)吃細(xì)胞滲透壓，維持某些酶的穩(wěn)定性鉀KH2PO4,K2HPO4某些酶的輔因子，維持細(xì)胞滲透壓，某些嗜鹽細(xì)菌核糖體的穩(wěn)定因子鐵FeSO4細(xì)胞色素及某些酶的組份，某些鐵細(xì)菌的能源物質(zhì)，合成葉綠素、白喉毒素所需無(wú)機(jī)鹽及其生理功能元素生理功能鋅存在于乙醇脫氫酶、乳酸脫氫酶、堿性磷酸酶、醛縮酶、RNA與DNA聚合酶中鉬存在于硝酸鹽還原酶、固氮酶、甲酸脫氫酶中銅存在于細(xì)胞色素氧化酶中硒存在于甘氨酸還原酶、甲酸脫氫酶中鈷存在于谷氨酸變位酶中鎢存在于甲酸脫氫酶中錳存在于過(guò)氧化物歧化酶、磷酸烯醇式脫羧酶、檸檬酸合成酶中鎳存在于脲酶中,為氫細(xì)菌生長(zhǎng)所必需微量元素與生理功能主要作用：

細(xì)胞物質(zhì)的組成成分；生物化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)；細(xì)胞內(nèi)各種物質(zhì)的基本溶劑；調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的溫度，保持生活環(huán)境溫度的恒定。六、水水分是細(xì)胞中的主要組成成分，一般約為70~90%。

除了少數(shù)微生物如藍(lán)細(xì)菌以水為代謝中間物外，其他微生物都不是利用水作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。幾種生物的游離水含量：人體：～60%海蜇：～96%微生物：75～85%。細(xì)胞的含水量為：（濕重-干重）/濕重×100%

將細(xì)胞表面所吸附的水分除去后稱量所得重量即為濕重。一般以單位培養(yǎng)液中所含細(xì)胞重量表示（g/L或mg/ml）。生物類型營(yíng)養(yǎng)要素動(dòng)物(異養(yǎng))微生物綠色植物（自養(yǎng)）異養(yǎng)自養(yǎng)碳源糖類、脂肪糖、醇、有機(jī)酸等二氧化碳、碳酸鹽等二氧化碳、碳酸鹽等氮源蛋白質(zhì)或其降解物蛋白質(zhì)、有機(jī)和無(wú)機(jī)氮化合物、氮無(wú)機(jī)氮化合物、氮無(wú)機(jī)氮化合物能源與碳源相同與碳源相同氧化無(wú)機(jī)物或利用日光能利用日光能生長(zhǎng)因子維生素部分需要維生素不需要不需要無(wú)機(jī)元素?zé)o機(jī)鹽無(wú)機(jī)鹽無(wú)機(jī)鹽無(wú)機(jī)鹽水分水水水水微生物和動(dòng)物、植物營(yíng)養(yǎng)要素的比較第二節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)類型營(yíng)養(yǎng)類型是根據(jù)微生物生長(zhǎng)所需的主要營(yíng)養(yǎng)要素即能源和碳源的不同，而劃分的微生物類型。分類標(biāo)準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)類型1.以能源分光能營(yíng)養(yǎng)型（phototroph）化能營(yíng)養(yǎng)型（chemotroph）2.以供氫體分無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型（lithotroph）有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型（organotroph）3.以碳源分自養(yǎng)型（autotroph）異養(yǎng)型（heterotroph）4.以合成氨基酸能力分氨基酸營(yíng)養(yǎng)型（aminoacidautotroph）氨基酸自養(yǎng)型（aminoacidheterotroph）5.以生長(zhǎng)因子分原養(yǎng)型（protoroph）或野生型（wildtype）營(yíng)養(yǎng)缺陷型（auxotroph）6.以取食方式分滲透營(yíng)養(yǎng)型（osmotroph）吞噬營(yíng)養(yǎng)型（phagocytosis）7.以取得死或活有機(jī)物分腐生型（saprophytism）寄生型（parasitism）通常依據(jù)微生物獲取能源、碳源、氫或電子供體不同將微生物分為4種營(yíng)養(yǎng)類型：光能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型、光能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型，化能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型和化能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型。僅根據(jù)碳源可將微物生分為自養(yǎng)型和異養(yǎng)型兩類。自養(yǎng)微生物能在完全無(wú)機(jī)的環(huán)境中繁殖、生長(zhǎng)，具有完備的酶系，能利用CO2或以碳酸鹽為碳源，以氨或硝酸鹽為氮源，合成細(xì)胞有機(jī)物質(zhì)。異養(yǎng)型微生物合成能力較差，需要較為復(fù)雜的有機(jī)化合物才能生長(zhǎng)，主要以有機(jī)碳化合物為碳源，氮源為有機(jī)或無(wú)機(jī)物。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（光能自養(yǎng)型）光無(wú)機(jī)物CO2藍(lán)細(xì)菌、紫硫細(xì)菌、綠硫細(xì)菌、藻類光能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型（光能異養(yǎng)型）光有機(jī)物CO2及簡(jiǎn)單有機(jī)物紅螺菌科的細(xì)菌（即紫色無(wú)硫細(xì)菌）化能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型（化能自養(yǎng)型）無(wú)機(jī)物無(wú)機(jī)物CO2硝化細(xì)菌、硫化細(xì)菌、鐵細(xì)菌、氫細(xì)菌、硫黃細(xì)菌等化能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型（化能異養(yǎng)型）有機(jī)物有機(jī)物有機(jī)物絕大多數(shù)細(xì)菌和全部真核微生物微生物的營(yíng)養(yǎng)類型根據(jù)利用有機(jī)物的情況分為二大類：腐生和寄生。腐生：是指只能利用無(wú)生命的有機(jī)物。以腐生方式取得營(yíng)養(yǎng)的微生物稱為腐生菌。寄生：是指只能在活的有機(jī)體內(nèi)，從寄主體內(nèi)獲得營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。以寄生方式吸取營(yíng)養(yǎng)的微生物又稱為寄生菌。

上述營(yíng)養(yǎng)類型分法上在一定程度上是人為的，許多微生物的營(yíng)養(yǎng)活動(dòng)性之間并沒(méi)有一條嚴(yán)格的界限。第三節(jié)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的方式

微生物個(gè)體微小，比表面大，能高效率地進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)外的物質(zhì)交換。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，可歸納為吞噬和滲透吸收兩種類型。

細(xì)胞壁是環(huán)境中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的屏障之一。普通細(xì)胞壁的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)允許分子量低于800道爾頓的小分子物質(zhì)自由出入，但能阻擋高分子物質(zhì)進(jìn)入。所以復(fù)雜的高分子化合物如多糖、蛋白質(zhì)、纖維素和果膠等在進(jìn)入微生物細(xì)胞之前必須先經(jīng)過(guò)胞外酶的初步分解后才能進(jìn)入。常見(jiàn)的胞外酶主要有：淀粉酶、纖維素酶、果膠酶、幾丁質(zhì)酶、蛋白酶、核酸酶與脂酶等。

細(xì)胞質(zhì)膜為半透膜，由磷脂雙分子層和嵌合蛋白分子組成，是控制營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入和代謝產(chǎn)物排泄出細(xì)胞的主要屏障，具有選擇性吸收功能，是細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)交換的主要界面。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)通過(guò)質(zhì)膜的方式單純擴(kuò)散、促進(jìn)擴(kuò)散、主動(dòng)運(yùn)輸和基團(tuán)轉(zhuǎn)移，其中主動(dòng)運(yùn)輸最為重要。特點(diǎn)：

①

從高濃度向低濃度擴(kuò)散；

②

運(yùn)輸速率與濃度梯度差成正比；

③

不消耗代謝能，無(wú)選擇性；

④

非主要運(yùn)輸方式。運(yùn)輸對(duì)象：

氣體、水、某些水溶性物質(zhì)（乙醇等）和脂溶性物質(zhì)、大腸桿菌吸收鈉離子。一、單純擴(kuò)散(simplediffusion)

為被動(dòng)擴(kuò)散，除具有單純擴(kuò)散的特點(diǎn)之外，運(yùn)輸需要載體蛋白參與，具有專一性。

特點(diǎn)：

①物質(zhì)由高濃度區(qū)向低濃度區(qū)擴(kuò)散；②不需要能量；③擴(kuò)散特異性載體蛋白（滲透酶）參與；④擴(kuò)散速度較快。運(yùn)送物質(zhì)的種類：

無(wú)機(jī)離子和糖類等二、促進(jìn)擴(kuò)散（facilitateddiffusion)特點(diǎn)：①逆濃度梯度運(yùn)輸；②需要提供能量；③需要特異性載體蛋白參與；④微生物吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要機(jī)制。運(yùn)送物質(zhì)的種類：

無(wú)機(jī)離子、有機(jī)離子和一些糖類等三、主動(dòng)運(yùn)輸（activetransport)特點(diǎn)：①逆濃度梯度運(yùn)輸；②需要能量；③需要特異性載體蛋白；④被轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)改變了化學(xué)結(jié)構(gòu)。運(yùn)送物質(zhì)：

葡萄糖、果糖、甘露糖、核甘酸、丁酸和腺嘌呤等。

四、基團(tuán)移位：(grouptranslocation)基團(tuán)移位運(yùn)輸葡萄糖過(guò)程1）HPr+PEPP-HPr+丙酮酸2）磷酸-HPr+葡糖6-磷酸葡萄糖+HPr酶Ⅰ酶Ⅱ磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)①

熱穩(wěn)定載體蛋白(HPr)激活（HPr被PEP磷酸化）

細(xì)胞內(nèi)高能化合物磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)的磷酸基團(tuán)把HPr激活：酶Ⅰ

HPr+PEPP-HPr+丙酮酸

HPr是一種熱穩(wěn)定的低分子量可溶蛋白，結(jié)合在細(xì)胞質(zhì)膜上，具有高能磷酸載體的作用。酶Ⅰ是一種可溶性蛋白，分布于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)。②

糖被磷酸化后進(jìn)入質(zhì)膜內(nèi)

膜外環(huán)境中的糖先與外膜表面的酶IIc結(jié)合，再轉(zhuǎn)運(yùn)至內(nèi)膜表面。這時(shí)，糖被P—HPr上的磷酸激活，依次通過(guò)酶ⅡaⅡb作用將磷酸—糖釋放到細(xì)胞內(nèi)。

酶Ⅱ

糖(細(xì)胞外)+P-HPr

糖-P(細(xì)胞內(nèi))+HPr

酶Ⅱa

為細(xì)胞質(zhì)蛋白，無(wú)底物特異性。酶Ⅱb

、IIc是結(jié)合于細(xì)胞膜上的蛋白，它對(duì)底物有特異性選擇作用。細(xì)胞膜上可誘導(dǎo)出一系列與底物分子相適應(yīng)的酶Ⅱb、c

四種運(yùn)送方式：四種運(yùn)送營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)方式的比較運(yùn)輸方式濃度載體耗能運(yùn)送分子發(fā)生變化單純擴(kuò)散高→低不需要不耗能不變化促進(jìn)擴(kuò)散高→低需要不耗能不變化主動(dòng)運(yùn)輸?shù)汀咝枰哪懿蛔兓鶊F(tuán)轉(zhuǎn)位低→高需要耗能變化第四節(jié)培養(yǎng)基

培養(yǎng)基(medium/culturemedium)一種人工配制的、適合微生物生長(zhǎng)繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物用的混合養(yǎng)料。具備六種營(yíng)養(yǎng)要素、盡快滅菌。一、選用和設(shè)計(jì)培養(yǎng)基的原則和方法

（一）4個(gè)原則1.目的明確實(shí)驗(yàn)室：不計(jì)較成本，重復(fù)性要強(qiáng)；大生產(chǎn)：考慮成本①種子培養(yǎng)基：利于菌種快速繁殖②發(fā)酵培養(yǎng)基：利于產(chǎn)物生成2.營(yíng)養(yǎng)協(xié)調(diào)

在大多數(shù)化能異養(yǎng)微生物配制的培養(yǎng)基中，除水分外，碳源含量最高，其后依次是氮源、大量元素和生長(zhǎng)因子。

要素：H2O＞C源＞N源＞P、S＞K、Mg＞生長(zhǎng)因子含量：~10-1~10-2~10-3~10-4~10-5~10-6

C/N比指在微生物培養(yǎng)基中所含的碳源中碳原子與氮源中氮原子的摩爾數(shù)比。真菌C/N比較高，細(xì)菌C/N比較低。3.理化適宜（1）pH細(xì)菌7.0～8.0，放線菌7.5～8.5，酵母菌3.8～6.0，霉菌4.0～5.8

微生物在生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生能引起培養(yǎng)基pH改變的代謝產(chǎn)物。在含糖培養(yǎng)基上，有的微生物有很強(qiáng)的產(chǎn)酸能力，如不加以調(diào)節(jié)，就會(huì)抑制甚止殺死自身。微生物分解蛋白質(zhì)和氨基酸會(huì)產(chǎn)生氨，引起pH上升。為了維持培養(yǎng)基pH相對(duì)穩(wěn)定，常采用內(nèi)源調(diào)節(jié)法(預(yù)先向培養(yǎng)基中加入調(diào)節(jié)物質(zhì))和和外源調(diào)節(jié)法(在培養(yǎng)過(guò)程中不斷流加酸堿)控制培養(yǎng)基pH。調(diào)節(jié)方法①內(nèi)源調(diào)節(jié)：緩沖體系(磷酸緩沖液)(a)磷酸緩沖液由K2HPO4和KH2PO4組成。

K2HPO4溶液呈堿性，KH2PO4溶液呈酸性，兩者摩爾濃度相等時(shí)，pH為6.8。調(diào)節(jié)兩者的濃度比可獲得從pH6.0～7.6間一系列穩(wěn)定的pH。此緩沖系統(tǒng)只在一定范圍內(nèi)起作用(pH6.4～7.6)

(b)備用堿(CaCO３、NaHCO３)CaCO3在水溶液中溶解度很低，加入到液體或固體培養(yǎng)基中時(shí)，不會(huì)使培養(yǎng)基pH明顯升高。當(dāng)微生物不斷產(chǎn)酸時(shí)，它就逐漸被溶解，將形成的酸消耗掉。②外源調(diào)節(jié):加入酸液或堿液（2）滲透壓和水活度滲透壓：等滲環(huán)境適宜微生物生長(zhǎng)水活度：微生物生長(zhǎng)的環(huán)境中水的有效性常以水活度值(wateractivity,αw)表示,水活度值是指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,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。（3）氧化還原勢(shì)

各種微生物對(duì)氧的需求不同。氧化還原電位Eh可作為供氧水平的指標(biāo)。好氧微生物生長(zhǎng)的Eh為+0.3～+0.4V，它們?cè)贓h＞0.1V的環(huán)境中均能生長(zhǎng)；兼性厭氧微生物在Eh＞0.1V時(shí)進(jìn)行好氧呼吸，在Eh＜0.1V時(shí)進(jìn)行發(fā)酵；厭氧微生物在Eh＜0.1V時(shí)才能生長(zhǎng)。

培養(yǎng)厭氧微生物時(shí)，除了在配制培養(yǎng)基、滅菌、按種和培養(yǎng)一系列操作中采用嚴(yán)格的厭氧技術(shù)除去氧氣外，還要在培養(yǎng)基中加入還原劑，降低其氧化還原電位。

不論是好氧還是厭氧微生物，隨著它們的生長(zhǎng)和代謝活動(dòng)的進(jìn)行，培養(yǎng)基的原有Eh會(huì)逐步降低。這是由于溶解氧的消耗及H2S、H2等還原性代謝產(chǎn)物形成累積所致。4.經(jīng)濟(jì)節(jié)約以粗代精以“野”代“家”以廢代好以簡(jiǎn)代繁以烴代糧以纖代糖以氮代朊以“國(guó)”代“進(jìn)”生態(tài)模擬參考文獻(xiàn)精心設(shè)計(jì)試驗(yàn)比較

（二）、4種方法（一）按對(duì)培養(yǎng)基成分的了解作分類１．天然培養(yǎng)基(complexmedium;undefinedmedium)

概念：利用各種動(dòng)植物或微生物的原料，其成分難以確切知道。主要原料：牛肉膏、麥芽汁、蛋白胨、酵母膏、玉米粉、麩皮、各種餅粉、馬鈴薯、牛奶、血清等。優(yōu)點(diǎn)：取材廣泛，營(yíng)養(yǎng)全面和豐富，制備方便，價(jià)格低廉，適宜于大規(guī)模培養(yǎng)微生物。缺點(diǎn)：成分復(fù)雜，成分不穩(wěn)定。

舉例：

①牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基:牛肉膏10g,蛋白胨5g,NaCl10g,水1000mL

②

麩皮培養(yǎng)基二、培養(yǎng)基的種類

配制天然培養(yǎng)基用的幾種原料性質(zhì)與成分營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)源主要成份牛肉浸膏瘦牛肉組織浸出汁濃縮而成的膏狀物質(zhì)富含水溶性碳水化合物、有機(jī)氮化合物、維生素、鹽等蛋白胨將肉、酪素或明膠用酸或蛋白酶水解后干燥而成的粉末狀物質(zhì)富含有機(jī)氮化合物、也含有一些維生素和碳水化合物酵母浸膏酵母細(xì)胞的水溶性提取物濃縮而成的膏狀物質(zhì)富含B類維生素,也含有有機(jī)氮化合物和碳水化合物２．組合培養(yǎng)基(definedmedium)

利用已知成分和數(shù)量的化學(xué)物質(zhì)配置而成。優(yōu)點(diǎn)：成分精確、重復(fù)性好；如高氏一號(hào)培養(yǎng)基。缺點(diǎn)：價(jià)格較貴、配制較煩、營(yíng)養(yǎng)貧瘠、生長(zhǎng)慢。一般用于實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)代謝、分類鑒定和選育菌種、菌種鑒定和生物測(cè)定等定量要求較高的研究工作上。３．半組合培養(yǎng)基(semi-definedmedium)

用一部分天然物質(zhì)作為碳氮源及生長(zhǎng)輔助物質(zhì)，又適當(dāng)補(bǔ)充少量無(wú)機(jī)鹽類配制的培養(yǎng)基。半合成培養(yǎng)基應(yīng)用最廣，能使絕大多數(shù)微生物良好地生長(zhǎng)。舉例：土豆蔗糖培養(yǎng)基（PDA）：土豆(即馬鈴薯)200g，葡萄糖20g，瓊脂20g

（二）按培養(yǎng)基外觀的物理狀態(tài)來(lái)分1.固體培養(yǎng)基(solidmedium)

根據(jù)固體的性質(zhì)可把其分為四類：

①凝固培養(yǎng)基：加1~2%瓊脂或5~12%明膠作凝固劑②非可逆性凝固培養(yǎng)基：血清或無(wú)機(jī)硅膠③天然固體培養(yǎng)基：由天然固體狀基質(zhì)直接制成④濾膜用途：固體培養(yǎng)基在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐上具有廣闊的用途，如用于菌種的分離、鑒定、菌落計(jì)數(shù)，檢驗(yàn)雜菌，選種、育種，菌種保藏，抗生素等生物活性物質(zhì)的生物測(cè)定等，還可以用于固體發(fā)酵。

成分營(yíng)養(yǎng)價(jià)值分解性融化溫度凝固溫度耐高壓滅菌力瓊脂

明膠聚半乳糖

硫酸酯

蛋白質(zhì)無(wú)

氮源罕見(jiàn)

極易96℃

25℃40℃

20℃強(qiáng)

弱瓊脂與明膠性質(zhì)比較2.半固體培養(yǎng)基(semi-solidmedium)

加入少量的凝固劑到液體培養(yǎng)基中就配制成半固體培養(yǎng)基，瓊脂用量一般在0.5%左右。用途：觀察細(xì)菌的運(yùn)動(dòng)性，鑒定噬菌體的效價(jià)和厭氧菌的培養(yǎng)及菌種保存等。3.液體培養(yǎng)基(liquidmedium)

所配制的培養(yǎng)基是液態(tài)的，其中的成分基本上溶于水，沒(méi)有明顯的固形物。液體培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)成分分布均勻，適用于做細(xì)致的生理代謝等各項(xiàng)基本理論的研究，更適用于現(xiàn)代化的大規(guī)模發(fā)酵生產(chǎn)。

粘液型菌落菌膜菌沉淀均勻渾濁對(duì)照固體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基半固體培養(yǎng)基（三）按培養(yǎng)基對(duì)微生物的功能作分類1.選擇性培養(yǎng)基(selectedmedium)

在培養(yǎng)基中加入某種物質(zhì)以殺死或抑制不需要的菌種生長(zhǎng)，稱為選擇培養(yǎng)基。如鏈霉素、氯霉素等能抑制原核微生物的生長(zhǎng)，而制霉菌素、灰黃霉素等能抑制真核微生物的生長(zhǎng)，結(jié)晶紫能抑制革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌的生長(zhǎng)等。選擇對(duì)象抑制劑及其用量(μg/ml)抑制對(duì)象

細(xì)菌四環(huán)素(200)

四環(huán)素(100)

放線菌酮(20)

放線菌酮(50)

放線菌酮(100)

放線菌酮(200)

真菌素(Cabicidin)(100)黑曲霉，酵母

醬油曲霉，根霉

酵母

醬油曲霉

根霉

黑根霉醬

油曲霉，酵母G+細(xì)菌多粘菌素B(5)G-細(xì)菌G-細(xì)菌