微生物營養(yǎng)專題知識講座

微生物營養(yǎng)專題知識講座微生物營養(yǎng)專題知識講座第1頁第一節(jié) 微生物6類營養(yǎng)要素

1.碳源（Carbonsource）2.氮源（Nitrogensource)3.能源（Energysource)4.生長因子（Growthfactor)5.無機(jī)鹽6.水微生物營養(yǎng)專題知識講座第2頁1、微生物碳源

Carbonsource◆定義：一切能滿足微生物生長繁殖所需碳元素營養(yǎng)物。碳占細(xì)胞干重50％?！艄πВ禾峁┖铣杉?xì)胞物質(zhì)及代謝物原料;并為整個生理活動提供所需要能源（異養(yǎng)微生物）?！籼荚醋V:無機(jī)碳：如CO2和碳酸鹽等。有機(jī)碳：糖與糖衍生物（多糖：如淀粉、麩皮、米糠等；飴糖；單糖）,脂類、醇類。有機(jī)酸、烴類、芳香族化合物以及各種含碳化合物。微生物營養(yǎng)專題知識講座第3頁2、微生物氮源

Nitrogensource概念：凡能提供微生物生長繁殖所需氮元素營養(yǎng)源。氮占細(xì)菌干重12％～15％。功效：

1）提供合成細(xì)胞中含氮物，如蛋白質(zhì)、核酸，以及含氮代謝物等原料；2）少數(shù)細(xì)菌能夠銨鹽、硝酸鹽等氮源為能源。種類：

無機(jī)氮源：銨鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、大氣N2等

有機(jī)氮源：蛋白胨、酵母膏、玉米漿、魚粉、黃豆餅、花生餅等微生物營養(yǎng)專題知識講座第4頁3、微生物能源

化能異養(yǎng)微生物：有機(jī)物（同碳源）化學(xué)物質(zhì)化能自養(yǎng)微生物：還原態(tài)無機(jī)物

NH4+,NO2-,H2S,Fe2+

等（不一樣碳源）能源譜光能：光能自養(yǎng)和光能異養(yǎng)微生物微生物營養(yǎng)專題知識講座第5頁4、生長因子（growthfactor）：定義:

是一類對微生物正常生活所不可缺乏而需要量又不大，但微生物本身不能用簡單碳源或氮源合成，或合成量不足以滿足機(jī)體生長需要有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)。不一樣微生物需求生長因子種類和數(shù)量不一樣。狹義：維生素廣義：維生素、氨基酸、堿基、嘌呤、堿基、生物素等微生物營養(yǎng)專題知識講座第6頁5、微生物無機(jī)鹽定義：為微生物細(xì)胞生長提供碳、氮源以外各種主要元素（包含大量元素和微量元素）物質(zhì)，多以無機(jī)鹽形式共給。大量元素：P、S、K、Mg、Ca、Na、Fe（微生物生長所需濃度在10-3~10-4mol/L）微量元素：Cu、Zn、Mn、Mo、Co（微生物生長所需濃度在10-6~10-8mol/L）微生物營養(yǎng)專題知識講座第7頁生理功效無機(jī)鹽大量元素微量元素普通功效特殊功效酶激活劑（Cu2+、Mn2+、Zn2+等）特殊分子或酶結(jié)組成份（Co、Mo等）

維持滲透壓生理調(diào)整物質(zhì) 酶激活劑

pH穩(wěn)定化能自養(yǎng)菌能源(S、Fe2+、NH4+、NO2-)無氧呼吸時氫受體(NO3-、SO42-)細(xì)胞內(nèi)普通分子成份(如P，S，Ca，Mg，F(xiàn)e等)微生物營養(yǎng)專題知識講座第8頁無機(jī)元素起源和功效微生物營養(yǎng)專題知識講座第9頁6、水水功效：是微生物細(xì)胞主要組成個別，使原生質(zhì)保持溶膠狀態(tài)，確保代謝正常進(jìn)行起到物質(zhì)溶劑和運(yùn)輸介質(zhì)作用有效控制細(xì)胞內(nèi)溫度改變

微生物營養(yǎng)專題知識講座第10頁幾個生物游離水含量人體：~60%海蟄：~96%微生物孢子營養(yǎng)體霉菌孢子：~39%細(xì)菌芽孢：皮層：~70%關(guān)鍵：極低細(xì)菌：~80%酵母：~75%霉菌：~85%◆水在細(xì)胞中有兩種存在形式：結(jié)合水和游離水.◆不一樣細(xì)胞及不一樣細(xì)胞結(jié)構(gòu)中游離水含量有較大差異：微生物營養(yǎng)專題知識講座第11頁◆微生物對水需要程度（水對微生物生長影響）常見環(huán)境（或基質(zhì)）中水活度值（wateractivity,w）表示。◆定義：所謂w就是水有效濃度，在一定溫度條件下，溶液蒸汽壓與純水蒸汽壓之比即：w=/o表示溶液蒸汽壓o表示純水蒸汽壓◆在w為0.60~0.99環(huán)境條件都有微生物生長，但對某種微生物而言，它對w要求是一定，微生物對水需求有相當(dāng)改變程度。即微生物不一樣，其生長最適w亦不一樣。微生物營養(yǎng)專題知識講座第12頁幾類微生物生長最適w

微生物

w普通細(xì)菌0.91酵母菌0.88霉菌0.80噬鹽細(xì)菌0.70噬鹽真菌0.65嗜高滲酵母0.60◆為了表示微生物生長與水關(guān)系，有時也常見相對濕度（RH)概念（w×100=RH）；通常也用測定蒸氣相中相對濕度方法得知溶液或物質(zhì)水活度。微生物營養(yǎng)專題知識講座第13頁第二節(jié)微生物營養(yǎng)類型依據(jù)生長所需要碳源性質(zhì)分：異養(yǎng)型：在生長時需要以復(fù)雜有機(jī)物質(zhì)作為營養(yǎng)物質(zhì)自養(yǎng)型：在生長時能以簡單無機(jī)物質(zhì)作為營養(yǎng)物質(zhì)依據(jù)生長時能量起源分：化能營養(yǎng)型：依靠化合物氧化釋放能量進(jìn)行生長光能營養(yǎng)型：依靠光能進(jìn)行生長按供氫體分無機(jī)營養(yǎng)型生物有機(jī)營養(yǎng)型生物按碳源、能源和供氫體不一樣分為：微生物營養(yǎng)專題知識講座第14頁營養(yǎng)類型微生物營養(yǎng)專題知識講座第15頁1。光能自養(yǎng)型微生物以C02作為唯一碳源或主要碳源，并利用光能，以無機(jī)物如硫化氫作為供氫體將CO2還原成細(xì)胞物質(zhì)。光能CO2＋H2S[CH2O]+2S+H2O

光合色素

光能自養(yǎng)型微生物包含藍(lán)細(xì)菌（含葉綠素）、紅硫細(xì)菌和綠硫細(xì)菌等少數(shù)微生物（含細(xì)菌葉綠素），因為含有光合色素，因而能使先能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能（ATP），供機(jī)體直接利用。微生物營養(yǎng)專題知識講座第16頁2。光能異養(yǎng)型微生物利用光能，以簡單有機(jī)物（醇、有機(jī)酸）為供氫體同化CO2。紅螺菌屬中一些細(xì)菌屬于此種營養(yǎng)類型。

光能

2(H3C)2CHOH+CO22CH3COCH3+[CH2O]+H2O

光合色素光能異養(yǎng)型細(xì)菌在生長時大多數(shù)采要外源生長因子微生物營養(yǎng)專題知識講座第17頁3.化能自養(yǎng)型微生物以CO2作為唯一或主要碳源，以無機(jī)物氧化釋放化學(xué)能為能源,，利用無機(jī)物做為供氫體，使CO2還原成細(xì)胞物質(zhì)。這類微生物主要有硫化細(xì)菌、硝化細(xì)菌、氫細(xì)菌與鐵細(xì)菌。它們在自然界物質(zhì)轉(zhuǎn)換過程中起著主要作用。微生物營養(yǎng)專題知識講座第18頁4.化能異養(yǎng)型微生物多數(shù)微生物屬于化能異養(yǎng)型，其生長所需要能量和碳源通常來自同一個有機(jī)物。依據(jù)化能異養(yǎng)型微生物利用有機(jī)物特征，又能夠?qū)⑵浞譃橐韵聝煞N類型：腐生型微生物：利用無生命活性有機(jī)物作為生長碳源。寄生型微生物：寄生在生活細(xì)胞內(nèi)，從寄生體內(nèi)取得生長所需要營養(yǎng)物質(zhì)。微生物營養(yǎng)專題知識講座第19頁第三節(jié)營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞方式1單純擴(kuò)散(simplediffusionorpassivediffusion)2促進(jìn)擴(kuò)散(facilitateddiffusion/transport)3主動運(yùn)輸(Activetransport)4基團(tuán)轉(zhuǎn)位(Grouptranslocation)微生物營養(yǎng)專題知識講座第20頁

基因轉(zhuǎn)位是一個特殊主動運(yùn)輸，與普通主動運(yùn)輸相比，營養(yǎng)物質(zhì)在運(yùn)輸過程中發(fā)生了化學(xué)改變（糖在運(yùn)輸過程中發(fā)生了磷酸化）。其余特點(diǎn)與主動運(yùn)輸相同?；蜣D(zhuǎn)位主要存在于厭氧和兼性厭氧型細(xì)菌中，也主要是用于單（或雙）糖與糖衍生物，以及核苷與脂肪散運(yùn)輸基團(tuán)轉(zhuǎn)位(Grouptranslocation)微生物營養(yǎng)專題知識講座第21頁在酶Ⅰ作用下HPr被激活在酶Ⅱ作用下P-HPr將磷酸轉(zhuǎn)移給糖微生物營養(yǎng)專題知識講座第22頁四種運(yùn)輸營養(yǎng)物質(zhì)方式比較比較項目單純擴(kuò)散促進(jìn)擴(kuò)散主動運(yùn)輸基團(tuán)轉(zhuǎn)位特異載體蛋白運(yùn)輸速度物質(zhì)運(yùn)輸方向胞內(nèi)外濃度運(yùn)輸分子能量消耗運(yùn)輸后物質(zhì)結(jié)構(gòu)無慢由濃至稀相等無特異性不需要不變有快由濃至稀相等特異性不需要不變有快由稀至濃胞內(nèi)濃度高特異性需要不變有快由稀至濃胞內(nèi)濃度高特異性需要改變微生物營養(yǎng)專題知識講座第23頁第四節(jié)培養(yǎng)基(medium)定義：依據(jù)微生物營養(yǎng)要求，由人工配制、微生物生長繁殖或積累代謝產(chǎn)物用營養(yǎng)基質(zhì)。特點(diǎn)：任何培養(yǎng)基都應(yīng)具備微生物所需要六大營養(yǎng)要素，且應(yīng)百分比適當(dāng)。一旦配成必須馬上滅菌。用途：促使微生物生長；積累代謝產(chǎn)物；分離微生物菌種；判定微生物種類；微生物細(xì)胞計數(shù)；菌種保藏；制備微生物制品等。微生物營養(yǎng)專題知識講座第24頁一、培養(yǎng)基配制標(biāo)準(zhǔn)1。目標(biāo)明確：培養(yǎng)基組分應(yīng)適合微生物營養(yǎng)特點(diǎn)2。營養(yǎng)協(xié)調(diào)：營養(yǎng)物濃度與百分比應(yīng)恰當(dāng)3。條件適宜：物理化學(xué)條件適宜4。經(jīng)濟(jì)節(jié)約：依據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)選擇原料及其起源微生物營養(yǎng)專題知識講座第25頁（一）培養(yǎng)基組分應(yīng)適合微生物營養(yǎng)特點(diǎn)

按微生物主要類群來說，它們所需要培養(yǎng)基成份也不一樣：

細(xì)菌：牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基

LB(Luria-Bertani)

放線菌：高氏一號培養(yǎng)基真菌：察氏合成培養(yǎng)基

PDA(Potato-Dextrose-Agar)

酵母菌；麥芽汁微生物營養(yǎng)專題知識講座第26頁（二）營養(yǎng)物濃度與百分比應(yīng)恰當(dāng)●濃度過高——微生物生長起抑制作用，濃度過小——不能滿足微生物生長需要?！裉嫉龋–/N）直接影響微生物生長與繁殖及代謝物形成與積累，故常作為考查培養(yǎng)基組成時一個主要指標(biāo)；

碳源中碳原子mol數(shù)氮源中所含氮原子mol數(shù)C/N比值=例：谷氨酸生產(chǎn)中

C/N＝4/1時，菌體大量繁殖，谷氨酸積累少；C/N＝3/1時，菌體生長受抑制，而谷氨酸大量增加。微生物營養(yǎng)專題知識講座第27頁（三）物理化學(xué)條件適宜

（1）pH:

各類微生物最適生長pH值各不相同：在微生物生長和代謝過程中，因為營養(yǎng)物質(zhì)利用和代謝產(chǎn)物形成與積累，培養(yǎng)基初始pH值會發(fā)生改變，為了維持培養(yǎng)基pH值相對恒定，通常采取以下兩種方式：內(nèi)源調(diào)整：在培養(yǎng)基里加一些緩沖劑或不溶性碳酸鹽（CaCO3）；調(diào)整培養(yǎng)基碳氮比。外源調(diào)整：按實際需要不停向發(fā)酵液流加酸或堿液微生物營養(yǎng)專題知識講座第28頁（2）滲透壓

等滲溶液 適宜微生物生長 高滲溶液 細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離 低滲溶液 細(xì)胞吸水膨脹大多數(shù)微生物適合在等滲環(huán)境下生長，而有菌如Staphylococcusaureus則能在3mol/LNaCl高滲溶液中生長。能在高鹽環(huán)境（2.8~6.2/LNaCl）生長微生物常被稱為嗜鹽微生物（Halophiles）。微生物營養(yǎng)專題知識講座第29頁（3）氧化還原電勢(redoxpoyential)各種微生物對培養(yǎng)基氧化還原電勢要求：好氧微生物：+0.3~+0.4V,(在>0.1V以上環(huán)境中均能生長).厭氧微生物：只能在+0.1V以下生長兼性厭氧微生物：+0.1V以上呼吸、+0.1V以下發(fā)酵培養(yǎng)基是多氧化還原型復(fù)雜電化學(xué)系統(tǒng)，測出Eh值僅代表其綜合結(jié)果。對微生物影響最大是：分子氧濃度培養(yǎng)基中常見還原劑：巰基乙酸、抗壞血酸、硫化氫、半胱氨酸、谷胱甘肽、二硫蘇糖醇等。微生物營養(yǎng)專題知識講座第30頁（四）依據(jù)培養(yǎng)基應(yīng)用目標(biāo)選擇原料及其起源該培養(yǎng)基應(yīng)用目標(biāo)，即：是培養(yǎng)菌體還是積累代謝產(chǎn)物？是試驗室種子培養(yǎng)還是大規(guī)模發(fā)酵？代謝產(chǎn)物是初級代謝產(chǎn)物還是次級代謝產(chǎn)物？提倡以粗代精，以野代家，以廢代好，以簡代繁，以烴代糧，以纖代糖，以氮代朊，以國代進(jìn)。微生物營養(yǎng)專題知識講座第31頁二、培養(yǎng)基類型及其應(yīng)用★-1依據(jù)所培養(yǎng)微生物微生物類群來分①細(xì)菌培養(yǎng)基②放線菌培養(yǎng)基③霉菌培養(yǎng)基④酵母菌培養(yǎng)基微生物營養(yǎng)專題知識講座第32頁★-1細(xì)菌培養(yǎng)基——營養(yǎng)肉湯（nutrientbroth)：牛肉膏3g；水1000ml；蛋白胨5g；pH7.2~7.4放線菌培養(yǎng)基——高氏1號：可溶性淀粉20g；KNO31g;K2HPO41g

MgSO40.5gNaCl1g;FeSO4?7H2O0.5g

水1000ml;pH7.2~7.4霉菌培養(yǎng)基——查氏（zapek)培養(yǎng)基：蔗糖30g;KCl0.5g;MgSO4.H2O0.5g;FeSO40.5g水1000ml;K2HPO41g;NaNO33g;pH6.7酵母菌培養(yǎng)基——麥芽汁培養(yǎng)基

微生物營養(yǎng)專題知識講座第33頁★-2按對培養(yǎng)基成份了解程度來分

①天然培養(yǎng)基(complexmedium)：也稱作chemicallyundefinedmedium。利用化學(xué)成份還不完全清楚或不恒定天然物質(zhì)