微生物營(yíng)養(yǎng)和培養(yǎng)基

關(guān)于微生物營(yíng)養(yǎng)和培養(yǎng)基第1頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三一、微生物細(xì)胞的化學(xué)組成（一）化學(xué)元素(chemicalelement):大量元素(macroelement):碳、氫、氧、氮、磷、硫、鉀、鎂、鈣、鐵（其中前六種占細(xì)菌細(xì)胞干重的97%）。微量元素(traceelement):

鋅、錳、鈉、氯、鉬、硒、鈷、銅、鎢、鎳、硼。第一節(jié)微生物細(xì)胞的化學(xué)組成第2頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三

表4—1微生物細(xì)胞中幾種主要元素的含量（干重的百分?jǐn)?shù)）

元素細(xì)菌酵母菌霉菌

碳5049.847.9

氮1512.45.2

氫86.76.7

氧2031.140.2

磷3—

—

硫1—

—第3頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三微生物細(xì)胞物質(zhì)中灰分元素含量的百分比灰分元素固氮菌酵母菌霉菌P2O5SO3K2ONa2OMgOCaOFe2O3SiO2CuO4.950.292.410.070.820.890.08----3.540.0392.34--0.4280.3830.0350.093--4.850.112.811.120.380.190.160.04--第4頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三（二）元素在細(xì)胞內(nèi)存在形式：上述元素主要以水、有機(jī)物、無(wú)機(jī)鹽的形式存在于細(xì)胞中：1．有機(jī)物：蛋白質(zhì)、糖、脂類、核酸、維生素及其降解產(chǎn)物.2．無(wú)機(jī)物：1)參與有機(jī)物組成，

2)單獨(dú)存在于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)以無(wú)機(jī)鹽的形式存在.3、水：約占細(xì)胞總重70%～90%，以游離水和結(jié)合水兩種形式存在游離水：干重法可測(cè)得；結(jié)合水：不易蒸發(fā)、不凍結(jié)、也不能滲透,

占水總量的17%—28%。第5頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三（三）微生物細(xì)胞化學(xué)組成含量的變化

此組成可因菌種的種類、菌齡、培養(yǎng)基組成、培養(yǎng)條件、分析方法等而有所不同。第6頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三表4—2微生物細(xì)胞的化學(xué)組成

主要成分細(xì)菌酵母菌霉菌

水分75~8570~8085~90（占細(xì)胞鮮重的%）

蛋白質(zhì)50~8032~7514~15

占細(xì)碳水化合物12~2827~637~40

胞干脂肪5~202~154~40

重的核酸10~206~81%

無(wú)機(jī)鹽2~303.8~76~12第7頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三營(yíng)養(yǎng)物（nutrient）：

那些能夠滿足機(jī)體生長(zhǎng)、繁殖和完成各種生理活動(dòng)所需要的物質(zhì)通常稱為微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

營(yíng)養(yǎng)（或叫營(yíng)養(yǎng)作用，nutrition）：

微生物獲得與利用營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的過(guò)程通常稱為營(yíng)養(yǎng)。第二節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)要素第8頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三

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、碳酸鹽氮源蛋白質(zhì)或其降解物蛋白質(zhì)或其降解物有機(jī)或無(wú)機(jī)氮化物、氮無(wú)機(jī)氮化物、氮無(wú)機(jī)氮化物能源與碳同與碳同氧化無(wú)機(jī)物或利用日光能利用日光能生長(zhǎng)因子維生素一部分需要維生素等不需要不需要無(wú)機(jī)元素?zé)o機(jī)鹽無(wú)機(jī)鹽無(wú)機(jī)鹽無(wú)機(jī)鹽水分水水水水表4-3微生物和動(dòng)物、植物營(yíng)養(yǎng)要素的比較第9頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三一、碳源（Carbonsource）◆定義：凡可被用來(lái)構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)或代謝產(chǎn)物中碳素來(lái)源的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。◆功能：提供合成細(xì)胞物質(zhì)及代謝物的原料;并為整個(gè)生理活動(dòng)提供所需要能源（異養(yǎng)微生物）?！舴N類:無(wú)機(jī)含碳化合物：如CO2和碳酸鹽等。有機(jī)含碳化合物：糖與糖的衍生物（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氮的化合物。第10頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三類型元素水平

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多數(shù)氨基酸、簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)等一般氨基酸、明膠等C·H·O糖、有機(jī)酸、醇、脂類等葡萄糖、蔗糖、各種淀粉、糖蜜等C·H烴類天然氣、石油及其不同餾份、石蠟油等無(wú)機(jī)碳C(?)——C·OCO2CO2C·O·XNaHCO3NaHCO3、CaCO3、白堊等表4—1微生物的碳源譜第11頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三1.異養(yǎng)微生物：凡必須利用有機(jī)碳源的微生物2.自養(yǎng)微生物：凡以無(wú)機(jī)碳源作為主要碳源的微生物3.碳源的利用順序：C.H.O(糖類>醇類、有機(jī)酸和脂類，單糖>雙糖和多糖，己糖>戊糖，葡萄糖、果糖>甘露糖、半乳糖，淀粉>纖維素、幾丁質(zhì)，純多糖>雜多糖)4.雙功能營(yíng)養(yǎng)物：對(duì)一切異樣微生物來(lái)說(shuō)，其碳源同時(shí)又兼作能源。第12頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三可以用作洋蔥假單胞菌唯一碳源的化合物有:碳水化合物及其衍生物：19種脂肪酸：11種二羧酸：9種其它有機(jī)酸：12種伯醇：3種氨基酸：12種其它氮化合物：13種無(wú)氮環(huán)狀化合物：9種

微生物不同，利用上述含碳化合物的能力不同，如假單胞菌屬中的某些種可以利用90種以上的不同類型的碳源物質(zhì)；而某些甲基營(yíng)養(yǎng)型細(xì)菌只能利用甲醇或甲烷等一碳化合物進(jìn)行生長(zhǎng)。

第13頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三微生物工業(yè)發(fā)酵中用做碳源的原料傳統(tǒng)種類：糖類（單糖，飴糖）、 淀粉（玉米粉、山芋粉、野生植物 淀粉等）、麩皮、各種米糠等代糧發(fā)酵：纖維素、石油、CO2、H2第14頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三

氮源(nitrogensource)

凡是提供微生物營(yíng)養(yǎng)所需的氮元素的營(yíng)養(yǎng)源，稱為氮源。

氮源物質(zhì)的主要作用是合成細(xì)胞物質(zhì)中含氮物質(zhì)，少數(shù)自養(yǎng)細(xì)菌能利用銨鹽、硝酸鹽作為機(jī)體生長(zhǎng)的氮源與能源，某些厭氧細(xì)菌在厭氧與糖類物質(zhì)缺乏的條件下，也可以利用氨基酸作為能源物質(zhì)。

二、氮源第15頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三

表4—2微生物的氮源譜類型

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、蠶蛹粉等N·C·H·O尿素、一般氨基酸、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空氣第16頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三1.氮源的利用順序:N.C.H.O或N.C.H.O.X>N.H>N.O>N2.氨基酸自養(yǎng)型微生物：不需要以氨基酸作氮源，能把尿素、銨鹽、硝酸鹽甚至氮?dú)獾群?jiǎn)單氮源自行合成所需要的一切氨基酸的微生物。3.氨基酸異養(yǎng)型微生物：需要從外界吸收現(xiàn)成的氨基酸作氮源的微生物。第17頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三遲效氮源：蛋白氮必須通過(guò)水解之后降解成胨、肽、氨基酸等才能被機(jī)體利用。速效氮源：無(wú)機(jī)氮源或以蛋白質(zhì)降解產(chǎn)物形式存在的有機(jī)氮源可以直接被菌體吸收利用。

速效氮源，通常是有利于機(jī)體的生長(zhǎng)，遲效氮源有利于代謝產(chǎn)物的形成。氮源的種類第18頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三實(shí)驗(yàn)室常用的氮源有碳酸銨、硝酸鹽、硫酸銨、尿素、蛋白胨、牛肉膏、酵母膏等。生產(chǎn)上常用的氮源：有硝酸鹽、銨鹽、尿素、氨以及蛋白含量較高的魚粉、蠶蛹粉、黃豆餅粉、花生餅份、玉米漿等。多數(shù)微生物可以利用無(wú)機(jī)含氮化合物作為氮源，也可以利用有機(jī)含氮化合物作為氮源。但有些微生物沒(méi)有將無(wú)機(jī)氮合成有機(jī)氮的能力，它們不能把尿素、銨鹽等這些無(wú)機(jī)氮源自行合成他們生長(zhǎng)所需的氨基酸，而需要從外界吸收現(xiàn)成的氨基酸作為氮源才能生長(zhǎng)，這類微生物叫做氨基酸異養(yǎng)型微生物，也叫營(yíng)養(yǎng)缺陷型。第19頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三

能源：指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。

微生物的能源譜：

有機(jī)物：化能異養(yǎng)微生物的能源（同碳源）化學(xué)物質(zhì)能源譜：無(wú)機(jī)物：化能自養(yǎng)微生物的能源（不同于碳源）

輻射能：光能自養(yǎng)和光能異養(yǎng)微生物的能源

三、能源

第20頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三

化能自養(yǎng)微生物的能源物質(zhì)：都是一些還原態(tài)的無(wú)機(jī)物質(zhì)，例如：NH4+、NO2-、S、H2S、H2、Fe2+等，能利用這些物質(zhì)作為能源的全部是細(xì)菌，如：硝酸細(xì)菌、亞硝酸菌、硫化細(xì)菌、硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌、硫細(xì)菌、氫細(xì)菌和鐵細(xì)菌等。這些無(wú)機(jī)養(yǎng)料常常是雙功能的（如：NH4+既是硝酸細(xì)菌的能源，又是它的氮源。）

有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物常有雙功能或三功能作用，既是異養(yǎng)微生物的能源，又是它們的碳源或氮源。光輻射能：是單功能的，只為光能微生物提供能源。

還原態(tài)的NH4:是雙功能營(yíng)養(yǎng)物（能源、氮源）

氨基酸：三功能營(yíng)養(yǎng)物（碳源、氮源、能源）第21頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三生長(zhǎng)因子（growthfactor）：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。主要包括維生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶（堿基）及其衍生物，此外還有甾醇、胺類、脂肪酸等等。各種維生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶（堿基）的生理功能見(jiàn)教材。缺乏合成生長(zhǎng)因子能力的微生物稱為“營(yíng)養(yǎng)缺陷型”微生物。

四、生長(zhǎng)因子（growthfactor）第22頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三根據(jù)微生物對(duì)生長(zhǎng)因子的需要存在差異，可分為：1.野生型(wildtype)和原養(yǎng)型

不需要生長(zhǎng)因子而能在基礎(chǔ)培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的菌株。2.營(yíng)養(yǎng)缺陷型(auxotroph)

由于自發(fā)或誘發(fā)突變等原因從野生型菌株產(chǎn)生的需要提供特定生長(zhǎng)素物質(zhì)才能生長(zhǎng)的菌株。第23頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三1.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)因子就能正常生長(zhǎng)的微生物(如E.coli,多數(shù)真菌、紡線菌、細(xì)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)的微生物（如乳酸菌、支原體和原生動(dòng)物等）。3.生長(zhǎng)因子過(guò)量合成的微生物：在其代謝活動(dòng)中，能夠大量合成分泌某些維生素等生長(zhǎng)因子的微生物（如阿舒假囊酵母、鏈霉菌、被孢霉等）。根據(jù)微生物對(duì)生長(zhǎng)因子的需要分：第24頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三無(wú)機(jī)鹽：是微生物生長(zhǎng)必不可少的一類營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，它們?yōu)闄C(jī)體生長(zhǎng)提供多種重要的生理功能（見(jiàn)下圖），包括大量元素和微量元素。

大量元素：P、S、K、Mg、Ca、Na、Fe等。（微生物生長(zhǎng)所需濃度在10-3－10-4mol/L）

微量元素：Cu、Zn、Mn、Mo、Co等。（微生物生長(zhǎng)所需濃度在10-6－10-8mol/L）一般微生物生長(zhǎng)所需要的無(wú)機(jī)鹽有：硫酸鹽、磷酸鹽、氯化物以及含有鈉、鉀、鎂、鐵等金屬元素的化合物。五、無(wú)機(jī)鹽第25頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三

細(xì)胞內(nèi)一般分子成分（P、S、Ca、Ma、Fe等）一般功能滲透壓的維持（Na+等）生理調(diào)節(jié)物質(zhì)酶的激活劑（Ma2+等）大量元素pH的穩(wěn)定無(wú)化能自養(yǎng)菌的能源（S、Fe2+、NH4+、NO2-等）機(jī)特殊功能鹽無(wú)氧呼吸時(shí)的氫受體（NO3-、SO42-等）酶的激活劑（Cu2+、Mn2+

、Zn2+等）微量元素特殊分子結(jié)構(gòu)成分（Co、Mo等）無(wú)機(jī)鹽的生理功能第26頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三無(wú)機(jī)元素的來(lái)源和功能元素 人為提供形式生理功能P KH2PO4、K2HPO4 核酸、磷酸和輔酶的成分S MgSO4

含硫氨基酸、含硫維生素成分K KH2PO4、K2HPO4 酶的輔因子、維持電位差和滲透壓Na NaCl 維持滲透壓、某些細(xì)菌和藍(lán)細(xì)菌需要Ca Ca(NO3)2、CaCl2 胞外酶穩(wěn)定劑、蛋白酶輔因子、細(xì)菌芽孢和真菌孢子形成Mg MgSO4 固氮酶輔因子、葉綠素成分Fe FeSO4 Cyt成分；合成葉綠素、白喉毒素和氯高鐵血紅素所需

Mn MnSO4 超氧化物歧化酶、氨肽酶、L-阿拉伯糖異構(gòu)酶等的輔因子Cu CuSO4 氧化酶、酪氨酸酶的輔因子Co CoSO4 VB12復(fù)合物的成分、肽酶的輔因子Zn ZnSO4 堿性磷酸酶、脫氫酶、肽酶、脫羧酶輔因子Mo (NH4)6Mo7O24

固氮酶和同化型及異化型硝酸鹽還原酶的成分第27頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三水分：水分是生物細(xì)胞的主要化學(xué)成分，其重要的生理功能表現(xiàn)在下列幾個(gè)方面：1.細(xì)胞的構(gòu)成成分2.良好的溶劑，一系列生理生化反應(yīng)的反應(yīng)介質(zhì)3.參與許多生理生化反應(yīng)4.有效地控制細(xì)胞內(nèi)的溫度變化六、水第28頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三幾種生物的游離水含量人體：60%海蟄：96%微生物孢子營(yíng)養(yǎng)體霉菌孢子：~39%細(xì)菌芽孢：皮層：~70%核心：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.◆不同細(xì)胞及不同細(xì)胞結(jié)構(gòu)中游離水的含量有較大差別：第29頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三

根據(jù)生長(zhǎng)所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的性質(zhì)，可將生物分成兩種基本的營(yíng)養(yǎng)類型異養(yǎng)型生物：在生長(zhǎng)時(shí)需要以復(fù)雜的有機(jī)物質(zhì)作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)自養(yǎng)型生物：在生長(zhǎng)時(shí)能以簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物質(zhì)作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)動(dòng)物屬于異養(yǎng)型生物，植物，而微生物既有異養(yǎng)型的也有自養(yǎng)型的，大多數(shù)微生物屬于異養(yǎng)型生物，少數(shù)微生物屬于自養(yǎng)型生物。根據(jù)生長(zhǎng)時(shí)能量的來(lái)源不同，又可將生物分成兩種類型化能營(yíng)養(yǎng)型生物：依靠化合物氧化釋放的能量進(jìn)行生長(zhǎng)光能營(yíng)養(yǎng)型生物：依靠光能進(jìn)行生長(zhǎng)動(dòng)物和大部分微生物屬于化能營(yíng)養(yǎng)型生物，它們從物質(zhì)的氧化過(guò)程中獲得能量。植物和少部分微生物屬于光能營(yíng)養(yǎng)型生物第三節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)類型第30頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三

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.以氫供體分無(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)異樣型(heterotroph)4.以合成氨基酸能力分氨基酸自養(yǎng)型(aminoacidautotroph)氨基酸異養(yǎng)型(aminoacidheterotroph)5.以生長(zhǎng)因子分原養(yǎng)型(prototroph)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(phagotroph)7.以取得死或活有機(jī)物分寄生(saprophytism)腐生(parasitism)微生物營(yíng)養(yǎng)類型的分類第31頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三

營(yíng)養(yǎng)類型營(yíng)養(yǎng)類型能源氫供體基本碳源實(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（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 菌,鐵細(xì)菌,氫細(xì)菌,硫磺細(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 全部真核微生物第32頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三光能自養(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(wú)機(jī)物如硫化氫、硫代硫酸鈉或其他無(wú)機(jī)硫化物作為供氫體將CO2還原成細(xì)胞物質(zhì)，同時(shí)產(chǎn)生元素硫

光能CO2＋H2S[CH2O]+2S+H2O

光合色素光能自養(yǎng)型微生物包括藍(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），由于含有光合色素，因而能使先能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能（ATP），供機(jī)體直接利用。

一、光能自養(yǎng)型微生物第33頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三光能異養(yǎng)型微生物：以CO2為主要碳源或唯一碳源，以有機(jī)物（如異丙醇）作為供氫體，利用光能將CO2還原成細(xì)胞物質(zhì)，紅螺菌屬中的一些細(xì)菌屬于此種營(yíng)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(zhǎng)時(shí)大多數(shù)采要外源的生長(zhǎng)因子二、光能異養(yǎng)型微生物第34頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三利用光能，以簡(jiǎn)單有機(jī)物（醇、有機(jī)酸）為供氫體同化CO2

CH3

│

光能CO2+2CH2-CHOH----→[CH2O]+2CH3COCH3+H2O

菌綠素例：紅螺菌屬（Rhodospirillum）光能異養(yǎng)型微生物紅螺菌第35頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三化能自養(yǎng)型微生物：以CO2或碳酸鹽作為唯一或主要碳源，以無(wú)機(jī)物氧化釋放的化學(xué)能為能源,，利用電子供體如氫氣、硫化氫、二價(jià)鐵離子或亞硝酸鹽等使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?cè)谧匀唤缥镔|(zhì)轉(zhuǎn)換過(guò)程中起著重要的作用。

三、化能自養(yǎng)型微生物第36頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三通過(guò)氧化無(wú)機(jī)物取得能量，并以CO2為唯一或主要碳源1.硝化細(xì)菌:亞硝化細(xì)菌

2NH4++3O2→2NO2-+2H2O+4H++132Kcal硝化細(xì)菌

NO2-+1/2O2

→NO3-+18.1Kcal第37頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三2.硫化細(xì)菌:

通過(guò)氧化還原態(tài)的無(wú)機(jī)硫化物（H2S、S、S2O32-

、SO32-）獲得能量（硫桿菌屬，硫微螺菌屬）

H2S+1/2O2

→S+H2O+50.1KcalS+11/2O2+H2O→H2SO4+149.8Kcal第38頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三3.鐵細(xì)菌：氧化Fe2+為Fe3+獲取能量并同化

CO22Fe2++1/2O2+2H+→2Fe3++H2O+21.2Kcal4.氫細(xì)菌：具有氫化酶，從氫的氧化獲取能量，同化CO2H2+1/2O2→H2O+56.7Kcal第39頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三硝化細(xì)菌鐵細(xì)菌第40頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三多數(shù)微生物屬于化能異養(yǎng)型，其生長(zhǎng)所需要能量和碳源通常來(lái)自同一種有機(jī)物。根據(jù)化能異養(yǎng)型微生物利用有機(jī)物的特性，又可以將其分為下列兩種類型：腐生型微生物：利用無(wú)生命活性的有機(jī)物作為生長(zhǎng)的碳源。寄生型微生物：寄生在生活的細(xì)胞內(nèi)，從寄生體內(nèi)獲得生長(zhǎng)所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。存在于寄生與腐生之間的中間過(guò)渡類型微生物，稱為兼性腐生型或兼性寄生型。四、化能異養(yǎng)型微生物第41頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三肺炎鏈球菌幽門螺旋菌第42頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三第四節(jié)微生物吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的方式單純擴(kuò)散促進(jìn)擴(kuò)散主動(dòng)運(yùn)輸基團(tuán)移位第43頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三1、單純擴(kuò)散(simplediffusionorpassivediffusion)

被輸送的物質(zhì)，靠細(xì)胞內(nèi)外濃度為動(dòng)力，以透析或擴(kuò)散的形式從高濃度區(qū)向低濃度區(qū)的擴(kuò)散。第44頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三1、單純擴(kuò)散(simplediffusionorpassivediffusion)特點(diǎn)：①擴(kuò)散是非特異性的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收方式：如營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)通過(guò)細(xì)胞膜中的含水小孔，由高濃度的胞外環(huán)境向低濃度的胞內(nèi)擴(kuò)散；②在擴(kuò)散過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化：即既不與膜上的分子發(fā)生反應(yīng)，本身的分子結(jié)構(gòu)也不發(fā)生變化；③物質(zhì)運(yùn)輸?shù)乃俾瘦^慢：速率與胞內(nèi)外營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度差有關(guān)，即隨細(xì)胞膜內(nèi)外該物質(zhì)濃度差的降低而減小，直到胞內(nèi)外物質(zhì)濃度相同；④不需要載體參與；擴(kuò)散是一個(gè)不需要代謝能的運(yùn)輸方式，因此，物質(zhì)不能進(jìn)行逆濃度運(yùn)輸。⑤可運(yùn)送的養(yǎng)料有限：限于水、溶于水的氣體，及分子量小，脂溶性、極性小的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。第45頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三smosisflowstowardshighsaltconcentrations第46頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三

單純擴(kuò)散模式圖細(xì)胞膜外細(xì)胞膜內(nèi)細(xì)胞膜第47頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三三營(yíng)養(yǎng)物在運(yùn)送過(guò)程中，通過(guò)與細(xì)胞膜上特異載體蛋白（也稱作透過(guò)酶permease）的可逆性結(jié)合來(lái)加快其傳遞速度，但不消耗能量的一類擴(kuò)散性運(yùn)送方式。2.促進(jìn)擴(kuò)散

(facilitateddiffusion/transport)第48頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三2.促進(jìn)擴(kuò)散(facilitateddiffusion)特點(diǎn)：在促進(jìn)擴(kuò)散過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)本身在分子結(jié)構(gòu)上也不會(huì)發(fā)生變化

不消耗代謝能量，故不能進(jìn)行逆濃度運(yùn)輸運(yùn)輸?shù)乃俾视砂麅?nèi)外該物質(zhì)的濃度差決定需要細(xì)胞膜上的載體蛋白（透過(guò)酶）參與物質(zhì)運(yùn)輸被運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)與載體蛋白有高度的特異性養(yǎng)料濃度過(guò)高時(shí),與載體蛋白出現(xiàn)飽和效應(yīng)促進(jìn)擴(kuò)散的運(yùn)輸方式多見(jiàn)于真核微生物中，例如通常在厭氧生活的酵母菌中，某些物質(zhì)的吸收和代謝產(chǎn)物的分泌是通過(guò)這種方式完成的。第49頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三Embededprotein:第50頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三第51頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三Proteins

thatactascarriers

aretoolargetomoveacrossthemembrane.Theyaretransmembraneproteins.Theycyclebetweentwoconformationsinwhichasolutebindingsiteisaccessibleononesideofthemembraneortheother.第52頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三促進(jìn)擴(kuò)散模式圖細(xì)胞膜細(xì)胞膜外細(xì)胞膜內(nèi)恢復(fù)原構(gòu)象移位再循環(huán)結(jié)合構(gòu)象改變第53頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三oractiveansport

第54頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三3.主動(dòng)運(yùn)輸(Activetransport)

在代謝能的推動(dòng)下，通過(guò)膜上特殊載體蛋白構(gòu)象的變化，逆養(yǎng)料濃度梯度吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的過(guò)程。第55頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三主動(dòng)運(yùn)輸(Activetransport)

特點(diǎn)：物質(zhì)在主動(dòng)運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中需要消耗代謝能可以進(jìn)行逆濃度運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)輸方式需要載體蛋白參與對(duì)被運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)有高度的立體專一性被運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)在轉(zhuǎn)移的過(guò)程中不發(fā)生任何化學(xué)變化不同的微生物在主動(dòng)運(yùn)輸過(guò)程中所需的能量的來(lái)源不同，好氧微生物中直接來(lái)自呼吸能，厭氧微生物主要來(lái)自化學(xué)能，光合微生物中則主要來(lái)自光能。主動(dòng)運(yùn)輸是微生物吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要方式。第56頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三

Comparisonofpassiveandactivetransport.

第57頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三第58頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三主動(dòng)運(yùn)輸模式圖細(xì)胞膜細(xì)胞膜外細(xì)胞膜內(nèi)恢復(fù)原構(gòu)象移位再循環(huán)結(jié)合構(gòu)象改變ADP+PiATP第59頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三Na+-K+-ATP酶系統(tǒng)Na+-K+-ATPase是存在于原生質(zhì)膜上的一種重要離子通道蛋白功能：利用ATP能量將Na+由細(xì)胞內(nèi)“泵”出胞外，并將K+“泵”入胞內(nèi)。該酶由大小兩個(gè)亞基組成（MW:12萬(wàn)，5.5萬(wàn)）第60頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三作用步驟:1.ATP酶(E)在細(xì)胞內(nèi)側(cè)與3個(gè)Na+結(jié)合，同時(shí)消耗能量；2.磷酸化ATP酶(E+)構(gòu)象變化將Na+排除胞外，并與2個(gè)K+結(jié)合；3.K+激發(fā)E+脫磷酸化恢復(fù)為E，同時(shí)將K+運(yùn)入細(xì)胞。第61頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三第62頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三

基因轉(zhuǎn)位是一種特殊的主動(dòng)運(yùn)輸，與普通的主動(dòng)運(yùn)輸相比，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中發(fā)生了化學(xué)變化（糖在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中發(fā)生了磷酸化）。其余特點(diǎn)與主動(dòng)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）糖與糖的衍生物，以及核苷與脂肪散的運(yùn)輸。4.基團(tuán)轉(zhuǎn)位(Grouptranslocation)第63頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三在酶Ⅰ的作用下HPr被激活在酶Ⅱ的作用下P-HPr將磷酸轉(zhuǎn)移給糖第64頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三運(yùn)送機(jī)制:是依靠磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng),即磷酸烯醇式丙酮酸-己糖磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng).運(yùn)送步驟:1.熱穩(wěn)載體蛋白(HPr)的激活

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

PEP+HPr丙酮酸+P-HPrHPr是一種低分子量的可溶性蛋白，結(jié)合在細(xì)胞膜上，具有高能磷酸載體的作用。第65頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三2、糖被磷酸化后運(yùn)入膜內(nèi)膜外環(huán)境中的糖先與外膜表面的酶Ⅱ結(jié)合，再被轉(zhuǎn)運(yùn)到內(nèi)膜表面。這時(shí)，糖被P-HPr上的磷酸激活，并通過(guò)酶Ⅱ的作用將糖-磷酸釋放到細(xì)胞內(nèi)。

酶Ⅱ

P-HPr+糖糖-P+HPr酶Ⅱ是一種結(jié)合于細(xì)胞膜上的蛋白，它對(duì)底物具有特異性選擇作用，因此細(xì)胞膜上可誘導(dǎo)出一系列與底物分子相應(yīng)的酶Ⅱ

。第66頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三基團(tuán)移位模式圖細(xì)胞膜外細(xì)胞膜內(nèi)SSSS細(xì)胞膜Enz2cEnz2bEnz2cEnz2aSSHPrP~PHPr~Enz1+PEP丙酮酸第67頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三四種運(yùn)輸營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)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)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)的結(jié)構(gòu)載體飽和效應(yīng)與溶質(zhì)類似物運(yùn)送抑制劑運(yùn)送對(duì)象舉例無(wú)慢由濃至稀相等無(wú)特異性不需要不變無(wú)無(wú)競(jìng)爭(zhēng)性無(wú)H2O、CO2、O2、甘油、乙醇、鹽類有快由濃至稀相等特異性不需要不變有有競(jìng)爭(zhēng)性有SO42-、PO43-、糖有快由稀至濃胞內(nèi)濃度高特異性需要不變有有競(jìng)爭(zhēng)性有氨基酸、乳糖等糖類，Na+、Ca2+等無(wú)機(jī)粒子有快由稀至濃胞內(nèi)濃度高特異性需要改變有有競(jìng)爭(zhēng)性有葡萄糖、果糖、甘露糖、嘌呤、核苷、脂肪酸第68頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三

培養(yǎng)基(medium):是人工配制的適合于不同微生物生長(zhǎng)繁殖或積累代謝產(chǎn)物的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)。它是進(jìn)行科學(xué)研究，發(fā)酵生產(chǎn)微生物制品等的基礎(chǔ)。第五節(jié)培養(yǎng)基(medium)第69頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三定義：應(yīng)科研或生產(chǎn)的需要，由人工配制的、適合于不同微生物生長(zhǎng)繁殖或積累代謝產(chǎn)物用的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)（混合養(yǎng)料）。特點(diǎn)：任何培養(yǎng)基都應(yīng)具備微生物所需要的六大營(yíng)養(yǎng)要素，且應(yīng)比例適當(dāng)。所以一旦配成必須立即滅菌。用途：促使微生物生長(zhǎng)；積累代謝產(chǎn)物；分離微生物菌種；鑒定微生物種類；微生物細(xì)胞計(jì)數(shù)；菌種保藏；制備微生物制品第70頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三一、選用和設(shè)計(jì)培養(yǎng)基的原則和方法（一）培養(yǎng)基組分應(yīng)適合微生物的營(yíng)養(yǎng)特點(diǎn)（目的明確）（二）營(yíng)養(yǎng)物的濃度與比例應(yīng)恰當(dāng)（營(yíng)養(yǎng)協(xié)調(diào)）（三）物理化學(xué)條件適宜（理化適宜）（四）根據(jù)培養(yǎng)目的選擇原料及其來(lái)源（經(jīng)濟(jì)節(jié)約）第71頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三（一）培養(yǎng)基組分應(yīng)適合微生物的營(yíng)養(yǎng)特點(diǎn)

即根據(jù)不同微生物的營(yíng)養(yǎng)需要配制不同的培養(yǎng)基。不同營(yíng)養(yǎng)類型的微生物，其對(duì)營(yíng)養(yǎng)物的需求差異很大。如自養(yǎng)型微生物的培養(yǎng)基完全可以（或應(yīng)該）由簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物質(zhì)組成。異養(yǎng)做生物的培養(yǎng)基至少需要含有一種有機(jī)物質(zhì)，但有機(jī)物的種類需適應(yīng)所培養(yǎng)菌的特點(diǎn)。

按微生物的主要類群來(lái)說(shuō)，它們所需要的培養(yǎng)基成分也不同：

細(xì)菌：牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基LB(Luria-Bertani)

放線菌：高氏一號(hào)培養(yǎng)基真菌：查氏合成培養(yǎng)基PDA(Potato-Dextrose-Agar)

酵母菌：

麥芽汁、豆芽汁當(dāng)對(duì)試驗(yàn)菌營(yíng)養(yǎng)需求特點(diǎn)不清楚的時(shí)候，可以采用‘生長(zhǎng)譜’法進(jìn)行測(cè)定。第72頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三（二）營(yíng)養(yǎng)物的濃度與比例應(yīng)恰當(dāng)●濃度過(guò)高——微生物的生長(zhǎng)起抑制作用，濃度過(guò)小——不能滿足微生物生長(zhǎng)的需要?！裉嫉龋–/N）直接影響微生物生長(zhǎng)與繁殖及代謝物的形成與積累，故常作為考察培養(yǎng)基組成時(shí)的一個(gè)重要指標(biāo)；

●速效性氮（或碳）源與遲效性氮（或碳）源的比例

●各種金屬離子間的比例

碳源中的碳原子的mol數(shù)氮源中所含的氮原子的mol數(shù)C/N比值=例：谷氨酸生產(chǎn)中

C/N＝4/1時(shí)，菌體大量繁殖，谷氨酸積累少；C/N＝3/1時(shí)，菌體生長(zhǎng)受抑制，而谷氨酸大量增加。第73頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三（三）物理化學(xué)條件適宜

（1）pH:

各類微生物的最適生長(zhǎng)pH值各不相同：

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

在微生物的生長(zhǎng)和代謝過(guò)程中，由于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用和代謝產(chǎn)物的形成與積累，培養(yǎng)基的初始pH值會(huì)發(fā)生改變，為了維持培養(yǎng)基pH值的相對(duì)恒定，通常采用下列兩種方式：內(nèi)源調(diào)節(jié)：在培養(yǎng)基里加一些緩沖劑或不溶性的碳酸鹽；調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的碳氮比。外源調(diào)節(jié)：按實(shí)際需要不斷向發(fā)酵液流加酸或堿液第74頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三☆磷酸緩沖液：pH值從6.0~7.6之間K2HPO4+HClKH2PO4+KClKH2PO4+KOHK2HPO4+H2O☆加入CaCO3：

CO32–HCO3–H2CO3CO2+H2O+H+–H–+H+–H–☆培養(yǎng)基中所含氨基酸、肽、蛋白質(zhì)等物質(zhì)也可起到緩沖作用。第75頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三（2）滲透壓和aw

滲透壓 等滲溶液 適宜微生物生長(zhǎng)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，直至破裂

大多數(shù)微生物適合在等滲的環(huán)境下生長(zhǎng)，而有的菌如Staphylococcusaureus則能在3mol/LNaCl的高滲溶液中生長(zhǎng)。能在高鹽環(huán)境（2.8~6.2/LNaCl）生長(zhǎng)的微生物常被稱為嗜鹽微生物（Halophiles）。第76頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三smosisflowstowardshighsaltconcentrations第77頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三◆微生物對(duì)水的需要程度（水對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響）常用環(huán)境（或基質(zhì)）中的水活度值（wateractivity,w）表示。所謂w就是水的有效濃度。◆定義：水活度為在一定的溫度條件下，溶液的蒸汽壓（材料上部蒸氣相中水濃度）與純水的蒸汽壓（即純水上部蒸氣相中水濃度）之比，即：w=/o表示溶液的蒸汽壓o表示純水的蒸汽壓◆在w為0.60-0.99的環(huán)境條件均有微生物生長(zhǎng)，但對(duì)某種微生物而言，它對(duì)w的要求是一定的，微生物對(duì)水的需求有相當(dāng)?shù)淖兓潭取＜次⑸锊煌?，其生長(zhǎng)的最適w亦不同。第78頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三表4-7幾類微生物生長(zhǎng)最適w

微生物w一般細(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(zhǎng)與水的關(guān)系，有時(shí)也常用相對(duì)濕度（RH)

的概念（w×100=RH）；通常也用測(cè)定蒸氣相中相對(duì)濕度的方法得知溶液或物質(zhì)的水活度。第79頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三第80頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三（3）氧化還原電勢(shì)(redoxpoyential)

是度量某氧化還原系統(tǒng)中還原劑釋放電子或氧化劑接受電子趨勢(shì)的一種指標(biāo)。各種微生物對(duì)培養(yǎng)基的氧化還原電勢(shì)的要求：好氧微生物：+0.3~+0.4V,(在>0.1V以上的環(huán)境中均能生長(zhǎng)).厭氧微生物：只能在+0.1V以下生長(zhǎng)兼性厭氧微生物：+0.1V以上呼吸、+0.1V以下發(fā)酵培養(yǎng)基是多氧化還原偶的復(fù)雜電化學(xué)系統(tǒng)，測(cè)出的Eh值僅代表其綜合結(jié)果。對(duì)微生物影響最大的是：分子氧和分子氫的濃度培養(yǎng)基中常用的還原劑：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。第81頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三

配制培養(yǎng)基時(shí)，應(yīng)盡量考慮利用價(jià)廉并且易于獲得的原料作為培養(yǎng)基的成分，特別是在工業(yè)發(fā)酵中，培養(yǎng)基用量很大，更應(yīng)該考慮到這一點(diǎn)，以便降低產(chǎn)品成本。1.以粗代精2.以野代家3.以廢代好4.以簡(jiǎn)代繁5.以氮代朊6.以纖代糖7.以烴代糧8.以國(guó)代進(jìn)4.經(jīng)濟(jì)節(jié)約第82頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三根據(jù)培養(yǎng)基的應(yīng)用目的選擇原料及其來(lái)源該培養(yǎng)基的應(yīng)用目的：是培養(yǎng)菌體還是積累代謝產(chǎn)物？是實(shí)驗(yàn)室種子培養(yǎng)還是大規(guī)模發(fā)酵？代謝產(chǎn)物是初級(jí)代謝產(chǎn)物還是次級(jí)代謝產(chǎn)物？☆用于培養(yǎng)菌體種子的培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)應(yīng)豐富，氮源含量宜高（碳氮比低）；☆用于大量生產(chǎn)代謝產(chǎn)物的培養(yǎng)基其氮源一般應(yīng)比種子培養(yǎng)基稍低，（但若發(fā)酵產(chǎn)物是含氮化合物時(shí)，有時(shí)還應(yīng)提高培養(yǎng)基的氮源含量）；若代謝產(chǎn)物是次級(jí)代謝產(chǎn)物時(shí)要考慮是否加入特殊元素或特定的代謝產(chǎn)物；☆當(dāng)所設(shè)計(jì)的是大規(guī)模發(fā)酵用的培養(yǎng)基時(shí)，應(yīng)重視培養(yǎng)基中各成份的來(lái)源和價(jià)格，應(yīng)選擇來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉的原料，提倡以粗代精，以廢代好。第83頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三1.生態(tài)模擬調(diào)查所培養(yǎng)菌的生態(tài)條件，查看“嗜好”，對(duì)“癥”下料———初級(jí)天然培養(yǎng)基.2.查閱文獻(xiàn)查閱、分析文獻(xiàn)，調(diào)查前人的工作資料，借鑒人家的經(jīng)驗(yàn)，以便從中得到啟發(fā)設(shè)計(jì)有自己特色的培養(yǎng)基配方.3.精心設(shè)計(jì)借助優(yōu)選法或正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法等方法.二、設(shè)計(jì)培養(yǎng)基的方法第84頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三第85頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三第86頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三第87頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三第88頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三第89頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三第90頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三第91頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三第92頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三4、實(shí)驗(yàn)比較：不同培養(yǎng)基配方的選擇比較單種成分來(lái)源和數(shù)量的比較幾種成分濃度比例調(diào)配的比較小型試驗(yàn)放大到大型生產(chǎn)條件的比較

pH和溫度試驗(yàn)◆附1：配置培養(yǎng)基時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題及解決方法：1、沉淀2、膠體強(qiáng)度的破壞3、褐色物質(zhì)的形成4、pH發(fā)生變化第93頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三三、培養(yǎng)基的類型及其應(yīng)用1.根據(jù)所培養(yǎng)微生物的微生物類群來(lái)分①細(xì)菌培養(yǎng)基②放線菌培養(yǎng)基③霉菌培養(yǎng)基2.根據(jù)培養(yǎng)目的來(lái)分①種子培養(yǎng)基(seedculturemedium)———是為保證發(fā)酵生產(chǎn)獲得大量?jī)?yōu)質(zhì)種子而設(shè)計(jì)的培養(yǎng)基，特點(diǎn)是營(yíng)養(yǎng)較豐富，氮源比例較高。有時(shí)為使菌種能迅速適應(yīng)后面的發(fā)酵條件，還有意識(shí)地加入發(fā)酵培養(yǎng)基的基質(zhì)。②發(fā)酵培養(yǎng)基(fermentationmedium)——用于生產(chǎn)預(yù)定發(fā)酵產(chǎn)物，一般以碳為主要元素，碳源含量往往高于種子培養(yǎng)基。大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)，原料應(yīng)價(jià)廉易得，還應(yīng)有利于下游的分離提取。第94頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三★-1細(xì)菌培養(yǎng)基——營(yíng)養(yǎng)肉湯（nutrientbroth)：牛肉膏3g；蛋白胨5g；水1000ml；pH7.2~7.4放線菌培養(yǎng)基——高氏1號(hào)：

可溶性淀粉20g；KNO31g;K2HPO41g

；MgSO40.5g；

NaCl1g;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

第95頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三味精生產(chǎn)菌北京棒狀桿菌AS1299的一級(jí)種子（用搖床培養(yǎng)）培養(yǎng)基配方：葡萄糖3%玉米漿2.5~3.5%尿素0.3~0.5%K2HPO40.1~0.2%MgSO40.05%二級(jí)種子（1200升發(fā)酵罐）培養(yǎng)基配方：以水解糖3%代替葡萄糖3%，其他成分相同。第96頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三①天然培養(yǎng)基(complexmedium)：也稱作chemicallyundefinedmedium。

利用化學(xué)成分還不完全清楚或不恒定的天然物質(zhì)，（如肉湯、蛋白胨、麥芽汁、酵母汁、豆芽汁、玉米粉、牛奶、血清等）制成的培養(yǎng)基，天然培養(yǎng)基比較經(jīng)濟(jì)，除實(shí)驗(yàn)室經(jīng)常使用外，更適宜于在生產(chǎn)上用來(lái)大規(guī)模地培養(yǎng)微生物和生產(chǎn)微生物產(chǎn)品。（一）按對(duì)培養(yǎng)基成分的了解程度來(lái)分第97頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三②合成（組合）培養(yǎng)基(syntheticmedium)：也稱作chemicallydefinedmedium。

由化學(xué)成分完全了解的物質(zhì)配制而成的培養(yǎng)基，該類培養(yǎng)基的組成成分精確、清楚，重復(fù)性強(qiáng)，但微生物生長(zhǎng)較慢，且價(jià)格昂貴，故一般適于在實(shí)驗(yàn)室范圍內(nèi)他有關(guān)研生物營(yíng)養(yǎng)需要、代謝、分類鑒定、生物測(cè)定以及菌種選育、遺傳分析等方面的研究工作。如高氏培養(yǎng)基、察氏培養(yǎng)基等。③半組合培養(yǎng)基(semi-definedmedium)：在合成培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上添加些天然成份，以更有效地滿足微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物的需要。如馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)基。第98頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三液體培養(yǎng)基(liquidmedium)：液體培養(yǎng)基不含任何凝固劑，菌體與培養(yǎng)基充分接觸，操作方便，常用于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)以及在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行微生物生理代謝等基本理論的研究工作。可據(jù)培養(yǎng)后的濁度判斷微生物的生長(zhǎng)程度。（二）按制備后培養(yǎng)基外觀的物理狀態(tài)來(lái)分第99頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三②固體培養(yǎng)基(solidmedium)：天然固體營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)制成的培養(yǎng)基，或液體培養(yǎng)基中加入一定量凝固劑（瓊脂1.5～2％)而呈固體狀態(tài)的培養(yǎng)基。為微生物的生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)表面。常用于微生物的分離、純化、計(jì)數(shù)等方面的研究?？梢朗褂媚康牟煌瞥尚泵妗⑵桨宓刃问?。（1）固化培養(yǎng)基：1％－2％瓊脂或5％－10％明膠（2）非可逆性固化培養(yǎng)基：血清培養(yǎng)基或無(wú)機(jī)硅膠培養(yǎng)基（3）天然固態(tài)培養(yǎng)基(4)濾膜：醋酸纖維薄膜第100頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三第101頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三第102頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三③半固體培養(yǎng)基(semi-solidmedium)：在液體培養(yǎng)基中加入0.2-0.7％的瓊脂構(gòu)成的培養(yǎng)基。常用來(lái)觀察細(xì)菌運(yùn)動(dòng)的特征，以進(jìn)行菌種鑒定和噬菌體效價(jià)滴定等方面的實(shí)驗(yàn)工作。④脫水培養(yǎng)基：脫水商品培養(yǎng)基或預(yù)制干燥培養(yǎng)基。第103頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三1.不被微生物分解、利用、液化；2.不因消毒滅菌而被破壞；3.在微生物的生長(zhǎng)溫度內(nèi)保持固態(tài)；4.凝固點(diǎn)的溫度對(duì)微生物無(wú)害；5.透明度好，粘著力強(qiáng)理想凝固劑應(yīng)具備的條件第104頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三第105頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三第106頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三①基礎(chǔ)培養(yǎng)基(minimummedium):

是含有一般微生物生長(zhǎng)繁殖所需的基本營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的培養(yǎng)基；另外基礎(chǔ)培養(yǎng)基也可作為一些特殊培養(yǎng)基的基礎(chǔ)成分（如制備糖發(fā)酵培養(yǎng)基時(shí)）。②選擇性培養(yǎng)基(selectivemedium)：是根據(jù)某種或某一類群微生物的特殊營(yíng)養(yǎng)需要，或?qū)δ撤N化合物的敏感性不同而設(shè)計(jì)出來(lái)的一類培養(yǎng)基。利用這種培養(yǎng)基可用來(lái)將某種或某類微生物從混雜的微生物群體中分離出來(lái)。（三）按培養(yǎng)基對(duì)微生物的功能作分類第107頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三③加富培養(yǎng)基(enrichedmedium)：

在普通培養(yǎng)基中加入某些特殊的營(yíng)養(yǎng)物，如血、血清、動(dòng)、植物組織液或其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（或生長(zhǎng)因子）的一類營(yíng)養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基。用來(lái)培養(yǎng)營(yíng)養(yǎng)要求苛刻的微生物，或用以富集（數(shù)量上占優(yōu)勢(shì)）和分離某中微生物。第108頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三采取土壤樣品要考慮的幾個(gè)問(wèn)題土質(zhì)肥，微生物含量高，特別肥沃的土壤中細(xì)菌多，放線菌少；在植物殘?bào)w枯枝落葉下的土壤中較多含有拮抗性真菌。離地面5－20cm處的土壤通氣良好、不受陽(yáng)光直射，喊菌量最高。采土季節(jié)以春秋兩季最好。采土方法：選擇適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)、鏟除表土、取土樣數(shù)十克，盛入事先準(zhǔn)備的無(wú)菌防水紙袋中，其上記錄采土?xí)r間、地點(diǎn)、植被情況等。多點(diǎn)采土、混合分離，可以代表每一地塊上的微生物分布平均情況第109頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三土樣的富集培養(yǎng)含有目的菌較多的土樣不需要富集培養(yǎng)如果原有樣品中目的菌含量低，可以人為地添加相應(yīng)的基質(zhì)，培養(yǎng)使之以較其它微生物更快的速度生長(zhǎng)繁殖，從而提高它們?cè)跇悠分械谋壤阌诜蛛x。富集培養(yǎng)的一般方法：采用有利于目的菌種而不利于無(wú)關(guān)微生物的營(yíng)養(yǎng)和培養(yǎng)條件，以達(dá)到使目的菌種在群體中比例上升的目的。一些有特定物質(zhì)產(chǎn)生能力的菌種，不容易富集，只有通過(guò)大量艱苦的工作篩選取得。第110頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三某些細(xì)菌的富集條件

富集對(duì)象 接種菌樣添加營(yíng)養(yǎng)物(g) 特殊培養(yǎng)條件好氧氨基酸氧化菌 土壤 –

好氧，pH7.0好氧性芽孢桿菌 土壤，巴氏消毒 –

好氧，pH7.0氨基酸發(fā)酵性梭菌 土壤，巴氏消毒 –

厭氧，pH7.0耐堿解尿素芽孢菌 土壤，巴氏消毒 尿素50 好氧，pH8.6

厭氧八疊球菌 土壤 葡萄糖20 厭氧，pH2~3

乳酸菌 植物體或牛奶 葡萄糖20 厭氧，pH6.5

腸道細(xì)菌 土壤或污水 葡萄糖20，CaCO320 好氧或厭氧，pH7.0

丙酸菌 干酪 乳酸鈉20 厭氧，pH7.0

醋酸菌 果實(shí)或生啤酒 乙醇40 好氧，pH6.0注：培養(yǎng)基成分為酵母膏10g，KH2PO4或K2HPO41.0g，MgSO4·7H2O0.2g，加水1000ml。一般培養(yǎng)在30℃下。第111頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三1.“投其所好”或抑制選擇2.選擇性理化因素溫度、氧、pH和滲透壓等。纖維素分解菌的選擇培養(yǎng)基纖維素粉5gNaNO31gNa2HPO4·7H2O0.5gKH2PO40.9gMgSO4·7H2O0.5gKCl0.5g酵母膏0.5g水解酪素0.5g將上述物質(zhì)溶解后,用蒸餾水定容到1000ml第112頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三第113頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三伊紅美蘭乳糖培養(yǎng)基(EosinMethyleneblue)蛋白胨10g乳糖10gK2HPO42g伊紅Y0.4g美藍(lán)0.065g水1000mlpH=7.2④鑒別性培養(yǎng)基(differentialmedium)：用于鑒別不同類型微生物的培養(yǎng)基，在普通培養(yǎng)基中加入能與某種代謝產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)的指示劑或化學(xué)藥品，從而產(chǎn)生某種明顯的特征性變化，以區(qū)別不同的微生物，例：伊紅美蘭乳糖培養(yǎng)基（EosinMethyleneBlue）第114頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三大腸菌群：是指37℃生長(zhǎng)時(shí)能發(fā)酵乳糖,在24h內(nèi)產(chǎn)酸產(chǎn)氣的革蘭陰性無(wú)芽孢桿菌,除包括大腸埃希氏桿菌屬外,還包括腸桿菌科的腸桿菌屬、檸檬酸桿菌屬、克雷伯菌屬。第115頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三G+菌受抑制G-菌能發(fā)酵乳糖產(chǎn)酸不發(fā)酵乳糖不產(chǎn)酸，菌落無(wú)色透明產(chǎn)酸力強(qiáng)，菌落呈紫綠色金屬光澤產(chǎn)酸力弱，菌落棕色EnterbacterKlebsiellaSarrdiaHafniaProteusSalmonellaShigellaE.coli試樣EMB在鑒別各種腸道桿菌中的作用：第116頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三第117頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三EMB(EosinMethyleneBlue)Figure14.Left:Escherichiacolicells.Right:E.colicoloniesonEMBAgar.

第118頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三高壓蒸氣滅菌一般培養(yǎng)基:

1.05Kg/cm2,121.3℃,15-30min

含糖培養(yǎng)基:

0.56Kg/cm2,112.6℃,15-30min

過(guò)濾滅菌，分別滅菌，間歇滅菌的應(yīng)用附2：培養(yǎng)基的滅菌第119頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三附圖：過(guò)濾滅菌第120頁(yè)，講稿共129頁(yè)，2023年5月2日，星期三附3：器皿的滅菌及無(wú)菌室的消毒器皿的滅菌：

干熱空氣：160℃，2小時(shí)無(wú)菌室的消毒：