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1、关于微生物营养第1页，讲稿共79张，创作于星期日 重重 点点:1 1、微生物的营养物质及其功能、微生物的营养物质及其功能(水分、碳源、氮源、水分、碳源、氮源、无机盐、生长因子无机盐、生长因子)；2 2、微生物的四种营养类型、微生物的四种营养类型(化能有机异养型化能有机异养型););3 3、四种运输营养物质方式的比较；、四种运输营养物质方式的比较；4 4、配制培养基的原则；、配制培养基的原则；5 5、鉴别性培养基与选择性培养基；、鉴别性培养基与选择性培养基；固体培养基与半固体培养基；固体培养基与半固体培养基；天然培养基与合成培养基；天然培养基与合成培养基；速效碳源与迟效碳源；速效碳源与迟效碳源；
2、速效氮源与迟效氮源。速效氮源与迟效氮源。第2页，讲稿共79张，创作于星期日微生物细胞微生物细胞水：水：70%-90%70%-90%干物质干物质有机物有机物蛋白质、糖、脂、核酸、维生素等蛋白质、糖、脂、核酸、维生素等及其降解产物及其降解产物无机物（盐）无机物（盐）微生物、动物、植物之间存在微生物、动物、植物之间存在“营养上的统一性营养上的统一性”细胞化学元素组成：细胞化学元素组成：主要元素主要元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁等；：碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁等；微量元素：锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。微量元素：锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。第
3、一节第一节 微生物需要的营养物质微生物需要的营养物质微生物细胞的化学组成第3页，讲稿共79张，创作于星期日第4页，讲稿共79张，创作于星期日 一、一、水水 分分 水是微生物生长不可缺少的物质。水是微生物生长不可缺少的物质。水在细胞中的生理功能主要有：水在细胞中的生理功能主要有：作为细胞原生质胶体的主要成分。作为细胞原生质胶体的主要成分。具有溶剂与运输介质的作用，即营养物质必须先溶解于水中才具有溶剂与运输介质的作用，即营养物质必须先溶解于水中才能被微生物吸收和利用，以及营养物质的吸收和代谢产物的排出能被微生物吸收和利用，以及营养物质的吸收和代谢产物的排出都必须通过水来完成。都必须通过水来完成。参
4、与细胞内一切生化反应，并作为代谢过程的内部介质。参与细胞内一切生化反应，并作为代谢过程的内部介质。水是热的良导体，有利于散热，可调节细胞的温度。水是热的良导体，有利于散热，可调节细胞的温度。水的比热高，能有效吸收代谢过程中放出的热，降低热能，使水的比热高，能有效吸收代谢过程中放出的热，降低热能，使菌体温度不致过高。菌体温度不致过高。第5页，讲稿共79张，创作于星期日二、碳源二、碳源(sourceofcarbon)在微生物生长过程中，凡是为微生物提供碳素来源的营养在微生物生长过程中，凡是为微生物提供碳素来源的营养物质称为物质称为碳源碳源。第6页，讲稿共79张，创作于星期日碳源主要生理功能：碳源主
5、要生理功能：v是构成微生物细胞物质和代谢产物，并为微生物生命活动是构成微生物细胞物质和代谢产物，并为微生物生命活动提供能量。提供能量。v凡是能被微生物直接吸收利用的碳源凡是能被微生物直接吸收利用的碳源(如葡萄糖如葡萄糖)称为称为速效速效碳源。碳源。v凡是不被微生物直接吸收利用的碳源凡是不被微生物直接吸收利用的碳源(如乳糖或半乳糖如乳糖或半乳糖)称称为为迟效碳源。迟效碳源。v实验室中常用的碳源：实验室中常用的碳源：葡萄糖和蔗糖。葡萄糖和蔗糖。v发酵工业中常用碳源：发酵工业中常用碳源：糖类物质。糖类物质。如：饴糖如：饴糖 谷类淀粉谷类淀粉(玉米、大米、高梁米、小米、大麦、小麦等玉米、大米、高梁米、
6、小米、大麦、小麦等)薯类淀粉薯类淀粉(甘薯、马铃薯、木薯等甘薯、马铃薯、木薯等)野生植物淀粉野生植物淀粉 麸皮、米糠、酒糟、废糖蜜、造纸厂的亚硫酸废液等。麸皮、米糠、酒糟、废糖蜜、造纸厂的亚硫酸废液等。第7页，讲稿共79张，创作于星期日三、氮源三、氮源(sourceofnitrogen)在微生物生长过程中，凡是为微生物提供氮素来源的营养在微生物生长过程中，凡是为微生物提供氮素来源的营养物质称为物质称为氮源氮源。第8页，讲稿共79张，创作于星期日v氮源生理功能：氮源生理功能：v是用于合成细胞物质和代谢产物中的含氮化合物，一般不提供能量。是用于合成细胞物质和代谢产物中的含氮化合物，一般不提供能量。
7、v凡是能被微生物直接吸收利用的氮源称为凡是能被微生物直接吸收利用的氮源称为速效性氮源。速效性氮源。v例如：铵盐、硝酸盐、尿素等水溶性无机氮化物易被细胞吸收后直例如：铵盐、硝酸盐、尿素等水溶性无机氮化物易被细胞吸收后直接利用。接利用。v凡是不能被微生物直接吸收利用的氮源称为凡是不能被微生物直接吸收利用的氮源称为迟效性氮源。迟效性氮源。v例如：饼粕中的氮主要以大分子蛋白质的形式存在，需进一步降解成小分子例如：饼粕中的氮主要以大分子蛋白质的形式存在，需进一步降解成小分子的肽和氨基酸后才能被微生物吸收利用。的肽和氨基酸后才能被微生物吸收利用。v实验室中常用的氮源有：实验室中常用的氮源有：硫酸铵、硝酸盐
8、硫酸铵、硝酸盐(硝酸铵、硝酸钾、硝酸钠硝酸铵、硝酸钾、硝酸钠)、尿素及牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、多肽、氨基酸等。尿素及牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、多肽、氨基酸等。v发酵工业中常用的氮源有：发酵工业中常用的氮源有：鱼粉、蚕蛹粉、黄豆饼粉、花生饼粉、玉鱼粉、蚕蛹粉、黄豆饼粉、花生饼粉、玉米浆、酵母粉等作氮源。米浆、酵母粉等作氮源。第9页，讲稿共79张，创作于星期日 有机物：化能异养微生物的能源有机物：化能异养微生物的能源(同碳源同碳源)化学物质：化学物质：（化能营养型）无机物：化能自养微生物无机物：化能自养微生物(不同于碳源不同于碳源)能源能源 辐射能：辐射能：光能自养和光能异养微生物的能源光能自养和光
9、能异养微生物的能源 （光能营养型）化能自养微生物的能源是还原态的无机物质，如化能自养微生物的能源是还原态的无机物质，如NHNH4 4+、NONO2 2、S S、H H2 2S S、H H2 2、FeFe2+2+等，等，四、能源四、能源(energysource)能源能源是指为微生物的生命活动提供最初能量来源的营养物质是指为微生物的生命活动提供最初能量来源的营养物质或辐射能。或辐射能。第10页，讲稿共79张，创作于星期日五、无机盐五、无机盐(inorganicsalt)无机盐无机盐是指为微生物生长提供的除碳源、氮源以外的各种是指为微生物生长提供的除碳源、氮源以外的各种必需矿物元素。必需矿物元素。
10、第11页，讲稿共79张，创作于星期日第12页，讲稿共79张，创作于星期日v无机盐其生理功能是：无机盐其生理功能是：v构成细胞的组成成分，维持生物大分子和细胞结构的稳定性；构成细胞的组成成分，维持生物大分子和细胞结构的稳定性；v参与酶的组成，作为酶活性中心的组分，以及作为酶的辅助因子和激参与酶的组成，作为酶活性中心的组分，以及作为酶的辅助因子和激活剂；活剂；v调节并维持细胞渗透压、调节并维持细胞渗透压、pHpH值和氧化还原电位；值和氧化还原电位；v作为某些自养微生物的能源物质和无氧呼吸时的氢受体。作为某些自养微生物的能源物质和无氧呼吸时的氢受体。v主要元素：主要元素：凡是微生物生长所需浓度在凡是
11、微生物生长所需浓度在 1010-3-31010-4-4mol/L(mol/L(培养基中含量培养基中含量)范围内的矿物元素。范围内的矿物元素。v微量元素：微量元素：凡是微生物生长所需浓度在凡是微生物生长所需浓度在 1010-6-61010-8-8mol/L(mol/L(培养基中含量培养基中含量)范围内的矿物元素。范围内的矿物元素。第13页，讲稿共79张，创作于星期日六、生长因子六、生长因子(growthfactor)第14页，讲稿共79张，创作于星期日v生长因子概念：生长因子概念：又称生长因素。通常指微生物生长不可缺少、又称生长因素。通常指微生物生长不可缺少、本身又不能合成或合成量不足以满足机体
12、生长需要的微量有本身又不能合成或合成量不足以满足机体生长需要的微量有机化合物。机化合物。v根据生长因子的化学结构及其在机体内的生理作用，根据生长因子的化学结构及其在机体内的生理作用，分为三大类：维生素分为三大类：维生素 氨基酸氨基酸 嘌呤或嘧啶嘌呤或嘧啶v在实验室制备培养基时常用生长因子：在实验室制备培养基时常用生长因子：酵母膏、牛肉膏、麦芽汁、肝浸液等天然物质。酵母膏、牛肉膏、麦芽汁、肝浸液等天然物质。第15页，讲稿共79张，创作于星期日异养型生物异养型生物自养型生物自养型生物生长所需要的营养物质生长所需要的营养物质生物生长过程中能量的来源生物生长过程中能量的来源光能营养型光能营养型化能营养
13、型化能营养型光能自养型：以光为能源，不依赖任何有机物即可正常生长光能自养型：以光为能源，不依赖任何有机物即可正常生长光能异养型：以光为能源，但生长需要一定的有机营养光能异养型：以光为能源，但生长需要一定的有机营养化能自养型：以无机物的氧化获得能量，生长不依赖有机营养物化能自养型：以无机物的氧化获得能量，生长不依赖有机营养物化能异养型：以有机物的氧化获得能量，生长依赖于有机营养物质化能异养型：以有机物的氧化获得能量，生长依赖于有机营养物质第二节第二节 微生物的营养类型微生物的营养类型第16页，讲稿共79张，创作于星期日微生物的营养类型微生物的营养类型微生物营养类型微生物营养类型()()第17页，
14、讲稿共79张，创作于星期日微生物的营养类型微生物的营养类型()()微生物的营养类型微生物的营养类型光能无机自养型和光能有机异养型光能无机自养型和光能有机异养型微生物可利用光能生长，微生物可利用光能生长，在地球早期生态环境的演化过程中起重要作用。在地球早期生态环境的演化过程中起重要作用。第18页，讲稿共79张，创作于星期日无机自养型微生物具有高度的合成能力，能在完全无机自养型微生物具有高度的合成能力，能在完全是无机物的环境中生长繁殖。它们具有完整的酶系是无机物的环境中生长繁殖。它们具有完整的酶系统，能以统，能以COCO2 2或碳酸盐为碳源。或碳酸盐为碳源。v需外界供应能量来实现。需外界供应能量来
15、实现。v根据微生物需要的能源不同，又可将之分为两根据微生物需要的能源不同，又可将之分为两大类大类:光能无机自养型光能无机自养型 化能无机自养型化能无机自养型一、无机自养型微生物第19页，讲稿共79张，创作于星期日1 1光能无机自养型（光能自养型）光能无机自养型（光能自养型）碳源：碳源：以以C02作为唯一碳源或主要碳源；作为唯一碳源或主要碳源；能源：能源：利用光能；利用光能；电电子子供供体体：以以无无机机物物如如水水、硫硫化化氢氢、硫硫代代硫硫酸酸钠钠或或其其他他无无机机硫硫化化物物作作为为氢氢供供体体将将CO2还原成细胞物质，同时产生元素硫；还原成细胞物质，同时产生元素硫；真核藻类和蓝细菌紫硫
16、细菌和绿硫细菌 光能自养型微生物包括蓝细菌（含叶绿素）、红硫细菌和绿光能自养型微生物包括蓝细菌（含叶绿素）、红硫细菌和绿硫细菌等少数微生物（含细菌叶绿素），由于含有光合色素，因硫细菌等少数微生物（含细菌叶绿素），由于含有光合色素，因而能使先能转变成化学能（而能使先能转变成化学能（ATPATP），供机体直接利用。），供机体直接利用。第20页，讲稿共79张，创作于星期日以以CO2或或碳碳酸酸盐盐作作为为唯唯一一或或主主要要碳碳源源，以以无无机机物物氧氧化化释释放放的的化化学学能能为为能能源源,，利利用用电子供体如氢气、硫化氢、二价铁离子或亚硝酸盐等使电子供体如氢气、硫化氢、二价铁离子或亚硝酸盐等使
17、CO2还原成细胞物质。还原成细胞物质。2NH 4+3O22NO2-+2H2O+4H+132Kcal NO2-+1/2O2 NO3-+18.1 Kcal亚硝化细菌硝化细菌H2S+1/2 O2 S+H2O+50.1 KcalS+1 1/2 O2+H2O H2SO4+149.8 Kcal硫化细菌:（硫杆菌属，硫微螺菌属）2Fe2+1/2O2+2H+2Fe3+H2O+21.2 Kcal铁细菌H2+1/2 O2 H2O+56.7 Kcal氢细菌：具有氢化酶，从氢的氧化获取能 量，同化CO2化能无机自养型只存在于微生物中，可在完全无机及无光的环境中生长。它们化能无机自养型只存在于微生物中，可在完全无机及无
18、光的环境中生长。它们广泛分布于土壤及水环境中广泛分布于土壤及水环境中,参与地球物质循环；参与地球物质循环；2.2.化能无机自养型（化能自养型）化能无机自养型（化能自养型）第21页，讲稿共79张，创作于星期日生长所需要的能量来自无机物氧化过程中放出的化学能；生长所需要的能量来自无机物氧化过程中放出的化学能；以以COCO2 2或碳酸盐作为唯一或主要碳源进行生长时，利用或碳酸盐作为唯一或主要碳源进行生长时，利用H H2 2、H H2 2S S、S S、FeFe2+2+、NHNH3 3或或NONO2 2-等作为电子供体使等作为电子供体使COCO2 2还原成细胞还原成细胞物质。物质。2.2.化能无机自养
19、型（化能自养型）化能无机自养型（化能自养型）第22页，讲稿共79张，创作于星期日n铁细菌铁细菌 n能通过铁的氧化获得能量能通过铁的氧化获得能量,将亚铁离子氧化成高铁离子，放出将亚铁离子氧化成高铁离子，放出能量。能量。例如例如:氧化亚铁硫杆菌具有将硫或硫代硫酸盐氧化生成硫酸和将亚铁氧化亚铁硫杆菌具有将硫或硫代硫酸盐氧化生成硫酸和将亚铁氧化成高铁的能力。它们常存在于含铁量高的酸性水中。氧化黄铁矿氧化成高铁的能力。它们常存在于含铁量高的酸性水中。氧化黄铁矿的化学过程是：的化学过程是：2FeS2FeS2 2+5O+5O2 2+2H+2H2 2O2FeSOO2FeSO4 4+2H+2H2 2SOSO2
20、2 2FeSO 2FeSO4 4+H+H2 2SOSO4 4+1/2O+1/2O2 2 Fe Fe2 2(SO(SO4 4)3 3+H+H2 2O O生成的生成的FeFe2 2(SO(SO4 4)3 3是强氧化剂和溶剂，可以溶解铜矿是强氧化剂和溶剂，可以溶解铜矿(CuS)(CuS)，目前已，目前已用于尾矿或低品矿藏中铜等金属元素的浸出。用于尾矿或低品矿藏中铜等金属元素的浸出。第23页，讲稿共79张，创作于星期日v有机异养型微生物需要提供含碳有机物作为碳源才能有机异养型微生物需要提供含碳有机物作为碳源才能生存的微生物。生存的微生物。v根据微生物需要的能源不同，又可将之分为根据微生物需要的能源不同
21、，又可将之分为两大类两大类:光能有机异养型光能有机异养型化能有机异养型化能有机异养型二、有机异养型微生物第24页，讲稿共79张，创作于星期日不能以不能以COCO2 2为主要或唯一的碳源；为主要或唯一的碳源；以有机物作为供氢体，利用光能将以有机物作为供氢体，利用光能将COCO2 2还原为细胞物质；还原为细胞物质；在生长时大多数需要外源的生长因子；在生长时大多数需要外源的生长因子；例如，红螺菌属中的一些细菌能利用异丙醇作为供氢体，将例如，红螺菌属中的一些细菌能利用异丙醇作为供氢体，将COCO2 2还原成细胞物质，同时积累丙酮。还原成细胞物质，同时积累丙酮。CHOH+COCHOH+CO2 2H H3
22、 3C CH H3 3C C2 2光能光能光合色素光合色素2 CH2 CH3 3C0CHC0CH3 3+CH+CH2 2O+HO+H2 2O O1 1光能有机异养型（光能异养型）光能有机异养型（光能异养型）第25页，讲稿共79张，创作于星期日光能无机自养与光能有机异养型主要区别光能无机自养与光能有机异养型主要区别在于氢供体和电子供体的来源不同在于氢供体和电子供体的来源不同v前者可单独利用前者可单独利用COCO2 2作为唯一碳源或主要碳源，并以作为唯一碳源或主要碳源，并以无机物作为氢供体，使无机物作为氢供体，使COCO2 2还原成细胞物质；还原成细胞物质；v而后者虽然能利用而后者虽然能利用COC
23、O2 2，但必须在低分子有机物同时存，但必须在低分子有机物同时存在时才能迅速生长繁殖，并以简单有机物作为氢供体，在时才能迅速生长繁殖，并以简单有机物作为氢供体，使使COCO2 2还原成细胞物质还原成细胞物质。第26页，讲稿共79张，创作于星期日生长所需要的能量均来自有机物氧化过程中放出的化学能生长所需要的能量均来自有机物氧化过程中放出的化学能；生长所需要的碳源主要是一些有机化合物，生长所需要的碳源主要是一些有机化合物，如淀粉、糖类、纤维素、有机酸等。如淀粉、糖类、纤维素、有机酸等。有机物通常既是碳源也是能源；有机物通常既是碳源也是能源；大多数细菌、真菌、原生动物都是化能有机异养型微生物；大多数
24、细菌、真菌、原生动物都是化能有机异养型微生物；所有致病微生物均为化能有机异养型微生物；所有致病微生物均为化能有机异养型微生物；2 2化能有机异养型（化能异养型）化能有机异养型（化能异养型）第27页，讲稿共79张，创作于星期日腐生型腐生型(metatrophy)：可利用无生命的有机物可利用无生命的有机物(如动植物尸体和残体如动植物尸体和残体)作为碳源；作为碳源；寄生型寄生型(paratrophy)：寄生在活的寄主机体内吸取营养物质寄生在活的寄主机体内吸取营养物质,离开寄主就不能生存；离开寄主就不能生存；在腐生型和寄生型之间还存在中间类型：在腐生型和寄生型之间还存在中间类型：兼性腐生型兼性腐生型(
25、facultivemetatrophy)；兼性寄生型兼性寄生型(facultiveparatrophy)；2 2化能有机异养型（化能异养型）化能有机异养型（化能异养型）第28页，讲稿共79张，创作于星期日不同营养类型之间的界限并非绝对不同营养类型之间的界限并非绝对：异养型微生物并非绝对不能利用异养型微生物并非绝对不能利用COCO2 2；自养型微生物也并非不能利用有机物进行生长；自养型微生物也并非不能利用有机物进行生长；有些微生物在不同生长条件下生长时有些微生物在不同生长条件下生长时,其营养类型也会发生改变；其营养类型也会发生改变；例如紫色非硫细菌例如紫色非硫细菌(purplenonsulphu
26、rbacteria)：没有有机物时，同化没有有机物时，同化CO2，为为自养型微生物；自养型微生物；有机物存在时，利用有机物进行生长，为有机物存在时，利用有机物进行生长，为异养型微生物异养型微生物；光照和厌氧条件下，利用光能生长，为光照和厌氧条件下，利用光能生长，为光能营养型微生物；光能营养型微生物；黑暗与好氧条件下，依靠有机物氧化产生的化学能生长黑暗与好氧条件下，依靠有机物氧化产生的化学能生长，为化能营养型微生物；化能营养型微生物；微生物营养类型的可变性无疑有利于提高其对环境条件变化的适应能力微生物营养类型的可变性无疑有利于提高其对环境条件变化的适应能力第29页，讲稿共79张，创作于星期日v微
27、生物对营养物质的吸收主要有微生物对营养物质的吸收主要有单纯扩散单纯扩散、促进扩散促进扩散、主动运输主动运输、基团转位基团转位4 4种方式种方式。第三节第三节 微生物对营养物质的吸收方式微生物对营养物质的吸收方式疏水性分子苯、氧气、氮气不带电荷的小的极性分子脲、甘油、水、二氧化碳不带电荷的大的不带电荷的大的极性分子极性分子葡萄糖、蔗糖葡萄糖、蔗糖离子H,Na+,K+,Cl,HCO3-,Ca2+,Mg2+内外人工磷脂双分子层膜对不同类型分子的相对透性人工磷脂双分子层膜对不同类型分子的相对透性第30页，讲稿共79张，创作于星期日第三节第三节 微生物对营养物质的吸收方式微生物对营养物质的吸收方式一、单
28、纯扩散(diffusion)扩散并不是微生物细胞吸收营养物质的主要方式扩散并不是微生物细胞吸收营养物质的主要方式,水是唯一可以通过扩散水是唯一可以通过扩散自由通过原生质膜的分子自由通过原生质膜的分子,脂肪酸、乙醇、甘油、苯、一些气体分子脂肪酸、乙醇、甘油、苯、一些气体分子(O(O2 2、COCO2 2)及某些氨基酸在一定程度上也可通过扩散进出细胞。及某些氨基酸在一定程度上也可通过扩散进出细胞。第31页，讲稿共79张，创作于星期日物质跨膜扩散的能力和速率与该物质的性质有关物质跨膜扩散的能力和速率与该物质的性质有关,分子量小、分子量小、脂溶性、极性小的物质易通过扩散进出细胞。脂溶性、极性小的物质易
29、通过扩散进出细胞。第32页，讲稿共79张，创作于星期日被动的物质跨膜运输方式被动的物质跨膜运输方式物质运输过程中物质运输过程中不消耗能量不消耗能量参与运输的参与运输的载体载体本身的分子结构不发生变化本身的分子结构不发生变化不能进行逆浓度运输不能进行逆浓度运输运输速率与膜内外物质的浓度差成正比。运输速率与膜内外物质的浓度差成正比。通过促进扩散进行跨膜运输的物质需要借助与载体通过促进扩散进行跨膜运输的物质需要借助与载体(carrier)的作用才能进入细胞的作用才能进入细胞(图图2-2)2-2)，而且每种载体只运输相应的，而且每种载体只运输相应的物质，具有较高的专一性。物质，具有较高的专一性。二、促
30、进扩散(facilitateddiffusion)第33页，讲稿共79张，创作于星期日图图2-2 2-2 促进扩散示意图促进扩散示意图图图2-1 2-1 单纯扩散示意图单纯扩散示意图 第34页，讲稿共79张，创作于星期日特点：特点：消耗能量，可逆浓度运输，载体蛋白消耗能量，可逆浓度运输，载体蛋白广泛存在于微生物中的一种广泛存在于微生物中的一种主要的物质运输方式主要的物质运输方式运输物质所需能量来源：运输物质所需能量来源：好氧型微生物与兼性厌氧微生物直接利用呼吸能；好氧型微生物与兼性厌氧微生物直接利用呼吸能；厌氧型微生物利用化学能厌氧型微生物利用化学能(ATP)(ATP)；光合微生物利用光能；光
31、合微生物利用光能；嗜盐细菌通过紫膜嗜盐细菌通过紫膜(purplemembrane)利用光能；利用光能；三、主动运输(activetransport)第35页，讲稿共79张，创作于星期日 图图2-3 2-3 主动运输示意图主动运输示意图 第36页，讲稿共79张，创作于星期日v微生物细胞对糖类微生物细胞对糖类(乳糖、葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖、蜜二乳糖、葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖、蜜二糖等糖等)v氨基酸氨基酸(丙氨酸、丝氨酸、甘氨酸等丙氨酸、丝氨酸、甘氨酸等)v核苷核苷v乳酸和葡萄糖醛酸乳酸和葡萄糖醛酸v某些阴离子某些阴离子(PO(PO4 43-3-、SOSO4 42-2-)和阳离子和阳离子(Na(N
32、a+、K K+)等等 都是通过主动运输吸收。都是通过主动运输吸收。三、主动运输(activetransport)第37页，讲稿共79张，创作于星期日v 需特异性载体蛋白的参与；需特异性载体蛋白的参与；v 需耗能的一种物质运输方式；需耗能的一种物质运输方式；v其特点是：其特点是：v有一个复杂的运输系统来完成物质的运输有一个复杂的运输系统来完成物质的运输v溶质分子在运输前后发生化学变化溶质分子在运输前后发生化学变化 因此，不同于一般的主动运输因此，不同于一般的主动运输。四、基团转位(grouptranslocation)第38页，讲稿共79张，创作于星期日四、基团转位(grouptransloca
33、tion)有一个复杂的运输系统来完成物质的运输有一个复杂的运输系统来完成物质的运输溶质分子在运输前后发生化学变化溶质分子在运输前后发生化学变化第39页，讲稿共79张，创作于星期日v磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸糖转移酶运输系统磷酸糖转移酶运输系统(PTS)(PTS)，简称磷酸转移酶系统。，简称磷酸转移酶系统。vPTSPTS一般由一般由4 4种不同的蛋白质组成：种不同的蛋白质组成：酶酶、酶、酶、酶酶(又称因子又称因子)和和HPrHPr。第40页，讲稿共79张，创作于星期日图图2-4 2-4 磷酸转移酶系统输送糖的示意图磷酸转移酶系统输送糖的示意图第41页，讲稿共79张，创作于星期日v基团转
34、位运输糖和糖的衍生物基团转位运输糖和糖的衍生物(如乳糖、葡萄糖、甘露糖、如乳糖、葡萄糖、甘露糖、果糖、麦芽糖、果糖、麦芽糖、N-N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺)v丁酸、核苷酸、嘌呤、嘧啶等。丁酸、核苷酸、嘌呤、嘧啶等。v主要存在于厌氧和兼性厌氧的大肠杆菌、鼠伤寒沙门氏主要存在于厌氧和兼性厌氧的大肠杆菌、鼠伤寒沙门氏菌、金黄色葡萄球菌和乳酸杆菌等细菌中。菌、金黄色葡萄球菌和乳酸杆菌等细菌中。第42页，讲稿共79张，创作于星期日第43页，讲稿共79张，创作于星期日培养基几乎是一切对微生物进行研究和利用工作的基础培养基几乎是一切对微生物进行研究和利用工作的基础培养基（培养基（mediummedium）
35、是人工配制的，适合微生物生长繁殖或）是人工配制的，适合微生物生长繁殖或产生代谢产物的营养基质。产生代谢产物的营养基质。任何培养基都应该具备微生物生长所需要六大营养要素：任何培养基都应该具备微生物生长所需要六大营养要素：碳源、氮源、无机盐、能源、生长因子、水碳源、氮源、无机盐、能源、生长因子、水任何培养基一旦配成，必须立即进行灭菌处理；任何培养基一旦配成，必须立即进行灭菌处理；常规高压蒸汽灭菌：常规高压蒸汽灭菌：1.05kg/cm1.05kg/cm2 2,121.315-30,121.315-30分钟；分钟；0.56kg/cm0.56kg/cm2 2,112.615-30,112.615-30分
36、钟分钟某些成分进行分别灭菌；过滤除菌；某些成分进行分别灭菌；过滤除菌；第四节第四节 培养基培养基第44页，讲稿共79张，创作于星期日1.1.根据培养目的需要选择适宜的营养物质根据培养目的需要选择适宜的营养物质 2.2.注意营养物质的浓度与配比要合适注意营养物质的浓度与配比要合适 3.3.控制培养基的条件控制培养基的条件 4.4.原料来源的选择力求节约原料来源的选择力求节约 5.5.灭菌处理灭菌处理在微生物学研究和生长实践中，配置合适的在微生物学研究和生长实践中，配置合适的培养基是一项最基本的要求。培养基是一项最基本的要求。一、配制培养基的原则第45页，讲稿共79张，创作于星期日培养不同的微生物
37、必须采用不同的培养条件；培养不同的微生物必须采用不同的培养条件；培养目的不同，原料的选择和配比不同；培养目的不同，原料的选择和配比不同；例如枯草芽孢杆菌：例如枯草芽孢杆菌：一般培养：肉汤培养基或一般培养：肉汤培养基或LBLB培养基；培养基；自然转化：基础培养基；自然转化：基础培养基；观察芽孢：生孢子培养基；观察芽孢：生孢子培养基；产蛋白酶：以玉米粉、黄豆饼粉为主的产酶培养基；产蛋白酶：以玉米粉、黄豆饼粉为主的产酶培养基；一、配制培养基的原则1.1.根据培养目的需要根据培养目的需要选择适宜的营养物质选择适宜的营养物质第46页，讲稿共79张，创作于星期日营养物质的浓度适宜；营养物质之间的配比适宜；
38、营养物质的浓度适宜；营养物质之间的配比适宜；高浓度糖类物质、无机盐、重金属离子等不仅不能维持高浓度糖类物质、无机盐、重金属离子等不仅不能维持和促进微生物的生长，反而起到抑制或杀菌作用。和促进微生物的生长，反而起到抑制或杀菌作用。培养基中各营养物质之间的浓度配比也直接影响微生物培养基中各营养物质之间的浓度配比也直接影响微生物的生长繁殖和的生长繁殖和(或或)代谢产物的形成和积累，其中碳氮比代谢产物的形成和积累，其中碳氮比(C/N)(C/N)的影响较大。的影响较大。2.2.注意营养物质浓度与配比要合适注意营养物质浓度与配比要合适第47页，讲稿共79张，创作于星期日v谷氨酸产生菌发酵生产谷氨酸谷氨酸产
39、生菌发酵生产谷氨酸时时：v培养基培养基C/NC/N为为4/14/1时，菌体大量繁殖，谷氨酸积累量较少；时，菌体大量繁殖，谷氨酸积累量较少；当当C/NC/N比为比为3/13/1时，菌体繁殖受到抑制，谷氨酸大量积时，菌体繁殖受到抑制，谷氨酸大量积累。累。v通常菌体的数量与代谢产物的积累量成正比。通常菌体的数量与代谢产物的积累量成正比。v为了获得较多的代谢产物，必须先培养大量的菌体。为了获得较多的代谢产物，必须先培养大量的菌体。第48页，讲稿共79张，创作于星期日pHpH氧化还原电位氧化还原电位渗透压渗透压3.3.控制培养基的条件控制培养基的条件第49页，讲稿共79张，创作于星期日 pHpH改变的可
40、能有如下情况改变的可能有如下情况3.3.控制培养基的条件控制培养基的条件(1)(1)控制培养基的控制培养基的pHpH值值第50页，讲稿共79张，创作于星期日 磷酸盐类磷酸盐类：vK K2 2HPOHPO4 4和和KHKH2 2POPO4 4是常用的缓冲剂。只能在一定范围是常用的缓冲剂。只能在一定范围(pH6.0(pH6.07.6)7.6)内起调节作用。内起调节作用。vK K2 2HPOHPO4 4溶液呈碱性，溶液呈碱性，KHKH2 2POPO4 4溶液呈酸性，它们的等摩尔溶溶液呈酸性，它们的等摩尔溶液的液的pHpH值为值为6.86.8。v如果微生物代谢活动产生酸性物质使培养基的酸度增加，如果微
41、生物代谢活动产生酸性物质使培养基的酸度增加，则弱碱盐变为弱酸盐。则弱碱盐变为弱酸盐。K K2 2HPOHPO4 4H HKHKH2 2POPO4 4K K如果培养基的碱性增强，则弱酸盐变为弱碱盐：如果培养基的碱性增强，则弱酸盐变为弱碱盐：KHKH2 2POPO4 4K KOHOHKK2 2HPOHPO4 4H H2 2O O第51页，讲稿共79张，创作于星期日碳酸钙：碳酸钙：v当微生物生长产酸使培养基的当微生物生长产酸使培养基的pHpH值下降时，值下降时，CaCOCaCO3 3不断解不断解离，游离出离，游离出COCO3 32-2-，COCO3 32-2-不稳定，与不稳定，与H H+形成形成H
42、H2 2COCO3 3，最后释，最后释放出放出COCO2 2，在一定范围内缓解了培养基，在一定范围内缓解了培养基pHpH的降低。若的降低。若微生物微生物(如乳酸菌如乳酸菌)产生大量的乳酸，可在培养基中产生大量的乳酸，可在培养基中加入加入1%1%5%5%的的CaCOCaCO3 3中和。中和。v此外，氨基酸、肽、蛋白质都属于两性电解质，也有此外，氨基酸、肽、蛋白质都属于两性电解质，也有缓冲剂的作用。因此在实验室中常用蛋白缓冲剂的作用。因此在实验室中常用蛋白胨、牛肉膏、氨基酸为天然缓冲系统配制培养基。胨、牛肉膏、氨基酸为天然缓冲系统配制培养基。第52页，讲稿共79张，创作于星期日氧化还原电位又称氧化
43、还原电势（氧化还原电位又称氧化还原电势（redoxpotential），），是度量某氧化还原系统中的还原剂释放电子或氧化剂接是度量某氧化还原系统中的还原剂释放电子或氧化剂接受电子趋势的一种指标，其单位是受电子趋势的一种指标，其单位是V V（伏）或（伏）或mVmV（毫伏）（毫伏）就向微生物与就向微生物与pHpH的关系一样，不同类型微生物生长对的关系一样，不同类型微生物生长对氧化还原电位氧化还原电位(Eh)的要求不同的要求不同好氧性微生物：好氧性微生物：+0.1+0.1伏以上时可正常生长伏以上时可正常生长,以以+0.3+0.3+0.4+0.4 V为宜；为宜；厌氧性微生物：低于厌氧性微生物：低于+0
44、.1+0.1V条件下生长；条件下生长；兼性厌氧微生物：兼性厌氧微生物：+0.1+0.1V以上时进行好氧呼吸以上时进行好氧呼吸,+0.1 +0.1V以下时进行发酵。以下时进行发酵。(2)(2)氧化还原电位氧化还原电位(Eh)(Eh)第53页，讲稿共79张，创作于星期日增加通气量增加通气量(如振荡培养、搅拌如振荡培养、搅拌)提高培养基的氧分压，或加提高培养基的氧分压，或加入氧化剂，从而增加入氧化剂，从而增加Eh值；值；在培养基中加入抗坏血酸（在培养基中加入抗坏血酸（0.1%0.1%）、硫化氢）、硫化氢(0.025%)(0.025%)、半胱氨、半胱氨酸酸(0.05%)(0.05%)、谷胱甘肽、二硫苏
45、糖醇、谷胱甘肽、二硫苏糖醇、巯基乙酸、巯基乙酸、NaNa2 2S S庖肉等还庖肉等还原性物质可降低原性物质可降低Eh值。值。培养基中加入氧培养基中加入氧化还原指示剂刃化还原指示剂刃天青可对氧化还天青可对氧化还原电位进行间接原电位进行间接测定测定(2)(2)氧化还原电位氧化还原电位(Eh)(Eh)第54页，讲稿共79张，创作于星期日氧化还原电位氧化还原电位与氧分压和与氧分压和pHpH有关有关,也受某也受某些微生物代些微生物代谢产物的影谢产物的影响响(2)(2)氧化还原电位氧化还原电位(Eh)(Eh)第55页，讲稿共79张，创作于星期日v配制培养基时要掌握营养物质的浓度。常配制培养基时要掌握营养物
46、质的浓度。常在培养基中加入适量的在培养基中加入适量的NaClNaCl以提高渗透以提高渗透压。压。(3)(3)调节渗透压调节渗透压第56页，讲稿共79张，创作于星期日v特别是在工业发酵中，培养基用量大，更应注意利用低成特别是在工业发酵中，培养基用量大，更应注意利用低成本的原料，降低产品成本。本的原料，降低产品成本。v例如：废糖蜜例如：废糖蜜(制糖工业中含有蔗糖的废液制糖工业中含有蔗糖的废液)、乳清废液乳清废液(乳品工业中含有乳糖的废液乳品工业中含有乳糖的废液)、豆制品工业废液、纸浆废液、各种发酵废液及酒糟、豆制品工业废液、纸浆废液、各种发酵废液及酒糟、酱渣等发酵废弃物酱渣等发酵废弃物v大量的农副
47、产品如麸皮、米糠、玉米浆、豆饼、豆渣、大量的农副产品如麸皮、米糠、玉米浆、豆饼、豆渣、花生饼、棉子饼、葵花籽饼、菜籽饼、酵母泥等都可以花生饼、棉子饼、葵花籽饼、菜籽饼、酵母泥等都可以作为发酵工业的良好原料。作为发酵工业的良好原料。(4)(4)原料来源的选择力求节约原料来源的选择力求节约第57页，讲稿共79张，创作于星期日采用高压蒸汽灭菌采用高压蒸汽灭菌一般培养基用一般培养基用0.105Mpa(1.05kg/cm2，121.3)条件下维持条件下维持1530min含糖培养基常用含糖培养基常用0.056Mpa(0.56kg/cm2，112.6)，1530min或先将糖过滤除菌或间歇灭菌，再与其他已灭
48、菌的成分混合。或先将糖过滤除菌或间歇灭菌，再与其他已灭菌的成分混合。(因长时间的高温灭菌会使糖类物质形成氨基糖、焦糖因长时间的高温灭菌会使糖类物质形成氨基糖、焦糖)(5)(5)灭菌处理灭菌处理第58页，讲稿共79张，创作于星期日v根据微生物的种类可分为细菌、放线菌、根据微生物的种类可分为细菌、放线菌、酵母菌和霉菌培养基。酵母菌和霉菌培养基。培养异养型细菌用牛肉膏蛋白胨培养基；培养异养型细菌用牛肉膏蛋白胨培养基；培养自养型细菌用无机合成培养基；培养自养型细菌用无机合成培养基；培养放线菌用高氏培养放线菌用高氏1 1号合成培养基；号合成培养基；培养酵母菌用麦芽汁培养基；培养酵母菌用麦芽汁培养基；培养
49、霉菌则一般用查氏合成培养基。培养霉菌则一般用查氏合成培养基。二、培养基的类型及应用1.1.根据微生物的种类根据微生物的种类第59页，讲稿共79张，创作于星期日是指含有化学成分尚不清楚或化学成分不是指含有化学成分尚不清楚或化学成分不恒定的天然有机物的培养基。恒定的天然有机物的培养基。v例如：肉浸膏、酵母浸膏、蛋白胨、豆芽汁、例如：肉浸膏、酵母浸膏、蛋白胨、豆芽汁、马铃薯、玉米粉、麸皮、牛奶、血清、胡萝马铃薯、玉米粉、麸皮、牛奶、血清、胡萝卜汁、番茄汁等制成的培养基。卜汁、番茄汁等制成的培养基。v缺点：缺点：成分不清楚，营养成分难控制，做成分不清楚，营养成分难控制，做精细的科学实验结果重复性差。精
50、细的科学实验结果重复性差。2.2.根据培养基的成分根据培养基的成分(1)(1)天然培养基天然培养基(complexmedium)第60页，讲稿共79张，创作于星期日适合于一般实验室中的菌种培养，发酵工业中生产适合于一般实验室中的菌种培养，发酵工业中生产菌种的培养和某些发酵产物的生产。菌种的培养和某些发酵产物的生产。第61页，讲稿共79张，创作于星期日它是由化学成分完全清楚的物质配制而成的培养它是由化学成分完全清楚的物质配制而成的培养基。基。v高氏高氏1 1号培养基和查氏培养基就属于此种类型号培养基和查氏培养基就属于此种类型v优点：优点：培养基的组成成分精确，实验结果重复培养基的组成成分精确，实