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1、微生物第4章微生物的特点：微生物的特点：食谱广、胃口大食谱广、胃口大营养物质营养物质：能够满足微生物机体生长、繁殖和完成各种生能够满足微生物机体生长、繁殖和完成各种生 理活动所需的物质。理活动所需的物质。营养：微生物获得和利用营养物质的过程。营养：微生物获得和利用营养物质的过程。营养物质是微生物生存的物质基础，而营养是生物维持和营养物质是微生物生存的物质基础，而营养是生物维持和延续其生命形式的一种生理过程。延续其生命形式的一种生理过程。2.2.氮源氮源实验室常用的几种有机氮源：实验室常用的几种有机氮源：蛋白胨蛋白胨 牛肉浸膏牛肉浸膏 酵母浸膏酵母浸膏 蛋白胨是蛋白类物质的消化产物蛋白胨是蛋白类
2、物质的消化产物，可以用酶法或者，可以用酶法或者酸法水解制备。酸法水解制备。牛肉浸膏就是牛肉浸液通过离心和过滤除去脂肪和牛肉浸膏就是牛肉浸液通过离心和过滤除去脂肪和不溶性物质，再经低温浓缩而成。不溶性物质，再经低温浓缩而成。从酵母细胞中获得的一种类似于蛋白胨的物质，它从酵母细胞中获得的一种类似于蛋白胨的物质，它采用自溶、离心或压滤、浓缩等工艺制成。采用自溶、离心或压滤、浓缩等工艺制成。第一节第一节 微生物的营养要求微生物的营养要求二、营养物质及其生理功能二、营养物质及其生理功能3.3.能源能源 能能为为微微生生物物生生命命活活动动提提供供最最初初能能量量来来源源的的营营养养物物或或辐辐射射能能，
3、称称为为能能源源。对对于于各各种种异异养养微微生生物物来来说说，它它们们的的能能源源就就是是其其碳碳源源。化化能能自自养养微微生生物物的的能能源源十十分分独独特特，它它们们都都是是一一些些还还原原态态的的无无机机物物质质，能能利利用用这这些些能能源源的的微微生生物物都都是是一一些些原原核核生生物物，包包括括亚亚硝硝酸酸细细菌菌、硝硝酸酸细细菌菌、硫硫化化细细菌菌、氢氢细细菌菌和和铁铁细细菌菌等等。由由于于化化能能自自养养型型微微生生物物的的存存在在，使使人人们们扩扩大大了了对对生生物物圈圈的的认认识识，改改变变了了以以往往认认为为生生物界只是直接或间接利用太阳能的旧观念。物界只是直接或间接利用
4、太阳能的旧观念。二、营养物质及其生理功能二、营养物质及其生理功能第一节第一节 微生物的营养要求微生物的营养要求4.4.生长因子生长因子生长因子生长因子是一类微生物生长所必需且需求量很少，但微生是一类微生物生长所必需且需求量很少，但微生物自身不能合成或合成量不足的有机物。物自身不能合成或合成量不足的有机物。狭义的生长因子：维生素狭义的生长因子：维生素广义的生长因子：维生素、氨基酸、碱基、卟啉及其广义的生长因子：维生素、氨基酸、碱基、卟啉及其 衍生物等。衍生物等。二、营养物质及其生理功能二、营养物质及其生理功能4.4.生长因子生长因子维生素维生素：有的微生物自己不能合成维生素，需要外加，主要有的微
5、生物自己不能合成维生素，需要外加，主要 是是B B族维生素、硫胺素、叶酸、泛酸、核黄素等，如族维生素、硫胺素、叶酸、泛酸、核黄素等，如 生产味精需加生物素。生产味精需加生物素。碱基碱基：嘧啶和嘌呤是核酸和辅嘧啶和嘌呤是核酸和辅E的重要组分，是许多微生物必的重要组分，是许多微生物必 须的生长因素。须的生长因素。有些微生物不仅不能合成嘧啶和嘌呤，有些微生物不仅不能合成嘧啶和嘌呤，而且不能将补充的嘧啶和嘌呤结合在核苷酸上，还必须而且不能将补充的嘧啶和嘌呤结合在核苷酸上，还必须 供给核苷酸，有的菌需补充卟啉或其衍生物，还有的菌供给核苷酸，有的菌需补充卟啉或其衍生物，还有的菌 需供给（低碳）脂肪酸等。需
6、供给（低碳）脂肪酸等。氨基酸：氨基酸：各种菌合成各种菌合成AA的能力有很大差别，一般的能力有很大差别，一般G菌强于菌强于G，大肠杆菌自己能合成全部氨基酸，沙门氏菌能合成大部分大肠杆菌自己能合成全部氨基酸，沙门氏菌能合成大部分氨基酸，有的菌合成氨基酸能力极弱，如肠道串珠菌需从氨基酸，有的菌合成氨基酸能力极弱，如肠道串珠菌需从外界补充外界补充17种氨基酸。种氨基酸。有些微生物自己不能合成某种氨基酸，必须给予补充，如有些微生物自己不能合成某种氨基酸，必须给予补充，如赖氨酸发酵所用的黄色短杆菌不能合成环丝氨酸，为环丝赖氨酸发酵所用的黄色短杆菌不能合成环丝氨酸，为环丝氨酸缺陷型菌株，在培养基中必须添加含
7、环丝氨酸的氮源。氨酸缺陷型菌株，在培养基中必须添加含环丝氨酸的氮源。如豆饼水解液或毛发水解液等。如豆饼水解液或毛发水解液等。4.4.生长因子生长因子二、营养物质及其生理功能二、营养物质及其生理功能二、营养物质及其生理功能二、营养物质及其生理功能4.4.生长因子生长因子按微生物对生长因子的需要与否，可以将它们分成按微生物对生长因子的需要与否，可以将它们分成3 3种类型：种类型：生长因子自养型微生物生长因子自养型微生物 它们不需要从外界吸收任何生长因子，多数真菌、放它们不需要从外界吸收任何生长因子，多数真菌、放线菌和不少细菌都属于这类。线菌和不少细菌都属于这类。生长因子异养型微生物生长因子异养型微
8、生物 它们需要从外界吸收多种生长因子才能维持正常生长，它们需要从外界吸收多种生长因子才能维持正常生长，如各种乳酸菌、动物致病菌、支原体和原生动物。如各种乳酸菌、动物致病菌、支原体和原生动物。生长因子过量合成的微生物生长因子过量合成的微生物 少数微生物在其代谢活动中，能合成并大量分泌某些维少数微生物在其代谢活动中，能合成并大量分泌某些维生素等生长因子，因此可作为有关维生素的生产菌种。生素等生长因子，因此可作为有关维生素的生产菌种。二、营养物质及其生理功能二、营养物质及其生理功能5.5.无机盐无机盐 无无机机盐盐是是微微生生物物生生长长必必需需的的一一类类营营养养物物质质，生生理理功功能能包包括括
9、：酶酶活活性性中中心心的的组组成成部部分分、维维持持大大分分子子和和细细胞胞结结构构的的稳稳定定性性、调调节节并并维维持持细细胞胞渗渗透透压压平衡等。平衡等。凡凡生生长长所所需需浓浓度度在在1010-3-31010-4-4mol/Lmol/L范范围围内内的的元元素素，可可称称为为大大量量元元素素，如如P P、S S、K K、MgMg、NaNa和和FeFe等等。以以无无机机盐盐阳阳离离子子形形式式被被吸吸收收，配配培培养养基基进进要要加加磷磷酸酸盐盐、硫硫酸酸盐盐；凡凡所所需需浓浓度度在在1010-6-61010-8-8mol/Lmol/L范范围围内内的的元元素素，可可称称为为微微量量元元素素，
10、如如CuCu、ZnZn、MnMn、CoCo等等，这这些些微微量量元元素素，在在微微生生物物培培养养中中有有0.10.1PPMPPM就可以了，配置时不需另加。就可以了，配置时不需另加。二、营养物质及其生理功能二、营养物质及其生理功能6.6.水水由于水在微生物代谢活动中的不可缺少性，所以仍由于水在微生物代谢活动中的不可缺少性，所以仍把它作为营养要素来考虑。把它作为营养要素来考虑。（1 1）水是地球上整个生命系统存在和发展的必要条件。）水是地球上整个生命系统存在和发展的必要条件。（2 2）水在生物体内的功能）水在生物体内的功能稳定生物大分子的构象，使之表现出特异的生物活性；作稳定生物大分子的构象，使
11、之表现出特异的生物活性；作为体内通用的介质，使各类生物化学反应得以顺利进行；为体内通用的介质，使各类生物化学反应得以顺利进行；用作营养物质或代谢废物的载体，把它们输送到生物体的用作营养物质或代谢废物的载体，把它们输送到生物体的各有关部位；由于水的热容量大，故可用来调节温度、平各有关部位；由于水的热容量大，故可用来调节温度、平衡温度；对体内各运动部位起润滑作用。衡温度；对体内各运动部位起润滑作用。3、物理化学条件适宜、物理化学条件适宜水活度水活度在天然环境中，微生物可实际利用的自由水或游离水的含量。在天然环境中，微生物可实际利用的自由水或游离水的含量。一般用在一定的温度和压力条件下一般用在一定的
12、温度和压力条件下,溶液的蒸汽压力与同样条溶液的蒸汽压力与同样条件下纯水蒸汽压力之比表示，即：件下纯水蒸汽压力之比表示，即：w=Pw/w=Pw/P Po ow w 纯水纯水ww为为1.00,1.00,溶液中溶质越多溶液中溶质越多,ww越小。越小。微生物一般在微生物一般在ww为为0.600.600.990.99的条件下生长的条件下生长,ww过低时过低时,微生物生长的迟缓期延长微生物生长的迟缓期延长,比生长速率和总生长量减少。比生长速率和总生长量减少。微生物不同，其生长的最适微生物不同，其生长的最适ww不同。不同。第一节第一节 微生物的营养要求微生物的营养要求三、微生物的营养类型三、微生物的营养类型
13、 微生物营养类型微生物营养类型()第一节第一节 微生物的营养要求微生物的营养要求三、微生物的营养类型三、微生物的营养类型微生物的营养类型微生物的营养类型()()第一节第一节 微生物的营养要求微生物的营养要求三、微生物的营养类型三、微生物的营养类型1 1光能无机营养型（光能自养型）光能无机营养型（光能自养型）能以能以CO2为主要唯一或主要碳源；为主要唯一或主要碳源；进行光合作用获取生长所需要的能量；进行光合作用获取生长所需要的能量；以无机物如以无机物如H2、H2S、S等作为供氢体或电子供体，等作为供氢体或电子供体，使使CO2还原为细胞物质；还原为细胞物质；例如，藻类及蓝细菌等和植物一样，以水为电
14、子供体（供氢体），例如，藻类及蓝细菌等和植物一样，以水为电子供体（供氢体），进行产氧型的光合作用，合成细胞物质。而红硫细菌，以进行产氧型的光合作用，合成细胞物质。而红硫细菌，以H2S为为电子供体，产生细胞物质，并伴随硫元素的产生。电子供体，产生细胞物质，并伴随硫元素的产生。CO2+2H2S光能光能光合色素光合色素 CH2O+2S+2S+H2O第一节第一节 微生物的营养要求微生物的营养要求三、微生物的营养类型三、微生物的营养类型2 2光能有机营养型（光能异养型）光能有机营养型（光能异养型）不能以不能以CO2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，
15、利用光能将CO2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CO2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+CHOH+CO2H H3 3C CH H3 3C C2光能光能光合色素光合色素2 2 CHCH3 3C0CHC0CH3 3+CH2O+H2O第一节第一节 微生物的营养要求微生物的营养要求三、微生物的营养类型三、微生物的营养类型3 3化能无机营养型（化能自养型）化能无机营养型（化能自养型）生长所需要的能量
16、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CO2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H2、H2S、Fe2+、NH3或或NONO2 2-等作为电子供体使等作为电子供体使CO2还原成细胞物质。还原成细胞物质。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。环境中生长。它们广泛分布于土壤及水环境中它们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；第一节第一节 微生物的营养要求微生物的营养要求三、微生物的营养类型三、微生物的营
17、养类型4 4化能有机营养型（化能异养型）化能有机营养型（化能异养型）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；第一节第一节 微生物的营养要求微生物的营养要求三
18、、微生物的营养类型三、微生物的营养类型4 4化能有机营养型（化能异养型）化能有机营养型（化能异养型）腐生型腐生型(metatrophy)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)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(facultive metatrophy)facultive metatroph
19、y)；兼性寄生型兼性寄生型(facultive paratrophy)facultive paratrophy)；三、微生物的营养类型三、微生物的营养类型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CO2；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(purple nonsulphur bacteria)：没有有机物时，同化没有有机物时，
20、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三、微生物的营养类型三、微生物的营养类型第一节第一节 微生物的营养要求微生物的营养要求5
21、5营养缺陷型营养缺陷型 某些菌株发生突变某些菌株发生突变(自然突变或人工诱变自然突变或人工诱变)后，失去合成某种或后，失去合成某种或某些对该菌株生长必不可少的物质某些对该菌株生长必不可少的物质(通常是生长因子如氨基酸、通常是生长因子如氨基酸、维生素维生素)的能力，必须从外界环境获得该物质才能生长繁殖，这的能力，必须从外界环境获得该物质才能生长繁殖，这种突变型菌株称为营养缺陷型种突变型菌株称为营养缺陷型(auxotroph)auxotroph)，相应的野生型菌株相应的野生型菌株称为原养型称为原养型(prototroph)prototroph)。营养缺陷型菌株经常用来进行微生物遗传学方面的研究。营
22、养缺陷型菌株经常用来进行微生物遗传学方面的研究。第二节第二节 培养基培养基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（medium）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
23、灭菌：某些成分进行分别灭菌；某些成分进行分别灭菌；过滤除菌；过滤除菌；一、选用和设计培养基的原则和方法一、选用和设计培养基的原则和方法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。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。1、选择适宜的营养物质、选择适宜的营养物质2、营养物的浓度及配比合适、营养物的浓度及配比合适3、物理、化学条件适宜、物理、化学条件适宜4、经济节约、经济节约5、精心设计、试验比较、精心设计、试验比较一、选用和设计培养基的原则和方法一、选用和设计培养基的原则和方法1、选择适宜的营养物质、选择适宜的营养物质培养不同的微生物必须采用不同的培养
24、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；实验室的常用培养基：实验室的常用培养基：细菌：细菌：牛肉膏蛋白胨培养基（或简称普通肉汤培养基）；牛肉膏蛋白胨培养基（或简称普通肉汤培养基）；放线菌：高氏放线菌：高氏1号合成培养基培养；号合成培养基培养；酵母菌：麦芽汁培养基；酵母菌：麦芽汁培养基；霉菌：霉菌：查氏合成培养基；查氏合成培养基；实验室一般培养：普通常用培养基；实验室一般培养：普通常用培养基；遗传研究：成分清楚的合成培养基；遗传研究：成分清楚的合成培养基；生理、代谢研究：选用相应的培养基配方；生理、代谢研究：选用相应的
25、培养基配方；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LB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、选用和设计培养基的原则和方法一、选用和设计培养基的原则和方法2、营养物质浓度及配比合适、营养物质浓度及配比合适营养物质的浓度适宜；营养物质的浓度适宜；营养物质之间的配比适宜；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
26、物的生长，反而起到抑制或杀菌作用。维持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的生长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)的影响较大。的影响较大。发酵生产谷氨酸时：发酵生产谷氨酸时：碳氮比为碳氮比为4/1时，菌体大量繁殖，谷氨酸积累少；时，菌体大量繁殖，谷氨酸积累少；碳氮比为碳氮比为3/1时，菌体繁殖受到抑制，谷氨酸产量则大量增加。时，菌体繁殖受到抑制，谷氨酸产量则大量增加。一、选用和设计培养基的原则和方法一、选用和设计培养基的原则和
27、方法3、物理化学条件适宜、物理化学条件适宜pHpH；水活度；水活度；氧化还原电位；氧化还原电位；渗透压；渗透压；3、物理化学条件适宜、物理化学条件适宜1）pH培养基的培养基的pH必须控制在一定的范围内，以满足不同类型必须控制在一定的范围内，以满足不同类型微生物的生长繁殖或产生代谢产物。微生物的生长繁殖或产生代谢产物。通常培养条件：通常培养条件：细菌与放线菌：细菌与放线菌：pH77.5酵母菌和霉菌：酵母菌和霉菌：pH4.56范围内生长范围内生长1）pH3、物理化学条件适宜、物理化学条件适宜pHpH对微生物生长的影响：对微生物生长的影响：pHpH对酶的影响；对酶的影响；pHpH对营养物质吸收的影响
28、。对营养物质吸收的影响。pHpH的调节：的调节：内源调节：磷酸缓冲液；以内源调节：磷酸缓冲液；以CaCOCaCO3 3作为作为“备用碱备用碱”；蛋；蛋白质、肽类、氨基酸等天然缓冲系统白质、肽类、氨基酸等天然缓冲系统外源调节：外源调节：进行工业发酵时补加酸、碱。进行工业发酵时补加酸、碱。3、物理化学条件适宜、物理化学条件适宜2）氧化还原电位）氧化还原电位氧化还原电位又称氧化还原电势（氧化还原电位又称氧化还原电势（redox potential），），是度量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，其单位是的一种指标，
29、其单位是V（伏）或伏）或mV（毫伏）。毫伏）。就向微生物与就向微生物与pH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()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伏为宜；伏为宜；厌氧性微生物：低于厌氧性微生物：低于+0.1+0.1伏条件下生长；伏条件下生长；兼性厌氧微生物：兼性厌氧微生物：+0.1+0.1伏以上时进行好氧呼吸伏以上时进行好氧呼吸,+0.1 +0.1伏以下时进行发酵。伏以下时进行发酵。3、物理化学条件适宜、物理化学条件适宜2）氧化还原电位）
30、氧化还原电位氧化还原电位与氧分压和氧化还原电位与氧分压和pHpH有关有关,也受某些微生物代谢产物的影响也受某些微生物代谢产物的影响 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，或提高培养基的氧分压，或加入氧化剂，从而增加加入氧化剂，从而增加值；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、半胱氨酸胱氨酸(0.05%)(0.05%)、谷胱甘肽、二硫苏糖醇、庖肉等还原性物质、谷胱甘肽、二硫苏糖醇、庖肉等还原性物质可降低可降低值。值。一、选用和设计培养基的原则和方法一、选用和设计培养基的原
31、则和方法3）经济节约经济节约配制培养基时应尽量利用廉价且易于获得的原料作为培养基成份配制培养基时应尽量利用廉价且易于获得的原料作为培养基成份,特别是在发酵工业中特别是在发酵工业中,以降低生产成本。以降低生产成本。以粗代精以粗代精以以“野野”代代“家家”以废代好以废代好以简代繁以简代繁以烃代粮以烃代粮以纤代糖以纤代糖以无机氮代蛋白以无机氮代蛋白对微生物来说，各种粗原料营养更加完全，效果更好。对微生物来说，各种粗原料营养更加完全，效果更好。而且在经济上也节约。而且在经济上也节约。以野生植物原料代替栽培植物原料，如木薯、橡子、薯芋等以野生植物原料代替栽培植物原料，如木薯、橡子、薯芋等都是富含淀粉质的
32、野生植物，可以部分取代粮食用于工业发都是富含淀粉质的野生植物，可以部分取代粮食用于工业发酵的碳源。酵的碳源。以工农业生产中易污染环境的废弃物作为培养微生物的原料。以工农业生产中易污染环境的废弃物作为培养微生物的原料。例如，糖蜜例如，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、乳清(乳制品工业中含有乳制品工业中含有乳糖的废液乳糖的废液)、豆制品工业废液及黑废液、豆制品工业废液及黑废液(造纸工业中含有戊糖和己造纸工业中含有戊糖和己糖的亚硫酸纸浆糖的亚硫酸纸浆)等都可作为培养基的原料。等都可作为培养基的原料。工业上的甲烷发酵主要利用废水、废渣作原料工业上的甲烷发酵主要利用废水、废
33、渣作原料,在我国农村，已推广利用粪便及禾草为原料发酵生产甲烷作为燃料。在我国农村，已推广利用粪便及禾草为原料发酵生产甲烷作为燃料。另外另外,大量的农副产品或制品，如麸皮、米糠、玉米浆、酵母浸膏、大量的农副产品或制品，如麸皮、米糠、玉米浆、酵母浸膏、酒糟、豆饼、花生饼、蛋白胨等都是常用的发酵工业原料。酒糟、豆饼、花生饼、蛋白胨等都是常用的发酵工业原料。某制药厂改进链霉素发酵液中的原有配方，设法减去某制药厂改进链霉素发酵液中的原有配方，设法减去30-50%30-50%的的黄豆饼粉、黄豆饼粉、25%25%的葡萄糖和的葡萄糖和20%20%硫酸铵，结果反而提高了产量。硫酸铵，结果反而提高了产量。以石油或
34、天然气副产品代替糖质原料来培养微生物。以石油或天然气副产品代替糖质原料来培养微生物。生产石油蛋白生产石油蛋白将石油产品转化成一些产值更高的高级醇、脂肪酸、环烷酸等将石油产品转化成一些产值更高的高级醇、脂肪酸、环烷酸等化工产品和若干合成物；化工产品和若干合成物；对石油产品的品质进行改良，如脱硫、脱蜡等。对石油产品的品质进行改良，如脱硫、脱蜡等。开发利用纤维素这种世界上含量最丰富的可再生资源。将大量的开发利用纤维素这种世界上含量最丰富的可再生资源。将大量的纤维素农副产品转变为优质饲料、工业发酵原料、燃料及人类的纤维素农副产品转变为优质饲料、工业发酵原料、燃料及人类的食品及饮料。食品及饮料。以大气氮
35、、铵盐、硝酸盐或尿素等一类非蛋白质或非氨基酸廉价以大气氮、铵盐、硝酸盐或尿素等一类非蛋白质或非氨基酸廉价原料用作发酵培养基的原料，让微生物转化成菌体蛋白质或含氮原料用作发酵培养基的原料，让微生物转化成菌体蛋白质或含氮的发酵产物供人们利用。的发酵产物供人们利用。一、选用和设计培养基的原则和方法一、选用和设计培养基的原则和方法4 4）精心设计、试验比较）精心设计、试验比较进行生态模拟，研究某种微生物的培养条件；进行生态模拟，研究某种微生物的培养条件；文献查阅，设计特定微生物的培养基配方；文献查阅，设计特定微生物的培养基配方；试验比较，确定特定微生物的最佳培养条件；试验比较，确定特定微生物的最佳培养
36、条件；二、二、培养基的类型及应用培养基的类型及应用1 1按成份不同划分按成份不同划分天然培养基天然培养基以化学成分还不清楚或化学成分不恒定的天然有机物组成以化学成分还不清楚或化学成分不恒定的天然有机物组成如：牛肉膏蛋白胨培养基、麦芽汁培养基。如：牛肉膏蛋白胨培养基、麦芽汁培养基。二、二、培养基的类型及应用培养基的类型及应用合成培养基合成培养基如：高氏如：高氏I I号培养基、察氏培养基。号培养基、察氏培养基。是由化学成份完全了解的物质配制而成的培养基，也称是由化学成份完全了解的物质配制而成的培养基，也称化学限定培养基化学限定培养基(chemically defined medium)chemic
37、ally defined medium)特点是重复性好，但成本高，微生物在其中生长较慢。特点是重复性好，但成本高，微生物在其中生长较慢。二、二、培养基的类型及应用培养基的类型及应用半合成培养基半合成培养基指一类主要以化学试剂配制、同时还加有某种天然成指一类主要以化学试剂配制、同时还加有某种天然成分的培养基。分的培养基。多数培养基是以天然的有机物作为碳、氮及生长素的多数培养基是以天然的有机物作为碳、氮及生长素的来源，并适当加入一些化学药品以补充无机盐成分，来源，并适当加入一些化学药品以补充无机盐成分，使更能充分满足微生物对营养的需要。使更能充分满足微生物对营养的需要。如：马铃薯蔗糖培养基如：马铃
38、薯蔗糖培养基二、二、培养基的类型及应用培养基的类型及应用2根据物理状态划分根据物理状态划分固体培养基固体培养基在液体培养基中加入一定量凝固剂，使其成为固体在液体培养基中加入一定量凝固剂，使其成为固体状态即为固体培养基。状态即为固体培养基。对凝固剂的要求：对凝固剂的要求：常用的凝固剂：琼脂和明胶。常用的凝固剂：琼脂和明胶。其他固体培养基：马铃薯块、胡萝卜条、小米、麸皮及米糠其他固体培养基：马铃薯块、胡萝卜条、小米、麸皮及米糠等制成固体状态的培养基，酒曲和棉子壳培养基等。等制成固体状态的培养基，酒曲和棉子壳培养基等。二、二、培养基的类型及应用培养基的类型及应用2根据物理状态划分根据物理状态划分半固
39、体培养基半固体培养基半固体培养基中凝固剂的含量比固体培养基少，培养基中半固体培养基中凝固剂的含量比固体培养基少，培养基中琼脂含量一般为琼脂含量一般为0 02 20 07 7。半固体培养基常用来观。半固体培养基常用来观察微生物的运动特征、分类鉴定及噬菌体效价滴定等。察微生物的运动特征、分类鉴定及噬菌体效价滴定等。液体培养基液体培养基液体培养基中未加任何凝固剂。在用液体培养基培养微生物液体培养基中未加任何凝固剂。在用液体培养基培养微生物时，通过振荡或搅拌可以增加培养基的通气量，同时使营养时，通过振荡或搅拌可以增加培养基的通气量，同时使营养物质分布均匀。液体培养基常用于大规模工业生产以及在实物质分布
40、均匀。液体培养基常用于大规模工业生产以及在实验室进行微生物的基础理论和应用方面的研究。验室进行微生物的基础理论和应用方面的研究。二、二、培养基的类型及应用培养基的类型及应用3按用途划分按用途划分1）基础培养基）基础培养基(minimum medium)在一定条件下含有某种微生物生长繁殖所需的基本营养在一定条件下含有某种微生物生长繁殖所需的基本营养物质的培养基，也称为基本培养基。物质的培养基，也称为基本培养基。如：牛肉膏蛋白胨培养基。如：牛肉膏蛋白胨培养基。基础培养基也可以作为一些特殊培养基的基础成分，再基础培养基也可以作为一些特殊培养基的基础成分，再根据某种微生物的特殊营养需求，在基础培养基中
41、加入根据某种微生物的特殊营养需求，在基础培养基中加入所需营养物质。所需营养物质。二、二、培养基的类型及应用培养基的类型及应用3按用途划分按用途划分2）加富培养基和富集培养基）加富培养基和富集培养基(enrichment medium)在普通培养基（如肉汤蛋白胨培养基）中加入某些特殊营养物质在普通培养基（如肉汤蛋白胨培养基）中加入某些特殊营养物质制成的一类营养丰富的培养基。制成的一类营养丰富的培养基。这些特殊营养物质包括这些特殊营养物质包括血液、血清、酵母浸膏、动植物组织液血液、血清、酵母浸膏、动植物组织液等。等。用来培养营养要求比较苛刻的异养型微生物，如培养百日咳博德用来培养营养要求比较苛刻的
42、异养型微生物，如培养百日咳博德氏菌氏菌(Bordetella pertussis)需要含有血液的加富培养基。需要含有血液的加富培养基。根据待分离微生物的特点设计的培养基，用于从环境中富集和根据待分离微生物的特点设计的培养基，用于从环境中富集和分离某种微生物。分离某种微生物。（目的微生物在这种培养基中较其他微生物生长速度快，并逐渐（目的微生物在这种培养基中较其他微生物生长速度快，并逐渐富集而占优势，从而容易达到分离该种微生物的目的。）富集而占优势，从而容易达到分离该种微生物的目的。）二、二、培养基的类型及应用培养基的类型及应用3按用途划分按用途划分3）选择培养基）选择培养基(selective
43、medium)用于将某种或某类微生物从混杂的微生物群体中分离用于将某种或某类微生物从混杂的微生物群体中分离出来的培养基。出来的培养基。根据不同种类微生物的特殊营养需求或对某种化学物质的敏根据不同种类微生物的特殊营养需求或对某种化学物质的敏感性不同，在培养基中加入相应的感性不同，在培养基中加入相应的特殊营养物质特殊营养物质或或化学物质，化学物质，抑制不需要的微生物的生长，有利于所需微生物的生长。抑制不需要的微生物的生长，有利于所需微生物的生长。和加富培养基的区别：和加富培养基的区别：3）选择培养基）选择培养基(selective medium)3）选择培养基）选择培养基(selective me
44、dium)4）鉴别培养基）鉴别培养基(differential medium)用于鉴别不同类型微生物的培养基用于鉴别不同类型微生物的培养基特定的化学反应，产生明显的特征性变化，特定的化学反应，产生明显的特征性变化，根据这种特征性变化根据这种特征性变化,可将该种微生物与其他微生物区分开来。可将该种微生物与其他微生物区分开来。3按用途划分按用途划分二、二、培养基的类型及应用培养基的类型及应用4）鉴别培养基）鉴别培养基(differential medium)伊红和美蓝二种苯胺染料可抑制伊红和美蓝二种苯胺染料可抑制G G+细菌细菌和一些难培养的和一些难培养的G G细菌细菌。在低酸度时，这二种染料结合
45、形成沉淀，起着产酸指示剂的作用。在低酸度时，这二种染料结合形成沉淀，起着产酸指示剂的作用。试样中的多种肠道菌会在试样中的多种肠道菌会在EMBEMB培养基上产生相互易区分的特征菌落培养基上产生相互易区分的特征菌落，因而易于辨。例如大肠杆菌强烈分解乳糖而产生大量的混合酸，因而易于辨。例如大肠杆菌强烈分解乳糖而产生大量的混合酸，菌体呈酸性，菌落被染成深紫色，从菌落表面的反射光中还可看到菌体呈酸性，菌落被染成深紫色，从菌落表面的反射光中还可看到绿色金属闪光。绿色金属闪光。一、单纯一、单纯扩散扩散(diffusion)diffusion)二、促进扩散二、促进扩散(facilitated diffusio
46、n)facilitated diffusion)三、三、主动运输主动运输(active transport)四、四、基团移位基团移位(group translocation)group translocation)第三节第三节 营养物质进入细胞的方式营养物质进入细胞的方式一、单纯一、单纯扩散扩散(diffusion)diffusion)特点：特点：物质进入细胞的动力是细胞内外的浓度差；这种运输方物质进入细胞的动力是细胞内外的浓度差；这种运输方式不消耗能量；没有特异性，被运输物质不与膜上物质式不消耗能量；没有特异性，被运输物质不与膜上物质发生任何反应，物质不发生化学变化。发生任何反应，物质不发生
47、化学变化。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、脂分子量小、脂溶性、极性小的物质易通过扩散进出细胞。溶性、极性小的物质易通过扩散进出细胞。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。二、二、促进扩散促进扩散(facil
48、itated diffusion)facilitated diffusion)被动运输被动运输被动的物质跨膜运输方式；被动的物质跨膜运输方式；物质运输过程中不消耗能量；物质运输过程中不消耗能量；参与运输的物质本身的分子结构不发生变化；参与运输的物质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的作用才能进入细胞，而且每种载体只运输相应的物质，的作用才能进入细胞，而且每种载体只运输相应的物质，具有较高的专一性。具有较高
49、的专一性。二、二、促进扩散促进扩散(facilitated diffusion)facilitated diffusion)载体只影响物质的运输速率，并不改变该物质在膜内外形成的动载体只影响物质的运输速率，并不改变该物质在膜内外形成的动态平衡状态；态平衡状态；这种性质都类似于酶的作用特征，因此载体蛋白也这种性质都类似于酶的作用特征，因此载体蛋白也称为透过酶；称为透过酶；透过酶大都是诱导酶透过酶大都是诱导酶,只有在环境中存在机体生长只有在环境中存在机体生长所需的营养物质时，相应的透过酶才合成。所需的营养物质时，相应的透过酶才合成。通过促进扩散进入细胞的营养物质通过促进扩散进入细胞的营养物质:氨基
50、酸、单糖、维生素和无机盐等。氨基酸、单糖、维生素和无机盐等。三、主动运输三、主动运输(active transport)在物质运输过程中需要消耗能量可以进行逆浓度运输。在物质运输过程中需要消耗能量可以进行逆浓度运输。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：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用呼吸能；厌氧型微生物利用化学能(ATP)；光合微生物利用光能；光合微生物利用光能；嗜盐细菌通过紫膜嗜盐细菌通过紫膜(purple membrane)利用光能。利用光能。主动运输是广泛存在于微生物中的一种主要的物质运输方式。主动运输是广泛存