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1、第四章微生物的营养与运输本讲稿第一页，共三十五页 内内 容容 -微生物的微生物的6 6类营养要素类营养要素 -微生物的营养类型微生物的营养类型 -营养物质进入细胞的方式营养物质进入细胞的方式 -培养基培养基本讲稿第二页，共三十五页 1 1 微生物的微生物的6 6类营养类营养 本讲稿第三页，共三十五页六大营养要素六大营养要素 碳源、能源、氮源、生长因子、无机盐和水。碳源、能源、氮源、生长因子、无机盐和水。1 1、碳源、碳源 碳源谱：有机碳源、无机碳源。碳源谱：有机碳源、无机碳源。本讲稿第四页，共三十五页本讲稿第五页，共三十五页依据利用碳源情况，微生物营养类型：依据利用碳源情况，微生物营养类型：自
2、养型（自养型（autotrophautotroph）：）：以以COCO2 2为碳源的微生物。为碳源的微生物。异养型（异养型（heterotrophheterotroph）：）：以有机物为碳源的微生物。以有机物为碳源的微生物。糖（单糖、双糖、多糖）有机酸、醇、脂糖（单糖、双糖、多糖）有机酸、醇、脂本讲稿第六页，共三十五页2 2、氮源、氮源本讲稿第七页，共三十五页3.3.能源能源化能营养型：化能营养型：有机物、无机物有机物、无机物光能营养型：光能营养型：光能光能（蓝绿藻、光合细菌）（蓝绿藻、光合细菌）本讲稿第八页，共三十五页 4 4、生长因子、生长因子微生物正常代谢所必需的微生物正常代谢所必需的
3、微量微量 有机物，包括维生素、碱有机物，包括维生素、碱基等。基等。本讲稿第九页，共三十五页5.5.无机盐（矿质元素）无机盐（矿质元素）本讲稿第十页，共三十五页本讲稿第十一页，共三十五页2 2 微生物的营养类型微生物的营养类型本讲稿第十二页，共三十五页化能自养型化能自养型以无机物的氧化获得能量，以以无机物的氧化获得能量，以COCO2 2为碳源的微为碳源的微生物。生物。硝化细菌：硝化细菌：NHNH3 3+0+02 2NONO-2 2+G+GNO NO-2 2+0+02 2NO NO-3 3+G+GC0C02 2+NAD+NAD（P P）H+ATP CH+ATP C6 6H H12120 06 6本
4、讲稿第十三页，共三十五页化能异养型化能异养型以有机物为碳源和能源的微生物。以有机物为碳源和能源的微生物。光能自养型光能自养型（蓝绿藻及部分非产氧光合菌）（蓝绿藻及部分非产氧光合菌）以光为能量来源，以以光为能量来源，以COCO2 2为碳源的微生物。为碳源的微生物。本讲稿第十四页，共三十五页光能异养型光能异养型有光时有光时:2nC2nC4 4H H8 8OO2 2+nCo+nCo2 22(C2(C4 4H H6 6OO2 2)2 2+(CH+(CH 2 2 O)n+n H O)n+n H 2 2OO部分光合细菌：部分光合细菌：紫色非硫细菌；紫色非硫细菌；绿色非硫菌绿色非硫菌 本讲稿第十五页，共三十
5、五页photoheterotrophsphotoheterotrophs（光能异养）（光能异养）organisms that obtain energy from light but require exogenous organic compound for growth.-Microbial Ecology,(R.M.Atlas)Using light as the energy source and an organic compound as principal carbon source.The category includes certain of the purple and
6、green bacteria.-General Microbiology(R.L.Stanier)本讲稿第十六页，共三十五页3 3 营养物质进入细胞的方式营养物质进入细胞的方式本讲稿第十七页，共三十五页一、单纯扩散一、单纯扩散 小分子、非电离分子和亲水性分子单纯通过小分子、非电离分子和亲水性分子单纯通过物理扩散的方式通过细胞膜进入细胞的一种物物理扩散的方式通过细胞膜进入细胞的一种物质运送方式，主要为质运送方式，主要为COCO2 2、乙醇、氨基酸的运送。、乙醇、氨基酸的运送。-无通过载体蛋白无通过载体蛋白-无选择性无选择性-不耗能不耗能-顺浓度梯度顺浓度梯度本讲稿第十八页，共三十五页 二、促进扩
7、散二、促进扩散 溶质借助膜上的底物特异载体蛋白（如渗透酶、移位溶质借助膜上的底物特异载体蛋白（如渗透酶、移位酶等）的协助，但不消耗能量的一类扩散性运送方式，酶等）的协助，但不消耗能量的一类扩散性运送方式，包括某些糖、氨基酸和维生素的运送。包括某些糖、氨基酸和维生素的运送。-通过载体蛋白通过载体蛋白-具有选择性具有选择性-不耗能不耗能-顺浓度梯度顺浓度梯度本讲稿第十九页，共三十五页 三、主动运送三、主动运送 必须消耗能量、并通过膜上特异载体蛋白的构象变必须消耗能量、并通过膜上特异载体蛋白的构象变化使膜外低浓度的溶质运入膜内的一种运送方式，包括化使膜外低浓度的溶质运入膜内的一种运送方式，包括某些离
8、子和简单糖类的运送。某些离子和简单糖类的运送。-通过载体蛋白通过载体蛋白-具选择性具选择性-耗能耗能-逆浓度梯度逆浓度梯度本讲稿第二十页，共三十五页利用质子动力的主动运输利用质子动力的主动运输本讲稿第二十一页，共三十五页 四、基团移位四、基团移位 溶质运送过程发生结构变化、同时需要特殊溶质运送过程发生结构变化、同时需要特殊载体蛋白参与和耗能的一种运送方式。包括各载体蛋白参与和耗能的一种运送方式。包括各种糖类、核苷酸和脂肪酸等的运送。种糖类、核苷酸和脂肪酸等的运送。-通过载体蛋白通过载体蛋白-具选择性具选择性-耗能耗能-逆浓度梯度逆浓度梯度-溶质运送过程结构变化溶质运送过程结构变化本讲稿第二十二
9、页，共三十五页葡萄糖的基团移位（葡萄糖的基团移位（E.coliE.coli）1 1）HprHpr的激活的激活（P HprP Hpr）2 2）糖（底物）糖（底物）磷酸化进入胞磷酸化进入胞内内3 3）酶的位点和）酶的位点和专一性专一性本讲稿第二十三页，共三十五页四种运送方式的比较四种运送方式的比较本讲稿第二十四页，共三十五页建议读物：本讲稿第二十五页，共三十五页4 4 培养基培养基一、培养基的设计原则一、培养基的设计原则1 1）目标明确）目标明确 微生物类型、种子、发酵、分离、保藏微生物类型、种子、发酵、分离、保藏2 2）营养协调）营养协调 6 6大营养要素的适合比例大营养要素的适合比例 尤其尤其
10、C:NC:N比比(分离分离:细菌约细菌约4:1;4:1;酵母约酵母约5:1;5:1;霉菌霉菌 约约10:1)10:1)本讲稿第二十六页，共三十五页3 3）合适的理化条件）合适的理化条件 pH pH（内源调节、外源调节）（内源调节、外源调节）渗透压渗透压 水活度（相对湿度）水活度（相对湿度）氧化还原电位氧化还原电位(V,mV)(V,mV)好氧菌：好氧菌：0.3 V;0.3 V;厌氧菌厌氧菌0.1V0.1V4 4）成本）成本5)5)环境友好环境友好本讲稿第二十七页，共三十五页二、常用设计方法二、常用设计方法1 1）参照文献进行适当修改）参照文献进行适当修改2 2）试验比较）试验比较 单因子比较选择
11、出主要单因子比较选择出主要C C、NN源、无机盐等源、无机盐等 优化试验确定适宜的浓度优化试验确定适宜的浓度本讲稿第二十八页，共三十五页三、培养基的种类三、培养基的种类1 1、按对培养基成分：、按对培养基成分：天然培养基、组合培养基、半组合培养基。天然培养基、组合培养基、半组合培养基。2 2、按培养基的物理状态：、按培养基的物理状态：固体培养基固体培养基(固化、非可逆、天然固态、滤膜）固化、非可逆、天然固态、滤膜）半固体培养基、半固体培养基、液体培养基。液体培养基。3 3、接培养基的功能划分：、接培养基的功能划分：本讲稿第二十九页，共三十五页选择性培养基选择性培养基 根据某些微生物的营养要求或
12、对某些化学物质敏感性根据某些微生物的营养要求或对某些化学物质敏感性不同设计而成、有利于所分离微生物的生长或抑制它不同设计而成、有利于所分离微生物的生长或抑制它种微生物，从而达到选择分离目的的培养基。种微生物，从而达到选择分离目的的培养基。（1 1）加富性选择培养基）加富性选择培养基-牛肉膏蛋白胨培养基牛肉膏蛋白胨培养基-纤维素培养基纤维素培养基-阿什贝培养基阿什贝培养基本讲稿第三十页，共三十五页（2 2）抑制性选择培养基）抑制性选择培养基在培养基中加入抑制性物质在培养基中加入抑制性物质细菌：庆大霉素、青霉素、链霉素、四环素细菌：庆大霉素、青霉素、链霉素、四环素G+G+：胆盐：胆盐真菌：制霉菌素
13、、放线菌酮真菌：制霉菌素、放线菌酮本讲稿第三十一页，共三十五页鉴别性培养基鉴别性培养基 一类在培养基中加入能与目的菌无色代谢物发生一类在培养基中加入能与目的菌无色代谢物发生显色反应的指示剂，从而达到用肉眼辨别颜色就能方显色反应的指示剂，从而达到用肉眼辨别颜色就能方便地鉴别某种微生物的培养基。便地鉴别某种微生物的培养基。-伊红美蓝乳糖培养基（伊红美蓝乳糖培养基（EMBEMB）-乳糖蛋白胨培养基乳糖蛋白胨培养基(大肠菌群计数大肠菌群计数)本讲稿第三十二页，共三十五页伊红美蓝乳糖培养基（伊红美蓝乳糖培养基（EMBEMB）作用机理：）作用机理：1 1）伊红、美蓝对）伊红、美蓝对G G+和部分和部分G
14、G-抑制作用抑制作用2)2)伊红、美蓝低酸度下沉淀起产酸指示作用伊红、美蓝低酸度下沉淀起产酸指示作用3 3）大肠杆菌发酵乳糖产酸）大肠杆菌发酵乳糖产酸 （菌落区别于不利用乳糖的其它肠杆菌）（菌落区别于不利用乳糖的其它肠杆菌）4 4）大肠杆菌产酸强）大肠杆菌产酸强 （菌落区别利用乳糖产酸弱的其它肠杆菌）（菌落区别利用乳糖产酸弱的其它肠杆菌）本讲稿第三十三页，共三十五页微生物的选择分离（富集）的主要环节微生物的选择分离（富集）的主要环节1 1）样品预处理）样品预处理2 2）培养基（营养成分、抑制剂、指示剂等）培养基（营养成分、抑制剂、指示剂等）3 3）培养条件）培养条件4 4）菌落的选择与纯化）菌落的选择与纯化本讲稿第三十四页，共三十五页微生物选择分离举例：微生物选择分离举例：芽孢杆菌：热处理（100C，10min）固氮菌：无氮培养基（阿什贝培养基）纤微素分解菌：纤微素为C源 放线菌：重铬酸钾（50ppm）霉菌：抗细菌抗生素 50-100ppm本讲稿第三十五页，共三十五页