复习工业2.

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1、第3章 微生物的营养和生长第一节 微生物的营养要素元素组成：主要元素：C、H、O、N、P、S （占细胞总重的97%）微量元素：Fe、Na、K、Ca、Mg、Mn、Cu、Co、Zn等元素在细胞内存在形式：1有机物：蛋白质、糖、脂类、核酸、维生素及其降解产物和代 谢中间产物;2无机物：1)参与有机物组成，2)单独存在于细胞质内无机盐等无机物质中营养物质的功能：提供能量；提供合成原料；调节代谢活动进行；提供适宜代谢环境。（一）水：功能：水活度(Water activity) P1191）微生物体内外的溶媒。2）水是原生质胶体的结构组分，并参与细胞内许多生化反应。3）水具传热快，比热高，热容量大等物理性

2、质，有利于调节细胞温度和保持环境温度稳定。 （二）碳源物质：凡可被用来构成细胞物质或代谢产物中碳素来源的营养物质。1、种类：糖类及其衍生物（多糖：如淀粉、纤维素、麸皮、米糠等；饴糖；单糖。）脂类、 烃、 醇、 有机酸、 芳香族、无机碳等2、功能： 提供合成细胞物质的原料 提供能源 菌种鉴定速效碳源：很快被微生物利用的物质，有利于菌体生长。如甘油，葡萄糖等。迟效碳源：微生物利用速度较慢的物质，有利于代谢物质形成。如淀粉水解液，乳糖等（三）氮源物质：凡用来构成菌体物质或代谢产物中氮素来源的营养物质。1、种类:无机氮：铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐、尿素、氨、N2等； 有机氮：牛肉膏、蛋白胨、鱼粉、花生饼粉

3、、黄豆饼粉、玉米浆等。速效氮源：很快被微生物利用的物质，有利于菌体生长。如硫铵、玉米浆等。用于发酵前期。迟效氮源：微生物利用速度较慢的物质，有利于代谢物质形成。如花生饼粉、黄豆饼粉等。用于发酵后期。以无机氮源为唯一源的微生物特征，生理酸性盐与生理碱性盐 P120 NH4SO4 NaNO3（四）无机盐：指微生物生长必需的金属元素：由硫酸盐、 磷酸盐、氯化物等供给。功能：1、构成细胞结构组分； 2、作为酶组分或活化剂； 3、参与能量传递或提供能源； 4、维持结构稳定性； 5、调节渗透压。（五）生长因子 P121是维持微生物正常生活所不可缺少而需要量又不大的特殊营养物质。不同微生物需求的生长因子的种

4、类和数量不同。种类：维生素(特点 P122)、氨基酸、碱基，脂肪酸等类脂；需用牛肉膏、酵母膏或配制专门的营养液。功能： 构成某些酶的辅基 核酸组分（六）氧根据微生物对氧需求量的不同分为：好氧菌、微好氧菌、兼性厌氧菌 、厌氧菌(七) 能源：光能、化能营养类型：1、光能自养型 主要类群：藻类、紫硫细菌、绿硫细菌、蓝细菌等。2、光能异养型 主要类群：紫色非硫细菌、红螺菌。3、化能自养型-主要类群：硫氧化细菌、硝化细菌、氢细菌、铁细菌4、化能异养型主要类群；原生生物、真菌、大多数非光合作用的细菌,绝大多数工业M培养基P123类型：1、依来源不同：合成、天然、半合成。 2、依状态不同：固体、半固体、液体

5、。3、按生产目的：种子培养基、发酵培养基。 4、依功能不同：基本、选择、鉴别等 。（一） 按营养物质来源不同天然培养基：特点：1）成分复杂，但营养全面丰富，适用微生物的生长；2）来源广泛，价格低廉，所以常用。合成培养基：特点：成分精确，重复性强，微生物生长发育一致，但价格贵，适用于科研、菌种选育等。半合成培养基：在合成培养基中加入某种天然成分配制。如：土豆蔗糖培养基、葡萄糖肉汁培养基等（二）按物理性状分：有无凝固剂及含量多少1固体培养基：液体培养基 + 凝固剂2液体培养基：不加凝固剂，组分均匀。3半固体培养基：液体基中加入少量凝固剂，一般加0.5-0.8%琼脂。用于细菌动力观察、菌种鉴定、噬菌

6、体效价测定等。（三）按生产目的1、种子培养基：保证获得足量优良种子的培养基。养分充足、易利用。2、发酵培养基：能使微生物积累大量代谢产物的培养基。有些微生物的培养需活体，可用组织培养、动物培养、鸡胚培养等。(四) 按用途1. 加富培养基:普通培养基中加入血、血清、动植物组织液或生长因子的培养基。用于培养营养要求苛刻的微生物2. 鉴别培养基:指含有某种代谢产物指示剂的培养基，可使不同微生物经培养后出现显著差别。如：伊红美兰培养基；糖发酵培养基；明胶液化等用于快速鉴别微生物。3. 选择性培养基:根据某种微生物的特殊营养要求或对某种化学物质敏感性不同而设计的培养基。应用：提高所需微生物的分离效率（五

7、）、按满足微生物生长的营养成分P127基本培养基、完全培养基、补充培养基选用和设计培养的原则（一） 培养基组分应适合微生物的需求（目的明确）即根据不同微生物的营养需要配制不同的培养基。（二） 营养物的浓度与比例应恰当（营养协调）浓度过高微生物的生长起抑制作用， 浓度过小不能满足微生物生长的需要。碳氮比（C/N）直接影响微生物生长与繁殖及代谢物的形成与积累，故常作为考察培养基组成时的一个重要指标；速效性氮（或碳）源与迟效性氮（或碳）源的比例各种金属离子间的比例（三）物理化学条件适宜（条件适宜）（1）pH: 各类微生物的最适生长pH值各不相同： 细 菌：7.08.0 放线菌：7.58.5 酵母菌：

8、3.86.0霉 菌：4.05.8（2）渗透压和aw渗透压等渗溶液适宜微生物生长高渗溶液细胞发生质壁分离低渗溶液细胞吸水膨胀，直至破裂（3）氧化还原电势 各种微生物对培养基的氧化还原电势的要求：好氧微生物：+0.3+0.4V(在0.1V以上的环境中均能生长)。厌氧微生物：只能在+0.1V以下生长兼性厌氧微生物：+0.1V以上呼吸、+0.1V以下发酵（三） 根据培养目的选择原料及其来源（经济节约）用于培养菌体种子的培养基营养应丰富，氮源含量宜高（碳氮比低）；用于大量生产代谢产物的培养基其氮源一般应比种子培养基稍低，（但若发酵产物是含氮化合物时，有时还应提高培养基的氮源含量）；若代谢产物是次级代谢产

9、物时要考虑是否加入特殊元素或特定的代谢产物；当所设计的是大规模发酵用的培养基时，应重视培养基中各成份的来源和价格，应选择来源广泛、价格低廉的原料，提倡以粗代精，以废代好。培养基优化实验比较：不同培养基配方的选择比较、单种成分来源和数量的比较、几种成分浓度比例调配的比较、小型试验放大到大型生产条件的比较、pH和温度试验营养物质的运输单纯扩散 ：特点：由高浓度的胞外环境向低浓度的胞内扩散；在扩散过程中营养物质的结构不发生变化；不需要载体参与，不需要代谢能。促进扩散 ：特点： 营养物质本身在分子结构上也不会发生变化；不消耗代谢能量，故不能进行逆浓度运输；需要细胞膜上的载体蛋白（透过酶）参与物质运输主

10、动运输： 特点：需要消耗代谢能；可以进行逆浓度运输的运输方式；需要载体蛋白参与；被运输的物质在转移的过程中不发生任何化学变化基团移位：基团移位是一种特殊的主动运输，与普通的主动运输相比，营养物质在运输的过程中发生了化学变化（糖在运输的过程中发生了磷酸化）。其余特点与主动运输相同。基团移位主要存在于厌氧和兼性厌氧型细菌中，主要是用于单（或双）糖与糖的衍生物，以及核苷与脂肪酸的运输。四种运输营养物质方式的比较第二节 微生物的生长纯培养混菌培养：微生物学中把从一个细胞或一群相同的细胞经过培养繁殖而得到的后代,称纯培养。对于微生物，由于其主要进行无性殖，故纯培养即为克隆。建立纯培养，证实其纯度无可置疑

11、并保持不受污染是微生物学家最重要的任务之一。获得纯培养的方法：划线分离法：连续划线（适用于浓度较小的样品）分段划线（适用于浓度较大的样品），特点：快速、方便。 分区划线（适用于浓度较大的样品） 连续划线（适用于浓度较小的样品）稀释涂板分离法单细胞挑取分离法 ：采用显微分离法从混杂群体中直接分离单个细胞或单个个体进行培养以获得纯培养的方法。该方法要在显微镜下进行。选择性培养基分离法：利用选择培养基进行直接分离微生物生长的测定1显微计数法：采用细菌计数板或血球计数板，在显微镜下对微生物数量进行直接计数（计算一定容积里样品中微生物的数量）。缺点：不能区分死菌与活菌；不适于对运动细菌的计数；需要相对高

12、的细菌浓度；个体小的细菌在显微镜下难以观察2.培养平板计数法：通常用来测定细菌、酵母菌等单细胞微生物的生长情况或样品中所含微生物个体的数量（细菌、孢子、酵母菌）3.比浊法：在一定波长下，测定菌悬液的光密度，以光密度(optical density, 即OD)表示菌量。4.重量法：以干重直接衡量微生物群体的生物量。该法适合菌浓较高的样品5.生理指标法：微生物的生理指标，如耗氧量、酶活性、生物热等与其群体的规模成正相关。细胞组分含量估算：DNA测定：利用DNA可与3，5-二氨基苯甲酸-盐酸溶液（2%）显示特殊荧光反应的原理而设计的。每个细菌细胞平均含DNA 8.410-5mg含N量测定法：总Pro

13、量 = 总N量% 6.25从培养基成分的消耗量来估算、从细胞代谢产物来估算、从发酵液的黏度来估量、从发酵的放热量来估算、从发酵液的酸碱度来估量细菌纯培养群体生长规律无分支单细胞微生物主要包括细菌和酵母菌，其群体生长是以群体中细胞数量的增加来表示的， 由一个细胞分裂成为两个细胞的时间间隔称为世代，一个世代所需的时间就是代时。细胞数目就增加一倍，呈指数增加，因而被称为指数生长，这就是单细胞群体生长的特征。将少量菌种接入新鲜培养基后，在开始一段时间内菌数不立即增加，或增加很少，生长速度接近于零。也称延迟期、适应期。迟缓期出现的原因：调整代谢。迟缓期的长短与菌种的遗传性、菌龄以及移种前后所处的环境条件

14、等因素有关，短的只需要几分钟，长的需数小时。在生产实践中缩短迟缓期的常用手段：(1)通过遗传学方法改变种的遗传特性使迟缓期缩短；(2)利用对数生长期的细胞作为种子；(3)尽量使接种前后所使用的培养基组成不要相差太大；(4)适当扩大接种量对数生长期(Log phase) P138：又称指数生长期，以最大的速率生长和分裂，细菌数量呈对数增加，细菌内各成分按比例有规律地增加，表现为平衡生长。对数生长期的细菌个体形态、化学组成和生理特性等均较一致，代谢旺盛、生长迅速、代时稳定，所以是研究微生物基本代谢的良好材料。它也常在生产上用作种子，使微生物发酵的迟缓期缩短，提高经济效益。特点： 生长速率常数最大，

15、即代时最短，代谢最旺盛; 速度易受温度影响； 细胞对理化因素较敏感；细胞进行平衡生长，菌体大小、形态、生理特征等比较一致。影响因素：菌种、营养成分、营养物浓度、培养温度稳定生长期：又称恒定期或最高生长期，此时培养液中活细菌数最高并维持稳定。由于营养物质消耗，代谢产物积累和pH等环境变化，逐步不适宜于细菌生长，导致生长速率降低直至零(即细菌分裂增加的数量等于细菌死亡数)。应用意义：1） 发酵生产形成的重要时期（抗生素、氨基酸等），生产上应尽量延长此期，提高产量，措施如下： 补充营养物质（补料）、调pH 、调整温度 2）稳定期细胞数目及产物积累达到最高。营养物质耗尽和有毒代谢产物的大量积累，细菌死亡速率超过新生速率，整个群体呈现出负增长。丝状微生物的群体生长：可分为三个阶段：1、生长停滞期 2、迅速生长期 3、衰退期同步生长：以