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1、第二章：微生物营养和培养基第二章：微生物营养和培养基l了解不同微生物需要什么营养物，怎样了解不同微生物需要什么营养物，怎样吸收，起什么作用，如何为其配餐。吸收，起什么作用，如何为其配餐。l l营养物：营养物：必须得到的细胞结构必须得到的细胞结构成分，必成分，必须得到的能量储存物质。须得到的能量储存物质。l l营养：营养：把营养物从外界吸收至细胞内，把营养物从外界吸收至细胞内，复制出新细胞结构的过程。复制出新细胞结构的过程。1节：营养物及其功能节：营养物及其功能l一、细胞化学组成一、细胞化学组成l整个生物界大体相同，整个生物界大体相同，主要是主要是主要是主要是C C、HH、OO、N N（占干重占
2、干重90-97%），），C（约约50%），此外为各），此外为各种无机元素，由这些元素再组成化合物。其中种无机元素，由这些元素再组成化合物。其中C/N一般是一般是5:1。l1、水分和无机元素、水分和无机元素l含水含水70-90%（鲜重），无机元素（鲜重），无机元素（3-10%干重）干重）依次为依次为P、S、K、Mg、Ca、Fe、Zn、Mn等。等。l2、有机物、有机物l蛋白质蛋白质l核酸核酸l碳水化合物碳水化合物l类脂类脂l维生素等维生素等二、主要营养物及其功能二、主要营养物及其功能l l主要功能：主要功能：提供合成原生质和代谢产物提供合成原生质和代谢产物原料；产生合成反应及生命活动所需能原料；产
3、生合成反应及生命活动所需能量；调节新陈代谢。量；调节新陈代谢。l（一）碳源物质（一）碳源物质l定义：凡能提供微生物营养所需碳元素定义：凡能提供微生物营养所需碳元素的营养源。的营养源。l功能：碳源、能源功能：碳源、能源l微生物碳源谱：微生物碳源谱：（二）氮源物质（二）氮源物质l定义：凡能提供微生物营养所需氮元素定义：凡能提供微生物营养所需氮元素的营养源。的营养源。l功能：氮源，一般不作能源。功能：氮源，一般不作能源。l微生物氮源谱：微生物氮源谱：l氨基酸自养型和异养型生物氨基酸自养型和异养型生物l速效氮源和迟效氮源速效氮源和迟效氮源l生理碱性、酸性、中性盐生理碱性、酸性、中性盐（三）能源（三）能
4、源l化学能：有机物化学能：有机物-化能异养微生物化能异养微生物l无机物无机物-化能自养微生物化能自养微生物l光能光能（四）生长因子（四）生长因子l定义：一类对微生物正常代谢必不可少定义：一类对微生物正常代谢必不可少且又不能从简单的碳、氮源自行合成的且又不能从简单的碳、氮源自行合成的所需极微量的有机物。所需极微量的有机物。l种类：维生素、种类：维生素、AA、base、FA等。等。l作用：辅酶或酶活化作用：辅酶或酶活化l来源：酵母膏、玉米浆、麦芽汁等，复来源：酵母膏、玉米浆、麦芽汁等，复合维生素。合维生素。l浓度：浓度：（五）无机盐（五）无机盐l所需浓度在所需浓度在10-3-10-4M的元素为的元
5、素为大量元素大量元素l所需浓度在所需浓度在10-6-10-8M为为微量元素微量元素。l主要功能：构成菌体成分；酶活性基组主要功能：构成菌体成分；酶活性基组成或维持酶活性；调节渗透压、成或维持酶活性；调节渗透压、pH、Eh；化能自养微生物能源等。化能自养微生物能源等。l无机元素来源与功能：无机元素来源与功能：l一些无机元素加入盐：一些无机元素加入盐：（六）水（六）水l存在状态：游离态（溶媒）和结合态存在状态：游离态（溶媒）和结合态（结构组成）（结构组成）l生理作用：组成成分；反应介质；物质生理作用：组成成分；反应介质；物质运输媒体；热的良导体。运输媒体；热的良导体。2节：微生物营养类型节：微生物
6、营养类型l l依碳源不同：依碳源不同：l异养型异养型heterotrophs（不能以不能以CO2为主要或为主要或唯一碳源。唯一碳源。l自养型自养型autotrophs（能以能以CO2为主要或唯一为主要或唯一碳源。碳源。l l依能源不同：依能源不同：l光能营养型光能营养型phototrophs（光反应产能）光反应产能）l化能营养型化能营养型chemotrophs（物质氧化产能）物质氧化产能）l这样可将微生物分成这样可将微生物分成四种营养类型四种营养类型l（插入）插入）l其中，化能异养型又据利用有机物特性，其中，化能异养型又据利用有机物特性，分成腐生和寄生。分成腐生和寄生。l营养类型划分不是绝对的
7、，不同生活条营养类型划分不是绝对的，不同生活条件下，可相互转变。件下，可相互转变。3节：营养物吸收与代谢物分泌节：营养物吸收与代谢物分泌l营养物吸收至胞内被利用，代谢物分泌到营养物吸收至胞内被利用，代谢物分泌到胞外以免积累，这就是物质运输过程。胞外以免积累，这就是物质运输过程。l通透性与吸收是不同概念。通透性与吸收是不同概念。l一般一般l大分子：先水解为小分子，再吸收。大分子：先水解为小分子，再吸收。l脂溶性物质：易透过脂溶性物质：易透过l离子化合物：弱快强慢（极性）离子化合物：弱快强慢（极性）一、营养物吸收一、营养物吸收l l1 1、单纯扩散、单纯扩散、单纯扩散、单纯扩散 simpledif
8、fusionsimplediffusionl依靠胞内外溶液浓度差，顺浓度梯度运输，不依靠胞内外溶液浓度差，顺浓度梯度运输，不消耗代谢能，无特异性。水、二氧化碳、氧气、消耗代谢能，无特异性。水、二氧化碳、氧气、甘油、乙醇等。甘油、乙醇等。l l2 2、促进扩散、促进扩散、促进扩散、促进扩散 facilitateddiffusionfacilitateddiffusionl借助载体蛋白顺浓度梯度运输，不耗能，有特借助载体蛋白顺浓度梯度运输，不耗能，有特异性。载体蛋白（渗透酶）有底物特异性，是异性。载体蛋白（渗透酶）有底物特异性，是诱导产生的。硫酸根、磷酸根、糖（真核）诱导产生的。硫酸根、磷酸根、糖
9、（真核）l l3、主动运输、主动运输activetransportl吸收营养物的主要机制。吸收营养物的主要机制。l逆浓度梯度运输，耗能，需载体蛋白，逆浓度梯度运输，耗能，需载体蛋白，有特异性。氨基酸、乳糖等糖类、钠、有特异性。氨基酸、乳糖等糖类、钠、钙等无机离子。钙等无机离子。l亲和力改变亲和力改变蛋白构象改变蛋白构象改变耗能耗能l上述上述3种方式中，被运输的溶质分子都不种方式中，被运输的溶质分子都不发生改变。发生改变。l l4、基团转位、基团转位grouptranslocationl属主动运输，但溶质分子发生化学修饰属主动运输，但溶质分子发生化学修饰-定向磷酸化。主要依赖磷酸烯醇式丙酮定向磷
10、酸化。主要依赖磷酸烯醇式丙酮酸（酸（PEP）和和磷酸转移酶系统（磷酸转移酶系统（PTS）。）。lPEP+HPr丙酮酸丙酮酸+P-HPr(EI)l糖糖+P-HPr糖糖-P+HPr(EII)l膜对大多数磷酸化合物具有高度的不渗膜对大多数磷酸化合物具有高度的不渗透性。葡萄糖、果糖、甘露糖、嘌呤、透性。葡萄糖、果糖、甘露糖、嘌呤、核苷、脂肪酸等。核苷、脂肪酸等。二、代谢物分泌二、代谢物分泌l微生物能分泌多种物质，如有机酸、糖微生物能分泌多种物质，如有机酸、糖类、胞外酶、荚膜多糖等，由此可知，类、胞外酶、荚膜多糖等，由此可知，分泌与吸收不是同一机制。分泌与吸收不是同一机制。4节：培养基节：培养基 med
11、iuml l选用各种营养物质，经人工配制用来培选用各种营养物质，经人工配制用来培养微生物的基质。养微生物的基质。l一、培养基类型一、培养基类型l1、依来源不同：合成、天然、半合成。、依来源不同：合成、天然、半合成。l2、依状态不同：固体、半固体、液体。、依状态不同：固体、半固体、液体。l3、依功能不同：选择、鉴别、依功能不同：选择、鉴别二、选择和配制培养基的原则二、选择和配制培养基的原则和方法和方法l l（一）四个原则（一）四个原则（一）四个原则（一）四个原则l l1 1、目的明确、目的明确、目的明确、目的明确l培养什么微生物，获得什么产物，用途培养什么微生物，获得什么产物，用途l l2 2、
12、营养协调、营养协调、营养协调、营养协调l恰当配比，尤其是恰当配比，尤其是C/NC/N比比比比（100/0.5-2）l l3 3、物理化学条件适宜、物理化学条件适宜、物理化学条件适宜、物理化学条件适宜lpH，考虑区别，培养基调节能力。采用磷酸缓考虑区别，培养基调节能力。采用磷酸缓冲液或加入碳酸钙，流加酸、碱。冲液或加入碳酸钙，流加酸、碱。l l渗透压和水活度渗透压和水活度aw:等渗适宜。等渗适宜。aw表示表示在天然环境中，微生物可实际利用的自在天然环境中，微生物可实际利用的自由水或游离水含量。微生物适宜生长的由水或游离水含量。微生物适宜生长的aw为为0.6-0.998之间之间。l l氧化还原电位
13、氧化还原电位Eh：好氧微生物好氧微生物+0.1v以上；以上；兼性厌氧兼性厌氧+0.1v以上行好氧呼吸，以上行好氧呼吸，+0.1v以下以下行发酵；厌氧微生物行发酵；厌氧微生物+0.1v以下以下生长。生长。l l4、经济节约、经济节约l以粗代精、以废代好、以简代繁等。以粗代精、以废代好、以简代繁等。（二）四种方法（二）四种方法l1、生态模拟、生态模拟l2、查阅文献、查阅文献l3、精心设计、精心设计l4、实验比较、实验比较内容串讲内容串讲l营营养养物物及及其其功功能能（碳碳源源、氮氮源源、水水、无无机机盐盐、生生长因子）长因子）l四四种种运运输输方方式式：单单纯纯扩扩散散促促进进扩扩散散主主动动运运
14、输输基基团转位（组成）团转位（组成）l营养类型：光能营养营养类型：光能营养光能自养光能自养光能异养光能异养l化能营养化能营养化能自养化能自养化能异养化能异养l培养基类型培养基类型合成合成固体固体l天然天然液体液体l半合成半合成半固体半固体l 基础基础 加富加富 鉴别鉴别选择选择l配制原则和方法配制原则和方法四个原则（具体内容）四个原则（具体内容）基本要求基本要求l一掌握的内容一掌握的内容: : l1.1.微微生生物物的的细细胞胞化化学学组组成成，营营养养要要素素来来源与功能源与功能l2.2.单单纯纯与与促促进进扩扩散散、主主动动运运输输与与基基团团转转位位. .l3.3.培养基配制原则、种类培
15、养基配制原则、种类l二熟悉的内容二熟悉的内容: : 营养类型营养类型l三了解内容三了解内容: : 代谢物分泌代谢物分泌复习思考题复习思考题l1微微生生物物需需要要哪哪几几类类营营养养物物质质？各各类类营营养物的生理功能养物的生理功能l2营营养养物物怎怎样样进进入入细细胞胞？简简述述各各种种运运输输方式特点方式特点l3微微生生物物营营养养类类型型及及特特点点？你你对对营营养养类类型划分有什么看法？型划分有什么看法？l4培培养养基基应应具具备备哪哪几几种种基基本本营营养养成成分分，配制原则是什么？配制原则是什么？l5天天然然培培养养基基、合合成成培培养养基基有有何何不不同同，你怎样选择？你怎样选择？l6四四大大微微生生物物所所需需培培养养基基的的pH值值是是否否相同？如相同？如pH不适，出现什么现象？不适，出现什么现象？l7名名词词解解释释：营营养养微微量量元元素素生生长长因因子子基础培养基基础培养基加富加富选择选择鉴别培养基鉴别培养基
