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1、培养基培养基,分离培养基和细菌的利分离培养基和细菌的利用方式用方式味精生产菌北京棒状杆菌味精生产菌北京棒状杆菌AS1299的一级种子（用摇床培养）的一级种子（用摇床培养）培养基配方：培养基配方：葡萄糖葡萄糖 3% 玉米浆玉米浆 2.53.5%尿素尿素 0.30.5% K2HPO4 0.10.2%MgSO4 0.05%二级种子（二级种子（1200升发酵罐）培养基配方：以水解糖升发酵罐）培养基配方：以水解糖3%代替葡萄糖代替葡萄糖3%，其他成分相同。，其他成分相同。3.3.2 3.3.2 根据培养目的来分根据培养目的来分 种子培养基种子培养基(seed culture medium)(seed c
2、ulture medium)是为保证发酵是为保证发酵生产获得大量优质种子而设计的培养基，特点是营养较丰富，氮源生产获得大量优质种子而设计的培养基，特点是营养较丰富，氮源比例较高。有时为使菌种能迅速适应后面的发酵条件，还有意识地比例较高。有时为使菌种能迅速适应后面的发酵条件，还有意识地加入发酵培养基的基质。加入发酵培养基的基质。 发酵培养基发酵培养基(fermentation medium)(fermentation medium)用于生产预定用于生产预定发酵产物，一般以碳为主要元素，碳源含量往往高于种子培养基。发酵产物，一般以碳为主要元素，碳源含量往往高于种子培养基。大规模生产时，原料应价廉易
3、得，还应有利于下游的分离提取。大规模生产时，原料应价廉易得，还应有利于下游的分离提取。3.3.4 按特殊用途划分按特殊用途划分基础培养基基础培养基(minimum medium): 是含有一般微生物生长繁殖是含有一般微生物生长繁殖所需的基本营养物质的培养基；所需的基本营养物质的培养基； 另外基础培养基也可作为一些特另外基础培养基也可作为一些特殊培养基的基础成分（如制备糖发酵培养基时）殊培养基的基础成分（如制备糖发酵培养基时）. 选择性培养基选择性培养基(selective medium)：是根据某种或某一类群微生：是根据某种或某一类群微生物的特殊营养需要，或对某种化合物的敏感性不同而设计出来的
4、物的特殊营养需要，或对某种化合物的敏感性不同而设计出来的一类培养基。利用这种培养基可用来将某种或某类微生物从混杂一类培养基。利用这种培养基可用来将某种或某类微生物从混杂的微生物群体中分离出来的微生物群体中分离出来.鉴别性培养基鉴别性培养基(differential medium)：用于鉴别不同类型微生物：用于鉴别不同类型微生物的培养基，在普通培养基中加入能与某种代谢产物发生反应的指的培养基，在普通培养基中加入能与某种代谢产物发生反应的指示剂或化学药品，从而产生某种明显的特征性变化，以区别不同示剂或化学药品，从而产生某种明显的特征性变化，以区别不同的微生物，例：伊红美兰乳糖培养基（的微生物，例：
5、伊红美兰乳糖培养基（Eosin Methylene Blue）加富培养基加富培养基(enriched medium)：在普通培养基中加入某些特殊：在普通培养基中加入某些特殊的营养物，如血、血清、动、植物组织液或其他营养物质（或生的营养物，如血、血清、动、植物组织液或其他营养物质（或生长因子）的一类营养丰富的培养基。用来培养营养要求苛刻的微长因子）的一类营养丰富的培养基。用来培养营养要求苛刻的微生物，或用以生物，或用以富集（数量上占优势）富集（数量上占优势）和分离某中微生物和分离某中微生物.选择培养基(selective medium)选择培养基(selective medium)鉴别培养基(d
6、ifferential medium)伊红和美蓝二种苯胺染料可抑制G+细菌和一些难培养的G细菌。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EMB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，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。4、微生物吸收营养物质的方式、微生物吸收营养物质的方式4.1 4.1 单纯扩散单纯扩散(simple diffusion or passive diffusion)(simple diffusion or passive diffusion)被输送的物质，
7、靠细胞内外浓度为动力，以透析或扩散被输送的物质，靠细胞内外浓度为动力，以透析或扩散的形式从高浓度区向低浓度区的扩散。的形式从高浓度区向低浓度区的扩散。特点：特点：扩扩散散是是非非特特异异性性的的营营养养物物质质吸吸收收方方式式：如如营营养养物物质质通通过过细细胞胞膜中的含水小孔，由高浓度的胞外环境向低浓度的胞内扩散；膜中的含水小孔，由高浓度的胞外环境向低浓度的胞内扩散； 在在扩扩散散过过程程中中营营养养物物质质的的结结构构不不发发生生变变化化：即即既既不不与与膜膜上上的的分子发生反应，本身的分子结构也不发生变化；分子发生反应，本身的分子结构也不发生变化； 物物质质运运输输的的速速率率较较慢慢：
8、速速率率与与胞胞内内外外营营养养物物质质的的浓浓度度差差有有关关，即即随随细细胞胞膜膜内内外外该该物物质质浓浓度度差差的的降降低低而而减减小小，直直到到胞胞内内外外物物质质浓度相同；浓度相同；不需要载体参与；不需要载体参与； 扩扩散散是是一一个个不不需需要要代代谢谢能能的的运运输输方方式式：因因此此，物物质质不不能能进进行行逆逆浓度运输。浓度运输。可可运运送送的的养养料料有有限限：限限于于水水、溶溶于于水水的的气气体体，及及分分子子量小，脂溶性、极性小的营养物质。量小，脂溶性、极性小的营养物质。 单纯扩散模式图单纯扩散模式图细胞膜外细胞膜外细胞膜内细胞膜内细胞膜细胞膜4.2 4.2 促进扩散促
9、进扩散(facilitated diffusion)特点：被动的物质跨膜运输方式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。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，而且每种载体只运输相应的物质，具有较高的专一性。营养物通过与细胞膜上载体蛋白（也称作透过酶营养物通过与细胞膜上载体蛋白（也称作透过酶permease）的可逆性结合来加快其传递速度的可逆性结合来加快其传递速度促进扩散的运输方式多促进扩散的运输方式多见于真核微生物中，例见于真核微生物中，例如通常在厌氧生活的酵如通常在厌氧生活
10、的酵母菌中，某些物质的吸母菌中，某些物质的吸收和代谢产物的分泌是收和代谢产物的分泌是通过这种方式完成的。通过这种方式完成的。Embeded protein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；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；透过酶大都是诱导酶,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。促进扩散模式图促进扩散模式图细胞膜细胞膜细胞膜外细胞膜外细胞膜内细胞膜内恢复原构象恢复原构象移位移位再再循循环环结结合合结结合合构构象象改改变变4.3 4.3 主动运输主动运输(active transport)在物质运输过程中需要消耗能量
11、可以进行逆浓度运输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；厌氧型微生物利用化学能(ATP)；光合微生物利用光能；嗜盐细菌通过紫膜(purple membrane)利用光能；在代谢能的推动下，通过膜上特殊载体蛋白逆养料浓在代谢能的推动下，通过膜上特殊载体蛋白逆养料浓度梯度吸收营养物质的过程度梯度吸收营养物质的过程主动运输模式图主动运输模式图细胞膜细胞膜细胞膜外细胞膜外细胞膜内细胞膜内恢复原构象恢复原构象移位移位再再循循环环结结合合构构象象改改变变ADP+PiADP+PiATPATP4.3.1 初级主动运输(primar
12、y active transport)初级主动运输(primary active transport)4.3.2、次级主动运输(secondary active transport)同向运输同向运输(symport)(symport)逆向运输逆向运输(antiport)(antiport)单向运输单向运输(uniport)(uniport)为什么被称为：次级主动运输？4.3.3 Na+,K+-ATP酶(Na+,K+-ATPase)系统Na+-K+-ATP酶系统酶系统Na+-K+-ATPase是是存在于原生质膜上的一存在于原生质膜上的一种重要离子通道蛋白种重要离子通道蛋白功能功能: 利用利用AT
13、P能量将能量将Na+由细胞内由细胞内“泵泵”出胞外出胞外,并并将将K+“泵泵”入胞内。入胞内。该酶由大小两个亚基组成（该酶由大小两个亚基组成（MW: 12万万, 5.5万）万）作用步骤作用步骤:1. ATP酶酶(E)在细胞内侧与在细胞内侧与3个个Na+结合结合,同时消耗能量同时消耗能量;2. 磷酸化磷酸化ATP酶酶(E+)构象变化将构象变化将Na+排除胞外排除胞外,并与并与2个个K+ 结合结合;3. K+激发激发E+脱磷酸化恢复为脱磷酸化恢复为E, 同时将同时将K+运入细胞运入细胞.4.3.4 基团转位(group translocation)基团转位主要存在于厌氧型和兼性厌氧型细菌中，主要用
14、于糖基团转位主要存在于厌氧型和兼性厌氧型细菌中，主要用于糖的运输。脂肪酸、核苷、碱基等也可通过这种方式运输。的运输。脂肪酸、核苷、碱基等也可通过这种方式运输。有一个复杂的运输系统来完成物质的运输,物质在运输过程中发生化学变化；基因转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。在酶的作用下HPr被激活在酶的作用下P-HPr将磷酸转移给糖运送机制运送机制: :是依靠磷酸转移酶系统是依靠磷酸转移酶系统, ,即磷酸烯醇即磷酸烯醇式丙酮酸式丙酮酸- -己糖磷酸转移酶系统己糖磷酸转移酶系统. .运送步骤运送步骤
15、: :(1)(1)热稳载体蛋白热稳载体蛋白( (HPr)HPr)的激活的激活 细胞内高能化合物磷酸烯醇式丙酮酸（细胞内高能化合物磷酸烯醇式丙酮酸（PEPPEP）的磷的磷酸基团把酸基团把HPrHPr激活。激活。 酶酶1 1 PEP+HPr PEP+HPr 丙酮酸丙酮酸+ +P-HPrP-HPrHPrHPr是一种低分子量的可溶性蛋白，结合在细胞膜上，是一种低分子量的可溶性蛋白，结合在细胞膜上，具有高能磷酸载体的作用。具有高能磷酸载体的作用。(2)(2)、糖被磷酸化后运入膜内、糖被磷酸化后运入膜内 膜外环境中的糖先与外膜表面的酶膜外环境中的糖先与外膜表面的酶2 2结合，再被结合，再被转运到内膜表面。
16、这时，糖被转运到内膜表面。这时，糖被P-HPrP-HPr上的磷酸激活，上的磷酸激活，并通过酶并通过酶2 2的作用将的作用将糖糖- -磷酸磷酸释放到细胞内。释放到细胞内。 酶酶2 2 P-HPr+P-HPr+糖糖 糖糖- -P +HPrP +HPr酶酶2 2是一种结合于细胞膜上的蛋白，它对底物具有是一种结合于细胞膜上的蛋白，它对底物具有特异性选择作用，因此细胞膜上可诱导出一系列特异性选择作用，因此细胞膜上可诱导出一系列与底物分子相应的酶与底物分子相应的酶2 2。基团移位模式图基团移位模式图细胞膜外细胞膜外细胞膜内细胞膜内S SS SS SS S细胞膜细胞膜Enz2Enz2Enz2Enz2Enz2
17、Enz2Enz2Enz2S SS SHPrHPrP P P PHPrHPr Enz1+Enz1+ PEP PEP丙酮酸丙酮酸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比较项目比较项目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特异载体蛋白特异载体蛋白运输速度运输速度物质运输方向物质运输方向胞内外浓度胞内外浓度运输分子运输分子能量消耗能量消耗运输后物质的运输后物质的结构结构无无慢慢由浓至稀由浓至稀相等相等无特异性无特异性不需要不需要不变不变有有快快由浓至稀由浓至稀相等相等特异性特异性不需要不需要不变不变有有快快由稀至浓由稀至浓胞内浓度高胞内浓度高特异性特异性需要需要不变不变有有快快由稀至浓由稀至浓胞内浓度高胞内浓度高特异性特异性需要需要改变改变4.4 4.4 膜泡运输膜泡运输(memberane vesicle transport)膜泡运输主要存在于原生动物中，特别是变形虫膜泡运输主要存在于原生动物中，特别是变形虫(amoeba)(amoeba)，为这类微生物的一种营养物质的运输方式为这类微生物的一种营养物质的运输方式) )。
