1、營養要求營養要求微生物的營養類型微生物的營養類型營養物質進入細胞營養物質進入細胞培養基培養基純培養的分離純培養的分離內容提要內容提要:微生物細胞的化學組成 1.化學元素組成： 主要元素：C、H、O、N、P、S、K、Mg、Ca、Fe等 微量元素：Zn、Mn、Na、Cl、Cu等 2.組成成分分析：有機物、無機物、水內容內容:營養要求營養要求二、營養物質及其生理功能1.碳源：能提供微生物營養所需的碳元素的物質2.氮源：為微生物提供氮素來源的物質3.能源：為微生物生命活動提供最初能量來源的營養物或輻射能4.無機鹽：為微生物提供碳素和氮素以外的各種重要元素的物質5.生長因子：微生物正常代謝必不可少的自身

2、不能合成或合成量不足滿足機體生長需要的有機物6.水：微生物生長必不可少的物質三、微生物的營養類型根據碳源、能源和電子供氫體的不同進行分別分類：劃分依據劃分依據營養類型營養類型特點特點自養型自養型以二氧化碳為唯一碳源或主要碳源以二氧化碳為唯一碳源或主要碳源異養型異養型以有機物為碳源以有機物為碳源光能營養型光能營養型以光為能源以光為能源化能營養型化能營養型以有機物氧化釋放的化學能為能源以有機物氧化釋放的化學能為能源無機營養型無機營養型以還原性無機物為電子供體以還原性無機物為電子供體有機營養型有機營養型以有機物為電子供體以有機物為電子供體碳源碳源能源能源電子供體電子供體微生物的營養類型營養類型電子供

3、體碳源能源例子還原型無機物CO2光能藍細菌，藻類H2、H 2S、 S 、H2 O有機物有機物光能紅螺細菌還原性無機物H2、H 2SCO2化學能氫細菌，硫細菌Fe2+、N H3、 N O 2-無機物氧化有機物有機物化學能原生動物有機物氧化光能無機自養型光能無機自養型光能有機異養型光能有機異養型化能無機自養型化能無機自養型化能有機異養型化能有機異養型微生物的營養缺陷型與原養型缺陷型缺陷型：某些菌株發生突變后，失去合成某種對該菌株生長必不可少的物質的能力，必須從外界環境獲得該物質才能生長繁殖，這種突變型稱為營養缺陷型。相應的野生型稱為原養型原養型。如何鑒別某一菌株的缺陷型？以賴氨酸缺陷型為例說明如何

4、鑒別某一菌株的缺陷型？以賴氨酸缺陷型為例說明。第二節第二節 培養基培養基1.什么是培養基？ 培養基培養基：人工配制的，適合微生物生長繁殖或產生代謝產物的營養基質。 要求：必須具備微生物所需的六大營養要素。2.選用和配制營養基的原則 目的明確目的明確：為什么配制該培養基？作何用途？ 營養協調營養協調：選擇適宜的營養物質和配比 條件適宜條件適宜：物理化學條件，主要是酸堿度和滲透壓 經濟節約經濟節約：生產的效益實驗室科學研究：適當忽略成本企業大規模生產：盡量經濟 做 種子培養基：營養成分豐富些，氮源含量高些 做發酵培養基：氮源含量相對低些 一般培養用：天然培養基的要求精細研究：組合培養基的要求培養的

5、微生物對象針對不同的微生物配制不同成分、濃度和比例的培養基。確定培養基中營養要素數量和比例的依據依據： 培養對象的不同成分和元素的組成 培養對象的營養類型，在異養微生物中，碳源 兼作能源，而能源需要量很高。培養基中營養物質的濃度適宜微生物才能良好生長。碳氮比：培養基中碳元素和氮元素的物質的量比值，有時也指培養基中還原糖和粗蛋白的比值。該值在發酵工業中十分重要，可決定菌種的生長或是產物的積累。大多數化能異養菌的培養基中各營養要素量的比例規律：要素：水碳+能源氮源磷、硫鉀、鎂生長因子含量：10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6酸堿度的調節方法：磷酸緩沖液磷酸緩沖液：調節磷酸氫二

6、鉀和磷酸二氫鉀的濃度比可獲得PH6.0-7.6的一系列穩定PH。碳酸鈣備堿法碳酸鈣備堿法：碳酸鈣在培養基中可逐漸被溶解掉，從而改變酸堿度。內源調節按實際需要不間斷向培養基中加酸液或堿液。外源調節滲透壓和水活度： 微生物各有一套適應滲透壓的方法，一定的適宜滲透壓，即等滲溶液。高滲溶液和低滲溶液。 水活度：天然環境中微生物可實際利用的自由水或游離水的含量。以粗代精：粗和精的概念是認為劃分的以野代家：野生原料代替栽培原料以廢代好：利用工農業生產中可利用的廢棄物以簡代繁：改進培養基時，可用減法原則代替加法原則以烴代糧：以石油或天然氣代替糖質原料以纖代糖：以纖維素代替糖類原料以氮代朊：以非蛋白質和非氨基

7、酸原料代替有機的氮源以國代進：以國產原料代替進口原料培養基的配制原則培養基的配制原則3.設計培養基的方法設計培養基的方法生態模擬查閱文獻精心設計實驗比較：定性到定量，由小到大的原則包括：小試，中試，大試，試驗型發酵二、培養基的種類二、培養基的種類 天然培養基根據成分成分來分： 組合培養基 半組合培養基 固體培養基根據物理狀態物理狀態來分： 液體培養基 半固體培養基 基礎培養基根據功能功能來分： 加富培養基 選擇培養基 鑒別培養基天然培養基天然培養基：含有化學成分不清楚或含量不恒定的有機物的培養基，也叫非化學限定培養基。例如牛肉膏蛋白胨培養基，麥芽汁培養基。常用的天然有機物有：牛肉侵膏，蛋白胨，

8、豆芽汁，玉米粉，土壤浸液，牛奶，血清，麩皮等。組合培養基組合培養基：由化學成分完全清楚的的物質配制而成的培養基，也叫合成培養基、化學限定培養基。例如培養放線菌用的淀粉硝酸鹽培養基（高氏一號培養基），培養真菌的葡萄糖銨鹽培養基（查氏培養基）。參與配制的物質是高純度的化學試劑。半組合培養基半組合培養基：既含有天然成分又含有純化學試劑的培養基。例如培養真菌所用的馬鈴薯蔗糖培養基。培養基中凝固劑的有無和含量決定培養基的物理狀態。固體培養基固體培養基：液體培養基中加入凝固劑外觀呈現固態的培養基。主要的凝固劑有瓊脂、明膠、硅膠。凝固培養基（1-2%瓊脂或5-12%明膠）；非可逆性凝固培養基（血清凝固或加入

9、硅膠）；天然固體培養基（米糠、木屑，馬鈴薯塊等）；濾膜（醋酸纖維薄膜浸于液體培養基中）用途：菌種分離、鑒定、計數、保藏、選種、育種、抗生素測定等。半固體培養基半固體培養基：凝固劑含量少于固體培養基，呈現出容器倒置不致流下，劇烈震蕩會破散的狀態，約含0.2-0.7%瓊脂，一般含0.5%。用于細菌的動力觀察，微生物趨向性研究等。液體培養基液體培養基：不加任何凝固劑，培養基呈現液態。主要用于大工業生產。基礎培養基基礎培養基：含有一般微生物生長繁殖所需的基本營養物質的培養基。加富培養基加富培養基：基礎培養基中加入某些特殊營養物質的培養基。鑒別培養基鑒別培養基：培養基中加入某種能與某菌的代謝產物發生特定

10、化學反應產生明顯變化的特殊物質的培養基。選擇培養基選擇培養基：將某種或某類微生物從復雜的微生物群中分離出來的培養基。選擇作用的類別：1.抑制其它菌體生長（酚對霉菌和細菌的抑制）2.只供所需菌生長（纖維素對分解纖維素菌種的選擇實驗比較：定性到定量，由小到大的原則）第三節第三節 營養物質進入細胞的方式營養物質進入細胞的方式一、影響營養物質進入細胞的因素營養物質本身的性質：分子量，溶解性等微生物所處的環境：溫度，酸堿度，離子強度等細胞的通透屏障：細胞壁，細胞膜等二、營養物質進入細胞的方式根據物質運輸過程中的特點物質運輸過程中的特點，可有 自由擴散自由擴散 促進擴散促進擴散 主動運輸主動運輸 膜泡運輸

11、膜泡運輸A.單純擴散單純擴散： 細胞膜可以通過物理擴散方式讓許多小分子、非電離分子尤其是親脂性分子被動通過。這類物質不多，主要是水，氧，二氧化碳，乙醇和某些氨基酸分子。促進擴散模式圖促進擴散模式圖在溶質的運送過程中，必須借助膜上特異性載體蛋白的參與。載體具有專一性，根據其參與的方式不同，載體可以有很多其他的名字，如：透性酶、移位酶等。主要運輸的物質有氨基酸，單糖，維生素和無機鹽等。C.主動運輸主動運輸特點：微生物營養運輸的主要機制，特異性載體在運送物質的過程中，需要提供能量而發生構象變化；同時可以逆濃度梯度進行，使微生物在低營養環境中獲得濃縮形式的營養物。類型：初級主動運輸 次級主動運輸 基團

12、移位 鈉-鉀泵磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸糖轉移酶系統（磷酸轉移酶系磷酸糖轉移酶系統（磷酸轉移酶系統）統） (PTS), 溶質在運輸前后分子結構發生變化，被轉移的溶質在運輸前后分子結構發生變化，被轉移的物質改變了本身的性質，需要能量和載體參與，有化學基物質改變了本身的性質，需要能量和載體參與，有化學基團轉運到營養物質上了，例如大腸桿菌對葡萄糖的吸收。團轉運到營養物質上了，例如大腸桿菌對葡萄糖的吸收。糖及糖的衍生物的運輸是以磷酸糖形式進入細胞的，并且糖及糖的衍生物的運輸是以磷酸糖形式進入細胞的，并且質膜對于磷酸化合物無透性，所以，磷酸糖一旦形成就被質膜對于磷酸化合物無透性，所以，磷酸糖一

13、旦形成就被擋在細胞內了。擋在細胞內了。基團移位基團移位磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸+ 糖糖 (細胞外細胞外) 丙酮酸丙酮酸 + 磷酸磷酸糖糖 (細胞內細胞內)磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸糖轉移酶系統（磷酸轉移酶系統）磷酸糖轉移酶系統（磷酸轉移酶系統） (PTS) 的組成是：酶1, E I; 低分子量的熱穩定蛋白, HPr; 酶 11, E II（a、b、c）.其中：酶1, E I位于細胞質中，酶 11, E II（a、b、c）位于細胞膜上，具有特異性。鉀鈉泵鉀鈉ATP酶，該酶利用ATP的能量將鈉離子泵出胞外，鉀離子泵進細胞。結果使細胞內鈉離子濃度低而鉀離子濃度高。D.膜泡運輸膜泡運輸 主要存在于原生動物中，例如變形蟲的攝食。 胞飲作用 胞吞作用物質運輸類型無載體：單純擴散有載體不耗能量：促進擴散耗能量運送前后溶質分子不變：主動運輸運送前后溶質分子改變：基