第三章微生物的營(yíng)養(yǎng)本章基本理論知識(shí)要點(diǎn)

1．了解微生物的細(xì)胞化學(xué)組成

2．掌握微生物的營(yíng)養(yǎng)要素及其功能

3．掌握微生物四大營(yíng)養(yǎng)類型的劃分依據(jù)及其微生物種類

4．掌握微生物吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)四種方式的性質(zhì)和特點(diǎn)概述營(yíng)養(yǎng)（nutrition）：生物體從外部環(huán)境中攝取對(duì)其生命活動(dòng)必須的能量和物質(zhì)，以滿足正常生長(zhǎng)和繁殖需要的一種最基本的生理功能。營(yíng)養(yǎng)物（nutrient）：具有營(yíng)養(yǎng)功能的物質(zhì)。（包括光輻射能）。可以為正常的生命活動(dòng)提供結(jié)構(gòu)物質(zhì)、能量、代謝調(diào)節(jié)物質(zhì)和必要的生理環(huán)境。意義：營(yíng)養(yǎng)是生命活動(dòng)的起點(diǎn)；學(xué)習(xí)微生物營(yíng)養(yǎng)知識(shí)，是認(rèn)識(shí)、利用和研究微生物的基礎(chǔ)，可以為選用、改造和設(shè)計(jì)微生物的適宜培養(yǎng)基提供理論依據(jù)。第一節(jié)

微生物細(xì)胞的化學(xué)組成和營(yíng)養(yǎng)要素微生物吸收何種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)取決于微生物細(xì)胞的化學(xué)組成。化學(xué)組成：微生物細(xì)胞與其他生物細(xì)胞沒(méi)有本質(zhì)上的差異。含水分80％左右，其余20％左右為干物質(zhì)（蛋白質(zhì)、核酸、碳水化合物、脂類和礦物質(zhì)等）。化學(xué)元素組成：碳、氫、氧、氮、磷、硫、鉀、鈣、鎂、鐵等，其中碳、氫、氧、氮是組成有機(jī)物質(zhì)的四大元素，大約占干物質(zhì)的90％～97％。其余的3％～10％是礦物質(zhì)元素。不同種類微生物細(xì)胞的化學(xué)組成第二節(jié)微生物的6類營(yíng)養(yǎng)要素微生物在元素水平和營(yíng)養(yǎng)要素水平上，與動(dòng)物、植物間存在著“營(yíng)養(yǎng)上的統(tǒng)一性”。元素水平：需要20種元素，以碳、氫、氧、氮、磷、硫6種為主。營(yíng)養(yǎng)要素：碳源、氮源、能源、生長(zhǎng)因子、無(wú)機(jī)鹽和水。（一）碳源物質(zhì)碳源（Carbonsource）：凡是可以被微生物利用，能滿足微生物生長(zhǎng)繁殖所需碳元素的營(yíng)養(yǎng)物。碳源是微生物需要量最大的營(yíng)養(yǎng)物。碳源譜：可利用的碳源范圍。微生物的碳源譜是極為廣泛的，根據(jù)碳素的來(lái)源不同，可將碳源物質(zhì)分為無(wú)機(jī)碳源物質(zhì)和有機(jī)碳源物質(zhì)。異養(yǎng)微生物：凡必須利用有機(jī)碳的微生物；（大多數(shù)）自養(yǎng)微生物：凡以無(wú)機(jī)碳為碳源的微生物。（較少種類）微生物的碳源譜類型元素水平化合物水平培養(yǎng)基原料水平有C·H·O·N·X復(fù)雜蛋白質(zhì)、核酸牛肉膏、蛋白胨、花生餅粉機(jī)C·H·O·N多數(shù)氨基酸及簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)等氨基酸、明膠碳C·H·O糖、有機(jī)酸、醇、脂類等葡萄糖、蔗糖、淀粉

C·H烴類石油及其餾分等無(wú)C？————

機(jī)C·OCO2CO2

碳C·O·XNaHCO3、CaCO3等NaHCO3、CaCO3等

應(yīng)用

糖類是較好的碳源，尤其是單糖（葡萄糖、果糖）、雙糖（蔗糖、麥芽糖、乳糖），絕大多數(shù)微生物都能利用。此外，簡(jiǎn)單的有機(jī)酸、氨基酸、醇、醛、酚等含碳化合物也能被許多微生物利用。在制作培養(yǎng)基時(shí)常加入葡萄糖、蔗糖作為碳源。淀粉、果膠、纖維素等，這些有機(jī)物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)分解代謝提供小分子碳架外，還產(chǎn)生能量供合成代謝需要的能量，所以部分碳源物質(zhì)既是碳源物質(zhì)，同時(shí)又是能源物質(zhì)。在微生物發(fā)酵工業(yè)中，常根據(jù)不同微生物的需要，利用各種農(nóng)副產(chǎn)品如玉米粉、米糠、麥麩、馬鈴薯、甘薯以及各種野生植物的淀粉，作為微生物生產(chǎn)廉價(jià)的碳源。這類碳源往往包含了幾種營(yíng)養(yǎng)要素。（二）氮源物質(zhì)氮源（Nitrogensource）：凡是可以被微生物利用，能滿足微生物生長(zhǎng)繁殖所需氮元素的營(yíng)養(yǎng)物。是微生物需要主要的營(yíng)養(yǎng)物。氮素對(duì)微生物的生長(zhǎng)發(fā)育有著重要的意義，微生物利用它在細(xì)胞內(nèi)合成氨基酸和堿基，進(jìn)而合成蛋白質(zhì)、核酸等細(xì)胞成分，以及含氮的代謝產(chǎn)物。微生物營(yíng)養(yǎng)上要求的氮素物質(zhì)可以分為三個(gè)類型：

1．分子態(tài)氮：只有少數(shù)具有固氮能力的微生物（如自生固氮菌、根瘤菌）能利用。

2．無(wú)機(jī)氮化合物：如銨態(tài)氮（NH4+）、硝態(tài)氮（NO3-）和簡(jiǎn)單的有機(jī)氮化物（如尿素），絕大多數(shù)微生物可以利用。

3．有機(jī)氮化合物：大多數(shù)寄生性微生物和一部分腐生性微生物需以有機(jī)氮化合物（蛋白質(zhì)、氨基酸）為必需的氮素營(yíng)養(yǎng)。在實(shí)驗(yàn)室和發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)中，我們常常以銨鹽、硝酸鹽、牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、魚(yú)粉、血粉、蠶蛹粉、豆餅粉、花生餅粉作為微生物的氮源。無(wú)機(jī)的氮源物質(zhì)一般不提供能量，只有極少數(shù)的化能自養(yǎng)型細(xì)菌，如硝化細(xì)菌可利用銨態(tài)氮和硝態(tài)氮在提供氮源的同時(shí)，通過(guò)氧化產(chǎn)生代謝能。（三）能源（Energysource）能源：凡能為微生物的生命活動(dòng)提供最初能量來(lái)源的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)或輻射能。微生物的能源譜：1.化學(xué)物質(zhì)：有機(jī)物（化能異養(yǎng)型微生物的能源，同碳源）無(wú)機(jī)物（化能自養(yǎng)型微生物的能源，不同于碳源）2.輻射能：光能自養(yǎng)和光能異養(yǎng)微生物的能源。（四）無(wú)機(jī)鹽（Mineralsalts）功能：微生物細(xì)胞中的礦物元素約占干重的3％～10％左右，它是微生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)物質(zhì)不可缺少的組成成分和微生物生長(zhǎng)不可缺少的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。許多無(wú)機(jī)礦物質(zhì)元素構(gòu)成酶的活性基團(tuán)或酶的激活劑；并具有調(diào)節(jié)細(xì)胞的滲透壓，調(diào)節(jié)酸堿度和氧化還原電位以及能量的轉(zhuǎn)移等作用。無(wú)機(jī)礦質(zhì)元素分為大量元素和微量元素。

1.大量礦質(zhì)元素：濃度在10-3—10-4mol/L，磷、硫、鉀、鈉、鈣、鎂、鐵等。磷、硫的需要量很大，磷是微生物細(xì)胞中許多含磷細(xì)胞成分，如核酸、核蛋白、磷脂、三磷酸腺苷（ATP）、輔酶的重要元素。硫是細(xì)胞中含硫氨基酸及生物素、硫胺素等輔酶的重要組成成分。鉀、鈉、鎂是細(xì)胞中某些酶的活性基團(tuán)，并具有調(diào)節(jié)和控制細(xì)胞質(zhì)的膠體狀態(tài)、細(xì)胞質(zhì)膜的通透性和細(xì)胞代謝活動(dòng)的功能。

2.微量礦質(zhì)元素：鉬、鋅、錳、鈷、銅、硼、碘、鎳、溴、釩等，一般在培養(yǎng)基中含有10-6—10-8mol/L就可以滿足需要。酶激活劑或特殊分子結(jié)構(gòu)成分。

(五)生長(zhǎng)因子(Growthfactor)生長(zhǎng)因子：是微生物維持正常生命活動(dòng)所不可缺少的、但不能利用簡(jiǎn)單碳源和氮源自行合成的微量特殊有機(jī)物。這些物質(zhì)在微生物自身不能合成，必須在培養(yǎng)基中加入。缺少這些生長(zhǎng)因子就會(huì)影響各種酶的活性，新陳代謝就不能正常進(jìn)行。生長(zhǎng)因子包括：維生素、氨基酸、嘌呤、嘧啶等特殊有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物。而狹義的生長(zhǎng)因子僅指維生素。這些微量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被微生物吸收后，一般不被分解，并不作為結(jié)構(gòu)性物質(zhì)和能源，而是直接參與或調(diào)節(jié)代謝反應(yīng)。

微生物類型生長(zhǎng)因子自養(yǎng)型微生物：不需要從外界吸收任何生長(zhǎng)因子；(自養(yǎng)型細(xì)菌和大多數(shù)腐生細(xì)菌、霉菌)生長(zhǎng)因子異養(yǎng)型微生物：需要從外界吸收多種生長(zhǎng)因子；動(dòng)物病原菌、乳酸菌等;3.

生長(zhǎng)因子過(guò)量合成微生物：能合成并大量分泌生長(zhǎng)因子；（阿舒假囊酵母）（六）水分

水分是微生物細(xì)胞的主要組成成分，大約占鮮重的70％～90％。不同種類、不同時(shí)期發(fā)育微生物細(xì)胞含水量不同；微生物所含水分以游離水和結(jié)合水兩種狀態(tài)存在，兩者的生理作用不同。結(jié)合態(tài)水約束于原生質(zhì)的膠體系統(tǒng)之中，成為細(xì)胞物質(zhì)的組成成份，是微生物細(xì)胞生活的必要條件。不具有一般水的特性，不能流動(dòng)，不易蒸發(fā)，不凍結(jié)，不能作為溶劑，也不能滲透。游離水具有一般水的特性，是細(xì)胞吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和排出代謝產(chǎn)物的溶劑及生化反應(yīng)的介質(zhì)；一定量的水分又是維持細(xì)胞滲透壓的必要條件。由于水的比熱高又是熱的良導(dǎo)體，能有效地調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的溫度。微生物如果缺乏水分，則會(huì)影響代謝作用的進(jìn)行。第三節(jié)微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收是借助生物膜的半滲透性及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的。不同的方式：

（1）小分子營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，如水、單糖、簡(jiǎn)單醇、有機(jī)酸等，直接吸收；

（2）大分子營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、多糖、脂肪等，微生物則分泌出相應(yīng)的胞外酶（這類在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生，分泌到細(xì)胞外發(fā)揮作用）將大分子降解成小分子后，再吸收利用。各種物質(zhì)對(duì)細(xì)胞質(zhì)膜的透性不一樣，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)主要以以下幾種方式透過(guò)細(xì)胞膜。一、單純擴(kuò)散（simplediffusion）這是通過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)行內(nèi)外物質(zhì)交換最簡(jiǎn)單的一種方式。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)通過(guò)分子的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)透過(guò)微生物細(xì)胞膜上的小孔進(jìn)出細(xì)胞。其特點(diǎn)是物質(zhì)由高濃度區(qū)向低濃度區(qū)擴(kuò)散（順濃度梯度）；這是一種單純的物理擴(kuò)散作用，不需要能量；一旦細(xì)胞膜兩側(cè)的濃度梯度消失，細(xì)胞內(nèi)外的物質(zhì)交換達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡；單純擴(kuò)散是非特異性的。沒(méi)有運(yùn)載蛋白質(zhì)（滲透酶）參與，也不與膜上的分子發(fā)生反應(yīng)，擴(kuò)散的物質(zhì)本身也不發(fā)生改變；單純擴(kuò)散的物質(zhì)主要是一些小分子物質(zhì)，如一些氣體（O2、CO2）、水、某些無(wú)機(jī)離子及一些水溶性小分子（甘油、乙醇等）。二、促進(jìn)擴(kuò)散（facilitateddiffusion）在細(xì)胞膜上還存在多種具有運(yùn)載營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)功能的特異性蛋白質(zhì)，稱為滲透酶。它們大多是誘導(dǎo)酶，當(dāng)外界存在所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)時(shí)，能誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生相應(yīng)的滲透酶，每一種滲透酶能幫助一類營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸。其特點(diǎn)如下：依靠滲透酶與底物的親和力的改變，達(dá)到攜帶營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的作用（有載體）；物質(zhì)由高濃度區(qū)向低濃度區(qū)擴(kuò)散（順濃度梯度）；這是一種單純的物理擴(kuò)散作用，不需要能量；一旦細(xì)胞膜兩側(cè)的濃度梯度消失，細(xì)胞內(nèi)外的物質(zhì)交換達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡；葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖、亮氨酸、精氨酸、酪氨酸、磷酸、Ca2+、Na+、K+等的載體蛋白。促進(jìn)擴(kuò)散是真核生物的普遍運(yùn)輸機(jī)制，如酵母菌運(yùn)輸糖類就是通過(guò)這種方式，在原核生物中卻少見(jiàn)，在厭氧微生物中，促進(jìn)擴(kuò)散的過(guò)程常參與某些化合物的吸收和發(fā)酵產(chǎn)物的排出。三、主動(dòng)運(yùn)輸（activetransport）主動(dòng)運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收不受濃度梯度的影響，并且多數(shù)情況是由低濃度向高濃度進(jìn)行，是逆濃度梯度地被“抽”進(jìn)細(xì)胞內(nèi)的。不僅需要滲透酶攜帶，滲透酶與底物有高度的特異性，其與底物的親和力隨滲透酶的構(gòu)型而改變；滲透酶構(gòu)型的改變，需要能量，能量由ATP提供，由于對(duì)其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)具有高度親和力，并且特異性地與之結(jié)合，形成滲透酶-運(yùn)載物質(zhì)復(fù)合體。復(fù)合體旋轉(zhuǎn)180°從膜外方轉(zhuǎn)移到細(xì)胞膜內(nèi)表面，消耗代謝能量ATP，使?jié)B透酶構(gòu)型發(fā)生變化，親和力減弱，于是被結(jié)合的物質(zhì)則被釋放到細(xì)胞質(zhì)中去。構(gòu)型變化的滲透酶，再獲得能量恢復(fù)原狀，親和力增強(qiáng)，結(jié)合位置朝向膜外，又可重復(fù)進(jìn)行這種主動(dòng)運(yùn)輸。是微生物物質(zhì)運(yùn)輸?shù)闹饕绞健Ｋ摹⒒鶊F(tuán)轉(zhuǎn)位（grouptranslocation）除具有主動(dòng)運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)外，主要是被轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)在運(yùn)送前后分子結(jié)構(gòu)的發(fā)生變化。這種運(yùn)輸過(guò)程的磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)包括酶Ⅰ、酶Ⅱ和熱穩(wěn)定載體蛋白（HPr）。酶Ⅰ是非特異性的，它們對(duì)許多糖都一樣起作用。酶Ⅱ是膜上的結(jié)構(gòu)酶，并能誘導(dǎo)產(chǎn)生，它對(duì)某一種糖具有特異性，只能運(yùn)載某一種糖類，酶Ⅱ同時(shí)起著滲透酶和磷酸轉(zhuǎn)移酶的作用。HPr是熱穩(wěn)定的可溶性蛋白質(zhì)，它能夠象高能磷酸載體一樣起作用。

該酶系統(tǒng)催化的反應(yīng)分兩步

①HPr被磷酸烯醇丙酮酸(PEP)磷酸化（激活）：

酶Ⅰ

PEP+Hpr-------→磷酸～HPr+丙酮酸②糖經(jīng)磷酸化而運(yùn)入細(xì)胞膜內(nèi)：磷酸～HPr將它的磷酰基傳遞給葡萄糖，同時(shí)將生成的6-磷酸葡萄糖釋放到細(xì)胞質(zhì)內(nèi)。這步復(fù)合反應(yīng)由酶Ⅱ催化。

酶Ⅱ

磷酸～Hpr+葡萄糖----------→6-磷酸葡萄糖+HPr

基團(tuán)轉(zhuǎn)位可轉(zhuǎn)運(yùn)糖、糖的衍生物，如葡萄糖、甘露糖、果糖、N-乙酰葡萄糖胺和β-半乳糖苷以及嘌呤、嘧啶、堿基、乙酸（但不能輸送氨基酸）等。這個(gè)運(yùn)輸系統(tǒng)主要存在于兼性厭氧菌的和厭氧菌中。但某些好氧菌，如枯草桿菌和巨大芽孢桿菌(B.megatherium)也利用磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)將葡萄糖傳送到細(xì)胞內(nèi)。第三節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)類型微生物在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中，由于生態(tài)環(huán)境的影響，逐漸分化成各種營(yíng)養(yǎng)類型。根據(jù)微生物要求碳源的性質(zhì)和能量來(lái)源不同，將微生物分為：光能自養(yǎng)型、光能異養(yǎng)型、化能自養(yǎng)型和化能異養(yǎng)型四種營(yíng)養(yǎng)類型。一、光能自養(yǎng)型微生物定義：利用光能為能源，以二氧化碳（CO2）或可溶性的碳酸鹽（CO32-）作為唯一的碳源或主要碳源。以無(wú)機(jī)化合物（水、硫化氫、硫代硫酸鈉等）為氫供體，還原CO2，生成有機(jī)物質(zhì)。微生物類群：主要是一些藍(lán)細(xì)菌、紫硫細(xì)菌、綠硫細(xì)菌等少數(shù)微生物，它們由于含光合色素，能使光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能ATP，供細(xì)胞直接利用。

光藍(lán)細(xì)菌CO2+2H2O-------------→[CH2O]+H2O+O2↑

葉綠素

光綠硫細(xì)菌CO2+2H2S-------------→[CH2O]+H2O+2S

菌綠素

比較以上兩反應(yīng)，可寫(xiě)成以下通式：

光

CO2+2H2A-------------→[CH2O]+H2O+2A

光合色素

二、化能自養(yǎng)微生物能源來(lái)自無(wú)機(jī)物氧化所產(chǎn)生的化學(xué)能，利用這種能量去還原CO2或者可溶性碳酸鹽合成有機(jī)物質(zhì)。如亞硝酸細(xì)菌、硝酸細(xì)菌、鐵細(xì)菌、硫細(xì)菌、氫細(xì)菌就可以分別利用氧化NH4+、NO2-、Fe++、H2S和H2產(chǎn)生的化學(xué)能來(lái)還原CO2，形成碳水化合物。亞硝酸細(xì)菌

2NH3+3O2+2H2O-------------→2HNO2+4H++4OH-+能量

CO2+4H+----能量----→[CH2O]+H2O

這類型的微生物完全可以生活在無(wú)機(jī)的環(huán)境中，分別氧化各自合適的還原態(tài)的無(wú)機(jī)物，從而獲得同化CO2所需的能量。三、光能異養(yǎng)型微生物以光能為能源，利用有機(jī)物作為供氫體，還原CO2，合成細(xì)胞的有機(jī)物質(zhì)。例如深紅螺菌（Rhodospirillum

rubrum）利用異丙醇作為供氫體，進(jìn)行光合作用并積累丙酮，這類微生物生長(zhǎng)時(shí)大多需要外源性的生長(zhǎng)因素。

光

2（CH3）2CHOH+CO2------------2CH3COCH3+[CH2O]+H2O

光合色素此菌在光和厭氧條件下進(jìn)行上述反應(yīng)。但在黑暗和好氧條件下又可利用有機(jī)物氧化產(chǎn)生的化學(xué)能推動(dòng)代謝作用。

四、化能異養(yǎng)型微生物能源和碳源都來(lái)自于有機(jī)物，能源來(lái)自有機(jī)物的氧化分解，通過(guò)氧化磷酸化產(chǎn)生ATP，碳源直接取自于有機(jī)碳化合物。包括絕大多數(shù)細(xì)菌，全部放線菌、真菌和原生動(dòng)物。根據(jù)生態(tài)習(xí)性不同可將這種營(yíng)養(yǎng)類型分為以下2種：

1．腐生型：從無(wú)生命的有機(jī)物獲得營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

引起食品腐敗變質(zhì)的某些霉菌和細(xì)菌就屬這一類型。如引起腐敗的梭狀芽孢桿菌、毛霉、根霉、曲霉等。

2．寄生型：必須寄生在活的有機(jī)體內(nèi)，從寄主體內(nèi)獲得營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)才能生活。第四節(jié)培養(yǎng)基（medium）培養(yǎng)基:是指經(jīng)人工配制而成的適合微生物生長(zhǎng)繁殖和積累代謝產(chǎn)物所需要的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)。配制培養(yǎng)基的要求:⑴營(yíng)養(yǎng)需求⑵碳氮比例（C/N）⑶酸堿度（pH）⑷滲透壓⑸氧化還原電位一、選用和設(shè)計(jì)培養(yǎng)基的基本原則（一）4個(gè)原則:目的明確營(yíng)養(yǎng)協(xié)調(diào)微生物細(xì)胞組成元素和成分分析是設(shè)計(jì)的重要參考。

（1）要素：水＞碳源+能源＞氮源＞P、S＞K、Mg＞生長(zhǎng)因子含量：10-110-210-310-410-510-6

（2）C/N：培養(yǎng)基中所含碳源的碳原子摩爾數(shù)與氮源的氮原子摩爾數(shù)之比。理化適宜

除營(yíng)養(yǎng)成分外，培養(yǎng)基的理化條件也直接影響微生物的生長(zhǎng)和正常代謝，其中主要有：

1．pH

(1)微生物一般都有它們適宜的生長(zhǎng)pH范圍，細(xì)菌的最適pH一般在pH7～8范圍，放線菌要求pH7.5～8.5范圍，酵母菌要求pH3.8～6.0,霉菌的適宜pH為4.0～5.8。

(2)在配制培養(yǎng)基時(shí)，要加入一定的緩沖物質(zhì)，通過(guò)培養(yǎng)基中的這些成分發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，常用的緩沖物質(zhì)主要有磷酸鹽類和碳酸鈣。理化適宜-2

2．滲透壓和水活度：

（1）滲透壓：由溶質(zhì)的分子或離子的質(zhì)點(diǎn)數(shù)決定。（2）水活度：即Aw（wateractivity），微生物可實(shí)際利用的自由水或游離水的含量，是指在同溫同壓下，某溶液的蒸汽壓與純水蒸汽壓之比。即該溶液的百分相對(duì)濕度（ERH）。

aw=P/P0=ERH/100

微生物生長(zhǎng)的aw范圍細(xì)菌：0.90—0.98酵母菌:0.87—0.91霉菌:＞0.65

經(jīng)濟(jì)節(jié)約:

以粗代精:以野代家:

以簡(jiǎn)代繁:以氮代朊:

以纖代糖:以烴代糧:

以國(guó)代進(jìn):

二、配制方法(4種):

（1）生態(tài)模擬（2）參閱文獻(xiàn)（3）精心設(shè)計(jì)（4）試驗(yàn)比較三、培養(yǎng)基的類型（一）根據(jù)成分劃分

1．天然培養(yǎng)基(complexmedium;undefinedmedium)是利用一些天然的動(dòng)植物組織器官和抽提物，如牛肉膏、蛋白胨、麩皮、馬鈴薯、玉米漿等制成。它們的優(yōu)點(diǎn)是取材廣泛，營(yíng)養(yǎng)全面而豐富，制備方便，價(jià)格低廉，適宜于大規(guī)模培養(yǎng)微生物之用。缺點(diǎn)是成分復(fù)雜，每批成分不穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)室常用的牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基便是這種類型。

2．合成培養(yǎng)基(definedmedium;syntheticmedium)是利用已知成分和數(shù)量的化學(xué)物質(zhì)配制而成。此類培養(yǎng)基成分精確，重復(fù)性強(qiáng)，一般用于實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)代謝、分類鑒定和選育菌種等工作。缺點(diǎn)是配制較復(fù)雜，微生物在此類培養(yǎng)基上生長(zhǎng)緩慢，加上價(jià)格較貴，不宜用于大規(guī)模生產(chǎn)。如實(shí)驗(yàn)室常用的高氏1號(hào)培養(yǎng)基，察氏培養(yǎng)基。

3．半合成培養(yǎng)基(semi-definedmedium)用一部分天然物質(zhì)作為碳氮源及生長(zhǎng)輔助物質(zhì)，又適當(dāng)補(bǔ)充少量無(wú)機(jī)鹽類，這樣配制的培養(yǎng)基叫半合成培養(yǎng)基。如實(shí)驗(yàn)室常用的馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)基。半合成培養(yǎng)基應(yīng)用最廣，能使絕大多數(shù)微生物良好地生長(zhǎng)。（二）根據(jù)物理狀態(tài)劃分-1

1．液體培養(yǎng)基(liquidmedium)把各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)溶解于水中，混合制成水溶液，調(diào)節(jié)適宜的pH，成為液體狀態(tài)的培養(yǎng)基質(zhì)。該培養(yǎng)基有利于微生物的生長(zhǎng)和積累代謝產(chǎn)物，常用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)和觀察微生物生長(zhǎng)特征和研究生理生化特性。

2．固體培養(yǎng)基(solidmedium)：外觀呈固態(tài)的培養(yǎng)基。

（1）天然固體培養(yǎng)基：采用天然固體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，如馬鈴薯塊、麩皮等作為培養(yǎng)微生物的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)。

（2）固化培養(yǎng)基：在液體培養(yǎng)基中加入一定量的凝固劑，如瓊脂（1.5%～2.0%）、明膠等煮沸冷卻后，使凝成固體狀態(tài)，常用來(lái)觀察、鑒定和分離純化微生物。

（3）非可逆固化培養(yǎng)基：無(wú)機(jī)硅膠，血清培養(yǎng)基等。

（4）濾膜：一種堅(jiān)韌且?guī)в形⒖椎拇姿崂w維薄膜。（二）根據(jù)物理狀態(tài)劃分-23.半固體培養(yǎng)基(semi-solidmedium)加入少量凝固劑（0.5％～0.8％的瓊脂）則成半固體狀態(tài)的培養(yǎng)基。常用來(lái)觀察細(xì)菌的運(yùn)動(dòng)，鑒定菌種噬菌體的效價(jià)測(cè)定和厭氧菌培養(yǎng)、分離等4.脫水培養(yǎng)基(dehydratedculturemedia)

只含有除水分以外的一切成分的商品培養(yǎng)基。用時(shí)只需加入水分并加以滅菌即可。特點(diǎn)：成分準(zhǔn)確，使用方便的現(xiàn)代化培養(yǎng)基。（三）根據(jù)用途劃分1.選擇培養(yǎng)基(selectedmedium)2.鑒別性培養(yǎng)基(differencialmedium)1.選擇培養(yǎng)基(selectedmedium)-1定義:一類根據(jù)某微生物的特殊營(yíng)養(yǎng)要求或其對(duì)某化學(xué)、物理因素的抗性而設(shè)計(jì)的培養(yǎng)基，具有使混合菌樣中的劣勢(shì)菌變成優(yōu)勢(shì)菌的功能。策略：（1）“投其所好”（2）“取其所抗”用途：菌種篩選簡(jiǎn)史：19世紀(jì)，由荷蘭和俄國(guó)科學(xué)家發(fā)明；但早在中國(guó)12世紀(jì)的宋代，已掌握高純度紅曲培養(yǎng)技術(shù)（利用明礬和酸米抑制雜菌的高溫培養(yǎng)法）。泡菜制作。選擇培養(yǎng)基的種類(1)加富性選擇培養(yǎng)(enrichedselectedmedium)：根據(jù)培養(yǎng)菌種的生理特性加入有利于該種微生物生長(zhǎng)繁殖所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（嗜好），達(dá)到增殖或富集目的。用于菌種保存或分離篩選。舉例：①如加入血、血清等以培養(yǎng)營(yíng)養(yǎng)要求比較苛刻的病原微生物。

②培養(yǎng)、分離纖維素分解菌，可在基礎(chǔ)培養(yǎng)基中加入纖維素。常用的加富營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

本質(zhì)：特殊碳源、氮源或生長(zhǎng)因子。甘露醇（自生固氮菌）纖維素（纖維素分解菌）；石蠟油（石油分解微生物）；糖液（酵母菌）；酪蛋白（蛋白分解微生物）；維生素（營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株）。（2）抑制性選擇培養(yǎng)基（inhibitedselectedmedium）采用“取其所抗”原理，利用目標(biāo)微生物對(duì)某種抑菌物具有特殊抗性而設(shè)計(jì)的。在培養(yǎng)基中加入對(duì)某類微生物有抑制作用(敏感)，而對(duì)所需培養(yǎng)菌種無(wú)影響的物質(zhì)(有抗性)。如在分離霉菌時(shí)常在培養(yǎng)基中加入抗生素。選擇性抑菌劑及條件染料：結(jié)晶紫、番紅、孟加拉紅等（抑制細(xì)菌）；抗生素：土霉素、鏈霉素等（抑制細(xì)菌）脫氧膽酸鈉（膽鹽），疊氮化鈉；理化條件：溫度、氧（如抗氧化劑）、pH、滲透壓等。選擇性培養(yǎng)基的舉例-1（1）酵母富集培養(yǎng)基：

葡萄糖5%，尿素0.1%，（NH4）2SO40.1%，KH2PO40.25%,Na2HPO40.05%，MgSO4·7H2O0.1%，F(xiàn)eSO4·7H2O0.01%，酵母膏0.05%，孟加拉紅0.003%，PH4.5。（2）Ashby無(wú)氮培養(yǎng)基（富集好氧性自生固氮菌）

甘露醇1%，KH2PO40.02%，MgSO4·7H2O0.02%,NaCl0.02%，CaSO4.2H2O0.01%，CaCO30.5%。選擇性培養(yǎng)基的舉例-2（3）Martin培養(yǎng)基（富集土壤真菌用）

葡萄糖1%，蛋白胨0.5%，KH2PO40.1%，MgSO4·7H2O0.05%，瓊脂2%，孟加拉紅0.003%，鏈霉素30μg/ml，金霉素2μg/ml。（4）含糖酵母膏培養(yǎng)基（在厭氧條件下富集乳酸菌用）

葡萄糖2%，酵母膏1%，KH2PO40.1%，MgSO4·7H2O0.02%，PH6.5。2.鑒別性培養(yǎng)基(differencialmedium)原理:根據(jù)微生物的代謝特點(diǎn),通過(guò)指示劑的顯色反應(yīng),用以鑒定不同的微生物。定義：加入能與目的菌的無(wú)色代謝產(chǎn)物發(fā)生顯色反應(yīng)的指示劑，從而達(dá)到只需肉眼就能將菌落形態(tài)相似的微生物加以區(qū)別的培養(yǎng)基。纖維素分解菌蛋白質(zhì)分解菌EMB（伊紅美藍(lán)乳糖）培養(yǎng)基的設(shè)計(jì)原理

——大腸菌群檢測(cè)專用

根據(jù)其發(fā)酵乳糖產(chǎn)酸的能力，菌落成不同顏色。反射光透射光第四章微生物的代謝新陳代謝(Metabolism):泛指發(fā)生在活細(xì)胞中的各種合成代謝（同化作用）和分解代謝（異化作用）的總和。同化作用:微生物從外界環(huán)境吸收適當(dāng)?shù)臓I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，在細(xì)胞內(nèi)合成新的細(xì)胞物質(zhì)和貯藏物質(zhì)。是其生長(zhǎng)、發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)；異化作用：把衰老的細(xì)胞物質(zhì)和從外界吸收的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行分解變成簡(jiǎn)單物質(zhì)，并產(chǎn)生能量和一些中間產(chǎn)物作為合成細(xì)胞物質(zhì)的基礎(chǔ)原料。分解代謝酶系統(tǒng)復(fù)雜分子-----------------簡(jiǎn)單分子+ATP+[H]

合成代謝酶系統(tǒng)在物質(zhì)代謝的過(guò)程中伴隨著能量代謝的進(jìn)行。以高能磷酸鍵的形式貯存在三磷酸腺苷（ATP）中，主要用于維持微生物的生理活動(dòng)或供合成代謝需要。微生物的代謝類型根據(jù)微生物代謝過(guò)程中產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物在體內(nèi)的作用不同，可將代謝分成初級(jí)代謝與次級(jí)代謝兩類。初級(jí)代謝：指能使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)換成細(xì)胞結(jié)構(gòu)物質(zhì)、維持正常生命活動(dòng)的生理活性物質(zhì)或能