沈萍微生物学第四章.ppt

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第四章微生物的营养,本节重点：

六种主要营养元素及用途培养基及配制的原则微生物营养类型的多样性,营养有机体吸取和利用营养物的过程。

营养物满足微生物生长，繁殖和完成各种生理活动的物质。

1、参与细胞结构2、为细胞提供能量3、为酶活性和运输系统所必需,第一节微生物营养要求,一.微生物细胞化学组成,H2O,灰分,细菌7585芽孢40酵母7085霉菌8590孢子38,有机元素CHON大量元素PKMgCaSNaFe无机元素微量元素CuMoMnZnBCo,二.营养物及功能,1.碳源-一切能满足微生物生长繁殖所需碳元素的营养物称为碳源微生物细胞含碳量占干重50%最大营养物碳源分为有机碳和无机碳,无机碳：

C？

C+O：

CO2C+O+X：

NaHCO3、CaCO3有机碳C+H：

烃类C+H+O：

糖、有机酸、醇、脂C+H+O+N：

多数氨基酸C+H+O+N+X：

核酸、蛋白质一般碳源还兼做能源,2.氮源-凡是提供微生物生长繁殖所需要氮元素营养源，称为氮源细胞的干物质中氮含量仅次于碳和氧。

氮是组成核酸和蛋白质的重要元素，氮对微生物的生长发育有着重要的作用。

无机氮源：

N2N+O：

硝酸盐N+H：

胺类有机氮源：

N+C+H+O：

尿素、氨基酸N+C+H+O+X：

蛋白质、核酸氨基酸自养型生物：

自身合成氨基酸异养型生物：

外界吸收,3.无机盐P、S、K、Mg、Na、Fe：

10-3-10-4Cu、Zn、Mn、Mo、Co等：

10-6-10-8微量元素一般不需专门添加功能

（1）构成细胞的组成成分。

（2）作为酶的组成成分。

（3）维持酶的活性。

（4）调节细胞渗透压，氢离子浓度和氧化还原电位。

（5）作为某些自养菌的能源。

4.生长因子-微生物生长所必须、需要量很小、一般不能用简单的碳、氮源自行合成的有机物。

维生素、氨基酸,碱基生长因子自养型微生物：

不需要生长因子异养型微生物：

吸收生长因子过量合成型微生物酵母膏,玉米浆,肝浸液,麦芽汁,5.水

（1）直接参与一些反应。

如蓝细菌

（2）作为机体内一系列生理生化反应的介质。

（3）营养物质的吸收、代谢产物的排泄都需通过水（4）良好的导体水在细胞中有两种存在形式：

结合水，游离水。

人体平均60%海蜇96%霉菌孢子39%细菌芽孢皮层70%核心30%微生物营养体细菌80%酵母75%霉菌85%,双功能化合物;指能兼供微生物生长所需碳源和能源的化合物。

三功能化合物：

指能兼供微生物生长所需碳源、氮源和能源的化合物。

三.微生物营养类型1.划分的标准能源：

光能营养型、化能营养型供氢体：

无机营养型、有机营养型碳源：

自养型、异养型氨基酸：

氨基酸自养型、氨基酸异养型生长因子：

原养型、缺陷型取有机物：

腐生、寄生2.四种主要类型光能无机营养型光能有机营养型化能无机营养型化能有机营养型,微生物营养类型,光能无机营养型供能为光，供氢体为无机物，碳源为CO2。

光CO2+2H2SCH2On+2S+H2O细菌叶绿素光CO2+H2OCH2On+O2植物叶绿素,光能有机营养型能源为光，供氢体为有机物，碳源为CO2、简单有机物。

CH3CH3CHOH+CO2CO+CH2On+H2OCH3CH3此菌利用CO2并不是唯一的，也可以利用一些有机物，所以归类为异养微生物。

第二节培养基培养基的概念培养基是指由人工配制的、适合微生物生长繁殖或产生代谢产物用的混合营养基质。

一.配制培养基原则1.选择适宜的营养物质不同的微生物营养需求不同生产的目的不同,四种菌的实验室常用培养基

（1）牛肉膏蛋白胨培养基-细菌牛肉膏5g，氯化纳5g，蛋白胨10g，水1000ml，pH7.2-7.4

（2）高氏一号培养基-放线菌可溶性淀粉20g，KNO31g，K2HPO40.5g，NaCl0.5g，MgSO4.7H2O0.5g，FeSO40.01g，水1000mlpH7.2-7.4,（3）麦芽汁培养基-酵母菌干麦粉加4倍水，在60保温34h，用碘液试验至糖化完全为止，调糖度为100巴林，煮沸过滤，pH5-6.0（4）查氏培养基-霉菌NaNO33g，FeSO40.01g，K2HPO4Ig，KCl0.5g，MgSO4.7H2O0.5g，蔗糖30g，H2O1000ml，pH5-6,2.营养物质浓度与配比浓度过低生长不好浓度过高生长受抑制特别是C/N比kgGluGln,C/N=3:

1,NH2,NH2,C/N3:

1,C/N=4:

1,控制酸碱度为何控制？

微生物生活环境不同不同pH积累产物不同如何控制？

加酸、碱加缓冲剂补料调节,细菌:

pH7.08.0放线菌：

pH7.08.5酵母菌:

pH3.86.0霉菌：

pH4.06.0,H：

微生物有最佳生长pH,微生物在生长过程中培养基pH值可能发生的变化：

在含糖基质上生长,会产酸而使pH下降，在分解蛋白质和氨基酸时,会产NH3而使pH上升，以（NH4）2SO4作N源,会过剩SO42-,而使pH下降，分解利用阳离子化合物如：

NaNO3,会过剩Na+而使pH上升。

维持培养基pH的方法,使用磷酸缓冲剂：

K2HPO4/Na2HPO4,H2PO4/NaH2PO4采用“备用碱”：

CaCO3、CaHCO3采用弱酸盐：

柠檬酸盐、乳酸盐等采用液氨或盐酸,渗透压（osmoticpressure）:

高浓度溶液向低浓度溶液渗透时，其溶质分子所产生的压力。

高渗溶液会导致微生物细胞发生质壁分离低渗溶液会导致微生物细胞吸水膨胀甚至破裂,4.控制氧化还原电位为何控制？

好氧微生物、厌氧微生物如何控制？

加还原剂，密闭条件、通气,氧化还原电位Eh（redoxpotential）：

氧化还原系统中的还原剂释放电子或氧化剂接受电子的趋势。

好氧微生物：

+0.1V。

一般+0.3+0.4V厌氧微生物：

+0.1以下兼性微生物：

+0.1以上好氧呼吸；+0.1以下进行发酵,5.原料来源选择经济节约原则:

以粗代精、以废代好、以简代繁原料来源要广泛原料要易处理，处理成本要低原料处理后，废物、废液、废气要少,6.灭菌处理一般培养基0.1MPa/121/2030min含糖培养基0.56kg/cm2/112/30min,思考题,碳源、氮源、生长因子、化能无机营养型、三功能化合物何谓培养基？

试述培养基配制的原则。

第四章微生物的营养（续）,本节重点：

鉴别培养基的作用原理微生物四种营养物质吸收方式的比较,二.培养基的类型及应用按成分划分：

1、天然培养基用天然成分制成的培养基优点：

营养丰富、价格低廉缺点：

成分不清楚、不稳定适于：

菌种培养、发酵生产2、合成培养基高纯度化学试剂配制的培养基优点：

成分精确、重现性高缺点：

价格较高适于：

生理、生化、代谢、菌种鉴定研究等3、半组合培养基化学试剂+天然成分实际应用过程中大多数为半组合培养基,按物理状态划分1固体培养基：

外观呈固态的培养基

（1）天然固体培养基：

天然固体状基质直接制成的培养基。

如，麸皮、米糠、稻草粉配制的真菌培养基

（2）非可逆性固体培养基：

由血清凝固成或无机硅胶配制的培养基。

适合于分离自养型微生物。

（3）凝固培养基：

液体培养基中加入1-2%琼脂或5-12%明胶作凝固剂，加热融化，冷却后凝固,凝固剂-琼脂的特点a）不被微生物液化分解和利用；b）在微生物的生长温度范围内能保持固体状态；c）凝固点的温度对微生物无害；d）不会因培养基灭菌而被破坏；e）透明度好，粘着力强；f）配制方便、价格低。

琼脂-其熔点96，凝固点40明胶-熔点28-35，凝固固体培养基为微生物提供了一个营养表面,2、半固体培养基琼脂添加量0.2%0.7%应用观察微生物的运动、分类鉴定噬菌体效价滴定3、液体培养基不加任何凝固剂适于大规模生产及实验研究,按用途划分：

1.基础培养基一般微生物生长繁殖所需的基本营养物质的培养基用于一般微生物培养（牛肉膏蛋白胨培养基）2.加富培养基在基础培养基中加入特殊营养物增加所需微生物数量使形成优势,3.鉴别培养基：

在培养基中加入某种特殊化学物质，微生物代谢产生的某种代谢产物能与培养基中特殊的化学物质发生反应，产生肉眼可见的特征变化，以区别其他的微生物的培养基。

例：

伊红美兰培养基大肠杆菌菌落带金属光泽深紫色菌落,伊红美蓝（EMB,EosinMethyleneBlue）培养基,EMB（EosinMethyleneBlue）培养基中培养大肠杆菌，因其强烈分解乳糖而产生大量的混合酸，菌体带H+,故可染上酸性染料伊红，又因伊红与美蓝结合，使菌落呈深紫色。

从菌落表面反光还可看到绿色金属闪光。

而产酸弱的菌株的菌落呈棕色。

不发酵乳酸的菌落无色透明。

鉴别肠道细菌的伊红美蓝乳糖培养基,4.选择性培养基：

根据某种或某一类微生物的特殊营养需要或对某种化合物的敏感性不同，在培养基中加入相应物质，抑制不需要微生物的生长有利于所需微生物的分离。

加富性选择培养基-投其所好，形成优势抑制性选择培养基-抑制其它菌生长两者功能叠加使用纤维素培养基、无氮培养基其他：

分析培养基、还原性培养基等获“未培养微生物”技术：

第三节营养物质进入细胞,影响营养物质进入细胞因素营养物性质微生物所处环境微生物细胞屏障,一.简单扩散（O2、CO2、乙醇等）特点：

高浓度-低浓度运送速度慢无特异载体运送动力：

浓度差运送终点：

内外浓度相等运送前后溶质分子：

结构不变,二、促进扩散（氨基酸、维生素等）特点：

高浓度-低浓度运送速度快有特异载体运送动力：

浓度差运送终点：

内外浓度相等运送前后溶质分子：

结构不变,促进扩散示意图,胞外细胞膜胞内,单纯扩散,促进扩散,浓度梯度,运输速率,单纯扩散和促进扩散的比较,单纯扩散随浓度增加而线性增加，而促进扩散在一定浓度后出现平台,三、主动运送（无机离子、有机离子等）特点：

低浓度-高浓度运送速度快有特异载体运送动力：

消耗能量ATP运送终点：

内部浓度高得多运送前后溶质分子：

结构不变,1、初级主动运输,ETS、ATP酶、细菌视紫红质呼吸能化学能光能质子外排建立浓度梯差,2、次级主动运输,3、ATP结合盒式转运蛋白系统,溶质结合蛋白携带被转运的溶质分子在质膜外表面与ABC转运蛋白跨膜域结合，ATP则结合在ABC转运蛋白的核苷酸结合结构域，ATP水解产生的能量使跨膜域构象发生改变，被转运的溶质分子进入胞内。

4、Na-K-ATP酶系统,5、基团移位（各种糖类、核苷酸等）特点：

低浓度-高浓度运送速度快有特异载体运送动力：

消耗能量ATP运送终点：

内部浓度高得多运送前后溶质分子：

结构改变,如大肠杆菌的磷酸转移酶系统转运葡萄糖酶：

酶：

HPr：

PEP：

酶PEP+HPrHPr磷酸+丙酮酸酶HPr磷酸+糖糖磷酸+HPr（在膜上）,葡糖6磷酸,葡萄糖,四、膜泡运输,原生动物胞吞作用胞饮作用,几种运输营养物质方式的比较,思考题：

天然培养基、选择培养基试比较物质运输方式及特点何谓鉴别培养基？

试举例说明其作用原理。

P99第一题,