微生物的营养和培养基医学知识培训课件

1、微生物的营养和培养基医学知识微生物的营养和培养基医学知识2微生物细胞中几种主要元素的相对含量（%干重） 元素细菌酵母菌霉菌碳5049.847.0氮157.55.2氢85.76.7氧2031.140.2磷31.51.2硫10.30.2微生物的营养和培养基医学知识2微生物细胞中几种主要元素的相对含量（%干重） 元素细菌酵2.化学成分存在方式 有机物：蛋白质、糖、类脂、核酸、维生素、降解产物、代谢中间产物无机物：与有机物相结合或单独存在于细胞中的无机盐等物质水 细胞重量的70%90%3微生物的营养和培养基医学知识2.化学成分3微生物的营养和培养基医学知识二、微生物六种营养要素4碳源（Carbon s

2、ource） 氮源（Nitrogen source) 能源（Energy source) 生长因子（Growth factor ) 无机盐(Inorganic salt) 水(Water)微生物的营养和培养基医学知识二、微生物六种营养要素4碳源（Carbon sourc5功能: 参与微生物细胞的组成 提供微生物机体进行各种生理活动所需的能量 形成微生物代谢产物的来源 营养物质是微生物新陈代谢和一切生命活动的物质基础，失去这个基础，生命也就停止。微生物的营养和培养基医学知识5功能: 参与微生物细胞的组成 营养物质是微生物新陈代谢和6（一）碳源(carbon source）在微生物生长过程中为微生

3、物提供碳素来源的物质。微生物的碳源谱能源物质微生物的营养和培养基医学知识6（一）碳源(carbon source）微生物的碳源谱7 有机碳源：蛋白质，核酸，淀粉，葡萄糖等 无机碳源： CO2 , Na2CO3 , CaCO3等 异养微生物：必须利用有机碳源 自养微生物：能利用无机碳源微生物的营养和培养基医学知识7 有机碳源：蛋白质，核酸，淀粉，葡萄糖等 异养微生物：必须8微生物可利用的碳源(化合物分类)糖类： 葡萄糖，果糖，麦芽糖，蔗糖，淀粉，半乳糖，乳糖，甘露糖，纤维二糖，纤维素，半纤维素，甲壳素，木质素，等 有机酸： 乳酸，柠檬酸，延胡索酸，低级脂肪酸，高级脂肪酸，氨基酸，等 醇类： 乙醇

4、，等 脂类： 脂肪，磷脂，等 烃类： 天然气，石油，石油馏分，石蜡油 ，等 CO2 碳酸盐： NaHCO3, CaCO3, 白垩，等 其他： 芳香族化合物，氰化物，蛋白质，肽，核酸微生物利用: 糖类有机酸类醇类脂类微生物的营养和培养基医学知识8微生物可利用的碳源(化合物分类)糖类： 葡萄糖，果糖，麦芽9（二）氮源(nitrogen source)凡是能被用来构成细胞物质中或代谢产物中氮素来源的营养物质称为氮源。一般不作能源。微生物的氮源谱微生物的营养和培养基医学知识9（二）氮源(nitrogen source)凡是能被用来构10氮源谱有机氮无机氮蛋白质核酸氨基酸尿素NH3铵盐硝酸盐N2速效氮源

5、：NH4+被细胞吸收后可直接被利用，因而（NH4）2SO4等铵盐一般被称为速效氮源迟效氮源：而NO3-被吸收后需进一步还原成NH4+ 后再被微生物利用微生物的营养和培养基医学知识10氮源谱有机氮无机氮蛋白质NH3速效氮源：NH4+11氨基酸自养型生物：能利用尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮气的生物氨基酸异养型生物：现成氨基酸按氮源的不同生物可分为：微生物的营养和培养基医学知识11氨基酸自养型生物：能利用尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮气的生物12（三）能源(energy source)能源：能为微生物的生命活动提供最初能量来源的营养物或辐射能，称为能源。化能异养菌的能源：异养微生物的碳源同时也是能源。化能自养

6、菌的能源：无机物：NH4+、NO2-、S、H2、H2S、Fe2+等。微生物的营养和培养基医学知识12（三）能源(energy source)能源：能为微生物13一种营养物具有一种以上营养要素的功能双功能营养物 还原态的无机物NH4+ （能源、氮源）单功能营养物 光辐射能（能源）三功能营养物 氨基酸类（碳源、氮源和能源）微生物的营养和培养基医学知识13一种营养物具有一种以上营养要素的功能双功能营养物 14(四) 生长因子(growth factor)微生物在生长过程中不能自已合成的或合成量无法满足机体生长生长繁殖必需的需要量较少的有机物是作用：辅酶或酶活化所需。狭义：维生素 广义：维生素、氨基酸

7、、碱基、脂肪酸等 含生长因子丰富的物质：酵母膏（酵母粉或酵母汁） 、玉米浆、麦芽汁等。微生物的营养和培养基医学知识14(四) 生长因子(growth factor)微生物在生15按照微生物是否能合成生长因子：生长因子自养型微生物多数真菌、放线菌和部分细菌（如E.coli）生长因子异养型微生物（营养缺陷型）各种乳酸菌、动物致病菌、支原体和原生动物生长因子过量合成微生物阿舒假囊酵母生产VB2；谢氏丙酸杆菌等生产VB12；微生物的营养和培养基医学知识15微生物的营养和培养基医学知识16（五）无机盐 (inorganic salts)是微生物生长必不可少的一类营养物质。大量元素：10-310-4 mo

8、l/L， 如 Na、K、S、P微量元素：10-610-8 mol/L ，如Cu 、Zn 、Mn微生物的营养和培养基医学知识16（五）无机盐 (inorganic salts)是微生物17无机盐的生理功能微生物的营养和培养基医学知识17无机盐的生理功能微生物的营养和培养基医学知识18（六）水(Water)存在状态：游离态（溶剂）和结合态（结构组成）1.生理作用： 细胞组成成分 生化反应溶剂 化学、生理反应介质 物质运输媒体 调节细胞温度 维持细胞的渗透压 微生物的营养和培养基医学知识18（六）水(Water)存在状态：游离态（溶剂）和结合态（192.水活度：微生物生长的环境中水的有效性w =P溶

9、液P水 细菌 酵母菌 霉菌、放线菌 耐盐菌0.90.99 0.8以上 0.7以上 0.6以上（在相同的温度、压力下，溶液中水的蒸汽压和纯水蒸汽压之比。）纯水w为1.00，溶液中溶质越多， w越小。微生物一般在w为0.600.99条件下生长， w过低时微生物生长的迟缓期延长。微生物的营养和培养基医学知识192.水活度：微生物生长的环境中水的有效性w =P溶液 20微生物营养类型的分类以能源分：光能和化能营养型以氢供体分：无机和有机营养型以碳源分：自养型和异养型以合成氨基酸的能力分：氨基酸自养型和氨基酸异养型以生长因子分：野生型和营养缺陷型以取食方式分：渗透营养型和吞噬营养型以取得死活有机物分：腐

10、生和寄生第二节 微生物的营养类型微生物的营养和培养基医学知识20微生物营养类型的分类第二节 微生物的营养类型微生物的营养21微生物的4大营养类型：营养类型划分不是绝对的，不同生活条件下，可相互转变。微生物的营养和培养基医学知识21微生物的4大营养类型：营养类型划分不是绝对的，不同生活条22营养物质进入细胞的方式有：单纯扩散促进扩散主动运输基团转移第三节营养物质进入细胞的方式微生物的营养和培养基医学知识22营养物质进入细胞的方式有：单纯扩散促进扩散主动运输基团转23一、单纯扩散 单纯扩散：又称被动扩散，是指物质顺浓度梯度，在无载体蛋白参与下，以扩散方式进入细胞的方式。这是物质进出细胞的最简单一种

11、方式。物质在扩散过程中没有发生任何反应；不消耗能量；不能逆浓度运输；运输速率与膜内外物质的浓度差成正比微生物的营养和培养基医学知识23一、单纯扩散 单纯扩散：又称被动扩散，是指物质顺浓度梯度24微生物的营养和培养基医学知识24微生物的营养和培养基医学知识252促进扩散：溶质的运送过程中，必须借助于膜上的特异性载体蛋白的协助，但不消耗能量，顺浓度梯度进入细胞的方式。 特点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需要载体参与微生物的营养和培养基医学知识252促进扩散：溶质的运送过程中，必须借助于膜上的特异性载26促进扩散模式图细胞膜细胞膜

12、外细胞膜内恢复原构象移位再循环结合构象改变微生物的营养和培养基医学知识26促进扩散模式图细胞膜细胞膜外细胞膜内恢复原构象移位再循环27微生物的营养和培养基医学知识27微生物的营养和培养基医学知识283主动运输指一类须消耗能量并通过细胞膜上特异性载体蛋白构象的变化，而使膜外环境中低浓度的溶质运入膜内的一种运送方式。 广泛存在于微生物中的一种主要的物质运输方式。微生物的营养和培养基医学知识283主动运输指一类须消耗能量并通过细胞膜上特异性载体29特点需要消耗代谢能；需要载体（渗透酶）参与；运输方向是由胞外向胞内，逆浓度梯度方向进行；扩散没有动态平衡点；对被运输的物质具有高度的选择性（立体专一性）；

13、运输的物质种类丰富，大多数氨基酸、糖类和一些离子。微生物的营养和培养基医学知识29特点需要消耗代谢能；需要载体（渗透酶）参与；运输方向是由30主动运输模式图细胞膜细胞膜外细胞膜内恢复原构象移位再循环结合构象改变ADP+PiATP微生物的营养和培养基医学知识30主动运输模式图细胞膜细胞膜外细胞膜内恢复原构象移位再循环314基团移位group translocation也是一种既需特异性载体蛋白又须耗能的运送方式，但溶质在运送前后会发生分子结构的变化，不同于上述的主动运送。运送1个葡萄糖分子，消耗1个ATP的能量，两步进行：1）热稳载体蛋白的激活；2）糖分子被磷酸激活磷酸糖细胞质中机制：磷酸烯醇式

14、丙酮酸-磷酸糖转移酶运输系统（PTS），PTS 通常由五种蛋白质组成，包括酶I、酶II（包括a、b、c三种亚基）和一种低相对分子量的热稳定蛋白质（HPr）。微生物的营养和培养基医学知识314基团移位group translocation32细胞内高能化合物磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）的磷酸基团把HPr激活。 酶I PEP+HPr 丙酮酸+P-HPrHPr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。运送步骤1、热稳载体蛋白(HPr)的激活微生物的营养和培养基医学知识32细胞内高能化合物磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）的磷酸基团把H33膜外环境中的糖先与外膜表面的酶II结合，再被转

15、运到内膜表面。这时，糖被P-HPr上的磷酸激活，并通过酶II的作用将糖-磷酸释放到细胞内。 酶II P-HPr+糖 糖-P +HPr2、糖被磷酸化后运入膜内微生物的营养和培养基医学知识33膜外环境中的糖先与外膜表面的酶II结合，再被转运到内膜表34酶c酶b酶aHPr酶I微生物的营养和培养基医学知识34酶c酶b酶aHPr酶I微生物的营养和培养基医学知识35微生物的营养和培养基医学知识35微生物的营养和培养基医学知识36第四节培养基培养基(medium)是人工配制的，含六大营养要素，适合微生物生长繁殖或产生代谢产物的混合营养料。培养基几乎是一切对微生物进行研究和利用工作的基础六大营养要素：碳源、氮

16、源、无机盐、能源、生长因子、水任何培养基一旦配成，必须立即进行灭菌处理；微生物的营养和培养基医学知识36第四节培养基培养基(medium)是人工配制的，含六大37一、选用和设计培养基的原则和方法(一) 、4个原则目的明确营养协调理化条件适宜经济节约微生物的营养和培养基医学知识37一、选用和设计培养基的原则和方法目的明确营养协调理化条件38常见的培养四大类微生物的培养基细菌（牛肉膏蛋白胨培养基）：牛肉膏 3g 蛋白胨 10g NaCl 5g H2O 1000ml放线菌（高氏1号）淀粉 20g K2HPO4 0.5g NaCl 0.5g MgSO4.7H2O 0.5g KNO3 1g FeSO4

17、0.01g H2O 1000ml酵母菌(麦芽汁培养基)干麦芽粉加四倍水，在50-60保温糖化3-4小时，用碘液试验检查至糖化完全为止，调整糖液浓度为10。巴林，煮沸后，沙布过滤，调PH为6.0。霉菌（查氏合成培养基）NaNO3 3g K2HPO4 1g KCl 0.5g MgSO4.7H2O 0.5gFeSO4 0.01g 蔗糖 30g H2O 1000ml微生物的营养和培养基医学知识38常见的培养四大类微生物的培养基细菌（牛肉膏蛋白胨培养基）392.营养协调谷氨酸的发酵生产：当C/N=4时，菌体大量繁殖，Glu积累少；当C/N=3时，菌体繁殖受抑，Glu大量积累。 要素：H2OC源(含能源)

18、N源P、SK、 Mg生长因子 含量： 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6培养基中各营养物质之间的浓度配比也直接影响微生物的生长繁殖和代谢产物的形成和积累，其中碳氮比（C/N）的影响较大。碳氮比指培养基中碳原子摩尔数与氮原子摩尔数的比值。一般地讲，真菌需CN比较高的培养基(似动物的“素食”)细菌尤其是动物病原菌需CN比较低的培养基(似动物的“荤食”)。微生物的营养和培养基医学知识392.营养协调谷氨酸的发酵生产：培养基中各营养物质403.理化条件适宜pH渗透压和水活度氧化还原电位微生物的营养和培养基医学知识403.理化条件适宜pH渗透压和水活度氧化还原电位微生物的营41(

19、1) pH培养基的pH必须控制在一定的范围内，以满足不同类型微生物的生长繁殖或产生代谢产物。通常培养条件：细 菌：7.08.0放线菌：7.58.5酵母菌：3.86.0霉 菌：4.05.8藻类:6.07.0 原生动物: 6.08.0为了维持培养基pH的相对恒定，通常在培养基中加入pH缓冲剂进行内源调节，或在进行工业发酵时补加酸、碱进行外源调节。微生物的营养和培养基医学知识41(1) pH培养基的pH必须控制在一定的范围内，以满足不42磷酸缓冲液：pH值从6.07.6之间K2HPO4+HCl KH2PO4+KClKH2PO4+KOH K2HPO4+H2O加入CaCO3：CO32 HCO3 H2CO

20、3 CO2+H2O+H+H+H+H培养基中所含氨基酸、肽、蛋白质等物质也可起到缓冲作用。微生物的营养和培养基医学知识42磷酸缓冲液：pH值从6.07.6之间K2HPO4+H43(2)渗透压与水活度 渗透压:两不同浓度的溶液被一个半透性薄膜隔开，稀溶液中的水分子会因水势的推动而透过隔膜流向浓溶液，直至浓溶液所产生的机械压力足以使两边水分子的进出达到平衡为止，这时由浓溶液中的溶质所产生的机械压力，即为它的渗透压值。等渗溶液适合细胞生长。高渗溶液：质壁分离。低渗溶液：吸水膨胀。微生物的营养和培养基医学知识43(2)渗透压与水活度微生物的营养和培养基医学知识44微生物的营养和培养基医学知识44微生物的

21、营养和培养基医学知识45微生物的营养和培养基医学知识45微生物的营养和培养基医学知识46（3） 氧化还原势氧化还原电位又称氧化还原电势（redox potential），是量度某氧化还原系统中的还原剂释放电子或氧化剂接受电子趋势的一种指标，其单位是V（伏）或mV（毫伏）。 测量：电位计；化学指示剂:如刃天青。不同类型微生物生长对氧化还原电位的要求不同好氧性微生物：+0.1伏以上时可正常生长,以+0.3+0.4伏为宜；厌氧性微生物：低于+0.1伏条件下生长；兼性厌氧微生物：+0.1伏以上时进行好氧呼吸, +0.1伏以下时进行发酵。微生物的营养和培养基医学知识46（3） 氧化还原势氧化还原电位又称

22、氧化还原电势（red474. 经济节约以粗代精以野代家以废代好以国代进以简代繁以氮代朊以烃代粮以纤代糖微生物的营养和培养基医学知识474. 经济节约以粗代精以野代家以废代好以国代进以简代繁以微生物的营养和培养基医学知识培训课件49二、培养基的种类培养基种类繁多，根据其成分、物理状态和用途可将培养分成多种类型。（一）按成分不同划分天然培养基合成培养基一类利用动、植物或微生物体或其提取物制成的培养基，是一类营养成分复杂,难以说出其确切成分的培养基。 牛肉膏蛋白胨培养基、麦芽汁培养基化学成分完全了解的物质配制而成的培养基高氏1号培养基、查氏培养基半合成培养基主要以化学试剂配制,同时还加有某种或某些天

23、然成分的培养基。 马铃薯蔗糖培养基微生物的营养和培养基医学知识49二、培养基的种类培养基种类繁多，根据其成分、物理状态50（二）按物理状态不同划分固体培养基液体培养基在液体培养基中加入一定量凝固剂，使其成为固体状态，琼脂含量一般为1%-2.0%琼脂含量一般为0.2%-0.7%不加任何凝固剂半固体培养基固体培养基常用来进行微生物的分离、鉴定、活菌计数及菌种保藏 观察微生物的运动特征、分类鉴定及噬菌体效价滴定 大规模工业生产及在实验室进行微生物的基础理论和应用方面的研究 脱水培养基微生物的营养和培养基医学知识50（二）按物理状态不同划分固体培养基液体培养基在液体培养基51固体培养基（1）可逆性凝固

24、培养基（固化培养基 ）：1%-2%的琼脂或5%-12%的明胶作凝固剂。微生物的营养和培养基医学知识51固体培养基（1）可逆性凝固培养基（固化培养基 ）：1%-52（2）非可逆性凝固培养基：血清培养基（3）天然固体培养基：天然固态基质配制而成。（4）滤膜：坚韧且带有无数微孔的醋酸纤维薄膜。微生物的营养和培养基医学知识52（2）非可逆性凝固培养基：血清培养基微生物的营养和培养基53（三）按培养基用途 基础培养基（Basic media） 选择性培养基（Selected media） 鉴别性培养基（Differential media）微生物的营养和培养基医学知识53（三）按培养基用途 基础培养基（Basic media）54基础培养基营养要求相同的微生物，所需的营养物质除少数不同外，其它大部分营养物是共同的，因此可配成一种基础培养基，再按照某一微生物的特殊需要，添加某种营养物即可。如肉汤蛋白胨培养基加入脱纤维兔血或羊血分离、培养某些病原微生物，提供一些辅酶或血红素等特殊生长因子。蛋白