第二章微生物的营养演示文稿

第二章微生物的营养演示文稿当前1页，总共43页。优选第二章微生物的营养当前2页，总共43页。营养物质的功能：提供能量；提供合成代谢的原料；调节代谢活动进行；提供适宜的代谢环境。6大营养要素：碳源、氮源、能源、无机盐、生长因子、水当前3页，总共43页。一、水分水在微生物细胞中的生理功能：1.微生物细胞的组成成分；2.营养物质吸收和代谢产物排出的溶剂；3.细胞中生化反应的良好介质；4.帮助维持微生物细胞的形态；5.具有较高的比热，稳定细胞内环境温度。当前4页，总共43页。二、碳源1.定义：凡是能够提供微生物细胞物质和代谢产物中碳素来源的营养物称为碳源。2.作用：碳素化合物是构成机体中有机物分子的骨架；碳素化合物是大多数微生物的能源；构成微生物代谢产物的分子骨架。3.碳源与微生物的营养类型：凡必需利用有机碳源的微生物，称为异养微生物；凡是能利用无机碳源的微生物，称为自养微生物。当前5页，总共43页。4.种类划分碳源有机碳源糖及其衍生物、有机酸、脂类、醇类、烃类等无机碳源CO2、碳酸盐注意：糖是异养微生物最好的碳源碳源速效碳源迟效碳源能够被微生物直接吸收利用的碳源（如葡萄糖）不能被微生物直接吸收利用的碳源（如淀粉）有利于菌体迅速繁殖菌体利用缓慢，有利于延长代谢产物的合成当前6页，总共43页。三、氮源1.定义：凡是构成微生物细胞物质和代谢产物中氮素来源的营养物称为氮源。2.作用：提供合成细胞物质及代谢产物中含氮化合物的原料；氮源一般不做能源，只有硝化细菌利用铵盐、亚硝酸盐作氮源,同时也作能源当前7页，总共43页。3.种类划分（1）分子态氮：固氮微生物能以分子氮为唯一氮源。（2）无机态氮：硝酸盐、铵盐几乎所有微生物能利用。（3）有机态氮：蛋白质及其降解产物。

a速效性氮源：很快被微生物利用的氮源，有利于菌体生长，如尿素、玉米浆等，常用于发酵前期。

b迟效性氮源：利用速度较慢的氮源，如花生饼、豆饼等，常用于发酵后期。当前8页，总共43页。四、能源能为微生物生命活动提供最初能量来源的营养物或辐射能。微生物的能源谱

有机物：化能异养微生物的能源化学物质（化能营养型）无机物：化能自养微生物的能源

辐射能（光能营养型）：光能自养和光能异养微生物的能源当前9页，总共43页。五、无机盐微生物生长所必需的金属元素（P、S、K、Na、Ca、Mg、Fe等），由硫酸盐、磷酸盐、氯化物等供给。无机盐的生理功能：①参与细胞成分；②作为酶的组成成分或激活剂；③调节酸碱度、细胞通透性、渗透压、氧化还原电位等；④作为自养微生物的能源物质和无氧呼吸的氢受体。当前10页，总共43页。当前11页，总共43页。六、生长因子（

growthfactor）

1.定义：生长因子通常是指那些微生物生长所必需而且需求量很小，但微生物自身不能合成或合成量不足以满足机体生长需要的有机化合物。2.种类：维生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶。①维生素：作为酶的辅酶或辅基的成分，参与新陈代谢。当前12页，总共43页。②氨基酸：某些微生物对氨基酸的合成能力较差，这时需要在培养基中额外添加。③嘌呤和嘧啶：合成核苷、核苷酸和核酸的原料，作为辅酶或辅基的成分。生长因子可以从酵母膏、牛肉膏、蛋白胨、玉米浆、麦芽汁、血液或血清中获得。当前13页，总共43页。第二节微生物的营养类型一、分类原则按能量来源划分根据微生物生长所需的碳源物质的性质划分根据生物合成中氢供体的性质划分光能化学能CO2有机物还原性无机物有机物光能营养型化能营养型自养型异养型无机营养型有机营养型当前14页，总共43页。营养类型氢（电子）供体基本碳源能源实例光能无机自养型（光能自养型）无机物（H2、S、H2S等）CO2光能蓝细菌、紫硫细菌光能有机异养型（光能异养型）有机物CO2及简单有机物光能红螺菌属细菌化能无机自养型（化能自养型）无机物（H2、S、NH4+、H2S等）CO2化学能（无机物氧化）硝化细菌、硫细菌、氢细菌等化能有机异养型（化能异养型）有机物有机物化学能（有机物氧化）多数原核微生物、全部真菌二、微生物的营养类型当前15页，总共43页。当前16页，总共43页。第三节微生物对营养物质的吸收方式营养物质进入细胞的方式单纯扩散、促进扩散、主动运输、基团移位。当前17页，总共43页。运送方式载体浓度耗能运送分子发生变化单纯扩散不需要高→低不耗能不变化促进扩散需要高→低不耗能不变化主动运送需要低→高耗能不变化基团移位需要低→高耗能变化4种运送方式当前18页，总共43页。第四节微生物的培养基（medium）

培养基是指人工配制的、适合不同微生物生长繁殖或积累代谢产物用的混合营养基质。任何培养基都应具备微生物生长所需的六大营养要素：水、碳源、氮源、无机盐、生长因子、能源当前19页，总共43页。一、选用和设计培养基的原则与方法1.根据培养目的选择适宜的营养物质①培养不同微生物必须采用不同的培养条件氧化硫硫杆菌培养基组成（g/L）：CO2（空气），（NH4）2SO40.4，MgSO4·7H2O0.5，FeSO40.01，KH2PO44，CaCl20.25，S10，H2O1000，pH7.0大肠杆菌培养基组成（g/L）：葡萄糖5，NH4H2PO41，MgSO4·7H2O0.5，K2HPO41，NaCl5，H2O1000，当前20页，总共43页。实验室常用的培养基：细菌：牛肉膏蛋白胨培养基（简称肉汤培养基）放线菌：高氏一号合成培养基酵母菌：麦芽汁培养基霉菌：察氏合成培养基当前21页，总共43页。②对同一种微生物而言，培养目的不同，培养条件往往不同例如：枯草芽孢杆菌的培养一般培养：肉汤培养基自然转化：基础培养基观察芽孢：产芽孢培养基产蛋白酶：以玉米粉、豆饼粉为主的产酶培养基当前22页，总共43页。2.营养物质浓度及配比合适①营养物质的浓度适宜高浓度糖类物质、无机盐、重金属离子等不仅不能维持和促进微生物生长，反而起到抑制或杀菌作用。②营养物质之间的配比适宜培养基中各营养物质之间的浓度配比直接影响微生物的生长繁殖及代谢产物形成和积累，其中碳氮比（C/N）的影响较大。当前23页，总共43页。碳氮比=碳源中碳原子的摩尔数氮源中氮原子的摩尔数微生物细胞中碳和氮元素的含量（干重%）真菌：需C/N较高的培养基细菌：需C/N较低的培养基发酵生产谷氨酸时：C/N为4/1时，菌体大量繁殖，Glu积累少；C/N为3/1时，菌体繁殖受抑制，Glu大量积累。当前24页，总共43页。3.控制培养基条件①控制培养基的pH培养基的pH必须控制在一定范围之内，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：放线菌：霉菌和酵母菌：当前25页，总共43页。发酵、氧化水解脱羧NH4＋选择吸收NO3-选择吸收培养基内中性成分有机物无机盐脂肪蛋白质糖类pH↓pH↑NaNO3(NH4)2SO4有机酸胺类H2SO4pH↓NaOHpH↑发酵过程中，培养基pH并非一成不变当前26页，总共43页。pH调节治标过酸时：加NaOH、Na2CO3等碱液中和过碱时：加H2SO4、HCl等酸液中和过酸时提高通气量加适当碳源：糖、乳酸、醋酸、柠檬酸或油脂降低通气量加适当氮源：尿素、NaNO3、

NH4OH或蛋白质等过碱时治本当前27页，总共43页。利用缓冲物质进行pH调节：a.磷酸盐类调节：K2HPO4KH2PO4=1溶液的pH稳定在6.8他们能在一定范围内（）起调节作用当前28页，总共43页。b.以碳酸钙作为“备用碱”进行调节：CaCO3（不溶于水的沉淀物）和NaHCO3均可用来调节培养基的pH。当前29页，总共43页。②调节氧化还原电位（Eh）氧化还原电位是用来反映溶液中所有物质表现出来的宏观氧化-还原性。氧化还原电位越高，氧化性越强，电位越低，氧化性越弱。电位为正表示溶液显示出一定的氧化性，为负则说明溶液显示出还原性。单位是V或mV。当前30页，总共43页。调节氧化还原电位（Eh）的方法：增加氧分压：震荡培养、机械搅拌——增加Eh加入还原剂：Vc（0.1%）、硫化氢（0.025%）、半胱氨酸、巯基乙醇、疱肉等——降低Eh创造厌氧环境：降低Eh②调节渗透压渗透压过低：细胞吸水膨胀渗透压过高：质壁分离，生长受到抑制当前31页，总共43页。4.经济节约具体措施：以粗代精——农副产品的副产物以野代家——含淀粉的野生植物以废代好——工业生产的废物以简代繁——减少培养基种类或含量以纤代糖——利用植物纤维素以氮代朊——利用尿素、硝酸盐、铵盐等当前32页，总共43页。5.灭菌处理为了避免杂菌污染，获得纯的微生物培养物，配制好的培养基必须及时严格灭菌，通常采用高压蒸汽灭菌。一般培养基：121℃，15-30min含糖培养基：110-115℃：20-30min有些培养基成分需要分别进行灭菌，如牛乳培养基。有些成分对热极度敏感，不宜高温灭菌，可采用过滤除菌，如血清。BCG牛乳培养基：（A)溶液：脱脂乳粉100g，水500mL，加入1.6%溴甲酚绿乙醇溶液1mL，80℃灭菌20min。(B)溶液：酵母膏10g，水500mL，琼脂20g,pH6.8,121℃湿热灭菌20min。以无菌操作趁热将(A)、(B)溶液混合均匀后倒平板。当前33页，总共43页。二、培养基的类型及应用（一）根据所培养微生物的种类划分

根据微生物的种类可分为：细菌、放线菌、酵母菌和霉菌培养基。细菌：牛肉膏蛋白胨培养基（简称肉汤培养基）放线菌：高氏一号合成培养基酵母菌：麦芽汁培养基霉菌：察氏合成培养基当前34页，总共43页。（二）根据培养基的成分分类

1.天然培养基：化学成分不完全了解或化学成分不恒定的天然有机物配制的培养基。其主要成分如牛肉膏、酵母膏、豆芽汁、玉米粉、马铃薯等。这种培养基配制方便，经济，常用于菌种的一般性培养或发酵产物的生产。例如：麦芽汁培养基－－酵母菌麦芽粉——加4倍水，58~65℃糖化3~4h（期间用碘液测定）——煮沸——纱布过滤——调pH至6.0——121℃，15min缺点：确切成分不明确，实验结果不稳定，重复性差。当前35页，总共43页。2.合成培养基（组合培养基）：又称组合培养基或综合培养基，是一类按微生物的营养要求精确设计后用多种高纯化学试剂配制成的培养基。察氏培养基配方NaNO33gK2HPO41gMgSO40.5gKCl0.5gFeSO40.01g蔗糖30g蒸馏水1000mL优点：成分已知、精确、重复性好缺点：价格较贵，配制较烦、微生物生长较慢

此种培养基适于对微生物进行代谢、分类、遗传分析等研究工作。当前36页，总共43页。3.半合成培养基（组合培养基）：是指在天然培养基的基础上适当加入已知成分的化学试剂，如无机盐类，或者在合成培养基的基础上添加某些天然成分。例如：马铃薯蔗糖培养基－－真菌当前37页，总共43页。（三）根据培养基的物理状态

1.固体培养基：在液体培养基中加入凝固剂(