微生物营养专题知识讲座

微生物营养专题知识讲座微生物营养专题知识讲座第1页第一节 微生物6类营养要素

1.碳源（Carbonsource）2.氮源（Nitrogensource)3.能源（Energysource)4.生长因子（Growthfactor)5.无机盐6.水微生物营养专题知识讲座第2页1、微生物碳源

Carbonsource◆定义：一切能满足微生物生长繁殖所需碳元素营养物。碳占细胞干重50％。◆功效：提供合成细胞物质及代谢物原料;并为整个生理活动提供所需要能源（异养微生物）。◆碳源谱:无机碳：如CO2和碳酸盐等。有机碳：糖与糖衍生物（多糖：如淀粉、麸皮、米糠等；饴糖；单糖）,脂类、醇类。有机酸、烃类、芳香族化合物以及各种含碳化合物。微生物营养专题知识讲座第3页2、微生物氮源

Nitrogensource概念：凡能提供微生物生长繁殖所需氮元素营养源。氮占细菌干重12％～15％。功效：

1）提供合成细胞中含氮物，如蛋白质、核酸，以及含氮代谢物等原料；2）少数细菌能够铵盐、硝酸盐等氮源为能源。种类：

无机氮源：铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐、大气N2等

有机氮源：蛋白胨、酵母膏、玉米浆、鱼粉、黄豆饼、花生饼等微生物营养专题知识讲座第4页3、微生物能源

化能异养微生物：有机物（同碳源）化学物质化能自养微生物：还原态无机物

NH4+,NO2-,H2S,Fe2+

等（不一样碳源）能源谱光能：光能自养和光能异养微生物微生物营养专题知识讲座第5页4、生长因子（growthfactor）：定义:

是一类对微生物正常生活所不可缺乏而需要量又不大，但微生物本身不能用简单碳源或氮源合成，或合成量不足以满足机体生长需要有机营养物质。不一样微生物需求生长因子种类和数量不一样。狭义：维生素广义：维生素、氨基酸、碱基、嘌呤、碱基、生物素等微生物营养专题知识讲座第6页5、微生物无机盐定义：为微生物细胞生长提供碳、氮源以外各种主要元素（包含大量元素和微量元素）物质，多以无机盐形式共给。大量元素：P、S、K、Mg、Ca、Na、Fe（微生物生长所需浓度在10-3~10-4mol/L）微量元素：Cu、Zn、Mn、Mo、Co（微生物生长所需浓度在10-6~10-8mol/L）微生物营养专题知识讲座第7页生理功效无机盐大量元素微量元素普通功效特殊功效酶激活剂（Cu2+、Mn2+、Zn2+等）特殊分子或酶结组成份（Co、Mo等）

维持渗透压生理调整物质 酶激活剂

pH稳定化能自养菌能源(S、Fe2+、NH4+、NO2-)无氧呼吸时氢受体(NO3-、SO42-)细胞内普通分子成份(如P，S，Ca，Mg，Fe等)微生物营养专题知识讲座第8页无机元素起源和功效微生物营养专题知识讲座第9页6、水水功效：是微生物细胞主要组成个别，使原生质保持溶胶状态，确保代谢正常进行起到物质溶剂和运输介质作用有效控制细胞内温度改变

微生物营养专题知识讲座第10页几个生物游离水含量人体：~60%海蛰：~96%微生物孢子营养体霉菌孢子：~39%细菌芽孢：皮层：~70%关键：极低细菌：~80%酵母：~75%霉菌：~85%◆水在细胞中有两种存在形式：结合水和游离水.◆不一样细胞及不一样细胞结构中游离水含量有较大差异：微生物营养专题知识讲座第11页◆微生物对水需要程度（水对微生物生长影响）常见环境（或基质）中水活度值（wateractivity,w）表示。◆定义：所谓w就是水有效浓度，在一定温度条件下，溶液蒸汽压与纯水蒸汽压之比即：w=/o表示溶液蒸汽压o表示纯水蒸汽压◆在w为0.60~0.99环境条件都有微生物生长，但对某种微生物而言，它对w要求是一定，微生物对水需求有相当改变程度。即微生物不一样，其生长最适w亦不一样。微生物营养专题知识讲座第12页几类微生物生长最适w

微生物

w普通细菌0.91酵母菌0.88霉菌0.80噬盐细菌0.70噬盐真菌0.65嗜高渗酵母0.60◆为了表示微生物生长与水关系，有时也常见相对湿度（RH)概念（w×100=RH）；通常也用测定蒸气相中相对湿度方法得知溶液或物质水活度。微生物营养专题知识讲座第13页第二节微生物营养类型依据生长所需要碳源性质分：异养型：在生长时需要以复杂有机物质作为营养物质自养型：在生长时能以简单无机物质作为营养物质依据生长时能量起源分：化能营养型：依靠化合物氧化释放能量进行生长光能营养型：依靠光能进行生长按供氢体分无机营养型生物有机营养型生物按碳源、能源和供氢体不一样分为：微生物营养专题知识讲座第14页营养类型微生物营养专题知识讲座第15页1。光能自养型微生物以C02作为唯一碳源或主要碳源，并利用光能，以无机物如硫化氢作为供氢体将CO2还原成细胞物质。光能CO2＋H2S[CH2O]+2S+H2O

光合色素

光能自养型微生物包含蓝细菌（含叶绿素）、红硫细菌和绿硫细菌等少数微生物（含细菌叶绿素），因为含有光合色素，因而能使先能转变成化学能（ATP），供机体直接利用。微生物营养专题知识讲座第16页2。光能异养型微生物利用光能，以简单有机物（醇、有机酸）为供氢体同化CO2。红螺菌属中一些细菌属于此种营养类型。

光能

2(H3C)2CHOH+CO22CH3COCH3+[CH2O]+H2O

光合色素光能异养型细菌在生长时大多数采要外源生长因子微生物营养专题知识讲座第17页3.化能自养型微生物以CO2作为唯一或主要碳源，以无机物氧化释放化学能为能源,，利用无机物做为供氢体，使CO2还原成细胞物质。这类微生物主要有硫化细菌、硝化细菌、氢细菌与铁细菌。它们在自然界物质转换过程中起着主要作用。微生物营养专题知识讲座第18页4.化能异养型微生物多数微生物属于化能异养型，其生长所需要能量和碳源通常来自同一个有机物。依据化能异养型微生物利用有机物特征，又能够将其分为以下两种类型：腐生型微生物：利用无生命活性有机物作为生长碳源。寄生型微生物：寄生在生活细胞内，从寄生体内取得生长所需要营养物质。微生物营养专题知识讲座第19页第三节营养物质进入细胞方式1单纯扩散(simplediffusionorpassivediffusion)2促进扩散(facilitateddiffusion/transport)3主动运输(Activetransport)4基团转位(Grouptranslocation)微生物营养专题知识讲座第20页

基因转位是一个特殊主动运输，与普通主动运输相比，营养物质在运输过程中发生了化学改变（糖在运输过程中发生了磷酸化）。其余特点与主动运输相同。基因转位主要存在于厌氧和兼性厌氧型细菌中，也主要是用于单（或双）糖与糖衍生物，以及核苷与脂肪散运输基团转位(Grouptranslocation)微生物营养专题知识讲座第21页在酶Ⅰ作用下HPr被激活在酶Ⅱ作用下P-HPr将磷酸转移给糖微生物营养专题知识讲座第22页四种运输营养物质方式比较比较项目单纯扩散促进扩散主动运输基团转位特异载体蛋白运输速度物质运输方向胞内外浓度运输分子能量消耗运输后物质结构无慢由浓至稀相等无特异性不需要不变有快由浓至稀相等特异性不需要不变有快由稀至浓胞内浓度高特异性需要不变有快由稀至浓胞内浓度高特异性需要改变微生物营养专题知识讲座第23页第四节培养基(medium)定义：依据微生物营养要求，由人工配制、微生物生长繁殖或积累代谢产物用营养基质。特点：任何培养基都应具备微生物所需要六大营养要素，且应百分比适当。一旦配成必须马上灭菌。用途：促使微生物生长；积累代谢产物；分离微生物菌种；判定微生物种类；微生物细胞计数；菌种保藏；制备微生物制品等。微生物营养专题知识讲座第24页一、培养基配制标准1。目标明确：培养基组分应适合微生物营养特点2。营养协调：营养物浓度与百分比应恰当3。条件适宜：物理化学条件适宜4。经济节约：依据培养目标选择原料及其起源微生物营养专题知识讲座第25页（一）培养基组分应适合微生物营养特点

按微生物主要类群来说，它们所需要培养基成份也不一样：

细菌：牛肉膏蛋白胨培养基

LB(Luria-Bertani)

放线菌：高氏一号培养基真菌：察氏合成培养基

PDA(Potato-Dextrose-Agar)

酵母菌；麦芽汁微生物营养专题知识讲座第26页（二）营养物浓度与百分比应恰当●浓度过高——微生物生长起抑制作用，浓度过小——不能满足微生物生长需要。●碳氮比（C/N）直接影响微生物生长与繁殖及代谢物形成与积累，故常作为考查培养基组成时一个主要指标；

碳源中碳原子mol数氮源中所含氮原子mol数C/N比值=例：谷氨酸生产中

C/N＝4/1时，菌体大量繁殖，谷氨酸积累少；C/N＝3/1时，菌体生长受抑制，而谷氨酸大量增加。微生物营养专题知识讲座第27页（三）物理化学条件适宜

（1）pH:

各类微生物最适生长pH值各不相同：在微生物生长和代谢过程中，因为营养物质利用和代谢产物形成与积累，培养基初始pH值会发生改变，为了维持培养基pH值相对恒定，通常采取以下两种方式：内源调整：在培养基里加一些缓冲剂或不溶性碳酸盐（CaCO3）；调整培养基碳氮比。外源调整：按实际需要不停向发酵液流加酸或碱液微生物营养专题知识讲座第28页（2）渗透压

等渗溶液 适宜微生物生长 高渗溶液 细胞发生质壁分离 低渗溶液 细胞吸水膨胀大多数微生物适合在等渗环境下生长，而有菌如Staphylococcusaureus则能在3mol/LNaCl高渗溶液中生长。能在高盐环境（2.8~6.2/LNaCl）生长微生物常被称为嗜盐微生物（Halophiles）。微生物营养专题知识讲座第29页（3）氧化还原电势(redoxpoyential)各种微生物对培养基氧化还原电势要求：好氧微生物：+0.3~+0.4V,(在>0.1V以上环境中均能生长).厌氧微生物：只能在+0.1V以下生长兼性厌氧微生物：+0.1V以上呼吸、+0.1V以下发酵培养基是多氧化还原型复杂电化学系统，测出Eh值仅代表其综合结果。对微生物影响最大是：分子氧浓度培养基中常见还原剂：巯基乙酸、抗坏血酸、硫化氢、半胱氨酸、谷胱甘肽、二硫苏糖醇等。微生物营养专题知识讲座第30页（四）依据培养基应用目标选择原料及其起源该培养基应用目标，即：是培养菌体还是积累代谢产物？是试验室种子培养还是大规模发酵？代谢产物是初级代谢产物还是次级代谢产物？提倡以粗代精，以野代家，以废代好，以简代繁，以烃代粮，以纤代糖，以氮代朊，以国代进。微生物营养专题知识讲座第31页二、培养基类型及其应用★-1依据所培养微生物微生物类群来分①细菌培养基②放线菌培养基③霉菌培养基④酵母菌培养基微生物营养专题知识讲座第32页★-1细菌培养基——营养肉汤（nutrientbroth)：牛肉膏3g；水1000ml；蛋白胨5g；pH7.2~7.4放线菌培养基——高氏1号：可溶性淀粉20g；KNO31g;K2HPO41g

MgSO40.5gNaCl1g;FeSO4•7H2O0.5g

水1000ml;pH7.2~7.4霉菌培养基——查氏（zapek)培养基：蔗糖30g;KCl0.5g;MgSO4.H2O0.5g;FeSO40.5g水1000ml;K2HPO41g;NaNO33g;pH6.7酵母菌培养基——麦芽汁培养基

微生物营养专题知识讲座第33页★-2按对培养基成份了解程度来分

①天然培养基(complexmedium)：也称作chemicallyundefinedmedium。利用化学成份还不完全清楚或不恒定天然物质