课件-第四章微生物的营养和培养基.ppt

1、第四章微生物的营养和培养基，微生物的特点：食谱广食欲大，营养物质：完成微生物身体生长、繁殖和各种生理活动所需的物质，营养的概念：生物吸收利用营养物质的过程。 营养物质是微生物生存的物质基础，营养是生物维持和持续生命形态的生理过程。 本章内容：第一节微生物的营养要素，(微生物们需要吃什么，第三节营养物质进入细胞的方式，(微生物们吃什么)，第二节微生物的营养类型，(微生物们做菜的方法)，第四节培养基，第一节微生物的营养要素，一，微生物细胞的化学组成，微生物细胞，水： 70%-。 微量元素：锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。 1、参与有机物组成2，以细胞质内单独存在的无机盐形式存在，微生

2、物细胞中一些主要元素的含量(干重)，2，微生物的营养元素，6元素：碳源，氮源，能量，生长因子，无机盐和水，营养物质根据它们在生物体中的生理作用而不同1 .碳源， 在微生物生长过程中能为微生物提供碳源的物质，碳源光谱、有机碳、无机碳、异养微生物、自养微生物，对许多化学能异养微生物来说，碳源是兼具能量功能的营养物。 微生物利用的碳源物质主要有糖类、有机酸、醇、脂质、碳氢化合物、CO2及碳酸盐等。 实验室常用的碳源：用于葡萄糖、蔗糖、马铃薯、玉米粉等工业发酵的碳源：糖蜜、淀粉(玉米粉、野生植物淀粉)、麸皮、米糠、纤维素等可用于构成菌体物质中或代谢产物中的氮源的营养物质称为氮源。 2 .氮源、氮源光谱

3、、有机氮、无机氮、NH3铵盐硝酸盐N2、蛋白质核酸氨基酸尿素、氨基酸自营养型生物：尿素、铵盐、硝酸盐，还有利用氮可以合成所需氨基酸的生物、氨基酸异营养型生物：利用既有的氨基酸按常用蛋白质氮源分类的生物有：3.能量、能量：微生物生命活动最初的能量来源：营养素和放射能、能谱、化学物质、放射能、培养微生物的能量、有机物、无机物、培养微生物的能量， 可以提供光能自养和光能的广义生长因子除了维生素以外，还包括碱、卟啉及其衍生物、甾醇、胺类、C4C6的支链或直链脂肪酸、氨基酸，狭义生长素一般只指维生素的微生物生长因子需求量(ml-1 ) 型肺炎链球菌胆碱6ug金黄色葡萄球菌硫胺素0.5ng白喉杆菌(cor

4、nebacttion crostridium 尿嘧啶0-4ug肠膜状珠菌(Leuconostoc mesenteroides )吡哆醛0.025ug，5 .无机盐(矿物元素)，作用微量元素是对微生物生长起重要作用，需要量极少的元素，通常需要量为10-6-10-8mol/L 根据氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍微生物对矿物质元素的需要量的大小，可分为Na、k、Mg、Ca、s、p等多种元素。6、水、生理功能主要有溶剂和运输介质作用细胞内一系列参与化学反应的蛋白质、核酸等生物大分子维持稳定天然结构的热良好的导体第二节微生物营养类型P87表4-3、表4-4、异养型生物、自养型生物、生长所需营养物质、 生物生

5、长过程中的能源、光能营养型、化学能营养型根据碳源、能量及电子供体的性质，将微生物分为光能有机异养型(photoorganoheterotrphy )、化能无机自养型(chemolithoautotrphy )、 化能有机自养型(chemoorganoheterotrophy )、进行1光能无机自养型光合作用而得到生长所需能量的H2、H2S、s等无机物作为供氢体或供电子体，将CO2还原成细胞物质，例如藻类或蓝细菌等与植物同样，将水电子化另一方面，红硫细菌以H2S为电子供体产生细胞物质，伴随硫元素的产生。CO2 2H2S、光能、光合色素、CH2O 2S H2O、2光能有机异养型(光能异养型)、不能

6、以CO2为主或唯一碳源的有机物作为供氢体， 例如，红螺菌属的一些细菌在利用光能将CO2还原成细胞物质时常需要外来的生长因子，可以利用异丙醇作为供氢体，将CO2还原成细胞物质，积累丙酮。CHOH CO2、H3C、H3C、2、光能、光合色素、2ch3c0ch3ch2o，光能无机自营养型和光能有机异养型微生物可以利用光能生长，在地球早期生态环境的演化过程中发挥重要作用。三化能无机自营养型(化能自营养型)、生长所需能量在以来自无机物氧化过程中释放的化学能的CO2或碳酸盐为唯一或主要碳源生长的情况下，以H2、H2S、Fe2、NH3或NO2-等为电子供体，将CO2还原为细胞物质化学能无机自营养型只存在于微

7、生物中，能在完全无机和无光的环境中生长。 它们广泛分布在土壤和水环境中，参与地球物质的循环，四化能有机异养型(化能异养型)，生长所需能量全部来源于有机物氧化过程中释放的化学能的生长所需碳源主要是淀粉、糖类、纤维素、有机酸等有机化合物。 有机物通常是碳源也是能源大多数细菌、真菌、原生动物是化学能有机异养型微生物所有病原微生物是化学能有机异养型微生物不同营养类型之间的边界不是绝对的， 异养型微生物并非绝对不能利用CO2，自养型微生物也并非不能利用有机物生长。一部分微生物在不同的生长条件下生长，营养类型也会改变，如紫色的非硫细菌(purple nonsulphur bacteria ) :如果没有有

8、有机物，将CO2同化如果存在作为自营养型微生物的有机物，则利用有机物生长，在作为异营养型微生物的光和厌氧条件下，利用光能生长，在作为光能营养型微生物的黑暗和好氧条件下，由于有机物的氧化产生化学能的生长，为了能量营养型微生物， 微生物营养型的可变性无疑有助于提高对环境条件变化的适应能力，第三节营养物质进入细胞的方式，营养物质是否进入细胞取决于三个因素：营养物质本身的性质(相对分子量、质量、溶解性、电负性等，微生物细胞的渗透屏障(原生质膜细胞壁荚膜) 根据物质输送过程的特点，物质的输送方式可以分为简单扩散、促扩散、自主输送、基转移、1单纯扩散，原生质膜是一种半透明膜，营养物质通过原生质膜上的小孔，

9、从高浓度的细胞外环境向低浓度的细胞内扩散。特征是，物质在扩散过程中没有发生任何反应，不消耗能量，不能进行反浓度输送，输送速率与膜内外物质的浓度差成正比，水是唯一能够在原生质膜中自由扩散的分子，脂肪酸、乙醇、甘油、一些气体(O2，CO2)和一些氨基酸在一定程度上是自由扩散细胞2扩散促进、特点、载体蛋白干预是必要的，不消耗能量，参与运输的物质本身的分子结构不变，不能反浓度运输，运输速度与膜内外物质的浓度差成正比，通过促进扩散进入细胞的营养物质主要有氨基酸、单糖、维生素及无机盐等。 一般的微生物通过特异的载体蛋白输送对应的物质，但对同一物质的微生物的输送有时也通过一种以上的载体蛋白进行。 3、自主运

10、输，其重要特点之一是物质运输中需要消耗能量和载体，可以进行反浓度运输。 积极运输是微生物广泛存在的主要物质运输方式。 基移也称为磷酸烯醇丙酮酸-磷糖转移酶转运系统(PTS )，PTS通常由酶I、酶ii (包括a、b、c三种亚基)、低相对分子量热稳定蛋白(HPr )五种蛋白组成。 四基移、基移是另一种类型的有源输送，与有源输送方式的不同是，有完成物质输送的复杂输送系统，物质在输送中会发生化学变化。PEP-P HPr HPr-p丙酮酸(PEP通过热稳定载体蛋白的活化) P - HPr糖糖-P HPr，基转移主要存在于厌氧型和兼性厌氧型细胞中，主要用于糖的运输，脂肪酸、核苷、碱等也可以用这种方式运输

11、。 第四节培养基、培养基被人工调制，适用于微生物的生长繁殖和产生代谢产物的混合营养基质。 培养基几乎都是微生物研究和利用的基础，每种培养基都必须具备微生物生长所必需的6个营养要素：碳源、氮源、无机盐、能量、生长因子、水，任何培养基一旦配合，必须立即进行灭菌处理，常规高压蒸汽灭菌：1. 05 kg/g 0.56 kg/cm 2，112.615-30分钟，一、培养基选择和设置修订的原则和方法、目的明确，营养协调，理化条件适当，经济节约，1 .目的明确，根据不同微生物的营养要求配制强培养基。 培养化能自养型氧化硫杆菌的培养基组为s-10gm GSO4.7h2o0.5gnh4)2so 40.4 gfe

12、so 40.01 GH2po44 GC ACL2. 25 g h2o 1000 ml。 培养可以异养的大肠杆菌的一种培养基由培养葡萄糖5 gn h4h2po41 g NaCl5GM GSO4.7h2o0.2GK2hpo41 g h2o 1000 ml、常见的4种微生物的培养基组成。 细菌(牛肉糊剂培养基): 牛肉糊剂3g糊剂10g NaCl 5g H2O 1000ml，放线菌(高氏1号)淀粉20 g k2hpo 40.5 g NaCl0.5GM GSO4.7h2o0.5gkno 31 gfeso4. 01 g h2o 1000 ml巴林，煮沸后霉菌(茶碱合成培养基) nano 33 GK2hp

13、o 41 gkcl0.5GM GSO4.7h2o0.5gfeso4. 01 g蔗糖30g H2O 1000ml，2 .营养协调，培养基中营养物质浓度适当时微生物生长良好，营养物质浓度过低时满足微生物正常生长的需要培养基中各营养物质的浓度配比也直接影响微生物的生长和代谢产物的形成和积累，其中碳氮比(C/N )的影响较大。 碳氮比是指培养基中碳元素与氮元素的物质的量比，例如在利用微生物发酵生产谷氨酸的过程中，培养基中的碳氮比为4/1时，菌体量增殖，谷氨酸蓄积少的培养基的碳氮比为3/1时，菌体繁殖被抑制，谷氨酸生产量大幅增加3、理化条件适宜，pH、水活性、氧化还原电位、a. pH、培养基pH必须控制

14、在一定范围内，不能满足不同种类微生物的生长繁殖和代谢产物。常规培养条件：细菌和放线菌： pH77.5在酵母菌和霉菌： pH4.56范围内生长，为了使培养基的pH保持相对恒定，常规培养基中加入pH缓冲剂或工业发酵时补充酸、碱。 b .水的活性度、天然环境中微生物实际可利用的自由水或游离水的含量，一般在一定的温度和压力条件下使用，用与溶液的蒸汽压力相同条件下的纯水蒸汽压力的比来表示。 即，在w=Pw/Pow式中，Pw表示溶液蒸气压力，POw表示纯水蒸气压力。 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的条件下生长，w过低时微生物的生长延迟变长，比生长速度和总生长量

15、减少。 根据微生物的不同，最适合生长的w也不同。 c .氧化还原电位、氧化还原电位也称为氧化还原电位(redox potential )，是测定某氧化还原系统中还原剂发射电子或氧化剂接收电子倾向的一个指标，其单位为v (伏特)或mV (毫伏特)。 不同种类的微生物生长对氧化还原电位的要求不同，好氧微生物：0.1伏以上可以正常生长，0.3 0.4伏以下好氧微生物：低于0.1伏条件生长； 兼性厌氧微生物：在0.1伏以上进行好氧呼吸，在0.1伏以下进行发酵。 4、经济节约、粗代精、野代家、废代好、国代进、简代繁、氮代朊蛋白、烃代粮食、纤维代糖、二、培养基的种类和应用、培养基的种类多，根据其成分、物理状态和用途，可以使用(1)成分别、天然培养基、合成培养基、化学成分不明或化学成分不一定的天然有机物用化学成分完全知道的物质调制的培养基，高氏1号培养基，含有查氏培养基、的水1000ml； 蛋白胨5克； pH 7.27.4放线菌培养基高氏1号：可溶性