微生物学第四章微生物的营养2章节

1、第四章 微生物的营养和培养基,本章内容：,第一节，微生物的营养要求,第三节，营养物质进入细胞,第二节，培养基,微生物的营养类型及其特点,培养基的类型 如何根据需要正确地选择和使用培养基,微生物吸收营养物质的主要方式及其基本特点,本章学习重点：,第一节 微生物的六种营养要素,营养(nutrition)：能量 物质 营养物(nutrient)：具有营养功能的物质,一、微生物细胞的化学组成,微生物细胞,水：70%-90%,干物质,有机物 蛋白质、糖、脂、核酸、维生素等 及其降解产物,无机物（盐）,微生物、动物、植物之间存在“营养上的统一性”,细胞化学元素组成：,主要元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁等； 微量元素：锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。,微生物的六大营养要素 碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐、水,微生物与动植物营养要素的比较,1.碳源(carbon source)：细胞骨架，能源 有机碳源 碳水化合物 （异养微生物）脂 烃 无机碳源 Na2CO3，CO2等 （自养微生物） 葡萄糖、乳糖的二次生长,二次生长曲线,2.氮源(nitrogen source),有

2、机氮源 蛋白胨 黄豆粉 玉米浆 无机氮源 铵盐 硝酸盐 N2 速效氮源 迟效氮源,3.能源 (energy source),化学物质 (化能营养型） 有机物 无机物 辐射能 (光能营养型）,主要有三类： 氨基酸 维生素 碱基,4.生长因子 (growth factor),提供矿物元素和微量元素,5.无机盐,水是良好的溶剂 生化反应在水中进行 水的比热大,6.水,第二节 微生物的营养类型,根据碳源和能源划分,营养物质的吸收与代谢产物的分泌，涉及到物质的运输，而关键是细胞膜。,第三节 营养物质进 入细胞的方式,单纯扩散 不耗能 跨膜 促进扩散 运输 主动运送 耗能 基团移位,又称 被动运输 (passive transport) 氧、二氧化碳、乙醇、某些氨基酸等小分子；亲脂性分子从高浓度到低浓度的扩散来运输。 它利用细胞膜的通透性，细胞膜是一道屏障。,单纯扩散 (simple diffusion),人工脂双层膜对不同分子的透过作用,单纯扩散,水的扩散渗透。,渗透,无细胞壁时的渗透,需要特异性载体蛋白 (carrier protein)，即渗透酶 (permease)（大多为诱导酶）。 每种

3、载体蛋白运输相应的物质。 原理：利用膜内、膜外被运输物质和载体蛋白的亲和力的不同。 从高浓度到低浓度。 如酿酒酵母对各种糖、氨基酸和维生素的吸收，及大肠杆菌对甘油的吸收。,促进扩散 (facilitated diffusion),促进扩散模型,短杆菌肽构成的通道,单纯扩散和促进扩散的比较,是微生物吸收营养的主要方式 需要特异性载体蛋白 需要能量来改变载体蛋白的构象 是逆浓度梯度的运输,主动运送 (active transport),主动运送-1.ABC运输系统,ABC运输系统（ATP-binding cassette transport system）利用ATP提供能量的运输过程。 不同的转运器可转运离子、氨基酸、核苷酸、多糖、多肽、甚至蛋白质,第一个被发现的真核细胞的ABC转运器多药抗性蛋白 （multidrug resistance protein, MDR）,主动运送-2.,钠离子同向主动运送。 1 antiport, 对向运输过程：质子从胞外（高浓度）到胞内（低浓度），同时钠离子从胞内（低浓度）到胞外（高浓度）。 2 symport, 同向运输过程：钠离子从胞外（高浓度）到胞内

4、（低浓度）， 同时营养物质从胞外（高浓度）到胞内（低浓度）。,钠离子同向运输在真核细胞的 糖和氨基酸吸收中起重要作用,主动运输 3.Na+, K+-ATP酶系统 一种重要的离子通道蛋白,作用：富集K+ 存在于原生质膜上面,在运输过程中，物质分子发生了化学变化。 每输入一个葡萄糖分子，就要消耗一个ATP的能量。,基团移位 (group translocation),基团移位,细菌 PTS运输。 (PTS: phosphotransferase system),基团移位,不跨膜的运输方式,胞吞作用是无细胞壁真核细胞特有的运输方式。在该运输过程中，被运输物质实际上并未通过细胞质膜。,胞吞作用,当被运输物质是固体时，该过程又被称为吞噬作用； 左图显示的是一个原生动物正在吞噬一个细菌细胞（蓝色）。,胞饮作用,胞吞作用,胞吐作用,胞吞作用、胞饮作用和胞吐作用,培养基 (medium，culture medium)是一种人工配制的、适合微生物生长繁殖或产生代谢产物用的混合养料。,第四节 培养基,目的明确 营养协调（C/N比） 物理化学条件适宜（pH，渗透压，氧化还原电势） 经济节约,选用和设计培养基

5、的原则和方法 四个原则,按对培养基成分的了解来分： 天然培养基 组合培养基 按培养基外观的物理状态来分： 固体培养基 半固体培养基 液体培养基 按培养基的特殊功能来分： 选择培养基 鉴别培养基,培养基的种类及其应用,天然培养基 (undefined medium)，又称复合培养基 (complex medium)：较经济，一般用于大规模生产； 组合培养基 (defined medium)，或称合成培养基 (synthetic medium)：较昂贵，一般用于研究工作（代谢、遗传分析）；特点是组份精确，重复性好。,S 10g MgSO4.7H2O 0.5g (NH4)2SO4 0.4g FeSO4 0.01g KH2PO4 4g CaCl2 0.25g H2O 1000ml 葡萄糖 5g NH4H2PO4 1g NaCl 5g MgSO4.7H2O 0.2g K2HPO4 1g H2O 1000ml,固体培养基 (solid medium) 一般加有凝固剂；凝固剂含量一般为1.52.5； 用途：由于固体培养基能提供表面，形成单菌落，因此可用于：菌种分离、鉴定、保藏等。 半固体培养基 (s

6、emi-solid medium) 凝固剂含量一般约为0.5%； 用途：观察细菌的运动、测定噬菌体效价等。 液体培养基 (liquid medium) 培养基中没有凝固剂； 用途：大量培养微生物、研究生理代谢等。,不被微生物分解利用； 生长温度范围内保持固体状态； 凝固点温度对微生物无害； 不因灭菌而破坏； 透明度好、配制方便、价格低。,作为凝固剂的条件,选择培养基 (selected medium) 可以让一类微生物在其中正常生长而其它微生物生长缓慢甚至不能生长的培养基。 用途：将混合菌中所需的目的微生物分离出来。 加富培养基 (enriched medium)是一种常用的选择培养基 鉴别培养基 (differential medium) 可以让不同微生物生长时表现出不同形态特征的培养基。 用途：细菌学检验、遗传研究,分离真菌的马丁氏选择培养基,葡萄糖 10g 蛋白胨 5g K2HPO4 1g MgSO4.7H2O 0.5g 琼脂 20g H2O 1000ml 另外加有抑制细菌生长的孟加拉红（1/3万），链霉素（30单位/每毫升）和金霉素（2单位/毫升）,选择培养基应用实例-I,选择培养基应用实例-II水样品中各种微生物的计数,选择培养基应用实例-II水样品中各种微生物的计数,滤膜在不同的培养基上培养的结果 用于全微生物计数的标准培养基； 用于粪便大肠菌计数；粪便大肠菌在其上形成蓝色菌落； 用于大肠杆菌计数的m-Endo培养基；大肠杆菌在其上形成绿色菌落； 用于酵母和霉菌计数的Wort培养基。,大肠杆菌显色培养基 用于食品、水、牛奶、冰激凌和肉制品中大肠杆菌的快速检测。大肠杆菌显蓝绿色，大肠菌群显无色，其它菌显黄色或无色，革兰氏阳性菌被抑制。,典型特征 典型的金黄色葡萄球菌为灰黑色菌落，其外围有一不透明圈,金黄色葡萄球菌在BP琼脂上典型特征,沙门氏菌显色培养基,除伤寒沙门氏菌 ( 在培养基上显无色 ) 不能直接鉴定外，其它沙门氏菌显亮红色，大肠杆菌和大肠菌群显蓝色，枸橼酸杆菌显紫色，其它细菌显黄色或无色。在食品污染中，主要的沙门氏菌为非伤寒沙门氏菌外的其它沙门氏菌，本培养基的特异性非常高，可达 98%,有机和无机化能代谢,

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