05-第四章-微生物的营养和培养基-食品微生物学-江南大学.ppt

zhsun@1第四章第四章 微生物的微生物的营养和培养基养和培养基zhsun@2微生物的营养•营营养养养养(nutrition) (nutrition) ：：：：– –生物体从外部生物体从外部生物体从外部生物体从外部环环境中境中境中境中摄摄取其生命活取其生命活取其生命活取其生命活动动所必需的能量和所必需的能量和所必需的能量和所必需的能量和物物物物质质，以，以，以，以满满足其生足其生足其生足其生长长和繁殖需要的一种生理和繁殖需要的一种生理和繁殖需要的一种生理和繁殖需要的一种生理过过程•营营养物养物养物养物(nutrient) (nutrient) ：指具有：指具有：指具有：指具有营营养功能的物养功能的物养功能的物养功能的物质质•营营养物养物养物养物质质的特点：的特点：的特点：的特点： – – 1. 1.能能能能满满足微生物足微生物足微生物足微生物细细胞生理的需要胞生理的需要胞生理的需要胞生理的需要 – – 2. 2.构成微生物构成微生物构成微生物构成微生物细细胞胞胞胞组组成。

成– – 3. 3.外源性zhsun@3本章主要内容(4学时)•第一节 微生物细胞的化学组成•第二节  微生物的六种营养要素•第三节 微生物的营养类型•第四节 营养物质进入细胞的方式•第五节 培养基zhsun@4第一第一节微生物微生物细胞的化学胞的化学组成成•各种生物各种生物细胞的化学元素胞的化学元素组成都基成都基本相似，但在本相似，但在化学化学组成的成的质和量和量上，上，各各类生物生物细胞都有各自独有的特点，胞都有各自独有的特点，不同种不同种类的微生物之的微生物之间有一定的差有一定的差异•微生物微生物细胞胞的的化学化学组成成往往随往往随微生微生物种物种类、菌、菌龄、培养基和、培养基和检测方法方法的的组成而不同成而不同zhsun@5                             水 70~90%•组成微生物                         蛋白质   细胞的物质                         碳水化合物                             干物质      脂肪                                              核酸                                              矿物质zhsun@6微生物细胞的化学组成 主要成分主要成分                                    细细菌菌                              酵母菌酵母菌                          霉菌霉菌                        水分水分                                      75~85               70~80            85~9075~85               70~80            85~90（占（占细细胞胞鲜鲜重的重的%%））                      蛋白蛋白质质                                50~80              32~75             14~15 50~80              32~75             14~15    占占      细细            碳水化合物碳水化合物                    12~28              27~63               7~4012~28              27~63               7~40   胞胞             干干              脂肪脂肪                                        5~20                2~15                4~40              5~20                2~15                4~40                 重重   的的              核酸核酸                                      10~20                6 ~ 8                    110~20                6 ~ 8                    1 % %                      无机无机盐盐                                  2~30                 3.8~7                6~122~30                 3.8~7                6~12zhsun@7一、水分一、水分•水分是微生物水分是微生物细细胞中含量最高的物胞中含量最高的物质质（主要成分）。

主要成分）•细细胞的平均含水量胞的平均含水量– –细细菌菌75~85%75~85%，，– –酵母菌：酵母菌：70~80%70~80%，，– –霉菌霉菌85~95%85~95%•影响含水量的因素：影响含水量的因素：– –微生物的种微生物的种类类– –微生物所微生物所处处的的环环境条件如：酵母菌在境条件如：酵母菌在20℃20℃时时含水量含水量91%91%，，而而43℃43℃时时含含74%74%– –细细胞本身的生理状胞本身的生理状态态有关芽孢孢含含40%40%，霉菌，霉菌孢孢子子38%38%，，有些曲霉的分生有些曲霉的分生孢孢子只有子只有20%20%zhsun@8细胞内水的形式胞内水的形式•游离水：游离水：– –以游离的状以游离的状态态存在，微生物可利用存在，微生物可利用– –干重法可干重法可干重法可干重法可测测得得得得•结结合水：合水：– –以以结结合的状合的状态态存在这这部分与其他物部分与其他物质结质结合在一起合在一起– –不易不易挥发挥发；；0℃0℃下不下不冻结冻结；不具流；不具流动动性、渗透性性、渗透性   ；不能；不能被被细细胞利用•营营养体的游离水和养体的游离水和结结合水的比例合水的比例为为4 4：：1 1，芽，芽孢孢和和孢孢子子结结合水的比例高于其他合水的比例高于其他细细胞，故芽胞，故芽孢孢有有较强较强的抗逆性。

的抗逆性zhsun@9二、干物二、干物质•微生物微生物细细胞去除水分后即胞去除水分后即为为干物干物质质其元素组组成基本上成基本上为为C、H、O、N、P、S、K、Na、Mg、Ca、Fe、Mn、Cu、Co、Zn、Mo等组成•物物质组质组成：成：占细胞干重99%的蛋白质、核酸、类脂和糖类等大分子有机物，占细胞干重1%的小分子无机物和各种离子，zhsun@101.蛋白蛋白质(protein)——约约占占占占细细胞干物胞干物胞干物胞干物质质的的的的14~80%14~80%•一般一般一般一般细细菌、酵母菌菌、酵母菌菌、酵母菌菌、酵母菌细细胞的蛋白胞的蛋白胞的蛋白胞的蛋白质质含量含量含量含量> >霉菌•蛋白蛋白蛋白蛋白质质种种种种类类：每个：每个：每个：每个细细菌菌菌菌细细胞胞胞胞约约有有有有30003000种不同的蛋种不同的蛋种不同的蛋种不同的蛋白白白白质质分子 简单简单蛋白蛋白蛋白蛋白质质：清蛋白、球蛋白：清蛋白、球蛋白：清蛋白、球蛋白：清蛋白、球蛋白•蛋白蛋白蛋白蛋白质质 化学化学化学化学结结构构构构 复合蛋白复合蛋白复合蛋白复合蛋白质质：：：：核蛋白核蛋白核蛋白核蛋白、脂蛋白、糖蛋白、脂蛋白、糖蛋白、脂蛋白、糖蛋白、脂蛋白、糖蛋白 •在微生物在微生物在微生物在微生物细细胞中核蛋白含量特胞中核蛋白含量特胞中核蛋白含量特胞中核蛋白含量特别别高，可占蛋白高，可占蛋白高，可占蛋白高，可占蛋白总总量的量的量的量的1/3~1/21/3~1/2。

zhsun@112.核酸核酸（Nucleic Acids）•微生物的细胞除病毒外都含有两种核酸：DNA和RNA•含量：细菌、酵母菌>霉菌–细细菌的菌的RNARNA占干重的占干重的20%20%，，DNADNA占干重的占干重的3~4%3~4%–霉菌占干重的霉菌占干重的1%1%•同一种微生物中，RNA的含量常随生长时期的变化而变化，DNA的含量却是恒定的，因而用DNA碱基比例或GC百分比值作为分类鉴定的指标zhsun@123.碳水化合物碳水化合物(Carbohydrate)•微生物微生物细胞中含有胞中含有单糖、双糖和多糖糖、双糖和多糖，，主主要要以以多糖多糖的形式存在的形式存在–单单糖主要是己糖和戊糖糖主要是己糖和戊糖糖主要是己糖和戊糖糖主要是己糖和戊糖–多糖有多糖有多糖有多糖有荚荚膜多糖、膜多糖、膜多糖、膜多糖、纤维纤维素、淀粉、糖原等不同素、淀粉、糖原等不同素、淀粉、糖原等不同素、淀粉、糖原等不同种种种种类类zhsun@134.脂脂类(lipoid)•种种种种类类：脂肪、磷脂、固醇和蜡脂肪、磷脂、固醇和蜡脂肪、磷脂、固醇和蜡脂肪、磷脂、固醇和蜡•存在状存在状存在状存在状态态：：：：– –细细胞中游离的状胞中游离的状胞中游离的状胞中游离的状态态存在存在存在存在– –或与蛋白或与蛋白或与蛋白或与蛋白质质等等等等结结合。

合•存在于存在于存在于存在于细细胞壁、胞壁、胞壁、胞壁、细细胞膜、胞膜、胞膜、胞膜、细细胞胞胞胞质质中– –磷脂：磷脂：磷脂：磷脂： 构成构成构成构成细细胞的膜系胞的膜系胞的膜系胞的膜系统统，，，，– –蜡：主要在某些微生物的蜡：主要在某些微生物的蜡：主要在某些微生物的蜡：主要在某些微生物的细细胞壁或分生胞壁或分生胞壁或分生胞壁或分生孢孢子的表面，含子的表面，含子的表面，含子的表面，含量很少，具有保量很少，具有保量很少，具有保量很少，具有保护护作用– –固醇：主要在酵母菌的固醇：主要在酵母菌的固醇：主要在酵母菌的固醇：主要在酵母菌的细细胞膜上zhsun@14•脂肪的含量：与菌种和培养条件有密切关脂肪的含量：与菌种和培养条件有密切关系–如含糖量如含糖量如含糖量如含糖量较较高的培养基可促高的培养基可促高的培养基可促高的培养基可促进进脂肪的大量累脂肪的大量累脂肪的大量累脂肪的大量累积积，，，，在含氮量高而缺糖的培养基上，脂肪的在含氮量高而缺糖的培养基上，脂肪的在含氮量高而缺糖的培养基上，脂肪的在含氮量高而缺糖的培养基上，脂肪的积积累就累就累就累就少zhsun@155.无机无机盐类•无机元素无机元素无机元素无机元素约约占占占占细细胞干重的胞干重的胞干重的胞干重的10%10%左右，包括左右，包括左右，包括左右，包括P P、、、、S S、、、、MgMg、、、、FeFe、、、、KK、、、、NaNa等。

一般以磷的含量等一般以磷的含量等一般以磷的含量等一般以磷的含量为为最高，最高，最高，最高，约约占全部灰分的占全部灰分的占全部灰分的占全部灰分的40%40%左右•这这些无机元素在些无机元素在些无机元素在些无机元素在细细胞中除少数以游离的状胞中除少数以游离的状胞中除少数以游离的状胞中除少数以游离的状态态存存存存在，大部分以无机在，大部分以无机在，大部分以无机在，大部分以无机盐盐的形式存在或的形式存在或的形式存在或的形式存在或结结合于有机合于有机合于有机合于有机物物物物质质中中中中zhsun@166.其它•除上述一些主要物除上述一些主要物质外，有些微生物外，有些微生物的的细胞中胞中还含有含有维生素、抗生素、色生素、抗生素、色素、毒素等素、毒素等zhsun@17第二第二节 微生物的六种微生物的六种营养要素养要素•碳源碳源（carbon source） •氮源氮源（nitrogen source） •能源能源（energy source） •生生长因子因子（growth factor） •无机元素无机元素（mineral salts） •水水（water）                                                                                                                                                                           zhsun@18一、碳源凡可被用来构成细胞物质或凡可被用来构成细胞物质或代谢产物中碳素来源的营养代谢产物中碳素来源的营养物质。

物质碳源功能C素构成细胞及代谢产物的骨架 §细胞干物质中的碳约占50%，碳的需求最大C素是大多数微生物代谢所需的能量来源zhsun@19微生物的碳源谱类类类类型型型型元素水平元素水平元素水平元素水平 化合物水平化合物水平化合物水平化合物水平 培养基原料水平培养基原料水平培养基原料水平培养基原料水平有有有有机机机机碳碳碳碳C C C C· ·H H H H· ·O O O O· ·N N N N· ·X X X X复杂蛋白质、核酸等复杂蛋白质、核酸等复杂蛋白质、核酸等复杂蛋白质、核酸等牛肉膏、蛋白胨、花生牛肉膏、蛋白胨、花生牛肉膏、蛋白胨、花生牛肉膏、蛋白胨、花生饼粉等饼粉等饼粉等饼粉等C C C C· ·H H H H· ·O O O O· ·N N N N多数氨基酸、简单蛋多数氨基酸、简单蛋多数氨基酸、简单蛋多数氨基酸、简单蛋白质等白质等白质等白质等一般氨基酸、明胶等一般氨基酸、明胶等一般氨基酸、明胶等一般氨基酸、明胶等C C C C· ·H H H H· ·O O O O糖、有机酸、醇、脂糖、有机酸、醇、脂糖、有机酸、醇、脂糖、有机酸、醇、脂类等类等类等类等葡萄糖、蔗糖、各种淀葡萄糖、蔗糖、各种淀葡萄糖、蔗糖、各种淀葡萄糖、蔗糖、各种淀粉、糖蜜等粉、糖蜜等粉、糖蜜等粉、糖蜜等C C C C· ·H H H H烃类烃类烃类烃类天然气、石油及其不同天然气、石油及其不同天然气、石油及其不同天然气、石油及其不同馏份、石蜡油等馏份、石蜡油等馏份、石蜡油等馏份、石蜡油等无无无无机机机机碳碳碳碳C(?)C(?)C(?)C(?)————C C C C· ·O O O OCOCOCOCO2 2 2 2COCOCOCO2 2 2 2C C C C· ·O O O O· ·X X X XNaHCONaHCONaHCONaHCO3 3 3 3NaHCONaHCONaHCONaHCO3 3 3 3、、、、CaCOCaCOCaCOCaCO3 3 3 3、等、等、等、等zhsun@20zhsun@21碳源的种类:无无机机含含碳碳化化合合物物：：如如COCO2 2和和碳碳酸酸盐盐等等。

只只能能被被自自养养微微生生物利用物利用有机含碳化合物：糖与糖的衍生物（多糖：如淀粉、有机含碳化合物：糖与糖的衍生物（多糖：如淀粉、                                麸皮、米糠等；麸皮、米糠等；饴饴糖；糖；单单糖）糖）, ,脂脂类类、、                                醇醇类类有机酸、有机酸、烃类烃类、芳香族化合物、芳香族化合物                                以及各种含氮的化合物以及各种含氮的化合物zhsun@22•众多碳源中，对异养微生物来说最好（适）的碳源 是糖类（CHO）–几乎所有的异养微生物都能利用葡萄糖和果糖几乎所有的异养微生物都能利用葡萄糖和果糖–单单糖糖优优于双糖，已糖于双糖，已糖优优于戊糖于戊糖–葡萄糖、蔗糖：微生物培养的主要碳源葡萄糖、蔗糖：微生物培养的主要碳源–淀粉（大多数微生物）淀粉（大多数微生物）纤维纤维素（少数微生物）素（少数微生物）–酚、酚、氰氰化物有机毒物（少数，化物有机毒物（少数，诺诺卡氏菌）卡氏菌）zhsun@23•在设计时尽量不要将CHONX和CHON当作碳源用。

•不同微生物利用碳源的能力不同–广泛地利用不同广泛地利用不同类类型的碳源：假型的碳源：假单孢单孢菌属菌属–碳源范碳源范围围极狭窄：甲极狭窄：甲烷烷氧化菌，氧化菌，纤维纤维素分解菌素分解菌zhsun@24微生物工微生物工业发酵中用做碳源的原料酵中用做碳源的原料q传统传统种种类类：：§ §        糖糖类类（（单单糖，糖，饴饴糖）糖）§ §淀粉（玉米粉、山芋粉、野生植物淀粉等）淀粉（玉米粉、山芋粉、野生植物淀粉等）§麸皮麸皮§各种米糠等各种米糠等q代粮代粮发发酵：酵：纤维纤维素、石油、素、石油、COCO2 2、、H H2 2zhsun@25•微生物不同，利用上述含碳化合物的能力不同，微生物不同，利用上述含碳化合物的能力不同，– –如假如假单单胞菌属中的某些种可以利用胞菌属中的某些种可以利用9090种以上的不同种以上的不同类类型的碳源物型的碳源物质质；；– –而某些甲基而某些甲基营营养型养型细细菌只能利用甲醇或甲菌只能利用甲醇或甲烷烷等一碳化等一碳化合物合物进进行生行生长长zhsun@26二、氮源二、氮源(nitrogin source)•构成微生物细胞物质如蛋白如蛋白如蛋白如蛋白质质、核酸、核酸、核酸、核酸或代谢产物中氮元素•氮源一般不做能源，少数硝化细菌利用铵盐，亚硝酸盐作氮源,同时也作能源。

凡是可以构成微生物细胞和代谢产物中氮素来源的营养物质都称为氮源氮源功能氮源功能zhsun@27微生物的氮源微生物的氮源谱  类类类类型型型型 元素水平元素水平元素水平元素水平化合物水平化合物水平化合物水平化合物水平培养基原料水平培养基原料水平培养基原料水平培养基原料水平有有有有机机机机氮氮氮氮N N N N· ·C C C C· ·H H H H· ·O O O O· ·X X X X复杂蛋白质、核酸等复杂蛋白质、核酸等复杂蛋白质、核酸等复杂蛋白质、核酸等牛肉膏、酵母膏、饼牛肉膏、酵母膏、饼牛肉膏、酵母膏、饼牛肉膏、酵母膏、饼粕粉、蚕蛹粉等粕粉、蚕蛹粉等粕粉、蚕蛹粉等粕粉、蚕蛹粉等N N N N· ·C C C C· ·H H H H· ·O O O O尿素、一般氨基酸、简单蛋尿素、一般氨基酸、简单蛋尿素、一般氨基酸、简单蛋尿素、一般氨基酸、简单蛋白质等白质等白质等白质等尿素、蛋白胨、明胶尿素、蛋白胨、明胶尿素、蛋白胨、明胶尿素、蛋白胨、明胶等等等等无无无无机机机机氮氮氮氮N N N N· ·H H H HNHNHNHNH3 3 3 3、铵盐等、铵盐等、铵盐等、铵盐等(NH4)(NH4)(NH4)(NH4)2 2 2 2SOSOSOSO4 4 4 4等等等等N N N N· ·O O O O硝酸盐等硝酸盐等硝酸盐等硝酸盐等KNOKNOKNOKNO3 3 3 3等等等等N N N NN N N N2 2 2 2空气空气空气空气zhsun@28zhsun@29氮源的种类分子分子分子分子态态氮：氮：氮：氮：固氮微生物以分子氮固氮微生物以分子氮为为唯一氮源唯一氮源 无机氮：无机氮：无机氮：无机氮：铵盐铵盐、硝酸、硝酸、硝酸、硝酸盐盐、、、、亚亚硝酸硝酸硝酸硝酸盐盐、尿素、、尿素、、尿素、、尿素、 氨等；氨等；氨等；氨等；硝酸硝酸盐盐、、铵盐铵盐几乎所有微生物能利用几乎所有微生物能利用   有机氮：蛋白有机氮：蛋白有机氮：蛋白有机氮：蛋白质质及其降解及其降解及其降解及其降解产产物物物物   a. a. 速效性氮源：速效性氮源：实验实验室常用牛肉膏、蛋白室常用牛肉膏、蛋白质质、酵母、酵母膏做氮源膏做氮源b. b. 迟迟效性氮源效性氮源：生：生产产用玉米用玉米浆浆、豆、豆饼饼、葵花、葵花饼饼、、   花花生生饼饼等。

等                                                                                        zhsun@30 •能利用空气中分子能利用空气中分子N2N2作作为为氮源的微生物称作氮源的微生物称作固氮固氮微生物•有固氮能力的微生物主要是有固氮能力的微生物主要是原核微生物原核微生物•固氮微生物可将分子固氮微生物可将分子态态N N转转化化为为氨氨态态氮再氮再转转化化为为氨基酸•当基当基质质中含有无机中含有无机N N或有机或有机N N时时，固氮微生物，固氮微生物细细胞胞的固氮的固氮酶酶系系统统被抑制，固氮微生物被抑制，固氮微生物转转而利用基而利用基质质中的有机含中的有机含N N化合物作化合物作为为N N源A.分子分子态氮氮——N2zhsun@31B.无机N: •主要指主要指NONO- -3 3和和NHNH4 4+ +如碳酸铵铵、硫酸、硫酸铵铵、尿素、、尿素、硝酸硝酸盐盐等•只有只有铵盐铵盐才能直接才能直接进进入有机分子中，硝酸入有机分子中，硝酸盐盐必必须须先先还还原成原成NH4+NH4+后才能用于生物合成，后才能用于生物合成，•许许多多细细菌不能利用菌不能利用NONO- -3 3   ，一般，一般应应用用NHNH4 4+ +   作无机作无机N N，且其，且其虽虽能利用无机能利用无机N N，但不如有机，但不如有机N N普遍；真菌普遍；真菌大多数既可利用大多数既可利用NO NO - -3 3也可利用也可利用NHNH4 4+ +   。

•当利用无机当利用无机N N作作为为唯一唯一N N源源时时培养基可能出培养基可能出现现生理生理碱性碱性或或生理酸性生理酸性•无机氮源或以蛋白无机氮源或以蛋白质质降解降解产产物形式存在的有机氮物形式存在的有机氮源可以直接被菌体吸收利用，源可以直接被菌体吸收利用，这这种氮源叫做种氮源叫做速效速效氮源氮源zhsun@32生理酸式生理酸式盐和生理碱式和生理碱式盐 (NH4)2SO42NH4+ + SO42-入胞入胞pHK+（（Na+））+ NO3- 入胞入胞pHKNO3NaNO3NH4NO3NH4+(先入胞先入胞)+ NO3-(后入胞后入胞)zhsun@33C.有机有机N•氨基酸、蛋白氨基酸、蛋白胨等是等是许多微生物良好的有多微生物良好的有机机N源，但其不能直接透源，但其不能直接透过细胞胞质膜，只有膜，只有能分泌蛋白能分泌蛋白酶的微生物把蛋白的微生物把蛋白质分解成小分解成小分子后才能被吸收利用即使能利用速度分子后才能被吸收利用即使能利用速度也非常慢，故被称也非常慢，故被称为迟效性氮源效性氮源•速效氮源，通常有利于机体的生速效氮源，通常有利于机体的生长长，，迟迟效氮源有效氮源有利于代利于代谢产谢产物的形成。

物的形成zhsun@34 •培养基中可作为氮源的物质：                                        –细细        菌：牛肉膏、蛋白菌：牛肉膏、蛋白胨胨            –放放线线菌：菌：KNOKNO3 3          –酵母菌：酵母膏酵母菌：酵母膏              –   霉霉       菌：菌：NaNONaNO3 3•工业上常用鱼粉、玉米粉、黄豆饼粉、麸皮、尿素zhsun@35三、能源三、能源（energy source）           化学物质   有机物                                       能                  无机物  ：NH+4、NO2-、S、           源                              H2S、H2            辐射能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zhsun@36•一种营养物通常具有一种以上的功能一般辐射能是单功能的还原态无机氧化物是双功能的有机物常有双功能或三功能zhsun@37化能自养微生物的能源•还还原原态态的无机物的无机物NHNH4 4+ +,NO,NO2 2,S,H,S,H2 2S,HS,H2 2,Fe,Fe等等•化能自养微生物化能自养微生物原核生物原核生物– –亚亚硝酸硝酸盐细盐细菌菌– –硝酸硝酸细细菌菌– –硫化硫化细细菌菌– –硫硫细细菌菌– –氢细氢细菌菌– –铁细铁细菌菌zhsun@38四、生四、生长因子因子•种种种种类类：：：：– –广广广广义义上：指上：指上：指上：指维维生素、碱基、生素、碱基、生素、碱基、生素、碱基、卟卟啉及其衍生物、甾醇、啉及其衍生物、甾醇、啉及其衍生物、甾醇、啉及其衍生物、甾醇、胺胺胺胺类类C C4 4~C~C6 6的脂肪酸和氨基酸，的脂肪酸和氨基酸，的脂肪酸和氨基酸，的脂肪酸和氨基酸，– –狭狭狭狭义义上：指上：指上：指上：指维维生素。

生素•功能：功能：功能：功能：– –构成构成构成构成细细胞的胞的胞的胞的组组成成分，如成成分，如成成分，如成成分，如嘌嘌呤、呤、呤、呤、嘧啶嘧啶；；；；– – 调节调节代代代代谢谢，，，，维维持生命的正常活持生命的正常活持生命的正常活持生命的正常活动动，如，如，如，如维维生素（生素（生素（生素（辅酶辅酶））））是一类对微生物正常代谢必不可少，需要量不大的且不能用简单的碳源和氮源自行合成的有机物zhsun@39 •并非所有的微生物都必并非所有的微生物都必须须从外界吸收生从外界吸收生长长因子•各种微生物所需的生各种微生物所需的生长长因子是不同的，因子是不同的，– –生生长长因子自养型因子自养型（不需要从外界吸收任何生（不需要从外界吸收任何生长长因子）因子）• •真菌、放真菌、放线线菌、菌、细细菌菌E. coliE. coli– –生生长长因子异养型因子异养型（有的需要多种，有的（有的需要多种，有的仅仅需一种）需一种）• •如如产产谷氨酸的短杆菌，需要添加生物素才能使菌体生谷氨酸的短杆菌，需要添加生物素才能使菌体生长长良好– –生生长长因子因子过过量合成型微生物量合成型微生物（不但不需要反而在（不但不需要反而在细细胞胞内能内能积积累累维维生素）生素）• •如如肠肠道微生物能在道微生物能在肠肠道内分泌大量的道内分泌大量的维维生素，供机体生素，供机体吸收。

吸收zhsun@40生长因子来源：•在科研和生产中：酵母膏、玉米浆、蔬菜汁、肝脏浸出汁、小牛血清、麸皮、米糠等–组组合培养基可加入合培养基可加入维维生素复合液，生素复合液，–在天然培养基中可采用麸皮、米糠、肉在天然培养基中可采用麸皮、米糠、肉汤汤等，等，zhsun@41　　　　 微生物需要的生长因子，它们的作用及含有该类因子的原料微生物需要的生长因子，它们的作用及含有该类因子的原料生长因子生长因子作用作用含有原料含有原料维生素维生素B1B1（硫胺（硫胺素）素）作为脱羧酶的辅酶作为脱羧酶的辅酶米糠、麦芽、酵母菌体大豆米糠、麦芽、酵母菌体大豆维生素维生素B2B2（核黄（核黄素）素）作为氢和电子的传递体作为氢和电子的传递体小麦、玉米浆小麦、玉米浆维生素维生素B6B6（吡哆（吡哆醇）醇）作为脱羧酶和转氨酶的辅酶作为脱羧酶和转氨酶的辅酶青霉菌菌丝、酵母菌体、米糠、小青霉菌菌丝、酵母菌体、米糠、小麦、玉米和玉米浆麦、玉米和玉米浆烟酰胺烟酰胺作为氢的传递体作为氢的传递体青霉菌菌丝、小麦、肝脏、大豆、青霉菌菌丝、小麦、肝脏、大豆、甜菜、酵母浸出物甜菜、酵母浸出物泛酸泛酸作为酰基的传递体作为酰基的传递体甜菜糖蜜、青霉菌菌丝、玉米浆、甜菜糖蜜、青霉菌菌丝、玉米浆、糖蜜酵母浸出物、棉子饼粉糖蜜酵母浸出物、棉子饼粉维生素维生素B12B12异构酶、脱氢酶和甲基化霉的辅异构酶、脱氢酶和甲基化霉的辅酶酶肝脏、菌丝体、肉类和青储饲料肝脏、菌丝体、肉类和青储饲料叶酸叶酸作为甲基传递体作为甲基传递体青霉菌菌丝、菠菜、肝脏青霉菌菌丝、菠菜、肝脏生物素生物素作为作为CO2CO2的传递体（转羧基）的传递体（转羧基）玉米浆、青霉菌菌丝玉米浆、青霉菌菌丝α-α-硫辛酸硫辛酸作为氧化脱羧酶的辅酶作为氧化脱羧酶的辅酶酵母浸出物、肝脏酵母浸出物、肝脏肌醇肌醇多数酵母菌的生长因子多数酵母菌的生长因子玉米浆、糖蜜、棉子饼粉和酒糟玉米浆、糖蜜、棉子饼粉和酒糟胆碱胆碱甲基供体和参与脂代谢甲基供体和参与脂代谢啤酒花、大豆、蛋黄、酒糟啤酒花、大豆、蛋黄、酒糟血红素血红素电子传递体电子传递体血液血液zhsun@42五、无机五、无机盐（（mineral salts））•生理功能– –构成微生物构成微生物细细胞的胞的组组成成分成成分– –作作为酶为酶活性中心的活性中心的组组成部分成部分– –维维持生物大分子和持生物大分子和细细胞胞结结构的构的稳稳定性、定性、– –调节调节并并维维持持细细胞的渗透胞的渗透压压平衡平衡– –控制控制细细胞的氧化胞的氧化还还原原电电位位– –某些微生物生某些微生物生长长的能源物的能源物质质微生物生长必不可少的一类营养物质，为微生物提供除碳、氮源以外的各种重要元素zhsun@43•微生物需要的无机微生物需要的无机盐盐一般包括硫酸一般包括硫酸盐盐、磷酸、磷酸盐盐、、氯氯化物、含化物、含钾钾、、钠钠、、镁镁、、铁铁等的化合物。

等的化合物•大量元素大量元素：：P P、、S S、、K K、、MgMg、、CaCa、、NaNa、、FeFe等，生等，生长长时时所需的所需的浓浓度在度在1010-3-3~10~10-4-4mol/Lmol/L范范围围内，内，•微量元素：微量元素：CuCu、、ZnZn、、MnMn、、MoMo和和CoCo等，所需等，所需浓浓度度在在1010-6-6~10~10-8-8mol/Lmol/L•配制培养基配制培养基时时，一般加入，一般加入K K 2 2HPOHPO4 4及及MgSOMgSO4 4即可，即可，其它在化学其它在化学试剂试剂、水等材料中存在，无需另加水等材料中存在，无需另加zhsun@44 无机元素（除碳、氮源外）的来源和功能无机元素（除碳、氮源外）的来源和功能元元 素素人为提供形式人为提供形式生生 理理 功功 能能大大 量量 元元 素素P PKHKH2 2POPO4 4 磷酸二氢钾磷酸二氢钾K K2 2HPOHPO4 4 磷酸氢二钾磷酸氢二钾核酸、磷酸和辅酶的成分核酸、磷酸和辅酶的成分S S   MgSOMgSO4 4 硫酸铵硫酸铵含硫氨基酸（半胱氨酸、甲硫氨酸等）和含硫维生含硫氨基酸（半胱氨酸、甲硫氨酸等）和含硫维生素（生物素、硫胺素等）的成分素（生物素、硫胺素等）的成分K KKHKH2 2POPO4 4 磷酸二氢钾磷酸二氢钾K K2 2HPOHPO4 4 磷酸氢二钾磷酸氢二钾某些酶（果糖激酶、磷酸丙酮酸转磷酸酶等）的辅某些酶（果糖激酶、磷酸丙酮酸转磷酸酶等）的辅因子；维持电位差和渗透压因子；维持电位差和渗透压NaNaNaClNaCl氯化钠氯化钠维持渗透压；某些细菌和蓝细菌所需维持渗透压；某些细菌和蓝细菌所需CaCaCa(NOCa(NO3 3) )2 2    硝酸钙硝酸钙CaClCaCl2 2    氯化钙氯化钙某些胞外酶的稳定剂、蛋白酶等的辅因子；细菌形某些胞外酶的稳定剂、蛋白酶等的辅因子；细菌形成芽孢和某些真菌形成孢子所需成芽孢和某些真菌形成孢子所需MgMgMgSOMgSO4 4 硫酸镁硫酸镁固氮酶等的辅因子；叶绿素等的成分固氮酶等的辅因子；叶绿素等的成分FeFeFeSOFeSO4 4 硫酸铁硫酸铁细胞色素的成分；合成叶绿素、白喉毒素和氧高铁细胞色素的成分；合成叶绿素、白喉毒素和氧高铁血红素所需血红素所需微微量量原原素素MnMnMnSOMnSO4 4 硫酸锰硫酸锰超氧化物歧化酶、氨肽酶和超氧化物歧化酶、氨肽酶和L-L-阿拉伯糖异构酶等的阿拉伯糖异构酶等的辅因子辅因子CuCuCuSOCuSO4 4 硫酸铜硫酸铜氧化酶、酪氨酸酶的辅因子氧化酶、酪氨酸酶的辅因子CoCoCoSOCoSO4 4 硫酸钴硫酸钴维生素维生素B12B12复合物的成分；肽酶的辅因子复合物的成分；肽酶的辅因子ZnZnZnSOZnSO4 4 硫酸锌硫酸锌碱性磷酸酶以及多种脱氢酶、肽酶和脱羧酶的辅因碱性磷酸酶以及多种脱氢酶、肽酶和脱羧酶的辅因子子MoMo(NH(NH4 4) )6 6MoMo7 7O O24 24 钼酸铵钼酸铵固氮酶和同化型及异化型硝酸盐还原酶的成分固氮酶和同化型及异化型硝酸盐还原酶的成分zhsun@45 6.水水•水是微生物生长所必不可少的。

•生理功能：–起到溶起到溶剂剂与运与运输输介介质质的作用，的作用，营营养物养物质质的吸收的吸收与代与代谢产谢产物的分泌必物的分泌必须须以水以水为为介介质质才能完成；才能完成；–参与参与细细胞内一系列化学反胞内一系列化学反应应；；–维维持蛋白持蛋白质质、核酸等生物大分子、核酸等生物大分子稳稳定的天然构定的天然构象；象；•微生物所能利用的是游离水zhsun@46                                人体人体     平均平均60%60%                                                                                                      海蜇海蜇      96%96%                          霉菌霉菌孢孢子子      39% 39%                                                 孢孢子子细细菌芽菌芽孢孢       皮皮层层    70%70%                                                                                                                      核心核心     极低极低        细细菌菌      80%80%                                              营营养体养体        酵母酵母      75%75%                                霉菌霉菌      85%85%微生物几种生物的游离水含量zhsun@47水活度的表示方法水活度的表示方法•微生物可利用的水用水活度来表示（微生物可利用的水用水活度来表示（Q Qw w））•水活度值是指在一定的温度和压力条件下，溶液的蒸气压力与同样条件下纯水蒸气压力之比，•即w＝Pw／P0w•式中式中P Pw w代表溶液蒸气代表溶液蒸气压压力，力，P P0 0w w代表代表纯纯水蒸气水蒸气压压力。

力•纯纯水水水水   w w为为1.001.00，溶液中溶，溶液中溶，溶液中溶，溶液中溶质质越多，越多，越多，越多，   w w越小zhsun@48•微生物一般在w为0.60-0.99的条件下生长，w过低时，微生物生长的迟缓期延长，比生长速率和总生长量减少•细细菌水活度菌水活度较较高高为为0.80.8，酵母菌次之，耐旱的微生，酵母菌次之，耐旱的微生物水活度物水活度为为0.60.6，，细菌生长最适w较酵母菌和霉菌高，而嗜盐微生物生长最适w则较低zhsun@49微生物生长最适w   微生物微生物 ww一般细菌一般细菌0.910.91酵母菌酵母菌0.880.88霉菌霉菌0.800.80嗜盐细菌嗜盐细菌0.760.76嗜盐真菌嗜盐真菌0.650.65嗜高渗酵母嗜高渗酵母0.600.60zhsun@50第二第二节 微生物的微生物的营养养类型型zhsun@51•以前，科学家以前，科学家以前，科学家以前，科学家认为认为生物只有两种生物只有两种生物只有两种生物只有两种营营养养养养类类型（型（型（型（1 1）以植物）以植物）以植物）以植物为为代代代代表的自养型，完全靠无机养料生存。

表的自养型，完全靠无机养料生存表的自养型，完全靠无机养料生存表的自养型，完全靠无机养料生存2 2）以）以）以）以动动物物物物为为代表的代表的代表的代表的异养型，需要有机养料异养型，需要有机养料异养型，需要有机养料异养型，需要有机养料•碳碳碳碳 COCO2 2 自养型（无机自养型（无机自养型（无机自养型（无机营营养型）养型）养型）养型） 源源源源 有机碳有机碳有机碳有机碳 异养型（有机异养型（有机异养型（有机异养型（有机营营养型）养型）养型）养型）•能能能能 光化学反光化学反光化学反光化学反应应 光能型光能型光能型光能型 源源源源 化合物氧化化合物氧化化合物氧化化合物氧化还还原反原反原反原反应应 化能型（无机能、有机能）化能型（无机能、有机能）化能型（无机能、有机能）化能型（无机能、有机能）上述上述上述上述类类型两两交叉形成以下四种型两两交叉形成以下四种型两两交叉形成以下四种型两两交叉形成以下四种营营养养养养类类型型型型 zhsun@52微生物营养类型的分类 分类标准分类标准营养类型营养类型以能源分以能源分光能营养型、化能营养型光能营养型、化能营养型以氢供体分以氢供体分无机营养型、有机营养型无机营养型、有机营养型以碳源分以碳源分自养型、异养型自养型、异养型以合成氨基酸能力分以合成氨基酸能力分氨基酸自养型、氨基酸异养型氨基酸自养型、氨基酸异养型以生长因子分以生长因子分原养型或野生型、营养缺陷型原养型或野生型、营养缺陷型以取食方式分以取食方式分渗透营养型、吞噬营养型渗透营养型、吞噬营养型以取得死或活有机物分以取得死或活有机物分腐生、寄生腐生、寄生zhsun@53根据根据细菌菌对碳源利用情况的差异，碳源利用情况的差异，可将可将细菌分菌分为•1 1．自养菌（．自养菌（．自养菌（．自养菌（autotrophic bacteriaautotrophic bacteria）：）：）：）：此此类细类细菌菌能利用二氧化碳或碳酸能利用二氧化碳或碳酸盐盐作作为为唯一碳源，不依唯一碳源，不依赖赖任何有机任何有机营营养物即可正常生活。

养物即可正常生活zhsun@54•2 2．异养菌（．异养菌（．异养菌（．异养菌（heterotrophic bacteriaheterotrophic bacteria）：）：）：）： 需要利用需要利用有机物有机物质质碳作碳作为营为营养和能源的养和能源的细细菌，需要提供一种菌，需要提供一种大量有机物才能大量有机物才能满满足其正常足其正常营营养要求–异养菌又可以分异养菌又可以分异养菌又可以分异养菌又可以分为为两两两两类类：：：：•（（（（1 1）腐生菌（）腐生菌（）腐生菌（）腐生菌（saprophytessaprophytes）：有些异养菌能从无）：有些异养菌能从无）：有些异养菌能从无）：有些异养菌能从无生命的有机物生命的有机物生命的有机物生命的有机物质质中中中中摄摄取取取取营营养•（（（（2 2）寄生菌（）寄生菌（）寄生菌（）寄生菌（parasitesparasites）））） ：有些异养菌寄生于活的：有些异养菌寄生于活的：有些异养菌寄生于活的：有些异养菌寄生于活的动动植物体内，从宿主体内的有机物植物体内，从宿主体内的有机物植物体内，从宿主体内的有机物植物体内，从宿主体内的有机物质质中中中中获获得得得得营营养和能养和能养和能养和能量，量，量，量，zhsun@55四大类营养类型（以能源、碳源分） 营养类型营养类型 供氢体供氢体 主要碳源主要碳源 能能 源源代表菌代表菌 光能自养型光能自养型 无机物无机物 COCO2 2（（COCO3 32-2-））   光光   着色细菌着色细菌 光能异养型光能异养型 有机物有机物 COCO2 2、、简单有简单有机物机物 光光 红螺细菌红螺细菌 化能自养型化能自养型 无机物无机物 COCO2 2（（COCO3 32-2-）） 无机物无机物 硝化细菌硝化细菌 化能异养型化能异养型 有机物有机物 有机物有机物 有机物有机物 绝大多数细菌、绝大多数细菌、全部真核微生物全部真核微生物 .cn561.光能自养型光能自养型•以以以以C0C02 2作作作作为为唯一碳源或主要碳源，并利用光能，以无机唯一碳源或主要碳源，并利用光能，以无机唯一碳源或主要碳源，并利用光能，以无机唯一碳源或主要碳源，并利用光能，以无机物如硫化物如硫化物如硫化物如硫化氢氢、硫代硫酸、硫代硫酸、硫代硫酸、硫代硫酸钠钠或其他无机硫化物作或其他无机硫化物作或其他无机硫化物作或其他无机硫化物作为为供供供供氢氢体体体体将将将将COCO2 2还还原成原成原成原成细细胞物胞物胞物胞物质质，同，同，同，同时产时产生元素硫生元素硫生元素硫生元素硫• 以以以以绿绿色色色色细细菌和紫色菌和紫色菌和紫色菌和紫色细细菌菌菌菌为为主要主要主要主要类类群，包括藻群，包括藻群，包括藻群，包括藻类类和某些原和某些原和某些原和某些原核微生物核微生物核微生物核微生物( (如如如如兰细兰细菌菌菌菌), ),在光照下能同化在光照下能同化在光照下能同化在光照下能同化COCO2 2合成合成合成合成细细胞自己胞自己胞自己胞自己的有机物的有机物的有机物的有机物质质。

一般含有光合色素（一般含有光合色素（一般含有光合色素（一般含有光合色素（细细菌叶菌叶菌叶菌叶绿绿素和素和素和素和类类胡胡胡胡萝萝卜素）如卜素）如卜素）如卜素）如绿绿硫硫硫硫细细菌菌菌菌• COCO2 2+2H+2H2 2S S 细细菌叶菌叶菌叶菌叶绿绿素素素素[CH[CH2 2O]+2S+2HO]+2S+2H2 2OO 细细菌的光合作用与高等菌的光合作用与高等菌的光合作用与高等菌的光合作用与高等绿绿色植物相似，色植物相似，色植物相似，色植物相似， 但不放出氧气但不放出氧气但不放出氧气但不放出氧气§光能自养微生物—念珠蓝细菌的电镜照片依靠光能依靠光能进行生行生长zhsun@572.光能异养型光能异养型•以以以以COCO2 2为为主要碳源或唯一碳源，以有机物（如异主要碳源或唯一碳源，以有机物（如异主要碳源或唯一碳源，以有机物（如异主要碳源或唯一碳源，以有机物（如异丙醇）作丙醇）作丙醇）作丙醇）作为为供供供供氢氢体，利用光能将体，利用光能将体，利用光能将体，利用光能将COCO2 2还还原成原成原成原成细细胞胞胞胞物物物物质质，如，如，如，如红红螺菌科的假螺菌科的假螺菌科的假螺菌科的假单单胞菌属中的菌。

胞菌属中的菌胞菌属中的菌胞菌属中的菌•光能异养型光能异养型光能异养型光能异养型细细菌在生菌在生菌在生菌在生长时长时大多数采要外源的生大多数采要外源的生大多数采要外源的生大多数采要外源的生长长因子因子因子因子•以光以光以光以光为为能源，以有机碳化合物（甲酸、乙酸、甲能源，以有机碳化合物（甲酸、乙酸、甲能源，以有机碳化合物（甲酸、乙酸、甲能源，以有机碳化合物（甲酸、乙酸、甲醇、异丙醇等）作醇、异丙醇等）作醇、异丙醇等）作醇、异丙醇等）作为为碳源和碳源和碳源和碳源和氢氢供体供体供体供体进进行光合作用行光合作用行光合作用行光合作用而生而生而生而生长长繁殖的微生物繁殖的微生物繁殖的微生物繁殖的微生物 它它它它们们需要有机化合物，需要有机化合物，需要有机化合物，需要有机化合物，所以不同于利用无机化合物二氧化碳作所以不同于利用无机化合物二氧化碳作所以不同于利用无机化合物二氧化碳作所以不同于利用无机化合物二氧化碳作为为唯一碳唯一碳唯一碳唯一碳源的自养型光合源的自养型光合源的自养型光合源的自养型光合细细菌菌菌菌光能异养菌—紫色非硫菌 光能光能 2(H3C)2CHOH+CO2 2CH3COCH3+[CH2O]+H2O 光合色素光合色素zhsun@583.化能自养型化能自养型•氢细氢细菌、硫菌、硫菌、硫菌、硫细细菌、菌、菌、菌、铁细铁细菌、氨菌、氨菌、氨菌、氨细细菌和菌和菌和菌和亚亚硝酸硝酸硝酸硝酸细细菌，能利菌，能利菌，能利菌，能利用无机物用无机物用无机物用无机物NHNH3 3、、、、NONO2 2- -、、、、S S、、、、FeFe2+2+、、、、HH2 2等氧化等氧化等氧化等氧化时释时释放的能放的能放的能放的能量，把量，把量，把量，把COCO2 2中的中的中的中的C C合成合成合成合成细细胞有机物碳架中的碳。

胞有机物碳架中的碳胞有机物碳架中的碳胞有机物碳架中的碳•如如如如铁细铁细菌菌菌菌 2FeCO2FeCO3 3+3H+3H2 2O+1/2OO+1/2O2 2 2Fe 2Fe（（（（OHOH））））3 3+2CO+2CO2 2+ +能量能量能量能量 COCO2 2+H+H2 2O [CHO [CH2 2O]+OO]+O2 2 这类细这类细菌在菌在菌在菌在产产能能能能时时需要大量的氧气参加，故所有的化能需要大量的氧气参加，故所有的化能需要大量的氧气参加，故所有的化能需要大量的氧气参加，故所有的化能自养菌均自养菌均自养菌均自养菌均为为好氧菌。

好氧菌 §产甲烷细菌zhsun@594.化能异养型化能异养型Ø以有机化合物以有机化合物以有机化合物以有机化合物为为C C源，利用其有机物氧化源，利用其有机物氧化源，利用其有机物氧化源，利用其有机物氧化过过程中氧化磷酸程中氧化磷酸程中氧化磷酸程中氧化磷酸化提供的化提供的化提供的化提供的ATPATP而生而生而生而生长长碳源和能源不分开碳源和能源不分开碳源和能源不分开碳源和能源不分开 有机物既是能源又是碳源有机物既是能源又是碳源有机物既是能源又是碳源有机物既是能源又是碳源Ø包括原生包括原生包括原生包括原生动动物、酵母菌、放物、酵母菌、放物、酵母菌、放物、酵母菌、放线线菌、菌、菌、菌、 霉菌和大多数的霉菌和大多数的霉菌和大多数的霉菌和大多数的细细菌§苏云金芽孢杆菌[CH2O] 有机酸有机酸+能量能量分解zhsun@60根根据据化化能能异异养养型型微微生生物物利利用用有有机机物物的的特特性性，，又又可可以将其分以将其分为为下列两种下列两种类类型：型：腐腐生生型型微微生生物物：：利利用用无无生生命命活活性性的的有有机机物物作作为为生生长长的碳源。

的碳源寄寄生生型型微微生生物物：：寄寄生生在在生生活活的的细细胞胞内内，，从从寄寄生生体内体内获获得生得生长长所需要的所需要的营营养物养物质质存存在在于于寄寄生生与与腐腐生生之之间间的的中中间间过过渡渡类类型型微微生生物物，，称称为为兼性腐生型或兼性寄生型兼性腐生型或兼性寄生型zhsun@61四大四大类微生物的微生物的营养养类型型•1. 1.细细菌：根据各种菌：根据各种菌：根据各种菌：根据各种细细菌菌菌菌对对能量和能量和能量和能量和C C源的利用能力，源的利用能力，源的利用能力，源的利用能力，可分可分可分可分为为四种四种四种四种营营养养养养类类型•2. 2.酵母菌：属化能异养型其碳源有：糖、有机酵母菌：属化能异养型其碳源有：糖、有机酵母菌：属化能异养型其碳源有：糖、有机酵母菌：属化能异养型其碳源有：糖、有机酸、酸、酸、酸、醛醛、甘油、石油但不能利用淀粉甘油、石油但不能利用淀粉甘油、石油但不能利用淀粉甘油、石油但不能利用淀粉•3. 3.霉菌：化能异养型大多数霉菌都可将霉菌：化能异养型大多数霉菌都可将霉菌：化能异养型大多数霉菌都可将霉菌：化能异养型大多数霉菌都可将单单、双、双、双、双糖、多糖作糖、多糖作糖、多糖作糖、多糖作为为良好的碳源，而且能将脂肪作良好的碳源，而且能将脂肪作良好的碳源，而且能将脂肪作良好的碳源，而且能将脂肪作为为碳碳碳碳源利用，能分解脂肪的霉菌源利用，能分解脂肪的霉菌源利用，能分解脂肪的霉菌源利用，能分解脂肪的霉菌较细较细菌多。

菌多•4. 4.放放放放线线菌：化能异养型菌：化能异养型菌：化能异养型菌：化能异养型zhsun@62第三第三节 物物质 的运的运输 zhsun@63一、影响微生物吸收营养的因素•1. 1.细细胞内外的胞内外的营营养物养物质质的的浓浓度差浓浓度差越大，越有度差越大，越有利于利于细细胞的吸收胞的吸收•2. 2.营营养物养物质质的特性                                                                                                        – –⑴⑴分子量小，溶解度大的比分子量大，溶解度小的物分子量小，溶解度大的比分子量大，溶解度小的物质质更容易更容易被机体吸收被机体吸收                                                                                                                                                    – –一般复一般复杂杂的有机大分子的有机大分子                      胞外胞外酶酶   简单简单的小分子的小分子                        进进入入细细胞。

胞                                                                                                                                          – –⑵⑵脂溶性化合物脂溶性化合物较较水溶性物水溶性物质质更易更易进进入                                                                  – –   ⑶⑶不易不易电电离的化合物离的化合物较较易易电电离的化合物更易离的化合物更易进进入入zhsun@64 3.细胞质膜的通透性•微生物的表面结构--荚膜、粘液层、细胞壁和原生质膜都会影响物质的运输                                                                       –荚荚膜、粘液膜、粘液层层是一是一层层疏松的疏松的结结构，构，对对物物质质运运输输的的影响不大影响不大                                                –     细细胞壁胞壁对对物物质质的运的运输输有一定的影响。

有一定的影响                                                                                •细细菌：巨大芽菌：巨大芽孢孢杆菌的杆菌的细细胞壁允胞壁允许许分子量分子量<50,000<50,000物物质质通通过过                                  •许许多多G G+ +允允许许分子量分子量<10,000<10,000的物的物质质通通过过                                                                          •真菌、酵母菌允真菌、酵母菌允许许分子量分子量约约4,000~5,0004,000~5,000的物的物质质通通过过zhsun@65•故与通透性有关的故与通透性有关的仅仅仅仅是是细细胞胞质质膜膜.  . •细细胞膜的通透性的大小，最直接决定胞膜的通透性的大小，最直接决定营营养物能否养物能否进进入入细细胞内当营营养物的养物的电电荷与膜上的荷与膜上的电电荷相反荷相反时时，小孔的表面全部，小孔的表面全部张张开，通透性增加。

开，通透性增加细细胞幼胞幼龄时龄时膜通透性膜通透性较较大；当大；当细细胞受胞受损损或死亡或死亡时时，膜的，膜的选择选择性受到破坏，菌体的内含物容易从内渗出性受到破坏，菌体的内含物容易从内渗出          其它物化条件，如其它物化条件，如pHpH、温度、有毒物、温度、有毒物质质都会影响都会影响细细胞膜的通透性胞膜的通透性zhsun@66•物物物物质质在运在运在运在运输输中涉及到中涉及到中涉及到中涉及到⑴⑴⑴⑴载载体体体体 ⑵⑵⑵⑵能量能量能量能量 ⑶⑶⑶⑶物物物物质质本身的化本身的化本身的化本身的化学学学学变变化根据这这几点可将物几点可将物几点可将物几点可将物质质运运运运输输的方式分的方式分的方式分的方式分为为•1. 1.简单扩简单扩散散散散                      (simple diffusion)(simple diffusion)•2. 2.促促促促进扩进扩散散散散            （（facilitated diffusionfacilitated diffusion））•3. 3.主主主主动动运运运运输输            （（active transportactive transport））•4. 4.基基基基团转团转位位位位          （（group translocationgroup translocation））二、物二、物二、物二、物质质运运运运输输的方式的方式的方式的方式zhsun@67 • zhsun@682.促促进扩散散      （facilitated diffusion）zhsun@69•特点–顺浓顺浓度梯度的物度梯度的物质输质输送送–载载体蛋白体蛋白对对被被输输送物送物质质的高度立体的高度立体专专一性一性–载载体蛋白（渗透体蛋白（渗透酶酶（（PermeasePermease）、移位）、移位（（TranslocaseTranslocase）、移位蛋白（）、移位蛋白（TranslocatorTranslocator   ProteinProtein）），一般）），一般为诱导酶为诱导酶–输输送物送物质质极性大的分子，真核微生物极性大的分子，真核微生物对对糖的吸收糖的吸收zhsun@70 3.主主动运运输      （active transport）•主主动动运运输过输过程中，运程中，运输输物物质质所需要的能量来源所需要的能量来源因微生物不同而不同，因微生物不同而不同，– –好氧型微生物与兼性好氧型微生物与兼性厌厌氧微生物直接利用呼吸氧微生物直接利用呼吸能，能，– –厌厌氧型微生物利用化学氧型微生物利用化学能（能（ATPATP），），– –光合微生物利用光能，光合微生物利用光能，– –噬噬盐细盐细菌通菌通过过紫膜利用紫膜利用光能。

光能zhsun@71•特点–微生物吸收微生物吸收营营养的主要机制养的主要机制–借借助助特特异异性性载载体体体体蛋蛋蛋蛋白白白白在在供供供供能能能能情情况况下下进进行行逆逆逆逆浓浓度度度度梯度梯度梯度梯度运送：运送：贫贫养菌（寡养菌，养菌（寡养菌，OligophyteOligophyte））–运送物运送物质质氨基酸、某些糖（乳糖、葡萄糖、蜜二糖等）、氨基酸、某些糖（乳糖、葡萄糖、蜜二糖等）、NaNa+ +、、K K+ +、有机离子等、有机离子等zhsun@72在酶Ⅰ的作用下HPr被激活在酶Ⅱ的作用下P-HPr将磷酸转移给糖 4.基基团转位位     （group translocation）•基基团转团转位：主要位：主要存在于存在于厌厌氧型和氧型和兼性兼性厌厌氧型氧型细细菌菌中，中，•主要用于糖的运主要用于糖的运输输，，•脂肪酸、核苷、脂肪酸、核苷、碱基等也可通碱基等也可通过过这这种方式运种方式运输输zhsun@73•特点–被被输输送送的的基基质质分分子子在在膜膜内内经经历历了了共共共共价价价价的的改改变变，，以以被被修修饰饰的的形形式式（（磷磷酸酸化化））进进入入细细胞胞质质的的输输送送机制机制–需需能能能能量量量量（（磷磷酸酸烯烯醇醇式式丙丙酮酮酸酸上上的的高高能能键键））、、特特异性异性载载体体体体（磷酸（磷酸转转移移酶酶系系统统））–输输送物送物质质葡萄糖、果糖、甘露糖、葡萄糖、果糖、甘露糖、N N－乙－乙酰酰葡萄糖胺、葡萄糖胺、核苷酸、脂肪酸等核苷酸、脂肪酸等zhsun@74第四第四节 培养基培养基（（medium））zhsun@75 •定定义：指人工配制的适合微生物生：指人工配制的适合微生物生长繁殖繁殖或或积累代累代谢产物的物的营养基养基质。

•不同微生物、不同的营养要求有不同的培养基•特点：任何培养基都特点：任何培养基都特点：任何培养基都特点：任何培养基都应应具具具具备备微生物所需要的五大微生物所需要的五大微生物所需要的五大微生物所需要的五大营营养要素，且养要素，且养要素，且养要素，且应应比例适当所以一旦配成必比例适当所以一旦配成必比例适当所以一旦配成必比例适当所以一旦配成必须须立立立立即即即即灭灭菌zhsun@76一、培养基的配制原一、培养基的配制原则培养基培养基组组分分应应适合微生物的适合微生物的营营养特点（目的明确）养特点（目的明确）– –自养微生物：培养基成分是无机物自养微生物：培养基成分是无机物– –异养型微生物：培养基成分必异养型微生物：培养基成分必须须含有机物含有机物营营养物的养物的浓浓度与比例度与比例应应恰当（恰当（营营养养协调协调））浓浓度度过过高高————微生物的生微生物的生长长起抑制作用，起抑制作用，浓浓度度过过小小————不能不能满满足微生物生足微生物生长长的需要物理化学条件适宜（条件适宜）物理化学条件适宜（条件适宜）根据培养目的根据培养目的选择选择原料及其来源（原料及其来源（经济节约经济节约））zhsun@77 •1.明确目的明确目的 – 首先明确培养自养菌，首先明确培养自养菌，首先明确培养自养菌，首先明确培养自养菌，还还是异养菌。

是异养菌是异养菌是异养菌–其次是科研，其次是科研，其次是科研，其次是科研，还还是生是生是生是生产产•实验实验室一般不室一般不室一般不室一般不过过多多多多计计算成本；生算成本；生算成本；生算成本；生产产上使用要考上使用要考上使用要考上使用要考虑虑是是是是种子培养基种子培养基种子培养基种子培养基还还是是是是发发酵培养基酵培养基酵培养基酵培养基zhsun@78•2. 2.营营养要养要养要养要协调协调– –某种物某种物某种物某种物质质适合微生物需要，并非适合微生物需要，并非适合微生物需要，并非适合微生物需要，并非浓浓度越高越好度越高越好度越高越好度越高越好过过低低低低不能不能不能不能满满足微生物生足微生物生足微生物生足微生物生长长的需要；的需要；的需要；的需要；过过多多多多轻则轻则造成浪造成浪造成浪造成浪费费，重，重，重，重则则抑制微生物生抑制微生物生抑制微生物生抑制微生物生长长– –微生物微生物微生物微生物对对各种各种各种各种营营养要素数量的一般要求比例养要素数量的一般要求比例养要素数量的一般要求比例养要素数量的一般要求比例为为：：：： 水水水水>C>N>P>S>>C>N>P>S>其它元素其它元素其它元素其它元素> >生生生生长长因子因子因子因子– –要注意碳氮比（要注意碳氮比（要注意碳氮比（要注意碳氮比（C/NC/N）））） C/NC/N：培养基中元素碳的量与：培养基中元素碳的量与：培养基中元素碳的量与：培养基中元素碳的量与元素氮的比元素氮的比元素氮的比元素氮的比值值，有，有，有，有时时也指培养基中也指培养基中也指培养基中也指培养基中还还原糖的含量与粗原糖的含量与粗原糖的含量与粗原糖的含量与粗蛋白含量的比蛋白含量的比蛋白含量的比蛋白含量的比值值。

• •代代代代谢产谢产物含碳量物含碳量物含碳量物含碳量较较高的培养基的高的培养基的高的培养基的高的培养基的C/NC/N比要大于代比要大于代比要大于代比要大于代谢产谢产物物物物含氮量高的培养基如一般含氮量高的培养基如一般含氮量高的培养基如一般含氮量高的培养基如一般发发酵工酵工酵工酵工业业中的中的中的中的C/NC/N为为100100：：：：0.5~20.5~2，而，而，而，而GluGlu发发酵培养基的酵培养基的酵培养基的酵培养基的C/NC/N为为100100：：：：11~2111~21 zhsun@79 •3.理化条件要适宜理化条件要适宜–pHpH值值 各大各大各大各大类类微生物微生物微生物微生物对对pHpH的要求不同的要求不同的要求不同的要求不同•原核微生物的原核微生物的原核微生物的原核微生物的pHpH为为中性至微碱性（中性至微碱性（中性至微碱性（中性至微碱性（pH7.0~7.6pH7.0~7.6之之之之间间），），），），•真核微生物喜真核微生物喜真核微生物喜真核微生物喜欢欢偏酸性的偏酸性的偏酸性的偏酸性的环环境（境（境（境（pHpH在在在在4.5~6.54.5~6.5之之之之间间）。

•同同同同时还时还要考要考要考要考虑虑到在代到在代到在代到在代谢过谢过程由于菌体的代程由于菌体的代程由于菌体的代程由于菌体的代谢谢而引起的而引起的而引起的而引起的pHpH的的的的变变化，通常在培养基中加入一些化，通常在培养基中加入一些化，通常在培养基中加入一些化，通常在培养基中加入一些缓缓冲冲冲冲剂剂（（（（KK2 2HPOHPO4 4、、、、KHKH2 2POPO4 4），以），以），以），以维维持持持持pHpH的的的的 恒定 –渗透渗透渗透渗透压压 等渗等渗等渗等渗–氧化氧化氧化氧化还还原原原原电电位位位位zhsun@80二、培养基的二、培养基的类型型•培养不同营养类型和营养要求的微生物要采用不同的培养基•1.按培养基组成物质的化学成分分•2.按培养基的物理状态来分•3.按培养基的功能来分•4.按培养基的用途分•5.根据所培养微生物的微生物类群来分zhsun@811.按培养基组成物质的化学成分分•⑴天然培养基  指利用各种动、植物或微生物原料，其成分难以确定–如肉如肉汤汤培养基：牛肉膏培养基：牛肉膏   3g3g，蛋白，蛋白胨胨5g5g，水，水1000ml1000ml。

–常用原料有：牛肉膏、麦芽汁、蛋白常用原料有：牛肉膏、麦芽汁、蛋白胨胨、酵母、酵母膏、麸皮、牛奶、膏、麸皮、牛奶、马铃马铃薯、血清等薯、血清等•天然培养基营养丰富，微生物生长旺盛，来源广泛，配制方便，但稳定性较差zhsun@82 ⑵合成培养基•是一是一类类化学成分和数量完全知道的培养基，用已化学成分和数量完全知道的培养基，用已知化学成分的化学知化学成分的化学额药额药品配制而成品配制而成– –   如葡萄糖如葡萄糖铵盐铵盐培养基：葡萄糖培养基：葡萄糖2%2%，，K K2 2HPOHPO4 4 0.7%0.7%，，KHKH2 2POPO4 4 0.3%0.3%，，MgSOMgSO4 4·7H·7H2 2O 0.01%O 0.01%，（，（NHNH4 4））2 2SOSO4 4 0.1%0.1%，，H H2 2O100 mlO100 ml§这类这类培养基化学成分精确，重复性培养基化学成分精确，重复性强强但价格昂但价格昂贵贵，，微生物生微生物生长缓长缓慢，只适合做科学研究慢，只适合做科学研究⑶半合成培养基     这这种培养基种培养基实验实验室和生室和生产实产实践中使用最多践中使用最多zhsun@83 2.按培养基的物理状态来分•⑴⑴液体培养基液体培养基•⑵⑵固体培养基固体培养基     在培养基中加入凝固在培养基中加入凝固剂剂即即为为固体培养基。

固体培养基常用凝固常用凝固剂剂有有琼琼脂、明胶、硅胶等，以脂、明胶、硅胶等，以琼琼脂最脂最为为常用，常用，一般用量一般用量为为2%2%•⑶⑶半固体培养基半固体培养基     将少量的凝固将少量的凝固剂剂加入液体培养基，即加入液体培养基，即为为半固体培养基半固体培养基琼琼脂的用量在脂的用量在0.2~1%0.2~1%之之间间主要用于于观观察微生物的察微生物的动动力，有力，有时时用来保藏菌种用来保藏菌种zhsun@84固化剂•理想固化剂具备的条件：1）不被微生物液化、分解和利用2）在微生物生长的温度范围内保持固体状态，凝固点温度对微生物无害3）不会因消毒、灭菌而破坏4） 配制方便，价格低，透明性好•固化剂：琼脂、明胶、硅胶 zhsun@85琼脂（Agar）•主要主要组组成：成：琼琼脂糖和脂糖和琼琼脂胶两种多糖脂胶两种多糖•来源：石花菜等来源：石花菜等红红藻加工藻加工•特性：特性：– –绝绝大多数微生物无法降解大多数微生物无法降解琼琼脂（极少数菌除外）脂（极少数菌除外）– –琼琼脂脂   45℃45℃固化，固化，约约100℃100℃才融化才融化– –灭灭菌菌过过程中不会被破坏，且价格低廉程中不会被破坏，且价格低廉•培养基中的添加量：培养基中的添加量：– –加加0.5%0.5%琼琼脂，可以脂，可以获获得半固体培养基得半固体培养基– –加入加入1.5%-2.0%1.5%-2.0%琼琼脂，即成固体培养基脂，即成固体培养基– –加加8%8%琼琼脂，脂，则则成硬固体培养基成硬固体培养基zhsun@86明胶（（GelatinGelatin））•组成：多种氨基酸•来源：动物皮、骨、韧带煮熬•特性：–被被许许多微生物作多微生物作为为氮源而利用氮源而利用–明胶明胶20℃20℃凝固，凝固，2828～～35℃35℃融化融化–适用面很窄：只能在适用面很窄：只能在20-25℃20-25℃作凝固作凝固剂剂–但可用于特殊但可用于特殊检验检验zhsun@87硅胶（Silica gel）•无机硅酸钠(Na2SiO3)和硅酸钾(K2SiO3)与盐酸和硫酸中和反应时凝结成的胶体•特性：–完全无机完全无机–硅胶一旦凝固后，就无法再融化硅胶一旦凝固后，就无法再融化–自养菌的研究分离：培养基的固化自养菌的研究分离：培养基的固化剂剂zhsun@883按培养基的功能来分•⑴增殖培养基   在培养基中加入一些某种微生物特别喜欢的营养物质，以增加这种微生物的生长速度，逐渐淘汰其他微生物。

–如要分离到利用石蜡油如要分离到利用石蜡油进进行行发发酵的酵母菌，酵的酵母菌，在培养基中加入石蜡油，就可达到目的在培养基中加入石蜡油，就可达到目的•此类培养基常用于菌种筛选zhsun@89⑵⑵选择培养基培养基•在培养基中加入某种物在培养基中加入某种物质以以杀死或抑制不死或抑制不需要的菌种的生需要的菌种的生长–抗生素抗生素——抑制抑制细细菌、放菌、放线线菌；菌；–制霉菌素制霉菌素——抑真菌；抑真菌；–结结晶紫、牛胆酸晶紫、牛胆酸盐盐——抑抑G G+ +细细菌菌   –链链霉素霉素——抑制原核生物的生抑制原核生物的生长长，，•某种程度上某种程度上讲，增殖培养基也是一种，增殖培养基也是一种选择培养基培养基zhsun@90 ⑶鉴别培养基•在培养基中加入某种试剂或化学药品，使难以区分的微生物经培养后呈现出明显的差别，因而有助于快速鉴别某种微生物–如用以如用以检查饮检查饮用水和乳制品中是否含有用水和乳制品中是否含有肠肠道致病菌道致病菌的伊的伊红红美美蓝蓝（（EMBEMB）培养基：蛋白）培养基：蛋白胨胨10g10g，乳糖，乳糖10g10g，，K K2 2HPOHPO4 4 2g2g，，2%2%伊伊红红水溶液水溶液20ml20ml，，0.325%0.325%美美蓝蓝水水溶液溶液   20ml20ml，水，水1000ml1000ml。

•大大肠肠杆菌在此培养基上形成杆菌在此培养基上形成较较小、小、带带有金属光有金属光泽泽的紫黑色的紫黑色菌落，菌落，•产产气气杆菌形成气气杆菌形成较较大的呈棕色菌落，大的呈棕色菌落，肠肠道致病菌菌落呈乳道致病菌菌落呈乳白色zhsun@91伊红美兰乳糖培养基(Eosin Methylene blue) 蛋白胨蛋白胨10g10g乳糖乳糖5g5gK K2 2HPOHPO4 42g2g伊红伊红Y Y0.4g0.4g美兰美兰0.065g0.065g水水1000ml1000mlpH 7.2pH 7.2zhsun@92EMB(Eosin Methylene Blue)Left: Escherichia coli cells. Right: E. coli colonies on EMB Agar.  zhsun@93•有些培养基具有有些培养基具有选择和和鉴别双重作用双重作用–麦康麦康麦康麦康凯凯培养基：蛋白培养基：蛋白培养基：蛋白培养基：蛋白胨胨20g20g，乳糖，乳糖，乳糖，乳糖10g10g，牛胆酸，牛胆酸，牛胆酸，牛胆酸盐盐1.5g1.5g，，，，NaClNaCl 5g 5g，溴甲酚紫，溴甲酚紫，溴甲酚紫，溴甲酚紫5ml5ml溶液，水溶液，水溶液，水溶液，水1000ml1000ml。

•胆胆胆胆盐盐能抑制革能抑制革能抑制革能抑制革兰兰氏阳性菌（氏阳性菌（氏阳性菌（氏阳性菌（选择选择性），性），性），性），•乳糖，溴甲酚紫能帮助区乳糖，溴甲酚紫能帮助区乳糖，溴甲酚紫能帮助区乳糖，溴甲酚紫能帮助区别肠别肠道菌和道菌和道菌和道菌和肠肠道致病菌道致病菌道致病菌道致病菌zhsun@94 4.按培养基的用途分按培养基的用途分–⑴⑴⑴⑴种子培养基种子培养基种子培养基种子培养基 营营养养养养较为较为丰富丰富丰富丰富 ，氮源比例，氮源比例，氮源比例，氮源比例较较高高高高–⑵⑵⑵⑵发发酵培养基酵培养基酵培养基酵培养基 成分成分成分成分较较粗，碳源比例粗，碳源比例粗，碳源比例粗，碳源比例较较高；高；高；高；来源来源来源来源较较广，成本广，成本广，成本广，成本较较低低低低–⑶⑶⑶⑶菌种保藏培养基菌种保藏培养基菌种保藏培养基菌种保藏培养基 等等zhsun@955.根据所培养微生物的微生物根据所培养微生物的微生物类群来分群来分§ §细细菌培养基菌培养基菌培养基菌培养基————营营养肉养肉养肉养肉汤汤（（（（nutrient broth)nutrient broth)：：：： 牛肉膏牛肉膏牛肉膏牛肉膏 3g3g；；；； 水水水水 1000ml1000ml；；；； 蛋白蛋白蛋白蛋白胨胨 5g 5g ；；；； pH 7.2~7.4pH 7.2~7.4§ §放放放放线线菌培养基菌培养基菌培养基菌培养基————高氏高氏高氏高氏1 1号：号：号：号： 可溶性淀粉可溶性淀粉可溶性淀粉可溶性淀粉 20g20g；；；； KNOKNO3 3 1g; K 1g; K2 2HPOHPO4 4 1g1g MgSOMgSO4 4 0.5g 0.5g NaClNaCl 1g; FeSO 1g; FeSO4 4•7H•7H2 2O 0.5gO 0.5g 水水水水 1000ml; pH 7.2~7.41000ml; pH 7.2~7.4§ §霉菌培养基霉菌培养基霉菌培养基霉菌培养基————查查氏（氏（氏（氏（zapekzapek) )培养基：培养基：培养基：培养基： 蔗糖蔗糖蔗糖蔗糖 30g; 30g; KClKCl 0.5g; MgSO 0.5g; MgSO4 4.H.H2 2O 0.5g;O 0.5g; FeSO FeSO4 4 0.5g 0.5g 水水水水 1000ml; K1000ml; K2 2HPOHPO4 4 1g; 1g; NaNO NaNO3 3 3g; pH 6.7 3g; pH 6.7§ §酵母菌培养基酵母菌培养基酵母菌培养基酵母菌培养基————麦芽汁培养基麦芽汁培养基麦芽汁培养基麦芽汁培养基zhsun@96三、配制三、配制过程程应注意的注意的问题§1.营养成分的溶解养成分的溶解 A A、、、、 缓缓冲性物冲性物冲性物冲性物质质 B B、、、、 高温易破坏高温易破坏高温易破坏高温易破坏组组分分分分 C C、、、、 易沉淀的易沉淀的易沉淀的易沉淀的组组分分分分 D D、高温、高温、高温、高温发发生反生反生反生反应应的的的的组组分分分分 E E、、、、 微量物微量物微量物微量物质质§2．．PH值及及Aw§3．胶体．胶体强度度§4．．灭菌菌zhsun@97四、配制培养基的步四、配制培养基的步骤•确定培养基配方后确定培养基配方后•⑴⑴计算称量；算称量；⑵⑵加水溶解；加水溶解；⑶⑶调节pH ；；⑷⑷过滤分装；分装；⑸⑸加塞包扎：加塞包扎：⑹⑹加加压灭菌。

菌zhsun@98•采取什么方法能分离到能分解并利用苯作采取什么方法能分离到能分解并利用苯作为碳源和能源物碳源和能源物质的的细菌菌纯培养物培养物?•与促与促进扩散相比，微生物通散相比，微生物通过主主动运运输吸吸收收营养物养物质的的优点是什么点是什么?zhsun@99氧化还原电位（Eh）•度度量量某某氧氧化化还还原原系系统统中中的的还还原原剂剂释释放放电电子子或或氧氧化化剂剂接受接受电电子子趋势趋势的一种指的一种指标标•影响影响EhEh的因素的因素– –与氧分与氧分压压有关有关– –受受pHpH影响pH↓pH↓或或[O[O2 2]↑]↑，，Eh↑Eh↑– –通通入入0 02 2、、H H2 2、、空空气气，，加加抗抗坏坏血血酸酸、、巯巯基基乙乙酸酸、、葡葡萄萄糖糖等等可改可改变环变环境的境的EhEh•EhEh影响微生物的机理影响微生物的机理细细胞内胞内许许多多酶类酶类活性，活性，细细胞呼吸作用胞呼吸作用zhsun@100•氧化氧化还还原原电电位的位的测测定定– –电电位位计计– –氧化氧化还还原指示原指示剂剂• •刃天青刃天青• •美美兰兰•微生物微生物对对培养基氧化培养基氧化还还原原电电位的要求位的要求– –一般好氧菌：一般好氧菌：+300+300～～+400 +400 mvmv– –兼性兼性厌厌氧菌：氧菌：+100 +100 mvmv以上有氧呼吸；以上有氧呼吸；+100 +100 mvmv以下以下发发酵酵产产能能– –厌厌氧菌：氧菌：+100 +100 mvmv以下以下厌厌氧培养氧培养• •驱驱氧氧• •添加添加还还原原剂剂：抗坏血酸、：抗坏血酸、巯巯基乙酸、硫化基乙酸、硫化钠钠、半胱氨酸、、半胱氨酸、铁铁屑、谷胱甘屑、谷胱甘肽肽、庖肉（瘦肉粒）、庖肉（瘦肉粒）– –加入加入铁铁屑的培养基：－屑的培养基：－400 400 mvmv。