营养物质进入细胞的方式.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,细胞膜是控制营养物质进出细胞的主要屏障，具选择通透性影响营养物质进入细胞的主要因素：,(1)营养物质的性质 分子质量，电负性，结构等,(2)细胞所处的环境 温度，pH值，渗透压，外表活性剂等,(3)细胞的结构和功能种类，菌龄，生理状态，代谢活性,第三节 营养物质进入细胞的方式,一、营养物质进入细胞的方式,1、单纯,扩散(,simple diffusion),2、促进扩散(,facilitated diffusion),3、,主动运输(,active transport),4、,基团移位(,group translocation),1.单纯扩散simple diffusion,又称“被动扩散passive transport,属物理扩散不需能量，无载体参与，以浓差为动力，高浓向低浓扩散,特点：,非特异性，高浓向低浓扩散；,有一定选择性原生质膜上含水小孔的大小和形状；,不发生反响，性质结构不变；,不需能，依靠浓差；,运送速度随浓差降低而减小物质跨膜扩散的能力和速率与该物质的性质有关,分子量小、脂溶性、极性小的物质易通过扩散进出细胞。

扩散并不是微生物细胞吸收营养物质的主要方式,水是唯一可通过扩散自由通过原生质膜的分子,脂肪酸、乙醇、甘油、苯、一些气体分子(,O,2,、CO,2,),及某些氨基酸在一定程度上可通过扩散进出细胞2.促进扩散facilitated diffusion,载体蛋白参与，不需能量，以浓差为动力，由高浓向低浓运送运送物质：糖，氨基酸真核微生物中作用明显；,甘油沙门氏菌，非原核生物的重要运输方式；,载体只影响物质的运输速率，并不改变该物质在膜内外形成的动态平衡状态促进扩散速度比单纯扩散快；,这种性质类似于酶的作用特征，因此载体蛋白也称为透过酶；,透过酶大都是诱导酶,只有在环境中存在机体生长所需的营养物质时，相应的透过酶才合成浓度梯度,运输速度,被动扩散,促进扩散,特点：,质膜上的载体蛋白具较高的专一性；被运输物质的分子结构不发生变化；运输速率与胞内外营养物质的浓度差成正比，当浓度差到达一定值时，载体产生饱和效应，运输速度不再随胞内外物质的浓度差的增加而增加3.主动运输active transport,一类需要提供能量包括ATP、质子动势或离子泵等并通过细胞膜上特异性载体蛋白构型的变化，而使膜外环境中低浓度的溶质运入膜内的一种物质运送方式。

运输物质所需能量来源：,好氧型微生物与兼性厌氧微生物直接利用呼吸能；,厌氧型微生物利用化学能(,ATP)；,光合微生物利用光能；,嗜盐细菌通过紫膜利用光能,运送物质：,无机离子 K+等；,糖乳糖，麦芽糖，葡萄糖等；,大局部氨基酸和有机酸特点：,需载体蛋白参与；,载体蛋白具有较强的专一性；,载体蛋白通过构象变化而改变与被运送物质之间的亲和力，载体蛋白构象变化需消耗能量；,4.基团转位(,group translocation),需载体蛋白，耗能，被运送物质分子结构发生变化,特点：,需能量；,需载体蛋白；,逆浓差运输；,运输具有专一性；,物质在运送过程中发生化学变化磷酸化，磷酸基团来源于PEP,(1)PEP+HPr,磷酸,HPr+,丙酮酸,磷酸,HPr+,葡萄糖 6-磷酸葡萄糖+,HPr,运送机制：,磷酸转移酶系统PTS,包括:酶非特异性，胞内,酶a 非特异性，胞内,酶b 特异性，亲水性，接近膜,酶c特异性，疏水性，膜上,HPr 热稳载体蛋白 非特异性，膜上,基团转位主要存在于厌氧型和兼性厌氧型细菌中，主要用于糖的运输目前尚未在好氧型细菌及真核生物中发现这种运输方式；,尚未发现氨基酸通过这种方式运输。

第四节 培养基medium，media,培养基是人工配制的，适合于微生物生长繁殖或产生代谢产物的营养基质一、培养基的分类,按对培养基中材料的了解情况分,按培养基的物理状态分,按培养基的功能分,按培养基使用的目的分,二、配制培养基的原那么,营养成分配比、渗透压、pH值、氧化复原电位,一、,培养基的种类,1按对培养基成份的了解情况划分,1天然培养基(complex medium),定义：指利用动植物、微生物或其它天然来源的难以确切知道其化学成分的原料所配成的培养基培养基可分为天然培养基、合成培养基和半合成培养基特点：培养基化学成分复杂，营养丰富，原料来源充足，价格低廉用途：适宜于实验室和大生产之用举例：培养酵母和霉菌的麦芽汁培养基属于此类实验室常用的天然营养物质,2合成培养基(synthetic medium),定义：采用化学成分的纯试剂所配成的培养基，也称组合培养基(chemically defined medium)特点：这类培养基成清楚确，重复性强用途：适用于做分类鉴定，生物测定、选种育种等方面的研究举例：培养放线菌的高氏一号培养基，培养真菌的查氏培养基3半合成培养基(semi-synthetic medium),定义：主要以化学试剂配制，同时还加有某种或某些天然成分的培养基，也称半组合培养基。

即在合成培养基中参加某种天然成分而制成的培养基特点：培养基中局部成分清楚，局部成分不清楚用途：适合于大多数微生物的培养大多数培养基都属此类举例：营养琼脂NA中除含有天然的牛肉膏和蛋白胨外，还有成清楚确的氯化钠2根据物理状态划分,固体培养基(,solid medium),半固体培养基(,semi-solid medium),液体培养基(,liquid medium),天然固体基质制成的固体培养基，如马铃薯块、麸皮培养基；二是在液体培养基中添加凝固剂而制成的固体培养基用于微生物别离、鉴定、计数、测定、保藏等,生产上固体种子培养，某些产品的发酵培养基液体培养基中参加少量的凝固剂而使之呈半固体状态的一类培养基0.20.7琼脂)常用于观察细菌运动特征，噬菌体效价鉴定以及厌氧菌培养等不含任何凝固剂，其组分均匀，呈液体状态，用途广泛常用于微生物生理代谢的各种研究，也是大规模工业发酵生产上普遍采用的培养基凝固剂特点和种类,不被微生物液化、分解和利用；,在微生物生长的温度范围内保持固体状态；,凝固点的温度对微生物无害；,不会因高温灭菌而受到破坏；,透明度好、凝固力强；,配制方便，价格低廉理想的凝固剂应具备以下条件：,琼脂和明胶用作凝固剂的性能比较,凝固剂,微生物利用程度,融化温度,凝固点,化学本质,常用量,琼脂,绝大多数不利用,96,4045,聚半乳糖硫酸酯,0.52%,明胶,大多数利用（作氮源）,25,20,动物蛋白,512%,1鉴别培养基(differential medium),一类含有某种代谢产物指示剂的培养基。

微生物在这类培养基上生长后，分泌的代谢产物与指示剂起反响产生某种明显的特征性变化，根据这种变化将该种微生物与其它微生物区分开来3按功能划分,培养基分成鉴别培养基和选择培养基,伊红-美兰培养基EMB可用于鉴别大肠杆菌、沙门氏菌、志贺氏菌等肠道微生物大肠杆菌能强烈分解乳糖而产生大量的混合酸，使菌体外表带H+，染上酸性染料伊红，又因伊红与美兰结合，引起菌落被染上深紫色，反射光下呈绿色金属光泽鉴别培养基举例,2选择培养基(selective medium),根据某类微生物的特殊营养要求或对某种物理化学因子的抗性而设计出来的一类培养基即根据被别离微生物的特性，采用“投其所好、取其所抗的原那么设计的培养基目的：增殖少数,手段：“投其所好,混合样品 选择性培养基 成为,中劣势菌 优势菌,目的：抑制多数菌,手段：“取其所抗,选择培养基 根底培养基+嗜好营养物,根底培养基+抑制剂,以纤维素或石蜡油为唯一碳源的选择性培养基，可以从混杂的微生物群体中别离出能分解纤维素或石蜡油的微生物缺乏氮源的选择性培养基可用来别离固氮微生物,抑制剂：,青霉素抑制G+细菌 别离G-细菌,抗生素 氯霉素，链霉素抑制细菌 别离酵母菌，霉菌,放线菌酮抑制酵母，霉菌 别离细菌，放线菌,结晶紫：抑制G+别离G-,染料 胆盐：抑制G+别离G-,孟加拉红：抑制细菌、放线菌 别离酵母，霉菌,其它 叠氮化钠：抑制霉菌 别离乳酸菌,10%酚数滴：抑制细菌，霉菌 别离放线菌,用于选择性的物理因素有：温度，氧气，pH值，渗透压等,如何从土样中别离产蛋白酶或淀粉酶的芽孢杆菌？,1将样品接入装有肉汤培养基的三角瓶中，80 水浴处理10分钟，然后 37振荡培养24h；,2将菌液适当稀释后，在酪素平板或淀粉平板鉴别性培养基上进行涂布别离；,3挑取透明圈直径与菌落直径比值较大的菌落，保存于斜面，然后进行摇瓶发酵，测定其发酵性能。

1种子培养基,用于培养菌种，营养成分相比照较丰富以长好菌体为目标，同时兼顾菌种对发酵培养基的适应能力4,按培养基使用目的划分,2发酵培养基,以获得最大强度的代谢产物为目的它的原料来源一般较粗放，有时还在发酵培养基中添加前体、促进剂或抑制剂，以利获得最多的发酵产品3生化测定培养基,主要用于测定某种微生物的特定生理特征所用的培养基一般为合成培养基，组成成清楚确、恒定，以保证测定工作的可靠性和重复性任何培养基都应该具备微生物生长所需要六大营养要素,任何培养基一旦配成，必须立即进行灭菌处理,常规高压蒸汽灭菌：,0.1MPa,(121),15-30min,；,0.,056MPa,(112.6),15-30min,有时某些成分进行分别灭菌；,加热容易造成结构破坏的成分需过滤除菌,二、配制培养基的原那么,配制培养基的4个根本原那么：,1.,营养协调；,2.,物理、化学条件适宜；,3.目的明确；,4.经济节约,1.,营养协调,营养物质的浓度适宜；,营养物质之间的配比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的生长，反而起到抑制或杀菌作用培养基中各营养物质之间的浓度配比也直接影响微生物的生长繁殖和(或)代谢产物的形成和积累，其中碳氮比(,C/N),的影响较大。

C/N,比：培养基所含碳源中碳原子的摩尔数与氮源中氮原子的,摩尔数之比发酵生产谷氨酸时：,C/N比为4/1时，菌体大量繁殖，谷氨酸积累少；,C/N比为3/1时，菌体繁殖受到抑制，谷氨酸产量那么大量增加2.,理化条件适宜,1渗透压；,2pH值；,3氧化复原电位；,渗透压大小由溶液中所含的分子或离子的质点数决定等重的物质，如果其分子或离子越小，那么质点数越多，因而产生的渗透压越大等渗溶液：适宜微生物生长；,高渗溶液：细胞发生质壁别离；,低渗溶液：细胞吸水膨胀,1渗透压osmotic presure和水活度,2pH,培养基的,pH,必须控制在一定的范围内，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：,pH7.08.0,;放线菌：,pH7.58.5,;,酵母菌：,pH3.86.0;,霉 菌：,pH4.05.8,;,为了维持培养基pH的相对恒定，通常在培养基中参加pH缓冲剂，或在进行工业发酵时补加酸、碱内源调节 缓冲液：K2HPO4/KH2PO4pH 6.47.2,调节方式 固体碳酸盐：CaCO3,外源调节：流加酸或碱,调节pH值的方法还有流加碳源降低pH或氮源(升高pH)，也可以通过控制通气量。

3氧化复原电位,氧化复原电位又称氧化复原电势redox potential，是度量某氧化复原系统中的复原剂释放电子或氧化剂接受电子趋势的一种指标，其单位是V伏或mV毫伏不同类型微生物生长对氧化复原电位()的要求不同,好氧性微生物：+0.1伏以上时可正常生长,以+0.3+0.4伏为宜；,厌氧性微生物：低于+0.1伏条件下生长；,兼性厌氧微生物：+0.1伏以上时进行好氧呼吸,+0.1伏以下时进行发酵氧化复原电位与氧分压和pH有关,也受某些微生物代谢产物的影响,增加通气量(如振荡培养、搅拌)提高培养基的氧分压，或参加,氧化剂，从而增加值；,培养基中参加抗坏血酸(0.1%)、硫化氢。