1、第四章微生物營養(yǎng)與培養(yǎng)基營養(yǎng)物：營養(yǎng)物： 能為機(jī)體生命活動提供結(jié)構(gòu)物質(zhì)、能量、能為機(jī)體生命活動提供結(jié)構(gòu)物質(zhì)、能量、代謝調(diào)節(jié)物質(zhì)和良好的生理環(huán)境的物質(zhì)稱為代謝調(diào)節(jié)物質(zhì)和良好的生理環(huán)境的物質(zhì)稱為營養(yǎng)物。營養(yǎng)物。營養(yǎng)：營養(yǎng)： 指生物體從外部環(huán)境攝取其生命活動所指生物體從外部環(huán)境攝取其生命活動所必須的能量和物質(zhì)，以滿足其生長和繁殖需必須的能量和物質(zhì)，以滿足其生長和繁殖需要的一種生理功能要的一種生理功能 。 第一節(jié)第一節(jié) 微生物的六類營養(yǎng)要素微生物的六類營養(yǎng)要素 第二節(jié)第二節(jié) 微生物的營養(yǎng)類型微生物的營養(yǎng)類型 第三節(jié)第三節(jié) 營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的方式營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的方式 第四節(jié)第四節(jié) 培養(yǎng)基培養(yǎng)基 第一節(jié)

2、第一節(jié) 微生物的六類營養(yǎng)要素微生物的六類營養(yǎng)要素 一、一、細(xì)胞化學(xué)組成細(xì)胞化學(xué)組成1 1、元素水平、元素水平 主要是主要是C C、H H、O O、N N（占干重（占干重90-97%90-97%），和各種礦物質(zhì)元），和各種礦物質(zhì)元素（依次為素（依次為P P、S S、K K、MgMg、 Ca Ca、FeFe、ZnZn、MnMn等）。等）。2 2、化合物水平、化合物水平 水分、蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪、核酸和無機(jī)鹽水分、蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪、核酸和無機(jī)鹽 等。等。二、微生物的六種營養(yǎng)要素及其功能二、微生物的六種營養(yǎng)要素及其功能主要功能：提供合成原生質(zhì)和代謝產(chǎn)物原料；產(chǎn)生合成反應(yīng)主要功能：提供合成

3、原生質(zhì)和代謝產(chǎn)物原料；產(chǎn)生合成反應(yīng)及生命活動所需能量；調(diào)節(jié)新陳代謝。及生命活動所需能量；調(diào)節(jié)新陳代謝。（一）碳源：（一）碳源： 1 1、定義：凡可構(gòu)成微生物細(xì)胞和代謝產(chǎn)物中碳架來源的營養(yǎng)、定義：凡可構(gòu)成微生物細(xì)胞和代謝產(chǎn)物中碳架來源的營養(yǎng)物質(zhì)稱為碳源。物質(zhì)稱為碳源。2 2、生理功能：、生理功能： 構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)，供給微生物生長發(fā)育所需要的能量。構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)，供給微生物生長發(fā)育所需要的能量。3 3、碳源譜碳源譜(1)(1)碳源譜特點(diǎn)碳源譜特點(diǎn)1 1）微生物能利用的碳源類型大大超過了動物界或植物界所能）微生物能利用的碳源類型大大超過了動物界或植物界所能利用的碳化合物。利用的碳化合物。2 2）不同種的

4、微生物其具體碳源利用范圍是很懸殊的。）不同種的微生物其具體碳源利用范圍是很懸殊的。3 3）凡必須利用有機(jī)碳源的微生物，就是為數(shù)眾多的異養(yǎng)微生）凡必須利用有機(jī)碳源的微生物，就是為數(shù)眾多的異養(yǎng)微生物，凡能利用無機(jī)碳源的微生物，則是自養(yǎng)微生物。物，凡能利用無機(jī)碳源的微生物，則是自養(yǎng)微生物。4 4）對異養(yǎng)微生物來說，它的碳源同時(shí)又充作能源，這時(shí)，可）對異養(yǎng)微生物來說，它的碳源同時(shí)又充作能源，這時(shí)，可認(rèn)為碳源是一種雙功能的營養(yǎng)物。認(rèn)為碳源是一種雙功能的營養(yǎng)物。 (2) (2) 利用順序利用順序 對異養(yǎng)微生物來說，其最適碳源則是對異養(yǎng)微生物來說，其最適碳源則是“”型。其中，糖型。其中，糖類是最廣泛利用的碳

5、源，其次是醇類、有機(jī)酸類和脂類等。類是最廣泛利用的碳源，其次是醇類、有機(jī)酸類和脂類等。在糖類中，單糖勝于雙糖和多糖，己糖勝于戊糖，葡萄糖、在糖類中，單糖勝于雙糖和多糖，己糖勝于戊糖，葡萄糖、果糖勝于甘露糖、半乳糖；在多糖中，淀粉明顯地優(yōu)于纖果糖勝于甘露糖、半乳糖；在多糖中，淀粉明顯地優(yōu)于纖維素或幾丁質(zhì)等純多糖，純多糖則優(yōu)于瓊脂等雜多糖和其維素或幾丁質(zhì)等純多糖，純多糖則優(yōu)于瓊脂等雜多糖和其他聚合物。他聚合物。（二）氮源（二）氮源1 1、定義：凡是構(gòu)成微生物的細(xì)胞物質(zhì)或代謝產(chǎn)物中氮素、定義：凡是構(gòu)成微生物的細(xì)胞物質(zhì)或代謝產(chǎn)物中氮素來源的營養(yǎng)物質(zhì)稱為氮源。來源的營養(yǎng)物質(zhì)稱為氮源。2 2、生理功能：、

6、生理功能： 主要是提供合成原生質(zhì)和細(xì)胞其他結(jié)構(gòu)的原料，一般主要是提供合成原生質(zhì)和細(xì)胞其他結(jié)構(gòu)的原料，一般不作能源。不作能源。 3 3、氮源譜、氮源譜(1)(1)氮源譜特點(diǎn)氮源譜特點(diǎn)1 1）微生物的氮源譜大大廣于動物或植物的。）微生物的氮源譜大大廣于動物或植物的。2 2）氨基酸自養(yǎng)型和異養(yǎng)型生物：）氨基酸自養(yǎng)型和異養(yǎng)型生物： 氨基酸自養(yǎng)型生物：不需要氨基酸作為氮源的，它們能把非氨氨基酸自養(yǎng)型生物：不需要氨基酸作為氮源的，它們能把非氨基酸類的簡單氮源自行合成所需要的一切氨基酸?；犷惖暮唵蔚醋孕泻铣伤枰囊磺邪被?。氨基酸異養(yǎng)型生物：需要從外界吸收現(xiàn)成的氨基酸作氮源。氨基酸異養(yǎng)型生物：需要從外

7、界吸收現(xiàn)成的氨基酸作氮源。3 3）無機(jī)的氮源物質(zhì)一般不提供能量，只有極少數(shù)的化能自養(yǎng)）無機(jī)的氮源物質(zhì)一般不提供能量，只有極少數(shù)的化能自養(yǎng)細(xì)菌如硝化細(xì)菌可利用銨態(tài)氮和硝態(tài)氮作為氮源和能源。細(xì)菌如硝化細(xì)菌可利用銨態(tài)氮和硝態(tài)氮作為氮源和能源。4 4）速效氮源和遲效氮源：）速效氮源和遲效氮源： 含蛋白質(zhì)的有機(jī)氮源稱為遲效性氮源；而無機(jī)氮源或以蛋含蛋白質(zhì)的有機(jī)氮源稱為遲效性氮源；而無機(jī)氮源或以蛋白質(zhì)的各種降解產(chǎn)物形式存在的有機(jī)氮源則被稱為速效氮源。白質(zhì)的各種降解產(chǎn)物形式存在的有機(jī)氮源則被稱為速效氮源。5)5)生理酸性、堿性、中性鹽生理酸性、堿性、中性鹽 (2) (2) 利用順序利用順序 一般說來，異養(yǎng)微

8、生物對氮源利用的順序是：一般說來，異養(yǎng)微生物對氮源利用的順序是：“N Nc cH Ho o”或或“N Nc cH Ho ox x”類優(yōu)類優(yōu)“N NH H”類，更優(yōu)類，更優(yōu)于于“N No o”類，而最不易被利用的則是類，而最不易被利用的則是“N N”類。類。（三）能源（三）能源1 1、定義：能源是指能為微生物的生命活動提供最初能量來、定義：能源是指能為微生物的生命活動提供最初能量來源的營養(yǎng)物或輻射能。源的營養(yǎng)物或輻射能。2 2、能源譜、能源譜 （1 1）能作化能自養(yǎng)微生物能源的物質(zhì)都是一些還原態(tài)的無）能作化能自養(yǎng)微生物能源的物質(zhì)都是一些還原態(tài)的無機(jī)物質(zhì)，能氧化利用這些物質(zhì)的微生物都是細(xì)菌。機(jī)物質(zhì)

9、，能氧化利用這些物質(zhì)的微生物都是細(xì)菌。（2 2）一種營養(yǎng)物常有一種以上營養(yǎng)要素功能，即除單功能）一種營養(yǎng)物常有一種以上營養(yǎng)要素功能，即除單功能營養(yǎng)物外，還存在雙功能、三功能營養(yǎng)物的情況。營養(yǎng)物外，還存在雙功能、三功能營養(yǎng)物的情況。 （四）生長因子（四）生長因子1 1、定義：一類對微生物正常代謝必不可少且又不能從簡單的碳、定義：一類對微生物正常代謝必不可少且又不能從簡單的碳、氮源自行合成的所需極微量的有機(jī)物。氮源自行合成的所需極微量的有機(jī)物。2 2、作用：輔酶或酶活化。、作用：輔酶或酶活化。3 3、種類：維生素、種類：維生素、AAAA、basebase、FAFA等。等。(1)(1)維生素：因?yàn)樗?/p>

10、只是作為酶的活性基，所以需要量一股很少。維生素：因?yàn)樗皇亲鳛槊傅幕钚曰?，所以需要量一股很少?2)(2)氨基酸：需要量較大，比維生素的需要量大幾千倍。氨基酸：需要量較大，比維生素的需要量大幾千倍。嘌呤、嘧啶及它們的衍生物：主要功能是構(gòu)成核酸和輔酶。嘌呤、嘧啶及它們的衍生物：主要功能是構(gòu)成核酸和輔酶。(4)(4)脂肪酸等組成細(xì)胞膜的類脂成分。脂肪酸等組成細(xì)胞膜的類脂成分。4 4、生長因子與微生物的關(guān)系、生長因子與微生物的關(guān)系(1)(1)生長因子自養(yǎng)型微生物：生長因子自養(yǎng)型微生物： 不需要外界提供生長因子的微生物，包括多數(shù)真菌、放線不需要外界提供生長因子的微生物，包括多數(shù)真菌、放線菌、霉菌。菌、

11、霉菌。 (2)(2)生長因子異養(yǎng)型微生物生長因子異養(yǎng)型微生物 需要多種生長因子的微生物，包括乳酸菌、動植物致病菌、需要多種生長因子的微生物，包括乳酸菌、動植物致病菌、原生動物、支原體等。原生動物、支原體等。 (3)(3)生長因子過量合成微生物生長因子過量合成微生物 指在其代謝活動中不僅能合成而且可以在自己細(xì)胞中大量指在其代謝活動中不僅能合成而且可以在自己細(xì)胞中大量累積維生素等生長因子的微生物。在實(shí)踐上將它們作為維生素累積維生素等生長因子的微生物。在實(shí)踐上將它們作為維生素等的生產(chǎn)菌。等的生產(chǎn)菌。5 5、來源：酵母膏、玉米漿、黃豆餅粉、動植物組織液、麥芽、來源：酵母膏、玉米漿、黃豆餅粉、動植物組織

12、液、麥芽汁等，復(fù)合維生素。汁等，復(fù)合維生素。（五）無機(jī)鹽（五）無機(jī)鹽1 1、種類、種類(1)(1)大量元素：凡是生長所需濃度在大量元素：凡是生長所需濃度在1010-3-31010-4-4mol/Lmol/L范圍內(nèi)的元范圍內(nèi)的元素，可稱為大量元素，包括素，可稱為大量元素，包括P P、S S、K K、MgMg、CaCa、NaNa和和FeFe等。等。(2)(2)微量元素：凡是生長所需濃度在微量元素：凡是生長所需濃度在1010-6-61010-8-8mol/Lmol/L范圍內(nèi)的元范圍內(nèi)的元素，則稱為微量元素，包括素，則稱為微量元素，包括CuCu、ZnZn、MnMn、MoMo、和和CoCo等。等。2 2

13、、功能：構(gòu)成細(xì)胞的組成成分；調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓、功能：構(gòu)成細(xì)胞的組成成分；調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓；作為酶的作為酶的激活劑；調(diào)節(jié)氫離子濃度激活劑；調(diào)節(jié)氫離子濃度pHpH、氧化還原電位氧化還原電位EhEh等等；作為無氧呼作為無氧呼吸時(shí)的氫受體以及某些自養(yǎng)微生物的能源等。吸時(shí)的氫受體以及某些自養(yǎng)微生物的能源等。3 3、無機(jī)元素來源：、無機(jī)元素來源： （1 1）大量元素：加入有關(guān)化學(xué)試劑，其中首選的是）大量元素：加入有關(guān)化學(xué)試劑，其中首選的是K K2 2HPOHPO4 4及及MgSOMgSO4 4 。一些無機(jī)元素加入鹽：一些無機(jī)元素加入鹽： （2 2）微量元素：除配制精細(xì)培養(yǎng)基，一般不加入。）微量元素：除配制精細(xì)

14、培養(yǎng)基，一般不加入。 （六）水（六）水 1 1、生理功能：組成成分；反應(yīng)介質(zhì)；物質(zhì)運(yùn)輸媒體；熱的、生理功能：組成成分；反應(yīng)介質(zhì)；物質(zhì)運(yùn)輸媒體；熱的良導(dǎo)體。良導(dǎo)體。2 2、存在狀態(tài)：游離態(tài)（溶媒）和結(jié)合態(tài)（結(jié)構(gòu)組成）、存在狀態(tài)：游離態(tài)（溶媒）和結(jié)合態(tài)（結(jié)構(gòu)組成） 。 游離水的多少可用水活度游離水的多少可用水活度awaw來表示。水活度是指在相同來表示。水活度是指在相同的溫度和壓力下，體系中溶液的水的蒸汽壓與純水的蒸汽壓的溫度和壓力下，體系中溶液的水的蒸汽壓與純水的蒸汽壓之比，即：之比，即： 第二節(jié)第二節(jié) 微生物的營養(yǎng)類型微生物的營養(yǎng)類型營養(yǎng)類型是指根據(jù)微生物生長所需的主要營養(yǎng)要素即能源和碳營養(yǎng)類型

15、是指根據(jù)微生物生長所需的主要營養(yǎng)要素即能源和碳源的不同而劃分的微生物類型。源的不同而劃分的微生物類型。 一、一、微生物營養(yǎng)類型的分類微生物營養(yǎng)類型的分類 依碳源不同：依碳源不同：異養(yǎng)型：不能以異養(yǎng)型：不能以COCO2 2或可溶性碳酸鹽為主要或唯一碳源?；蚩扇苄蕴妓猁}為主要或唯一碳源。 自養(yǎng)型：能以自養(yǎng)型：能以COCO2 2或可溶性碳酸鹽為主要或唯一碳源?；蚩扇苄蕴妓猁}為主要或唯一碳源。依能源不同：依能源不同：光能營養(yǎng)型：光反應(yīng)產(chǎn)能。光能營養(yǎng)型：光反應(yīng)產(chǎn)能。化能營養(yǎng)型：物質(zhì)氧化產(chǎn)能。化能營養(yǎng)型：物質(zhì)氧化產(chǎn)能。依氫供體不同：依氫供體不同：無機(jī)營養(yǎng)型：以無機(jī)化合物為氫供體。無機(jī)營養(yǎng)型：以無機(jī)化合物為

16、氫供體。有機(jī)營養(yǎng)型：以有機(jī)物作為氫供體。有機(jī)營養(yǎng)型：以有機(jī)物作為氫供體。 二、二、微生物的營養(yǎng)類型微生物的營養(yǎng)類型1 1、光能自養(yǎng)型（光能無機(jī)營養(yǎng)型）微生物光能自養(yǎng)型（光能無機(jī)營養(yǎng)型）微生物 利用光能為能源，以二氧化碳利用光能為能源，以二氧化碳( (COCO2 2) )或可溶性的碳酸鹽或可溶性的碳酸鹽( (COCO2-2-3 3) )作為唯一的碳源或主要碳源。以無機(jī)化合物作為唯一的碳源或主要碳源。以無機(jī)化合物( (水、硫化水、硫化氫、硫代硫酸鈉等氫、硫代硫酸鈉等) )為氫供體，還原為氫供體，還原COCO2 2，生成有機(jī)物質(zhì)。生成有機(jī)物質(zhì)。 光能自養(yǎng)型微生物主要是一些藍(lán)細(xì)菌、紅硫細(xì)菌、綠硫光能自

17、養(yǎng)型微生物主要是一些藍(lán)細(xì)菌、紅硫細(xì)菌、綠硫細(xì)菌等少數(shù)微生物，它們由于含光合色素，能使光能轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)菌等少數(shù)微生物，它們由于含光合色素，能使光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能化學(xué)能( (ATP)ATP)，供細(xì)胞直接利用。供細(xì)胞直接利用。2 2、化能自養(yǎng)（化能無機(jī)營養(yǎng)型）微生物化能自養(yǎng)（化能無機(jī)營養(yǎng)型）微生物 以無機(jī)物氧化所產(chǎn)生的化學(xué)能為能源、以各自合適的無以無機(jī)物氧化所產(chǎn)生的化學(xué)能為能源、以各自合適的無機(jī)化合物為氫供體，去還原機(jī)化合物為氫供體，去還原COCO2 2或者可溶性碳酸鹽合成有機(jī)物或者可溶性碳酸鹽合成有機(jī)物質(zhì)。如亞硝酸細(xì)菌、硝酸細(xì)菌、鐵細(xì)菌、硫細(xì)菌、氫細(xì)菌就質(zhì)。如亞硝酸細(xì)菌、硝酸細(xì)菌、鐵細(xì)菌、硫細(xì)菌、氫細(xì)菌

18、就可以分別利用氧化可以分別利用氧化NHNH3 3、NONO2-2-、FeFe2+2+、H H2 2S S和和H H2 2產(chǎn)生的化學(xué)能來還產(chǎn)生的化學(xué)能來還原原COCO2 2，形成碳水化合物。形成碳水化合物。3 3、光能異養(yǎng)型（光能有機(jī)營養(yǎng)型）微生物光能異養(yǎng)型（光能有機(jī)營養(yǎng)型）微生物 以光能為能源，利用有機(jī)物作為供氫體，利用以光能為能源，利用有機(jī)物作為供氫體，利用COCO2 2或一些或一些簡單有機(jī)物作碳源，合成細(xì)胞的有機(jī)物質(zhì)。簡單有機(jī)物作碳源，合成細(xì)胞的有機(jī)物質(zhì)。4 4、化能異養(yǎng)型（化能有機(jī)營養(yǎng)型）微生物、化能異養(yǎng)型（化能有機(jī)營養(yǎng)型）微生物 其能源和碳源都來自于有機(jī)物，能源來自有機(jī)物的氧化其能源和

19、碳源都來自于有機(jī)物，能源來自有機(jī)物的氧化分解，分解，ATPATP通過氧化磷酸化產(chǎn)生，碳源直接取自于有機(jī)碳化臺通過氧化磷酸化產(chǎn)生，碳源直接取自于有機(jī)碳化臺物。它包括自然界絕大多數(shù)的細(xì)菌，全部的放線菌、真菌和物。它包括自然界絕大多數(shù)的細(xì)菌，全部的放線菌、真菌和原生動物。原生動物。 第三節(jié)第三節(jié) 營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的方式營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的方式營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入微生物細(xì)胞的方法和速率取決于以下諸因素：營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入微生物細(xì)胞的方法和速率取決于以下諸因素： (1) (1)營養(yǎng)物質(zhì)的性質(zhì)：包括分子大小、電荷、結(jié)構(gòu)及光學(xué)異構(gòu)類營養(yǎng)物質(zhì)的性質(zhì)：包括分子大小、電荷、結(jié)構(gòu)及光學(xué)異構(gòu)類型等。型等。 大分子：先水解為小分子，再

20、吸收。大分子：先水解為小分子，再吸收。 脂溶性物質(zhì)：易透過。脂溶性物質(zhì)：易透過。 離子化合物：弱快強(qiáng)慢（極性）離子化合物：弱快強(qiáng)慢（極性）（2 2）細(xì)胞）細(xì)胞( (即質(zhì)膜即質(zhì)膜) )所處的環(huán)境條件：即滲透壓、所處的環(huán)境條件：即滲透壓、pHpH、溫度、氧分溫度、氧分壓、表面活性劑等。壓、表面活性劑等。 (3) (3)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能：如種類、表現(xiàn)形態(tài)、菌齡、生理狀態(tài)及細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能：如種類、表現(xiàn)形態(tài)、菌齡、生理狀態(tài)及代謝活性等。代謝活性等。一、一、單純擴(kuò)散單純擴(kuò)散 1 1、概念：單純擴(kuò)散又稱被動運(yùn)送，是指細(xì)胞膜這層疏水性屏障、概念：單純擴(kuò)散又稱被動運(yùn)送，是指細(xì)胞膜這層疏水性屏障可通過物理擴(kuò)散方

21、式讓許多小分子、非電離分子尤其是親脂性可通過物理擴(kuò)散方式讓許多小分子、非電離分子尤其是親脂性的分子被動地通過。的分子被動地通過。 2 2、特點(diǎn)：依靠胞內(nèi)外溶液濃度差，順濃度梯度運(yùn)輸，不消耗代、特點(diǎn)：依靠胞內(nèi)外溶液濃度差，順濃度梯度運(yùn)輸，不消耗代謝能，不需要載體蛋白，無特異性。以單純擴(kuò)散方式運(yùn)送的物謝能，不需要載體蛋白，無特異性。以單純擴(kuò)散方式運(yùn)送的物質(zhì)主要是水、二氧化碳、氧氣、甘油、乙醇等。質(zhì)主要是水、二氧化碳、氧氣、甘油、乙醇等。二、二、促進(jìn)擴(kuò)散促進(jìn)擴(kuò)散 1 1、概念：促進(jìn)擴(kuò)散是在不需要任何能量的情況下，利用細(xì)胞膜、概念：促進(jìn)擴(kuò)散是在不需要任何能量的情況下，利用細(xì)胞膜上的底物特異性載體蛋白在

22、膜的外側(cè)與溶質(zhì)分子結(jié)合。而在膜上的底物特異性載體蛋白在膜的外側(cè)與溶質(zhì)分子結(jié)合。而在膜的內(nèi)側(cè)釋放此溶質(zhì)而完成物質(zhì)的輸送。的內(nèi)側(cè)釋放此溶質(zhì)而完成物質(zhì)的輸送。2 2、特點(diǎn)：借助載體蛋白順濃度梯度運(yùn)輸，不耗能，有特異性。、特點(diǎn)：借助載體蛋白順濃度梯度運(yùn)輸，不耗能，有特異性。 三、三、主動運(yùn)送主動運(yùn)送 1 1、概念：主動運(yùn)送是指需要能量和載體蛋白的逆濃度梯度積、概念：主動運(yùn)送是指需要能量和載體蛋白的逆濃度梯度積累營養(yǎng)物質(zhì)的過程，是微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)的主要機(jī)制。累營養(yǎng)物質(zhì)的過程，是微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)的主要機(jī)制。 2 2、特點(diǎn)：吸收營養(yǎng)物的主要機(jī)制。逆濃度梯度運(yùn)輸，耗能，、特點(diǎn)：吸收營養(yǎng)物的主要機(jī)制。逆濃度

23、梯度運(yùn)輸，耗能，需載體蛋白，有特異性。氨基酸、乳糖等糖類、鈉、鈣等無機(jī)需載體蛋白，有特異性。氨基酸、乳糖等糖類、鈉、鈣等無機(jī)離子。離子。 四、基團(tuán)移位四、基團(tuán)移位1 1、概念：基團(tuán)移位是一種既需要特異性載體蛋白又需耗能、概念：基團(tuán)移位是一種既需要特異性載體蛋白又需耗能、且溶質(zhì)在運(yùn)送前后會發(fā)生分子結(jié)構(gòu)變化的運(yùn)送方式。且溶質(zhì)在運(yùn)送前后會發(fā)生分子結(jié)構(gòu)變化的運(yùn)送方式。2 2、特點(diǎn)：基團(tuán)移位由一個(gè)復(fù)雜的運(yùn)輸系統(tǒng)、特點(diǎn)：基團(tuán)移位由一個(gè)復(fù)雜的運(yùn)輸系統(tǒng)PTSPTS（磷酸轉(zhuǎn)移酶系磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)）來完成的耗能的逆濃度梯度的物質(zhì)輸送，運(yùn)輸過程中會發(fā)統(tǒng)）來完成的耗能的逆濃度梯度的物質(zhì)輸送，運(yùn)輸過程中會發(fā)生化學(xué)變化，運(yùn)

24、輸后不能跨膜運(yùn)出，且細(xì)胞膜和細(xì)胞質(zhì)的成分生化學(xué)變化，運(yùn)輸后不能跨膜運(yùn)出，且細(xì)胞膜和細(xì)胞質(zhì)的成分都參與了運(yùn)輸?；鶊F(tuán)移位主要用于糖的運(yùn)輸，此外在某些細(xì)菌都參與了運(yùn)輸?；鶊F(tuán)移位主要用于糖的運(yùn)輸，此外在某些細(xì)菌里脂肪酸、核苷、堿基等物質(zhì)也可通過這種方式運(yùn)輸。里脂肪酸、核苷、堿基等物質(zhì)也可通過這種方式運(yùn)輸。 3 3 、PTSPTS系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成(1)(1)熱穩(wěn)載體蛋白（熱穩(wěn)載體蛋白（HPrHPr）：）：熱穩(wěn)載體蛋白是一種低分子量的可熱穩(wěn)載體蛋白是一種低分子量的可溶性蛋白質(zhì)，它結(jié)合在細(xì)胞膜上，具有高能磷酸載體的作用溶性蛋白質(zhì)，它結(jié)合在細(xì)胞膜上，具有高能磷酸載體的作用（接受（接受PEPPEP的高能磷酸鍵并

25、交給的高能磷酸鍵并交給EIIEII）。）。(2)(2)酶酶1 1：酶：酶1 1是一種可溶性蛋白質(zhì)，存在于細(xì)胞質(zhì)中，不具有是一種可溶性蛋白質(zhì)，存在于細(xì)胞質(zhì)中，不具有特異性（是通用的），其作用是使特異性（是通用的），其作用是使HPrHPr被被PEPPEP磷酸化。磷酸化。(3)(3)酶酶2 2：酶：酶2 2有三種有三種IIaIIa、IIbIIb、IIcIIc，IIaIIa為細(xì)胞質(zhì)蛋白，無底為細(xì)胞質(zhì)蛋白，無底物特異性；物特異性；IIbIIb、IIcIIc為膜蛋白，對底物有特異性選擇作用，可為膜蛋白，對底物有特異性選擇作用，可誘導(dǎo)產(chǎn)生。酶誘導(dǎo)產(chǎn)生。酶2 2的作用是催化底物磷酸化。的作用是催化底物磷酸化。

26、 4 4、基團(tuán)移位運(yùn)輸糖的過程基團(tuán)移位運(yùn)輸糖的過程：(1)(1)熱穩(wěn)載體的激活：熱穩(wěn)載體的激活：HPrHPr在酶在酶1 1的作用下，被的作用下，被PEPPEP磷酸化。磷酸化。 PEP+ HPrPEP+ HPr丙酮酸丙酮酸+ +P-HPr (EI)P-HPr (EI)(2)(2)糖被磷酸化后運(yùn)入膜內(nèi)糖被磷酸化后運(yùn)入膜內(nèi)糖糖+ +P-HPrP-HPr糖糖- -P+HPr (EII)P+HPr (EII)五、四種運(yùn)送營養(yǎng)物質(zhì)方式的比較五、四種運(yùn)送營養(yǎng)物質(zhì)方式的比較第四節(jié)第四節(jié) 培養(yǎng)基培養(yǎng)基 培養(yǎng)基是一種人工配制的適合微生物生長繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物培養(yǎng)基是一種人工配制的適合微生物生長繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物用

27、的混合養(yǎng)料，它具備微生物所需的六大營養(yǎng)元素，且其間比用的混合養(yǎng)料，它具備微生物所需的六大營養(yǎng)元素，且其間比例合適。例合適。 一、選用和設(shè)計(jì)培養(yǎng)基的原則和方法一、選用和設(shè)計(jì)培養(yǎng)基的原則和方法1 1、四個(gè)原則、四個(gè)原則(1)(1)目的明確：培養(yǎng)什么微生物，獲得什么產(chǎn)物，用途目的明確：培養(yǎng)什么微生物，獲得什么產(chǎn)物，用途1 1）培養(yǎng)哪種微生物：）培養(yǎng)哪種微生物：細(xì)菌細(xì)菌肉湯蛋白胨培養(yǎng)基，真菌肉湯蛋白胨培養(yǎng)基，真菌馬鈴薯培養(yǎng)基，霉菌馬鈴薯培養(yǎng)基，霉菌察氏培養(yǎng)基，放線菌察氏培養(yǎng)基，放線菌高氏一號培養(yǎng)基。高氏一號培養(yǎng)基。2 2）培養(yǎng)何種營養(yǎng)類型的微生物）培養(yǎng)何種營養(yǎng)類型的微生物; ; 3 3）培養(yǎng)的目的是為

28、了獲得菌體還是代謝產(chǎn)物）培養(yǎng)的目的是為了獲得菌體還是代謝產(chǎn)物; ;4 4）是作為實(shí)驗(yàn)室研究還是大規(guī)模生產(chǎn)）是作為實(shí)驗(yàn)室研究還是大規(guī)模生產(chǎn); ;5 5）是作為種子培養(yǎng)基還是發(fā)酵培養(yǎng)基）是作為種子培養(yǎng)基還是發(fā)酵培養(yǎng)基; ;6 6）生產(chǎn)的代謝產(chǎn)物是主流代謝產(chǎn)物還是次生代謝產(chǎn)物。）生產(chǎn)的代謝產(chǎn)物是主流代謝產(chǎn)物還是次生代謝產(chǎn)物。(2)(2)營養(yǎng)協(xié)調(diào)：恰當(dāng)配比，尤其是營養(yǎng)協(xié)調(diào)：恰當(dāng)配比，尤其是C/NC/N比（比（100/0.5-2100/0.5-2）1)1)確定培養(yǎng)基中各營養(yǎng)要素和比例的重要依據(jù)：確定培養(yǎng)基中各營養(yǎng)要素和比例的重要依據(jù)：a.a.在各微生物細(xì)胞中，其不同成分或元素間是有較穩(wěn)定比例的；在各微生

29、物細(xì)胞中，其不同成分或元素間是有較穩(wěn)定比例的；b.b.在異養(yǎng)微生物中，碳源還兼作能源，而能源的需要量是很大在異養(yǎng)微生物中，碳源還兼作能源，而能源的需要量是很大的。的。2)2)化能異養(yǎng)菌各營養(yǎng)要素間的比例化能異養(yǎng)菌各營養(yǎng)要素間的比例a.a.水分含量最高；水分含量最高；b.b.碳源含量其次；碳源含量其次；雙功能營養(yǎng)物，需求量大。雙功能營養(yǎng)物，需求量大。c.Nc.N、P P、S S、K K、MgMg的含量依次遞減；的含量依次遞減；與其在細(xì)胞組分中與其在細(xì)胞組分中的含量一致。的含量一致。d.d.生長因子的量最少。生長因子的量最少。 3)3)C/NC/N比：所謂比：所謂C/NC/N是指在微生物培養(yǎng)基中所

30、含的碳源中碳原是指在微生物培養(yǎng)基中所含的碳源中碳原子的摩爾數(shù)與氮源中氮原子的摩爾數(shù)之比。子的摩爾數(shù)與氮源中氮原子的摩爾數(shù)之比。(3)(3)物理化學(xué)條件適宜物理化學(xué)條件適宜1)1)pHpH： a.a.各大類微生物都有它們合適的生長各大類微生物都有它們合適的生長pHpH范圍；范圍；細(xì)菌細(xì)菌7.0-8.07.0-8.0，放線菌，放線菌7.5-8.57.5-8.5，酵母菌，酵母菌3.8-3.8-6.06.0，霉菌，霉菌 b. b. 培養(yǎng)基調(diào)節(jié)能力培養(yǎng)基調(diào)節(jié)能力pHpH的內(nèi)源調(diào)節(jié)：的內(nèi)源調(diào)節(jié)： a)a)采用磷酸緩沖液的方式：采用磷酸緩沖液的方式： 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)KHKH2 2POPO4 4和和K K2 2HP

31、OHPO4 4濃度可獲得間的一系列穩(wěn)定的濃度可獲得間的一系列穩(wěn)定的pHpH。 b) b)采用加入采用加入CaCOCaCO3 3做做“備用堿備用堿”的方式。的方式。 也可用也可用NaHCONaHCO3 3從而避免從而避免CaCOCaCO3 3在培養(yǎng)基中分配不均：在培養(yǎng)基中分配不均： 2)2)滲透壓滲透壓a.a.概念：概念： 當(dāng)兩種濃度不同的溶液同被一個(gè)半透性薄膜隔開時(shí)，稀溶當(dāng)兩種濃度不同的溶液同被一個(gè)半透性薄膜隔開時(shí)，稀溶液中的水分子會透過此膜到濃溶液中去，直到濃溶液產(chǎn)生的機(jī)液中的水分子會透過此膜到濃溶液中去，直到濃溶液產(chǎn)生的機(jī)械壓力足以使兩邊的水分子進(jìn)出達(dá)到平衡為止，這時(shí)由濃溶液械壓力足以使兩

32、邊的水分子進(jìn)出達(dá)到平衡為止，這時(shí)由濃溶液中的溶質(zhì)所產(chǎn)生的機(jī)械壓力即為滲透壓。中的溶質(zhì)所產(chǎn)生的機(jī)械壓力即為滲透壓。b.b.滲透壓對微生物的影響滲透壓對微生物的影響 等滲溶液適宜微生物的生長，高滲溶液會使細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁等滲溶液適宜微生物的生長，高滲溶液會使細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離，而低滲溶液則會使細(xì)胞吸水膨脹，甚至破裂。分離，而低滲溶液則會使細(xì)胞吸水膨脹，甚至破裂。等滲溶液：等滲溶液：0.85%0.85%的的NaCLmol/LNaCLmol/L磷酸鹽溶液。磷酸鹽溶液。 它表示在天然環(huán)境中，微生物可實(shí)際利用的自由水或游離水它表示在天然環(huán)境中，微生物可實(shí)際利用的自由水或游離水的含量。的含量。 b.b.水活度在實(shí)

33、際應(yīng)用中的意義：水活度在實(shí)際應(yīng)用中的意義： 各種微生物生長繁殖范圍的各種微生物生長繁殖范圍的awaw值在值在0.9980.998一一0.60.6之間。在食品之間。在食品保藏中，當(dāng)保藏中，當(dāng)awaw降低時(shí)，微生物死亡或脫水，或處于休眠狀態(tài)，因降低時(shí)，微生物死亡或脫水，或處于休眠狀態(tài)，因此低此低awaw環(huán)境能抑制微生物生長，延長食品保藏時(shí)間。環(huán)境能抑制微生物生長，延長食品保藏時(shí)間。3)3)水活度水活度a.a.概念概念 水活度是指在相同的溫度和壓力下，體系中溶液的水的水活度是指在相同的溫度和壓力下，體系中溶液的水的蒸汽壓與純水的蒸汽壓之比，即：蒸汽壓與純水的蒸汽壓之比，即： 4)4)氧化還原勢氧化還

34、原勢EhEh： 是度量某氧化還原系統(tǒng)中的還原劑釋放電子或氧化劑是度量某氧化還原系統(tǒng)中的還原劑釋放電子或氧化劑接受電子趨勢的一種指標(biāo)，其單位是接受電子趨勢的一種指標(biāo)，其單位是v(v(伏伏) )或或mv(mv(毫伏毫伏) )。v v以上；以上；vvvv以下行發(fā)酵；以下行發(fā)酵；v v以下生長。以下生長。（4 4）經(jīng)濟(jì)節(jié)約）經(jīng)濟(jì)節(jié)約 以粗代精、以廢代好、以簡代繁等。以粗代精、以廢代好、以簡代繁等。2 2、四種方法、四種方法(1)(1)生態(tài)模擬生態(tài)模擬(2)(2)查閱文獻(xiàn)查閱文獻(xiàn)(3)(3)精心設(shè)計(jì)精心設(shè)計(jì)(4)(4)試驗(yàn)比較試驗(yàn)比較二、培養(yǎng)基的種類二、培養(yǎng)基的種類1 1、按對培養(yǎng)基成分的了解來分：、按

35、對培養(yǎng)基成分的了解來分：(1)(1)天然培養(yǎng)基：天然培養(yǎng)基： 指利用動植物或微生物或其提取物制成的培養(yǎng)基。指利用動植物或微生物或其提取物制成的培養(yǎng)基。1)1)特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是取材方便、營養(yǎng)豐富、種類多樣、配制方便；特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是取材方便、營養(yǎng)豐富、種類多樣、配制方便；缺點(diǎn)是成分不穩(wěn)定也不甚清楚，因而在做精細(xì)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，缺點(diǎn)是成分不穩(wěn)定也不甚清楚，因而在做精細(xì)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，會引起數(shù)據(jù)不穩(wěn)定。會引起數(shù)據(jù)不穩(wěn)定。2)2)應(yīng)用：只適合配制實(shí)驗(yàn)室用的各種基本培養(yǎng)基及大生產(chǎn)中應(yīng)用：只適合配制實(shí)驗(yàn)室用的各種基本培養(yǎng)基及大生產(chǎn)中的種子培養(yǎng)基或發(fā)酵培養(yǎng)基之用。的種子培養(yǎng)基或發(fā)酵培養(yǎng)基之用。(2)(2)組合培養(yǎng)基：組

36、合培養(yǎng)基： 又稱合成培養(yǎng)基或綜合培養(yǎng)基，是一類用多種高純化學(xué)又稱合成培養(yǎng)基或綜合培養(yǎng)基，是一類用多種高純化學(xué)試劑配制成的，各組分（包括微量元素）的量都確切知道的試劑配制成的，各組分（包括微量元素）的量都確切知道的培養(yǎng)基。培養(yǎng)基。1)1)特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是成分精確、重演性高；缺點(diǎn)是價(jià)格較貴、配特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是成分精確、重演性高；缺點(diǎn)是價(jià)格較貴、配制較煩。制較煩。2)2)應(yīng)用：一般僅用于作營養(yǎng)、代謝、生理、生化、遺傳、育應(yīng)用：一般僅用于作營養(yǎng)、代謝、生理、生化、遺傳、育種、菌種鑒定和生物測定等定量要求較高的研究工作上。種、菌種鑒定和生物測定等定量要求較高的研究工作上。(3)(3)半組合培養(yǎng)基：半組合培養(yǎng)基：

37、 指既含有天然成分又含有純化學(xué)試劑的培養(yǎng)基。指既含有天然成分又含有純化學(xué)試劑的培養(yǎng)基。2 2、按培養(yǎng)基外觀的物理狀態(tài)來分：、按培養(yǎng)基外觀的物理狀態(tài)來分：(1)(1)固體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基 外觀呈固體狀態(tài)的培養(yǎng)基稱為固體培養(yǎng)基。外觀呈固體狀態(tài)的培養(yǎng)基稱為固體培養(yǎng)基。1)1)種類：種類：固化培養(yǎng)基：由液體培養(yǎng)基加入適量凝固劑而得；固化培養(yǎng)基：由液體培養(yǎng)基加入適量凝固劑而得； 瓊脂用作培養(yǎng)基凝固劑的優(yōu)點(diǎn)：瓊脂用作培養(yǎng)基凝固劑的優(yōu)點(diǎn)： 非可逆性固化培養(yǎng)基：凝固后不能再融化的固化培養(yǎng)基；非可逆性固化培養(yǎng)基：凝固后不能再融化的固化培養(yǎng)基；天然固態(tài)培養(yǎng)基：由天然固態(tài)基質(zhì)配制而成；天然固態(tài)培養(yǎng)基：由天然固態(tài)基質(zhì)

38、配制而成；濾膜：醋酸纖維薄膜等。濾膜：醋酸纖維薄膜等。2)2)應(yīng)用：固體培養(yǎng)基在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐上具有廣闊的用途，應(yīng)用：固體培養(yǎng)基在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐上具有廣闊的用途，例如，它可用于菌種的分離、鑒定，菌落計(jì)數(shù)，檢驗(yàn)雜菌，選例如，它可用于菌種的分離、鑒定，菌落計(jì)數(shù)，檢驗(yàn)雜菌，選種、育種，菌種保藏，抗生素等生物活性物質(zhì)的生物測定，獲種、育種，菌種保藏，抗生素等生物活性物質(zhì)的生物測定，獲取大量真菌抱子，以及用于微生物產(chǎn)品的取大量真菌抱子，以及用于微生物產(chǎn)品的“土法生產(chǎn)土法生產(chǎn)”( (一般一般指用固體培養(yǎng)法進(jìn)行生產(chǎn)指用固體培養(yǎng)法進(jìn)行生產(chǎn)) )，等等。，等等。(2)(2)半固體培養(yǎng)基：半固體培養(yǎng)基：

39、在液體培養(yǎng)基中加入少量凝固劑，使培養(yǎng)基呈現(xiàn)出在容器在液體培養(yǎng)基中加入少量凝固劑，使培養(yǎng)基呈現(xiàn)出在容器倒置時(shí)不致流下，但在劇烈振蕩后則能破碎的狀態(tài)，這種培養(yǎng)倒置時(shí)不致流下，但在劇烈振蕩后則能破碎的狀態(tài)，這種培養(yǎng)基即為半固體培養(yǎng)基。半固體培養(yǎng)基主要用于觀察細(xì)菌的運(yùn)動基即為半固體培養(yǎng)基。半固體培養(yǎng)基主要用于觀察細(xì)菌的運(yùn)動特征、菌種保藏、噬菌體效價(jià)測定及各種厭氧菌的培養(yǎng)。特征、菌種保藏、噬菌體效價(jià)測定及各種厭氧菌的培養(yǎng)。 3)3)液體培養(yǎng)基：液體培養(yǎng)基： 指呈液體狀態(tài)的培養(yǎng)基。在實(shí)驗(yàn)室中用于各種生理、代謝指呈液體狀態(tài)的培養(yǎng)基。在實(shí)驗(yàn)室中用于各種生理、代謝和獲得大量菌體之用，在生產(chǎn)中，絕大多數(shù)發(fā)酵培養(yǎng)基

40、都采用和獲得大量菌體之用，在生產(chǎn)中，絕大多數(shù)發(fā)酵培養(yǎng)基都采用液體培養(yǎng)基。液體培養(yǎng)基。(4)(4)脫水培養(yǎng)基：含有除水以外的一切成分的商品培養(yǎng)基。脫水培養(yǎng)基：含有除水以外的一切成分的商品培養(yǎng)基。3 3、按培養(yǎng)基的功能來分：、按培養(yǎng)基的功能來分：(1)(1)種子培養(yǎng)基：種子培養(yǎng)基： 為了在較短時(shí)間內(nèi)獲得數(shù)量較多的強(qiáng)壯而整齊的種子細(xì)胞，為了在較短時(shí)間內(nèi)獲得數(shù)量較多的強(qiáng)壯而整齊的種子細(xì)胞，而設(shè)計(jì)的一種培養(yǎng)基，其特點(diǎn)是營養(yǎng)豐富、全面，而氮源、維而設(shè)計(jì)的一種培養(yǎng)基，其特點(diǎn)是營養(yǎng)豐富、全面，而氮源、維生素的比例較高。生素的比例較高。 (2)(2)發(fā)酵培養(yǎng)基：發(fā)酵培養(yǎng)基： 用來合成預(yù)定的發(fā)酵產(chǎn)物的培養(yǎng)基。碳源含量高。用來合成預(yù)定的發(fā)酵產(chǎn)物的培養(yǎng)基。碳源含量高。 (3)(3)基礎(chǔ)培養(yǎng)基：基礎(chǔ)培養(yǎng)基： 含有一般微生物生長所需基本營養(yǎng)