微生物生長繁殖五

微生物生長繁殖五第1頁/共117頁第五章微生物的生長繁殖與生存因子第2頁/共117頁生物個體物質(zhì)有規(guī)律地、不可逆增加，導致個體體積擴大的生物學過程。生長：生物個體生長到一定階段，通過特定方式產(chǎn)生新的生命個體，即引起生命個體數(shù)量增加的生物學過程。繁殖：生長是一個逐步發(fā)生的量變過程，繁殖是一個產(chǎn)生新的生命個體的質(zhì)變過程。在高等生物里這兩個過程可以明顯分開，但在低等特別是在單細胞的生物里，由于細胞小，這兩個過程是緊密聯(lián)系又很難劃分的過程。第一節(jié)微生物的生長繁殖第3頁/共117頁一個微生物細胞合適的外界條件，吸收營養(yǎng)物質(zhì)，進行代謝。如果同化作用的速度超過了異化作用個體的生長原生質(zhì)的總量（重量、體積、大小）就不斷增加如果各細胞組分是按恰當?shù)谋壤鲩L時，則達到一定程度后就會發(fā)生繁殖，引起個體數(shù)目的增加。群體內(nèi)各個個體的進一步生長群體的生長第4頁/共117頁一、微生物生長的測定:單位時間里微生物數(shù)量或生物量（Biomass）的變化微生物生長：微生物生長的測定：個體計數(shù)群體重量測定群體生理指標測定評價培養(yǎng)條件、營養(yǎng)物質(zhì)等對微生物生長的影響；評價不同的抗菌物質(zhì)對微生物產(chǎn)生抑制(或殺死)作用的效果；客觀地反映微生物生長的規(guī)律；第5頁/共117頁（一）以數(shù)量變化對微生物生長情況進行測定1、培養(yǎng)平板計數(shù)法第6頁/共117頁采用培養(yǎng)平板計數(shù)法要求操作熟練、準確，否則難以得到正確的結果：樣品充分混勻；每支移液管及涂布棒只能接觸一個稀釋度的菌液；同一稀釋度三個以上重復,取平均值；每個平板上的菌落數(shù)目合適，便于準確計數(shù)；一個菌落可能是多個細胞一起形成，所以在科研中一般用菌落形成單位（colonyformingunits，CFU）來表示，而不是直接表示為細胞數(shù)。第7頁/共117頁2、膜過濾培養(yǎng)法當樣品中菌數(shù)很低時，可以將一定體積的湖水、海水或飲用水等樣品通過膜過濾器，然后將將膜轉到相應的培養(yǎng)基上進行培養(yǎng)，對形成的菌落進行統(tǒng)計。第8頁/共117頁3、Themostprobablenumbermethod（液體稀釋法）主要適用于只能進行液體培養(yǎng)的微生物，或采用液體鑒別培養(yǎng)基進行直接鑒定并計數(shù)的微生物。對未知樣品進行十倍稀釋，然后根據(jù)估算取三個連續(xù)的稀釋度平行接種多支試管，對這些平行試管的微生物生長情況進行統(tǒng)計，長菌的為陽性，未長菌的為陰性，然后根據(jù)數(shù)學統(tǒng)計計算出樣品中的微生物數(shù)目。第9頁/共117頁4、顯微鏡直接計數(shù)法1）常規(guī)方法：缺點：不能區(qū)分死菌與活菌；不適于對運動細菌的計數(shù)；需要相對高的細菌濃度；個體小的細菌在顯微鏡下難以觀察；第10頁/共117頁2）其它方法：將已知顆粒濃度的樣品（例如血液）與待測細胞細胞濃度的樣品混勻后在顯微鏡下根據(jù)二者之間的比例直接推算待測微生物細胞濃度。比例計數(shù)：過濾計數(shù)：當樣品中菌數(shù)很低時，可以將一定體積的湖水、海水或飲用水等樣品通過膜過濾器。然后將濾膜干燥、染色，并經(jīng)處理使膜透明，再在顯微鏡下計算膜上(或一定面積中)的細菌數(shù)；活菌計數(shù)：采用特定的染色技術也可分別對活菌和死菌進行分別計數(shù)第11頁/共117頁（二）以生物量為指標測定微生物的生長1、比濁法在一定波長下，測定菌懸液的光密度，以光密度(opticaldensity,即O.D.)表示菌量。實驗測量時應控制在菌濃度與光密度成正比的線性范圍內(nèi)，否則不準確。第12頁/共117頁2、生理指標法微生物的生理指標，如呼吸強度，耗氧量、酶活性、生物熱等與其群體的規(guī)模成正相關。樣品中微生物數(shù)量多或生長旺盛，這些指標愈明顯，因此可以借助特定的儀器如瓦勃氏呼吸儀、微量量熱計等設備來測定相應的指標。常用于對微生物的快速鑒定與檢測第13頁/共117頁二、細菌的群體生長繁殖微生物的特點：個體微小肉眼看到或接觸到的微生物是成千上萬個單個的微生物組成的群體。微生物接種是群體接種，接種后的生長是微生物群體繁殖生長。對細菌群體生長規(guī)律的了解是對其進行研究與利用的基礎第14頁/共117頁一、生長曲線生長曲線(GrowthCurve)：

細菌接種到定量的液體培養(yǎng)基中，定時取樣測定細胞數(shù)量，以培養(yǎng)時間為橫座標，以菌數(shù)為縱座標作圖，得到的一條反映細菌在整個培養(yǎng)期間菌數(shù)變化規(guī)律的曲線。在微生物學中提到的“生長”，均指群體生長。第15頁/共117頁細菌的生長曲線一般用菌數(shù)的對數(shù)為縱坐標作圖第16頁/共117頁一條典型的生長曲線至少可以分為

遲緩期，對數(shù)期，穩(wěn)定期和衰亡期等四個生長時期第17頁/共117頁遲緩期(Lagphase)：將少量菌種接入新鮮培養(yǎng)基后，在開始一段時間內(nèi)菌數(shù)不立即增加，或增加很少，生長速度接近于零。也稱延遲期、適應期。第18頁/共117頁遲緩期的特點：分裂遲緩、代謝活躍細胞形態(tài)變大或增長，例如巨大芽孢桿菌，在遲緩期末，細胞的平均長度比剛接種時長6倍。一般來說處于遲緩期的細菌細胞體積最大細胞內(nèi)RNA，尤其是rRNA含量增高，合成代謝活躍，核糖體、酶類和ATP的合成加快，易產(chǎn)生誘導酶。對外界不良條件反應敏感。細胞處于活躍生長中，只是分裂遲緩在此階段后期，少數(shù)細胞開始分裂，曲線略有上升。第19頁/共117頁對數(shù)生長期(Logphase)：又稱指數(shù)生長期(Exponentialphase)以最大的速率生長和分裂，細菌數(shù)量呈對數(shù)增加，細菌內(nèi)各成分按比例有規(guī)律地增加，表現(xiàn)為平衡生長。對數(shù)生長期的細菌個體形態(tài)、化學組成和生理特性等均較一致，代謝旺盛、生長迅速、代時穩(wěn)定，所以是研究微生物基本代謝的良好材料。它也常在生產(chǎn)上用作種子，使微生物發(fā)酵的遲緩期縮短，提高經(jīng)濟效益。第20頁/共117頁穩(wěn)定生長期(Stationaryphase)：由于營養(yǎng)物質(zhì)消耗，代謝產(chǎn)物積累和pH等環(huán)境變化，逐步不適宜于細菌生長，導致生長速率降低直至零(即細菌分裂增加的數(shù)量等于細菌死亡數(shù))。穩(wěn)定生長期又稱恒定期或最高生長期，此時培養(yǎng)液中活細菌數(shù)最高并維持穩(wěn)定。第21頁/共117頁衰亡期(Decline或Deathphase)：營養(yǎng)物質(zhì)耗盡和有毒代謝產(chǎn)物的大量積累，細菌死亡速率超過新生速率，整個群體呈現(xiàn)出負增長。該時期死亡的細菌以對數(shù)方式增加，但在衰亡期的后期，由于部分細菌產(chǎn)生抗性也會使細菌死亡的速率降低，仍有部分活菌存在。第22頁/共117頁二、同步培養(yǎng)同步培養(yǎng)(Synchronousculture)：

使群體中的細胞處于比較一致的，生長發(fā)育均處于同一階段上，即大多數(shù)細胞能同時進行生長或分裂的培養(yǎng)方法。

以同步培養(yǎng)方法使群體細胞能處于同一生長階段，并同時進行分裂的生長。同步生長：通過同步培養(yǎng)方法獲得的細胞被稱為同步細胞或同步培養(yǎng)物第23頁/共117頁硝酸纖維素濾膜法是最經(jīng)典的獲得同步生長的方法由于細胞的個體差異，同步生長往往只能維持2-3個世代，隨后又逐漸轉變?yōu)殡S機生長。第24頁/共117頁三、連續(xù)培養(yǎng)將微生物置于一定容積的培養(yǎng)基中，經(jīng)過培養(yǎng)生長，最后一次收獲。分批培養(yǎng)（batchculture）or封閉培養(yǎng)（closedculture）培養(yǎng)基一次加入，不予補充，不再更換。連續(xù)培養(yǎng)(Continousculture）在微生物的整個培養(yǎng)期間，通過一定的方式使微生物能以恒定的比生長速率生長并能持續(xù)生長下去的一種培養(yǎng)方法。培養(yǎng)過程中不斷的補充營養(yǎng)物質(zhì)和以同樣的速率移出培養(yǎng)物是實現(xiàn)微生物連續(xù)培養(yǎng)的基本原則。第25頁/共117頁（一）恒濁連續(xù)培養(yǎng)測定所培養(yǎng)微生物的光密度值自動調(diào)節(jié)新鮮培養(yǎng)基流入和培養(yǎng)物流出培養(yǎng)室的流速使培養(yǎng)物維持在某一恒定濁度當培養(yǎng)室中的濁度超過預期數(shù)值時，流速加快，使?jié)岫冉档停划斉囵B(yǎng)室中的濁度低于預期數(shù)值時，流速減慢，使?jié)岫壬?；恒濁培養(yǎng)器的工作精度是由光電控制系統(tǒng)的靈敏度來決定的如果所用培養(yǎng)基中有過量的必需營養(yǎng)物，就可以使菌體維持最高的生長速率。第26頁/共117頁二）恒化連續(xù)培養(yǎng)使培養(yǎng)液流速保持不變，并使微生物始終在低于其最高生長速率下進行生長繁殖。第27頁/共117頁通過控制流速可以得到生長速率不同但密度基本恒定的培養(yǎng)物多用于科研遺傳學：突變株分離；生理學：不同條件下的代謝變化；生態(tài)學：模擬自然營養(yǎng)條件建立實驗模型；第28頁/共117頁第六章微生物的營養(yǎng)和產(chǎn)能代謝

第一節(jié)微生物的營養(yǎng)物質(zhì)

微生物的營養(yǎng)物質(zhì)按其在機體中的生理作用可區(qū)分為：碳源、氮源、無機鹽、生長因子和水五大類。第29頁/共117頁(一)、碳源1、定義：任何作為構成微生物的細胞物質(zhì)或其代謝產(chǎn)物中碳素來源的營養(yǎng)物質(zhì)。2、功能：(1)構成微生物自身細胞物質(zhì)和代謝產(chǎn)物；能源物質(zhì)；所以，碳源不足會引起菌體衰老或死亡。但有些又以CO2為唯一或主要碳源的微生物生長所需的能源則不是來自CO2。

第30頁/共117頁3、碳源物質(zhì)的種類及微生物的利用(1)有機碳化合物：簡單有機碳化合物：復雜有機碳化合物：(2)無機碳化合物：

(3)特殊和有毒碳化合物：第31頁/共117頁(二)、氮源1、定義：凡是可以被微生物用來構成細胞物質(zhì)的或代謝產(chǎn)物中氮素來源的營養(yǎng)物質(zhì)。2、功能：蛋白質(zhì)及其各類降解產(chǎn)物N源不足，菌體生長過慢；過多，微生物生長過旺而不利于產(chǎn)物的積累。第32頁/共117頁3、氮源物質(zhì)的種類及微生物的利用(1)有機氮化物：簡單有機氮化物：氨基酸、蛋白胨等；復雜有機氮化物：蛋白質(zhì)、核酸等。(2)無機氮化物：銨鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽(少數(shù)微生物能利用)。

(3)分子態(tài)氮：少數(shù)固氮微生物能利用，如固氮菌。第33頁/共117頁(三)、無機鹽(inorganicsalt)1、定義：無機鹽是微生物生長必不可少的一類營養(yǎng)物質(zhì)，生理功能主要是①作為酶活性中心②維持生物大分子和細胞結構的穩(wěn)定性、③調(diào)節(jié)并維持細胞的滲透壓平衡、④控制細胞的氧化還原電位⑤作為某些微生物生長的能源物質(zhì)等。第34頁/共117頁2、對無機鹽的需要情況大量元素：P、K、Mg、Ca、S、Na、(Fe)，生長需要的濃度：10-3-10-4mol/L；微量元素：Fe、B、Cu、Zn、Mo、Co、Mn，生長需要的濃度：10-6-10-8

mol/L(培養(yǎng)基中含量)。第35頁/共117頁(四)、生長因子(growthfactor)1、定義：生長因子通常指某些微生物生長所必需而且需要量很小，但微生物自身不能合成或合成量不足以滿足機體生長需要的有機化合物。不同微生物對生長因子的需要量和種類不同。第36頁/共117頁2、種類及功能：生長因子分為維生素是作為酶的輔基或輔酶參與新陳代謝；氨基酸:有些微生物自身缺乏合成某些氨基酸的能力，嘌呤與嘧啶作用主要是作為酶的輔酶或輔基，第37頁/共117頁(五)、水(1)細胞的組成成分(2)細胞生化反應的介質(zhì)；(3)起溶劑與運輸介質(zhì)的作用，營養(yǎng)物質(zhì)的吸收與代謝產(chǎn)物的分泌必須以水為介質(zhì)才能完成；(4)維持蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子穩(wěn)定的天然構象；(5)調(diào)節(jié)體細胞的溫度；(6)保持充足的水分是細胞維持自身正常形態(tài)的重要因素，即維持細胞內(nèi)一定膨壓；

第38頁/共117頁第二節(jié)

微生物的營養(yǎng)類型

1、光能無機自養(yǎng)型：也稱光能自養(yǎng)型，能以CO2為唯一碳源或主要碳源并利用光能進行生長的的微生物，使CO2固定還原成細胞物質(zhì)，并且伴隨元素氧（硫）的釋放。藻類、藍細菌和光合細菌屬于這一類營養(yǎng)類型。第39頁/共117頁藻類和藍細菌與高等植物光合作用是一致的

第40頁/共117頁2、光能有機營養(yǎng)型或稱光能異養(yǎng)型，不能以CO2作為唯一碳源或主要碳源，需以有機物作為供氫體，利用光能將CO2還原為細胞物質(zhì)。紅螺屬的一些細菌就是這一營養(yǎng)類型的代表光能有機營養(yǎng)型細菌在生長時通常需要外源的生長因子。

第41頁/共117頁3、化能無機自養(yǎng)型：或稱化能自養(yǎng)型，利用無機物氧化過程中放出的化學能作為它們生長所需的能量，以CO2或碳酸鹽作為的唯一或主要碳源進行生長，屬于這類微生物的類群有硫化細菌、硝化細菌、氫細菌與鐵細菌等.第42頁/共117頁4、化能有機營養(yǎng)型：或稱化能異養(yǎng)營養(yǎng)型，生長所需的能量來自有機物氧化過程放出的化學能，有機物通常既是它們生長的碳源物質(zhì)又是能源物質(zhì)。

第43頁/共117頁微生物營養(yǎng)類型(Ⅰ)依據(jù)營養(yǎng)類型特點

碳源自養(yǎng)型(autotrophs)以CO2為唯一或主要碳源異養(yǎng)型(heterotrophs)以有機物為碳源

能源光能營養(yǎng)型(phototrophs)以光為能源化能營養(yǎng)型(chemotrophs)以有機物氧化釋放的化學能為能源

電子供體

無機營養(yǎng)型(lithotrophs)以還原性無機物為電子供體有機營養(yǎng)型(organotrophs)以有機物為電子供體第44頁/共117頁微生物的營養(yǎng)類型（Ⅱ）

營養(yǎng)類型光能無機自養(yǎng)型光能有機異養(yǎng)型化能無機自養(yǎng)型化能有機異養(yǎng)型能源光能光能化學能化學能主要碳源CO2CO2CO2有機物第45頁/共117頁大多數(shù)微生物屬于化能有機營養(yǎng)型：絕大多數(shù)的細菌、全部真菌、原生動物以及病毒。如果化能有機營養(yǎng)型微生物利用的有機物不具有生命活性，則是腐生型；若是生活在生活細胞內(nèi)從寄生體內(nèi)獲得營養(yǎng)物質(zhì)，則是寄生型。

第46頁/共117頁第三節(jié)培養(yǎng)基

一、什么是培養(yǎng)基培養(yǎng)基(culturemedium)：是人工配制的，適合微生物生長繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物的營養(yǎng)基質(zhì)。培養(yǎng)基中應含滿足微生物生長發(fā)育的：水分、碳源、氮源、生長因子以及無機鹽。第47頁/共117頁配制培養(yǎng)基的原則一、選擇適宜的營養(yǎng)物質(zhì)所有微生物生長繁殖均需要培養(yǎng)基含有碳源、氮源、無機鹽、生長因子、水及能源，第48頁/共117頁培養(yǎng)細菌、放線菌、酵母菌、霉菌所需的培養(yǎng)基各不相同。1.培養(yǎng)細菌：牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基(或簡稱普通肉湯培養(yǎng)基)，2.培養(yǎng)放線菌：用高氏I號合成培養(yǎng)基，3.培養(yǎng)酵母菌：一般用麥芽汁培養(yǎng)基，4.培養(yǎng)霉菌：一般用查氏合成培養(yǎng)基。第49頁/共117頁二、營養(yǎng)物質(zhì)濃度及配比合適營養(yǎng)物質(zhì)濃度過低時不能滿足微生物正常生長所需，濃度過高時則可能對微生物生長起抑制作用，例如高濃度糖類物質(zhì)、無機鹽、重金屬離子等不僅不能維持和促進微生物的生長，反而起到抑菌或殺菌作用。第50頁/共117頁培養(yǎng)基中各營養(yǎng)物質(zhì)之間的濃度配比也直接影響微生物的生長繁殖和(或)代謝產(chǎn)物的形成和積累，其中碳氮比(C/N)的影響較大。第51頁/共117頁三、控制pH條件

各類微生物生長繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物的最適pH條件各不相同。細菌與放線菌適于在pH7～7.5范圍內(nèi)生長，酵母菌和霉菌通常在pH4.5～6范圍內(nèi)生長。（如何控制生長過程中的PH值？）第52頁/共117頁pH緩沖劑維持培養(yǎng)基pH的相對恒定，通常在培養(yǎng)基中加入pH緩沖劑，常用的緩沖劑是一氫和二氫磷酸鹽(如KH2PO4和K2HPO4)組成的混合物。K2HPO4溶液呈堿性，KH2PO4溶液呈酸性，兩種物質(zhì)的等量混合溶液的pH為6.8。第53頁/共117頁KH2PO4和K2HPO4緩沖劑的原理當培養(yǎng)基中酸性物質(zhì)積累導致H+濃度增加時，H+與弱堿性鹽結合形成弱酸性化合物，培養(yǎng)基pH不會過度降低；如果培養(yǎng)基中OH-濃度增加，OH-則與弱酸性鹽結合形成弱堿性化合物，培養(yǎng)基pH也不會過度升高。但KH2PO4和K2HPO4緩沖系統(tǒng)只能在一定的pH范圍(pH6.4～7.2)內(nèi)起調(diào)節(jié)作用。第54頁/共117頁有些微生物，如乳酸菌能大量產(chǎn)酸，磷酸緩沖系統(tǒng)就難以起到緩沖作用，此時可在培養(yǎng)基中添加難溶的碳酸鹽(如CaCO3)來進行調(diào)節(jié)，CaCO3難溶于水，不會使培養(yǎng)基pH過度升高，但它可以不斷中和微生物產(chǎn)生的酸，同時釋放出CO2，將培養(yǎng)基pH控制在一定范圍內(nèi)。第55頁/共117頁四、原料來源的選擇盡量利用廉價且易于獲得的原料作為培養(yǎng)基成分，在發(fā)酵工業(yè)中，培養(yǎng)基用量很大，利用低成本的原料更體現(xiàn)出其經(jīng)濟價值。第56頁/共117頁五、滅菌處理要獲得微生物純培養(yǎng)，必須避免雜菌污染，對培養(yǎng)基一般采取高壓蒸汽滅菌，一般培養(yǎng)基用1.05kg/cm2，121.3℃條件下維持15～30min可達到滅菌目的。滅菌：采用物理或化學的方法殺死一定環(huán)境中的全部微生物。消毒：采用物理或化學的方法殺死一定環(huán)境中部份的部微生物。主要是病原微生物。第57頁/共117頁在高壓蒸汽滅菌過程中，長時間高溫會使某些不耐熱物質(zhì)遭到破壞，如使糖類物質(zhì)形成氨基糖、焦糖，長時間高溫還會引起磷酸鹽、碳酸鹽與某些陽離子(特別是鈣、鎂、鐵離子)結合形成難溶性復合物而產(chǎn)生沉淀，高壓蒸汽滅菌后，培養(yǎng)基pH會發(fā)生改變(一般使pH降低0.2)，第58頁/共117頁滅菌的方法(1)物理法①加熱法：ⅰ.干熱滅菌灼燒滅菌：利用火焰直接把微生物燒滅。如：接種工具，玻璃瓶口等。干燥熱空氣滅菌(常稱干熱滅菌)：把待滅菌的物品均勻地放在電熱恒溫干燥箱內(nèi)，加熱至160-170℃，持續(xù)2hr。如：玻璃器皿(吸管、平板等)、金屬用具等；但培養(yǎng)基、塑料制品、橡膠制品等不能用此法。第59頁/共117頁ⅱ濕熱滅菌：★高壓蒸汽滅菌：121℃，30min。滅菌器主要有臥式、立式、手提式(實驗室最為常用)。是一種最有效、使用最廣泛的滅菌方法。★常壓蒸汽滅菌：間歇(分段)滅菌：100℃，30min，殺死一切細菌的營養(yǎng)體，但不能殺死芽孢，每天進行1次，連續(xù)3天；在兩次滅菌間隙，滅菌物應放在室溫(20-30℃)條件下恒溫培養(yǎng)，使芽孢萌發(fā)為營養(yǎng)體，第二次滅菌即可殺死；經(jīng)過兩次培養(yǎng)3次反復滅菌，即可達完全滅菌。第60頁/共117頁持續(xù)滅菌：常壓蒸汽持續(xù)滅菌中，從蒸汽大量產(chǎn)生開始，繼續(xù)加大火力保持充足蒸汽，持續(xù)加熱3-6hr，殺死絕大部分芽孢和全部營養(yǎng)體，達到滅菌目的。第61頁/共117頁比較：在同一溫度下，濕熱的殺菌效力比干熱大。因為：①濕熱情況下，菌體吸水，使蛋白質(zhì)易于凝固；②濕熱的穿透力更強；③蒸汽與被滅菌物接觸冷凝成水時，放出熱量，使其溫度迅速升高，從而增強了殺菌能力。第62頁/共117頁ⅲ煮沸消毒法物品在清水中煮沸5min以上，可殺死附在物品上的微生物細胞及部份芽孢。如果延長煮沸時間，或在水中加入1%碳酸鈉或2-5%石碳酸，則效果會更好。本法適于毛巾衣物、注射器、解剖用具等的消毒。ⅳ巴斯德消毒法：63℃，30min；或70℃，15min。一般用于牛奶、啤酒等的消毒，可保持物品原有的營養(yǎng)風味。

第63頁/共117頁②過濾除菌：含菌液體或氣體通過細菌過濾器，使雜菌留在濾器或濾板上，而支除雜菌。③射線除菌：紫外線穿透力弱，一薄層普通玻璃或水，均能濾除大量紫外線。一般適用于表面滅菌或空氣滅菌，如：實驗室、接種室、接種箱等。第64頁/共117頁(2)化學法：主要是利用有機或無機的化學藥品以實驗室用具和其它物體表面進行滅菌與消毒(不能殺死芽孢，起消毒作用)。機理：能破壞細菌代謝機能并有致死作用的化學藥劑。實驗室常用有：升汞、甲醛、高錳酸鉀、乙醇、碘酒、石碳酸、漂白粉等。在配制培養(yǎng)基過程中，泡沫的存在對滅菌處理有何影響？第65頁/共117頁三、培養(yǎng)基的類型以及應用

(一)按成分不同劃分天然培養(yǎng)基(complexmedium)：。合成培養(yǎng)基(syntheticmedium)

半合成培養(yǎng)基：第66頁/共117頁天然培養(yǎng)基(complexmedium)：凡是利用來自生物的組織、器官以用它們的抽提物或制品制成的培養(yǎng)基。如：牛肉汁、玉米粉、米糠。其化學成分還不清楚或化學成分不恒定，也稱化學限定培養(yǎng)基。如：牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基等。第67頁/共117頁合成培養(yǎng)基(syntheticmedium)是由化學成分完全了解的物質(zhì)(化學藥品)配制而成的培養(yǎng)基。也稱化學限定培養(yǎng)基。如：高氏一號培養(yǎng)基等。第68頁/共117頁半合成培養(yǎng)基采用天然有機物作為N源和生長物質(zhì)，再添加一部分的化學藥品作為C源和無機鹽來源的培養(yǎng)基。第69頁/共117頁二）根據(jù)物理狀態(tài)劃分液體培養(yǎng)基：根據(jù)配方溶于定量的水制成。固體培養(yǎng)基：①在液體培養(yǎng)基中，添加凝固劑。常用的凝固劑有瓊脂(或稱洋菜、凍粉)、明膠、硅酸鈉等，以瓊脂最為常見。②固體材料可看作是一種不加凝固劑的固體培養(yǎng)基。半固體培養(yǎng)基：一般在液體培養(yǎng)基中加入2‰-5‰瓊脂即成。第70頁/共117頁瓊脂瓊脂：成分主要是多糖類物質(zhì)(瓊脂糖約70%，瓊脂果膠約30%)，其化學性質(zhì)穩(wěn)定，一般微生物不能分解，故用作凝固劑不引起化學成分的變化；在95℃以上的熱水中開始由凝膠融化為溶膠，冷卻至45℃以下開始重新凝固，反復多次性質(zhì)不變；用量：15‰-20‰。第71頁/共117頁明膠明膠：化學成分是動物蛋白質(zhì)。一般在25℃以上即融化，22℃以下凝固，所以不能作為常用的凝固劑少數(shù)微生物能分解利用使之液化，于是多用于穿刺培養(yǎng)；用量：10%-20%或更多。第72頁/共117頁(三)按用途劃分基礎培養(yǎng)基(minimummedium)

加富培養(yǎng)基(enrichmentmedium)鑒別培養(yǎng)基(differentialmedium)選擇培養(yǎng)基(selectivemedium)第73頁/共117頁基礎培養(yǎng)基(minimummedium)基礎培養(yǎng)基(minimummedium)是含有一般微生物生長繁殖所需的基本營養(yǎng)物質(zhì)的培養(yǎng)基。如：細菌——牛肉膏蛋白胨；酵母菌——麥芽汁；真菌——馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)基。第74頁/共117頁加富培養(yǎng)基(enrichmentmedium)加富培養(yǎng)基(enrichmentmedium)也稱增殖培養(yǎng)基，加入特殊營養(yǎng)物質(zhì)，使這類微生物增殖速度比其它微生物快。這些特殊營養(yǎng)物質(zhì)包括血液、血清、酵母浸膏、動植物組織液等。第75頁/共117頁鑒別培養(yǎng)基(differentialmedium)鑒別培養(yǎng)基(differentialmedium)加入某種特殊化學物質(zhì)，某種微生物在培養(yǎng)基中生長后能產(chǎn)生某種代謝產(chǎn)物，而這種代謝產(chǎn)物可以與培養(yǎng)基中的特殊化學物質(zhì)發(fā)生特定的化學反應.第76頁/共117頁選擇培養(yǎng)基(selectivemedium)選擇培養(yǎng)基(selectivemedium)將某種微生物從混雜的微生物群體中分離出來的培養(yǎng)基。①依據(jù)某些微生物的特殊營養(yǎng)需求設計的。②加入某種化學物質(zhì)，這種化學物質(zhì)沒有營養(yǎng)作用，對所需分離的微生物無害，但可以抑制或殺死其他微生物。第77頁/共117頁例1：培養(yǎng)基中加入適量的青霉素或鏈霉素，可抑制細菌和放線菌的生長，從而將真菌和酵母菌分離出來；例2：在馬丁氏培養(yǎng)基中加入一定量的孟加拉紅染料、鏈霉素能較好地選擇培養(yǎng)真菌；例3：YEM(甘露醇酵母粉培養(yǎng)基)加剛果紅或結晶紫可抑制G+細菌的生長。第78頁/共117頁第四節(jié)微生物的產(chǎn)能代謝

一、代謝的類型代謝(metabolism)是細胞內(nèi)發(fā)生的各種化學反應的總稱，由兩個過程組成。1分解代謝是指細胞將大分子物質(zhì)降解成小分子物質(zhì)，并在這個過程中產(chǎn)生能量。2合成代謝是指細胞利用簡單的小分子物質(zhì)合成復雜大分子的過程，在這個過程中要消耗能量。第79頁/共117頁分解代謝分為三個階段第一階段是將蛋白質(zhì)、多糖及脂類等大分子營養(yǎng)物質(zhì)降解成氨基酸、單糖及脂肪酸等小分子物質(zhì)；第二階段是將第一階段產(chǎn)物進一步降解成更為簡單的乙酰輔酶A、丙酮酸以及能進入三羧酸循環(huán)的某些中間產(chǎn)物，在這個階段會產(chǎn)生一些ATP、NADH及FADH2；第三階段是通過三羧酸循環(huán)將第二階段產(chǎn)物完全降解生成CO2，并產(chǎn)生ATP、NADH及FADH2。第80頁/共117頁第81頁/共117頁分解代謝和合成代謝的關系合成代謝所利用的小分子物質(zhì)源于分解代謝過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物。第82頁/共117頁二、生物氧化生物氧化:物質(zhì)在生物體內(nèi)經(jīng)過一系列連續(xù)的氧化還原反應，逐步分解并釋放能量的過程，稱為生物氧化，是一個產(chǎn)能代謝過程。即分解代謝過程。

第83頁/共117頁1、生物氧化的含義及形式生物氧化是指有機分子在機體內(nèi)氧化分解成CO2和H2O并釋放出能量的過程。其形式包括底物與氧結合、脫氫或失去電子3種；其過程可分脫氫（或電子）、遞氫（或電子）受氫（或電子）3個階段。根據(jù)遞氫特別是受氫過程中氫受體性質(zhì)的不同，可以把生物氧化區(qū)分成有氧呼吸、無氧呼吸和發(fā)酵3種類型。第84頁/共117頁2、無氧呼吸

無氧呼吸又稱厭氧呼吸，是一類呼吸鏈末端的氫受體為外源無機氧化物（個別為有機氧化物）的生物氧化。第85頁/共117頁3、發(fā)酵在生物氧化或能量代謝中，發(fā)酵是指在無氧條件下，底物脫氧后所產(chǎn)生的還原力［H］不經(jīng)過呼吸鏈傳遞而直接交給某一內(nèi)源氧化性中間代謝產(chǎn)物的一類低效產(chǎn)能反應。第86頁/共117頁（一）異養(yǎng)微生物的主要產(chǎn)能方式異養(yǎng)微生物氧化有機物的方式，根據(jù)氧化還原反應中電子受體的不同可分成發(fā)酵呼吸有氧呼吸無氧呼吸

第87頁/共117頁第88頁/共117頁1、己糖的分解（糖酵解）生物體內(nèi)葡萄糖被降解成丙酮酸的過程稱為糖酵解(glycolysis)，主要分為四種途徑：EMP途徑、HMP途徑、ED途徑、磷酸解酮酶途徑。其中EMP途徑是最一般，是生物界所共有的，在微生物中廣泛存在于許多好氧菌、兼性厭氧菌和厭氧菌中。第89頁/共117頁EMP途徑(糖酵解途徑)第一階段：生成兩分子的主要中間代謝產(chǎn)物：甘油醛-3-磷酸。第二階段發(fā)生氧化還原反應，合成ATP并形成兩分子的丙酮酸。EMP途徑可為微生物的生理活動提供ATP和NADH，其中間產(chǎn)物又可為微生物的合成代謝提供碳骨架。

第90頁/共117頁HMP途徑（磷酸戊糖途徑，單磷酸己糖途徑）磷酸戊糖途徑可分為氧化階段和非氧化階段。一個HMP途徑循環(huán)的結果為：一般認為HMP途徑不是產(chǎn)能途徑，而是為生物合成提供大量的還原力(NADPH)和中間代謝產(chǎn)物。第91頁/共117頁ED途徑一分子葡萄糖經(jīng)ED途徑最后生成兩分了丙酮酸、一分子ATP、—分子NADH和NADH。ED途徑可不依賴于EMP和HMP途徑而單獨存在，但對于靠底物水平磷酸化獲得ATP的厭氧菌而言，ED途徑不如EMP途徑經(jīng)濟。第92頁/共117頁磷酸解酮酶途徑磷酸解酮酶途徑是明串珠菌在進行異型乳酸發(fā)酵過程中分解己糖和戊糖的途徑。該途徑的特征性酶是磷酸解酮酶，根據(jù)解酮酶的不同，把具有磷酸戊糖解酮酶的稱為PK途徑，把具有磷酸己糖解酮酶的叫HK途徑。

第93頁/共117頁2、丙酮酸代謝的多樣性

（1）發(fā)酵發(fā)酵(fermentation)是指微生物細胞將有機物氧化釋放的電子直接交給底物本身未完全氧化的某種中間產(chǎn)物，同時釋放能量并產(chǎn)生各種不同的代謝產(chǎn)物。(在發(fā)酵條件下有機化合物只是部分地被氧化，因此，只釋放出一小部分的能量。）發(fā)酵產(chǎn)能是厭氧和兼性好氧菌獲取能量的主要方式。發(fā)酵的種類有很多，可發(fā)酵的底物有糖類、有機酸、氨基酸等，其中以微生物發(fā)酵葡萄糖最為重要。第94頁/共117頁微生物發(fā)酵葡萄糖的形式乙醇發(fā)酵乳酸發(fā)酵

丙酸發(fā)酵

丁酸發(fā)酵

混合酸發(fā)酵先通過EMP途徑將葡萄糖分解為丙酮酸，然后由不同的酶系將丙酮酸轉化成不同的產(chǎn)物，如乳酸、乙酸、甲酸、乙醇、CO2和氫氣，

第95頁/共117頁2)呼吸作用微生物在降解底物的過程中，將釋放出的電子交給NAD(P)+、FAD或FMN等電子載體，再經(jīng)電子傳遞系統(tǒng)傳給外源電子受體，從而生成水或他還原型產(chǎn)物并釋放出能量的過程，稱為呼吸作用。

第96頁/共117頁Ⅰ、有氧呼吸在呼吸作用中，以分子氧作為最終電子受體的稱為有氧呼吸(aerobicrespiration)。在發(fā)酵過程中，葡萄糖經(jīng)過糖酵解作用形成的丙酮酸在厭氧條件下轉變成不同的發(fā)酵產(chǎn)物，而在有氧呼吸過程中，丙酮酸進入三羧酸循環(huán)(tricarboxylicacidcycle，簡稱TCA循環(huán))，被徹底氧化生成CO2和水，同時釋放大量能量。第97頁/共117頁第98頁/共117頁II無氧呼吸

(anaerobicrespiration)：無氧呼吸的最終電子受體不是氧，而是像NO3-、NO2-、SO42-、CO2等這類外源受體。無氧呼吸也需要細胞色素等電子傳遞體，并在能量分級釋放過程中伴隨有磷酸化作用，生成的能量不如有氧呼吸產(chǎn)生的多。第99頁/共117頁反硝化作用（硝酸鹽呼吸或脫氮作用）：指反硝化細菌（兼性厭氧微生物）以硝酸鹽作為最終電子受體，NO3-還原成NO2-、N2O、N2等的過程（通常稱脫N作用）產(chǎn)生的條件：厭氧、有機質(zhì)、硝酸鹽；第100頁/共117頁在農(nóng)業(yè)和環(huán)境中的應用：

不利：N素損失，污染環(huán)境；

有利：可消除水域中N素的富集；

第101頁/共117頁反硫化作用（硫酸鹽呼吸）反硫化細菌（嚴格厭氧菌，多數(shù)屬兼性營養(yǎng)型）以SO42-為最終電子受體，使SO42-還原成H2S的無氧呼吸類型

第102頁/共117頁沼氣發(fā)酵（甲烷形成）產(chǎn)甲烷細菌在厭氧條件下，利用H2還原CO2等碳源營養(yǎng)物以產(chǎn)生細胞物質(zhì)、能量和代謝廢物―CH4的過程。類經(jīng)CO2或重碳酸鹽作為呼吸鏈末端