第二章微生物的營養(yǎng)演示文稿

第二章微生物的營養(yǎng)演示文稿本文檔共43頁；當(dāng)前第1頁；編輯于星期三\11點38分優(yōu)選第二章微生物的營養(yǎng)本文檔共43頁；當(dāng)前第2頁；編輯于星期三\11點38分營養(yǎng)物質(zhì)的功能：提供能量；提供合成代謝的原料；調(diào)節(jié)代謝活動進行；提供適宜的代謝環(huán)境。6大營養(yǎng)要素：碳源、氮源、能源、無機鹽、生長因子、水本文檔共43頁；當(dāng)前第3頁；編輯于星期三\11點38分一、水分水在微生物細胞中的生理功能：1.微生物細胞的組成成分；2.營養(yǎng)物質(zhì)吸收和代謝產(chǎn)物排出的溶劑；3.細胞中生化反應(yīng)的良好介質(zhì)；4.幫助維持微生物細胞的形態(tài)；5.具有較高的比熱，穩(wěn)定細胞內(nèi)環(huán)境溫度。本文檔共43頁；當(dāng)前第4頁；編輯于星期三\11點38分二、碳源1.定義：凡是能夠提供微生物細胞物質(zhì)和代謝產(chǎn)物中碳素來源的營養(yǎng)物稱為碳源。2.作用：碳素化合物是構(gòu)成機體中有機物分子的骨架；碳素化合物是大多數(shù)微生物的能源；構(gòu)成微生物代謝產(chǎn)物的分子骨架。3.碳源與微生物的營養(yǎng)類型：凡必需利用有機碳源的微生物，稱為異養(yǎng)微生物；凡是能利用無機碳源的微生物，稱為自養(yǎng)微生物。本文檔共43頁；當(dāng)前第5頁；編輯于星期三\11點38分4.種類劃分碳源有機碳源糖及其衍生物、有機酸、脂類、醇類、烴類等無機碳源CO2、碳酸鹽注意：糖是異養(yǎng)微生物最好的碳源碳源速效碳源遲效碳源能夠被微生物直接吸收利用的碳源（如葡萄糖）不能被微生物直接吸收利用的碳源（如淀粉）有利于菌體迅速繁殖菌體利用緩慢，有利于延長代謝產(chǎn)物的合成本文檔共43頁；當(dāng)前第6頁；編輯于星期三\11點38分三、氮源1.定義：凡是構(gòu)成微生物細胞物質(zhì)和代謝產(chǎn)物中氮素來源的營養(yǎng)物稱為氮源。2.作用：提供合成細胞物質(zhì)及代謝產(chǎn)物中含氮化合物的原料；氮源一般不做能源，只有硝化細菌利用銨鹽、亞硝酸鹽作氮源,同時也作能源本文檔共43頁；當(dāng)前第7頁；編輯于星期三\11點38分3.種類劃分（1）分子態(tài)氮：固氮微生物能以分子氮為唯一氮源。（2）無機態(tài)氮：硝酸鹽、銨鹽幾乎所有微生物能利用。（3）有機態(tài)氮：蛋白質(zhì)及其降解產(chǎn)物。

a速效性氮源：很快被微生物利用的氮源，有利于菌體生長，如尿素、玉米漿等，常用于發(fā)酵前期。

b遲效性氮源：利用速度較慢的氮源，如花生餅、豆餅等，常用于發(fā)酵后期。本文檔共43頁；當(dāng)前第8頁；編輯于星期三\11點38分四、能源能為微生物生命活動提供最初能量來源的營養(yǎng)物或輻射能。微生物的能源譜

有機物：化能異養(yǎng)微生物的能源化學(xué)物質(zhì)（化能營養(yǎng)型）無機物：化能自養(yǎng)微生物的能源

輻射能（光能營養(yǎng)型）：光能自養(yǎng)和光能異養(yǎng)微生物的能源本文檔共43頁；當(dāng)前第9頁；編輯于星期三\11點38分五、無機鹽微生物生長所必需的金屬元素（P、S、K、Na、Ca、Mg、Fe等），由硫酸鹽、磷酸鹽、氯化物等供給。無機鹽的生理功能：①參與細胞成分；②作為酶的組成成分或激活劑；③調(diào)節(jié)酸堿度、細胞通透性、滲透壓、氧化還原電位等；④作為自養(yǎng)微生物的能源物質(zhì)和無氧呼吸的氫受體。本文檔共43頁；當(dāng)前第10頁；編輯于星期三\11點38分本文檔共43頁；當(dāng)前第11頁；編輯于星期三\11點38分六、生長因子（

growthfactor）

1.定義：生長因子通常是指那些微生物生長所必需而且需求量很小，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。2.種類：維生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶。①維生素：作為酶的輔酶或輔基的成分，參與新陳代謝。本文檔共43頁；當(dāng)前第12頁；編輯于星期三\11點38分②氨基酸：某些微生物對氨基酸的合成能力較差，這時需要在培養(yǎng)基中額外添加。③嘌呤和嘧啶：合成核苷、核苷酸和核酸的原料，作為輔酶或輔基的成分。生長因子可以從酵母膏、牛肉膏、蛋白胨、玉米漿、麥芽汁、血液或血清中獲得。本文檔共43頁；當(dāng)前第13頁；編輯于星期三\11點38分第二節(jié)微生物的營養(yǎng)類型一、分類原則按能量來源劃分根據(jù)微生物生長所需的碳源物質(zhì)的性質(zhì)劃分根據(jù)生物合成中氫供體的性質(zhì)劃分光能化學(xué)能CO2有機物還原性無機物有機物光能營養(yǎng)型化能營養(yǎng)型自養(yǎng)型異養(yǎng)型無機營養(yǎng)型有機營養(yǎng)型本文檔共43頁；當(dāng)前第14頁；編輯于星期三\11點38分營養(yǎng)類型氫（電子）供體基本碳源能源實例光能無機自養(yǎng)型（光能自養(yǎng)型）無機物（H2、S、H2S等）CO2光能藍細菌、紫硫細菌光能有機異養(yǎng)型（光能異養(yǎng)型）有機物CO2及簡單有機物光能紅螺菌屬細菌化能無機自養(yǎng)型（化能自養(yǎng)型）無機物（H2、S、NH4+、H2S等）CO2化學(xué)能（無機物氧化）硝化細菌、硫細菌、氫細菌等化能有機異養(yǎng)型（化能異養(yǎng)型）有機物有機物化學(xué)能（有機物氧化）多數(shù)原核微生物、全部真菌二、微生物的營養(yǎng)類型本文檔共43頁；當(dāng)前第15頁；編輯于星期三\11點38分本文檔共43頁；當(dāng)前第16頁；編輯于星期三\11點38分第三節(jié)微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式營養(yǎng)物質(zhì)進入細胞的方式單純擴散、促進擴散、主動運輸、基團移位。本文檔共43頁；當(dāng)前第17頁；編輯于星期三\11點38分運送方式載體濃度耗能運送分子發(fā)生變化單純擴散不需要高→低不耗能不變化促進擴散需要高→低不耗能不變化主動運送需要低→高耗能不變化基團移位需要低→高耗能變化4種運送方式本文檔共43頁；當(dāng)前第18頁；編輯于星期三\11點38分第四節(jié)微生物的培養(yǎng)基（medium）

培養(yǎng)基是指人工配制的、適合不同微生物生長繁殖或積累代謝產(chǎn)物用的混合營養(yǎng)基質(zhì)。任何培養(yǎng)基都應(yīng)具備微生物生長所需的六大營養(yǎng)要素：水、碳源、氮源、無機鹽、生長因子、能源本文檔共43頁；當(dāng)前第19頁；編輯于星期三\11點38分一、選用和設(shè)計培養(yǎng)基的原則與方法1.根據(jù)培養(yǎng)目的選擇適宜的營養(yǎng)物質(zhì)①培養(yǎng)不同微生物必須采用不同的培養(yǎng)條件氧化硫硫桿菌培養(yǎng)基組成（g/L）：CO2（空氣），（NH4）2SO40.4，MgSO4·7H2O0.5，F(xiàn)eSO40.01，KH2PO44，CaCl20.25，S10，H2O1000，pH7.0大腸桿菌培養(yǎng)基組成（g/L）：葡萄糖5，NH4H2PO41，MgSO4·7H2O0.5，K2HPO41，NaCl5，H2O1000，本文檔共43頁；當(dāng)前第20頁；編輯于星期三\11點38分實驗室常用的培養(yǎng)基：細菌：牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基（簡稱肉湯培養(yǎng)基）放線菌：高氏一號合成培養(yǎng)基酵母菌：麥芽汁培養(yǎng)基霉菌：察氏合成培養(yǎng)基本文檔共43頁；當(dāng)前第21頁；編輯于星期三\11點38分②對同一種微生物而言，培養(yǎng)目的不同，培養(yǎng)條件往往不同例如：枯草芽孢桿菌的培養(yǎng)一般培養(yǎng)：肉湯培養(yǎng)基自然轉(zhuǎn)化：基礎(chǔ)培養(yǎng)基觀察芽孢：產(chǎn)芽孢培養(yǎng)基產(chǎn)蛋白酶：以玉米粉、豆餅粉為主的產(chǎn)酶培養(yǎng)基本文檔共43頁；當(dāng)前第22頁；編輯于星期三\11點38分2.營養(yǎng)物質(zhì)濃度及配比合適①營養(yǎng)物質(zhì)的濃度適宜高濃度糖類物質(zhì)、無機鹽、重金屬離子等不僅不能維持和促進微生物生長，反而起到抑制或殺菌作用。②營養(yǎng)物質(zhì)之間的配比適宜培養(yǎng)基中各營養(yǎng)物質(zhì)之間的濃度配比直接影響微生物的生長繁殖及代謝產(chǎn)物形成和積累，其中碳氮比（C/N）的影響較大。本文檔共43頁；當(dāng)前第23頁；編輯于星期三\11點38分碳氮比=碳源中碳原子的摩爾數(shù)氮源中氮原子的摩爾數(shù)微生物細胞中碳和氮元素的含量（干重%）真菌：需C/N較高的培養(yǎng)基細菌：需C/N較低的培養(yǎng)基發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸時：C/N為4/1時，菌體大量繁殖，Glu積累少；C/N為3/1時，菌體繁殖受抑制，Glu大量積累。本文檔共43頁；當(dāng)前第24頁；編輯于星期三\11點38分3.控制培養(yǎng)基條件①控制培養(yǎng)基的pH培養(yǎng)基的pH必須控制在一定范圍之內(nèi)，以滿足不同類型微生物的生長繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物。通常培養(yǎng)條件：細菌：放線菌：霉菌和酵母菌：本文檔共43頁；當(dāng)前第25頁；編輯于星期三\11點38分發(fā)酵、氧化水解脫羧NH4＋選擇吸收NO3-選擇吸收培養(yǎng)基內(nèi)中性成分有機物無機鹽脂肪蛋白質(zhì)糖類pH↓pH↑NaNO3(NH4)2SO4有機酸胺類H2SO4pH↓NaOHpH↑發(fā)酵過程中，培養(yǎng)基pH并非一成不變本文檔共43頁；當(dāng)前第26頁；編輯于星期三\11點38分pH調(diào)節(jié)治標過酸時：加NaOH、Na2CO3等堿液中和過堿時：加H2SO4、HCl等酸液中和過酸時提高通氣量加適當(dāng)碳源：糖、乳酸、醋酸、檸檬酸或油脂降低通氣量加適當(dāng)?shù)矗耗蛩亍aNO3、

NH4OH或蛋白質(zhì)等過堿時治本本文檔共43頁；當(dāng)前第27頁；編輯于星期三\11點38分利用緩沖物質(zhì)進行pH調(diào)節(jié)：a.磷酸鹽類調(diào)節(jié)：K2HPO4KH2PO4=1溶液的pH穩(wěn)定在6.8他們能在一定范圍內(nèi)（）起調(diào)節(jié)作用本文檔共43頁；當(dāng)前第28頁；編輯于星期三\11點38分b.以碳酸鈣作為“備用堿”進行調(diào)節(jié)：CaCO3（不溶于水的沉淀物）和NaHCO3均可用來調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH。本文檔共43頁；當(dāng)前第29頁；編輯于星期三\11點38分②調(diào)節(jié)氧化還原電位（Eh）氧化還原電位是用來反映溶液中所有物質(zhì)表現(xiàn)出來的宏觀氧化-還原性。氧化還原電位越高，氧化性越強，電位越低，氧化性越弱。電位為正表示溶液顯示出一定的氧化性，為負則說明溶液顯示出還原性。單位是V或mV。本文檔共43頁；當(dāng)前第30頁；編輯于星期三\11點38分調(diào)節(jié)氧化還原電位（Eh）的方法：增加氧分壓：震蕩培養(yǎng)、機械攪拌——增加Eh加入還原劑：Vc（0.1%）、硫化氫（0.025%）、半胱氨酸、巰基乙醇、皰肉等——降低Eh創(chuàng)造厭氧環(huán)境：降低Eh②調(diào)節(jié)滲透壓滲透壓過低：細胞吸水膨脹滲透壓過高：質(zhì)壁分離，生長受到抑制本文檔共43頁；當(dāng)前第31頁；編輯于星期三\11點38分4.經(jīng)濟節(jié)約具體措施：以粗代精——農(nóng)副產(chǎn)品的副產(chǎn)物以野代家——含淀粉的野生植物以廢代好——工業(yè)生產(chǎn)的廢物以簡代繁——減少培養(yǎng)基種類或含量以纖代糖——利用植物纖維素以氮代朊——利用尿素、硝酸鹽、銨鹽等本文檔共43頁；當(dāng)前第32頁；編輯于星期三\11點38分5.滅菌處理為了避免雜菌污染，獲得純的微生物培養(yǎng)物，配制好的培養(yǎng)基必須及時嚴格滅菌，通常采用高壓蒸汽滅菌。一般培養(yǎng)基：121℃，15-30min含糖培養(yǎng)基：110-115℃：20-30min有些培養(yǎng)基成分需要分別進行滅菌，如牛乳培養(yǎng)基。有些成分對熱極度敏感，不宜高溫滅菌，可采用過濾除菌，如血清。BCG牛乳培養(yǎng)基：（A)溶液：脫脂乳粉100g，水500mL，加入1.6%溴甲酚綠乙醇溶液1mL，80℃滅菌20min。(B)溶液：酵母膏10g，水500mL，瓊脂20g,pH6.8,121℃濕熱滅菌20min。以無菌操作趁熱將(A)、(B)溶液混合均勻后倒平板。本文檔共43頁；當(dāng)前第33頁；編輯于星期三\11點38分二、培養(yǎng)基的類型及應(yīng)用（一）根據(jù)所培養(yǎng)微生物的種類劃分

根據(jù)微生物的種類可分為：細菌、放線菌、酵母菌和霉菌培養(yǎng)基。細菌：牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基（簡稱肉湯培養(yǎng)基）放線菌：高氏一號合成培養(yǎng)基酵母菌：麥芽汁培養(yǎng)基霉菌：察氏合成培養(yǎng)基本文檔共43頁；當(dāng)前第34頁；編輯于星期三\11點38分（二）根據(jù)培養(yǎng)基的成分分類

1.天然培養(yǎng)基：化學(xué)成分不完全了解或化學(xué)成分不恒定的天然有機物配制的培養(yǎng)基。其主要成分如牛肉膏、酵母膏、豆芽汁、玉米粉、馬鈴薯等。這種培養(yǎng)基配制方便，經(jīng)濟，常用于菌種的一般性培養(yǎng)或發(fā)酵產(chǎn)物的生產(chǎn)。例如：麥芽汁培養(yǎng)基－－酵母菌麥芽粉——加4倍水，58~65℃糖化3~4h（期間用碘液測定）——煮沸——紗布過濾——調(diào)pH至6.0——121℃，15min缺點：確切成分不明確，實驗結(jié)果不穩(wěn)定，重復(fù)性差。本文檔共43頁；當(dāng)前第35頁；編輯于星期三\11點38分2.合成培養(yǎng)基（組合培養(yǎng)基）：又稱組合培養(yǎng)基或綜合培養(yǎng)基，是一類按微生物的營養(yǎng)要求精確設(shè)計后用多種高純化學(xué)試劑配制成的培養(yǎng)基。察氏培養(yǎng)基配方NaNO33gK2HPO41gMgSO40.5gKCl0.5gFeSO40.01g蔗糖30g蒸餾水1000mL優(yōu)點：成分已知、精確、重復(fù)性好缺點：價格較貴，配制較煩、微生物生長較慢

此種培養(yǎng)基適于對微生物進行代謝、分類、遺傳分析等研究工作。本文檔共43頁；當(dāng)前第36頁；編輯于星期三\11點38分3.半合成培養(yǎng)基（組合培養(yǎng)基）：是指在天然培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上適當(dāng)加入已知成分的化學(xué)試劑，如無機鹽類，或者在合成培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上添加某些天然成分。例如：馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)基－－真菌本文檔共43頁；當(dāng)前第37頁；編輯于星期三\11點38分（三）根據(jù)培養(yǎng)基的物理狀態(tài)

1.固體培養(yǎng)基：在液體培養(yǎng)基中加入凝固劑(如1.5～2.0%瓊脂)。固體培養(yǎng)基為微生物