微生物的營養和培養基詳解演示文稿第一頁，共四十七頁。（優選）微生物的營養和培養基第二頁，共四十七頁。微生物細胞的化學組成微生物細胞的化學成分以有機物和無機物兩種狀態存在。有機物包含各種大分子，它們是蛋白質、核酸、類脂和糖類，占細胞干重的99%。無機成分包括小分子無機物和各種離子，占細胞干重的1%。第三頁，共四十七頁。微生物細胞的元素構成

由C、H、O、N、P、S、K、Na、Mg、Ca、Fe、Mn、Cu、Co、Zn、Mo等組成。第四頁，共四十七頁。微生物細胞的化學元素與其營養物質微生物生長所需的營養物質應該包含有組成細胞的各種化學元素，即構成細胞物質的碳素來源的碳源物質，構成細胞物質的氮素來源的氮源物質和一些含有K、Na、Mg、Ca、Fe、Mn、Cu、Co、Zn、Mo元素的無機鹽。第五頁，共四十七頁。微生物的營養物質及其生理功能微生物生長所需要的營養物質主要是以的有機物和無機物的形式提供的，小部分由氣體物質供給。微生物的營養物質按其在機體中的生理作用可區分為：碳源、氮源、能源、生長因子、無機鹽和水六大類。第六頁，共四十七頁。第一節微生物的六種營養要素1、碳源(carbonsource)2、氮源(nitrogensource)3、能源(energysource)4、生長因子(growthfactor)5、無機鹽(mineralsalts)6、水(water)第七頁，共四十七頁。1、碳源(carbonsource)凡是可以做為微生物細胞結構或代謝產物中碳架來源的營養物質。有機碳源C·H·O·N·XC·H·O·NC·H·OC·H無機碳源C(?)CO2C·O·X碳源物質通過機體一系列復雜的化學反應,最終用于構成細胞物質或為機體提供能量

既是碳源又是能源CO2是被徹底氧化的物質,CO2轉化成有機細胞成分是一個還原過程,需要消耗大量能量

是碳源而非能源第八頁，共四十七頁。2、氮源(nitrogensource)凡是構成微生物細胞物質或代謝產物中氮元素來源的營養物質；氮源一般只提供合成細胞質和細胞中其它結構的原料，不做能源。N·C·H·O·XN·C·H·ON·HN·ON

氨基酸異養生物（動物、大量異養微生物）

氨基酸自養生物（綠色植物、許多微生物）有機氮無機氮第九頁，共四十七頁。3、能源(energysource)提供微生物最初能量來源的營養物或輻射能。能源譜化學物質輻射能：光能自養和光能異養微生物的能源有機物：化能異養型微生物的能源(與碳源相同)無機物：化能自養型微生物的能源(不同于碳源)第十頁，共四十七頁。4、生長因子(growthfactor)調節微生物正常代謝所必需，但不能用簡單的碳、氮源自行合成的有機物；廣義的生長因子有維生素、堿基、卟啉、甾醇、胺類、C4~C6脂肪酸。維生素：①機體不能合成，必須經常從食物中獲得；②生物對它的需要量較低；③它是必不可少的代謝調節物質；④不同生物所需要的維生素各類各不相同。第十一頁，共四十七頁。5、無機鹽(mineralsalts)生長所需濃度在10-3~10-4mol/l范圍內，稱大量元素。（P、S、K、Mg、Ca、Fe）生長所需濃度在10-6~10-8mol/l范圍內，稱微量元素（Cu、Zn、Mn、Mo、Co、Ni、Sn、Se）功能：①構成細胞組分；(P、S)②作為酶的組分；(P、S、Mg、Fe、Cu)③維持酶的活性；(K、Mg、Ca、Mn)④調節細胞滲透壓(Ca、Na)⑤作為某些自養菌的能源(S、Fe)第十二頁，共四十七頁。6、水(water)作用：①直接參與一些反應；②作為機體內一系列生理生化反應的介質；③營養物質的吸收、代謝產物的排泄都需要通過水；④有效地吸收代謝釋放的熱量第十三頁，共四十七頁。結合水：與溶質或其他分子結合在一起(難以利用)游離水：可以被微生物利用水

aw：在相同溫度、壓力下，體系中溶液的水的蒸汽壓與純水蒸汽壓之比。第十四頁，共四十七頁。幾類微生物生長最適w微生物w一般細菌0.91酵母菌0.88霉菌0.80嗜鹽細菌0.76嗜鹽真菌0.65嗜高滲酵母0.60第十五頁，共四十七頁。第二節微生物的營養類型1.1生物界兩種典型的營養類型：

自養型（Autotroph）代表:高等植物依靠無機養分（CO2、H2O、無機鹽）合成有機物，供自身生長發育；能源：光能。

異養型（Heterotroph）代表:高等動物攝取現成的有機物滿足生長發育的需求；能源：有機物氧化。一、分類第十六頁，共四十七頁。能源光化合物CO2——光能自養型有機碳化物——光能異養型CO2、CO32-——化能自養型有機碳化物——化能異養型1.2中間類型第十七頁，共四十七頁。二、簡介2.1光能自養型（PhotolithoautotrophPLA）碳源：CO2能源：光代表：高等植物藻類光合細菌CO2+H2S光細菌葉綠素[CH2O]+2S+H2O光葉綠素CO2+H2O[CH2O]+O2第十八頁，共四十七頁。2.2光能異養型(PhotoorganoheterotrophPOH)碳源：CO2、簡單有機物能源：光代表：紅螺菌科的細菌(H3C-)2CHOH+CO22CH3COCH3+[CH2O]+H2O光能光合色素第十九頁，共四十七頁。2.3化能自養型（ChemolithoautotrophCLA）碳源：CO2、碳酸鹽能源：無機物氧化產生化學能代表：細菌（廣泛分布于土壤、水域中,用于自然界的物質循環和轉化）氫細菌（H2）硫細菌（H2S）鐵細菌（Fe2+）硝化細菌（NO2-）

甲烷桿菌屬第二十頁，共四十七頁。2.4化能異養型(ChemoorganoheterotrophCOH)碳源：有機物能源：有機物氧化產生的化學能代表：動物大多數微生物(大多數細菌和放線菌、全部真菌、原生動物以及病毒。)第二十一頁，共四十七頁。自養型與異養型沒有絕對界限。它們的主要區別在于：自養型微生物可利用CO2（碳酸鹽）作唯一或主要的碳源而且同化CO2（碳酸鹽）為細胞結構物質；異養型微生物可以固定CO2，但其主要的碳源來自有機物，不能在完全無機的環境中生長，它們的合成反應所需能量來自有機物的氧化或光能。第二十二頁，共四十七頁。第三節營養物質進入細胞的方式第二十三頁，共四十七頁。營養物質進入細胞的四種方式：簡單擴散促進擴散主動運輸基團移位第二十四頁，共四十七頁。被動擴散（Passivediffusion）⑴簡單擴散(Simplediffusion)三步：①從水相到疏水性的脂質層；②通過脂質層；③離開脂質層，進入水相。水、某些氣體（如N2、CO2、O2）、脂溶性物質（甘油、乙醇、苯）及少數氨基酸和鹽可能采取簡單擴散的方式通過細胞膜。第二十五頁，共四十七頁。⑵促進擴散(Facilitateddiffusion)第二十六頁，共四十七頁。⑵促進擴散(Facilitateddiffusion)載體蛋白:對溶質具有選擇性；溶質和溶質類似物與載體蛋白的結合有競爭性抑制作用；運輸速度受溶質濃度、pH、及溫度等因素的影響。(滲透酶)主要在真核生物細胞中用于運輸糖分,在原核生物中較少見。第二十七頁，共四十七頁。主動擴散（Activediffusion）第二十八頁，共四十七頁。主動擴散（Activediffusion）⑴主動運輸(Activetransport)單一通道單向載體蛋白同向通道同向載體蛋白逆向通道逆向載體蛋白第二十九頁，共四十七頁。Activetransportisthetransportofsolutemoleculestohigherconcentrations,oragainstaconcentrationgradient,withtheuseofmetabolicenergyinput.Activetransport第三十頁，共四十七頁。⑵基團移位(Grouptranslocation)被運輸的底物分子在膜內經受到了共價修飾，以被修飾的形式進入細胞質的輸送機制。e.g大腸桿菌中基團移位過程：磷酸丙酮酸鹽+HPr酶ⅠHPr-磷酸+丙酮酸鹽HPr-磷酸+糖酶Ⅱ糖-磷酸+

HPr單、雙糖及糖的衍生物、核苷和核苷酸的運輸第三十一頁，共四十七頁。GrouptranslocationPEP+sugar(outside)pyruvate+sugar-P(inside)第三十二頁，共四十七頁。第三十三頁，共四十七頁。項目單純擴散促進擴散主動運輸基團轉移特異載體蛋白

運輸速度

養分運輸方向

平衡時內外濃度

運輸分子

能量消耗

運送前后養分分子

載體飽和效應

養分類似物

運輸抑制劑運輸對象舉例無

慢

由濃至稀

內外相等

無特異性

不耗能

不變

無

無競爭性

無

H2O,CO2,O2,甘油,乙醇,少數氨基酸,鹽類,代謝抑制劑有

快

由濃至稀

內外相等

特異性

不耗能

不變

有

有競爭性

有

SO42-,PO43-;糖(真核生物)

有

快

由稀至濃內遠高于外

特異性

耗能

不變

有

有競爭性

有

氨基酸,乳糖等糖類,Na+,Ca2+等無機離子有

快

由稀至濃

內遠高于外特異性

耗能

改變

有

有競爭性

有

葡萄糖，果糖，甘露糖，嘌呤，核苷脂肪酸等四種跨膜運輸營養物質方式的比較第三十四頁，共四十七頁。第四節培養基培養基(medium,culturemedium)

人工配制的適合微生物生長繁殖或積累代謝產物的營養基質。廣義的說，凡是支持微生物生長和繁殖的介質或材料均可作為微生物的培養基。第三十五頁，共四十七頁。培養基配制原則:⑴目的明確⑵營養物應滿足微生物的需要⑶營養物的濃度及配比應恰當⑷物理化學條件適宜（pH、滲透壓、氧化還原電勢）⑸經濟節約第三十六頁，共四十七頁。培養基配制方法:生態模擬參閱文獻精心設計試驗比較第三十七頁，共四十七頁。培養基的種類

1、根據對培養基成分了解的程度天然培養基(naturalmedium)半合成培養基(semi-syntheticmedium)合成培養基(syntheticmedium)第三十八頁，共四十七頁。馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養基（PDA）：馬鈴薯（去皮）200克

葡萄糖20克

瓊脂18～20克

pH值5.5～6.0制法：先將新鮮無病害的馬鈴薯洗凈，去皮后切成小薄片，稱200克，加水1000毫升，煮沸20分鐘后過濾，其濾汁為馬鈴薯煮汁，然后加瓊脂和葡萄糖煮溶，后補足水分至1000毫升，裝管（瓶）滅菌備用。一般真菌的分離和培養都適合此培養基。第三十九頁，共四十七頁。2、根據培養基物理狀態液體培養基(liquidmedium)固體培養基(solidmedium)半固體培養基(semi-solidmedium)脫水培養基(dehydratedculturemedia)第四十頁，共四十七頁。瓊脂(Agar)：從石花菜、江蘺、紫菜等紅藻中提取的一種雜多糖，主要成分是聚半乳糖的硫酸酯；在40℃以下凝固，約96℃融化；培養基中加0.2%~0.5%瓊脂獲得半固體培養基；培養基中加1.2~2.0%瓊脂獲得固體培養基。第四十一頁，共四十七頁。內容瓊脂明膠常用濃度(%)1.5～25～12熔點(℃)9625凝固點(℃)4020pH微酸酸性灰分(%)1614～15氧化鈣(%)1.150氧化鎂(%)0.770氮(%)0.418.3微生物利用能力絕大多數微生物不能利用許多微生物能利用瓊脂與明膠主要特征比較第四十二頁，共四十七頁。3、根據培養的目的種子培養基(seedmedium)發酵培養基(fermentationmedium)繁殖和保藏培養基(reproduciblemedium)第四十三頁，共四十七頁。4、根據培養基的特殊用途基本培養基(minimalmedium,MM)選擇培養基(selectedmedium)鑒別培養基(differentialmedium)測定生理生化特性的培養基第四十四