上一章知識(shí)回顧1.病毒：是一種比較原始的、有生命特征的、能自我復(fù)制和活細(xì)胞內(nèi)寄生的非細(xì)胞生物。在寄主內(nèi)表現(xiàn)生命特性，在寄主外表現(xiàn)大分子特性。

2.特點(diǎn)

①無(wú)細(xì)胞結(jié)構(gòu)，專性活細(xì)胞內(nèi)寄生；②沒(méi)有酶或酶系統(tǒng)極不完全，不能進(jìn)行代謝活動(dòng)；③個(gè)體極小，能通過(guò)細(xì)菌濾器；④對(duì)抗生素不敏感，對(duì)干擾素敏感；⑤不耐熱，55～60℃即可被殺死。知識(shí)回顧3.病毒大小及測(cè)定方法大小：nm測(cè)定方法：超濾法、電鏡法、超速離心沉降法和電泳法4.病毒的形態(tài)球形顆粒、桿形顆粒和復(fù)合型顆粒5.病毒的化學(xué)組成核酸+蛋白質(zhì)知識(shí)回顧6.病毒的對(duì)稱體制螺旋對(duì)稱、二十面體對(duì)稱和復(fù)合對(duì)稱7.病毒的群體形態(tài)包涵體、噬菌斑、空斑與病斑、枯斑8.病毒的種類動(dòng)物病毒（①脊椎動(dòng)物病毒②昆蟲(chóng)病毒）、植物病毒和微生物病毒知識(shí)回顧9.病毒（噬菌體）的增殖一般可分五個(gè)階段，即吸附、侵入、增殖、成熟/裝配、裂解/釋放10.噬菌體與實(shí)踐第五章微生物的營(yíng)養(yǎng)與培養(yǎng)基5.1微生物細(xì)胞的化學(xué)組成5.2微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及其生理功能5.3微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式5.4微生物的營(yíng)養(yǎng)類型5.5培養(yǎng)基基本內(nèi)容：微生物生長(zhǎng)所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，微生物的四種營(yíng)養(yǎng)類型，微生物吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的方式，培養(yǎng)基的配制及類型?；緝?nèi)容與重點(diǎn)重點(diǎn)和難點(diǎn)：微生物的營(yíng)養(yǎng)類型，吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的方式，培養(yǎng)基的類型。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì):能夠滿足機(jī)體生長(zhǎng)、繁殖和完成各種生理活動(dòng)所需要的物質(zhì)。營(yíng)養(yǎng):微生物獲得和利用營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的過(guò)程。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是微生物生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，而營(yíng)養(yǎng)是微生物維持和延續(xù)其生命形式的一種生理過(guò)程。幾個(gè)基本概念基本內(nèi)容5.1微生物細(xì)胞的化學(xué)組成5.2微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及其生理功能5.3微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式5.4微生物的營(yíng)養(yǎng)類型5.5培養(yǎng)基5.1微生物細(xì)胞的化學(xué)組成化學(xué)元素組成化學(xué)物質(zhì)組成主要元素（macroelement):需求量>10-4mol/L微量元素（microelement)：需求量<10-4mol/LC、O、N、H、P、S、K、Na、Mg、Ga、Cl、FeZn、Mn、Mo、Se、Co、Cu、Ni水碳水化合物蛋白質(zhì)核酸脂類維生素抗生素?zé)o機(jī)鹽類干物質(zhì)的元素組成：微生物細(xì)胞干物質(zhì)主要組成元素為碳、氫、氧、氮，約占細(xì)胞干重的90%～97%，其余3%～10%為磷、鉀等礦質(zhì)元素。一、微生物的化學(xué)元素組成在主要組成元素中，碳、氫元素含量比較穩(wěn)定，約分別占細(xì)胞干物質(zhì)重量的50%和7%。氮含量變化較大，單細(xì)胞微生物的含氮量高于絲狀真菌，C/N小于絲狀真菌。礦質(zhì)元素約占細(xì)胞干重的3%～10%，其中磷含量最高，約占灰分元素的50%，其次為鉀，約占灰分總量的20%，其余元素含量較少。二、微生物中的化學(xué)物質(zhì)組成微生物細(xì)胞中水分含量因種類和生長(zhǎng)期不同而異。細(xì)菌芽孢和霉菌孢子的含水量約為40%。1.水分維持細(xì)胞正常生命活性必不可少的重要物質(zhì)含量：70%～90%（占細(xì)胞總重）結(jié)合水與細(xì)胞中其化合物緊密結(jié)合；直接參與細(xì)胞的結(jié)構(gòu)組成。自由水以游離態(tài)存在；為細(xì)胞的新陳代謝提供液態(tài)環(huán)境。細(xì)胞中水的生理功能①作為細(xì)胞的組成成分；②細(xì)胞生理反應(yīng)的介質(zhì)；③直接參與新陳代謝作用；④調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的溫度；⑤維持細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子天然構(gòu)象的穩(wěn)定。2.碳水化合物（carbohydrate）微生物細(xì)胞中碳水化合物的含量因微生物種類而異。含量：30%（占干物質(zhì)）存在方式單糖：己糖（雙糖或多糖的基本單位）

戊糖（核糖的組成成分）雙糖：莢膜多糖

脂多糖

肽聚糖

纖維素

半纖維素

淀粉

糖元細(xì)胞內(nèi)的生理功能組成細(xì)胞結(jié)構(gòu)的物質(zhì)細(xì)胞內(nèi)貯藏物質(zhì)作為碳源和能源被微生物分解利用存在部位：細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核含量：40%～80%（占干物質(zhì)）3.蛋白質(zhì)（protein）簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)（simpleproteins）定義：水解后只產(chǎn)生氨基酸的蛋白質(zhì)包括：球蛋白、鞭毛蛋白以及一些水解酶蛋白等結(jié)合蛋白質(zhì)（conjugatedproteins）定義：水解后不僅可以產(chǎn)生氨基酸，還可以產(chǎn)生其它有機(jī)或無(wú)機(jī)化合物（如碳水化合物、脂質(zhì)、核酸、金屬離子等）的蛋白質(zhì)。結(jié)合蛋白質(zhì)的非氨基酸部分稱為輔酶。包括核蛋白、糖蛋白、脂蛋白蛋白質(zhì)的功能：①參與微生物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)組成；②多數(shù)以酶的形式存在，催化細(xì)胞內(nèi)各種生理生化反應(yīng)；③參與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸。4.核酸（nucleicacid）脫氧核糖核酸（DNA）核糖核酸（RNA）類型：脫氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）含量：10%~15%（占干物質(zhì)）功能：是生物遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)。存在方式原核微生物：裸露、游離、細(xì)胞核或細(xì)胞質(zhì)、質(zhì)粒真核微生物：DNA與蛋白結(jié)合，形成與高等生物類似的染色體存在方式RNA一般存在于細(xì)胞質(zhì)中，除少量以游離狀態(tài)存在外，大多數(shù)與蛋白質(zhì)結(jié)合，形成核蛋白體。功能RNA主要參與蛋白質(zhì)的生物合成。在僅含RNA的某些病毒和類病毒中，RNA決定它們的侵染力和遺傳信息的傳遞。功能細(xì)胞型微生物：DNA上攜帶全部的遺傳信息，通過(guò)DNA的復(fù)制和細(xì)胞分裂將遺傳信息傳遞給子代。特點(diǎn)細(xì)菌和酵母菌細(xì)胞中核酸的含量高于霉菌。在同一種微生物中，RNA的含量常隨著生長(zhǎng)時(shí)期的變化而變化，但是DNA的含量則是恒定的。DNA堿基對(duì)順序、數(shù)量和比例通常是不變的，不受菌齡和一般外界因素的影響，DNA堿基比例或G+C的百分比值作為微生物菌種分類鑒定的指標(biāo)。含量：1%~7%（占干物質(zhì)），因種類、培養(yǎng)條件而異。存在部位：細(xì)胞壁、細(xì)胞膜和細(xì)胞質(zhì)5.脂類（lipids）種類脂肪酸：結(jié)合糖或蛋白質(zhì)；以游離狀態(tài)存在，游離態(tài)的脂肪酸也是微生物細(xì)胞內(nèi)的能源物質(zhì)。磷脂：構(gòu)成微生物細(xì)胞內(nèi)各種膜的主要成份脂蛋白、脂多糖及固醇：是微生物細(xì)胞的重要組分6.維生素（vitamin）：構(gòu)成細(xì)胞內(nèi)各種酶的輔酶，在微生物代謝過(guò)程中起重要作用。7.抗生素（antibiotic）：是對(duì)其它微生物有抑制或殺滅作用的一大類微生物次級(jí)代謝產(chǎn)物。8.無(wú)機(jī)鹽類（mineral）：在細(xì)胞中除少數(shù)以游離狀態(tài)存在之外，大部分都以無(wú)機(jī)鹽的形式存在或結(jié)合于有機(jī)物質(zhì)之中。

除上述主要物質(zhì)之外，有些微生物細(xì)胞中還含有色素、毒素等成分。一是結(jié)構(gòu)物質(zhì)：是構(gòu)成細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞器的組成分，包括蛋白質(zhì)、多糖、核酸和類脂等。二是貯藏物質(zhì)：主要為多糖和脂類，如淀粉、糖原、脂肪和多聚β-羥基丁酸等。三是代謝底物和產(chǎn)物：包括存在于細(xì)胞內(nèi)的糖、氨基酸、核苷酸、有機(jī)酸和維生素等低分子量化合物。小結(jié)：微生物中的物質(zhì)組成基本內(nèi)容5.1微生物細(xì)胞的化學(xué)組成5.2微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及其生理功能5.3微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式5.4微生物的營(yíng)養(yǎng)類型5.5培養(yǎng)基化學(xué)元素化學(xué)物質(zhì)主要元素（macroelement):需求量>10-4mol/L微量元素（microelement)：需求量<10-4mol/LC、O、N、H、P、S、K、Na、Mg、Ga、Cl、FeZn、Mn、Mo、Se、Co、Cu、Ni水碳水化合物蛋白質(zhì)核酸脂類維生素抗生素?zé)o機(jī)鹽類細(xì)胞的物質(zhì)組成其營(yíng)養(yǎng)需求；環(huán)境的營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)影響細(xì)胞的物質(zhì)組成。微生物細(xì)胞的物質(zhì)組成六要素：碳源、氮源、能源、生長(zhǎng)因子、無(wú)機(jī)鹽和水微生物的營(yíng)養(yǎng)要素按照營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在機(jī)體中生理作用的不同，可分成六大類。5.2微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及其生理功能凡能提供微生物營(yíng)養(yǎng)所需碳元素(碳架)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)稱為碳源。碳源譜有機(jī)碳無(wú)機(jī)碳異養(yǎng)微生物自養(yǎng)微生物1.碳源（carbonsource)無(wú)機(jī)碳：二氧化碳、碳酸鹽有機(jī)碳：糖類、醇類、有機(jī)酸、脂肪、烴類對(duì)于為數(shù)眾多的化能異養(yǎng)微生物來(lái)說(shuō)，碳源也是兼有能源功能的營(yíng)養(yǎng)物。

目前在微生物工業(yè)發(fā)酵中所利用的碳源物質(zhì)主要是單糖、淀粉、麩皮、米糠等。微生物利用的碳源物質(zhì)主要有糖類、有機(jī)酸、醇、脂類、烴、CO2及碳酸鹽等。碳素的功能：組成有機(jī)分子的C架、提供能量種類碳源物質(zhì)備注糖葡萄糖、果糖、麥芽糖、蔗糖、淀粉、半乳糖、乳糖、甘露糖、纖維二糖、纖維素、半纖維素、甲殼素、木質(zhì)素等單糖優(yōu)于雙糖，己糖優(yōu)于戊糖，淀粉優(yōu)于纖維素，純多糖優(yōu)于雜多糖。有機(jī)酸糖酸、乳酸、檸檬酸、延胡索酸、低級(jí)脂肪酸、高級(jí)脂肪酸、氨基酸等與糖類相比效果較差，有機(jī)酸較難進(jìn)入細(xì)胞，進(jìn)入細(xì)胞后繪導(dǎo)致pH下降。當(dāng)環(huán)境中缺乏碳源物質(zhì)時(shí)，氨基酸可被微生物作為碳源利用。醇乙醇、甘油在低濃度條件下被某些酵母菌和醋酸菌利用脂脂肪、磷脂主要利用脂肪，在特定條件下將磷脂分解為甘油和脂肪酸而加以利用烴天然氣、石油、石油餾分、石蠟油等利用烴的微生物細(xì)胞表面有一種由糖脂組成的特殊吸收系統(tǒng)，可將難溶的烴充分乳化后吸收利用CO2

CO2為自養(yǎng)微生物所利用碳酸鹽NaHCO3、CaCO3、白堊等為自養(yǎng)微生物所利用其他芳香族化合物、氰化物、蛋白質(zhì)、肽、核酸等利用這些物質(zhì)的微生物在環(huán)境保護(hù)方面有重要作用2.氮源(nitrogensource)凡能提供微生物生長(zhǎng)繁殖所需氮素的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，稱為氮源。微生物利用氮源在細(xì)胞內(nèi)合成氨基酸和堿基，進(jìn)而合成蛋白質(zhì)、核酸等細(xì)胞成分以及含氮的代謝產(chǎn)物。氮源譜有機(jī)氮無(wú)機(jī)氮蛋白質(zhì)核酸氨基酸尿素幾丁質(zhì)NH3銨鹽硝酸鹽N2分子態(tài)氮：自生固氮菌、根瘤菌按氮源的不同微生物可分為：氨基酸自養(yǎng)型微生物：能利用尿素、銨鹽、硝酸鹽甚至氮?dú)庾鳛榈吹奈⑸锇被岙愷B(yǎng)微型生物：能利用氨基酸、肽、蛋白質(zhì)、幾丁質(zhì)等作為氮源的微生物常用的蛋白質(zhì)類氮源：魚(yú)粉、蠶蛹粉、黃豆餅粉、玉米漿/粉、花生粉、血粉（發(fā)酵工業(yè)），牛肉浸膏、蛋白胨、酵母浸膏等（實(shí)驗(yàn)室中）。它們均為遲效氮，用于代謝。工業(yè)生產(chǎn)中，要根據(jù)不同的目的加入不同的氮源，而且要調(diào)節(jié)速效氮與遲效氮的配比。尿素、氨基酸、肽等為速效氮，主要用于菌體生長(zhǎng)；常用氮源定義：為微生物生命活動(dòng)提供最初能量來(lái)源的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和輻射能稱為能源。能源的功能：為微生物的生命活動(dòng)提供必需的能量。能源譜化能異養(yǎng)微生物的能源化能自養(yǎng)微生物的能源光能自養(yǎng)和光能異養(yǎng)微生物的能源有機(jī)物無(wú)機(jī)物化學(xué)物質(zhì)輻射能化能自養(yǎng)微生物的能源都是一些還原態(tài)無(wú)機(jī)物質(zhì)。如NH3、NH4+、NO3-、S、H2S、H2和Fe2+等。能利用這些物質(zhì)的微生物均為細(xì)菌，如硝酸細(xì)菌、亞硝酸細(xì)菌、硫細(xì)菌、氫細(xì)菌和鐵細(xì)菌等。3.能源（energysource)微生物生長(zhǎng)所必需而且需要量很小，但微生物自身不能合成的或合成量不足以滿足機(jī)體生長(zhǎng)需要的有機(jī)化合物。生長(zhǎng)因子也稱為生長(zhǎng)素，主要包括維生素、氨基酸和堿基(嘧啶和嘌呤)。生長(zhǎng)因子不提供能量，也不參與細(xì)胞結(jié)構(gòu)組成，它們大多為酶的組成分，與微生物代謝有著密切關(guān)系。4.生長(zhǎng)因子(growthfactor)不是所有的微生物生長(zhǎng)都需要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，只是為某些微生物所必需，這類微生物細(xì)胞內(nèi)一般缺乏某種酶類，自身不能合成其生長(zhǎng)所必需的某種營(yíng)養(yǎng)成分，只能從外界吸取。廣義的生長(zhǎng)因子指氮基酸、嘌呤、嘧啶、維生素；狹義的生長(zhǎng)因子專指維生素。生長(zhǎng)因子的功能構(gòu)成細(xì)胞的組成成分：嘌呤、嘧啶調(diào)節(jié)代謝，維持正常的生命活動(dòng)：輔酶生長(zhǎng)因子的需求特點(diǎn)自養(yǎng)菌：不需要；異養(yǎng)菌：需要才能長(zhǎng)得好；不需要；不但不需要還能自身積累生長(zhǎng)因子的來(lái)源酵母膏、玉米漿、蔬菜汁、肝臟浸出液等動(dòng)植物組織提取液；天然培養(yǎng)基如麩皮、米糠、肉湯等都含有比較豐富的生長(zhǎng)因子，所以不必另外補(bǔ)充

一是生長(zhǎng)因子自養(yǎng)型微生物：能自身合成各種生長(zhǎng)素，不需外界供給。通常把這種不需生長(zhǎng)素而能在基礎(chǔ)培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的菌株稱為野生型或原養(yǎng)型菌株。多數(shù)真菌、放線菌和部分細(xì)菌屬于這種類型。

按微生物與生長(zhǎng)因子間的關(guān)系將微生物分為3種類型：二是生長(zhǎng)因子異養(yǎng)型微生物：自身缺乏合成一種或多種生長(zhǎng)素的能力，需外源提供所需生長(zhǎng)素才能生長(zhǎng)。通常將由于自發(fā)或誘發(fā)突變等原因從野生型菌株產(chǎn)生的需要特定生長(zhǎng)素才能生長(zhǎng)的菌株稱為營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌。乳酸菌、各種動(dòng)物病原菌和支原體等屬于生長(zhǎng)因子異養(yǎng)型微生物；三是生長(zhǎng)因子過(guò)量合成微生物：它們?cè)诖x活動(dòng)中向細(xì)胞外分泌大量的維生素等生長(zhǎng)因子，可用于維生素的生產(chǎn)。如阿舒假囊酵母的維生素B2產(chǎn)量可達(dá)2.5g/L發(fā)酵液。其主要功能：①構(gòu)成微生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)；②酶活性基的組成分和酶的激活劑；③調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓、pH值和氧化還原電位；④化能自養(yǎng)菌的能源(S、Fe2+等)。是微生物生命活動(dòng)不可缺少的物質(zhì)。微生物細(xì)胞中的礦質(zhì)元素約占細(xì)胞干重的3%～10%。5.無(wú)機(jī)鹽/礦質(zhì)元素（mineralsalts)需要濃度在10-3～10-4mo1/L范圍內(nèi)的元素稱為大量元素，包括P、S、K、Na、Ca、Mg、Fe；需要濃度為10-6～10-8mo1/L范圍內(nèi)的元素，稱為微量元素，包括Cu、Zn、Mn、Mo、Co、B等10種。根據(jù)微生物對(duì)礦質(zhì)元素需要量的大小將其分為兩類:生理功能主要有：①溶劑與運(yùn)輸介質(zhì)的作用；②參與細(xì)胞內(nèi)一系列化學(xué)反應(yīng)；③維持蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子穩(wěn)定的天然構(gòu)象；④熱的良好導(dǎo)體；⑤通過(guò)水合作用與脫水作用控制由多亞基組成的結(jié)構(gòu)6.水基本內(nèi)容5.1微生物細(xì)胞的化學(xué)組成5.2微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及其生理功能5.3微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式5.4微生物的營(yíng)養(yǎng)類型5.5培養(yǎng)基5.3微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式微生物從外界攝取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的方式隨微生物類群和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)種類而異，可歸納為吞食和滲透吸收兩種類型。

多數(shù)原生動(dòng)物能直接以細(xì)胞質(zhì)膜包圍并吞食營(yíng)養(yǎng)物。

絕大多數(shù)微生物以滲透方式吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)能否進(jìn)入細(xì)胞取決于三個(gè)方面的因素：①營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)本身的性質(zhì)（相對(duì)分子量、質(zhì)量、溶解性、電負(fù)性等;②微生物所處的環(huán)境（溫度、pH等）；③微生物細(xì)胞的透過(guò)屏障（原生質(zhì)膜、細(xì)胞壁、莢膜等）。根據(jù)物質(zhì)運(yùn)輸過(guò)程的特點(diǎn)，可將物質(zhì)的運(yùn)輸方式分為:被動(dòng)擴(kuò)散促進(jìn)擴(kuò)散主動(dòng)運(yùn)輸基團(tuán)轉(zhuǎn)位營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)通過(guò)原生質(zhì)膜（一種半透性膜）上的小孔，由高濃度的胞外環(huán)境向低濃度的胞內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)散。1．被動(dòng)擴(kuò)散（單純擴(kuò)散，自由擴(kuò)散，passivediffusion）自由擴(kuò)散的特點(diǎn)：①營(yíng)養(yǎng)物順濃度梯度進(jìn)行運(yùn)送，即由高濃度向低濃度運(yùn)送；②不需要能量；③不需要載體；④對(duì)營(yíng)養(yǎng)物無(wú)選擇性。被動(dòng)、可逆可以自由擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞的物質(zhì)（小分子物質(zhì)）：水是可以通過(guò)自由擴(kuò)散通過(guò)原生質(zhì)膜的分子。脂肪酸、乙醇、甘油、一些氣體（O2、CO2）及某些氨基酸在一定程度上也可通過(guò)自由擴(kuò)散進(jìn)出細(xì)胞。

2．促進(jìn)擴(kuò)散（facilitateddiffusion)養(yǎng)料通過(guò)與細(xì)胞質(zhì)膜上透過(guò)酶(Permease,或稱載體蛋白)的可逆性結(jié)合從高濃度環(huán)境進(jìn)入低濃度環(huán)境的傳遞過(guò)程稱為促進(jìn)擴(kuò)散。圖5-1促進(jìn)擴(kuò)散示意圖

①營(yíng)養(yǎng)物順濃度梯度運(yùn)送，不需要能量；②需要載體參與；③特異性。即一定的透過(guò)酶只能與一定的養(yǎng)料離子或結(jié)構(gòu)相近的分子結(jié)合；④當(dāng)膜外養(yǎng)料濃度過(guò)高時(shí)，由于透過(guò)酶數(shù)量有限而表現(xiàn)出飽和效應(yīng)。促進(jìn)擴(kuò)散的特點(diǎn)：被動(dòng)、需載體、專一、可逆

通過(guò)促進(jìn)擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)主要有氨基酸、單糖、維生素及無(wú)機(jī)鹽等。一般微生物通過(guò)專一的載體蛋白運(yùn)輸相應(yīng)的物質(zhì)，但也有微生物對(duì)同一物質(zhì)的運(yùn)輸由一種以上的載體蛋白來(lái)完成。可以通過(guò)促進(jìn)擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞的物質(zhì)（非脂溶性的物質(zhì)）：3．主動(dòng)運(yùn)輸（activetransport）在代謝能的推動(dòng)下，通過(guò)質(zhì)膜上的特殊載體蛋白逆濃度梯度吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的過(guò)程稱為主動(dòng)運(yùn)輸。機(jī)制（1）載體蛋白質(zhì)與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的復(fù)合物在細(xì)胞膜內(nèi)吸收能量變形，釋放出營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；（2）載體蛋白質(zhì)結(jié)合營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)后自身變形，吸收能量使喚載體蛋白質(zhì)對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)親和力下降，釋放出營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，恢復(fù)構(gòu)象。圖5-2主動(dòng)運(yùn)輸示意圖細(xì)胞膜外細(xì)胞膜內(nèi)①特異性，即養(yǎng)料與載體蛋白間存在著專一對(duì)應(yīng)的關(guān)系；②消耗能量；③逆濃度梯度運(yùn)輸；④能改變養(yǎng)料運(yùn)輸反應(yīng)的平衡點(diǎn)。主動(dòng)運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)：主動(dòng)運(yùn)輸是廣泛存在于微生物中的一種主要的物質(zhì)運(yùn)輸方式。可逆、消耗能量、專一促進(jìn)擴(kuò)散與主動(dòng)運(yùn)輸?shù)膮^(qū)別主動(dòng)運(yùn)輸促進(jìn)擴(kuò)散消耗能量是不逆濃度運(yùn)輸能不能新陳代謝抑制劑阻止作用能不能獲得能量的途徑（1）氧化磷酸化或光合磷酸化形成質(zhì)子動(dòng)力：膜兩側(cè)形成H+濃度梯度；（2）ATP水解；（3）Na+濃度梯度圖5-3Na-K-ATP酶系統(tǒng)示意圖ATPADPMg2+EE'E'EEP外內(nèi)4．基團(tuán)轉(zhuǎn)位（grouptranslocation)基團(tuán)轉(zhuǎn)移是一種需要特異性載體蛋白和消耗能量、逆濃度梯度的運(yùn)輸方式，養(yǎng)料在運(yùn)輸前后分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，因而不同于主動(dòng)運(yùn)輸。基團(tuán)移位的特點(diǎn)與物質(zhì)：

基團(tuán)轉(zhuǎn)移主要存在于厭氧型和兼性厭氧型細(xì)胞中，主要用于糖的運(yùn)輸，脂肪酸、核苷、堿基等也可以通過(guò)這種方式運(yùn)輸。PEP（磷酸烯醇丙酮酸）+HPrEI，Mg2+Pyr（丙酮酸）+P-HPrP-HPr+糖EII糖-6-磷酸+HPr四種運(yùn)送營(yíng)養(yǎng)方式的比較比較項(xiàng)目被動(dòng)擴(kuò)散

促進(jìn)擴(kuò)散

主動(dòng)運(yùn)輸

基團(tuán)轉(zhuǎn)位特異載體蛋白無(wú)有 有 有

運(yùn)送速度 慢快 快 快 溶質(zhì)運(yùn)送方向由濃至稀由濃至稀由稀至濃 由稀至濃

平衡時(shí)內(nèi)外濃度內(nèi)外相等內(nèi)外相等內(nèi)部高 內(nèi)部高 運(yùn)送分子 無(wú)特異性特異性特異性 特異性 能量消耗 不需要需要 需要 需要 運(yùn)送前后溶質(zhì)分子不變不變 不變 改變 載體飽和效應(yīng) 無(wú) 有 有有 與溶質(zhì)類似物無(wú)競(jìng)爭(zhēng)性有競(jìng)爭(zhēng)性有競(jìng)爭(zhēng)性有競(jìng)爭(zhēng)性 運(yùn)送抑制劑 無(wú) 有 有 有 運(yùn)送對(duì)象舉例水、O2

糖、SO42-氨基酸、乳糖葡萄糖\嘌呤基本內(nèi)容5.1微生物細(xì)胞的化學(xué)組成5.2微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及其生理功能5.3微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式5.4微生物的營(yíng)養(yǎng)類型5.5培養(yǎng)基5.4微生物的營(yíng)養(yǎng)類型微生物的營(yíng)養(yǎng)類型比高等生物復(fù)雜。按不同分類方法可將微生物分成不同類型。按能源分光能營(yíng)養(yǎng)型化能營(yíng)養(yǎng)型按碳源分自養(yǎng)型異養(yǎng)型光能自養(yǎng)型(photolithoautotrphy)光能異養(yǎng)型(photoorganoheterotrphy)化能自養(yǎng)型(chemolithoautotrphy)化能異養(yǎng)型(chemoorganoheterotrophy)根據(jù)碳源、能源及電子供體性質(zhì)的不同，可將微生物分為以下4種營(yíng)養(yǎng)類型：能以CO2為唯一或主要碳源；通過(guò)光合作用獲取生長(zhǎng)所需要的能量；以無(wú)機(jī)物如水（藍(lán)細(xì)菌）、H2、H2S（綠硫細(xì)菌、紅螺細(xì)菌）、S等作為供氫體或電子供體，使CO2還原為細(xì)胞物質(zhì)。1.光能自養(yǎng)型（光能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型，photoautotrophs

）例如：藻類及藍(lán)細(xì)菌等和植物一樣，以水為電子供體（供氫體），進(jìn)行產(chǎn)氧型的光合作用，合成細(xì)胞物質(zhì)。

紅硫細(xì)菌，以H2S為電子供體，產(chǎn)生細(xì)胞物質(zhì)，并伴隨硫元素的產(chǎn)生。藍(lán)細(xì)菌：CO2+2H2O光能葉綠素[CH2O]+H2O+O2↑綠硫細(xì)菌：CO2+2H2S光能菌綠素[CH2O]+H2O+2SCO2+2H2A光能菌綠素[CH2O]+H2O+2A不能以CO2為主要或唯一碳源；以有機(jī)物作為供氫體，利用光能將CO2還原為細(xì)胞物質(zhì)；在生長(zhǎng)時(shí)大多數(shù)需要外源的生長(zhǎng)因子；2H3CH3CCHOH+CO2光能光合色素2CH3C0CH3+[CH2O]+H2O例如：紅螺菌屬中的一些細(xì)菌能利用異丙醇作為供氫體，將CO2還原成細(xì)胞物質(zhì)，同時(shí)積累丙酮。2．光能異養(yǎng)型（光能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型，

photoheterotrophs

）3．化能自養(yǎng)型（化能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型，chemoautotrophs）生長(zhǎng)所需要的能量來(lái)自無(wú)機(jī)物氧化過(guò)程中放出的化學(xué)能；以CO2或碳酸鹽作為唯一或主要碳源進(jìn)行生長(zhǎng)時(shí)，利用H2、H2S、Fe2+、NH3或NO2-等作為電子供體使CO2還原成細(xì)胞物質(zhì)。化能無(wú)機(jī)自養(yǎng)型只存在于微生物中，可在完全無(wú)機(jī)及無(wú)光的環(huán)境中生長(zhǎng)。有機(jī)物的存在對(duì)它們有毒害作用。它們廣泛分布于土壤及水環(huán)境中,參與地球物質(zhì)循環(huán)。硝化細(xì)菌（Nitrobacteria）：能氧化胺鹽或亞硝酸獲得能量。亞硝化細(xì)菌：2NH4+

＋3O2→2NO2-＋2H2O＋4H+

＋552.3kJ硝化細(xì)菌：NO2-+1/2O2→NO3-+75.7kJ硫化細(xì)菌(Thiobacillus)：能氧化還原態(tài)無(wú)機(jī)硫化物（H2S、S、S2O3-和SO3-等）以獲得能量的好氣性細(xì)菌及兼厭氣性細(xì)菌H2S+1/2O2=H2O+S+209.6kJS+3/2O2+H2O=H2SO4+626.8kJ鐵細(xì)菌(Crenothrix)：從氧化Fe2+為Fe3+的過(guò)程中獲取能量。2Fe2++1/2O2+2H+=2Fe3+

+H2O+88.7kJ氫細(xì)菌（Hydrogenbacteria）：具有氫化酶，能夠氧化氫，以此獲取能量H2+1/2O2=H2O+237.2kJ有機(jī)物通常既是碳源也是能源大多數(shù)細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物和所有致病微生物都是化能異養(yǎng)型微生物；利用有機(jī)物作為能源和碳源；能源：自有機(jī)物的氧化分解，ATP通過(guò)氧化磷酸化產(chǎn)生；碳源：有機(jī)碳化物，如淀粉、糖類、纖維素、有機(jī)酸等；電子供體：有機(jī)物電子受體：O2、NO3-

、SO42-或有機(jī)物。4．化能異養(yǎng)型（化能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型，chemoheterotrophs）腐生性微生物：從無(wú)生命的有機(jī)物中獲取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。引起食品腐敗變質(zhì)的某些霉菌和細(xì)菌。寄生性微生物：必須寄生在活的有機(jī)體內(nèi)，從寄主體內(nèi)獲得營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，營(yíng)寄生生活。分為專性寄生和兼性寄生兩種

C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+能量微生物營(yíng)養(yǎng)類型營(yíng)養(yǎng)類型能源供氫體基本碳源實(shí)例光能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型光無(wú)機(jī)物CO2藍(lán)細(xì)菌、藻類、紫硫細(xì)菌光能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型光有機(jī)物CO2及簡(jiǎn)單有機(jī)物紅螺菌化能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型化學(xué)能（無(wú)機(jī)物)無(wú)機(jī)物CO2硝化細(xì)菌、硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌、氫細(xì)菌化能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型化學(xué)能（有機(jī)物）有機(jī)物有機(jī)物大多數(shù)非光合細(xì)菌、全部真菌、原生動(dòng)物不同營(yíng)養(yǎng)類型之間的界限并非絕對(duì)。異養(yǎng)型微生物并非絕對(duì)不能利用CO2；自養(yǎng)型微生物也并非不能利用有機(jī)物進(jìn)行生長(zhǎng)；有些微生物的營(yíng)養(yǎng)類型也會(huì)隨生長(zhǎng)條件的改變發(fā)生改變；例如紫色非硫細(xì)菌(purplenonsulphurbacteria)：沒(méi)有有機(jī)物時(shí)，同化CO2，為自養(yǎng)型微生物；有有機(jī)物存在時(shí)，利用有機(jī)物進(jìn)行生長(zhǎng)，為異養(yǎng)型微生物；光照和厭氧條件下，利用光能生長(zhǎng)，為光能營(yíng)養(yǎng)型微生物；黑暗與好氧條件下，依靠有機(jī)物氧化產(chǎn)生的化學(xué)能生長(zhǎng)，為化能營(yíng)養(yǎng)型微生物微生物營(yíng)養(yǎng)類型的可變性無(wú)疑有利于提高其對(duì)環(huán)境條件變化的適應(yīng)能力劃分異養(yǎng)型微生物和自養(yǎng)型微生物的標(biāo)準(zhǔn)不在于它們能否利用CO2，而在于它們是否能夠利用CO2作為唯一的碳源?；緝?nèi)容5.1微生物細(xì)胞的化學(xué)組成5.2微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及其生理功能5.3微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式5.4微生物的營(yíng)養(yǎng)類型5.5培養(yǎng)基5.5

培養(yǎng)基（medium)培養(yǎng)基(culturemedium)：人工配制的，適合微生物生長(zhǎng)繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)。培養(yǎng)基幾乎是一切對(duì)微生物進(jìn)行研究和利用工作的基礎(chǔ)。任何培養(yǎng)基都應(yīng)該具備微生物生長(zhǎng)所需要六大營(yíng)養(yǎng)要素：碳源、氮源、能源、無(wú)機(jī)鹽、生長(zhǎng)因子、水（一）原則目的明確營(yíng)養(yǎng)協(xié)調(diào)理化適宜經(jīng)濟(jì)節(jié)約一、選用和設(shè)計(jì)培養(yǎng)基的原則和方法確定研究目的，明確微生物的營(yíng)養(yǎng)類型，同時(shí)應(yīng)該了解微生物的類群、生活環(huán)境。查閱大量文獻(xiàn)，總結(jié)和借鑒前人工作經(jīng)驗(yàn)具體問(wèn)題具體分析，本著既要滿足微生物的生長(zhǎng)繁殖或積累大量代謝產(chǎn)物的要求，同時(shí)又要降低成本的原則考察因素：碳源、氮源、碳氮比、礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)、微量元素、生長(zhǎng)因子、酸堿度、滲透壓以及氧化還原電位1.目的明確根據(jù)不同微生物的營(yíng)養(yǎng)要求配制針對(duì)性強(qiáng)的培養(yǎng)基。培養(yǎng)化能自養(yǎng)型的氧化硫桿菌的培養(yǎng)基組成為：S10gMgSO4.7H2O0.5g（NH4）2SO40.4gFeSO40.01gH2PO44gCaCl20.25gH2O1000ml培養(yǎng)化能異養(yǎng)的大腸桿菌一種培養(yǎng)基是由下列化學(xué)成分組成葡萄糖5gNH4H2PO41gNaCl5gMgSO4.7H2O0.2gK2HPO41gH2O1000ml常見(jiàn)的培養(yǎng)四大類微生物的培養(yǎng)基細(xì)菌（牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基）：牛肉膏3g蛋白胨10gNaCl5gH2O1000ml放線菌（高氏1號(hào)）淀粉20gK2HPO40.5gNaCl0.5gMgSO4.7H2O0.5gKNO31gFeSO40.01gH2O1000ml酵母菌(麥芽汁培養(yǎng)基)干麥芽粉加四倍水，在50℃--60℃保溫糖化3-4小時(shí)，用碘液試驗(yàn)檢查至糖化完全為止，調(diào)整糖液濃度為10。巴林，煮沸后，沙布過(guò)濾，調(diào)PH為6.0。霉菌（查氏合成培養(yǎng)基）NaNO33gK2HPO41gKCl0.5gMgSO4.7H2O0.5gFeSO40.01g蔗糖30gH2O1000ml2.營(yíng)養(yǎng)協(xié)調(diào)培養(yǎng)基中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度合適時(shí)微生物才能生長(zhǎng)良好，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度過(guò)低時(shí)不能滿足微生物正常生長(zhǎng)所需，濃度過(guò)高時(shí)則可能對(duì)微生物生長(zhǎng)起抑制作用。培養(yǎng)基中各營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之間的濃度配比也直接影響微生物的生長(zhǎng)繁殖和代謝產(chǎn)物的形成和積累，其中碳氮比（C/N）的影響較大。碳氮比指培養(yǎng)基中碳元素與氮元素的物質(zhì)的量比值，有時(shí)也指培養(yǎng)基中還原糖與粗蛋白之比。如果培養(yǎng)基用于大規(guī)模的發(fā)酵生產(chǎn)，用作“種子”培養(yǎng)基，一般營(yíng)養(yǎng)成分應(yīng)豐富，其C/N應(yīng)較低；如果用來(lái)大量生產(chǎn)代謝產(chǎn)物，培養(yǎng)基中C/N應(yīng)高些。3.理化條件適宜pH水活度氧化還原電位a.pH培養(yǎng)基的pH必須控制在一定的范圍內(nèi)，以滿足不同類型微生物的生長(zhǎng)繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物。通常培養(yǎng)條件：

細(xì)菌：pH7.0-8.0放線菌：pH7.5-8.5酵母菌：pH3.8-6.0霉菌：pH4.0-5.8加入磷酸緩沖液，可將pH穩(wěn)定在6.0-7.6之間；加入CaCO3作為備用堿，也可以加NaHCO3來(lái)調(diào)節(jié)。為了維持培養(yǎng)基pH的相對(duì)恒定，通常在培養(yǎng)基中加入pH緩沖劑，或在進(jìn)行工業(yè)發(fā)酵時(shí)補(bǔ)加酸、堿。---通過(guò)在培養(yǎng)基中加入某特殊成分來(lái)調(diào)節(jié)pH，叫內(nèi)源調(diào)節(jié)。b.水活度在天然環(huán)境中，微生物可實(shí)際利用的自由水或游離水的含量。一般用在一定的溫度和壓力條件下,溶液的蒸汽壓力與同樣條件下純水蒸汽壓力之比表示，即：αw=Pw/Pow式中Pw代表溶液蒸汽壓力,POw代表純水蒸汽壓力。純水αw為1.00,溶液中溶質(zhì)越多,αw越小。微生物一般在αw為0.60～0.99的條件下生長(zhǎng),αw過(guò)低時(shí),微生物生長(zhǎng)的遲緩期延長(zhǎng),比生長(zhǎng)速率和總生長(zhǎng)量減少。微生物不同，其生長(zhǎng)的最適αw不同。c.氧化還原電位不同類型微生物生長(zhǎng)對(duì)氧化還原電位的要求不同好氧性微生物：+0.1伏以上時(shí)可正常生長(zhǎng),以+0.3～+0.4伏為宜；厭氧性微生物：低于+0.1伏條件下生長(zhǎng)；兼性厭氧微生物：+0.1伏以上時(shí)進(jìn)行好氧呼吸,+0.1伏以下時(shí)進(jìn)行發(fā)酵。氧化還原電位又稱氧化還原電勢(shì)，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(shì)的一種指標(biāo)，其單位是V（伏）或mV（毫伏）。4.經(jīng)濟(jì)節(jié)約以粗代精以野代家以廢代好以簡(jiǎn)代繁以氮代朊以纖代糖以烴代糧以國(guó)代進(jìn)（二）方法生態(tài)模擬查閱文獻(xiàn)精心設(shè)計(jì)試驗(yàn)比較（三）條件優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化的內(nèi)容生長(zhǎng)條件、發(fā)酵條件營(yíng)養(yǎng)條件：碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽、生長(zhǎng)因子、碳氮比

種類、含量環(huán)境條件：溫度、pH、溶氧（轉(zhuǎn)速、裝液量）、接種量

因素、水平操作方式：靜置培養(yǎng)、搖床培養(yǎng)；流加策略

優(yōu)化的方法單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)：固定其它因素，只變動(dòng)一個(gè)因素了解趨勢(shì)、確定范圍多因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)：多個(gè)因素同時(shí)在變動(dòng)

了解相互影響、確定組合水平

（三）條件優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)單因素實(shí)驗(yàn)多因素組合實(shí)驗(yàn)正交試驗(yàn)、Box-Behnken中心組合設(shè)計(jì)、響應(yīng)面分析（Design-Expert軟件）篩選出重要因素Plackett-Burman設(shè)計(jì)法單因素實(shí)驗(yàn)多因素組合實(shí)驗(yàn)單因素試驗(yàn)正交試驗(yàn)多因素組合設(shè)計(jì)多因素中心組合設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)1.碳源工業(yè)生產(chǎn)或以獲得微生物代謝產(chǎn)物為主要目的時(shí)，碳源常以農(nóng)副產(chǎn)品為主，如玉米粉、淀粉、麥麩等。加入糖類時(shí)，需采用適當(dāng)?shù)臏缇椒ǎ河行┨穷?，如葡萄糖和木糖等在高溫高壓下很容易被破壞，多糖和雙糖也容易被水解。2.氮源除了培養(yǎng)固氮菌可以不必在培養(yǎng)基內(nèi)添加氮源之外，培養(yǎng)其它微生物時(shí)均需加入無(wú)機(jī)氮源或有機(jī)氮源。氨鹽一般適合作為細(xì)菌生長(zhǎng)的氮源。而大多數(shù)真菌既可以利用銨鹽，又可以利用硝酸鹽。細(xì)菌雖然能夠利用無(wú)機(jī)氮源生長(zhǎng)，但生長(zhǎng)效果卻不如利用有機(jī)氮源。在選擇氮源時(shí)需注意速效、長(zhǎng)效氮源相搭配，以便更好地為微生物提供氮素營(yíng)養(yǎng)。3.碳氮比如果微生物代謝產(chǎn)物中含碳量比較高，配制培養(yǎng)基時(shí)，碳氮比就需要維持較高水平；如果微生物代謝產(chǎn)物中含氮量較高，配制培養(yǎng)基時(shí)，碳氮比宜相對(duì)降低一些。發(fā)酵工業(yè)中培養(yǎng)基的C/N比通常為100：0.5～2。對(duì)于同一種微生物，不同的碳氮比會(huì)直接影響微生物菌體的生長(zhǎng)或代謝產(chǎn)物的積累。通過(guò)調(diào)節(jié)培養(yǎng)基中的C/N比可以滿足不同發(fā)酵階段的不同要求。4.礦質(zhì)元素磷、硫、鈣、鎂、鉀等礦質(zhì)元素在細(xì)胞干物質(zhì)所占比例在0.5%以上，因而在配方中必須體現(xiàn)。礦質(zhì)元素一般以無(wú)機(jī)鹽的形式添加到培養(yǎng)基中，同時(shí)添加時(shí)還應(yīng)當(dāng)統(tǒng)籌考慮一種鹽類所能提供的陰陽(yáng)離子。通常在培養(yǎng)基中加入KH2PO4、K2HPO4

和MgSO4以提供磷、硫、鎂和鉀等礦質(zhì)元素。如果同時(shí)加入鐵或鈣鹽，就需加大上述三種化合物用量。在培養(yǎng)基內(nèi)除特別需要外，不需額外加入微量元素，因?yàn)榕渲婆囵B(yǎng)基的水、有機(jī)物以及試劑雜質(zhì)中均含有許多微量元素。過(guò)量的微量元素對(duì)微生物細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生毒害作用。5.生長(zhǎng)因子在培養(yǎng)基配制時(shí)，通常在培養(yǎng)基內(nèi)加入酵母膏、牛肉膏或酪蛋白水解物。這些物質(zhì)能提供微生物生長(zhǎng)所需的維生素、氨基酸和嘌呤、嘧啶等生長(zhǎng)因子。動(dòng)植物組織浸液，如心臟、肝、西紅柿和蔬菜的浸液都含豐富的生長(zhǎng)因子。6.pH值除了調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的初始pH外，還應(yīng)考慮培養(yǎng)基滅菌后以及發(fā)酵過(guò)程中pH值的變化。在培養(yǎng)基中通常加入一些緩沖劑或不溶性的碳酸鹽，以維持pH值的恒定。在產(chǎn)酸的發(fā)酵過(guò)程中常加入適量的CaCO3。7.滲透壓雖然大多數(shù)細(xì)菌能耐受較大幅度的滲透壓變化，但也要注意培養(yǎng)基中有機(jī)物質(zhì)和無(wú)機(jī)鹽離子濃度。細(xì)菌在好氣生長(zhǎng)時(shí)消耗大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，使培養(yǎng)基的滲透壓降低，但在培養(yǎng)基內(nèi)，如果同時(shí)含有足夠量的食鹽，就可阻止?jié)B透壓低落到影響細(xì)菌正常生長(zhǎng)的程度。等滲溶液最適合微生物生長(zhǎng)，一般常用的培養(yǎng)基滲透壓都能滿足微生物的生長(zhǎng)要求。8.氧化還原電位好氧性微生物:Φ值為+0.3V～+0.4V厭氧性的微生物:Φ值低于+0.1V兼性厭氧微生物:Φ值為+0.1V以上時(shí)進(jìn)行好氧呼吸，+0.1V以下時(shí)進(jìn)行發(fā)酵作用。培養(yǎng)好氧性微生物時(shí)可通過(guò)增加通氣量（如振蕩培養(yǎng)、攪拌等）或加入氧化劑來(lái)提高培養(yǎng)基的氧化還原電位；培養(yǎng)厭氧性微生物時(shí)可在培養(yǎng)基中加入抗壞血酸、硫化鈉、鐵粉、半胱氨酸、谷胱甘肽等還原性物質(zhì)來(lái)降低氧化還原電位。低成本的原料更能體現(xiàn)出其經(jīng)濟(jì)價(jià)值:糖蜜、乳清、豆制品工業(yè)廢液及黑廢液、廢水、廢渣、農(nóng)副產(chǎn)品或制品，如麩皮、米糠、玉米漿、酵母浸膏、酒糟、豆餅、花生餅、蛋白胨。一般培養(yǎng)基采用121℃滅菌15min～30min。長(zhǎng)時(shí)間高溫處理會(huì)使某些不耐熱的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)遭到破壞。含糖培養(yǎng)基常在112℃滅菌15min～30min。某些對(duì)糖類要求較高的培養(yǎng)基可先將糖進(jìn)行過(guò)濾除菌或間歇滅菌，再與其它已滅菌的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)混合。長(zhǎng)時(shí)間高溫處理還會(huì)引起磷酸鹽、碳酸鹽與某些陽(yáng)離子（特別是鈣、鎂、鐵離子）結(jié)合形成沉淀，可加入少量的鰲合劑，以防沉淀。常用的鰲合劑為乙二胺四乙酸（EDTA）；也可以將含鈣、鎂、鐵等離子的成份與磷酸鹽分別進(jìn)行滅菌，然后再加以混合，以避免沉淀的生成。高壓蒸汽滅菌法培養(yǎng)基滅菌過(guò)程中，泡沫的產(chǎn)生會(huì)影響滅菌效果，因?yàn)榕菽械目諝鈺?huì)形成隔熱層，致使泡沫中存在的微生物難以被殺死。有時(shí)需要在培養(yǎng)基中加入消泡劑以減少泡沫的產(chǎn)生，或者適當(dāng)提高滅菌溫度、延長(zhǎng)滅菌時(shí)間，以達(dá)到徹底滅菌的目的。低水分含量的物料需要的滅菌時(shí)間較長(zhǎng)。（一）按培養(yǎng)基的成分區(qū)分天然培養(yǎng)基合成培養(yǎng)基半合成培養(yǎng)基二、培養(yǎng)基的種類用各種動(dòng)物、植物和微生物材料制作的成分含量不完全清楚且變化不定的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)稱為天然培養(yǎng)基。

優(yōu)點(diǎn)：取材廣泛，營(yíng)養(yǎng)豐富，經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便，微生物生長(zhǎng)迅速，適合各種異養(yǎng)微生物生長(zhǎng)；

缺點(diǎn)：成分不完全清楚，成分和含量不確定，用于精細(xì)實(shí)驗(yàn)時(shí)重復(fù)性差。穩(wěn)定性常受原料產(chǎn)地或批次等因素的影響，另外自養(yǎng)型微生物一般不能在上面生長(zhǎng)繁殖。1.天然培養(yǎng)基（naturalmedium，complexmedia,undefinedmedia)（一）按培養(yǎng)基的成分區(qū)分僅適用于實(shí)驗(yàn)室的一般粗放性實(shí)驗(yàn)和工業(yè)生產(chǎn)中制作種子和發(fā)酵培養(yǎng)基。

常用于細(xì)菌培養(yǎng)的牛肉膏蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基就是一種天然培養(yǎng)基(牛肉膏，3.0g；蛋白胨，5.0g；瓊脂，20g；水，1000ml)。制備天然培養(yǎng)基的主要原料有：牛肉膏、麥芽汁、蛋白胨、酵母膏、玉米粉、麥麩、各種餅粉、馬鈴薯、牛奶、血清等。2.合成培養(yǎng)基（chemacaldefinedmedia，syntheticmedium)化學(xué)試劑配制的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)稱為合成培養(yǎng)基。

特點(diǎn):化學(xué)成分和含量完全清楚且固定不變，適于微生物生長(zhǎng)繁殖。

優(yōu)點(diǎn):成分清楚、精確、固定，重現(xiàn)性強(qiáng)，適用于進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)、代謝、生理生化、遺傳育種及菌種鑒定等精細(xì)研究。缺點(diǎn):一般微生物在合成培養(yǎng)基上生長(zhǎng)緩慢，許多營(yíng)養(yǎng)要求復(fù)雜的異養(yǎng)型微生物在合成培養(yǎng)基上不能生長(zhǎng)。（一）按培養(yǎng)基的成分區(qū)分用于氧化硫硫桿菌培養(yǎng)的斯塔克(Starkey)培養(yǎng)基就是一種合成培養(yǎng)基：硫磺粉10g

(NH4)2SO40.2g

KH2PO43.0g

MgSO4·7H2O0.5g

Fe2(SO4)3·9H2O0.01g

CaCl20.25g

蒸餾水1000ml

pH2.0～3.5用天然有機(jī)物提供碳、氮源和生長(zhǎng)素，用化學(xué)試劑補(bǔ)充無(wú)機(jī)鹽配制的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)稱為半合成培養(yǎng)基。在合成培養(yǎng)基中，加入某種或幾種天然成分，或者在天然培養(yǎng)基中，加入一種或幾種已知成分的化學(xué)藥品即為半合成培養(yǎng)基。該培養(yǎng)基能充分滿足微生物的營(yíng)養(yǎng)要求，大多數(shù)微生物都能在此類培養(yǎng)基上良好生長(zhǎng)。3.半合成培養(yǎng)基（semi-definedmedia，semi-syntheticmedium)（一）按培養(yǎng)基的成分區(qū)分馬鈴薯葡萄糖培養(yǎng)基（PDA）、培養(yǎng)放線菌的高氏一號(hào)培養(yǎng)基、加入瓊脂的合成培養(yǎng)基(二）按培養(yǎng)基的物理狀態(tài)區(qū)分固體培養(yǎng)基半固體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基1.固體培養(yǎng)基（solidmedium）外觀呈固體狀態(tài)的培養(yǎng)基稱為固體培養(yǎng)基。根據(jù)菌體的性質(zhì)將固體培養(yǎng)基分為4種類型：凝固培養(yǎng)基

非可逆性凝固培養(yǎng)基天然固體培養(yǎng)基濾膜(二）按培養(yǎng)基的物理狀態(tài)區(qū)分理想凝固劑的條件:①不被微生物液化分解和利用；②高溫滅菌不改變性狀；③透明度好，粘著性強(qiáng)。

向液體培養(yǎng)基中加入瓊脂或明膠形成的遇熱融化冷卻后凝固的固體培養(yǎng)基稱為凝固培養(yǎng)基。瓊脂和明膠的用量分別為1.5%～2.0%和5%～12%。

常用凝固劑為瓊脂。瓊脂又名洋菜，是從石花菜中提煉出來(lái)的，化學(xué)成分為多聚半乳糖硫酸酯，絕大多數(shù)微生物不能利用瓊脂作碳源。明膠的化學(xué)成分為蛋白質(zhì)，易被微生物用作氮源，融化溫度偏低(25℃)，凝固效果不及瓊脂。①凝固培養(yǎng)基②非可逆性凝固培養(yǎng)基

由血液或無(wú)機(jī)硅膠凝固形成的固體培養(yǎng)基稱為非可逆性凝固培養(yǎng)基。這類培養(yǎng)基凝后不能再融化。無(wú)機(jī)硅膠平板專門用于化能自養(yǎng)微生物的分離與純化。③天然固體培養(yǎng)基

由天然固態(tài)物質(zhì)直接制成的培養(yǎng)基稱為天然固體培養(yǎng)基。例如麩皮、米糠、木屑、大米、麥粒、馬鈴薯片及胡蘿卜條等天然材料均屬天然固體培養(yǎng)基。④濾膜：這是一種堅(jiān)韌且?guī)в袩o(wú)數(shù)微孔的醋酸纖維薄膜。將其制成圓片浸在含培養(yǎng)液的纖維素襯墊上，就形成了具有固體培養(yǎng)基性質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)濾膜。固體培養(yǎng)基可用于微生物分離、鑒定、測(cè)數(shù)、菌種保藏及微生物產(chǎn)品的固態(tài)發(fā)酵等。凝固劑含量較低，靜止時(shí)呈固態(tài)，劇烈振蕩后呈流體態(tài)的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)稱為半固體培養(yǎng)基。該培養(yǎng)基的瓊脂加入量約為0.2%-1%。半固體培養(yǎng)基常用于細(xì)菌運(yùn)動(dòng)性觀察及微生物的趨化性研究等。2.半固體培養(yǎng)基（semi-solidmedia)呈液體狀態(tài)的培養(yǎng)基稱為液體培養(yǎng)基。其中的成分基本上溶于水，沒(méi)有明顯的固形物。主要用于生理代謝研究及獲得大量菌體；工業(yè)發(fā)酵多采用液體培養(yǎng)基。3.液體培養(yǎng)基（liquidmedia)（三）根據(jù)培養(yǎng)基的營(yíng)養(yǎng)是否完全分類基本培養(yǎng)基補(bǔ)充培養(yǎng)基完全培養(yǎng)基（1）基本培養(yǎng)基（minimalmedium）

基本培養(yǎng)基也稱“最低限度培養(yǎng)基”,它只能保證某些微生物的野生型菌株(wildtypestrain)正常生長(zhǎng)，是含有能滿足野生菌株生長(zhǎng)的最低營(yíng)養(yǎng)成分的合成培養(yǎng)基。常用“〔－〕”表示。這種培養(yǎng)基往往缺少某些生長(zhǎng)因子，所以經(jīng)過(guò)誘變篩選出的營(yíng)養(yǎng)缺陷型（auxotroph）菌株不能在基本培養(yǎng)基上生長(zhǎng)繁殖。（2）完全培養(yǎng)基（completemedium）在基本培養(yǎng)基中加入一些富含氨基酸、維生素和堿基之類的天然物質(zhì)（如酵母膏、蛋白胨等），即加入生長(zhǎng)因子就可以成為完全培養(yǎng)基。完全培養(yǎng)基可以滿足各種微生物營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株的生長(zhǎng)需要。常以“〔＋〕”表示。所有微生物均可以在完全培養(yǎng)基上生長(zhǎng)繁殖。（3）補(bǔ)充培養(yǎng)基（supplementedmedium）往基本培養(yǎng)基中有針對(duì)性地加進(jìn)某一種或某幾種營(yíng)養(yǎng)成分，以滿足相應(yīng)的營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株生長(zhǎng)的需要，這種培養(yǎng)基稱為補(bǔ)充培養(yǎng)基。常用某種成分如“〔A〕”、“〔B〕”表示。（四）根據(jù)培養(yǎng)基的用途分類鑒別培養(yǎng)基選擇培養(yǎng)基增殖培養(yǎng)基1.增殖培養(yǎng)基（加富培養(yǎng)基，