微生物的營養和培養基

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1、第五章第五章 微生物的營養微生物的營養營養：有機體吸取和利用營養物質的過程。有機體吸取和利用營養物質的過程。營養物質：微生物為了生存就必須從環境中吸取各種物質微生物為了生存就必須從環境中吸取各種物質以合成細胞物質、提供能量以及在新陳代謝中起調節作用。以合成細胞物質、提供能量以及在新陳代謝中起調節作用。這些物質就稱為營養物質。這些物質就稱為營養物質。第一節第一節 微生物的營養要求微生物的營養要求第二節第二節 微生物的營養類型微生物的營養類型第三節第三節 微生物吸收營養物質的方式微生物吸收營養物質的方式第四節第四節 培養基培養基Microbial NutritionMicrobial Nutrit

2、ionNutritional Requirements of Microbial Cells 大量元素大量元素(macroelement):碳、氫、氧、氮、磷、硫、鉀、鎂、鈣、鐵（其中前六種占細菌細胞干重的97%）。微量元素微量元素(trace element):鋅、錳、鈉、氯、鉬、硒、鈷、銅、鎢、鎳、硼。元素元素 細菌細菌 酵母菌酵母菌 霉菌霉菌 碳碳 50 49.8 47.9 氮氮 15 12.4 5.2 氫氫 8 6.7 6.7 氧氧 20 31.1 40.2 磷磷 3 硫硫 1 一、一、微生物細胞的化學組成微生物細胞的化學組成主要以水、有機物、無機鹽的形式存在于細胞中：1 1有機物：有

3、機物：蛋白質、糖、脂類、核酸、維生素及其降解產物2 2無機物：無機物：1)參與有機物組成。2)單獨存在于細胞質內以無機鹽的形式存在。3 3、水：、水：約占細胞總重70%90%，以游離水和結合水兩種形式存在 游離水：干重法可測得；結合水：不易蒸發、不凍結、也不能滲透,占水總量的17%28%。主要成分主要成分 細菌細菌 酵母菌酵母菌 霉菌霉菌 水分水分 7585 7080 8590（占細胞鮮重的（占細胞鮮重的%）蛋白質蛋白質 5080 3275 1415 占占 細細 碳水化合物碳水化合物 1228 2763 740 胞胞 干干 脂肪脂肪 520 215 440 重重 的的 核酸核酸 1020 6

4、8 1%無機鹽無機鹽 230 3.87 612微生物細胞的化學組成微生物細胞的化學組成此組成可因菌種的種類、菌齡、培養基組成、培此組成可因菌種的種類、菌齡、培養基組成、培養條件、分析方法等而有所不同養條件、分析方法等而有所不同。定義：定義：凡可被用來構成細胞物質或代謝產物中碳素來源的營養物質。功能：功能：提供合成細胞物質及代謝物的原料;并為整個生理活動提供所需要能源（異養微生物）。種類種類:無機含碳化合物：無機含碳化合物：如CO2和碳酸鹽等。有機含碳化合物：有機含碳化合物：糖與糖的衍生物（多糖：如淀粉、麩皮、米糠等；飴糖；單糖）,脂類、醇類。有機酸、烴類、芳香族化合物以及各種含碳的化合物。類型

5、類型元素水平元素水平 化合物水平化合物水平 培養基原料水平培養基原料水平有有機機碳碳CHONX復雜蛋白質、核復雜蛋白質、核酸等酸等牛肉膏、蛋白胨、花生牛肉膏、蛋白胨、花生餅粉等餅粉等CHON多數氨基酸、簡多數氨基酸、簡單蛋白質等單蛋白質等一般氨基酸、明膠等一般氨基酸、明膠等CHO糖、有機酸、醇、糖、有機酸、醇、脂類等脂類等葡萄糖、蔗糖、各種淀葡萄糖、蔗糖、各種淀粉、糖蜜等粉、糖蜜等CH烴類烴類天然氣、石油及其不同天然氣、石油及其不同餾份、石蠟油等餾份、石蠟油等無無機機碳碳C(?)COCO2CO2COXNaHCO3NaHCO3、CaCO3、等、等微生物的碳源譜微生物的碳源譜微生物工業發酵中用做碳

6、源的原料微生物工業發酵中用做碳源的原料傳統種類：糖類（單糖，飴糖）淀粉（玉米粉、山芋粉、野生植物淀粉等）麩皮、各種米糠等代糧發酵：纖維素、石油、CO2、H2異養微生物：必須利用有機碳源的微生物異養微生物：必須利用有機碳源的微生物自養微生物：利用無機碳源作為主要碳源的微生物自養微生物：利用無機碳源作為主要碳源的微生物用來構成菌體物質或代謝產物中氮素來源的營養源。種類：種類：無機氮：銨鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、尿素、氨、N2 有機氮：蛋白質及其降解產物（如胨、肽、氨基酸等）、牛肉膏、魚粉、花生餅粉、黃豆餅粉、玉米漿等功能：功能：1）提供合成細胞中含氮物，如蛋白質、核酸，以及含氮代謝物等的原料；2）少數

7、細菌可以銨鹽、硝酸鹽等氮源為能源。（二）氮源（二）氮源（Nitrogen source Nitrogen source）：類類型型 元素水平元素水平化合物水平化合物水平培養基原料水平培養基原料水平有有機機氮氮NCHOX復雜蛋白質、核酸等復雜蛋白質、核酸等牛肉膏、酵母膏、餅粕牛肉膏、酵母膏、餅粕粉、蠶蛹粉等粉、蠶蛹粉等NCHO尿素、一般氨基酸、尿素、一般氨基酸、簡單蛋白質等簡單蛋白質等尿素、蛋白胨、明膠等尿素、蛋白胨、明膠等無無機機氮氮NHNH3、銨鹽等、銨鹽等(NH4)2SO4等等NO硝酸鹽等硝酸鹽等KNO3等等NN2空氣空氣微生物的氮源譜微生物的氮源譜 實驗室常用的氮源實驗室常用的氮源有碳酸

8、銨、硝酸鹽、硫酸銨、尿素、蛋白胨、牛肉膏、酵母膏等。生產上常用的氮源生產上常用的氮源 硝酸鹽、銨鹽、尿素、氨以及蛋白含量較高的魚粉、蠶蛹粉、黃豆餅粉、花生餅份、玉米漿等。定義：定義：為微生物細胞生長提供碳、氮源以外的多種重要元素（包括大量元素和微量元素）的物質，多以無機鹽的形式供給。大量元素：大量元素：P、S、K、Mg、Ca、Na、Fe（微生物生長所需濃度在10-310-4mol/L）微量元素：微量元素：Cu、Zn、Mn、Mo、Co（微生物生長所需濃度在10-610-8mol/L）一般微生物生長所需要的無機鹽有：硫酸鹽、磷酸鹽、氯化物以及含有鈉、鉀、鎂、鐵等金屬元素的化合物。（三）無機鹽（三）

9、無機鹽（inorganic saltinorganic salt）無機鹽的生理功能：無機鹽的生理功能：無機鹽大量元素微量元素一般功能特殊功能酶的激活劑（Cu2+、Mn2+、Zn2+）特殊分子結構成分（Co、Mo等）維持滲透壓生理調節物質酶的激活劑pH的穩定化能自養菌的能源(S、Fe2+、NH4+、NO2-)無氧呼吸時的氫受體(NO3-、SO42-)細胞內一般分子成分(如P，S，Ca，Mg，Fe等)定義定義:是一類對微生物正常生活所不可缺少而需要量又不大，但微生物自身不能用簡單的碳源或氮源合成，或合成量不足以滿足機體生長需要的有機營養物質。不同微生物需求的生長因子的種類和數量不同。（四）生長因子

10、（四）生長因子（growth factorgrowth factor）：）：最早發現的生長因子是維生素，最早發現的生長因子是維生素，有些微生物生長還需要其它特殊的成分，例如某些乳有些微生物生長還需要其它特殊的成分，例如某些乳酸桿菌生長需要核苷；某些酵母菌和真菌生長需要肌酸桿菌生長需要核苷；某些酵母菌和真菌生長需要肌醇；某些肺炎球菌生長需要膽堿等。醇；某些肺炎球菌生長需要膽堿等。根據微生物對生長因子的需要存在差異，可根據微生物對生長因子的需要存在差異，可分為：分為：1.1.野生型野生型(wild type)(wild type)原養型原養型不需要生長因子而能在基礎培養基上生長的菌株2.2.營養缺

11、陷型營養缺陷型(auxotroph)(auxotroph)由于自發或誘發突變等原因從野生型菌株產生的需要提供特定生長素物質才能生長的菌株水的生理功能：生命存在的必要條件水的生理功能：生命存在的必要條件（五）水（五）水（waterwater）水在細胞中有兩種存在形式：結合水和游離水。水在細胞中有兩種存在形式：結合水和游離水。不同細胞及不同細胞結構中游離水的含量有較大不同細胞及不同細胞結構中游離水的含量有較大差別：差別：幾種生物的幾種生物的游離水含量游離水含量人體：60%海蟄：96%微生物孢子營養體霉菌孢子：39%細菌芽孢：皮層：70%核心：極低細菌：80%酵母：75%霉菌：85%（六）能源n定義

12、：為微生物提供最初能量來源的營養物質或輻射能能源譜：化學物質（化能營養型）輻射能（光能營養型）有機物無機物光能自養和光能異養根據生長所需要的營養物質的性質（碳源），可將生物根據生長所需要的營養物質的性質（碳源），可將生物分成兩種基本的營養類型分成兩種基本的營養類型異養型生物：異養型生物：以復雜的有機物質作為營養物質自養型生物：自養型生物：能以簡單的無機物質作為營養物質 動物屬異養型生物，植物屬自養型，微生物大多數屬于異養型生物，少數屬于自養型生物。根據生長時能量的來源不同，將生物分成兩種類型根據生長時能量的來源不同，將生物分成兩種類型化能營養型生物：化能營養型生物：依靠化合物氧化釋放的能量進行

13、生長光能營養型生物：光能營養型生物：依靠光能進行生長 動物和大部分微生物屬化能營養型生物，植物和少部分微生物屬光能營養型生物 按供氫體分按供氫體分無機營養型生物；無機營養型生物；有機營養型生物：有機營養型生物：光能自養型微生物光能自養型微生物以以C0C02 2作為唯一碳源或主要碳源，并利用光能，以無機物如硫作為唯一碳源或主要碳源，并利用光能，以無機物如硫化氫、硫代硫酸鈉或其他無機硫化物作為化氫、硫代硫酸鈉或其他無機硫化物作為供氫體供氫體將將COCO2 2還原成還原成細胞物質，同時產生元素硫細胞物質，同時產生元素硫 光能 CO2H2S CH2O+2S+H2O 光合色素 光能自養型微生物光能自養型

14、微生物 包括藍細菌（含葉綠素）、紅硫細菌和綠硫細菌等少數微生包括藍細菌（含葉綠素）、紅硫細菌和綠硫細菌等少數微生物（含細菌葉綠素），由于含有光合色素，因而能使先能轉物（含細菌葉綠素），由于含有光合色素，因而能使先能轉變成化學能（變成化學能（ATPATP），供機體直接利用。），供機體直接利用。光能異養型微生物光能異養型微生物以以COCO2 2為主要碳源或唯一碳源，以有機物（如異丙醇）作為主要碳源或唯一碳源，以有機物（如異丙醇）作為供氫體，利用光能將為供氫體，利用光能將COCO2 2還原成細胞物質，紅螺菌屬中還原成細胞物質，紅螺菌屬中的一些細菌屬于此種營養類型。的一些細菌屬于此種營養類型。光能光能

15、 2(H3C)2CHOH+CO2 2CH3COCH3+CH2O+H2O 光合色素光合色素光能異養型細菌在生長時大多數采要外源的生長因子光能異養型細菌在生長時大多數采要外源的生長因子化能自養型微生物化能自養型微生物 以CO2或碳酸鹽作為唯一或主要碳源，以無機物氧化釋放的化學能為能源,，利用電子供體如氫氣、硫化氫、二價鐵離子或亞硝酸鹽等使CO2還原成細胞物質。這類微生物主要有硫化細菌、硝化細菌、氫細菌與鐵細菌。它們在自然界物質轉換過程中起著重要的作用?；墚愷B型微生物化能異養型微生物 多數微生物屬于化能異養型，其生長所需要能量和多數微生物屬于化能異養型，其生長所需要能量和碳源通常來自同一種有機物。

16、碳源通常來自同一種有機物。根據化能異養型微生物利用有機物的特性，又可以根據化能異養型微生物利用有機物的特性，又可以將其分為下列兩種類型：將其分為下列兩種類型：腐生型微生物：利用無生命活性的有機物作為生長的腐生型微生物：利用無生命活性的有機物作為生長的碳源。碳源。寄生型微生物：寄生在生活的細胞內，從寄生體內獲寄生型微生物：寄生在生活的細胞內，從寄生體內獲得生長所需要的營養物質。得生長所需要的營養物質。存在于寄生與腐生之間的中間過渡類型微生物，稱存在于寄生與腐生之間的中間過渡類型微生物，稱為兼性腐生型或兼性寄生型。為兼性腐生型或兼性寄生型。第三節第三節 微生物吸收營養物微生物吸收營養物質的方式質的

17、方式C單單 純純 擴散擴散C促促 進進 擴擴 散散C主主 動動 運運 輸輸C基基 團團 移移 位位被輸送的物質，靠細胞內外濃度為動力，以透析或擴被輸送的物質，靠細胞內外濃度為動力，以透析或擴散的形式從高濃度區向低濃度區的擴散。散的形式從高濃度區向低濃度區的擴散。1.1.單純擴散單純擴散(simple diffusion or passive diffusion)特點：特點：非特異性非特異性 結構不變結構不變 速率較慢速率較慢 無載體參與無載體參與 不需代謝能：不需代謝能：物質不能進行逆濃度運輸?？蛇\送的養料有限：可運送的養料有限：限于水、溶于水的氣體，及分子量小，脂溶性、極性小的營養物質。單純

18、擴散模式圖單純擴散模式圖細胞膜外細胞膜外細胞膜內細胞膜內細胞膜細胞膜營養物通過與細胞膜上載體蛋白（也稱作透過酶營養物通過與細胞膜上載體蛋白（也稱作透過酶permease）的可逆性結合來加快其傳遞速度）的可逆性結合來加快其傳遞速度2.促進擴散促進擴散(facilitated diffusion/transport)特點：特點：在促進擴散過程中在促進擴散過程中_ 營養物質本身在分子結構上也不會發生變化營養物質本身在分子結構上也不會發生變化_ 不消耗代謝能量，故不能進行逆濃度運輸不消耗代謝能量，故不能進行逆濃度運輸_ 運輸的速率由胞內外該物質的濃度差決定運輸的速率由胞內外該物質的濃度差決定_ 需要細

19、胞膜上的載體蛋白（透過酶）參與需要細胞膜上的載體蛋白（透過酶）參與_ 被運輸的物質與載體蛋白有高度的特異性被運輸的物質與載體蛋白有高度的特異性_ 養料濃度過高時養料濃度過高時,與載體蛋白出現飽和效應與載體蛋白出現飽和效應促進擴散的運輸方式多見于真核微生物中，例如通常促進擴散的運輸方式多見于真核微生物中，例如通常在厭氧生活的酵母菌中，某些物質的吸收和代謝產物在厭氧生活的酵母菌中，某些物質的吸收和代謝產物的分泌是通過這種方式完成的。的分泌是通過這種方式完成的。促進擴散模式圖促進擴散模式圖細胞膜細胞膜外細胞膜內恢復原構象移位再循環結合結合構象改變在代謝能的推動下，通過膜上特殊載體蛋白逆養料在代謝能的

20、推動下，通過膜上特殊載體蛋白逆養料濃度梯度吸收營養物質的過程。主動運送是微生物濃度梯度吸收營養物質的過程。主動運送是微生物吸收營養物質的主要方式。吸收營養物質的主要方式。3.主動運送主動運送(Active transport)_ 需要消耗代謝能需要消耗代謝能_ 可以進行逆濃度運送的運輸方式可以進行逆濃度運送的運輸方式_ 需要載體蛋白參與需要載體蛋白參與_ 對被運送的物質有高度的立體專一性對被運送的物質有高度的立體專一性特點：特點：微生物所需要的多數營養物質如氨基酸等都是這種運送微生物所需要的多數營養物質如氨基酸等都是這種運送方式方式主動運送模式圖主動運送模式圖細胞膜細胞膜外細胞膜內恢復原構象移

21、位再循環結合構象改變ADP+PiATP4.基團移位基團移位(group translocation)一種由復雜運輸酶系統參與的既需要載體蛋白又需一種由復雜運輸酶系統參與的既需要載體蛋白又需要消耗能量的一種特殊主動運送方式要消耗能量的一種特殊主動運送方式需要消耗代謝能需要消耗代謝能可以進行逆濃度運輸的運輸方式可以進行逆濃度運輸的運輸方式需要載體蛋白參與需要載體蛋白參與對被運輸的物質有高度的立體專一性對被運輸的物質有高度的立體專一性底物在運送過程中發生化學變化底物在運送過程中發生化學變化與普通的主動運送相比，營養與普通的主動運送相比，營養物質在運輸的過程中發生了化學變化（糖在運輸的過程中發生了磷酸

22、化）物質在運輸的過程中發生了化學變化（糖在運輸的過程中發生了磷酸化）特點：特點：基因移位主要存在于厭氧和兼性厭氧型細菌中，基因移位主要存在于厭氧和兼性厭氧型細菌中，也主要是用于單（或雙）糖與糖的衍生物，以也主要是用于單（或雙）糖與糖的衍生物，以及核苷與脂肪散的運送及核苷與脂肪散的運送 依靠磷酸轉移酶系統依靠磷酸轉移酶系統,即磷酸烯醇式丙酮酸即磷酸烯醇式丙酮酸-己糖磷酸轉移酶己糖磷酸轉移酶系統。包括系統。包括3 3種不同蛋白參與：種不同蛋白參與：HPr HPr、酶、酶1 1、酶酶2運送步驟:1.1.熱穩載體蛋白熱穩載體蛋白(HPr)HPr)的激活的激活 細胞內高能化合物磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）

23、的磷酸基團把HPr激活。酶酶1 1 PEP+HPr PEP+HPr 丙酮酸丙酮酸+P-HPrP-HPrHPrHPr是一種低分子量的可溶性蛋白，結合在細胞膜上，具有是一種低分子量的可溶性蛋白，結合在細胞膜上，具有高能磷酸載體的作用。高能磷酸載體的作用。運運 送送 機機 制制2 2、糖被磷酸化后運入膜內、糖被磷酸化后運入膜內 膜外環境中的糖先與外膜表面的酶2結合，再被轉運到內膜表面。這時，糖被P-HPr上的磷酸激活，并通過酶2的作用將糖-磷酸釋放到細胞內。酶酶2 2 P-HPr+P-HPr+糖糖 糖糖-P+HPrP+HPr酶2是一種結合于細胞膜上的蛋白，它對底物具有特異性選擇作用，因此細胞膜上可誘

24、導出一系列與底物分子相應的酶2。四種運輸營養物質方式的比較四種運輸營養物質方式的比較比較項目比較項目單純擴散單純擴散促進擴散促進擴散主動運送主動運送基團移位基團移位特異載體蛋白特異載體蛋白運輸速度運輸速度物質運輸方向物質運輸方向胞內外濃度胞內外濃度運輸分子運輸分子能量消耗能量消耗運輸后物質的結構運輸后物質的結構載體飽和效應載體飽和效應與運輸物質類似物與運輸物質類似物例如例如無無慢慢由濃至稀由濃至稀相等相等無特異性無特異性不需要不需要不變不變無無無競爭性無競爭性水、氧、乙水、氧、乙醇等小分子醇等小分子有有快快由濃至稀由濃至稀相等相等特異性特異性不需要不需要不變不變有有有競爭性有競爭性硫酸基團硫酸

25、基團磷酸基團磷酸基團有有快快由稀至濃由稀至濃胞內濃度高胞內濃度高特異性特異性需要需要不變不變有有有競爭性有競爭性氨基酸、乳糖氨基酸、乳糖有有快快由稀至濃由稀至濃胞內濃度高胞內濃度高有特異性有特異性需要需要改變改變有有有競爭性有競爭性葡萄糖、果葡萄糖、果糖、脂肪酸糖、脂肪酸5.5.膜泡運輸膜泡運輸 memberane vesicle transport主要存在與原生動物中（特別是變形蟲）中，主要存在與原生動物中（特別是變形蟲）中，通過細胞膜的內陷，將營養物質包圍，形成通過細胞膜的內陷，將營養物質包圍，形成膜泡，而進入細胞內的一種運輸方式。膜泡，而進入細胞內的一種運輸方式。胞吞作用胞飲作用定義：定

26、義：人工配制的、適合于不同微生物生長繁人工配制的、適合于不同微生物生長繁殖或積累代謝產物用的混合養料。殖或積累代謝產物用的混合養料。特點：特點：任何培養基都應具備微生物所需要的五任何培養基都應具備微生物所需要的五大營養要素，且應比例適當。所以一旦配成必大營養要素，且應比例適當。所以一旦配成必須立即滅菌。須立即滅菌。用途：用途：促使微生物生長；積累代謝產物；分促使微生物生長；積累代謝產物；分離微生物菌種；鑒定微生物種類；微生物細離微生物菌種；鑒定微生物種類；微生物細胞計數；菌種保藏；制備微生物制品胞計數；菌種保藏；制備微生物制品第四節第四節 培養基培養基(medium)(medium)一、培養基

27、的配制原則一、培養基的配制原則（一）培養基組分應適合微生物的營養特點（目的明確）（一）培養基組分應適合微生物的營養特點（目的明確）（二）營養物的濃度與比例應恰當（營養協調）（二）營養物的濃度與比例應恰當（營養協調）（三）物理化學條件適宜（條件適宜）（三）物理化學條件適宜（條件適宜）（四）根據培養目的選擇原料及其來源（經濟節約）（四）根據培養目的選擇原料及其來源（經濟節約）最后應滅菌處理最后應滅菌處理細菌：細菌：牛肉膏蛋白胨培養基牛肉膏蛋白胨培養基 LB (Luria-Bertani)LB (Luria-Bertani)放線菌：放線菌：高氏一號培養基高氏一號培養基真菌：真菌：查氏合成培養基查氏合

28、成培養基 PDA(Potato-Dextrose-Agar)PDA(Potato-Dextrose-Agar)酵母菌；酵母菌；麥芽汁麥芽汁（一）培養基組分應適合微生物的營養特點（一）培養基組分應適合微生物的營養特點即根據不同微生物的營養需要配制不同的培養基。即根據不同微生物的營養需要配制不同的培養基。不同營養類型的微生物，其對營養物的需求差異很大。如不同營養類型的微生物，其對營養物的需求差異很大。如自養型微生物的培養基由簡單的無機物質組成。異養做生自養型微生物的培養基由簡單的無機物質組成。異養做生物的培養基至少需要含有一種有機物質，有機物的種類需物的培養基至少需要含有一種有機物質，有機物的種類

29、需適應所培養菌的特點。適應所培養菌的特點。按微生物的主要類群來說，它們所按微生物的主要類群來說，它們所需要的培養基成分也不同：需要的培養基成分也不同：濃度過高濃度過高微生物的生長起抑制作用，微生物的生長起抑制作用，濃度過小濃度過小不能滿足微生物生長的需要。不能滿足微生物生長的需要。碳氮比（碳氮比（C/N）直接影響微生物生長與繁殖及代謝物）直接影響微生物生長與繁殖及代謝物的形成與積累，故常作為考察培養基組成時的一個重的形成與積累，故常作為考察培養基組成時的一個重要指標；要指標；速效性氮（或碳）源與遲效性氮（或碳）源的比例速效性氮（或碳）源與遲效性氮（或碳）源的比例 各種金屬離子間的比例各種金屬離

30、子間的比例 碳源中的碳原子的碳源中的碳原子的mol數數氮源中所含的氮原子的氮源中所含的氮原子的mol數數C/N比值比值=（二）營養物的濃度與比例應恰當（二）營養物的濃度與比例應恰當（1）pH:各類微生物的最適生長各類微生物的最適生長pHpH值各不相同：值各不相同：細細 菌：菌：7.08.0 放線菌：放線菌：7.58.5 酵母菌：酵母菌：3.86.0 霉霉 菌：菌：4.05.8 在微生物的生長和代謝過程中，由于營養物質的利用在微生物的生長和代謝過程中，由于營養物質的利用和代謝產物的形成與積累，培養基的初始和代謝產物的形成與積累，培養基的初始pHpH值會發生改變，值會發生改變，為了維持培養基為了維

31、持培養基pHpH值的相對恒定，通常采用下列兩種方式：值的相對恒定，通常采用下列兩種方式：內源調節：在培養基里加一些緩沖劑或不溶性的碳酸鹽；內源調節：在培養基里加一些緩沖劑或不溶性的碳酸鹽；調節培養基的碳氮比。調節培養基的碳氮比。外源調節：按實際需要不斷向發酵液流加酸或堿液外源調節：按實際需要不斷向發酵液流加酸或堿液（三）物理化學條件適宜（三）物理化學條件適宜pH、滲透壓、水活、滲透壓、水活度及氧化還原勢度及氧化還原勢各種微生物對培養基的氧化還原電勢的要求：各種微生物對培養基的氧化還原電勢的要求：好氧微生物：好氧微生物：+0.3+0.4V,(在在0.1V以上的環境中均能以上的環境中均能生長生長)

32、.厭氧微生物：只能在厭氧微生物：只能在+0.1V以下生長以下生長兼性厭氧微生物：兼性厭氧微生物：+0.1V以上呼吸、以上呼吸、+0.1V以下發酵以下發酵對微生物影響最大的是：分子氧和分子氫的濃度對微生物影響最大的是：分子氧和分子氫的濃度尤其是對厭氧微生物，除排除氧外，還應在培養基中尤其是對厭氧微生物，除排除氧外，還應在培養基中加入還原劑：巰基乙酸、抗壞血酸、硫化氫、半胱氨加入還原劑：巰基乙酸、抗壞血酸、硫化氫、半胱氨酸、谷胱甘肽、二硫蘇糖醇等。酸、谷胱甘肽、二硫蘇糖醇等。（2 2）氧化還原電勢）氧化還原電勢(redox poyential)(redox poyential)該培養基的應用目的該

33、培養基的應用目的，即：是培養菌體還是積累代謝產物？是培養菌體還是積累代謝產物？是實驗室種子培養還是大規模發酵？是實驗室種子培養還是大規模發酵？代謝產物是初級代謝產物還是次級代謝產物？代謝產物是初級代謝產物還是次級代謝產物？用于用于培養菌體培養菌體的培養基營養應豐富，氮源含量宜的培養基營養應豐富，氮源含量宜高（碳氮比低）；高（碳氮比低）；用于大量生產用于大量生產代謝產物代謝產物的培養基其氮源一般應比的培養基其氮源一般應比種子培養基稍低；若代謝產物是種子培養基稍低；若代謝產物是次級代謝產物次級代謝產物時要時要考慮是否加入特殊元素或特定的代謝產物；考慮是否加入特殊元素或特定的代謝產物；當所設計的是當

34、所設計的是大規模發酵大規模發酵用的培養基時，應重視用的培養基時，應重視培養基中各成份的來源和價格，應選擇來源廣泛、培養基中各成份的來源和價格，應選擇來源廣泛、價格低廉的原料，提倡以粗代精，以廢代好。價格低廉的原料，提倡以粗代精，以廢代好。（四）根據培養基的應用目的選擇原料及其來源（四）根據培養基的應用目的選擇原料及其來源1.高壓蒸氣滅菌高壓蒸氣滅菌 一般培養基一般培養基:1.05 Kg/cm2,121.3,15-30 min 含糖培養基含糖培養基:0.56 Kg/cm2,112.6,15-30 min 2.過濾滅菌、過濾滅菌、分別滅菌、分別滅菌、間歇滅菌間歇滅菌附：培養基的滅菌附：培養基的滅菌

35、附：器皿的滅菌及無菌室的消毒附：器皿的滅菌及無菌室的消毒器皿的滅菌：器皿的滅菌：干熱空氣：干熱空氣：160，2 小時小時無菌室的消毒：無菌室的消毒：紫外光紫外光 化學藥物熏蒸（苯酚；高錳酸鉀化學藥物熏蒸（苯酚；高錳酸鉀+甲醛）甲醛）二、培養基配制的方法二、培養基配制的方法1.生態模擬2.參閱文獻3.精心設計4.試驗比較 定性 定量、小 大、實驗室 工廠三、培養基的類型及其應用三、培養基的類型及其應用根據所培養微生物的微生物類群來分根據所培養微生物的微生物類群來分 細菌培養基細菌培養基 放線菌培養基放線菌培養基 霉菌培養基霉菌培養基根據培養目的來分根據培養目的來分 種子培養基種子培養基(seed

36、 culture medium)是為保證發酵是為保證發酵生產獲得大量優質種子而設計的培養基，特點是營養較豐生產獲得大量優質種子而設計的培養基，特點是營養較豐富，氮源比例較高。有時為使菌種能迅速適應后面的發酵富，氮源比例較高。有時為使菌種能迅速適應后面的發酵條件，還有意識地加入發酵培養基的基質。條件，還有意識地加入發酵培養基的基質。發酵培養基發酵培養基(fermentation medium)用于生產預用于生產預定發酵產物，一般以碳為主要元素，碳源含量往往高于種定發酵產物，一般以碳為主要元素，碳源含量往往高于種子培養基。大規模生產時，原料應價廉易得，還應有利于子培養基。大規模生產時，原料應價廉易

37、得，還應有利于下游的分離提取。下游的分離提取。細菌培養基細菌培養基營養肉湯（營養肉湯（nutrient broth)：牛肉膏牛肉膏 3g；水水 1000ml；蛋白胨蛋白胨 5g；pH 7.27.4放線菌培養基放線菌培養基高氏高氏1號：號：可溶性淀粉可溶性淀粉 20g；KNO3 1g;K2HPO4 1g MgSO4 0.5g NaCl 1g;FeSO47H2O 0.5g 水水 1000ml;pH 7.27.4霉菌培養基霉菌培養基查氏（查氏（zapek)培養基：培養基：蔗糖蔗糖 30g;KCl 0.5g;MgSO4.H2O 0.5g;FeSO4 0.5g 水水 1000ml;K2HPO4 1g;N

38、aNO3 3g;pH 6.7酵母菌培養基酵母菌培養基麥芽汁培養基麥芽汁培養基 味精生產菌北京棒狀桿菌味精生產菌北京棒狀桿菌AS1299的一級種子（用搖床培養）的一級種子（用搖床培養）培養基配方：培養基配方：葡萄糖葡萄糖 3%玉米漿玉米漿 2.53.5%尿素尿素 0.30.5%K2HPO4 0.10.2%MgSO4 0.05%二級種子（二級種子（1200升發酵罐）培養基配方：以水解糖升發酵罐）培養基配方：以水解糖3%代代替葡萄糖替葡萄糖3%，其他成分相同。，其他成分相同。按對培養基成分的了解程度來分按對培養基成分的了解程度來分 天然培養基天然培養基(complex medium)：利用：利用化學

39、成分還不完全清楚化學成分還不完全清楚或不恒定或不恒定的天然物質，（如肉湯、蛋白胨、麥芽汁、酵母汁、豆的天然物質，（如肉湯、蛋白胨、麥芽汁、酵母汁、豆芽汁、玉米粉、牛奶、血清等制成的培養基）芽汁、玉米粉、牛奶、血清等制成的培養基），天然培養基比較，天然培養基比較經濟，除實驗室經常使用外，更適宜于在生產上用來大規模地培經濟，除實驗室經常使用外，更適宜于在生產上用來大規模地培養微生物和生產微生物產品。養微生物和生產微生物產品。組合培養基組合培養基(chemically defined medium）由化學成分完全了）由化學成分完全了解的物質配制而成的培養基，該類培養基的解的物質配制而成的培養基，該類

40、培養基的組成成分精確、清楚組成成分精確、清楚，重復性強，但微生物生長較慢，且價格昂貴，故一般適于在實驗重復性強，但微生物生長較慢，且價格昂貴，故一般適于在實驗室范圍內他有關研生物營養需要、代謝、分類鑒定、生物測定以室范圍內他有關研生物營養需要、代謝、分類鑒定、生物測定以及菌種選育、遺傳分析等方面的研究工作。如高氏培養基、察氏及菌種選育、遺傳分析等方面的研究工作。如高氏培養基、察氏培養基等培養基等.半組合培養基半組合培養基(semi-defined medium)在合成培養基的基礎上在合成培養基的基礎上添加些天然成份，以更有效地滿足微生物對營養物的需要添加些天然成份，以更有效地滿足微生物對營養物

41、的需要.如如PDA按制備后培養基外觀的物理狀態來分按制備后培養基外觀的物理狀態來分 固體培養基固體培養基(solid medium)：天然固體營養基質制成天然固體營養基質制成的培養基，或液體培養基中加入一定量凝固劑（瓊脂的培養基，或液體培養基中加入一定量凝固劑（瓊脂)而呈而呈固體狀態的培養基。常用于微生物的分離、純化、計數等固體狀態的培養基。常用于微生物的分離、純化、計數等方面的研究。有斜面、平板等形式方面的研究。有斜面、平板等形式.半固體培養基半固體培養基(semi-solid medium)：在液體培養基中在液體培養基中加入加入0.2-0.7的瓊脂構成的培養基。常用來觀察細菌運動的瓊脂構成

42、的培養基。常用來觀察細菌運動的特征及噬菌體效價滴定等實驗。的特征及噬菌體效價滴定等實驗。液體培養基液體培養基(liquid medium)：不含任何凝固劑，菌體與不含任何凝固劑，菌體與培養基充分接觸，常用于大規模的工業生產以及在實驗室培養基充分接觸，常用于大規模的工業生產以及在實驗室進行微生物生理代謝等研究工作。進行微生物生理代謝等研究工作。按特殊用途劃分按特殊用途劃分基礎培養基基礎培養基(minimum medium):含一般微生物生長繁含一般微生物生長繁殖所需的基本營養物質的培養基殖所需的基本營養物質的培養基 選擇性培養基選擇性培養基(selective medium)：根據某種或某一類：

43、根據某種或某一類群微生物的特殊營養需要，或對某種化合物的敏感性不同群微生物的特殊營養需要，或對某種化合物的敏感性不同而設計出來的一類培養基。利用這種培養基可用來將某種而設計出來的一類培養基。利用這種培養基可用來將某種或某類微生物從混雜的微生物群體中分離出來或某類微生物從混雜的微生物群體中分離出來.鑒別性培養基鑒別性培養基(differential medium)：用于鑒別不同類：用于鑒別不同類型微生物的培養基，常在普通培養基中加入能與某種代謝型微生物的培養基，常在普通培養基中加入能與某種代謝產物發生反應的指示劑或化學藥品，從而產生某種明顯的產物發生反應的指示劑或化學藥品，從而產生某種明顯的特征

44、性變化，以區別不同的微生物，例：伊紅美蘭乳糖培特征性變化，以區別不同的微生物，例：伊紅美蘭乳糖培養基（養基（Eosin Methylene Blue）總總 結結根據微生物細胞的成分組成可以將微生物的營養源根據微生物細胞的成分組成可以將微生物的營養源劃為劃為6類。類。微生物的營養類型按照炭源和能源可以劃分為微生物的營養類型按照炭源和能源可以劃分為4大類：大類：光能自養、光能異養、化能自養、化能異養光能自養、光能異養、化能自養、化能異養營養物質進入微生物細胞的方式主要有營養物質進入微生物細胞的方式主要有4種：單純擴種：單純擴散、促進擴散、主動運送和基團轉位。散、促進擴散、主動運送和基團轉位。培養基

45、是培養基是人工配制的、適合于不同微生物生長繁殖人工配制的、適合于不同微生物生長繁殖或積累代謝產物用的混合養料。設計和選用培養基或積累代謝產物用的混合養料。設計和選用培養基應遵循目的明確、營養協調、理化適宜和經濟節約應遵循目的明確、營養協調、理化適宜和經濟節約等等4個原則。個原則。常用的培養基分類別包括：液體、固體半固體培養常用的培養基分類別包括：液體、固體半固體培養基；天然、組合、半組合培養基；選擇性和鑒別性基；天然、組合、半組合培養基；選擇性和鑒別性培養基等培養基等復習思考題復習思考題名詞解釋名詞解釋 培養基（培養基（medium）、生長因子、生長因子、碳碳源源、氮源氮源、碳氮比碳氮比、鑒別

46、培養基、鑒別培養基、合成培養基合成培養基(synthetic medium)、選擇培選擇培養基養基、化能自養化能自養、化能異養、化能異養、光能無光能無機營養型機營養型 Photolithotroph、光能有機營光能有機營養型養型 Photoorganotroph、基團移位基團移位選擇題選擇題1適合細菌生長的C/N比為（）A5：1B25：1C40：1D80：12實驗室常用的培養細菌的培養基是（）A 牛肉膏蛋白胨培養基B 馬鈴薯培養基C 高氏一號培養基D 麥芽汁培養基3下列物質屬于生長因子的是（）A葡萄糖 B蛋白胨 CNaCl D維生素 4養料進入細胞中運送前后物質結構發生變化的是（）A主動運輸B

47、被動運輸C促進擴散D基團移位5實驗室常用的培養放線菌的培養基是（）A 牛肉膏蛋白胨培養基 B馬鈴薯培養基C高氏一號培養基D麥芽汁培養基6酵母菌適宜的生長PH值為（）A 5.0-6.0B 3.0-4.0 C 8.0-9.0D7.0-7.57細菌適宜的生長PH值為（）A 5.0-6.0B 3.0-4.0 C 8.0-9.0D 7.0-7.58藍細菌屬于（）型的微生物，硝化細菌（）型的微生物。A 光能自養 B 光能異養 C 化能自養 D 化能異養問答題1何謂營養與營養物質，二者有什么關系？2配制培養基的原則和方法是什么？3四種物質運輸方式的比較（表格）4與促進擴散相比，微生物通過主動運輸吸收營養物質的優點是什么？5何謂培養基？培養基有哪些類型？謝謝觀看/歡迎下載BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH