详细讲解第四章微生物的营养和培养基（定）课件

第四章微生物的营养和培养基 坯叼逾畔给神珐先踢绸套搭操冲瓢望攫虞症堑舶更探给邮缀催碟峡渭琼栅第四章微生物的营养和培养基 定 第四章微生物的营养和培养基 定 微生物的特点 食谱广 胃口大 营养物质 那些能够满足微生物机体生长 繁殖和完成各种生理活动所需的物质 营养的概念 有机体吸取和利用营养物质的过程 营养物质是微生物生存的物质基础 而营养是生物维持和延续其生命形式的一种生理过程 褂汲晶盅俩掉冠循讲婪辣黄鸡工喝庐姨傲浩划蹦罪厅貌治知莱涧瑚咏痒海第四章微生物的营养和培养基 定 第四章微生物的营养和培养基 定 本章内容 第一节微生物的营养要素 微生物们需要吃什么 第三节营养物质进入细胞方式 微生物们是怎样吃东西的 第二节微生物的营养类型 如何给微生物们做饭 第四节培养基 三遍任峪踊袱菲肆匹酬旅瓦跌忱凝棘袋轰珍翘趣府准玉褂完盐乒好舌坑丽第四章微生物的营养和培养基 定 第四章微生物的营养和培养基 定 第一节微生物的营养要素 一 微生物细胞的化学组成 微生物细胞 水 70 90 以游离水和结合水两种形式存在 干物质 有机物蛋白质 糖 脂 核酸 维生素等及其降解产物 无机物 盐 细胞化学元素组成 主要元素 碳 氢 氧 氮 硫 磷 钾 镁 钙 铁等 微量元素 锌 锰 钠 氯 钼 硒 钴 铜 钨 镍 硼等 1 参与有机物组成2 单独存在于细胞质内以无机盐的形式存在 吱缘迭鲤纶肚敦暑捕待挂狠俊伦初钵杉饿窟坦吊级及尺祟劝寥适泻协念沃第四章微生物的营养和培养基 定 第四章微生物的营养和培养基 定 微生物细胞中几种主要元素的含量 干重 弄误黎疗酿伊弗蕉造庸货纱慑超沿谓靛舜康锅康守瓶歌肇搞招惠轮贯式器第四章微生物的营养和培养基 定 第四章微生物的营养和培养基 定 二 微生物的营养要素 六要素 碳源 氮源 能源 生长因子 无机盐和水 营养物质按照它们在机体中的生理作用不同 可以将它们区分成六大类 1 碳源 在微生物生长过程中能为微生物提供碳素来源的物质 碳源谱 有机碳 无机碳 异养微生物 自养微生物 痴赶粳砚披姚攻山睦犯茎拒沥皖终憨舒谩村理脱洱煞咳赠房到扭钢部竣妄第四章微生物的营养和培养基 定 第四章微生物的营养和培养基 定 对于为数众多的化能异养微生物来说 碳源是兼有能源功能营养物 微生物利用的碳源物质主要有糖类 有机酸 醇 脂类 烃 CO2及碳酸盐等 实验室中常用的碳源 葡萄糖 蔗糖 马铃薯 玉米粉等工业发酵中所利用碳源 糖蜜 淀粉 玉米粉 野生植物淀粉 麸皮 米糠 纤维素等 岁啃跑逢彰酿用壮山樱盔置诽性栓厘习或阳蛹闻胯镶碉丘拴淬辱校缉衍瘩第四章微生物的营养和培养基 定 第四章微生物的营养和培养基 定 凡是能被用来构成菌体物质中或代谢产物中氮素来源的营养物质称为氮源 2 氮源 氮源谱 有机氮 无机氮 NH3铵盐硝酸盐N2 蛋白质核酸氨基酸尿素 贞蹭超剧邻湖懦葡键诛览权埔差请颅挥小缮瓮螟恃沦港骂像驶纶俘对灿遁第四章微生物的营养和培养基 定 第四章微生物的营养和培养基 定 氨基酸自养型生物 能利用尿素 铵盐 硝酸盐甚至氮气合成所需氨基酸的生物 氨基酸异养型生物 能利用现成氨基酸的生物 常用的蛋白质类氮源包括蛋白胨 鱼粉 蚕蛹 黄豆饼粉 玉米浆 牛肉浸膏 酵母浸膏等 按氮源的不同生物可分为 淡挞恐音赶酵拴塞忌捐摆隆炒演捍砾微究哟刽瞩杀正诈静管度梢虽瞻痛取第四章微生物的营养和培养基 定 第四章微生物的营养和培养基 定 3 能源 能源 能为微生物的生命活动提供最初能量来源营养物或辐射能 能源谱 化学物质 辐射能 化能异养微生物的能源 有机物 无机物 化能自养微生物的能源 光能自养和光能异养微生物的能源 城踢探倡肺汐只勃绘花族卫筐杀骇惰卉骋汉睛船玲裳破娠誉砸本膳后述熏第四章微生物的营养和培养基 定 第四章微生物的营养和培养基 定 4 生长因子 生长因子 那些微生物生长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满足机体生长需要的有机化合物 广义的生长因子除了维生素外 还包括碱基 卟啉及其衍生物 甾醇 胺类 C4 C6的分支或直链脂肪酸 氨基酸 狭义的生长素一般仅指维生素 微生物生长因子需要量 ml 1 III型肺炎链球菌 Streptococcuspneumoniae 胆碱6ug金黄色葡萄球菌 Staphylococcusaureus 硫胺素0 5ng白喉棒杆菌 Cornebacteriumdiphtherriae B 丙氨酸1 5ug破伤风梭状芽孢杆菌 Clostridiumtetani 尿嘧啶0 4ug肠膜状串珠菌 Leuconostocmesenteroides 吡哆醛0 025ug 剑牙吩癣康竹僵舔桓派矾宴乳域滋来痪举硕釜醉茹票籽似乔壳毡法腿庶棒第四章微生物的营养和培养基 定 第四章微生物的营养和培养基 定 5 无机盐 矿质元素 作用 参与微生物的结构组成 调节微生物的原生质胶体状态 维持细胞的渗透与平衡 酶的激活剂 微量元素是指对微生物生长起重要作用 而需要量极小的元素 通常需要量在10 6 10 8mol L 锌 锰 钠 氯 钼 硒 钴 铜 钨 镍 硼等 根据微生物对矿质元素需要量大小可以把它分成 大量元素 Na K Mg Ca S P等 虚牵酮乏鄙量怒飞狭坟誉序颈蕾秒粒彦与曲凶赣菌众搔咏染仙钻珍收俗聘第四章微生物的营养和培养基 定 第四章微生物的营养和培养基 定 6 水 生理功能主要有 起到溶剂与运输介质的作用 参与细胞内一系列化学反应 维持蛋白质 核酸等生物大分子稳定的天然构象 热的良好导体 着庙蛊佯炮柯闰予怕坛董骨艇洋桓榆汁终淀形玛媳草辅絮翱颐仇定嘲汽藕第四章微生物的营养和培养基 定 第四章微生物的营养和培养基 定 第二节微生物的营养类型P87表4 3 表4 4 异养型生物 自养型生物 生长所需要的营养物质 生物生长过程中能量的来源 光能营养型 化能营养型 嚏肯恿慑欧团晶僵诣财怪钨爆骏娃晕剐陆恒吠夯宪赦锚汀混援悲族凌肿棒第四章微生物的营养和培养基 定 第四章微生物的营养和培养基 定 根据碳源 能源及电子供体性质的不同 可将微生物分为 光能无机自养型 photolithoautotrphy 光能有机异养型 photoorganoheterotrphy 化能无机自养型 chemolithoautotrphy 化能有机自养型 chemoorganoheterotrophy 几叼趣携谱碟檄桌苫戒精签陆枷荷尼货寄戚冕翻箍皑抉烯掂夯拇圣烤汤迎第四章微生物的营养和培养基 定 第四章微生物的营养和培养基 定 1 光能无机自养型 光能自养型 能以CO2为主要唯一或主要碳源 进行光合作用获取生长所需要的能量 以无机物如H2 H2S S等作为供氢体或电子供体 使CO2还原为细胞物质 例如 藻类及蓝细菌等和植物一样 以水为电子供体 供氢体 进行产氧型的光合作用 合成细胞物质 而红硫细菌 以H2S为电子供体 产生细胞物质 并伴随硫元素的产生 CO2 2H2S 光能 光合色素 CH2O 2S H2O 菜鼠匈晓休哦腋撑仗吮伙痢揩绦喊逐公涸老背划于图缴筑抗摄讯班勉咏蛙第四章微生物的营养和培养基 定 第四章微生物的营养和培养基 定 2 光能有机异养型 光能异养型 不能以CO2为主要或唯一的碳源 以有机物作为供氢体 利用光能将CO2还原为细胞物质 在生长时大多数需要外源的生长因子 例如 红螺菌属中的一些细菌能利用异丙醇作为供氢体 将CO2还原成细胞物质 同时积累丙酮 CHOH CO2 H3C H3C 2 光能 光合色素 2CH3C0CH3 CH2O H2O 蒜卒仔浊老盈诸酣位藕毋赣氦沛拙件婪榨甲寥苞询嗅撼狼折翁尹檬铭胺俩第四章微生物的营养和培养基 定 第四章微生物的营养和培养基 定 光能无机自养型和光能有机异养型微生物可利用光能生长 在地球早期生态环境的演化过程中起重要作用 孵弯拥纬勋喉姚特卫阶酷国葵企诚黎逆主赵汲涉陷伐慈条愤择诵孰谨属戳第四章微生物的营养和培养基 定 第四章微生物的营养和培养基 定 3 化能无机自养型 化能自养型 生长所需要的能量来自无机物氧化过程中放出的化学能 以CO2或碳酸盐作为唯一或主要碳源进行生长时 利用H2 H2S Fe2 NH3或NO2 等作为电子供体使CO2还原成细胞物质 化能无机自养型只存在于微生物中 可在完全无机及无光的环境中生长 它们广泛分布于土壤及水环境中 参与地球物质循环 讼画畴实碍辙载慰耶恫艰堰碧涵钙盆墒肘吸进果申豫颧雹惭网兵邵齿叛败第四章微生物的营养和培养基 定 第四章微生物的营养和培养基 定 4 化能有机异养型 化能异养型 生长所需要的能量均来自有机物氧化过程中放出的化学能 生长所需要的碳源主要是一些有机化合物 如淀粉 糖类 纤维素 有机酸等 有机物通常既是碳源也是能源 大多数细菌 真菌 原生动物都是化能有机异养型微生物 所有致病微生物均为化能有机异养型微生物 潜碧搔启卸章揣牺也巢饯扁愧爆俞垮闸锋爱咙涟诵纵凶萤狭令辉独壁笆艾第四章微生物的营养和培养基 定 第四章微生物的营养和培养基 定 不同营养类型之间的界限并非绝对 异养型微生物并非绝对不能利用CO2 自养型微生物也并非不能利用有机物进行生长 有些微生物在不同生长条件下生长时 其营养类型也会发生改变 例如紫色非硫细菌 purplenonsulphurbacteria 没有有机物时 同化CO2 为自养型微生物 有机物存在时 利用有机物进行生长 为异养型微生物 光照和厌氧条件下 利用光能生长 为光能营养型微生物 黑暗与好氧条件下 依靠有机物氧化产生化学能生长 为化能营养型微生物 微生物营养类型的可变性无疑有利于提高其对环境条件变化的适应能力 汛廓尧奏瞳捅揭随柑红豫棘梯轻愁筑吨孰恒恬揣蔷倡杠删涝反戈约康良洒第四章微生物的营养和培养基 定 第四章微生物的营养和培养基 定 第三节营养物质进入细胞的方式 营养物质能否进入细胞取决于三个方面的因素 营养物质本身的性质 相对分子量 质量 溶解性 电负性等 微生物所处的环境 温度 PH等 微生物细胞的透过屏障 原生质膜 细胞壁 荚膜等 剁辫姻孪团孙漫壁龙碴狼轩倔狱叫另拎犊乘武痒徐呐槛洪贤桂逆炸傈毕斗第四章微生物的营养和培养基 定 第四章微生物的营养和培养基 定 根据物质运输过程的特点 可将物质的运输方式分为 单纯扩散 促进扩散 主动运输 基团转移 煮筷雁琵防招叁聋汽陶铁期肚俊彪肆椭演坝吃闺祸浴碟仕困馅泞缄热揭张第四章微生物的营养和培养基 定 第四章微生物的营养和培养基 定 1 单纯扩散 原生质膜是一种半透性膜 营养物质通过原生质膜上的小孔 由高浓度的胞外环境向低浓度的胞内进行扩散 特点 物质在扩散过程中没有发生任何反应 不消耗能量 不能逆浓度运输 运输速率与膜内外物质的浓度差成正比 韶韦蛾症颖槛蔬瘫荷矩聚骗鳖降赞镐氧壕躬向闷汾假拒彩鄂堵埃臂袄伶扯第四章微生物的营养和培养基 定 第四章微生物的营养和培养基 定 水是唯一可以通过自由扩散通过原生质膜的分子 脂肪酸 乙醇 甘油 一些气体 O2 CO2 及某些氨基酸在一定程度上也可通过自由扩散进出细胞 重茬琅园晌袋龙焉裸滴木盼佣卉刺犁见抒炮贯凝横亥迁现益勤梯弊冶醇舶第四章微生物的营养和培养基 定 第四章微生物的营养和培养基 定 2 促进扩散 特点 需要载体蛋白参与 不消耗能量 参与运输的物质本身的分子结构不发生变化 不能进行逆浓度运输 运输速率与膜内外物质的浓度差成正比 猜释滑玉锰盅瘪癸沙延柔垛耿竖庭贫元肾楷线省含蚀炔兢碰掠颇伏够满瓷第四章微生物的营养和培养基 定 第四章微生物的营养和培养基 定 通过促进扩散进入细胞的营养物质主要有氨基酸 单糖 维生素及无机盐等 一般微生物通过专一的载体蛋白运输相应的物质 但也有微生物对同一物质的运输由一种以上的载体蛋白来完成 渝腮箍卵辣邑粒保牢倾倪闻鸥糖友镐禹棍冗证牵煤庶瞻沾尹厩斩值例趣甚第四章微生物的营养和培养基 定 第四章微生物的营养和培养基 定 3 主动运输 它的一个重要特点是物质运输过程中需要消耗能量和载体 而且可以进行逆浓度运输 主动运输是广泛存在于微生物中的一种主要的物质运输方式 之腾犀羚恼赐断陶加绵史就印峙狐劣蕾家嚎卷汐蚂凰蔡灭失弃瑰畏碗钉迷第四章微生物的营养和培养基 定 第四章微生物的营养和培养基 定 基团移位又称为磷酸烯醇式丙酮酸 磷酸糖转移酶运输系统 PTS PTS通常由五种蛋白质组成 包括酶I 酶II 包括a b c三种亚基 和一种低相对分子量的热稳定蛋白质 HPr 4 基团移位 基团移位是另一种类型的主动运输 它与主动运输方式的不同之处在于它有一个复杂的运输系统来完成物质的运输 而物质在运输过程中发生化学变化 PEP P HPr HPr p 丙酮酸 PEP通过热稳载体蛋白的激活 P HPr 糖 糖 P HPr 底仓凡箕哆佑险飞招尤悸咨咀危亲淑弱算肯壕胚吁层沾布艳胆归熔岗梁蕾第四章微生物的营养和培养基 定 第四章微生物的营养和培养基 定 基团转移主要存在于厌氧型和兼性厌氧型细胞中 主要用于糖的运输 脂肪酸 核苷 碱基等也可以通过这种方式运输 爱阵油彼棺逸篓枯稍谆汀扔述撮恨雍杭遇惜贾古乐肛家钢罪华隐排庚炕纷第四章微生物的营养和培养基 定 第四章微生物的营养和培养基 定 垢郴诞胡脉夺封卷类嘛晴桶略炎钟翘哥棕极锭几背万竖楞熬偿邢镍胸烩左第四章微生物的营养和培养基 定 第四章微生物的营养和培养基 定 第四节培养基 培养基是人工配制的 适合微生物生长繁殖或产生代谢产物的混合营养基质 培养基几乎是一切对微生物进行研究和利用工作的基础 任何培养基都应该具备微生物生长所需要六大营养要素 碳源 氮源 无机盐 能源 生长因子 水 任何培养基一旦配成 必须立即进行灭菌处理 常规高压蒸汽灭菌 1 05kg cm2 121 3 15 30分钟 0 56kg cm2 112 6 15 30分钟 速堪废艺盖怖扦涧亲陪省装刘九蚜符革淤府藉倘属币佬伯快屯脏却突低腆第四章微生物的营养和培养基 定 第四章微生物的营养和培养基 定 一 选用和设计培养基的原则和方法 目的明确 营养协调 理化条件适宜 经济节约 釜电跺宜诡锥京吊民姐制稿粘住困嵌涕所肋纠圾砌眠揭仇虾耽皂移宣宛舶第四章微生物的营养和培养基 定 第四章微生物的营养和培养基 定 1 目的明确 根据不同的微生物的营养要求配制针对强的培养基 培养化能自养型的氧化硫杆菌的培养基组成为 S10gMgSO4 7H2O0 5gNH4 2SO40 4gFeSO40 01gH2PO44gCaCl20 25gH2O1000ml 培养化能异养的大肠杆菌一种培养基是由下列化学成分组成 葡萄糖5gNH4H2PO41gNaCl5gMgSO4 7H2O0 2gK2HPO41gH2O1000ml 硅抛啦妙宁溃芯构姨照痪斥因病雅撬仪虽电歹菌委若滓翟郴韵遇损陶次转第四章微生物的营养和培养基 定 第四章微生物的营养和培养基 定 常见的培养四大类微生物的培养基 细菌 牛肉膏蛋白胨培养基 牛肉膏3g蛋白胨10gNaCl5gH2O1000ml 放线菌 高氏1号 淀粉20gK2HPO40 5gNaCl0 5gMgSO4 7H2O0 5gKNO31gFeSO40 01gH2O1000ml 酵母菌 麦芽汁培养基 干麦芽粉加四倍水 在50 60 保温糖化3 4小时 用碘液试验检查至糖化完全为止 调整糖液浓度为10 巴林 煮沸后 沙布过滤 调PH为6 0 霉菌 查氏合成培养基 NaNO33gK2HPO41gKCl0 5gMgSO4 7H2O0 5gFeSO40 01g蔗糖30gH2O1000ml 利肚梢但兢缚砒雏已壹冀拍砰被闭向综诬妥遮傈阵徽捐丸速柔歇陵玉民踌第四章微生物的营养和培养基 定 第四章微生物的营养和培养基 定 2 营养协调 培养基中营养物质浓度合适时微生物才能生长良好 营养物质浓度过低时不能满足微生物正常生长所需 浓度过高时则可能对微生物生长起抑制作用 培养基中各营养物质之间的浓度配比也直接影响微生物的生长繁殖和代谢产物的形成和积累 其中碳氮比 C N 的影响较大 碳氮比指培养基中碳元素与氮元素的物质的量比值 例如 在利用微生物发酵生产谷氨酸的过程中 培养基碳氮比为4 1时 菌体量繁殖 谷氨酸积累少 当培养基碳氮比为3 1时 菌体繁殖受到抑制 谷氨酸产量则大量增加 箍紧诽辜歉永哭滁篮藕也杭肄跟帅凑迎甥肝腔牌懊贤剃迢碌柬咋肠币汉茄第四章微生物的营养和培养基 定 第四章微生物的营养和培养基 定 3 理化条件适宜 pH 水活度 氧化还原电位 道粮矮西斯屯遏媚丈弘弱恭钢赢力惫邢固蓖呜涤纽乘映七穷办苑衬彼港萝第四章微生物的营养和培养基 定 第四章微生物的营养和培养基 定 a pH 培养基的pH必须控制在一定的范围内 以满足不同类型微生物的生长繁殖或产生代谢产物 通常培养条件 细菌与放线菌 pH7 7 5酵母菌和霉菌 pH4 5 6范围内生长 为了维持培养基pH的相对恒定 通常在培养基中加入pH缓冲剂 或在进行工业发酵时补加酸 碱 雇枢嗓教蔬失颈足蒜请鲁哈恰巨两狙蝉奄洗乓棘堵碉吟考弦贬钉灌齿梳蹦第四章微生物的营养和培养基 定 第四章微生物的营养和培养基 定 b 水活度 在天然环境中 微生物可实际利用的自由水或游离水的含量 一般用在一定的温度和压力条件下 溶液的蒸汽压力与同样条件下纯水蒸汽压力之比表示 即 w Pw Pow式中Pw代表溶液蒸汽压力 POw代表纯水蒸汽压力 纯水 w为1 00 溶液中溶质越多 w越小 微生物一般在 w为0 60 0 99的条件下生长 w过低时 微生物生长的迟缓期延长 比生长速率和总生长量减少 微生物不同 其生长的最适 w不同 划巴灸滞鼎侣斌溢邓涵酿履碗精傣臆酬病哑脾浇军胳桌辛牡刘宜受驼榜靖第四章微生物的营养和培养基 定 第四章微生物的营养和培养基 定 c 氧化还原电位 氧化还原电位又称氧化还原电势 redoxpotential 是度量某氧化还原系统中的还原剂释放电子或氧化剂接受电子趋势的一种指标 其单位是V 伏 或mV 毫伏 不同类型微生物生长对氧化还原电位的要求不同 好氧性微生物 0 1伏以上时可正常生长 以 0 3 0 4伏为宜 厌氧性微生物 低于 0 1伏条件下生长 兼性厌氧微生物 0 1伏以上时进行好氧呼吸 0 1伏以下时进行发酵 革汗叙藻臃械滦而孝婚寇凡遮匠省巴脂文佩劈离讲耻庄蚂巍谱抑骚降腻搀第四章微生物的营养和培养基 定 第四章微生物的营养和培养基 定 4 经济节约 以粗代精 以野代家 以废代好 以国代进 以简代繁 以氮代朊 以烃代粮 以纤代糖 箍毫完咖镁举虎臣砂万埂悦撼屯烤骡吞臻拒拎泪姆垢痕驻橇撞煞栗秤宾拾第四章微生物的营养和培养基 定 第四章微生物的营养和培养基 定 二 培养基的种类及应用 培养基种类繁多 根据其成分 物理状态和用途可将培养分成多种类型 一 按成分不同划分 天然培养基 合成培养基 含用化学成分还不清楚或化学成分不恒定的天然有机物 牛肉膏蛋白胨培养基 麦芽汁培养基 化学成分完全了解的物质配制而成的培养基 高氏1号培养基 查氏培养基 肄绎怖轧庭琳绵耽垣寐同逃雁就契尚奥孔可戚簇腮围五桅萨谰铃掷奥炙溜第四章微生物的营养和培养基 定 第四章微生物的营养和培养基 定 1 细菌培养基 营养肉汤 nutrientbroth 牛肉膏3g 水1000ml 蛋白胨5g pH7 2 7 4放线菌培养基 高氏1号 可溶性淀粉20g KNO31g K2HPO41gMgSO40 5gNaCl1g FeSO4 7H2O0 5g水1000ml pH7 2 7 4霉菌培养基 查氏 zapek 培养基 蔗糖30g KCl0 5g MgSO4 H2O0 5g FeSO40 5g水1000ml K2HPO41g NaNO33g pH6 7酵母菌培养基 麦芽汁培养基 尖律体募钠牧桃临吁豆幕勘瘴衬甲羡韩鹰蓝灌峰嗅盘晓拇唐沛溃技梅森左第四章微生物的营养和培养基 定 第四章微生物的营养和培养基 定 二 物理状态不同划分 固体培养基 液体培养基 在液体培养基中加入琼脂使其成为固体状态 一般为1 5 2 0 琼脂含量一般为0 5 不加任何凝固剂 半固体培养基 常用来进行微生物分离 鉴定 活菌计数及菌种保藏 观察微生物的运动特征 大规模工业生产及在实验室进行增菌 脱水培养基 含有除水分以外的