培养基思考题答案

6 培养基1. 培养基概念？常用培养的基本要求是什么？答： 概念：是供微生物、植物和动物组织生长和维持用的人工配制的养料，一般都含有碳水化合物、含氮物质、无机盐（包括微量元素）以及维生素和水等。有的培养基还含有抗菌素和色素，用于单种微生物培养和鉴定。基本要求：必须含有供细胞生长繁殖和合成细胞成分的原料；满足产物生成的需要；能够维持一定的pH条件；来源丰富、价格低廉、质量稳定等。2、培养基是由哪些成分组成？这些成分的来源是什么（尤其是碳源和氮源）？各成分的作用是什么？在应用天然碳源和氮源时应注意什么问题？ 答：培养基各成分的来源及作用如下成分来源作用碳源1、糖类：葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖、糊精、淀粉等1、为细胞提供能源2、组成菌体细胞成分的碳架（如蛋白质、糖类、脂类、核酸等）3、构成细胞代谢产物4、对发酵液pH起到一定的调节作用2、脂类：各种植物油和动物油，如豆油、菜油、葵花籽油、猪油、棉籽油、玉米油、亚麻籽油、橄榄油等3、有机酸或其盐类及低碳醇类：乳酸、醋酸、柠檬酸、延胡索酸以及甘油等4、其他碳源物质：碳酸气、石油、正构石蜡、天然气、甲醇、乙醇等石油化工产品氮源1、有机氮源：花生饼粉、黄豆饼粉、棉子饼粉、酵母粉、麦麸、鱼粉、蚕蛹粉、玉米浆、蛋白胨、尿素、废菌体、酒糟等1、构成菌体细胞结构物质2、为微生物提供能源3、合成含氮代谢产物4、有些有机氮源是某些产物合成的前体5、在碳源不足时可以用氮源补充2、无机氮源：氨水、铵盐、硝酸盐等无机盐和微量元素磷、镁、硫、铁、钾、钠、钙、铅、氯、锌、钴、锰等微量元素及其无机盐1、作为某些酶的辅酶或激活剂2、生理活性物质的组成或生理活性作用的调节剂3、与维持细胞一定的渗透压和细胞透性有关前体物质邻氨基苯甲酸、丙酸、苯乙酰胺、肌醇、氯化物、甘氨酸等在生物合成过程中结合到产物分子中去，能提高产物产量促进剂N,N-二苄基乙烯二胺、硫氰化苄、红霉素等1、影响微生物正常代谢2、促进中间代谢产物的积累3、提高次级代谢产物的产量抑制剂乙硫胺酸、溴化物、硫脲、甘露聚糖、巴比妥类药物等抑制某些代谢途径的进行，同时刺激另一代谢途径，以致改变微生物的代谢途径水一切化学反应和营养物质传递的介质，水的质量对微生物的生长繁殖和产物合成极为重要在应用天然碳源和氮源时应注意的问题： 不同菌种能够利用的碳源/氮源往往不同，同一个菌种对不同碳源/氮源的利用速度也是不同的，一般单糖的利用速度要比双糖和多糖快，所以应根据菌种的种类和生长特性选择不同的碳源/氮源。 碳、氮源直接的利用速度具有密切关系，各种糖的代谢速度不同，氨及铵盐的利用速度也随之改变，所以应根据两者间的代谢速度关系投放的量。 碳源和氮源之间的比例能够直接影响微生物的生长和发酵产物的积累，在生产不同阶段应根据菌体的不同代谢阶段通过控制碳氮源的比例来满足菌体的大量繁殖同时又能大量形成产物。 天然碳源/氮源的质量要求保证全营养成分的均衡，不能因地域性而导致天然碳源/氮源中某些营养成分（蛋白质、多肽、氨基酸、维生素、微量元素等物质）的先天缺失或不足，进而影响微生物的发酵产率。3. 天然、合成和半合成培养基各有哪些应用？举例。答：（1）天然培养基，所用原料是一些天然动植物产物，其化学成分不清楚或化学成份不恒定，如牛肉膏蛋白胨培养基A(广泛用于细菌培养)、麦芽汁培养基B(啤酒发酵)，其特点是营养丰富，价格低廉，适合于生产。（2） 合成培养基，由化学成分已知的试剂配制的，各成分的量都确切知道的培养基，如培养放线菌的高氏一号培养基、培养真菌的察氏培养基，这种培养基成分明确、实验的重复性好，但配置较繁琐、培养的微生物生长较慢、价格较高，适用于实验室进行微生物营养、代谢、生理生化、遗传育种、菌种鉴定和生物测定等定量要求较高的研究工作，不适于大规模的工业生产。（3） 半合成培养基，由部分天然的有机物作碳源、氮源和生长因子，然后加入适量的化学药品配制而成的半合成培养基，这种培养基在生产和实验中使用较多。如培养真菌用的马铃薯蔗糖培养基，和LB培养基 (一般用于基因克隆中的大肠杆菌培养)。这种培养基配置方便、微生物生长良好，实验室和发酵生产用的大多数培养基属于半合成培养基。4. 简述培养基的类型和作用、孢子培养基、种子培养基和发酵培养基区别。说明理由。答：培养基的种类很多，可以根据组成、状态和用途等进行分类。（1）按培养基的组成成分，有合成培养基和天然培养基。合成培养基多用于研究和育种；天然培养基多用于大规模的工业生产。（2） 按培养基的状态可以分为固体、半固体和液体培养基。固体培养基主要用于菌种的培养和保存，也广泛用于产生子实体真菌的产生；半固体培养基主要用于菌种鉴定、细菌运动性观察和噬菌体效价滴定等；液体培养基在实验室中主要用于各种生理、代谢研究和获得大量菌体，在生产上绝大多数发酵培养基都采用液体培养基。（3） 按用途可以分为孢子培养基、种子培养基和发酵培养基。孢子培养基是供菌种繁殖孢子的；种子培养基是供孢子发芽、生长和菌体繁殖的；发酵培养基是供菌种生长繁殖和防止菌种过早衰老的。孢子培养基、种子培养基和发酵培养基的区别：区别项目孢子培养基种子培养基发酵培养基目的供菌体繁殖孢子供孢子发芽、生长和菌体繁殖生长繁殖快但要防止菌体过早衰老，利于产物的大量合成碳源不宜过多（培养基营养不要太丰富）速效碳源（如葡萄糖）丰富，速效与迟效搭配，多用迟效；碳氮比适当， 氮源低，否子不利孢子形成提供易于利用的氮源，利于菌体迅速生长无机盐浓度适当，否则会影响孢子的颜色和数量）相对丰富，完全，PH稳定丰富，加缓冲剂稳定PH值其他含有生长素和微量元素最后一级要接近发酵培养基 需加入菌体生长所需的生长因子和产物合成需要的元素、前体和促进剂补料5.为什么要在发酵培养基中加入代谢调节剂？举例。答：发酵培养基是供菌种生长、繁殖和合成产物之用。它既要使种子接种后能迅速生长，达到一定的菌丝浓度，又要使长好的菌体能迅速合成需产物。因此，发酵培养基的组成除有菌体生长所必需的元素和化合物外，还要有产物所需代谢调节剂等。代谢调节剂中包括抑制剂、促进剂和前体。前体是指某些化合物加入到发酵培养基中，能直接被微生物在生物合成中结合到产物分子中去，而其自身的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因加入前体而有较大的提高，如加苯乙酸可使苄青霉素产量增加；抑制剂加入到发酵过程中时能抑制不需要的产物，而大量产生所需的特定产物（或中间体）。如在四环素发酵中，加入溴化物能抑制金霉素(即氯四环素)的形成，从而增加四环素的产量。促进剂多为一些酶的诱导剂，如酶所需的基质或基质的类似物，-半乳糖苷酶的诱导剂类似物异丙基-D-半乳糖苷。曲霉产生淀粉酶时需要淀粉作诱导剂。6. 如何根据微生物的代谢要求选择发酵培养基。答：(1)一般的发酵产物以碳源为主要元素，发酵培养基中的碳源含量往往高于种子培养基；如果产物的含氮量高，应增加氮源。(2)根据代谢产物加入适量的代谢调节剂和微量元素(3)根据微生物的代谢特征，调整适当的碳氮比，调节最佳pH(4)大规模生产时，原料应该价廉易得，还应有利于下游产物的分离提取工作7. 培养基的设计原则和设计思路是什么。答：（1）设计原则： 培养基的成分直接影响培养目标。在设计培养基时，必须考虑是要培养菌体，还是要积累菌体代谢产物；是实验室培养，还是大规模发酵等问题 为微生物提供所必须的营养（能源物质、碳源、氮源、无机盐和微量元素、前体、促进剂和抑制剂等）。 为微生物的生长提供必要的生长环境条件。 培养基的组成和配比合适（对微生物的生长发育、产品的产量、提炼工艺的选择和成品的质量都会产生相当大的影响）。 满足生产的一些基本需要，如必须含有供细胞生长繁殖和合成细胞成分的原料；满足生产物的需要；能维持一定的pH条件；来源丰富、价格低廉、质量稳定，产物的分离提取等。 避免培养基中各成分之间的相互作用，如蛋白胨、酵母膏中含有磷酸盐时，会与培养基中钙或镁离子在加热时发生沉淀作用；在高温下，还原糖也会与蛋白质或氨基酸相互作用而产生褐色物质。（2）设计思路： 首先根据前人的经验和和和必须考虑的因素来确定可能的培养基成分 结合所用菌种和产品的特性，采用摇瓶、玻璃罐等小型发酵设备，对碳源、氮源、无机盐和前体等进行逐个单因子试验。 采用一些合理的实验设计方法如正交实验、响应面分析方法对培养基各成分之间配比（复配）进行优化，确定最适浓度。 扩大培养时，可按照先按照一般的放大原则进行放大，再结合正交实验、响应面分析方法进行优化，确定最适浓度8. 影响培养基质量的因素是什么？ 答：(1) 水质：配制培养基应用蒸馏水或去离子水，制备培养基时，不可用铜锅或铁锅，可用中性硬质能耐高温的玻璃、搪瓷和铝制器皿制备；容器的洁净程度。(2) 各组分质量稳定：确保稳定的原料来源，更换不同产地来源的组份时，必须进行实验试验，确保产量和质量的稳定性。(3) 粘度：是否适当，否则影响灭菌、搅拌、微生物呼吸和产物的分离(4) 装量过程的操作技术：培养基配制好后，应根据不同用途和形态，分装在不同容器内；分装量不能超过容器的2/3，以避免高压灭菌时培养基外溢，且有利于灭菌完全。分装后用棉塞塞紧瓶口,外用油纸包裹,以免灭菌时水蒸气直接渗入棉塞,造成灭菌后冷凝水多而影响培养基的硬度。(5) 灭菌过程：灭菌温度及压力，灭菌时间与次数皆会影响培养基的质量。高压时间不可过长,灭菌次数不要超过2次，否则会使培养基变质，使营养物质损失。琼脂培养基加热时间太长温度太则引起沉淀，如其pH值在4.8以下，则灭菌时间过长可破