微生物的营养与培养基PPT课件

.,1,营养物质是微生物生存的物质基础，而营养是微生物维持和延续其生命形式的一种生理过程。,营养物质:能够满足机体生长、繁殖和完成各种生理活动所需要的物质.,营养:微生物获得和利用营养物质的过程。,.,2,.,3,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。,.,4,主要元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙等,微量元素：锌、锰、氯、钼、硒、钴、铜等,占细菌细胞干重的97%,第一节微生物的营养物质,一、微生物细胞的化学组成,构成微生物细胞的物质基础是各种化学元素！,.,5,.,6,.,7,.,8,组成微生物细胞的各类化学元素的比例常因微生物种类的不同而不同。不仅如此，微生物细胞的化学元素组成也常随菌龄及培养条件的不同而在一定范围内发生变化。,.,9,营养物质主要功用：供给微生物合成细胞物质的原料；用以产生能量；有的营养物如维生素主要用于调节新陈代谢。,.,10,1.碳源,凡是能提供微生物细胞物质和代谢产物中碳素来源的营养物称为碳源。,（1）定义,.,11,.,12,.,13,.,14,.,15,.,16,.,17,.,18,.,19,.,20,.,21,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。,1.氮源,氮是组成微生物蛋白质、酶和核酸的成分。,.,22,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,.,23,.,24,氨基酸自养型生物：一部分微生物是不需要利用氨基酸作为氮源的，但能把尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮气等简单氮源自行合成自身所需要氨基酸。,氨基酸异养型生物：反之，凡需要从外界吸收现成的氨基酸作为氮源的微生物。,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：,.,25,3.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,.,26,.,27,在配制培养基时，首选加入磷酸氢二钾和硫酸镁，基本可以同时提供4种需要量最大的元素。,.,28,5.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,根据生长因子的化学结构和它们在机体中的生理功能的不同,可将生长因子分为维生素(vitamin)、氨基酸与嘌呤及嘧啶三大类。,生长因子可以从酵母膏、玉米浆、麦芽汁、血液或血清中获得。,.,29,.,30,微生物生长因子需要量（ml-1III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,.,31,.,32,.,33,.,34,.,35,6.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；,通过水合作用与脱水作用控制由多亚基组成的结构,热的良好导体；,.,36,第二节微生物的营养营养类型,.,37,.,38,.,39,.,40,.,41,.,42,.,43,.,44,.,45,.,46,.,47,.,48,.,49,.,50,.,51,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）。,.,52,根据物质运输过程的特点，可将物质的运输方式分为,自由扩散,促进扩散,主动运输,基团转移,.,53,1自由扩散,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,.,54,水是唯一可以通过扩散自由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。,.,55,2协助扩散,特点,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,需要细胞膜上的载体蛋白（透过酶）参与,被运输物质与载体蛋白有高度的特异性,.,56,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。,.,57,3主动运输,.,58,.,59,.,60,基团转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，它与主动运输相比，营养物质在运输过程中发生了化学变化（糖在运输的过程中发生了磷酸化）。其余特点与主动运输相同。,PEP-P+HPrHPr-p+丙酮酸P-HPr+糖糖-P+HPr,.,61,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。,.,62,.,63,每输入一分子葡萄糖要消耗一个ATP,.,64,比较项目单纯扩散促进扩散主动运输基团移位特异载体蛋白无有有有运送速度慢快快快溶质运送方向由浓至稀由浓至稀由稀至浓由稀至浓平衡时内外浓度内外相等内外相等内部高内部高运送分子无特异性特异性特异性特异性能量消耗不需要需要需要需要运送前后溶质分子不变不变不变改变载体饱和效应无有有有与溶质类似物无竞争性有竞争性有竞争性有竞争性运送抑制剂无有有有运送对象举例水、O2糖、SO42-氨基酸乳糖葡萄糖嘌呤,四种运送营养方式的比较,.,65,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/cm2,121.315-30分钟,.,66,一、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,.,67,1.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,.,68,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,.,69,2.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，有时也指培养基中还原糖与粗蛋白之比。,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。,.,70,3.理化条件适宜,pH,水活度,氧化还原电位,.,71,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：pH77.5酵母菌和霉菌：pH4.56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。,.,72,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0.600.99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。,.,73,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。,氧化还原电位就是用来反映水溶液中所有物质表现出来的宏观氧化-还原性。,.,74,4.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,.,75,1.天然培养基:化学成分不完全了解或化学成分不恒定的天然有机物配制的培养基。如动植物汁液,土壤浸出液,等配制成培养基。配制方便，经济。如：牛肉膏蛋白胨培养基细菌麦芽汁培养基酵母菌,一、培养基的类型,根据营养物质来源不同分为,.,76,2.合成培养基：由已知化学药品配成,成分和浓度都已完全知道,每一次配制也基本恒定。这种培养基成分精确，重复性强，多用于实验室,费用较高。如：高氏一号培养基（淀粉硝酸盐培养基）放线菌察氏培养基（蔗糖硝酸盐培养基）真菌,.,77,牛肉膏瘦牛肉组织浸出汁浓缩而成的膏状物质，富含水溶性碳水化合物，有机氮化合物，维生素，盐等。蛋白胨将肉，酪素或明胶用酸或蛋白酶水解后干燥而成的粉末状物质，富含有机氮化合物，也含有一些维生素和碳水化合物。酵母膏酵母细胞的水溶性提取物浓缩而成的膏状物质，富含类维生素，也含有有机氮化合物和碳水化合物。,.,78,3.半合成培养基:由成分已知的物质和成分未知的天然物质配制而成的培养基,如PDA培养基。如：马铃薯蔗糖培养基真菌,.,79,根据培养基物理状态分,液体培养基:配制后不加任何凝固剂。半固体培养基:在液体培养基上加进一定凝固剂,在液体培养基中如加0.5%琼脂,可以用来观察细胞运动的特