微生物营养与培养基

1、微生物营养与培养基 第一节第一节微生物的营养物质及其功能微生物的营养物质及其功能一、一、 微生物细胞的化学组成微生物细胞的化学组成（一）化学元素（一）化学元素(chemical element):(chemical element):大量元素大量元素(macroelement): :碳、氢、氧、氮、碳、氢、氧、氮、 磷、硫、钾、镁、钙、铁、钠、氯磷、硫、钾、镁、钙、铁、钠、氯（其中前六种占其中前六种占细菌细胞干重的细菌细胞干重的97%97%）。）。微量元素微量元素(trace element): : 锌、锰、钼、硒、钴、铜、锌、锰、钼、硒、钴、铜、钨、镍钨、镍 、硼。、硼。元素元素 细菌细菌

2、酵母菌酵母菌 霉菌霉菌 碳碳 50 49.8 47.9 50 49.8 47.9氮氮 15 12.4 5.2 15 12.4 5.2氢氢 8 6.7 6.7 8 6.7 6.7氧氧 20 31.1 40.2 20 31.1 40.2磷磷 3 3 硫硫 1 1 上述元素主要以水、有机物、无机盐的形式存在于细胞中上述元素主要以水、有机物、无机盐的形式存在于细胞中1 1. .有机物：蛋白质、糖、脂类、核酸、维生素及其降解有机物：蛋白质、糖、脂类、核酸、维生素及其降解产物产物. . 2 2. .无机物：无机物：1)1)参与有机物组成，参与有机物组成， 2) 2)单独存在于细胞质内以无机盐的形式存在单独

3、存在于细胞质内以无机盐的形式存在. . 3 3. .水：约占细胞总重水：约占细胞总重70%70%90%90%，以游离水和结合水两种，以游离水和结合水两种形式存在，游离水：干重法可测得；形式存在，游离水：干重法可测得； 结合水：不易蒸发、不冻结、也不能渗透结合水：不易蒸发、不冻结、也不能渗透, ,占水总量占水总量的的17%17%28% 28% 。l碳源碳源 （carbon source）l氮源（氮源（nitrogen source）l无机盐（无机盐（mineral salts）l生长因子（生长因子（growth factor）l水（水（water）定义：定义： 凡可被用来构成细胞物质或代谢产物中

4、碳素来源的营养物质。功能：提供合成细胞物质及代谢物的原料功能：提供合成细胞物质及代谢物的原料; ;并为整个生并为整个生理活动提供所需要能源（异养微生物）。理活动提供所需要能源（异养微生物）。种类种类: :无机含碳化合物：如无机含碳化合物：如COCO2 2和碳酸盐等。有机含碳化和碳酸盐等。有机含碳化合物：糖与糖的衍生物（多糖：如淀粉、麸皮、米糠等；合物：糖与糖的衍生物（多糖：如淀粉、麸皮、米糠等；饴糖；单糖）饴糖；单糖）, ,脂类、醇类。有机酸、烃类、芳香族化合脂类、醇类。有机酸、烃类、芳香族化合物以及各种含碳的化合物。物以及各种含碳的化合物。 微生物的碳源谱微生物的碳源谱类型元素水平 化合物水

5、平 培养基原料水平有机碳CHONX复杂蛋白质、核酸等牛肉膏、蛋白胨、花生饼粉等CHON多数氨基酸、简单蛋白质等一般氨基酸、明胶等CHO糖、有机酸、醇、脂类等葡萄糖、蔗糖、各种淀粉、糖蜜等CH烃类天然气、石油及其不同馏份、石蜡油等无机碳C(?)COCO2CO2COXNaHCO3NaHCO3、CaCO3、等碳源功能 C素构成细胞及代谢产物的骨架 C素是大多数微生物代谢所需的能量来源碳源种类 无机C源：CO2、碳酸盐，只能被自养微 生物利用 有机C源：各种糖类，其次是有机酸、醇类、 脂类和烃类化合物（二）氮源（二）氮源（Nitrogen source ）：凡用来构成菌体物质或代谢产物中氮素来源的营养

6、源。凡用来构成菌体物质或代谢产物中氮素来源的营养源。种类：无机氮：铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐、氨、种类：无机氮：铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐、氨、N N2 2等；等； 有机氮：蛋白质及其降解产物（如胨、肽、有机氮：蛋白质及其降解产物（如胨、肽、 氨基酸等）、氨基酸等）、 尿素、尿素、牛肉膏、鱼粉、花生饼粉、牛肉膏、鱼粉、花生饼粉、 黄豆饼粉、玉米浆等黄豆饼粉、玉米浆等功能：功能： 1 1）提供合成细胞中含氮物，如蛋白质、核酸，以及含氮）提供合成细胞中含氮物，如蛋白质、核酸，以及含氮代谢物等的原料。代谢物等的原料。 2 2）少数细菌可以）少数细菌可以铵盐、硝酸盐等铵盐、硝酸盐等氮源为能源。氮源为能源。 微

7、生物的氮源谱类型类型 元素水平元素水平 化合物水平化合物水平培养基原料水平培养基原料水平有有机机氮氮N NC CH HO OX X复杂蛋白质、核酸等复杂蛋白质、核酸等牛肉膏、酵母膏、牛肉膏、酵母膏、饼粕粉、蚕蛹粉等饼粕粉、蚕蛹粉等N NC CH HO O尿素、一般氨基酸、简尿素、一般氨基酸、简单蛋白质等单蛋白质等尿素、蛋白胨、明尿素、蛋白胨、明胶等胶等无无机机氮氮N NH HNHNH3 3、铵盐等铵盐等( (NH4)NH4)2 2SOSO4 4等等N NO O硝酸盐等硝酸盐等KNOKNO3 3等等N NN N2 2空气空气氮源种类氮源种类分子态氮：固氮微生物以分子氮为唯一氮源分子态氮：固氮微生

8、物以分子氮为唯一氮源 无机态氮：硝酸盐、铵盐几乎所有微生物能利用无机态氮：硝酸盐、铵盐几乎所有微生物能利用 有机态氮：蛋白质及其降解产物有机态氮：蛋白质及其降解产物 实验室常用的氮源有碳酸铵、硝酸盐、硫酸铵、实验室常用的氮源有碳酸铵、硝酸盐、硫酸铵、尿素、蛋白胨、牛肉膏、酵母膏等。尿素、蛋白胨、牛肉膏、酵母膏等。 生产上常用的氮源有硝酸盐、铵盐、尿素、氨以生产上常用的氮源有硝酸盐、铵盐、尿素、氨以及蛋白含量较高的鱼粉、蚕蛹粉、黄豆饼粉、花生饼及蛋白含量较高的鱼粉、蚕蛹粉、黄豆饼粉、花生饼份、玉米浆等。份、玉米浆等。 蛋白氮必须通过水解之后降解成胨、肽、氨基酸蛋白氮必须通过水解之后降解成胨、肽、

9、氨基酸等才能被机体利用，这种氮源叫迟效氮源。等才能被机体利用，这种氮源叫迟效氮源。 无机氮源或以蛋白质降解产物形式存在的有机氮源无机氮源或以蛋白质降解产物形式存在的有机氮源可以直接被菌体吸收利用，这种氮源叫做速效氮源。可以直接被菌体吸收利用，这种氮源叫做速效氮源。 速效氮源，通常有利于机体的生长，迟效氮源有利速效氮源，通常有利于机体的生长，迟效氮源有利于代谢产物的形成。于代谢产物的形成。 l实验室常用的氮源有碳酸铵、硝酸盐、硫酸铵、尿素、实验室常用的氮源有碳酸铵、硝酸盐、硫酸铵、尿素、蛋白胨、牛肉膏、酵母膏等。蛋白胨、牛肉膏、酵母膏等。l 生产上常用的氮源有硝酸盐、铵盐、尿素、氨以生产上常用的

10、氮源有硝酸盐、铵盐、尿素、氨以及蛋白含量较高的鱼粉、蚕蛹粉、黄豆饼粉、花生饼及蛋白含量较高的鱼粉、蚕蛹粉、黄豆饼粉、花生饼份、玉米浆等。份、玉米浆等。l 蛋白氮必须通过水解之后降解成胨、肽、氨基酸蛋白氮必须通过水解之后降解成胨、肽、氨基酸等才能被机体利用，这种氮源叫迟效氮源。等才能被机体利用，这种氮源叫迟效氮源。l 无机氮源或以蛋白质降解产物形式存在的有机氮源无机氮源或以蛋白质降解产物形式存在的有机氮源可以直接被菌体吸收利用，这种氮源叫做速效氮源。可以直接被菌体吸收利用，这种氮源叫做速效氮源。l 速效氮源，通常有利于机体的生长，迟效氮源有利速效氮源，通常有利于机体的生长，迟效氮源有利于代谢产物

11、的形成。于代谢产物的形成。 （三）无机盐（三）无机盐（inorganic saltinorganic salt）定义：为微生物细胞生长提供碳、氮源以外的多种定义：为微生物细胞生长提供碳、氮源以外的多种重要元素（包括大量元素和微量元素）的物质，多重要元素（包括大量元素和微量元素）的物质，多以无机盐的形式共给。以无机盐的形式共给。 大量元素：大量元素：P P、S S、K K、MgMg、CaCa、NaNa、Fe Fe （微生（微生物生长所需浓度在物生长所需浓度在1010-3-31010-4-4mol/Lmol/L） 微量元素：微量元素：CuCu、ZnZn、MnMn、MoMo、Co Co （微生物生长

12、（微生物生长所需浓度在所需浓度在1010-6-61010-8-8mol/Lmol/L） 一般微生物生长所需要的无机盐有：硫酸盐、一般微生物生长所需要的无机盐有：硫酸盐、磷酸盐、氯化物以及含有钠、钾、镁、铁等金磷酸盐、氯化物以及含有钠、钾、镁、铁等金属元素的化合物。属元素的化合物。无机盐生理功能无机盐生理功能构成微生物细胞的组成成分构成微生物细胞的组成成分调解微生物细胞的渗透压，调解微生物细胞的渗透压，PHPH值和氧化还原值和氧化还原电位。电位。有些无机盐如有些无机盐如S S、FeFe还可做为自养微生物的还可做为自养微生物的能源能源 。构成酶活性基的组成成分，维持构成酶活性基的组成成分，维持E

13、E活性。活性。MgMg、CaCa、K K是多种是多种E E的激活剂。的激活剂。无机元素的来源和功能无机元素的来源和功能元素元素人为提供形式人为提供形式生生 理理 功功 能能PKH2PO4、K2HPO4核酸、磷酸和辅酶的成分核酸、磷酸和辅酶的成分SMgSO4含硫氨基酸、含硫维生素成分含硫氨基酸、含硫维生素成分KKH2PO4、K2HPO4酶的辅因子、维持电位差和渗透压酶的辅因子、维持电位差和渗透压NaNaCl维持渗透压、某些细菌和蓝细菌需要维持渗透压、某些细菌和蓝细菌需要CaCa(NO3)2、CaCl2胞外酶稳定剂、蛋白酶辅因子、细菌芽孢和胞外酶稳定剂、蛋白酶辅因子、细菌芽孢和 真菌孢子形成真菌孢

14、子形成MgMgSO4固氮酶辅因子、叶绿素成分固氮酶辅因子、叶绿素成分FeFeSO4Cyt成分；合成叶绿素、白喉毒素和氯高铁血红素所需成分；合成叶绿素、白喉毒素和氯高铁血红素所需MnMnSO4超氧化物歧化酶、氨肽酶、超氧化物歧化酶、氨肽酶、L-阿拉伯糖异构酶等的辅因子阿拉伯糖异构酶等的辅因子CuCuSO4氧化酶、酪氨酸酶的辅因子氧化酶、酪氨酸酶的辅因子ZnZnSO4碱性磷酸酶、脱氢酶、肽酶、脱羧酶辅因子碱性磷酸酶、脱氢酶、肽酶、脱羧酶辅因子Mo(NH4)6Mo7O24固氮酶和同化型及异化型硝酸盐还原酶的成分固氮酶和同化型及异化型硝酸盐还原酶的成分（四）生长因子（四）生长因子（growth fac

15、torgrowth factor）定义定义: :它是一类对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简单的碳源或氮源合成，或合成量不足以满足机体生长需要的有机营养物质。不同微生物需求的生长因子的种类和数不同微生物需求的生长因子的种类和数量不同。量不同。缺乏合成生长因子能力的微生物称为营养缺陷型微生物缺乏合成生长因子能力的微生物称为营养缺陷型微生物主要包括：维生素主要包括：维生素 氨基酸氨基酸 碱基碱基维生素维生素 有的微生物自己不能合成维生素，需要外加，主要是有的微生物自己不能合成维生素，需要外加，主要是B B族族维生素、硫胺素、叶酸、泛酸、核黄素等，如生产味精需加维生素、硫胺

16、素、叶酸、泛酸、核黄素等，如生产味精需加生物素（是生物素（是B B族中的一种即族中的一种即VHVH）。）。氨基酸氨基酸 有些微生物自己不能合成某种有些微生物自己不能合成某种AAAA，必须给予补充，如赖必须给予补充，如赖 AAAA发酵所用的黄色短杆菌不能合成环丝发酵所用的黄色短杆菌不能合成环丝AAAA，为环丝为环丝AAAA缺陷缺陷型菌株，在培养基中必须添加含环丝型菌株，在培养基中必须添加含环丝AAAA的氮源。如豆饼水的氮源。如豆饼水解液或毛发水解液等。解液或毛发水解液等。 各种菌合成各种菌合成AAAA的能力有很大差别，一般的能力有很大差别，一般G G菌强于菌强于G G，大大肠杆菌自己能合成全部肠

17、杆菌自己能合成全部AAAA，沙门氏菌能合成大部分沙门氏菌能合成大部分AAAA，有的有的菌合成菌合成AAAA能力极弱，如肠道串珠菌需从外界补充能力极弱，如肠道串珠菌需从外界补充1919种种AAAA。碱基碱基 嘧啶和嘌呤是核酸和辅嘧啶和嘌呤是核酸和辅E E的重要组分，是许多的重要组分，是许多微生物必须的生长因素。微生物必须的生长因素。 有些微生物不仅不能合成嘧啶和嘌呤，而且有些微生物不仅不能合成嘧啶和嘌呤，而且不能将补充的嘧啶和嘌呤结合在核苷酸上，还必不能将补充的嘧啶和嘌呤结合在核苷酸上，还必须供给核苷酸，有的菌需补充卟啉或其衍生物，须供给核苷酸，有的菌需补充卟啉或其衍生物，还有的菌需供给（低碳）

18、脂肪酸等。还有的菌需供给（低碳）脂肪酸等。 最早发现的生长因子是维生素，目前已经发现许最早发现的生长因子是维生素，目前已经发现许多维生素都能起生长因子的作用。维生素大部分是构多维生素都能起生长因子的作用。维生素大部分是构成酶的辅基或辅酶，需要量很少，但是缺少维生素微成酶的辅基或辅酶，需要量很少，但是缺少维生素微生物不能正常生长。生物不能正常生长。 有些微生物缺乏或丧失合成某种或某些氨基酸的有些微生物缺乏或丧失合成某种或某些氨基酸的酶，所以不能合成生长所必需的氨基酸，这类微生物酶，所以不能合成生长所必需的氨基酸，这类微生物被称为被称为“氨基酸缺陷型氨基酸缺陷型”。 另外有些微生物生长还需要其它特

19、殊的成分，例如另外有些微生物生长还需要其它特殊的成分，例如某些乳酸杆菌生长需要核苷；某些酵母菌和真菌生长某些乳酸杆菌生长需要核苷；某些酵母菌和真菌生长需要肌醇；某些肺炎球菌生长需要胆碱等。需要肌醇；某些肺炎球菌生长需要胆碱等。（五）水（五）水（water）1.1.水的功能水的功能 水是细胞中生化反应的良好介质；营养物质和水是细胞中生化反应的良好介质；营养物质和代谢产物都必须溶解在水里，才能被吸收或排出体代谢产物都必须溶解在水里，才能被吸收或排出体（细胞）外。（细胞）外。 水的比热高，能有效的吸收代谢过程中放出的水的比热高，能有效的吸收代谢过程中放出的热量，不致使细胞的温度骤然上升。热量，不致使

20、细胞的温度骤然上升。 水能维持细胞的膨压（控制细胞形态）。水能维持细胞的膨压（控制细胞形态）。微生物对水的需要程度（水对微生物生长的影响）微生物对水的需要程度（水对微生物生长的影响）常用环境（或基质）中的水活度值（常用环境（或基质）中的水活度值（water water activity, activity, w w）表示。所谓表示。所谓 w w就是水的有效浓度。就是水的有效浓度。定义：水活度为在一定的温度条件下，溶液的蒸定义：水活度为在一定的温度条件下，溶液的蒸汽压（材料上部蒸气相中水浓度）与纯水的蒸汽压汽压（材料上部蒸气相中水浓度）与纯水的蒸汽压（即纯水上部蒸气相中水浓度）之比，（即纯水上部

21、蒸气相中水浓度）之比， 即：即： w w= = / / o o 表示溶液的蒸汽压表示溶液的蒸汽压 o o表示纯水的蒸汽压表示纯水的蒸汽压2.2.水活度水活度在在 w w的环境条件均有微生物生长，但对某种的环境条件均有微生物生长，但对某种微生物而言，它对微生物而言，它对 w w的要求是一定的，微生物的要求是一定的，微生物对水的需求有相当的变化程度。即微生物不同，对水的需求有相当的变化程度。即微生物不同，其生长的最适其生长的最适 w w亦不同。亦不同。表表 几类微生物生长最适几类微生物生长最适 w 微生物微生物 w一般细菌一般细菌 0.91酵母菌酵母菌 0.88霉菌霉菌 0.80噬盐细菌噬盐细菌

22、0.70噬盐真菌噬盐真菌 0.65嗜高渗酵母嗜高渗酵母 0.60为了表示微生物生长为了表示微生物生长与水的关系，有时也常与水的关系，有时也常用相对湿度（用相对湿度（RH) RH) 的概的概念（念（ w w 100= 100= RHRH ）；）；通常也用测定蒸气相中通常也用测定蒸气相中相对湿度的方法得知溶相对湿度的方法得知溶液或物质的水活度。液或物质的水活度。第二节、微生物的营养类型第二节、微生物的营养类型异养型生物异养型生物自养型生物自养型生物光能营养型光能营养型化能营养型化能营养型生长所需要的营养物质生长所需要的营养物质生物生长过程中能量的来源生物生长过程中能量的来源光能自养型：以光为能源，

23、不依赖任何有机物即可正常生长光能自养型：以光为能源，不依赖任何有机物即可正常生长光能异养型：以光为能源，但生长需要一定的有机营养光能异养型：以光为能源，但生长需要一定的有机营养化能自养型：以无机物的氧化获得能量，生长不依赖有机营物化能自养型：以无机物的氧化获得能量，生长不依赖有机营物化能异养型：以有机物的氧化获得能量，生长依赖于有机营养物质化能异养型：以有机物的氧化获得能量，生长依赖于有机营养物质能以能以CO2为主要唯一或主要碳源；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；进行光合作用获取生长所需要的能量；以无机物如以无机物如H2、H2S、S等作为供氢体或电子供体，等作为供氢体或

24、电子供体，使使CO2还原为细胞物质；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，氢体），进行产氧型的光合作用，合成细胞物质。而红硫细菌，以以H2S为电子供体，产生细胞物质，并伴随硫元素的产生。为电子供体，产生细胞物质，并伴随硫元素的产生。1 1、光能无机自养型（光能自养型）、光能无机自养型（光能自养型）不能以不能以COCO2 2为主要或唯一的碳源；为主要或唯一的碳源；以有机物作为供氢体，利用光能将以有机物作为供氢体，利用光能将COCO2 2还原为细胞物质；还原为细胞

25、物质；在生长时大多数需要外源的生长因子；在生长时大多数需要外源的生长因子；（CHCH3 3）2 2CHOH + COCHOH + CO2 22 2光能光能光合色素光合色素2 2 CHCH3 3C0CHC0CH3 3+ CH+ CH2 2O + HO + H2 2O O2 2、光能有机异养型（光能异养型）、光能有机异养型（光能异养型） 例如，红螺菌属中的一些细菌能利用异丙醇作为供氢体，例如，红螺菌属中的一些细菌能利用异丙醇作为供氢体，将将COCO2 2还原成细胞物质，同时积累丙酮。还原成细胞物质，同时积累丙酮。3 3、化能有机自养型（化能自养型）、化能有机自养型（化能自养型） 以以CO2CO2或

26、碳酸盐作为唯一或主要碳源，以无或碳酸盐作为唯一或主要碳源，以无机物氧化释放的化学能为能源机物氧化释放的化学能为能源, ,，利用电子供体，利用电子供体如氢气、硫化氢、二价铁离子或亚硝酸盐等使如氢气、硫化氢、二价铁离子或亚硝酸盐等使CO2CO2还原成细胞物质。还原成细胞物质。 这类微生物主要有硫化细菌、硝化细菌、氢这类微生物主要有硫化细菌、硝化细菌、氢细菌与铁细菌。它们在自然界物质转换过程中细菌与铁细菌。它们在自然界物质转换过程中起着重要的作用。起着重要的作用。 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

27、合物，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。如淀粉、糖类、纤维素、有机酸等。大多数细菌、真菌、原生动物都是化能有机异养型微生物；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；所有致病微生物均为化能有机异养型微生物；4 4、化能有机异养型（化能异养型）、化能有机异养型（化能异养型）有机物通常既是碳源也是能源；有机物通常既是碳源也是能源；可利用无生命的有机物可利用无生命的有机物( (如动植物尸体和残体如动植物尸体和残体) )作为碳源；作为碳源；寄生在活的寄主机体内吸取营养物质寄生在活的寄主机体内吸取营养物质, ,离开寄

28、主就不能离开寄主就不能生存；生存；腐生型腐生型( (metatrophy)metatrophy)：寄生型寄生型( (paratrophy)paratrophy)：在腐生型和寄生型之间还存在中间类型：在腐生型和寄生型之间还存在中间类型： 兼性腐生型兼性腐生型( (facultive metatrophy)facultive metatrophy)； 兼性寄生型兼性寄生型( (facultive paratrophy)facultive paratrophy)；4 4、化能有机异养型（化能异养型）、化能有机异养型（化能异养型） 有些微生物在不同生长条件下生长时有些微生物在不同生长条件下生长时, ,

29、其营其营养类型也会发生改变养类型也会发生改变不同营养类型之间的界限并非绝对不同营养类型之间的界限并非绝对： 例如紫色非硫细菌例如紫色非硫细菌( (purple nonsulphur bacteria)purple nonsulphur bacteria)：没有没有有机物时，同化有机物时，同化COCO2 2， 为自养型微生物；有机物存在时，利用为自养型微生物；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

30、生的化学能生长，为化能营养型微生物；靠有机物氧化产生的化学能生长，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件变化的适应能力第三节第三节微生物吸收营养物质的方式微生物吸收营养物质的方式单纯扩散（单纯扩散（simple diffusion）促进扩散（促进扩散（facilitated diffusion）主动运输主动运输(active transport)基团转位基团转位(group translocation)基团转位基团转位(Group translocation) 基团转位是一种特殊的主动运输，与普通的主

31、动基团转位是一种特殊的主动运输，与普通的主动运输相比，营养物质在运输的过程中发生了化学变运输相比，营养物质在运输的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。与主动运输相同。 基团转位主要存在于厌氧和兼性厌氧型细菌中，基团转位主要存在于厌氧和兼性厌氧型细菌中，也主要是用于单（或双）糖与糖的衍生物，以及核也主要是用于单（或双）糖与糖的衍生物，以及核苷与脂肪散的运输苷与脂肪散的运输 。运送机制运送机制: :是依靠磷酸转移酶系统是依靠磷酸转移酶系统, ,即磷酸烯醇即磷酸烯醇式丙酮酸式丙酮酸- -己糖磷酸转移酶系统己糖磷酸转

32、移酶系统. . 运送步骤运送步骤: :热稳载体蛋白热稳载体蛋白( (HPr)HPr)的激活的激活 细胞内高能化合物磷酸烯醇式丙酮酸（细胞内高能化合物磷酸烯醇式丙酮酸（PEPPEP）的磷的磷酸基团把酸基团把HPrHPr激活。激活。 酶酶1 1 PEP+HPr PEP+HPr 丙酮酸丙酮酸+ +P-HPrP-HPrHPrHPr是一种低分子量的可溶性蛋白，结合在细胞膜上，是一种低分子量的可溶性蛋白，结合在细胞膜上，具有高能磷酸载体的作用。具有高能磷酸载体的作用。第四节第四节 培养基培养基一、选用和设计培养的原则和方法一、选用和设计培养的原则和方法定义：应科研或生产的需要，由人工配制的、适定义：应科研

33、或生产的需要，由人工配制的、适合于不同微生物生长繁殖或积累代谢产物用的营合于不同微生物生长繁殖或积累代谢产物用的营养基质（混合养料）。养基质（混合养料）。用途：用途： 促使微生物生长；积累代谢产物；分离微生促使微生物生长；积累代谢产物；分离微生物菌种；鉴定微生物种类；微生物细胞计数；物菌种；鉴定微生物种类；微生物细胞计数；菌种保藏；制备微生物制品。菌种保藏；制备微生物制品。（一）培养基组分应适合微生物的营养特点（目的明确）（一）培养基组分应适合微生物的营养特点（目的明确）（二）营养物的浓度与比例应恰当（营养协调）（二）营养物的浓度与比例应恰当（营养协调）（三）物理化学条件适宜（条件适宜）（三）

34、物理化学条件适宜（条件适宜）（四）（四）根据培养目的选择原料及其来源（经济节约）根据培养目的选择原料及其来源（经济节约） 在微生物学研究和生长实践中，配置合适在微生物学研究和生长实践中，配置合适的培养基是一项最基本的要求。的培养基是一项最基本的要求。l何菌？何菌？l何产物？何产物？l何种规模？何种规模？自养菌：不能含有有机物自养菌：不能含有有机物异养菌：供给有机物异养菌：供给有机物细菌：牛肉膏蛋白胨培养基细菌：牛肉膏蛋白胨培养基放线菌：高氏一号培养基放线菌：高氏一号培养基酵母菌：麦芽汁培养基酵母菌：麦芽汁培养基霉菌：查氏培养基、霉菌：查氏培养基、PDA培养基培养基主流代谢主流代谢支流代谢支流代

35、谢实验室培养实验室培养种子罐培养种子罐培养发酵罐培养发酵罐培养当对试验菌营养需求特点不清楚的时候，怎么办？当对试验菌营养需求特点不清楚的时候，怎么办？2.营养物质浓度及配比合适H2O C N P、S Mn、Co 生长因子生长因子1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 在微生物的培养基中所含的碳源中碳原子摩尔数与氮原子摩尔在微生物的培养基中所含的碳源中碳原子摩尔数与氮原子摩尔数之比。数之比。细菌、酵母菌细菌、酵母菌 C/N=5/1霉菌、放线菌霉菌、放线菌 C/N=10/1氮源过多：菌体生长过旺，不利于积累代谢产物氮源过多：菌体生长过旺，不利于积累代谢产物氮源不足：菌体繁殖受到抑制，

36、代谢产物积累氮源不足：菌体繁殖受到抑制，代谢产物积累 (1)控制控制pH值值3 3. .(2)培养基培养基pH值调节方式值调节方式 缓冲液缓冲液内源性内源性 备用碱备用碱 : CaCO3 外加调节：直接加酸、碱外加调节：直接加酸、碱KH2PO4K2HPO4等克分子量，pH(3)调节调节O2和和CO2浓度浓度好氧菌：空气、通气好氧菌：空气、通气厌氧菌：加入还原剂等厌氧菌：加入还原剂等对微生物影响最大的是：分子氧和分子氢的对微生物影响最大的是：分子氧和分子氢的浓度浓度 培养基中常用的还原剂：巯基乙酸、抗坏培养基中常用的还原剂：巯基乙酸、抗坏血酸、硫化氢、半胱氨酸、谷胱甘肽、二硫血酸、硫化氢、半胱氨

37、酸、谷胱甘肽、二硫苏糖醇等。苏糖醇等。4.4.经济节约经济节约当所设计的是大规模发酵用的培养基时，应重视当所设计的是大规模发酵用的培养基时，应重视培养基中各成份的来源和价格，应选择来源广泛、培养基中各成份的来源和价格，应选择来源广泛、价格低廉价格低廉 的原料，提倡以粗代精，以废代好。的原料，提倡以粗代精，以废代好。l按成分不同划分按成分不同划分l根据物理状态划分根据物理状态划分 l按用途划分按用途划分 l天然培养基天然培养基l合成培养基合成培养基l半合成培养基半合成培养基l是由化学成分完全了解的物质配制而成的培养是由化学成分完全了解的物质配制而成的培养基，也称化学限定培养基。如高氏基，也称化学

38、限定培养基。如高氏号培养基号培养基和查氏培养基等。和查氏培养基等。l特点：重复性较好，但成本较高，微生物在其特点：重复性较好，但成本较高，微生物在其中生长较慢，一般适于在实验室用来进行有关中生长较慢，一般适于在实验室用来进行有关微生物营养需求、代谢、分类鉴定、生物量测微生物营养需求、代谢、分类鉴定、生物量测定、菌种选育及遗传分析等方面的研究工作。定、菌种选育及遗传分析等方面的研究工作。l如麦芽汁培养基。如麦芽汁培养基。l天然培养基成本较低，除在实验室经常使用外，天然培养基成本较低，除在实验室经常使用外，也适于用来进行工业上大规模的微生物发酵生也适于用来进行工业上大规模的微生物发酵生产。产。l优

39、缺点：优缺点：半合成培养基？l根据培养基中凝固剂的有无及含量的多根据培养基中凝固剂的有无及含量的多少，可将培养基划分为固体培养基、半少，可将培养基划分为固体培养基、半固体培养基和液体培养基三种类型。固体培养基和液体培养基三种类型。 l固体培养基固体培养基l半固体培养基半固体培养基l液体培养基液体培养基按培养基物理状态按培养基物理状态加凝固剂：明胶、硅胶、琼脂加凝固剂：明胶、硅胶、琼脂1.52%天然固体：米糠、木屑、马铃薯块天然固体：米糠、木屑、马铃薯块滤膜：微孔醋酸纤维薄膜滤膜：微孔醋酸纤维薄膜凝固剂为凝固剂为0.5%左右左右无凝固剂无凝固剂无营养、无分解能力，融点无营养、无分解能力，融点96

40、，凝点凝点40v琼脂是由红藻门石花菜、江蓠等藻类中提取的琼脂是由红藻门石花菜、江蓠等藻类中提取的胶体多糖。胶体多糖。v琼脂的化学成分为半乳糖和半乳糖醛酸的聚合琼脂的化学成分为半乳糖和半乳糖醛酸的聚合物，熔点物，熔点96，凝固点是，凝固点是4045。v琼脂培养基可反复溶化凝固而不改变性质。琼脂培养基可反复溶化凝固而不改变性质。v绝大多数微生物不水解琼脂。绝大多数微生物不水解琼脂。 l半固体培养基：培养基中凝固剂的含量比固体半固体培养基：培养基中凝固剂的含量比固体培养基少，培养基中琼脂含量一般为培养基少，培养基中琼脂含量一般为0.2%0.7%。l半固体培养基常用来观察微生物的运动特征和半固体培养基

41、常用来观察微生物的运动特征和分类鉴定等。分类鉴定等。 l液体培养基：培养基中不加凝固剂。液体培养基：培养基中不加凝固剂。l在用液体培养基培养微生物时，通过振荡或搅在用液体培养基培养微生物时，通过振荡或搅拌可以增加培养基的通气量，同时使营养物质拌可以增加培养基的通气量，同时使营养物质分布均匀。分布均匀。l液体培养基常用于大规模工业生产以及在实验液体培养基常用于大规模工业生产以及在实验室进行微生物的基础理论和应用方面的研究。室进行微生物的基础理论和应用方面的研究。 l基础培养基基础培养基 l加富培养基加富培养基 l鉴别培养基鉴别培养基 l选择培养基选择培养基 l保藏菌种培养基保藏菌种培养基 l基础培养