微生物营养课件

微生物生理特性第一节微生物营养一、微生物的化学组成水分：70%有机物：30%干物质即蛋白质、核酸、糖类和脂类有机元素:C、H、O、N、S、P无机物：大量元素（P、S、K、Na、Ca、Mg、Fe、）

微量元素（Cu、Mn、Zn、B、Mo、Co、Ni）各种成分比例：要素：H2O＞C+能源＞N源＞P、S＞K、Mg＞生长因子含量：10-110-210-310-410-510-6二、微生物必需的营养物质

六类营养六大元素：C、H、O、N、S、P（一）碳源(carbonsource)微生物利用:糖类＞有机酸类＞醇类＞脂类2种类型自养型：以无机碳源作主要碳源异养型：利用有机碳源（二）氮源(nitrogensource)最常用的有机氮源:N·C·H·O·X类型自养型:不利用氨基酸（绿色植物、少数微生物）异养型:需要现成的氨基酸（动物、大量微生物）依据对氮源的要求不同，将微生物分为4类（1）固氮微生物：利用分子氮（N2）（固氮菌、根瘤菌、固氮蓝藻）（2）无机氮源微生物：利用无机氮如：NH3、NH4+、NO-、NO3-（亚硝化细菌、硝化细菌、大肠杆菌、放线菌、霉菌、酵母菌和藻类）（3）氨基酸氮源微生物：不能利用无机氮，必须供给现成的氨基酸（乳酸细菌等）（4）蛋白质氮源微生物：分解蛋白质（氨化细菌、霉菌、酵母菌）（三）能源(energysource)能为微生物生命活动提供最初能量来源的营养物质或辐射能化学能（从化学物质中获得）：①化能自养微生物（利用无机物）②化能异养微生物（利用有机物，同碳源）光能（辐射能）：③光能自养微生物④光能异养微生物四种类型单功能营养物：光辐射能（能源）双功能营养物：还原态的无机物NH4+（能源、氮源）三功能营养物：氨基酸类（碳源、氮源和能源）（四）生长因子(growthfactor)是微生物生长代谢所必需，但不能用简单的碳、氮源自行合成的有机物。如：维生素、碱基、卟啉、甾醇等狭义：维生素广义：维生素、氨基酸、碱基、甾醇等生长因子含量丰富的天然原料：酵母膏、玉米浆、肝侵液、麦芽汁、动植物新鲜汁液。依据微生物对生长因子需要与否分类①生长因子自养型：无需从外界吸收（多数真菌、放线菌和部分细菌如E.coli）②生长因子异养型：需从外界吸收（乳酸菌、动物致病菌、支原体、原生动物）③生长因子过量合成型：合成并大量分泌（可作为维生素的生产菌种）某些微生物生长所需的生长因子（五）无机元素(mineralsalts)无机盐及其生理功能无机盐及其生理功能（六）水(moisture)

水的功能：是物质代谢的原料；起到物质溶剂和运输介质的作用；有效控制细胞内的温度变化。是微生物细胞重要组成成分，使原生质保持溶胶状态，保证代谢正常进行微生物

aw一般细菌

0.91酵母菌

0.88霉菌

0.80嗜盐细菌

0.76嗜盐真菌

0.65嗜高渗酵母菌

0.60几种微生物生长的最适aw值①以能源分类：光能和化能营养型②以氢供体分类：无机和有机营养型③以碳源分类：自养型和异养型④以合成氨基酸的能力分类：氨基酸自养型和氨基酸异养型⑤以生长因子分类：野生型和营养缺陷型⑥以取食方式分类：渗透营养型和吞噬营养型⑦以取得死活有机物分类：腐生和寄生三、微生物营养类型生物存在两种典型的营养类型：自养型：以光为能源，利用无机养分（CO2、H2O和无机盐）合成有机物，供自身生长发育需要。能光合作用（植物）异养型：只能利用有机物，通过有机物氧化获取能量。不能光合作用（动物）微生物除上述两种类型外，还有一些中间类型。一般以能源、碳源不同分成4大类型：光能自氧型和光能异养型、化能自养型和化能异养型微生物的4大营养类型四、微生物吸收营养方式1简单扩散(simplediffusion)2促进扩散(facilitateddiffusion)3主动运输(activetransport)4基团移位(grouptranslocation)2促成（进）扩散：

载体蛋白特异性地将营养物质，在不消耗能量的条件下，顺着浓度梯度从细胞膜的外面运送到细胞内。1简单扩散：

一些小分子非特异性的顺着浓度梯度自由扩散，不耗能、不与细胞膜上的分子发生反应。载体蛋白：微生物细胞膜含有的具有特殊运载功能的蛋白质。因其具有酶的特异性，又叫渗透酶、移位酶或移位蛋白。简单扩散转运物质：O2、CO2、NH3、N2等小分子和脂溶性物质促成（进）扩散特点:①需依靠特殊膜蛋白；②不耗能；③选择性；④饱和性被转运的物质：糖、氨基酸、金属离子等非脂溶性物质4基团转位：在耗能前提下，载体蛋白特异性地逆浓度梯度把被运输的底物分子在膜内进行共价修饰，以被修饰的形式送入细胞内。主要靠磷酸转移酶系。参与的酶类有非特异性酶Ⅰ、特异性酶Ⅱ和热稳载体蛋白。（被转运的物质有糖类、核苷酸、嘌呤、嘧啶、乙酸等）3主动运输：在耗能前提下，微生物膜上的渗透酶发生构象变化，逆浓度梯度特异性地积累营养物质的过程。（无机离子、有机离子和一些糖类等可被主动运输）主动运输特点：①消耗能量

②依靠特殊膜蛋白(泵)的“帮助”

③逆电-化学梯度进行主动运输热稳蛋白在酶Ⅰ催化下，被磷酸烯醇式丙酮酸磷酸化成磷酸—热稳蛋白。渗透酶携带糖到细胞膜上，在酶Ⅱ催化下被磷酸—热稳蛋白磷酸化，再由渗透酶携带磷酸糖到细胞内。基团移位的分子机制四种运送营养物质方式的比较五、培养基根据微生物的营养要求，将水、碳源、氮源、无机盐及生长因子等物质按一定比例配制而成的、用以培养微生物的基质叫培养基任何培养基都应具备微生物所需要的六大营养要素，且比例要合适；培养基一旦配成，必须立即灭菌，否则很快引起杂菌丛生，并破坏其固有成分和性质。

1明确目的2营养协调

3理化适宜4经济节省（一）选用、设计培养基四大原则①生态模拟肉汤、鱼汤培养细菌水果汁培养酵母菌米饭、面包培养霉菌肥土培养放线菌②查阅文献③精心设计（正交实验）④试验比较

由定性到定量；由小到大；摇瓶培养

台式发酵罐

生产发酵罐四种方法培养基的各种营养成分的浓度及配比合适碳氮比（C/N）：培养基中碳原子的摩尔数与氮原子的摩尔数之比，有时也指培养基中还原糖与粗蛋白之比。谷氨酸的发酵生产：当C/N=4时，菌体大量繁殖，Glu积累少；当C/N=3时，菌体繁殖受抑，Glu大量积累。营养协调培养何种菌？想获何种代谢产物？用于实验室研究or发酵生产？是种子培养基or发酵培养基？目的明确生长谱试验用来寻找微生物合适的碳源、氮源和生长因子。①先准备一个不加碳源的琼脂培养基；②待融化并冷却至45℃左右时，混入供试菌悬液，摇匀后倒琼脂平板；

③待其凝固后，将待试碳源用小镊子夹取少许并整齐地放在平板上；④经温箱培养适当时间后，凡在某碳源周围出现该菌的“生长圈”者，即为它可利用的碳源。生长谱试验基本操作：物理化学条件适宜①pH：各大类微生物都有其生长适宜的pH范围；调节方法：内源调节和外援调节；②渗透压和水活度（aw）等渗溶液最适宜微生物的生长；高渗or低渗？微生物可实际利用的自由水或游离水的含量；aw大小含义？③氧化还原电势（Eh）各种微生物对培养基的Eh有不同要求经济节约原料来源要广泛；原料要易处理，处理成本要低；原料处理后，废物、废液、废气要少；实施原则：（二）培养基种类依据成分分类：天然培养基、合成培养基、半合成培养基依据物理状态分类：液体、固体、半固体培养基、脱水培养基依据培养目的分类：种子、发酵、繁殖、保藏培养基依据用途分类：基础培养基、选择培养基、鉴别培养基、加富（富集）培养基、测定生理生化特性的培养基不同培养基用途？选择培养基在基础培养基中加入一些有利于目的菌生长繁殖而不利或抑制非目的菌生长繁殖的成分，从而达到分离或鉴别某种微生物。（高氏Ⅰ号培养基、查氏培养基）基础培养基

能满足微生物最低营养要求的培养基

（牛肉膏蛋白胨培养基）

加富培养基在基础培养基中加入某些特殊营养成分（如血清、动植物组织侵出液），用以促进培养对营养要求苛刻而不易培养的或数量少的微生物。富集目的菌（血液琼脂培养基）鉴别培养基

在培养基中加入能与目的菌的某种代谢产物发生显色反应的指示剂，再根据颜色用肉眼就能从近似菌的菌落中找出目的菌菌落，从而使目的菌与其它微生物区分开来。（伊红美蓝乳糖培养基（EMB）是水、牛乳的大肠杆菌检验中的重要培养基）液体培养基：不含凝固剂呈液体状态。（用于微生物的培养，生理代谢，遗传学研究）固体培养基：液体培养基加入适量（1～2%琼脂或5～12%明胶）凝固剂。（用于菌种分离、鉴定、菌落计数、检验杂菌、选种、育种、菌种保藏等等）半固体培养基：液体培养基中加入少量（0.5%琼脂）凝固剂。（用于细菌的动力观察、趋化性研究，厌氧菌的培养、分离、计数，噬菌体效价测定）一些鉴别培养基伊红美蓝培养基（EMB）蛋白胨10g

乳糖5g

蔗糖5g

K2HPO42g伊红0.4g

美蓝0.065g

蒸馏水1000mlpH=7.2组成鉴别机理伊红系酸性染料，美蓝为碱性染料。碱性时二者不发生反应，在低酸度时，两种染料结合形成沉淀，起产酸指示剂作用。Klebsiella（克雷伯氏菌属）G+菌：受抑制G-菌能发酵乳糖、产酸产酸力强，菌落在透射光下呈紫色，反射光下呈绿色金属闪光：E.coli产酸力弱，菌落棕色Enterobacter（肠杆菌属）Sarratia（沙雷氏菌属)Hafnia（哈夫尼菌属）不发酵乳糖，不产酸，菌落无色透明Proteus（变形菌属）Salmone