微生物营养与培养基

1、第五章微生物营养和培养基，营养：生物体在外部环境中摄取自己生命活动所需的能量和物质，以完成正常生长和繁殖所需的最基本的生理功能之一。营养素：具有营养功能的物质。营养为生命活动提供了结构质、能量、代谢调节物质和良好的生理环境。有些微生物可以使用非物质形式的能量。第一，细胞化学一般构成整个生物界。主要是c，h，o，n(干中9097%)，c占约50%，是由这些元素组成的复合无机元素。其中C/N通常为5333691。第一节微生物中的6种营养元素，元素大量：碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素：钾、钠、钙、镁、铁、锰、铜、钴、锌、钼等普通生物不能使用，微生物也可以使用。对一般生物有害，也可以利用微生物。微生物是

2、杂食性的：第二，主要营养物及其功能，碳源氮源(Energy source)生长因子(Growth Water)武器，从属营养微生物：要利用有机碳源，利用自身营养微生物：利用无机碳源，(a)利用碳源提供微生物营养所需碳的营养源。有机碳源：蛋白质、核酸、淀粉、葡萄糖和其他无机碳源：CO2、Na2CO3、CaCO3等，碳水化合物：葡萄糖、果糖、麦芽糖、蔗糖、淀粉、半乳糖、乳糖、乳糖氮源一般不是能量。快速氮源延迟氮源可以为微生物的生命活动提供早期能源的化学物质或辐射能。(c)能量(energy source)，从属营养微生物的碳源和能量，单一功能：辐射能双重功能：NH4等还原武器营养是硝酸盐细菌的能量

3、来源和氮源的三个功能。N C H O营养物质往往是从属营养微生物的能量来源，碳源和氮源，一种营养素具有一种或多种营养素的功能，是微生物正常代谢所必需的，也是简单碳源自我合成所需的极微量有机物质。培养基生长因子来源：酵母膏，玉米浆，麦芽等。生长因子(growth factor)，作用：激活辅酶或酶是必需的。，狭义意义：维生素泛化：维生素、氨基酸、基本、脂肪酸等，生长因子自生型微生物(auxoheterotrophs)生长因子相关营养不足型微生物(auxoheterotrophs)营养不足型微生物存在状态：根据碳源的不同，自由状态(溶剂)和结合状态(结构组成)，从属营养类型(heterotroph

4、s):将二氧化碳作为主要或唯一碳源自我营养类型(autotrophs):将二氧化碳作为主要或唯一碳源，第二种微生物营养类型，从属营养微生物：至少需要一种有机物才能满足正常要求的微生物，即碳源必须是有机物，氢捐赠者是有机物，能量可以通过氧化有机物或日光吸收获得。滋养微生物：不依赖任何有机营养就能正常生活的微生物。三节细胞的营养素吸收，离子化合物：弱、快、慢(极性)，营养素的吸收和代谢产物的分泌包括物质的运输，养分的细胞内吸收，避免积累，细胞外新陈代谢分泌的过程。细胞壁仅排出分子量太大的(600Da)溶质，而磷脂双分子层和含嵌合蛋白质分子的细胞膜是控制营养素流入和排除的主要障碍。渗透性和吸收是不同

5、的概念，一般大分子首先水解为小分子，吸收，脂溶性物质：通过，第一，单纯扩散，依赖细胞内外溶液浓度差异，通过浓度梯度输送；不消耗新陈代谢能量，非特异性的。运输氧气、二氧化碳、甘油、乙醇、特定氨基酸等小分子。亲油性分子从高浓度输送到低浓度扩散，利用细胞膜的通透性，细胞膜是一个屏障。第二，促进扩散、膜内、膜外运输材料和载体蛋白的亲和力差异。特征：使用特定载体蛋白浓度梯度，不消耗能量，硫酸根、磷酸、糖(真核)、载体蛋白(carrier protein)，即通透性酶(大部分是诱导酶)、气质特异性，每个载体蛋白携带相应的物质。载体蛋白可以提高运输速度，但不能以逆浓度运输。促进扩散图，细胞外细胞膜细胞内，简

6、单扩散，促进扩散，浓度梯度，运输速度，简单扩散和扩散促进比较，简单扩散随着浓度的增加呈线性增加，扩散促进出现在一定浓度后的平台上，简单扩散，促进扩散，活性运输：运输的溶质分子保持不变。，3，活性转运，特点：微生物吸收营养的主要方法可逆浓度梯度转运，能量消耗载体蛋白，有机离子，无机离子，氨基酸，乳糖等特定运输需要特定载体蛋白。载体蛋白的结构亲和力改变蛋白质结构改变能量消耗，1。电子转移可用于将质子泵排出膜外2。质子梯度通过反向运输机制将钠离子膜往外排出。3。钠离子和载体蛋白复合物结合4。溶质结合部位的形状改变，糖和氨基酸等溶质结合5。载体蛋白的结构发生变化，钠离子在膜内释放，此后溶质从载体蛋白释

7、放并活性输送的机制：使用质子(h)和钠离子(Na)梯度。特征：活性运输类型溶质分子的化学修饰定向磷酸化，复杂运输酶参与运输葡萄糖、果糖、万诺糖、嘌呤、核苷酸、脂肪酸等，4、基团反转录、膜对大部分磷酸化合物没有高度渗透性。每次输入一个葡萄糖分子时，都会消耗ATP能量。主要依赖于phosphate enol pyruvate(EPP)和phosphtransferase system(PTS)。1 .热稳定性载体蛋白(heat stable carrier protein，HPr)的激活，2 .糖磷酸化后转移到膜上，组转移转运葡萄糖图，两种烯醇丙酮酸：糖原磷转移酶(PTS)系统从高能磷酸HPr转移

8、到溶解状态eiia，EIIA，EIIA连接到glycosides运输系统，从葡萄糖运输系统分离。不管其形态如何，磷酸从EIIA转移到EIIB，然后通过刚刚经过的过程，转移到糖基。磷酸烯醇丙酮酸(PEP)，第一种酶I(EI)，低分子热稳定性载体蛋白(HPr)，第二种酶I(EII)，培养基(medium，culture medium)，第四节培养基，(a)四条原则1，目的明确(根据不同微生物的营养要求准备不同培养基)培养微生物，任何产品，使用，第二，培养基的选择和准备原则及方法，第二，营养调整营养调整(特别是碳氮比，特别是碳氮比)不是碳源的重量与氮源的重量之比。因为碳源和氮源的种类不同，碳量和氮量

9、也大不相同。常规培养基的C/N比为100/0.52。氮含量：NH3(82%)co(NH2)2(46%)NH4 no 3(35%)(NH4)2c O3(29.2%)(NH4)2so 微生物在生长过程中培养基的pH值可能发生变化：在糖分矩阵中生长，产生酸性，降低pH，分解蛋白质和氨基酸时产生NH3，使pH向上(NH4)以2SO4为n源，降低SO4 2-，pH，分解阳离子化合物(如NaNO3)，过量使用Na，使pH ，使用磷酸缓冲剂：K2HPO4 /Na2HPO4，H2PO4/NaH2PO4“使用备用碱”:使用CaCO3，CaHCO3弱酸盐：柠檬酸盐，乳酸盐等液氨或盐酸，渗透高渗溶液是微生物细胞的质

10、壁分离低渗透溶液，可以膨胀或破裂微生物细胞的吸收，水的可利用性，水的可利用性(aw)是aw:微生物在自然环境下实际使用的自由水或自由水含量。aw=P/Po P:溶液蒸汽压Po:纯蒸汽压，适合水活性等。适合微生物生长的aw介于0.60.998之间。，常温常压下纯净水的aw为1.00，相同温度下的相同压力，溶液的饱和蒸汽压与纯净水的饱和蒸汽压之比。多种溶液的水活动度值，氧化还原电位Eh(redox potential):氧化还原系统的还原剂释放电子或氧化剂，接受电子的倾向。有氧微生物：0.1V。一般0 . 3 . 0 . 4v厌氧微生物：0.1以下同时微生物：0.1以上有氧呼吸；0.1发酵，4，选

11、择原料来源，经济节约原则：粗代，废物，简单的原料来源易于处理广泛的原料，处理成本低的原料处理后，废料、废液、废气少，灭菌处理，高压蒸汽灭菌：1.05公斤/cm，1211用于培养细菌的肉汤蛋白胨培养基、培养酵母的麦芽培养基等。优点：材料方便，营养丰富，种类多样，配方方便，组合培养基或合成培养基是用多种高纯化学试剂制造的，包括微量元素在内的各成分量准确的培养基。像用于培养细菌的葡萄糖铵盐培养基一样，培养放线菌的淀粉硝酸盐培养基(高氏1号)。更贵，一般用于研究工作(代谢、遗传分析)。优点：配置准确，重复性好。半合成培养基，固体培养基，一般加入凝固剂，凝固剂含量一般为12。作为絮凝剂的条件：不被微生物

12、分解，在生长温度范围内保持固体状态，凝固点温度对微生物无害，不被灭菌破坏，透明度好，准备容易，价格低。琼脂和明胶被大量使用。固体培养基提供表面，形成单一种群，因此可以用于菌种的分离、鉴定、保存等。液体培养基，培养基没有凝固剂。用途：大量培养微生物，研究生理代谢等。半固态培养基，凝固剂含量一般在0.5%左右，用途：观察细菌的运动，测量噬菌体效价等。徽章形状的物理状态：固体、半固态、液体。培养基固化琼脂和明胶的比较，按功能：选择培养基：根据特定微生物的特殊营养要求或对特定化学、物理因素的抵抗而设计的培养基。功能：在混合细菌中，不利的细菌变成优势细菌，提高其筛选效率。Differential medium(差异媒体):添加了能够与某种细菌的无色代谢产物反应的指示剂，使该群体区别于其他肉眼形状相似的群体的徽章。用途：在细菌学检验遗传研究的EMB(Eosin Methylene Blue)培养基中培养大肠杆菌，强力分解乳糖，产生大量的混合酸。细菌携带h，感染酸性染料李红，李红和米兰相结合，使群体呈单摆酒色。在殖民地表面反射的话，还能看到绿色金属闪光。产生弱酸菌株的殖民地是棕色的。不发酵乳酸的