微生物学营养

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章 微生物的营养和培养基,1,第四章 微生物营养,第一节 微生物细胞的化学组成,第二节 微生物的营养要素,第三节 微生物的营养类型,第四节 微生物对营养物质的吸收方式,第五节 培养基,2,其化学组成与其他高等动植物一样，细胞也是大量元素碳、氢、氧、氮、磷、硫（这六种元素占细菌细胞干重的97，）和微量元素铁、锰、锌等构成。这些元素以有机物质，水和无机物质的形式存在于细胞中。,有机物主要有蛋白质、糖、脂、核酸、维生素及它们的降解产物、代谢产物等；,无机物则是单独存在于细胞原生质内的无机盐等灰分物质，参与有机物组成；,水是细胞中的一种主要成分，可占细胞干重的90以上：细菌80%左右、酵母菌75%左右、霉菌85%左右；霉菌孢子含水约39%、细菌芽孢核心部分的含水量低于30%。,第一节 微生物细胞的化学组成,3,微生物细胞中几种主要元素的含量,（细胞干重的百分数）,元素 细菌 酵母菌 霉菌,碳 50 49.8 47.9,氮 15 12.4 5.2,氢 8 6.7 6.7,氧 20 31.1 40.2,4,微生物细胞的化学组成,主要成分 细菌 酵母菌 霉菌,水分 7585 7080 8590,（占细胞鲜重的%）,蛋白质 5080 3275 1415,占,细 碳水化合物 1228 2763 740,胞,干 脂肪 520 215 440,重,的 核酸 1020 6 8 1,%,无机盐 230 3.87 612,5,第二节 微生物的营养要素,营养物（nutrient）：,那些能够满足机体生长、繁殖和完成各种生理活动所需要的物质通常称为微生物的营养物质。,营养（或叫营养作用，nutrition ）：,微生物获得与利用营养物质的过程通常称为营养。,微生物细胞也和其他高等生物细胞一样，在元素水平都需要20种左右，且以C、H、O、N、S、P六种元素为主；在营养要素水平上都在六大类的范围内：碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水。,6,一、碳源（carbon source）,凡是提供微生物营养所需的碳元素（碳架）的营养源，称为碳源。可分为有机碳源和无机碳源。碳源是微生物需要量最大的营养物，又称大量营养物。,碳源物质的功能,构成细胞物质；为机体提供整个生理活动所需要的能量（异养微生物）。,微生物的碳源谱,微生物可利用的碳源范围 。,无机含碳化合物：如CO,2,和碳酸盐等。,有机含碳化合物：糖与糖的衍生物、脂类、醇类。有机酸、烃类、芳香族化合物以及各种含氮的化合物。,微生物不同，利用上述含碳化合物的能力不同，如假单胞菌属中的某些种可以利用90种以上的不同类型的碳源物质；而某些甲基营养型细菌只能利用甲醇或甲烷等一碳化合物进行生长。,7,类型,元素水平,化合物水平,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(?),CO,CO,2,CO,2,COX,NaHCO,3,NaHCO,3,、CaCO,3,、白垩等,微生物的碳源谱,8,微生物依据碳源谱的分类,（1）异养微生物,凡必须利用有机碳源的微生物为异养微生物。,有些种类尤其是生长在动物血液、组织和肠道中的致病菌，还须提供少量CO,2,作碳源才能满足其正常生长。,（2）自养微生物,凡以无机碳源为主要碳源的微生物为自养微生物。,9,二、氮源(nitrogen source),凡是提供微生物营养所需的氮元素的营养源，称为氮源。可分为有机氮源和无机氮源两类。,氮源物质的主要作用,是合成细胞 中含氮物质，少数自养细菌能利用铵盐、硝酸盐作为机体生长的氮源与能源，某些厌氧细菌在厌氧与糖类物质缺乏的条件下，也可以利用氨基酸作为能源物质。,微生物的氮源谱,微生物能利用的氮源范围即氮源谱。,10,微生物的氮源谱,类型,元素水平,化合物水平,培养基原料水平,有机氮,NCHOX,复杂蛋白质、核酸等,牛肉膏、酵母膏、饼粕粉、蚕蛹粉等,NCHO,尿素、一般氨基酸、简单蛋白质等,尿素、蛋白胨、明胶等,无机氮,NH,NH,3,、铵盐等,(NH4),2,SO,4,等,NO,硝酸盐等,KNO,3,等,N,N,2,空气,11,微生物依据氮源谱的分类,（1）氨基酸自养型微生物,一部分微生物不需要氨基酸作氮源，它们能把尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮气等简单氮源自行合成所需要的一切氨基酸。这样的微生物叫做氨基酸自养型微生物。,人们可利用氨基酸自养型微生物将尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮气等廉价氮源转化成菌体蛋白（SCP或食用菌等）或含氮的代谢产物。,（2）氨基酸异养型微生物,凡需要从外界吸收现成的氨基酸做氮源的微生物叫做氨基酸异养型微生物。,12,三、能源,能为微生物的生命活动提供最初能量来源的营养物或辐射能。微生物所能利用的能源范围叫能源谱。分为化学物质和辐射能两类。,微生物的能源谱：,有机物：化能异养微生物的能源（同碳源）,化学物质,能源谱：,无机物：化能自养微生物的能源（不同于碳源）,辐射能：光能自养和光能异养微生物的能源,由于各种异养微生物的能源就是其碳源，因此微生物的能源谱较简单。,13,微生物依据能源谱的分类,（1）化能营养型微生物,以化学物质作为最初能量来源的微生物叫化能营养型微生物。,（2）光能营养型微生物,以光这种辐射能作为最初能量来源的微生物叫光能营养型微生物。,14,微生物营养物功能的多重性,（1）单功能营养物,辐射能是单功能的，只为光能微生物提供能源。,（2）双功能营养物,对一切异养微生物来说，其碳源又兼作能源，这种碳源（营养物）称双功能营养物。化能自养微生物的能源物质无机养料常常是双功能的（如： NH,4+,既是硝酸细菌的能源，又是它的氮源。）,（3）多功能营养物,有机营养物常有双功能或三功能作用，既是异养微生物的能源，又是它们的碳源或氮源。,15,四、生长因子,（growth factor）,是一类对微生物正常代谢必不可少且不能用简单的碳源或氮源自行合成的有机物。,微生物的生长因子谱：,狭义一般指维生素。广义除维生素外，还包括碱基、卟啉及其衍生物、甾醇、胺类、C,4,C,6,的分支或直链脂肪酸以及需要量较大的氨基酸。,由于它没有能源、碳源和氮源等结构材料的功能，需要量一般很少。,缺乏合成生长因子能力的微生物称为,“营养缺陷型”,微生物。,16,生长因子的功能,既不构成细胞主要物质，也不是能源物质，但有重要生理功能。,（1）构成酶的辅基或辅酶的成分，在代谢调节中起重要作用。,（2）构成核酸的组成部分。,17,微生物依据对生长因子需要的分类,（1）生长因子自养型微生物,不需要从外界吸收任何生长因子的微生物叫生长因子自养型微生物。,（2）生长因子异养型微生物,需要从外界吸收多种生长因子才能维持正常生长的微生物叫生长因子异养型微生物。,（3）生长因子过量合成微生物,少数微生物在其代谢活动中，能合成并分泌大量的维生素等生长因子，这样的微生物叫生长因子过量合成微生物。,18,五、无机盐,是微生物生长必不可少的一类营养物质，可为微生物提供除碳、氮以外的各种重要元素的无机盐。包括大量元素和微量元素。,大量元素：P、S、K、Mg、Ca、Na、Fe等。,（微生物生长所需浓度在10,-3,10,-4,mol/L）,微量元素：Cu、Zn、Mn、Mo、Co等。,（微生物生长所需浓度在10,-6,10,-8,mol/L）,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、铁等金属元素的化合物。,19,无机盐的生理功能,细胞内一般分子成分（P、S、Ca、Ma 、Fe等）,一般功能 渗透压的维持（Na,+,等）,生理调节物质 酶的激活剂（M g,2+,等）,大量元素 pH的稳定,无 化能自养菌的能源（S、Fe,2+,、NH,4,+,、NO,2,- -,等）,机 特殊功能,盐 无氧呼吸时的氢受体（NO,3,-,、SO,4,2-,等）,酶的激活剂（Cu,2+,、Mn,2+,、Zn,2+,等）,微量元素,特殊分子结构成分（Co、Mo等）,20,无机元素的来源和功能,元素人为提供形式生 理 功 能,PKH,2,PO,4,、K,2,HPO,4,核酸、磷酸和辅酶的成分,SMgSO,4,含硫氨基酸、含硫维生素成分,KKH,2,PO,4,、K,2,HPO,4,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,CaCa(NO,3,),2,、CaCl,2,胞外酶稳定剂、蛋白酶辅因子、细菌芽孢和,真菌孢子形成,MgMgSO,4,固氮酶辅因子、叶绿素成分,FeFeSO,4,Cyt,成分；合成叶绿素、白喉毒素和氯高铁血红素所需,MnMnSO,4,超氧化物歧化酶、氨肽酶、L-阿拉伯糖异构酶等的辅因子,CuCuSO,4,氧化酶、酪氨酸酶的辅因子,ZnZnSO,4,碱性磷酸酶、脱氢酶、肽酶、脱羧酶辅因子,Mo(NH,4,),6,Mo,7,O,24,固氮酶和同化型及异化型硝酸盐还原酶的成分,21,六、水分,水分是生物细胞的主要化学成分，其重要的生理功能表现在下列几个方面：,1、细胞的构成成分。,2、一系列生理生化反应的反应介质,参与许多生理生化反应。,3、维持细胞的膨压（控制细胞形态）。,4、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。有效地控制细胞内的温度变化。,5、维持各种生物大分子结构的稳定性。,22,自养微生物,光能自养微生物（光无机营养型）,化能自养微生物（化能无机营养型),异养微生物,光能异养微生物（光能有机营养型）,化能异养微生物（化能有机营养型）,第三节 微生物的营养类型,根据生长所需要的营养物质的性质，可将微生物分成两种基本的营养类型：,23,根据生长所需的碳源分为两种类型：,异养型生物：,在生长时需要以复杂的有机物质作为营养物质。,自养型生物：,在生长时能以简单的无机物质作为营养物质。,动物属于异养型生物，植物，而微生物既有异养型的也有自养型的，大多数微生物属于异养型生物，少数微生物属于自养型生物。,根据生长时能量的来源不同，又可将生物分成两种类型：,化能营养型生物：依,靠化合物氧化释放的能量进行生长。,光能营养型生物：,依靠光能进行生长。,动物和大部分微生物属于化能营养型生物，它们从物质的氧化过程中获得能量。植物和少部分微生物属于光能营养型生物。,24,营养类型,能源,氢供体,基本碳源,实 例,光能无机营养型(光能自养型),光,无机物,CO,2,蓝细菌,紫硫细菌,绿硫细菌,藻类,光能有机营养型(光能异养型),光,有机物,CO2及简单有机物,红螺菌科的细菌(即紫色无硫细菌),化能无机营养型(化能自养型),无机物,无机物,CO,2,硝化细菌,硫化细菌,铁细菌,氢细菌,硫磺细菌等,化能有机营养型(化能异养型),有机物,有机物,有机物,绝大多数细菌和全部真核微生物,微生物的营养类型,25,第四节 营养物质进入细胞的方式,除原生动物外，其他各大类有细胞的微生物都是通过细胞膜的渗透和选择吸收作用从外界吸收营养物的。细胞膜运送营养物质有四种方式：,一、单纯扩散,二、促进扩散,三、主动运送,四、基团移位,26,1、单纯扩散(simple diffusion),又称被动扩散（,passive diffusion）。,细胞膜在无载体蛋白的参与下，单纯依靠物理扩散方式让膜外高浓度的小分子、非电离分子尤其是亲水性分子被动通过的一种物质运送方式。,27,特点：,（1）不通过膜上载体蛋白,（2）不消耗能量,（3）不能逆浓度梯度运送,（4）物质在运送的过程中既不与膜上的分子发生反应，本身的结构也不发生变化,（5）运送的物质无特异性，种类不多。,主要为：H,2,O、O,2,、CO,2,、乙醇、甘油、无机盐、代谢抑制剂和某些氨基酸分子。,28,单纯扩散模式图,细胞膜外,细胞膜内,细胞膜,29,三,指溶质在运送过程中，必须借助存在于细胞膜上的底物特异载体蛋白的协助，但不消耗能量的一种扩散性运送方式。,2、促进扩散 (facilitated diffusion/transport),特点,（1）,通过膜上载体蛋白的构象变化，把膜外高浓度溶质扩散到膜内,（2） 不消耗能量,（3） 不能逆浓度梯度运送,（4） 物质在运送的过程中既不与膜上的分子发生反应，本身的结构也不发生变化,（5） 运送的物质有特异性（SO,4,2-、,、PO,4,3-,、糖（真核生物）,促进扩散的运输方式多见于真核微生物中，例如通常在厌氧生活的酵母菌中，某些物质的吸收和代谢产物的分泌是通过这种方式完成的。,30,促进扩散模式图,细胞膜,细胞膜外,细胞膜内,恢复原构象,移位,再循环,结合,构象改变,31,3、主动运输(Active transport),一类必须提供能量并通过细胞膜上特异性载体蛋白构象的变化，而使膜外环境中低浓度的溶质运入膜内的一种运送方式。,主动运输是微生物吸收营养物质的主要方式。,运送的对象有：氨基酸、乳糖等糖类、Na,+,、Ca,2+,等无机离子。,32,特点：,物质在主动运输的过程中,（1） 通过膜上载体蛋白的构象变化把膜上溶质扩散到膜内,（2） 消耗能量,（3） 能逆浓度梯度运送,（4） 物质在运送的过程中既不与膜上的分子发生反应，本身的结构也不发生变化,（5） 运送的物质有特异性,33,主动运输模式图,细胞膜,细胞膜外,细胞膜内,恢复原构象,移位,再循环,结合,构象改变,ADP+Pi,ATP,34,一类需载体蛋白的参与，又需耗能的一种物质运送方式，溶质在运送过程中还会发生分子结构的变化。,基团移位主要存在于厌氧和兼性厌氧型细菌中。,此系统由24种蛋白组成，运送一种糖至少4种蛋白参与；每输入一个葡萄糖分子要消耗一个ATP的能量。,4、基团移位,(Group translocation),35,特点,（1） 通过膜上载体蛋白把膜上溶质扩散到膜内,（2） 消耗能量,（3） 能逆浓度梯度运送,（4） 物质在运送的过程与膜上的分子发生反应，本身的结构发生变化,（5） 运送的物质有特异性，主要用于运送各种糖类、核苷酸、丁酸和腺嘌呤等,36,在酶的作用下HPr被激活,在酶的作用下P-HPr将磷酸转移给糖,37,运送机制,:是依靠磷酸转移酶系统,即磷酸烯醇式丙酮酸-己糖磷酸转移酶系统.,运送步骤:,分两步进行。,1.热稳载体蛋白(,HPr),的激活,细胞内高能化合物磷酸烯醇式丙酮酸（,PEP）,的磷酸基团,通过酶的作用把,HPr,激活。,酶1,PEP+HPr,丙酮酸+,P-HPr,HPr,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。,酶,是一种可溶性细胞质蛋白。,HPr和酶在磷酸转移酶系统中，均无底物特异性。,38,基团移位模式图,39,2、糖被磷酸化后运入膜内,（1）膜外环境中的糖先与膜外表面上的底物特异蛋白酶,c,结合；,（2） 糖分子被由PHPr 酶,a,酶,b,逐级传递来的磷酸基团激活；,HPrP + G GP + HPr,3） 通过酶,c,再把这一磷酸糖释放到细胞质中,酶,是一种结合于细胞膜上的蛋白，它对底物具有特异性选择作用，因此细胞膜上可诱导出一系列与底物分子相应的酶,。,酶,40,基团移位模式图,细胞膜外,细胞膜内,S,S,S,S,细胞膜,Enz2,Enz2,Enz2,Enz2,S,S,HPr,P,P,HPr,Enz1+,PEP,丙酮酸,41,四种运输营养物质方式的比较,比较项目,单纯扩散,促进扩散,主动运输,基团转位,特异载体蛋白,运输速度,物质运输方向,胞内外浓度,运输分子,能量消耗,运输后物质的结构,无,慢,由浓至稀,相等,无特异性,不需要,不变,有,快,由浓至稀,相等,特异性,不需要,不变,有,快,由稀至浓,胞内浓度高,特异性,需要,不变,有,快,由稀至浓,胞内浓度高,特异性,需要,改变,42,第五节 培养基,培养基,是人工配制的、适合于微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养基质。它是进行科学研究，发酵生产微生物制品等的基础 。,任何培养基都应具备微生物生长所需要的六大类营养要素，且其间比例是合适的。,难养菌：,不能在人工培养基上生长的菌。为少数寄生或共生菌，如：类支原体、类立克次氏体、少数寄生真菌。,制作培养基时应尽快配制并灭菌，否则会杂菌丛生，并破坏固有的成分和性质。,43,一、选用和设计培养基的原则和方法,（一） 四个原则,1 目的明确,2 营养协调,3 理化适宜,4 经济节约,44,1、目的明确,拟培养何菌、获何产物、实验室研究还是大生产用等等。,根据不同微生物的营养需要配制不同的培养基，如自养型微生物的培养基完全可以（或应该）由简单的无机物质组成。异养微生物的培养基至少需要含有一种有机物质。,按微生物的主要类群来说，又有细菌、放线菌、酵母菌和霉菌之分。它们所需要的培养基成分也不同，分别称为,牛肉膏蛋白胨培养基，高氏1号合成培养基，麦芽汁培养基，查氏合成培养基,。,45,2 、营养协调,微生物细胞内各成分间有一较稳定的比例。对微生物,细胞组成元素的调查分析是设计培养基时的重要参考,依据。,（1）化能异养菌的培养基中各营养要素间的比例：,各营养要素间在量上的比例大体符合十倍序列的递减规律。,要素：H,2,O C+能源 N源 P、S KM,g, 生长因子,含量：10,-1,10,-2,10,-3,10,-4,10,-5,10,-6,46,（2）营养物对微生物生长的影响,培养基中各营养物质之间的浓度比会直接影响微生物的生长和繁殖，或影响代谢产物的形成和积累。浓度合适的条件下才表现出良好的作用，在浓度大时会对微生物的生长起抑制作用（如糖类、重金属离子等在浓度大时抑菌或杀菌），浓度小时不能满足微生物生长的需要。,其中以培养基中的C/N更为明显。,碳氮比（C/N）,在微生物的培养基中所含的碳源中的碳原子摩尔数与氮源中氮原子摩尔数之比。,47,配制培养基时要注意C源与N源之间的相对比例，有重要意义。,C/N的高低直接影响各类微生物的生长和繁殖。一般来说，真菌需C/N比较高的培养基，细菌尤其是动物病原菌需C/N比较低的培养基。,味精生产中常用控制C/N以满足菌体大量繁殖,（C/N=4/1）,，并满足谷氨酸的高产,（C/N=3/1）,。,48,3、理化适宜,指培养基的pH值、渗透压、水活度和氧化还原势等物理化学条件较为适宜。,49,（1） pH,1） 各类微生物生长适宜的pH范围,细菌：7.08.0； 放线菌：7.58.5；,酵母菌：3.86.0； 霉菌：4.05.8；,藻类：6.07.0； 原生动物：6.08.0。,但对某一具体微生物的物种来说，其生长的最适pH范围常可突破此界限，其中一些嗜极菌更为突出。,50,2）培养基pH值的控制调节,在微生物的生长和代谢过程中，由于营养物质的利用和代谢产物的形成与积累，常会改变培养基的pH值，为了维持培养基pH值的相对恒定，通常采用下列两种方式：,内源调节：,在培养基里加一些缓冲剂或不溶性的碳酸盐；调节培养基的碳氮比。,内源调节方式有两种：, 借磷酸缓冲液进行调整, 以CaCO,3,或NaHCO,3,作 “备用碱”进行调整,外源调节：,按实际需要流加酸或碱液。,51,（2） 渗透压和水活度,1） 渗透压,与微生物细胞渗透压相等的等渗溶液最适微生物的生长;,高渗溶液会使细胞发生质壁分离;,低渗溶液会使细胞吸水膨胀，对于细胞壁脆弱或缺壁菌会过度膨胀而死亡。,大多数微生物适合在等渗的环境下生长，而有的菌如,Staphylococcus aureus,则能在3mol/L NaCl的高渗溶液中生长。,能在高盐环境（2.86.2/L NaCl）生长的微生物常被称为嗜盐微生物（Halophiles）。,52,2） 水活度,（a,W,，water activity）,在天然和人为环境中，,微生物可实际利用的自由水或游离水的含量,。,其涵义为：,在同温同压下，某溶液的蒸汽压与纯水蒸汽压之比。,a,W,= P / P,0,各种微生物的生长繁殖范围的a,W,值在0.9980.60之间，不同种类微生物生长繁殖所需要的a,W,值不同。,53,（3） 氧化还原势（Eh）,1）各类微生物生长的Eh 值,E,h,对微生物的生长有明显的影响，各种微生物生长所要求的E,h,不同。,一般好氧菌生长E,h,的值为+0.3+0.4V；,兼性厌氧菌在+0.1V以上时进行好氧呼吸产能，在+0.1V以下时进行发酵产能；,而厌氧菌只能生长在+0.1V以下的环境中。,2）培养基的Eh值调节,在培养基中加入还原性物质能降低E,h,值以培养厌氧微生物,往培养基中通入空气或加入氧化剂可提高E,h,值以培养好氧微生物,54,4 经济节约,配制培养基时，应尽量考虑利用价廉并且易于获得的原料作为培养基的成分，特别是在工业发酵中，培养基用量很大，更应该考虑到这一点，以便降低产品成本,。,要注意：,以粗代精、以“野”代“家” 、 以废代好、以简代繁、以氮代朊、以纤代糖、以烃代粮、以“国”代“进”。,55,（二） 四种方法,1,生态模拟,2,参阅文献,3,精心设计,4,试验比较,56,二、培养基的种类,按培养基的组成成分分类,按培养基的物理状态分类,按培养基的功能分类,57,根据所培养微生物的微生物类群来分,细菌培养基营养肉汤（nutrient broth)：,牛肉膏 3g；蛋白胨 5g ；水 1000ml；pH 7.27.4,放线菌培养基高氏1号：,可溶性淀粉 20g；KNO,3,1g; K,2,HPO,4,1g； NaCl 1g;,MgSO,4,0.5g ；FeSO,4,7H,2,O 0.5g；水 1000ml; pH 7.27.4,霉菌培养基查氏（zapek)培养基：,蔗糖 30g; KCl 0.5g; MgSO,4,.H,2,O 0.5g; K,2,HPO,4,1g;,FeSO,4,0.5g ； NaNO,3,3g; 水 1000ml; pH 6.7,酵母菌培养基麦芽汁培养基,58,（一） 按对培养基成分的了解分,1 天然培养基,一类营养成分即复杂又丰富，且难以说出其确切化学组分的培养基。指一些利用动、植物或微生物体，或其提取物制成的培养基。例如：牛肉膏蛋白胨培养基（细菌）、麦芽汁培养基（酵母菌）等。,特点,：营养丰富、种类多样、配制方便、价格低廉、但成分不清楚、不稳定。,用途,：适合于一般实验室和发酵工业中的菌种培养、某些发酵产物的积累。（不适于作精细的科学实验，否则引起数据不稳定。）,59,2 组合培养基,（合成培养基、综合培养基）,按微生物的营养要求精确设计后用多种高纯化学试剂（,各成分包括微量元素的量都确切知道,）配制成的培养基。如：葡萄糖胺盐培养基、淀粉硝酸盐培养基（高氏一号培养基）、蔗糖硝酸盐培养基（察氏培养基）等。,特点,：成分精确、重复性高、但价格较贵、配制麻烦、且微生物生长一般。,用途,：仅适用于营养、代谢、生理、生化、遗传、育种、菌种鉴定或生物测定等定量要求较高的研究工作中。,60,3 半组合培养基（半合成培养基）,一类主要以化学试剂配制，同时还加有某种或某些天然成分的培养基。如：马铃薯培养基。,严格地讲，凡含有未经处理的琼脂的任何合成培养基实质都可看成是一种半合成培养基。,61,1 液体培养基,2 固化培养基,3 半固体培养基,（二） 按培养基的外观状态作分类,62,呈液体状态的培养基。,用途,：在实验室中主要作各种生理代谢研究和获得大量菌体之用；在生产实践中，绝大多数发酵培养基都采用液体培养基。,1 液体培养基,63,2 固化培养基,外观呈固体状态的培养基。根据固体培养基的性质又可分为：,（1）凝固培养基（固化培养基）,因在培养基中加入适量凝固剂而成固体状态的培养基。例如：加入琼脂、明胶、海藻酸胶、脱乙酰吉兰糖胶、多聚醇F127，此外还有血清、无机硅胶等。,64,1） 可逆凝固培养基,遇热可融化、冷却后则凝固的培养基。,通常加入12%琼脂、512%明胶作凝固剂可制成，加入海藻酸胶、脱乙酰吉兰糖胶、多聚醇F127也可。其中以琼脂为最好。,2） 非可逆凝固培养基,凝固后就不能再重新融化的培养基。,加入血清、无机硅胶（化能自养细菌的分离和纯化）的培养基。,65,（2） 天然固体培养基,由天然固体机质制成的培养基。,米糠、麸皮、木屑、草粉、纤维、马铃薯片、胡萝卜条、各种粮食动、植物组织等配制或直接制成的培养基。,66,（3） 滤膜,将坚韧且带有无数微孔的醋酸纤维薄膜制成圆片，覆盖在营养琼脂或浸有液体培养基的纤维素衬垫上，就形成了具有固体培养基性质的培养条件。,用途,：对含菌量很少的水中微生物用滤膜进行过滤、浓缩，按上述方式培养，待长出菌落，可计算单位水样中的实际含菌量。,67,固体培养基的用途,在科学研究和生产实践中用途很广。,可用于：菌种分离、鉴定、菌落计数、检验杂菌、选种、育种、菌种保藏、生物活性物质的生物测定、获取大量真菌孢子，及用于微生物的固体培养和大规模生产等。,68,3 半固体培养基,在液体培养基中,加入了少量凝固剂,而配制成的半固体状态培养基。可在液体培养基中加入0.5%左右的琼脂制成。,用途：,细菌的动力观察，趋化性研究，厌氧菌的培养、 分离和计数，细菌和酵母菌的菌种保藏，噬菌体的效价。,4 脱水培养基,（商品培养基）,指除含有水以外的一切成分的商品培养基。是一类 既有成分精确又使用方便的现代化培养基。使用时只要加入适量水分并加以灭菌即可。,69,1 选择性培养基,2鉴别性培养基,（三） 按培养基对微生物的功能作分类,70,1 选择性培养基,一类根据微生物的特殊营养要求或其对某化学、物理因素的抗性及敏感性而设计的培养基。具有,使混合菌样中的劣势菌变成优势菌,的功能，利用它可将某种微生物从混杂的微生物群体中分离出来（菌种筛选）。,（1） 加富性选择培养基,根据某种微生物的特殊营养要求，专门在培养基中加入该营养物的培养基。,用此培养基可使其大量增殖，在数量上超过原有占优势的微生物，可达到富集培养的目的。,用于加富的营养物：,一些特殊的碳源或氮源如：甘露醇（自生固氮菌）、纤维素（纤维素分解菌）、石蜡油（分解石油的微生物）、较浓的糖液（酵母菌）。,71,（2） 抑制性选择培养基（抗性选择培养基）,可利用,要分离的微生物对某种抑菌物质的抗性,（这种抑菌物质对混杂的其他微生物具有抑制作用），在选择性培养基中加入该抑制物质的培养基。,经培养后，由于原来占优势的它种微生物的生长受到抑制，而分离对象可乘机大量增殖，使之在数量上占据优势，达到富集目的。,用于抑制它种微生物的选择性抑菌剂,：,染料（尤其碱性染料，如结晶紫、孟加拉红、孔雀绿、吖啶黄）、抗生素、脱氧胆酸钠、叠氮化钠等；以及温度、氧气、pH和渗透压等因素。,72,2 鉴别性培养基,在成分中加有能与目的菌的无色代谢产物发生显色反应的指示剂，从而达到只需用肉眼辨别颜色就能方便地从近似菌落中找出目的菌菌落的培养基。（,液体培养基中也可加入指示剂，制成鉴别培养基,。）,EMB,（,Eosin,Methylene Blue,）培养基（,伊红,美蓝,培养基）最常见的鉴别性培养基：,（1） 培养基碳源和氮源,乳糖、蔗糖、蛋白胨。,（2） 培养基中的指示剂,伊红、美蓝。,此两种染料可抑制G,+,细菌和一些难培养的G,-,细菌。在低酸度下，这两种染料会结合形成沉淀，起着产酸指示剂的作用。,（3） 用途,在饮用水、牛奶等饮料的大肠菌群（coliforms）数等细菌学检查和在E.coli的遗传学研究中有重要的用途。,73,（4） 菌落特征,试样中多种肠道细菌会在EMB培养基平板上产生易于用肉眼识别的多种特征性菌落。,74,EMB培养基上的大肠杆菌,Figure Left:,Escherichia coli,cells. Right:,E. coli,colonies on EMB Agar.,75,内容串讲,营养物及其功能（碳源、氮源、水、无机盐、生长因子）,四种运输方式：单纯扩散,促进扩散,主动运输,基团转位（组成）,营养类型：光能营养,光能自养,光能异养,化能营养,化能自养,化能异养,培养基类型,合成,固体,天然,液体,半合成,半固体,基础 加富 鉴别,选择,配制原则和方法四个原则（具体内容）,76,基本要求,一掌握的内容:,1.微生物的细胞化学组成，营养要素来源与功能,2.单纯与促进扩散、主动运输与基团转位.,3.培养基配制原则、种类,二熟悉的内容: 营养类型,三了解内容: 代谢物分泌,77,复习思考题,1,微生物需要哪几类营养物质？各类营养物的生理功能,2,营养物怎样进入细胞？简述各种运输方式特点,3,微生物营养类型及特点？你对营养类型划分有什么看法？,4,培养基应具备哪几种基本营养成分，配制原则是什么？,5,天然培养基、合成培养基有何不同，你怎样选择？,78,6,四大微生物所需培养基的,pH,值是否相同？如,pH,不适，出现什么现象？,7,名词解释：营养,微量元素,生长因子,基础培养基,加富,选择,鉴别培养基,79,复习思考题：,1 14。,80,