第四章-微生物的营养和培养基-PPT课件.ppt

1、本章内容： 第一节，微生物的营养要求第一节，微生物的营养要求第三节，营养物质进入细胞第三节，营养物质进入细胞第二节，培养基第二节，培养基微生物的营养类型及其特点微生物的营养类型及其特点培养基的类型培养基的类型如何根据需要正确地选择和使用培养基如何根据需要正确地选择和使用培养基微生物吸收营养物质的主要方式及其基本特点微生物吸收营养物质的主要方式及其基本特点本章学习重点：本章学习重点：l营养营养(nutrition)：能量：能量 物质物质l营养物营养物(nutrient)：具有营养功能的物质：具有营养功能的物质一、微生物细胞的化学组成一、微生物细胞的化学组成微生物细胞微生物细胞水：水：70%-90

2、%干物质干物质有机物有机物蛋白质、糖、脂、核酸、维生素等蛋白质、糖、脂、核酸、维生素等及其降解产物及其降解产物 无机物（盐）无机物（盐）微生物、动物、植物之间存在微生物、动物、植物之间存在“营养上的统一性营养上的统一性”细胞化学元素组成：细胞化学元素组成：主要元素主要元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁等；、钾、镁、钙、铁等；微量元素微量元素：锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。l本周五上课地点：四教室本周五上课地点：四教室102 时间不变时间不变 上课内容：第五章上课内容：第五章 微生物代谢微生物代谢微微生

3、生物物动动物物（异异养养）异养自养绿绿色色植植物物（自自养养）碳碳源源糖类、脂肪糖、醇、有机酸等二氧化碳、碳酸盐等二氧化碳氮氮源源蛋白质及其降解物蛋白质及其降解物、有机氮化物、无机氮化物、氮无机氮化物、氮无机氮化物能能源源与碳源同与碳源同氧化无机物或利用日光能利用日光能生生长长因因子子维生素有些需要维生素等生长因子不需要不需要无无机机元元素素无机盐无机盐无机盐无机盐水水分分水水水水微生物与动植物营养要素的比较微生物与动植物营养要素的比较1.碳源碳源(carbon source)：细胞骨架，能源：细胞骨架，能源 有机碳源有机碳源 碳水化合物碳水化合物 （异养微生物）（异养微生物）脂脂 烃烃 无机

4、碳源无机碳源 Na2CO3，CO2等等 （自养微生物）（自养微生物） 葡萄糖、乳糖的葡萄糖、乳糖的二次生长二次生长l有机氮源有机氮源蛋白胨蛋白胨黄豆粉黄豆粉玉米浆玉米浆l无机氮源无机氮源铵盐铵盐硝酸盐硝酸盐N2l速效氮源速效氮源l迟效氮源迟效氮源l化学物质化学物质 (化能营养型）化能营养型）有机物有机物无机物无机物l辐射能辐射能 (光能营养型）光能营养型）l主要有三类：主要有三类：氨基酸氨基酸维生素维生素碱基碱基l提供矿物元素和微量元素提供矿物元素和微量元素l水是良好的溶剂水是良好的溶剂l生化反应在水中进行生化反应在水中进行l水的比热水的比热大大l根据碳源和能源划分根据碳源和能源划分 能源能源

5、碳源碳源化学能化学能光能光能有机物有机物化能异养化能异养型型光能异养型光能异养型无机物无机物化能自养化能自养型型光能自养型光能自养型 营养物质的吸收与代谢产营养物质的吸收与代谢产物的分泌，涉及到物质的物的分泌，涉及到物质的运输，而关键是细胞膜。运输，而关键是细胞膜。 单纯扩散单纯扩散 不耗能不耗能跨膜跨膜 促进扩散促进扩散运输运输 主动运送主动运送 耗能耗能 基团移位基团移位l又称又称l被动运输被动运输 (passive transport)氧、二氧化碳、乙醇、某些氨基氧、二氧化碳、乙醇、某些氨基酸等小分子；亲脂性分子从高浓酸等小分子；亲脂性分子从高浓度到低浓度的扩散来运输。度到低浓度的扩散来

6、运输。它利用细胞膜的通透性，细胞膜它利用细胞膜的通透性，细胞膜是一道屏障。是一道屏障。l水的扩散水的扩散渗透。渗透。l无细胞壁时的渗透无细胞壁时的渗透l需要特异性载体蛋白需要特异性载体蛋白 (carrier protein)，即，即渗透渗透酶酶 (permease)（大多为诱导酶）。（大多为诱导酶）。l每种载体蛋白运输相应的物质。每种载体蛋白运输相应的物质。l原理：利用膜内、膜外被运输物质和载体蛋白原理：利用膜内、膜外被运输物质和载体蛋白的亲和力的不同。的亲和力的不同。l从高浓度到低浓度。从高浓度到低浓度。l如酿酒酵母对各种糖、氨基酸和维生素的吸收，如酿酒酵母对各种糖、氨基酸和维生素的吸收，及

7、大肠杆菌对甘油的吸收。及大肠杆菌对甘油的吸收。短杆菌肽构成的通道短杆菌肽构成的通道 l是微生物吸收营养的主要方式是微生物吸收营养的主要方式l需要特异性载体蛋白需要特异性载体蛋白l需要能量需要能量来改变载体蛋白的构象来改变载体蛋白的构象l是是逆浓度梯度逆浓度梯度的运输的运输 ABC运输系统（运输系统（ATP-binding cassette transport system）利用利用ATP提供能量的运输过程。提供能量的运输过程。不同的转运器可转运离子、氨基酸、核苷酸、多糖、多肽、甚至蛋白质第一个被发现的真核细胞的ABC转运器多药抗性蛋白（multidrug resistance protein,

8、 MDR） 1 antiport, 对向运输过程：对向运输过程：质子从胞外（高浓度）到胞质子从胞外（高浓度）到胞内（低浓度），同时钠离子内（低浓度），同时钠离子从胞内（低浓度）到胞外从胞内（低浓度）到胞外（高浓度）。（高浓度）。 2 symport, 同向运输过程：钠同向运输过程：钠离子从胞外（高浓度）到胞离子从胞外（高浓度）到胞内（低浓度），内（低浓度）， 同时营养同时营养物质从胞外（高浓度）到胞物质从胞外（高浓度）到胞内（低浓度）。内（低浓度）。钠离子同向运输在真核细胞的钠离子同向运输在真核细胞的糖和氨基酸吸收中起重要作用糖和氨基酸吸收中起重要作用主动运输主动运输 3.Na+, K+-AT

9、P酶系统酶系统 一种重要的离子通道蛋白作用：富集K+ 存在于原生质膜上面存在于原生质膜上面l在运输过程中，物质分子发生了化学在运输过程中，物质分子发生了化学变化。变化。l每输入一个葡萄糖分子，就要消耗一每输入一个葡萄糖分子，就要消耗一个个ATP的能量。的能量。l细菌细菌 PTS运输。运输。 (PTS: phosphotransferase system) 胞吞作用是胞吞作用是无细胞壁真无细胞壁真核细胞特有核细胞特有的运输方式。的运输方式。在该运输过在该运输过程中，被运程中，被运输物质实际输物质实际上并未通过上并未通过细胞质膜。细胞质膜。l当被运输物质是固当被运输物质是固体时，该过程又被体时，该

10、过程又被称为吞噬作用；称为吞噬作用；l左图显示的是一个左图显示的是一个原生动物正在吞噬原生动物正在吞噬一个细菌细胞（蓝一个细菌细胞（蓝色）。色）。l培养基培养基 (medium，culture medium)是一种人工是一种人工配制的、适合微生物生长繁殖或产生代谢产物配制的、适合微生物生长繁殖或产生代谢产物用的混合养料。用的混合养料。l目的明确目的明确l营养协调（营养协调（C/N比）比）l物理化学条件适宜物理化学条件适宜（pH，渗透压，氧化还原电势），渗透压，氧化还原电势）l经济节约经济节约l按对培养基按对培养基成分成分的了解来分：的了解来分：天然培养基天然培养基组合培养基组合培养基l按培养基

11、外观的按培养基外观的物理状态物理状态来分：来分：固体培养基固体培养基半固体培养基半固体培养基液体培养基液体培养基l按培养基的按培养基的特殊功能特殊功能来分：来分：选择培养基选择培养基鉴别培养基鉴别培养基l天然培养基天然培养基 (undefined medium)，又称，又称复合培养基复合培养基 (complex medium)：较经济，：较经济，一般用于大规模生产；一般用于大规模生产；l组合培养基组合培养基 (defined medium)，或称合，或称合成培养基成培养基 (synthetic medium)：较昂贵，：较昂贵，一般用于研究工作（代谢、遗传分析）；一般用于研究工作（代谢、遗传分

12、析）；特点是组份精确，重复性好。特点是组份精确，重复性好。S 10g MgSO4.7H2O 0.5g (NH4)2SO4 0.4g FeSO4 0.01g KH2PO4 4g CaCl2 0.25g H2O 1000ml葡萄糖 5g NH4H2PO4 1g NaCl 5g MgSO4.7H2O 0.2gK2HPO4 1g H2O 1000ml牛肉膏牛肉膏 3g 3g 蛋白蛋白胨胨 10g NaCl10g NaCl 5g H 5g H2 2O O 1000ml1000mll固体培养基固体培养基 (solid medium)一般加有凝固剂；凝固剂含量一般为一般加有凝固剂；凝固剂含量一般为1.52.

13、5；用途：由于固体培养基能提供表面，形成单菌落，用途：由于固体培养基能提供表面，形成单菌落，因此可用于：菌种分离、鉴定、保藏等。因此可用于：菌种分离、鉴定、保藏等。l半固体培养基半固体培养基 (semi-solid medium)凝固剂含量一般约为凝固剂含量一般约为0.5%；用途：观察细菌的运动、测定噬菌体效价等。用途：观察细菌的运动、测定噬菌体效价等。l液体培养基液体培养基 (liquid medium)培养基中没有凝固剂；培养基中没有凝固剂；用途：大量培养微生物、研究生理代谢等。用途：大量培养微生物、研究生理代谢等。l不被微生物分解利用；不被微生物分解利用；l生长温度范围内保持固体状态；生

14、长温度范围内保持固体状态；l凝固点温度对微生物无害；凝固点温度对微生物无害；l不因灭菌而破坏；不因灭菌而破坏；l透明度好、配制方便、价格低。透明度好、配制方便、价格低。l选择培养基选择培养基 (selected medium)可以让一类微生物在其中正常生长而其它微可以让一类微生物在其中正常生长而其它微生物生长缓慢甚至不能生长的培养基。生物生长缓慢甚至不能生长的培养基。用途：将混合菌中所需的目的微生物分离出用途：将混合菌中所需的目的微生物分离出来。来。加富培养基加富培养基 (enriched medium)是一种常用是一种常用的选择培养基的选择培养基l鉴别培养基鉴别培养基 (differenti

15、al medium)可以让不同微生物生长时表现出不同形态特可以让不同微生物生长时表现出不同形态特征的培养基。征的培养基。用途：细菌学检验、遗传研究用途：细菌学检验、遗传研究l葡萄糖 10g 蛋白胨 5g K2HPO4 1g MgSO4.7H2O 0.5g 琼脂 20g H2O 1000ml l另外加有抑制细菌生长的孟加拉红（1/3万），链霉素（30单位/每毫升）和金霉素（2单位/毫升）l滤膜在不同的培养基上培养的结果滤膜在不同的培养基上培养的结果a)用于全微生物计数的标准培养基；用于全微生物计数的标准培养基；b)用于粪便大肠菌计数；粪便大肠菌在其上形成蓝色菌落；用于粪便大肠菌计数；粪便大肠菌在

16、其上形成蓝色菌落；c)用于大肠杆菌计数的用于大肠杆菌计数的m-Endo培养基；大肠杆菌在其上形成绿色培养基；大肠杆菌在其上形成绿色菌落；菌落；d)用于酵母和霉菌计数的用于酵母和霉菌计数的Wort培养基。培养基。大肠杆菌显色培养基大肠杆菌显色培养基l用于食品、水、牛奶、冰激凌和肉制品中大用于食品、水、牛奶、冰激凌和肉制品中大肠杆菌的快速检测。大肠杆菌显蓝绿色，大肠杆菌的快速检测。大肠杆菌显蓝绿色，大肠菌群显无色，其它菌显黄色或无色，革兰肠菌群显无色，其它菌显黄色或无色，革兰氏阳性菌被抑制。氏阳性菌被抑制。 典型特征典型特征 典型的金黄色葡萄球菌为灰黑色菌落，其外围有典型的金黄色葡萄球菌为灰黑色菌落，其外围有一不透明圈一不透明圈l除伤寒沙门氏菌除伤寒沙门氏菌 ( 在培养基上显无色在培养基上显无色 ) 不能直接鉴不能直接鉴定外，其它沙门氏菌显亮红色，大肠杆菌和大肠菌定外，其它沙门氏菌显亮红色，大肠杆菌和大肠菌群显蓝色，枸橼酸杆菌显紫色，其它细菌显黄色或群显蓝色，枸橼酸杆菌显紫色，其它细菌显黄色或无色。在食品污染中，主要的沙门氏菌为非伤寒沙无色。在食品污染中，主要的沙门氏菌为非伤寒沙门氏菌外的其它沙门氏菌，本培养基的特异性非常门氏菌外的其它沙门氏菌，本培养基的特异性非常高，可达高，可达 98%