1、微生物的营养和培养基医学知识2元素元素细菌细菌酵母菌酵母菌霉菌霉菌碳碳5049.847.0氮氮157.55.2氢氢85.76.7氧氧2031.140.2磷磷31.51.2硫硫10.30.2微生物的营养和培养基医学知识3微生物的营养和培养基医学知识4微生物的营养和培养基医学知识5功能功能:营养物质是微生物新陈代谢和一切生命活动的物质营养物质是微生物新陈代谢和一切生命活动的物质基础，失去这个基础，生命也就停止。基础，失去这个基础，生命也就停止。微生物的营养和培养基医学知识6微生物的碳源谱能源物质能源物质微生物的营养和培养基医学知识7q 有机碳源：有机碳源：蛋白质，核酸，蛋白质，核酸，淀粉淀粉，葡萄
2、糖等葡萄糖等q 无机碳源：无机碳源：CO2,Na2CO3,CaCO3等等 异养微生物：必须利用有机碳源异养微生物：必须利用有机碳源 自养微生物：能利用无机碳源自养微生物：能利用无机碳源微生物的营养和培养基医学知识8微生物利用微生物利用:糖类有机酸类醇类脂类糖类有机酸类醇类脂类微生物的营养和培养基医学知识9（二）（二）氮源氮源(nitrogen source)凡是能被用来构成细胞物质中或代谢产物中氮素凡是能被用来构成细胞物质中或代谢产物中氮素来源的营养物质称为氮源。一般不作能源。来源的营养物质称为氮源。一般不作能源。微生物的氮源谱微生物的氮源谱微生物的营养和培养基医学知识10氮源谱氮源谱有机氮无
3、机氮蛋白质核酸氨基酸尿素NH3铵盐硝酸盐N2速效氮源：速效氮源：NH4+被细胞吸收后可直接被利用，因而（NH4）2SO4等铵盐一般被称为速效氮源迟效氮源：迟效氮源：而NO3-被吸收后需进一步还原成NH4+后再被微生物利用微生物的营养和培养基医学知识11氨基酸自养型生物：能利用尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮氨基酸自养型生物：能利用尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮气的生物气的生物氨基酸异养型生物：现成氨基酸氨基酸异养型生物：现成氨基酸按氮源的不同生物可分为：按氮源的不同生物可分为：微生物的营养和培养基医学知识12（三）能源（三）能源(energy source)能源：能为微生物的生命活动提供最初能量来源的营能源
4、：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，称为能源。养物或辐射能，称为能源。微生物的营养和培养基医学知识13一种营养物具有一种以上营养要素的功能一种营养物具有一种以上营养要素的功能双功能营养物双功能营养物 还原态的无机物还原态的无机物NH4+（能源、氮源）（能源、氮源）单功能营养物单功能营养物 光辐射能（能源）光辐射能（能源）三功能营养物三功能营养物 氨基酸类（碳源、氮源和能源）氨基酸类（碳源、氮源和能源）微生物的营养和培养基医学知识14(四四)生长因子生长因子(growth factor)有机物是作用：辅酶或酶活化作用：辅酶或酶活化所需所需。狭义：维生素狭义：维生素 广义：维生
5、素、氨基酸、碱基、脂肪酸等广义：维生素、氨基酸、碱基、脂肪酸等 含生长因子丰富的物质：酵母膏（酵母粉或酵母汁）含生长因子丰富的物质：酵母膏（酵母粉或酵母汁）、玉米浆、麦芽汁等。玉米浆、麦芽汁等。微生物的营养和培养基医学知识15营养缺陷型营养缺陷型微生物的营养和培养基医学知识16微生物的营养和培养基医学知识17无机盐的生理功能无机盐的生理功能微生物的营养和培养基医学知识18存在状态：游离态（溶剂）和结合态（结构组成）存在状态：游离态（溶剂）和结合态（结构组成）1.1.生理作用：生理作用：细胞组成成分细胞组成成分 生化反应溶剂生化反应溶剂 化学、生理反应介质化学、生理反应介质 物质运输媒体物质运输
6、媒体 调节细胞温度调节细胞温度 维持细胞的渗透压维持细胞的渗透压 微生物的营养和培养基医学知识192.水活度：微生物生长的环境中水的有效性w=P溶液P水 细菌 酵母菌 霉菌、放线菌 耐盐菌0.90.99 0.8以上 0.7以上 0.6以上（在相同的温度、压力下，溶液中水的蒸汽压和纯水蒸汽压之比。）纯水w为1.00，溶液中溶质越多，w越小。微生物一般在w为0.600.99条件下生长，w过低时微生物生长的迟缓期延长。微生物的营养和培养基医学知识20微生物的营养和培养基医学知识21微生物的微生物的4大营养类型：大营养类型：营养类型划分不是绝对的，不同生活条件下，可相互转变。营养类型划分不是绝对的，不
7、同生活条件下，可相互转变。微生物的营养和培养基医学知识22营养物质进入细胞的方式有：营养物质进入细胞的方式有：单纯扩散单纯扩散促进扩散促进扩散主动运输主动运输基团转移基团转移第三节营养物质进入细胞的方式第三节营养物质进入细胞的方式微生物的营养和培养基医学知识23物质在扩散过程中没有发生任何反应；物质在扩散过程中没有发生任何反应；不消耗能量；不能逆浓度运输；不消耗能量；不能逆浓度运输；运输速率与膜内外物质的浓度差成正比运输速率与膜内外物质的浓度差成正比微生物的营养和培养基医学知识24微生物的营养和培养基医学知识252 2促进扩散：促进扩散：溶质的运送过程中，必须借助于膜上的特溶质的运送过程中，必
8、须借助于膜上的特异性载体蛋白的协助，但不消耗能量，顺浓度梯度进入细胞异性载体蛋白的协助，但不消耗能量，顺浓度梯度进入细胞的方式。的方式。特特点点不消耗能量不消耗能量参与运输的物质本身的分子结构不发生变化参与运输的物质本身的分子结构不发生变化不能进行逆浓度运输不能进行逆浓度运输运输速率与膜内外物质的浓度差成正比运输速率与膜内外物质的浓度差成正比需要载体参与需要载体参与微生物的营养和培养基医学知识26促进扩散模式图促进扩散模式图细胞膜细胞膜细胞膜外细胞膜外细胞膜内细胞膜内恢复原构象移位再循环结合构象改变微生物的营养和培养基医学知识27微生物的营养和培养基医学知识283 3主动运输主动运输指一类须消
9、耗能量并通过细胞膜上特异性载体蛋白构象指一类须消耗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。式。广泛存在于微生物中的一种主要的物质运输方式。广泛存在于微生物中的一种主要的物质运输方式。微生物的营养和培养基医学知识29特点特点需要消耗代谢能；需要消耗代谢能；需要载体（渗透酶）参与；需要载体（渗透酶）参与；运输方向是由胞外向胞内，逆浓度梯度方向进行；运输方向是由胞外向胞内，逆浓度梯度方向进行；扩散没有动态平衡点；扩散没有动态平衡点；对被运输的物质具有高度的选择性（对被运输的物质具有高度的选择性
10、（立体专一性立体专一性）；）；运输的物质种类丰富，大多数氨基酸、糖类和一些离子运输的物质种类丰富，大多数氨基酸、糖类和一些离子。微生物的营养和培养基医学知识30主动运输模式图主动运输模式图细胞膜细胞膜细胞膜外细胞膜外细胞膜内细胞膜内恢复原构象移位再循环结合构象改变ADP+PiATP微生物的营养和培养基医学知识314 4基团移位基团移位group translocation也是一种既需特异性载体蛋白又须耗能的运送方也是一种既需特异性载体蛋白又须耗能的运送方式，但溶质在运送前后会发生分子结构的变化，不同式，但溶质在运送前后会发生分子结构的变化，不同于上述的主动运送。于上述的主动运送。运送运送1个葡
11、萄糖分子，消耗个葡萄糖分子，消耗1个个ATP的能量，两步进行的能量，两步进行：1）热稳载体蛋白的激活；）热稳载体蛋白的激活；2）糖分子被磷酸激活）糖分子被磷酸激活磷酸糖磷酸糖细胞质中细胞质中机制：磷酸烯醇式丙酮酸机制：磷酸烯醇式丙酮酸-磷酸糖转移酶运输系统（磷酸糖转移酶运输系统（PTS），），PTS 通常由五种蛋白质组成，包括酶通常由五种蛋白质组成，包括酶I、酶、酶II（包括（包括a、b、c三种亚基）和一种低相对分子量的热稳定蛋白质（三种亚基）和一种低相对分子量的热稳定蛋白质（HPr）。）。微生物的营养和培养基医学知识32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（PE
12、PPEP）的磷酸基团把的磷酸基团把HPrHPr激活。激活。酶酶I 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。胞膜上，具有高能磷酸载体的作用。运送步骤运送步骤1、热稳载体蛋白、热稳载体蛋白(HPr)的激活的激活微生物的营养和培养基医学知识33膜外环境中的糖先与外膜表面的酶膜外环境中的糖先与外膜表面的酶II结合，再结合，再被转运到内膜表面。这时，糖被被转运到内膜表面。这时，糖被P-HPrP-HPr上的磷上的磷酸激活，并通过酶酸激活，并通过酶II的作用将的作用将
13、糖糖-磷酸磷酸释放到释放到细胞内。细胞内。酶酶II P-HPr+P-HPr+糖糖 糖糖-P+HPrP+HPr2、糖被磷酸化后运入膜内、糖被磷酸化后运入膜内微生物的营养和培养基医学知识34酶酶c酶酶b酶酶aHPr酶酶I微生物的营养和培养基医学知识35微生物的营养和培养基医学知识36第四节培养基第四节培养基培养基培养基(medium)(medium)是人工配制的，含六大营养要素，适是人工配制的，含六大营养要素，适合微生物生长繁殖或产生代谢产物的混合营养料。合微生物生长繁殖或产生代谢产物的混合营养料。培养基几乎是一切对微生物进行研究和利用工作的基础培养基几乎是一切对微生物进行研究和利用工作的基础六大
14、营养要素：六大营养要素：碳源、氮源、无机盐、能源、生长因子、水碳源、氮源、无机盐、能源、生长因子、水任何培养基一旦配成，必须立即进行灭菌处理；任何培养基一旦配成，必须立即进行灭菌处理；微生物的营养和培养基医学知识37一、选用和设计培养基的原则和方法一、选用和设计培养基的原则和方法(一一)、4个原则个原则目的明确目的明确营养协调营养协调理化条件适宜理化条件适宜经济节约经济节约微生物的营养和培养基医学知识38常见的培养四大类微生物的培养基常见的培养四大类微生物的培养基细菌（牛肉膏蛋白胨培养基）：细菌（牛肉膏蛋白胨培养基）：牛肉膏牛肉膏 3g 3g 蛋白胨蛋白胨 10g NaCl 5g H10g N
15、aCl 5g H2 2O O 1000ml1000ml放线菌（高氏放线菌（高氏1 1号）号）淀粉淀粉 20g K2HPO4 0.5g NaCl 0.5g MgSO4.7H2O 20g K2HPO4 0.5g NaCl 0.5g MgSO4.7H2O 0.5g KNO3 1g FeSO4 0.01g H2O 1000ml0.5g KNO3 1g FeSO4 0.01g H2O 1000ml酵母菌酵母菌(麦芽汁培养基麦芽汁培养基)干麦芽粉加四倍水，在干麦芽粉加四倍水，在50-6050-60保温糖化保温糖化3-43-4小时，用碘液小时，用碘液试验检查至糖化完全为止，调整糖液浓度为试验检查至糖化完全为
16、止，调整糖液浓度为1010。巴林，煮沸。巴林，煮沸后，沙布过滤，调后，沙布过滤，调PHPH为为6.06.0。霉菌（查氏合成培养基）霉菌（查氏合成培养基）N a N O 3 3 g K 2 H P O 4 1 g K C l 0.5 g N a N O 3 3 g K 2 H P O 4 1 g K C l 0.5 g MgSO4.7H2O 0.5gFeSO4 0.01g MgSO4.7H2O 0.5gFeSO4 0.01g 蔗糖蔗糖 30g H2O 30g H2O 1000ml1000ml微生物的营养和培养基医学知识392.营养协调营养协调谷氨酸的发酵生产：谷氨酸的发酵生产：当当C/N=4C/
17、N=4时，菌体大量繁殖，时，菌体大量繁殖，GluGlu积累少；积累少；当当C/N=3C/N=3时，菌体繁殖受抑，时，菌体繁殖受抑，GluGlu大量积累。大量积累。要素：要素：H2OC源源(含能源含能源)N源源P、SK、Mg生长因子生长因子 含量：含量：10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6培养基中各营养物质之间的浓度配比也直接影响微生物培养基中各营养物质之间的浓度配比也直接影响微生物的生长繁殖和代谢产物的形成和积累，其中碳氮比（的生长繁殖和代谢产物的形成和积累，其中碳氮比（C/N）的）的影响较大。影响较大。碳氮比指培养基中碳原子摩尔数与氮原子摩尔数的比值。碳氮比指培养基中碳
18、原子摩尔数与氮原子摩尔数的比值。一般地讲，真菌需一般地讲，真菌需CN比较高的培养基比较高的培养基(似动物的似动物的“素素食食”)细菌尤其是动物病原菌需细菌尤其是动物病原菌需CN比较低的培养基比较低的培养基(似似动物的动物的“荤食荤食”)。微生物的营养和培养基医学知识403.理化条件适宜理化条件适宜pH渗透压和水渗透压和水活度活度氧化还原电位氧化还原电位微生物的营养和培养基医学知识41(1)pH培养基的培养基的pH必须控制在一定的范围内，以满足不同类型必须控制在一定的范围内，以满足不同类型微生物的生长繁殖或产生代谢产物。微生物的生长繁殖或产生代谢产物。通常培养条件：通常培养条件：细细 菌：菌：7
19、.08.0 放线菌：放线菌：7.58.5酵母菌：酵母菌：3.86.0 霉霉 菌：菌：4.05.8藻类藻类:6.07.0 原生动物原生动物:6.08.0为了维持培养基为了维持培养基pH的相对恒定，通常在培养基中加入的相对恒定，通常在培养基中加入pH缓冲剂进缓冲剂进行内源调节，或在进行工业发酵时补加酸、碱进行外源调节。行内源调节，或在进行工业发酵时补加酸、碱进行外源调节。微生物的营养和培养基医学知识磷酸缓冲液：磷酸缓冲液：pH值从值从6.07.6之间之间K2HPO4+HCl KH2PO4+KClKH2PO4+KOH K2HPO4+H2O加入加入CaCO3：CO32 HCO3 H2CO3 CO2+H
20、2O+H+H+H+H培养基中所含氨基酸、肽、蛋白质等物质也可起到缓冲作用。培养基中所含氨基酸、肽、蛋白质等物质也可起到缓冲作用。44微生物的营养和培养基医学知识45微生物的营养和培养基医学知识46（3）氧化还原势氧化还原势氧化还原电位又称氧化还原电势（氧化还原电位又称氧化还原电势（redox potential），是量度），是量度某氧化还原系统中的还原剂释放电子或氧化剂接受电子趋势某氧化还原系统中的还原剂释放电子或氧化剂接受电子趋势的一种指标，其单位是的一种指标，其单位是V（伏）或（伏）或mV（毫伏）。（毫伏）。测量：电位计；化学指示剂测量：电位计；化学指示剂:如刃天青。如刃天青。不同类型微生
21、物生长对氧化还原电位的要求不同不同类型微生物生长对氧化还原电位的要求不同好氧性微生物：好氧性微生物：+0.1+0.1伏以上时可正常生长伏以上时可正常生长,以以+0.3+0.3+0.4+0.4伏为宜；伏为宜；厌氧性微生物：低于厌氧性微生物：低于+0.1+0.1伏条件下生长；伏条件下生长；兼性厌氧微生物：兼性厌氧微生物：+0.1+0.1伏以上时进行好氧呼吸伏以上时进行好氧呼吸,+0.1 +0.1伏以下时进行发酵。伏以下时进行发酵。微生物的营养和培养基医学知识474.经济节约经济节约以粗代精以粗代精以野代家以野代家以废代好以废代好以国代进以国代进以简代繁以简代繁以氮代朊以氮代朊以烃代粮以烃代粮以纤代
22、糖以纤代糖微生物的营养和培养基医学知识49二、培养基的种类二、培养基的种类培养基种类繁多，根据其成分、物理状态和用培养基种类繁多，根据其成分、物理状态和用途可将培养分成多种类型。途可将培养分成多种类型。（一）按成分不同划分（一）按成分不同划分天然培养基天然培养基合成培养基合成培养基一类利用动、植物或微生物体或其提取物制一类利用动、植物或微生物体或其提取物制成的培养基，是一类营养成分复杂成的培养基，是一类营养成分复杂,难以说难以说出其确切成分的培养基。出其确切成分的培养基。牛肉膏蛋白胨培养基、麦芽汁培养基牛肉膏蛋白胨培养基、麦芽汁培养基化学成分完全了解的物质配制而成的培化学成分完全了解的物质配制
23、而成的培养基养基高氏高氏1 1号培养基、查氏培养基号培养基、查氏培养基半合成培养基半合成培养基主要以化学试剂配制主要以化学试剂配制,同时还加有某种或某同时还加有某种或某些天然成分的培养基。些天然成分的培养基。马铃薯蔗糖培养基马铃薯蔗糖培养基微生物的营养和培养基医学知识50（二）按物理状态不同划分（二）按物理状态不同划分固体培养基固体培养基液体培养基液体培养基在液体培养基中加入一定量凝固在液体培养基中加入一定量凝固剂，使其成为固体状态，琼脂含剂，使其成为固体状态，琼脂含量一般为量一般为1%-2.0%1%-2.0%琼脂含量一般为琼脂含量一般为0.2%-0.7%不加任何不加任何凝固剂凝固剂半固体培养
24、基半固体培养基固体培养基常用来进行微生物的分固体培养基常用来进行微生物的分离、鉴定、活菌计数及菌种保藏离、鉴定、活菌计数及菌种保藏 观察微生物的运动特征、分类鉴观察微生物的运动特征、分类鉴定及噬菌体效价滴定定及噬菌体效价滴定 大规模工业生产及在实验室进行大规模工业生产及在实验室进行微生物的基础理论和应用方面的微生物的基础理论和应用方面的研究研究 脱水培养基微生物的营养和培养基医学知识51微生物的营养和培养基医学知识52微生物的营养和培养基医学知识53（三）按培养基用途微生物的营养和培养基医学知识54微生物的营养和培养基医学知识55 选择性培养基就是根据某种微生物的选择性培养基就是根据某种微生物
25、的特殊营养要特殊营养要求求或其对某化学、物理因素的或其对某化学、物理因素的抗性抗性而设计的培养基，而设计的培养基，其功能是使混合菌样中的劣势菌变成优势菌，从而其功能是使混合菌样中的劣势菌变成优势菌，从而提高该菌的筛选效率。提高该菌的筛选效率。针对混合样品中数量很少的某种微生物，具有使针对混合样品中数量很少的某种微生物，具有使混合菌群中的劣势菌变成优势菌，混合菌群中的劣势菌变成优势菌，用于菌种筛选用于菌种筛选。采取采取投其所好或取其所抗投其所好或取其所抗两种方法，实际设计的两种方法，实际设计的培养基，通常为兼有两种功能。培养基，通常为兼有两种功能。微生物的营养和培养基医学知识56微生物的营养和培
26、养基医学知识57常用染料常用染料 碱性染料：碱性染料：苏木精、亚甲蓝、碱性品红苏木精、亚甲蓝、碱性品红 碱性染料在电离时，其分子的染色部分带正电荷碱性染料在电离时，其分子的染色部分带正电荷 酸性染料：酸性染料：伊红、坚牢绿、橙黄伊红、坚牢绿、橙黄G 酸性染料电离时，其分子的染色部分带负电荷酸性染料电离时，其分子的染色部分带负电荷微生物的营养和培养基医学知识58一一 些些 鉴鉴 别别 培培 养养 基基微生物的营养和培养基医学知识59伊红美蓝（伊红美蓝（EMB）培养基鉴别机制培养基鉴别机制伊红系酸性染料伊红系酸性染料美蓝为碱性染料美蓝为碱性染料碱性时二者不发生反应，在低酸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，度时，两种染料结合形成沉淀，起产酸指示剂的作用起产酸指示剂的作用微生物的营养和培养基医学知识60微生物的营养和培养基医学知识61微生物的营养和培养基医学知识62微生物的营养和培养基医学知识
