1、環(huán)境微生物學(xué)環(huán)境微生物學(xué)環(huán)境與公共衛(wèi)生學(xué)院環(huán)境與公共衛(wèi)生學(xué)院第一節(jié)第一節(jié) 微生物的營(yíng)養(yǎng)與營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型微生物的營(yíng)養(yǎng)與營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型3 3個(gè)學(xué)時(shí)）個(gè)學(xué)時(shí)）第二節(jié)第二節(jié) 微生物的代謝部分自學(xué)）微生物的代謝部分自學(xué)）第三節(jié)第三節(jié) 境微生物的生長(zhǎng)繁殖境微生物的生長(zhǎng)繁殖3 3個(gè)學(xué)時(shí)）個(gè)學(xué)時(shí)）第四節(jié)第四節(jié) 環(huán)境因素對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響環(huán)境因素對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響(3(3個(gè)學(xué)時(shí)個(gè)學(xué)時(shí)) )第第3 3章章 微生物的生長(zhǎng)與代謝微生物的生長(zhǎng)與代謝第一節(jié)第一節(jié) 微生物的營(yíng)養(yǎng)與微生物的營(yíng)養(yǎng)與 營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型 細(xì)胞從外界環(huán)境中攝取化學(xué)物質(zhì)，使其在生細(xì)胞從外界環(huán)境中攝取化學(xué)物質(zhì)，使其在生長(zhǎng)過(guò)程中獲取生命活動(dòng)所需的能量及其結(jié)構(gòu)長(zhǎng)過(guò)程中獲

2、取生命活動(dòng)所需的能量及其結(jié)構(gòu)物質(zhì)的生理過(guò)程稱(chēng)為營(yíng)養(yǎng)或營(yíng)養(yǎng)作用。物質(zhì)的生理過(guò)程稱(chēng)為營(yíng)養(yǎng)或營(yíng)養(yǎng)作用。一、微生物的化學(xué)組成與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)一、微生物的化學(xué)組成與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) 從微生物細(xì)胞的組成來(lái)看，都是含有碳、氫、氮和各種礦從微生物細(xì)胞的組成來(lái)看，都是含有碳、氫、氮和各種礦質(zhì)元素，由這些元素組成細(xì)胞中有機(jī)和無(wú)機(jī)成分，其中主質(zhì)元素，由這些元素組成細(xì)胞中有機(jī)和無(wú)機(jī)成分，其中主要是水分、蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪、核酸和無(wú)機(jī)鹽。要是水分、蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪、核酸和無(wú)機(jī)鹽。 微生物細(xì)胞中水分含量最多，干物質(zhì)中碳、氮、氫、氧四微生物細(xì)胞中水分含量最多，干物質(zhì)中碳、氮、氫、氧四種元素約占種元素約占90909797，還

3、有礦質(zhì)元素磷、鐵、銅、錳等。，還有礦質(zhì)元素磷、鐵、銅、錳等。 微生物細(xì)胞化學(xué)組成成分析表明，與其他高等動(dòng)植微生物細(xì)胞化學(xué)組成成分析表明，與其他高等動(dòng)植物細(xì)胞一樣，細(xì)胞也是大量元素碳、氫、氧、氮、磷、物細(xì)胞一樣，細(xì)胞也是大量元素碳、氫、氧、氮、磷、硫這六種元素占細(xì)菌細(xì)胞干重的硫這六種元素占細(xì)菌細(xì)胞干重的9797）和微量元素）和微量元素鐵、錳、鋅等構(gòu)成。鐵、錳、鋅等構(gòu)成。 微生物細(xì)胞的化學(xué)組成 主要成分主要成分 細(xì)菌細(xì)菌 酵母菌酵母菌 霉菌霉菌 水分水分 7585 7080 8590（占細(xì)胞鮮重的（占細(xì)胞鮮重的%） 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 5080 3275 1415 占占 細(xì)細(xì) 碳水化合物碳水化合物 12

4、28 2763 740 胞胞 干干 脂肪脂肪 520 215 440 重重 的的 核酸核酸 1020 6 8 1 % 無(wú)機(jī)鹽無(wú)機(jī)鹽 230 3.87 612 組成微生物細(xì)胞的各類(lèi)化學(xué)元素的比例常因微生組成微生物細(xì)胞的各類(lèi)化學(xué)元素的比例常因微生物種類(lèi)的不同而不同。物種類(lèi)的不同而不同。 微生物細(xì)胞的化學(xué)元素組成也常隨菌齡及培養(yǎng)條微生物細(xì)胞的化學(xué)元素組成也常隨菌齡及培養(yǎng)條件的不同而在一定范圍內(nèi)發(fā)生變化。件的不同而在一定范圍內(nèi)發(fā)生變化。1 1 、碳源、碳源 凡是構(gòu)成微生物細(xì)胞和代謝產(chǎn)物中碳架來(lái)源的凡是構(gòu)成微生物細(xì)胞和代謝產(chǎn)物中碳架來(lái)源的營(yíng)養(yǎng)物稱(chēng)為碳源。營(yíng)養(yǎng)物稱(chēng)為碳源。 碳源既是微生物的組成成分，又是微

5、生物的能碳源既是微生物的組成成分，又是微生物的能量來(lái)源。微生物可以利用的碳源范圍極廣，分量來(lái)源。微生物可以利用的碳源范圍極廣，分為有機(jī)碳源和無(wú)機(jī)碳源兩大類(lèi)，糖類(lèi)是最廣泛為有機(jī)碳源和無(wú)機(jī)碳源兩大類(lèi)，糖類(lèi)是最廣泛利用的碳源。利用的碳源。 碳源物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜的化學(xué)變化碳源物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜的化學(xué)變化后成為微生物自身的細(xì)胞物質(zhì)后成為微生物自身的細(xì)胞物質(zhì)( (如碳水化合物、如碳水化合物、脂、蛋白質(zhì)等脂、蛋白質(zhì)等) )和代謝產(chǎn)物，碳可占一般細(xì)菌和代謝產(chǎn)物，碳可占一般細(xì)菌細(xì)胞干重的一半。細(xì)胞干重的一半。2、氮源：、氮源： 凡是能提供微生物生長(zhǎng)繁殖所需氮元素的營(yíng)養(yǎng)凡是能提供微生物生長(zhǎng)繁殖所

6、需氮元素的營(yíng)養(yǎng)源，稱(chēng)為氮源。源，稱(chēng)為氮源。 氮是組成微生物蛋白質(zhì)、酶和核酸的成分。氮是組成微生物蛋白質(zhì)、酶和核酸的成分。 能利用的氮源種類(lèi)十分廣泛?？諝庵蟹肿討B(tài)的能利用的氮源種類(lèi)十分廣泛?？諝庵蟹肿討B(tài)的氮、無(wú)機(jī)和有機(jī)氮。氮、無(wú)機(jī)和有機(jī)氮。 氮源這類(lèi)物質(zhì)主要用來(lái)合成細(xì)胞中的含氮物質(zhì)，氮源這類(lèi)物質(zhì)主要用來(lái)合成細(xì)胞中的含氮物質(zhì)，一般不作為能源，只有少數(shù)自養(yǎng)微生物能利用一般不作為能源，只有少數(shù)自養(yǎng)微生物能利用銨鹽、硝酸鹽同時(shí)作為氮源與能源。銨鹽、硝酸鹽同時(shí)作為氮源與能源。 不同種類(lèi)的微生物對(duì)氮源的需要也不盡相同。不同種類(lèi)的微生物對(duì)氮源的需要也不盡相同。 微生物培養(yǎng)時(shí)最常用的有機(jī)氮源是牛肉膏、酵微生物培

7、養(yǎng)時(shí)最常用的有機(jī)氮源是牛肉膏、酵母膏等，蛋白胨部分水解蛋白質(zhì)是許多微母膏等，蛋白胨部分水解蛋白質(zhì)是許多微生物良好的氮源。生物良好的氮源。 從微生物所能利用的氮源種類(lèi)來(lái)看，存在著一個(gè)明顯從微生物所能利用的氮源種類(lèi)來(lái)看，存在著一個(gè)明顯的界限：的界限： 一部分微生物是不需要利用氨基酸作氮源的，它們能一部分微生物是不需要利用氨基酸作氮源的，它們能把尿素、銨鹽甚至氮?dú)獾群?jiǎn)單氮源自行合成所需要的把尿素、銨鹽甚至氮?dú)獾群?jiǎn)單氮源自行合成所需要的一切氨基酸，稱(chēng)為氨基酸自養(yǎng)型生物。一切氨基酸，稱(chēng)為氨基酸自養(yǎng)型生物。 凡需要從外界吸收現(xiàn)成的氨基酸作氮源的微生物就是凡需要從外界吸收現(xiàn)成的氨基酸作氮源的微生物就是氨基酸

8、異養(yǎng)型生物。氨基酸異養(yǎng)型生物。3、無(wú)機(jī)鹽、無(wú)機(jī)鹽主要元素主要元素(10-3(10-310-4mol/L)10-4mol/L)包括磷、硫、鉀、鎂、鈣、鈉等。包括磷、硫、鉀、鎂、鈣、鈉等。微量元素微量元素(10-6(10-610-8mol/L)10-8mol/L)包括鋅、錳、氯、鉬、硒、鈷、銅、鎢等。包括鋅、錳、氯、鉬、硒、鈷、銅、鎢等。培養(yǎng)基時(shí)，首選加入磷酸氫二鉀和硫酸鎂，基本時(shí)可以同時(shí)提供培養(yǎng)基時(shí)，首選加入磷酸氫二鉀和硫酸鎂，基本時(shí)可以同時(shí)提供4 4種需種需要量最大的元素。要量最大的元素。4、生長(zhǎng)因子、生長(zhǎng)因子 生長(zhǎng)因子通常指那些微生物生長(zhǎng)所必需且需要量很小生長(zhǎng)因子通常指那些微生物生長(zhǎng)所必需且

9、需要量很小,而而且微生物自身不能合成或合成量不足以滿(mǎn)足機(jī)體生長(zhǎng)需且微生物自身不能合成或合成量不足以滿(mǎn)足機(jī)體生長(zhǎng)需要的有機(jī)化合物。要的有機(jī)化合物。 根據(jù)生長(zhǎng)因子的化學(xué)結(jié)構(gòu)和它們?cè)跈C(jī)體中的生理功能的根據(jù)生長(zhǎng)因子的化學(xué)結(jié)構(gòu)和它們?cè)跈C(jī)體中的生理功能的不同不同,可將生長(zhǎng)因子分為維生素可將生長(zhǎng)因子分為維生素(vitamin)、氨基酸與嘌呤、氨基酸與嘌呤及嘧啶三大類(lèi)。及嘧啶三大類(lèi)。 生長(zhǎng)因子可以從酵母膏、玉米漿、麥芽汁、血液或血清生長(zhǎng)因子可以從酵母膏、玉米漿、麥芽汁、血液或血清中獲得。中獲得。5 5、水、水 水是細(xì)胞維持正常生命活動(dòng)所必不可少的，一般可占細(xì)水是細(xì)胞維持正常生命活動(dòng)所必不可少的，一般可占細(xì)胞重

10、量的胞重量的707090%90%。 在微生物各種各樣的生理活動(dòng)中必須有水參加才能進(jìn)行。在微生物各種各樣的生理活動(dòng)中必須有水參加才能進(jìn)行。 水是一種最優(yōu)良的溶劑，可保證幾乎一切生物化學(xué)反水是一種最優(yōu)良的溶劑，可保證幾乎一切生物化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行；應(yīng)的進(jìn)行； 水可維持各種生物大分子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并參與某些水可維持各種生物大分子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并參與某些重要的生物化學(xué)反應(yīng)；重要的生物化學(xué)反應(yīng)； 水還有許多優(yōu)良的物理性質(zhì)，諸如高比熱、高汽化熱、水還有許多優(yōu)良的物理性質(zhì)，諸如高比熱、高汽化熱、高沸點(diǎn)以及固態(tài)時(shí)密度小于液態(tài)等，都是保證生命活高沸點(diǎn)以及固態(tài)時(shí)密度小于液態(tài)等，都是保證生命活動(dòng)十分重要的特性。動(dòng)十分重

11、要的特性。 培養(yǎng)基是人工配制的適合于不同微生物生長(zhǎng)繁殖或積累代謝產(chǎn)物營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)。 1. 1.合成培養(yǎng)基：由已知化學(xué)藥品配成合成培養(yǎng)基：由已知化學(xué)藥品配成, ,成分成分和濃度都已完全知道和濃度都已完全知道, ,每一次配制也基本恒定。每一次配制也基本恒定。這種培養(yǎng)基成分精確，重復(fù)性強(qiáng)，多用于實(shí)驗(yàn)這種培養(yǎng)基成分精確，重復(fù)性強(qiáng)，多用于實(shí)驗(yàn)室室, ,費(fèi)用較高。費(fèi)用較高。 如：高氏一號(hào)培養(yǎng)基淀粉硝酸鹽培養(yǎng)基）如：高氏一號(hào)培養(yǎng)基淀粉硝酸鹽培養(yǎng)基）放線菌放線菌 察氏培養(yǎng)基蔗糖硝酸鹽培養(yǎng)基）察氏培養(yǎng)基蔗糖硝酸鹽培養(yǎng)基）真菌真菌2.2.天然培養(yǎng)基天然培養(yǎng)基: : 化學(xué)成分不完全了解或化化學(xué)成分不完全了解或化學(xué)成分不

12、恒定的天然有機(jī)物配制的培養(yǎng)學(xué)成分不恒定的天然有機(jī)物配制的培養(yǎng)基。如動(dòng)植物汁液基。如動(dòng)植物汁液, ,土壤浸出液土壤浸出液, , 等配制等配制成培養(yǎng)基。配制方便，經(jīng)濟(jì)。成培養(yǎng)基。配制方便，經(jīng)濟(jì)。如：牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基細(xì)菌如：牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基細(xì)菌 麥芽汁培養(yǎng)基酵母菌麥芽汁培養(yǎng)基酵母菌 牛肉膏牛肉膏 瘦牛肉組織浸出汁濃縮而成的膏狀物瘦牛肉組織浸出汁濃縮而成的膏狀物質(zhì)，富含水溶性碳水化合物，有機(jī)氮化合物，質(zhì)，富含水溶性碳水化合物，有機(jī)氮化合物，維生素，鹽等。維生素，鹽等。 蛋白胨蛋白胨 將肉，酪素或明膠用酸或蛋白酶水解將肉，酪素或明膠用酸或蛋白酶水解后干燥而成的粉末狀物質(zhì)，富含有機(jī)氮化合物，后干燥而成

13、的粉末狀物質(zhì)，富含有機(jī)氮化合物，也含有一些維生素和碳水化合物。也含有一些維生素和碳水化合物。 酵母膏酵母膏 酵母細(xì)胞的水溶性提取物濃縮而成的酵母細(xì)胞的水溶性提取物濃縮而成的膏狀物質(zhì)膏狀物質(zhì) ，富含類(lèi)維生素，也含有有機(jī)氮化，富含類(lèi)維生素，也含有有機(jī)氮化合物和碳水化合物。合物和碳水化合物。 3. 3.半合成培養(yǎng)基半合成培養(yǎng)基: :由成分已知的物質(zhì)和由成分已知的物質(zhì)和成分未知的天然物質(zhì)配制而成的培養(yǎng)基成分未知的天然物質(zhì)配制而成的培養(yǎng)基, ,如如PDAPDA培養(yǎng)基。培養(yǎng)基。 如：馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)基真菌如：馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)基真菌固體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基: :在液體培養(yǎng)基中加入凝固劑在液體培養(yǎng)基中加入凝固劑( (

14、如如1.5-2.0%1.5-2.0%瓊脂瓊脂) )。固體培養(yǎng)基為微生物的生長(zhǎng)提供了一個(gè)營(yíng)養(yǎng)表面。固體培養(yǎng)基為微生物的生長(zhǎng)提供了一個(gè)營(yíng)養(yǎng)表面, ,在這個(gè)在這個(gè)表面生長(zhǎng)微生物可形成單個(gè)菌落表面生長(zhǎng)微生物可形成單個(gè)菌落, ,用于微生物的分離用于微生物的分離, ,鑒定鑒定, ,計(jì)數(shù)計(jì)數(shù), ,保管。保管。半固體培養(yǎng)基半固體培養(yǎng)基: :在液體培養(yǎng)基上加進(jìn)一定凝固劑在液體培養(yǎng)基上加進(jìn)一定凝固劑, ,在液體培在液體培養(yǎng)基中如加養(yǎng)基中如加0.5%0.5%瓊脂瓊脂, ,可以用來(lái)觀察細(xì)胞運(yùn)動(dòng)的特征可以用來(lái)觀察細(xì)胞運(yùn)動(dòng)的特征, ,鑒定鑒定菌種菌種, ,測(cè)定抗菌素的效價(jià)等。測(cè)定抗菌素的效價(jià)等。液體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基: :

15、配制后不加任何凝固劑。配制后不加任何凝固劑。脫水培養(yǎng)基：指含有除水分以外的一切成分的商品培養(yǎng)基脫水培養(yǎng)基：指含有除水分以外的一切成分的商品培養(yǎng)基，使用時(shí)只要加入適量水分并加以滅菌即可，其成分精確，使用時(shí)只要加入適量水分并加以滅菌即可，其成分精確且使用方便。且使用方便。 常用的凝固劑有瓊脂常用的凝固劑有瓊脂(agar)(agar)、明膠、明膠(gelatin)(gelatin)和硅膠和硅膠(silica gel)(silica gel)。化學(xué)化學(xué)成分成分營(yíng)養(yǎng)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值價(jià)值分解分解性性融化融化溫度溫度凝固凝固溫度溫度常用常用濃度濃度透明透明度度黏黏著著力力耐加耐加壓滅壓滅菌菌瓊瓊脂脂聚半乳聚半乳糖的

16、硫糖的硫酸酯酸酯無(wú)無(wú)罕見(jiàn)罕見(jiàn)約約9696 約約40401.5%1.5%2%2%高高強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)明明膠膠蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)作氮源作氮源極易極易約約2525 約約20205%5%12%12%高高強(qiáng)強(qiáng)弱弱 瓊脂與明膠若干特性的比較瓊脂與明膠若干特性的比較粘液型菌落粘液型菌落菌膜菌沉淀均勻渾濁均勻渾濁對(duì)照固體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基半固體培養(yǎng)基半固體培養(yǎng)基基礎(chǔ)培養(yǎng)基：滿(mǎn)足一般微生物生長(zhǎng)繁殖所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)?；A(chǔ)培養(yǎng)基：滿(mǎn)足一般微生物生長(zhǎng)繁殖所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基是最常用的基礎(chǔ)培養(yǎng)基。牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基是最常用的基礎(chǔ)培養(yǎng)基。 加富培養(yǎng)基加富培養(yǎng)基: :在自然界中各種微生物通常是混雜在一起

17、的，在自然界中各種微生物通常是混雜在一起的，了解了某一些微生物的營(yíng)養(yǎng)要求，配制適合這種微生物生長(zhǎng)了解了某一些微生物的營(yíng)養(yǎng)要求，配制適合這種微生物生長(zhǎng)而不適合其他微生物生長(zhǎng)的培養(yǎng)基，就達(dá)到了從自然界中分而不適合其他微生物生長(zhǎng)的培養(yǎng)基，就達(dá)到了從自然界中分離這種微生物的目的，這種培養(yǎng)基就稱(chēng)為加富培養(yǎng)基。一般離這種微生物的目的，這種培養(yǎng)基就稱(chēng)為加富培養(yǎng)基。一般常加入血、血清或動(dòng)植物提取液等。常加入血、血清或動(dòng)植物提取液等?！巴镀渌猛镀渌谩?” 選擇性培養(yǎng)基選擇性培養(yǎng)基: :根據(jù)不同的微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)的特殊根據(jù)不同的微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)的特殊要求要求, ,或?qū)ξ锢砘瘜W(xué)條件的抗性而設(shè)計(jì)的培養(yǎng)基或?qū)ξ锢砘瘜W(xué)條件的

18、抗性而設(shè)計(jì)的培養(yǎng)基, ,利用這一類(lèi)培養(yǎng)基可以把需要微生物從混雜的其利用這一類(lèi)培養(yǎng)基可以把需要微生物從混雜的其他微生物分離和確定。他微生物分離和確定?！叭∑渌谷∑渌埂?鑒別培養(yǎng)基鑒別培養(yǎng)基: :在培養(yǎng)基中加入某種特殊化學(xué)物質(zhì)在培養(yǎng)基中加入某種特殊化學(xué)物質(zhì), ,某種微生物在培養(yǎng)基中生長(zhǎng)后能產(chǎn)生某種代謝產(chǎn)某種微生物在培養(yǎng)基中生長(zhǎng)后能產(chǎn)生某種代謝產(chǎn)物物, ,而這種代謝產(chǎn)物可以與培養(yǎng)基中的特殊化學(xué)而這種代謝產(chǎn)物可以與培養(yǎng)基中的特殊化學(xué)物質(zhì)發(fā)生特定的化學(xué)反應(yīng)物質(zhì)發(fā)生特定的化學(xué)反應(yīng), ,產(chǎn)生明顯的特征性變產(chǎn)生明顯的特征性變化化, ,根據(jù)這種特征性變化根據(jù)這種特征性變化, ,可將該種微生物與其他可將該種微

19、生物與其他微生物區(qū)分開(kāi)來(lái)。微生物區(qū)分開(kāi)來(lái)。 最常見(jiàn)的鑒別性培養(yǎng)基是伊紅美藍(lán)乳糖培養(yǎng)最常見(jiàn)的鑒別性培養(yǎng)基是伊紅美藍(lán)乳糖培養(yǎng)基，即基，即EMBEMB培養(yǎng)基。它在飲用水、牛奶的大腸培養(yǎng)基。它在飲用水、牛奶的大腸菌群數(shù)等細(xì)菌學(xué)檢查和大腸桿菌的遺傳學(xué)研菌群數(shù)等細(xì)菌學(xué)檢查和大腸桿菌的遺傳學(xué)研究工作中有著重要的用途。究工作中有著重要的用途。用于鑒別不同類(lèi)型微生物的培養(yǎng)基，在培養(yǎng)基中加入某用于鑒別不同類(lèi)型微生物的培養(yǎng)基，在培養(yǎng)基中加入某種特殊化學(xué)物質(zhì)，某種微生物在培養(yǎng)基中生長(zhǎng)后能產(chǎn)生種特殊化學(xué)物質(zhì)，某種微生物在培養(yǎng)基中生長(zhǎng)后能產(chǎn)生某種代謝產(chǎn)物，而這種代謝產(chǎn)物可以與培養(yǎng)基中的特殊某種代謝產(chǎn)物，而這種代謝產(chǎn)物可以

20、與培養(yǎng)基中的特殊化學(xué)物質(zhì)發(fā)生特定的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生明顯的特征性變化，化學(xué)物質(zhì)發(fā)生特定的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生明顯的特征性變化，根據(jù)這種特征性變化，可將該種微生物與其他微生物區(qū)根據(jù)這種特征性變化，可將該種微生物與其他微生物區(qū)分開(kāi)來(lái)。分開(kāi)來(lái)。二、培養(yǎng)基的配制原則二、培養(yǎng)基的配制原則（一培養(yǎng)基組分滿(mǎn)足微生物的需要目的明確）（一培養(yǎng)基組分滿(mǎn)足微生物的需要目的明確）（二營(yíng)養(yǎng)物的濃度與比例應(yīng)恰當(dāng)營(yíng)養(yǎng)協(xié)調(diào)）（二營(yíng)養(yǎng)物的濃度與比例應(yīng)恰當(dāng)營(yíng)養(yǎng)協(xié)調(diào)）（三物理化學(xué)條件適宜條件適宜）（三物理化學(xué)條件適宜條件適宜）（四根據(jù)培養(yǎng)目的選擇原料及其來(lái)源經(jīng)濟(jì)節(jié)約）（四根據(jù)培養(yǎng)目的選擇原料及其來(lái)源經(jīng)濟(jì)節(jié)約）（一培養(yǎng)基組分滿(mǎn)足微生物的需要（

21、一培養(yǎng)基組分滿(mǎn)足微生物的需要即根據(jù)不同微生物的營(yíng)養(yǎng)需要配制不同的培養(yǎng)基。即根據(jù)不同微生物的營(yíng)養(yǎng)需要配制不同的培養(yǎng)基。 不同營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型的微生物，其對(duì)營(yíng)養(yǎng)物的需求不同營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型的微生物，其對(duì)營(yíng)養(yǎng)物的需求差異很大。如自養(yǎng)型微生物的培養(yǎng)基完全可以或差異很大。如自養(yǎng)型微生物的培養(yǎng)基完全可以或應(yīng)該由簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物質(zhì)組成。異養(yǎng)做生物的培養(yǎng)應(yīng)該由簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物質(zhì)組成。異養(yǎng)做生物的培養(yǎng)基至少需要含有一種有機(jī)物質(zhì)，但有機(jī)物的種類(lèi)需基至少需要含有一種有機(jī)物質(zhì)，但有機(jī)物的種類(lèi)需適應(yīng)所培養(yǎng)菌的特點(diǎn)。適應(yīng)所培養(yǎng)菌的特點(diǎn)。 按微生物的主要類(lèi)群來(lái)說(shuō)，它們所需要的培養(yǎng)基成分按微生物的主要類(lèi)群來(lái)說(shuō)，它們所需要的培養(yǎng)基成分也不同：也不同：

22、 細(xì)菌：細(xì)菌： 牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基 放線菌：放線菌： 高氏一號(hào)培養(yǎng)基高氏一號(hào)培養(yǎng)基 真菌：真菌： 查氏合成培養(yǎng)基查氏合成培養(yǎng)基 酵母菌：酵母菌： 麥芽汁麥芽汁 當(dāng)對(duì)試驗(yàn)菌營(yíng)養(yǎng)需求特點(diǎn)不清楚的時(shí)候，可以采用當(dāng)對(duì)試驗(yàn)菌營(yíng)養(yǎng)需求特點(diǎn)不清楚的時(shí)候，可以采用生長(zhǎng)譜生長(zhǎng)譜法進(jìn)行測(cè)定。法進(jìn)行測(cè)定。（二營(yíng)養(yǎng)物的濃度與比例應(yīng)恰當(dāng)（二營(yíng)養(yǎng)物的濃度與比例應(yīng)恰當(dāng) 濃度過(guò)高濃度過(guò)高微生物的生長(zhǎng)起抑制作用，微生物的生長(zhǎng)起抑制作用， 濃度過(guò)小濃度過(guò)小不能滿(mǎn)足微生物生長(zhǎng)的需要。不能滿(mǎn)足微生物生長(zhǎng)的需要。 碳氮比碳氮比C/NC/N直接影響微生物生長(zhǎng)與繁殖及代謝物的形成與積累，故常作直接影響微生物生長(zhǎng)與繁殖及代

23、謝物的形成與積累，故常作為考察培養(yǎng)基組成時(shí)的一個(gè)重要指標(biāo)。為考察培養(yǎng)基組成時(shí)的一個(gè)重要指標(biāo)。C/NC/N比值比值= =碳源中的碳原子的碳源中的碳原子的molmol數(shù)數(shù)氮源中所含的氮原子的氮源中所含的氮原子的molmol數(shù)數(shù) 應(yīng)注意各營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之間的濃度比；培養(yǎng)基中各營(yíng)應(yīng)注意各營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之間的濃度比；培養(yǎng)基中各營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之間的濃度比直接影響微生物的生長(zhǎng)與繁養(yǎng)物質(zhì)之間的濃度比直接影響微生物的生長(zhǎng)與繁殖和或代謝產(chǎn)物的形成與積累，尤其是碳氮殖和或代謝產(chǎn)物的形成與積累，尤其是碳氮比比C CN N的影響更為明顯。的影響更為明顯。例：在谷氨酸生產(chǎn)中例：在谷氨酸生產(chǎn)中 C/N C/N 4/14/1時(shí)，菌體大量繁殖，

24、谷氨酸積累少；時(shí)，菌體大量繁殖，谷氨酸積累少； C/N C/N 3/1 3/1 時(shí)，菌體生長(zhǎng)受抑制，而谷氨酸大時(shí)，菌體生長(zhǎng)受抑制，而谷氨酸大量增加。量增加。 還應(yīng)注意：速效性氮或碳源與遲效性氮還應(yīng)注意：速效性氮或碳源與遲效性氮或碳源的比例；各種金屬離子間的比例影或碳源的比例；各種金屬離子間的比例影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的滲透和其他代謝活動(dòng)）。響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的滲透和其他代謝活動(dòng)）。 培養(yǎng)基中各種元素的比例需要平衡。培養(yǎng)基中各種元素的比例需要平衡。（三物理化學(xué)條件適宜（三物理化學(xué)條件適宜1、pH:各類(lèi)微生物的最適生長(zhǎng)各類(lèi)微生物的最適生長(zhǎng)pH值各不相同：值各不相同：細(xì)細(xì) 菌：菌：7.08.0 放線菌：放線菌：7.5

25、8.5酵母菌：酵母菌：3.86.0 霉霉 菌：菌：4.05.8 在微生物的生長(zhǎng)和代謝過(guò)程中，由于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在微生物的生長(zhǎng)和代謝過(guò)程中，由于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用和代謝產(chǎn)物的形成與積累，培養(yǎng)基的初始的利用和代謝產(chǎn)物的形成與積累，培養(yǎng)基的初始pH值會(huì)發(fā)生改變。值會(huì)發(fā)生改變。 為了維持培養(yǎng)基為了維持培養(yǎng)基pHpH值的相對(duì)恒定，通常采用值的相對(duì)恒定，通常采用下列兩種方式：下列兩種方式： 內(nèi)源調(diào)節(jié)：在培養(yǎng)基里加一些緩沖劑或不溶內(nèi)源調(diào)節(jié)：在培養(yǎng)基里加一些緩沖劑或不溶性的碳酸鹽；調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的碳氮比。性的碳酸鹽；調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的碳氮比。 外源調(diào)節(jié)：按實(shí)際需要不斷向發(fā)酵液流加酸外源調(diào)節(jié)：按實(shí)際需要不斷向發(fā)酵液流加酸或堿液。或

26、堿液。 磷酸緩沖液：磷酸緩沖液：pHpH值從值從6.07.66.07.6之間之間K2HPO4+HCl KH2PO4+KClK2HPO4+HCl KH2PO4+KClKH2PO4+KOH K2HPO4+H2OKH2PO4+KOH K2HPO4+H2O 加入加入CaCO3CaCO3：CO32 CO32 HCO3 HCO3 H2CO3 H2CO3 CO2+H2OCO2+H2O+H+H+H H+H+H+H H培養(yǎng)基中所含氨基酸、肽、蛋白質(zhì)等物質(zhì)也可起到緩沖作用。培養(yǎng)基中所含氨基酸、肽、蛋白質(zhì)等物質(zhì)也可起到緩沖作用。 2 2、滲透壓和、滲透壓和awaw滲透壓滲透壓等滲溶液等滲溶液適宜微生物生長(zhǎng)適宜微生物

27、生長(zhǎng)高滲溶液高滲溶液細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離低滲溶液低滲溶液細(xì)胞吸水膨脹，直至破裂細(xì)胞吸水膨脹，直至破裂a(bǔ)w：水水分分活活度度（water activity）各各種種微微生生物物生生長(zhǎng)長(zhǎng)的的水水分分活活度度：0.60.99之之間間aw=PP0細(xì)細(xì)菌菌酵酵母母菌菌霉霉菌菌微微生生物物生生長(zhǎng)長(zhǎng)的的最最低低aw一一般般：0.900.98嗜嗜鹽鹽菌菌：0.75（約約5.5mol/LNaCl）一一般般 ：0.870.91高高滲滲酵酵母母：0.610.65（0.1V0.1V以上的環(huán)境中均以上的環(huán)境中均能生長(zhǎng)能生長(zhǎng)) )；厭氧微生物：只能在；厭氧微生物：只能在+0.1V+0.1V以下生長(zhǎng)；兼性厭氧以

28、下生長(zhǎng)；兼性厭氧微生物：微生物：+0.1V+0.1V以上呼吸、以上呼吸、+0.1V+0.1V以下發(fā)酵以下發(fā)酵 培養(yǎng)基是多氧化還原偶的復(fù)雜電化學(xué)系統(tǒng)，測(cè)出的培養(yǎng)基是多氧化還原偶的復(fù)雜電化學(xué)系統(tǒng)，測(cè)出的EhEh值值僅代表其綜合結(jié)果。僅代表其綜合結(jié)果。 對(duì)微生物影響最大的是：分子氧和分子氫的濃度對(duì)微生物影響最大的是：分子氧和分子氫的濃度 培養(yǎng)基中常用的還原劑：巰基乙酸、抗壞血酸、硫培養(yǎng)基中常用的還原劑：巰基乙酸、抗壞血酸、硫化氫、半胱氨酸、谷胱甘肽、二硫蘇糖醇等。化氫、半胱氨酸、谷胱甘肽、二硫蘇糖醇等。（四根據(jù)培養(yǎng)基的應(yīng)用目的選擇原料及其來(lái)源（四根據(jù)培養(yǎng)基的應(yīng)用目的選擇原料及其來(lái)源該培養(yǎng)基的應(yīng)用目的

29、，即：該培養(yǎng)基的應(yīng)用目的，即： 是培養(yǎng)菌體還是積累代謝產(chǎn)物？是培養(yǎng)菌體還是積累代謝產(chǎn)物？ 是實(shí)驗(yàn)室種子培養(yǎng)還是大規(guī)模發(fā)酵？是實(shí)驗(yàn)室種子培養(yǎng)還是大規(guī)模發(fā)酵？ 代謝產(chǎn)物是初級(jí)代謝產(chǎn)物還是次級(jí)代謝產(chǎn)物？代謝產(chǎn)物是初級(jí)代謝產(chǎn)物還是次級(jí)代謝產(chǎn)物？ 用于培養(yǎng)菌體種子的培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)應(yīng)豐富，氮源含量用于培養(yǎng)菌體種子的培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)應(yīng)豐富，氮源含量宜高碳氮比低）；宜高碳氮比低）； 用于大量生產(chǎn)代謝產(chǎn)物的培養(yǎng)基其氮源一般應(yīng)比種子用于大量生產(chǎn)代謝產(chǎn)物的培養(yǎng)基其氮源一般應(yīng)比種子培養(yǎng)基稍低，（但若發(fā)酵產(chǎn)物是含氮化合物時(shí)，有時(shí)還培養(yǎng)基稍低，（但若發(fā)酵產(chǎn)物是含氮化合物時(shí)，有時(shí)還應(yīng)提高培養(yǎng)基的氮源含量）；若代謝產(chǎn)物是次級(jí)代謝產(chǎn)應(yīng)提

30、高培養(yǎng)基的氮源含量）；若代謝產(chǎn)物是次級(jí)代謝產(chǎn)物時(shí)要考慮是否加入特殊元素或特定的代謝產(chǎn)物；物時(shí)要考慮是否加入特殊元素或特定的代謝產(chǎn)物； 當(dāng)所設(shè)計(jì)的是大規(guī)模發(fā)酵用的培養(yǎng)基時(shí)，應(yīng)重視培養(yǎng)當(dāng)所設(shè)計(jì)的是大規(guī)模發(fā)酵用的培養(yǎng)基時(shí)，應(yīng)重視培養(yǎng)基中各成份的來(lái)源和價(jià)格，應(yīng)選擇來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉基中各成份的來(lái)源和價(jià)格，應(yīng)選擇來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉 的原料，提倡以粗代精，以廢代好。的原料，提倡以粗代精，以廢代好。三、設(shè)計(jì)培養(yǎng)基的方法三、設(shè)計(jì)培養(yǎng)基的方法1.1.生態(tài)模擬：生態(tài)模擬： 調(diào)查所培養(yǎng)菌的生態(tài)條件，查看調(diào)查所培養(yǎng)菌的生態(tài)條件，查看“嗜嗜好好”，對(duì)，對(duì)“癥癥下料下料初級(jí)天然培養(yǎng)基。初級(jí)天然培養(yǎng)基。2.2.查閱文獻(xiàn)：查

31、閱、分析文獻(xiàn)，調(diào)查前人的工作資料，查閱文獻(xiàn)：查閱、分析文獻(xiàn)，調(diào)查前人的工作資料，借鑒人家的經(jīng)驗(yàn)，以便從中得到啟發(fā)設(shè)計(jì)有自己特借鑒人家的經(jīng)驗(yàn)，以便從中得到啟發(fā)設(shè)計(jì)有自己特色的培養(yǎng)基配方。色的培養(yǎng)基配方。3.3.精心設(shè)計(jì)：借助優(yōu)選法或正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法等方法。精心設(shè)計(jì)：借助優(yōu)選法或正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法等方法。4 4、實(shí)驗(yàn)比較：、實(shí)驗(yàn)比較： 不同培養(yǎng)基配方的選擇比較不同培養(yǎng)基配方的選擇比較 單種成分來(lái)源和數(shù)量的比較單種成分來(lái)源和數(shù)量的比較 幾種成分濃度比例調(diào)配的比較幾種成分濃度比例調(diào)配的比較 小型試驗(yàn)放大到大型生產(chǎn)條件的比較小型試驗(yàn)放大到大型生產(chǎn)條件的比較 pHpH和溫度試驗(yàn)和溫度試驗(yàn)配置培養(yǎng)基時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)

32、問(wèn)題及解決方法：配置培養(yǎng)基時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題及解決方法：1 1、沉淀、沉淀2 2、膠體強(qiáng)度的破壞、膠體強(qiáng)度的破壞3 3、褐色物質(zhì)的形成、褐色物質(zhì)的形成4 4、pHpH發(fā)生變化發(fā)生變化 培養(yǎng)基的滅菌培養(yǎng)基的滅菌 高壓蒸氣滅菌高壓蒸氣滅菌一般培養(yǎng)基一般培養(yǎng)基: 1.05 Kg/cm2, 121.3, 15-30 min: 1.05 Kg/cm2, 121.3, 15-30 min含糖培養(yǎng)基含糖培養(yǎng)基:0.56 Kg/cm2, 112.6 , 15-30 min:0.56 Kg/cm2, 112.6 , 15-30 min過(guò)濾滅菌過(guò)濾滅菌, , 分別滅菌分別滅菌, , 間歇滅菌的應(yīng)用間歇滅菌的應(yīng)用器

33、皿的滅菌：干熱空氣：器皿的滅菌：干熱空氣： 160160， 2 2 小時(shí)小時(shí)無(wú)菌室的消毒：紫外光；化學(xué)藥物熏蒸苯酚；無(wú)菌室的消毒：紫外光；化學(xué)藥物熏蒸苯酚；高錳酸鉀高錳酸鉀+ +甲醛）甲醛） 根據(jù)微生物對(duì)碳源的要求不同，可將其分為自養(yǎng)菌和異養(yǎng)菌兩大營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型。 凡能利用無(wú)機(jī)碳合成菌體內(nèi)有機(jī)碳化物的，叫自養(yǎng)菌；不能利用無(wú)機(jī)碳而需要有機(jī)碳才能合成菌體內(nèi)有機(jī)碳化物的，為異養(yǎng)菌。 根據(jù)其生命活動(dòng)所需能量的來(lái)源不同，可分為光能營(yíng)養(yǎng)菌和化能營(yíng)養(yǎng)菌。前者是從光線中獲得能量，后者則從化學(xué)物質(zhì)氧化中取得能量。 因而，根據(jù)微生物所需的碳源和能源不同，可將微生物分為光能自養(yǎng)菌、光能異養(yǎng)菌、化能自養(yǎng)菌、化能異養(yǎng)菌等四類(lèi)

34、。根據(jù)碳源、能源及電子供體性質(zhì)的不同可分為根據(jù)碳源、能源及電子供體性質(zhì)的不同可分為: :光能自養(yǎng)型光能自養(yǎng)型: : 以光為能源，以以光為能源，以CO2 CO2 為唯一或主要碳為唯一或主要碳源源, ,不依賴(lài)任不依賴(lài)任 何有機(jī)物即可正常生長(zhǎng)何有機(jī)物即可正常生長(zhǎng)光能異養(yǎng)型光能異養(yǎng)型: : 以光為能源，但生長(zhǎng)需要一定的有機(jī)以光為能源，但生長(zhǎng)需要一定的有機(jī)營(yíng)養(yǎng)營(yíng)養(yǎng). . 化能自養(yǎng)型化能自養(yǎng)型: :以無(wú)機(jī)物的氧化獲得能量，生長(zhǎng)不依賴(lài)以無(wú)機(jī)物的氧化獲得能量，生長(zhǎng)不依賴(lài)有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物化能異養(yǎng)型化能異養(yǎng)型: :以有機(jī)物的氧化獲得能量，生長(zhǎng)依賴(lài)于以有機(jī)物的氧化獲得能量，生長(zhǎng)依賴(lài)于有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)光能

35、自養(yǎng)型和光能異養(yǎng)型微生物可利用光能生長(zhǎng)，光能自養(yǎng)型和光能異養(yǎng)型微生物可利用光能生長(zhǎng)，在地球早期生態(tài)環(huán)境的演化過(guò)程中起重要作用在地球早期生態(tài)環(huán)境的演化過(guò)程中起重要作用微生物的營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型微生物的營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型 營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型 二氧化碳二氧化碳 光能光能 藍(lán)細(xì)菌藍(lán)細(xì)菌 有機(jī)物有機(jī)物 光能光能 紅螺細(xì)菌紅螺細(xì)菌 二氧化碳二氧化碳 無(wú)機(jī)物無(wú)機(jī)物 硫桿菌硫桿菌 有機(jī)物有機(jī)物 有機(jī)物有機(jī)物 大腸桿菌大腸桿菌 1 1、光能自養(yǎng)型微生物、光能自養(yǎng)型微生物 以以C02C02作為唯一碳源或主要碳源，并利用光能，作為唯一碳源或主要碳源，并利用光能，以無(wú)機(jī)物如硫化氫、硫代硫酸鈉或其他無(wú)機(jī)硫以無(wú)機(jī)物如硫化氫、硫代硫酸鈉或其他無(wú)

36、機(jī)硫化物作為供氫體將化物作為供氫體將CO2CO2還原成細(xì)胞物質(zhì)，同時(shí)產(chǎn)還原成細(xì)胞物質(zhì)，同時(shí)產(chǎn)生元素硫生元素硫 光能光能 CO2CO2H2S CH2O+2S+H2OH2S CH2O+2S+H2O 光合色素光合色素 光能自養(yǎng)型微生物包括藍(lán)細(xì)菌含葉綠素）、光能自養(yǎng)型微生物包括藍(lán)細(xì)菌含葉綠素）、紅硫細(xì)菌和綠硫細(xì)菌等少數(shù)微生物含細(xì)菌葉紅硫細(xì)菌和綠硫細(xì)菌等少數(shù)微生物含細(xì)菌葉綠素），由于含有光合色素，因而能使光能轉(zhuǎn)綠素），由于含有光合色素，因而能使光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能變成化學(xué)能ATPATP），供機(jī)體直接利用。），供機(jī)體直接利用。 2 2、光能異養(yǎng)型微生物、光能異養(yǎng)型微生物 以以CO2CO2為主要碳源或唯一碳源，

37、以有為主要碳源或唯一碳源，以有機(jī)物如異丙醇作為供氫體，利用光機(jī)物如異丙醇作為供氫體，利用光能將能將CO2CO2還原成細(xì)胞物質(zhì)，紅螺菌屬中的還原成細(xì)胞物質(zhì)，紅螺菌屬中的一些細(xì)菌屬于此種營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型。一些細(xì)菌屬于此種營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型。 光能光能 2 ( H 3 C ) 2 C H O H + C O 2 2 ( H 3 C ) 2 C H O H + C O 2 2CH3COCH3+CH2O+H2O2CH3COCH3+CH2O+H2O 光合色素光合色素 光能異養(yǎng)型細(xì)菌在生長(zhǎng)時(shí)大多數(shù)采要光能異養(yǎng)型細(xì)菌在生長(zhǎng)時(shí)大多數(shù)采要外源的生長(zhǎng)因子外源的生長(zhǎng)因子 光能異養(yǎng)型微生物光能異養(yǎng)型微生物 利用光能，以簡(jiǎn)單有機(jī)物醇、有機(jī)

38、酸）利用光能，以簡(jiǎn)單有機(jī)物醇、有機(jī)酸）為供氫體同化為供氫體同化CO2CO2 CH3 CH3 光能光能CO2+2CH2-CHOH-CH2O+2CH3COCH3+H2OCO2+2CH2-CHOH-CH2O+2CH3COCH3+H2O 菌綠素菌綠素例：紅螺菌屬例：紅螺菌屬RhodospirillumRhodospirillum） 3 3、化能自養(yǎng)型微生物、化能自養(yǎng)型微生物 以以CO2CO2或碳酸鹽作為唯一或主要或碳酸鹽作為唯一或主要碳源，以無(wú)機(jī)物氧化釋放的化學(xué)能碳源，以無(wú)機(jī)物氧化釋放的化學(xué)能為能源為能源, ,，利用電子供體如氫氣、硫，利用電子供體如氫氣、硫化氫、二價(jià)鐵離子或亞硝酸鹽等使化氫、二價(jià)鐵離

39、子或亞硝酸鹽等使CO2CO2還原成細(xì)胞物質(zhì)。還原成細(xì)胞物質(zhì)。 這類(lèi)微生物主要有硫化細(xì)菌、硝這類(lèi)微生物主要有硫化細(xì)菌、硝化細(xì)菌、氫細(xì)菌與鐵細(xì)菌。它們?cè)诨?xì)菌、氫細(xì)菌與鐵細(xì)菌。它們?cè)谧匀唤缥镔|(zhì)轉(zhuǎn)換過(guò)程中起著重要的自然界物質(zhì)轉(zhuǎn)換過(guò)程中起著重要的作用。作用。 化能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型化能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型 通過(guò)氧化無(wú)機(jī)物取得能量，并以通過(guò)氧化無(wú)機(jī)物取得能量，并以CO2CO2為唯一或?yàn)槲ㄒ换蛑饕荚粗饕荚矗? 1） 硝化細(xì)菌硝化細(xì)菌: :亞硝化細(xì)菌亞硝化細(xì)菌 2NH4+ +3O22NO2- +2H2O + 4H+132Kcal2NH4+ +3O22NO2- +2H2O + 4H+132Kcal硝化細(xì)菌硝化細(xì)菌 NO2-

40、 +1/2O2 NO3- +18.1 KcalNO2- +1/2O2 NO3- +18.1 Kcal（2 2硫化細(xì)菌硫化細(xì)菌: : 通過(guò)氧化還原態(tài)的無(wú)機(jī)通過(guò)氧化還原態(tài)的無(wú)機(jī)硫化物硫化物H2SH2S、S S、 S2O32- S2O32- 、SO32-SO32-）獲）獲得能量硫桿菌屬，硫微螺菌屬）得能量硫桿菌屬，硫微螺菌屬） H2S + O2 S +H2O + 50.1 KcalH2S + O2 S +H2O + 50.1 Kcal S + 1 O2+H2O H2SO4+149.8 Kcal S + 1 O2+H2O H2SO4+149.8 Kcal1212（3 3鐵細(xì)菌：氧化鐵細(xì)菌：氧化Fe2+

41、Fe2+為為Fe3+Fe3+獲取能量并同化獲取能量并同化 CO2CO2 2Fe2+ O2+2H+ 2Fe3+H2O+21.2 Kcal 2Fe2+ O2+2H+ 2Fe3+H2O+21.2 Kcal（4 4氫細(xì)菌：具有氫化酶，從氫的氧化獲取能氫細(xì)菌：具有氫化酶，從氫的氧化獲取能 量，同化量，同化CO2CO2 H2+ O2 H2O + 56.7 Kcal H2+ O2 H2O + 56.7 Kcal1212 4 4、化能異養(yǎng)型微生物、化能異養(yǎng)型微生物 多數(shù)微生物屬于化能異養(yǎng)型，其多數(shù)微生物屬于化能異養(yǎng)型，其生長(zhǎng)所需要能量和碳源通常來(lái)自同一種有生長(zhǎng)所需要能量和碳源通常來(lái)自同一種有機(jī)物。機(jī)物。 根據(jù)

42、化能異養(yǎng)型微生物利用有機(jī)物的特根據(jù)化能異養(yǎng)型微生物利用有機(jī)物的特性，又可以將其分為下列兩種類(lèi)型：性，又可以將其分為下列兩種類(lèi)型：腐生型微生物：利用無(wú)生命活性的有機(jī)物作腐生型微生物：利用無(wú)生命活性的有機(jī)物作為生長(zhǎng)的碳源。為生長(zhǎng)的碳源。寄生型微生物：寄生在生活的細(xì)胞內(nèi)，從寄寄生型微生物：寄生在生活的細(xì)胞內(nèi)，從寄生體內(nèi)獲得生長(zhǎng)所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。生體內(nèi)獲得生長(zhǎng)所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。 存在于寄生與腐生之間的中間過(guò)渡類(lèi)型存在于寄生與腐生之間的中間過(guò)渡類(lèi)型微生物，稱(chēng)為兼性腐生型或兼性寄生型。微生物，稱(chēng)為兼性腐生型或兼性寄生型。關(guān)于營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型的定義：關(guān)于營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型的定義：自養(yǎng)微生物：不依賴(lài)任何有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物即可正常生自養(yǎng)

43、微生物：不依賴(lài)任何有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物即可正常生 活的微生物活的微生物異養(yǎng)微生物：至少需要提供一種大量有機(jī)物才能異養(yǎng)微生物：至少需要提供一種大量有機(jī)物才能 滿(mǎn)足其正常營(yíng)養(yǎng)要求的微生物即滿(mǎn)足其正常營(yíng)養(yǎng)要求的微生物即 其碳源必須是有機(jī)物，供氫體是有其碳源必須是有機(jī)物，供氫體是有 機(jī)物，能源可以是氧化有機(jī)物活利機(jī)物，能源可以是氧化有機(jī)物活利 用日光能）用日光能） 外界環(huán)境的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)只有被微生物吸收到細(xì)外界環(huán)境的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)只有被微生物吸收到細(xì)胞內(nèi)，才能被微生物分解與利用，微生物生長(zhǎng)過(guò)胞內(nèi)，才能被微生物分解與利用，微生物生長(zhǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的一些代謝產(chǎn)物也必須分泌到細(xì)胞外，程中產(chǎn)生的一些代謝產(chǎn)物也必須分泌到細(xì)胞外，在這兩

44、個(gè)過(guò)程中，細(xì)胞膜起著重要作用。目前一在這兩個(gè)過(guò)程中，細(xì)胞膜起著重要作用。目前一般認(rèn)為，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)主要以單純擴(kuò)散、促進(jìn)擴(kuò)散、般認(rèn)為，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)主要以單純擴(kuò)散、促進(jìn)擴(kuò)散、主動(dòng)運(yùn)輸和基團(tuán)轉(zhuǎn)位四種方式通過(guò)微生物細(xì)胞膜。主動(dòng)運(yùn)輸和基團(tuán)轉(zhuǎn)位四種方式通過(guò)微生物細(xì)胞膜。 被輸送的物質(zhì)，靠細(xì)胞內(nèi)外濃度為動(dòng)力，被輸送的物質(zhì)，靠細(xì)胞內(nèi)外濃度為動(dòng)力，以透析或擴(kuò)散的形式從高濃度區(qū)向低濃度區(qū)以透析或擴(kuò)散的形式從高濃度區(qū)向低濃度區(qū)的擴(kuò)散。的擴(kuò)散。特點(diǎn)：特點(diǎn)：擴(kuò)散是非特異性的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收方式：如擴(kuò)散是非特異性的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收方式：如營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)通過(guò)細(xì)胞膜中的含水小孔，由高濃營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)通過(guò)細(xì)胞膜中的含水小孔，由高濃度的胞外環(huán)境向低濃度的胞

45、內(nèi)擴(kuò)散；度的胞外環(huán)境向低濃度的胞內(nèi)擴(kuò)散；（1） 單純擴(kuò)散在擴(kuò)散過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化：即既不與膜在擴(kuò)散過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化：即既不與膜上的分子發(fā)生反應(yīng)，本身的分子結(jié)構(gòu)也不發(fā)生變化；上的分子發(fā)生反應(yīng)，本身的分子結(jié)構(gòu)也不發(fā)生變化；物質(zhì)運(yùn)輸?shù)乃俾瘦^慢：速率與胞內(nèi)外營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度差物質(zhì)運(yùn)輸?shù)乃俾瘦^慢：速率與胞內(nèi)外營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度差有關(guān)，即隨細(xì)胞膜內(nèi)外該物質(zhì)濃度差的降低而減小，有關(guān)，即隨細(xì)胞膜內(nèi)外該物質(zhì)濃度差的降低而減小，直到胞內(nèi)外物質(zhì)濃度相同；直到胞內(nèi)外物質(zhì)濃度相同；不需要載體參與；不需要載體參與； 擴(kuò)散是一個(gè)不需要代謝能的運(yùn)輸方式：因而，物質(zhì)不能擴(kuò)散是一個(gè)不需要代謝能的運(yùn)輸方式：因而

46、，物質(zhì)不能進(jìn)行逆濃度運(yùn)輸。進(jìn)行逆濃度運(yùn)輸?？蛇\(yùn)送的養(yǎng)料有限：限于水、溶于水的氣體，及分子量可運(yùn)送的養(yǎng)料有限：限于水、溶于水的氣體，及分子量小，脂溶性、極性小的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。小，脂溶性、極性小的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。 細(xì)胞膜外 細(xì)胞膜 細(xì)胞膜內(nèi) 單純擴(kuò)散模式圖（2促進(jìn)擴(kuò)散 指溶質(zhì)在運(yùn)送過(guò)程中，必須借助存在于細(xì)胞膜指溶質(zhì)在運(yùn)送過(guò)程中，必須借助存在于細(xì)胞膜上的底物特異載體蛋白的協(xié)助，但不消耗能量上的底物特異載體蛋白的協(xié)助，但不消耗能量的一類(lèi)擴(kuò)散性運(yùn)送方式。的一類(lèi)擴(kuò)散性運(yùn)送方式。 促進(jìn)擴(kuò)散與被動(dòng)擴(kuò)散的主要區(qū)別在于通過(guò)促進(jìn)促進(jìn)擴(kuò)散與被動(dòng)擴(kuò)散的主要區(qū)別在于通過(guò)促進(jìn)擴(kuò)散進(jìn)行跨膜運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)需要借助與載體擴(kuò)散進(jìn)行跨膜運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)

47、需要借助與載體(carrier)(carrier)的作用才能進(jìn)入細(xì)胞的作用才能進(jìn)入細(xì)胞. .而且每種載體而且每種載體只運(yùn)輸相應(yīng)的物質(zhì)只運(yùn)輸相應(yīng)的物質(zhì), ,具有較高的專(zhuān)一性。具有較高的專(zhuān)一性。 促進(jìn)擴(kuò)散模式圖促進(jìn)擴(kuò)散模式圖細(xì)胞膜細(xì)胞膜細(xì)胞膜外細(xì)胞膜內(nèi)細(xì)胞膜內(nèi)恢復(fù)原構(gòu)象移位再循環(huán)結(jié)合構(gòu)象改變（3主動(dòng)運(yùn)輸主動(dòng)運(yùn)輸 指一類(lèi)須提供能量并通過(guò)細(xì)胞膜上特異性載體蛋指一類(lèi)須提供能量并通過(guò)細(xì)胞膜上特異性載體蛋白構(gòu)象的變化，而使膜外環(huán)境中低濃度的溶質(zhì)運(yùn)白構(gòu)象的變化，而使膜外環(huán)境中低濃度的溶質(zhì)運(yùn)入膜內(nèi)的一種運(yùn)送方式。入膜內(nèi)的一種運(yùn)送方式。 ATP ADP + Pi 恢復(fù)原構(gòu)像再循環(huán)再循環(huán)耗能構(gòu)像耗能構(gòu)像 改變改變膜

48、上膜外膜內(nèi)移位移位結(jié)合結(jié)合12主動(dòng)運(yùn)輸特點(diǎn)：主動(dòng)運(yùn)輸特點(diǎn)：被運(yùn)送的物質(zhì)可被運(yùn)送的物質(zhì)可逆濃度梯度進(jìn)逆濃度梯度進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)入細(xì)胞內(nèi) 要消耗能量，必要消耗能量，必需有能量參加。需有能量參加。 有膜載體參加，有膜載體參加，膜載體發(fā)生構(gòu)膜載體發(fā)生構(gòu)型變化。型變化。 被運(yùn)送物質(zhì)不發(fā)被運(yùn)送物質(zhì)不發(fā)生任何變化。生任何變化。 細(xì)胞膜外 細(xì)胞膜 細(xì)胞膜內(nèi) 主動(dòng)運(yùn)輸模式圖ADP+PiATP恢復(fù)原構(gòu)象再循環(huán)結(jié)合構(gòu)象改變移位 Na+-K+-ATP Na+-K+-ATP酶系統(tǒng)酶系統(tǒng)Na+-K+-ATPaseNa+-K+-ATPase是存在于原生質(zhì)膜上的一種重要離是存在于原生質(zhì)膜上的一種重要離子通道蛋白子通道蛋白功能功能:

49、 :利用利用ATPATP能量將能量將Na+Na+由細(xì)胞內(nèi)由細(xì)胞內(nèi)“泵泵出胞外出胞外, ,并將并將K+“K+“泵泵入胞內(nèi)。入胞內(nèi)。該酶由大小兩個(gè)亞基組成該酶由大小兩個(gè)亞基組成MW: 12MW: 12萬(wàn)萬(wàn), 5.5, 5.5萬(wàn)）萬(wàn)）（4基團(tuán)轉(zhuǎn)移 指一類(lèi)既需特異性載體蛋白的參與，又需耗能指一類(lèi)既需特異性載體蛋白的參與，又需耗能的一種物質(zhì)運(yùn)送方式，其特點(diǎn)使溶質(zhì)在運(yùn)送前的一種物質(zhì)運(yùn)送方式，其特點(diǎn)使溶質(zhì)在運(yùn)送前后還會(huì)發(fā)生分子結(jié)構(gòu)的變化，因此不同于一般后還會(huì)發(fā)生分子結(jié)構(gòu)的變化，因此不同于一般的主動(dòng)運(yùn)送。的主動(dòng)運(yùn)送。 運(yùn)送對(duì)象舉例：葡萄糖、果糖、甘露糖、運(yùn)送對(duì)象舉例：葡萄糖、果糖、甘露糖、嘌呤、核苷、脂肪酸等。嘌呤、核苷、脂肪酸等。 運(yùn)送機(jī)制主要靠磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)。運(yùn)送機(jī)制主要靠磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)。 基因轉(zhuǎn)位是一種特殊的主動(dòng)運(yùn)輸，與