第五章微生物的營(yíng)養(yǎng)和培養(yǎng)基

第一節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)要素第二節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)類型第三節(jié)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的方式第四節(jié)培養(yǎng)基

第一節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)要素

不論是從元素水平還是營(yíng)養(yǎng)要素水平，微生物同其它生物存在著“營(yíng)養(yǎng)上的統(tǒng)一性”。具體的說，微生物有六種營(yíng)養(yǎng)要素，即碳源、氮源、能源、生長(zhǎng)因子、無(wú)機(jī)鹽和水，也有的書歸納為五種，其中少能源這一要素。異養(yǎng)微生物最易利用的碳源是糖類，其次是醇、酸和脂類，在糖類中，單糖優(yōu)于雙糖、多糖；淀粉優(yōu)于纖維素和幾丁質(zhì)；純多糖優(yōu)于雜多糖（瓊脂、木質(zhì)素），對(duì)異養(yǎng)微生物而言，碳源同時(shí)又是能源，所以碳源具有雙重功能的營(yíng)養(yǎng)物，有些生長(zhǎng)在動(dòng)物體內(nèi)的異養(yǎng)微生物，尤其腸、血、組織中的病原菌還需要10%（少量）的二氧化碳才能長(zhǎng)好。二、氮源：凡能提供微生物生長(zhǎng)、繁殖所需氮元素的營(yíng)養(yǎng)源稱為氮源。把微生物作為一個(gè)整體來考察,則它們能利用的氮源譜也是十分廣泛的。異養(yǎng)微生物對(duì)氮源的利用順序?yàn)镹·C·H·O（AA、胨蛋白）或N·C·H·O·X（蛋白質(zhì)、牛肉膏、酵母膏）＞N·H（NH3、銨鹽）＞N·O（硝酸鹽）＞N（氮）。氨基酸自養(yǎng)型生物：利用非氨基酸類的簡(jiǎn)單氮源（尿素、銨鹽、NO3-、N2）自行合成所需一切氨基酸的生物，包括植物和很多微生物。氨基酸異養(yǎng)型生物：只能吸收外源現(xiàn)成氨基酸為氮源的生物，包括所有動(dòng)物和大量異養(yǎng)微生物。四、生長(zhǎng)因子（growthfactor）：是一類微生物正常代謝必不可少，且不能由簡(jiǎn)單碳源、氮源自行合成的有機(jī)物，一般需要量很少，主要是維生素，另外還有堿基、卟啉、甾醇及胺類，生長(zhǎng)因子并非每種微生物都需從外界吸收，它在微生物體內(nèi)的功能主要是輔酶或輔基，如血清、酵母膏、玉米漿等可提供含量豐富的生長(zhǎng)因子。五、無(wú)機(jī)鹽：它主要提供微生物除碳、氮源以外的各種重要元素，凡是生長(zhǎng)所需濃度在10-3～10-4mol/L的叫大量元素，如P、S、K、Mg、Ca、Na和Fe等，凡所需濃度在10-6～10-8mol/L的叫微量元素，如Cu、Zn、Mn、Mo和Co等。培養(yǎng)基配制時(shí)，加入K2HPO4、MgSO4足以滿足大量元素，而微量元素不用另加，在一般化學(xué)試劑、天然水中足以。六、水：除少數(shù)微生物，如藍(lán)細(xì)菌是以水中的H還原CO2外，其他微生物都不以水為營(yíng)養(yǎng)，但在生命過程中是不可少的，故為營(yíng)養(yǎng)要素之一。第二節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)類型

微生物的營(yíng)養(yǎng)類型的分劃角度有：①以能源分：A光能營(yíng)養(yǎng)型，B化能營(yíng)養(yǎng)型。②以供氫體分：A有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型，B無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型。③以碳源分：A自養(yǎng)型，B異養(yǎng)型。④以合成氨基酸能力分：A氨基酸自養(yǎng)型，B氨基酸異養(yǎng)型。⑤以生長(zhǎng)因子分：A原養(yǎng)型或野生型，B營(yíng)養(yǎng)缺陷型。⑥以取食方式分：A滲透營(yíng)養(yǎng)型，B吞噬營(yíng)養(yǎng)型。⑦以取得死或活有機(jī)體分：A腐生型，B寄生型。但較多的是以能源或以碳源分的。也有以能源、供氫體和碳源統(tǒng)一劃分的。下述劃分，（一）首先以能源和供氫體劃分的。（二）則是以能源和碳源來劃分的。返回目錄營(yíng)養(yǎng)類型碳源能源代表微生物光能自養(yǎng)型以CO2作碳源日光藍(lán)細(xì)菌，綠硫細(xì)菌光能異養(yǎng)型以有機(jī)物作供H體還原CO2日光紅螺菌化能自養(yǎng)型CO2氧化無(wú)機(jī)物硝化細(xì)菌，硫化細(xì)菌化能異養(yǎng)型有機(jī)物氧化有機(jī)物大多數(shù)異養(yǎng)細(xì)菌如：大腸桿菌第三節(jié)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的方式一、單純擴(kuò)散（simplediffusion）也叫被動(dòng)運(yùn)輸（passivetransport），細(xì)胞膜這層疏水性屏障，可以通過物理擴(kuò)散方式吸收許多小分子、非電離分子，尤其是親脂性分子。通過這種方式運(yùn)送的物質(zhì)主要有CO2、O2、乙醇和某些氨基酸分子。但它不是細(xì)胞獲取營(yíng)養(yǎng)的主要方式。三、主動(dòng)運(yùn)輸（activetransport）是微生物吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要方式。其特點(diǎn)是有特異性載體蛋白。需要能（質(zhì)子勢(shì)、ATP等）改變構(gòu)象，可逆濃度梯度進(jìn)行。使生活在低營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的微生物濃縮獲得營(yíng)養(yǎng)。運(yùn)送的營(yíng)養(yǎng)主要有無(wú)機(jī)離子、有機(jī)離子和一些糖類。四、基團(tuán)移位（grouptranslocation）也需要特異性載體蛋白，又需要耗能的運(yùn)送方式，但被運(yùn)溶質(zhì)在運(yùn)送前后會(huì)發(fā)生分子結(jié)構(gòu)的變化，而不同于主動(dòng)運(yùn)送。主要用于運(yùn)送蔗糖、果糖、甘露糖、核苷酸、丁酸和嘌呤等，運(yùn)送的機(jī)制是靠磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)即磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）己糖磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)（TPS）其運(yùn)送步驟為：⑴熱穩(wěn)載體蛋白（HPr）的激活細(xì)胞內(nèi)高能磷酸化合物PEP的磷酸基團(tuán)將HPr激活HPr是一種低分子量的可溶性蛋白，結(jié)合在膜上，具有高能磷酸載體的作用。酶是一種可溶性細(xì)胞質(zhì)蛋白。第四節(jié)培養(yǎng)基

（mediumorculturemedium）

它是一種人工配制、適合微生物生長(zhǎng)繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物用的混合養(yǎng)料，其內(nèi)含有的微生物生長(zhǎng)所需要的六大營(yíng)養(yǎng)要素。二、培養(yǎng)基種類㈠按培養(yǎng)基的成分1.天然培養(yǎng)基（complexmediumorundefinedmedium）：利用動(dòng)、植物、微生物體或其提取物制成的無(wú)法知其成分，如肉湯蛋白胨培養(yǎng)基，麥芽汁培養(yǎng)基2.組合培養(yǎng)基（definedmedium）也稱合成培養(yǎng)基或綜合培養(yǎng)基(syntheticmedium)：用多種高純度化學(xué)試劑配制而成。各成分（包括微量元素）的量都確切知道的培養(yǎng)基，如細(xì)菌的蔗糖銨鹽培養(yǎng)基，放線菌的淀粉硝酸鹽培養(yǎng)基（高氏一號(hào)培養(yǎng)基），真菌的蔗糖硝酸鹽培養(yǎng)基（索氏培養(yǎng)基）。特點(diǎn)是成分精確，重演性高，價(jià)昂，配制麻煩，主要用以研究。3.半組合培養(yǎng)基（semi-definedmedium）：即含有天然成分又含有純化學(xué)試劑的培養(yǎng)基。如真菌的馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)基㈡按培養(yǎng)基的外觀物理狀態(tài)分1.固體培養(yǎng)基（solidmedium）①凝固培養(yǎng)基(solidifiedmedium)含1-2%瓊脂或5-12%的明膠。②非可逆性凝固培養(yǎng)基，指血清凝固的或無(wú)機(jī)硅膠配制的，凝固的不再熔化，硅膠平板是專用于化能自氧微生物分離、純化的。③天然固體培養(yǎng)基如麩皮、米糠、馬鈴薯片、麥粒芽、動(dòng)、植物組織等。④濾膜是一種堅(jiān)韌且?guī)в袩o(wú)數(shù)微孔的醋酸纖維薄膜，將之覆于營(yíng)養(yǎng)瓊脂等上面，可用于含菌量少的材料（水）的集菌。2.半固體培養(yǎng)基（semi-solidmedium）較固體培養(yǎng)基中的凝固劑少0.5%的瓊脂?？捎靡詣?dòng)力、噬菌體效價(jià)、微生物趨化性、厭氧菌培養(yǎng)基和菌種保藏等。3.液體培養(yǎng)基(liquidmedium)呈液體狀態(tài)的培養(yǎng)基㈢按培養(yǎng)基的功能分1.選擇性培養(yǎng)基（selectmedium）依某種微生物特殊的營(yíng)養(yǎng)要求或?qū)δ郴瘜W(xué)、物理因素的抗性而設(shè)計(jì)的培養(yǎng)基。可使混合菌樣中的劣勢(shì)菌變成優(yōu)勢(shì)菌，提高該菌的篩選效率。如用纖維素來富集纖維分解菌，石蠟油用于富集分解石油微生物。較濃的糖液富集酵母等?；蛘哂萌玖希ńY(jié)晶紫）抗生素和脫氧膽酸鈉等抑制某種微生物等。

2.鑒別性培養(yǎng)基(differentialmedium)在培養(yǎng)基中加入能與某一菌的無(wú)色代謝產(chǎn)物發(fā)生顯