第五章微生物的营养与培养基解析
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第五章微生物的营养与培养基介绍
第四章 微生物的营养
营养物质: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.
营 养:微生物获得和利用营养物质的过程。
营养物质是微生物生存的物质基础，而营养是微 生物维持和延续其生命形式的一种生理过程。
营养物质按照它们在机体中的生理作用不同，可以将它们区 分成六大类。
第一节 微生物的营养物质
α w=Pw/Pow 式中Pw代表溶液蒸汽压力, POw代表纯水蒸汽压力。
纯水α w为1.00,溶液中溶质越多, α w越小。
微生物一般在α w为0.60～0.99的条件下生长, α w过低时, 微生物生长的迟缓期延长,比生长速率和总生长量减少。 微生物不同，其生长的最适α w不同。
c. 氧化还原电位
第二节
微生物的营养营养类型
第三节 营养物质进入细胞的方式
营养物质能否进入细胞取决于三个方面的因素：
①营养物质本身的性质（相对分子量、质量、溶解性、 电负性等 ②微生物所处的环境（温度、PH等）； ③微生物细胞的透过屏障（原生质膜、细胞壁、荚 膜等）。
根据物质运输过程的特点，可将物质的运输方式分为
2.营养协调
培养基中营养物质浓度合适时微生物才能生长良好，营养物 质浓度过低时不能满足微生物正常生长所需，浓度过高时则可能 对微生物生长起抑制作用。 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（C/N）的 影响较大。 碳氮比指培养基中碳元素与氮元素的物质的量比值，有时也 指培养基中还原糖与粗蛋白之比。
明 胶
作氮源 极易 约25℃ 约20℃ 5%～12%
3.能源 能源：能为微生物的生命活动提供最初能量来源营养 物或辐射能
化学物质 能源谱
｛
营养物质: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.
营 养:微生物获得和利用营养物质的过程。
营养物质是微生物生存的物质基础，而营养是微 生物维持和延续其生命形式的一种生理过程。
营养物质按照它们在机体中的生理作用不同，可以将它们区 分成六大类。
第一节 微生物的营养物质
α w=Pw/Pow 式中Pw代表溶液蒸汽压力, POw代表纯水蒸汽压力。
纯水α w为1.00,溶液中溶质越多, α w越小。
微生物一般在α w为0.60～0.99的条件下生长, α w过低时, 微生物生长的迟缓期延长,比生长速率和总生长量减少。 微生物不同，其生长的最适α w不同。
c. 氧化还原电位
第二节
微生物的营养营养类型
第三节 营养物质进入细胞的方式
营养物质能否进入细胞取决于三个方面的因素：
①营养物质本身的性质（相对分子量、质量、溶解性、 电负性等 ②微生物所处的环境（温度、PH等）； ③微生物细胞的透过屏障（原生质膜、细胞壁、荚 膜等）。
根据物质运输过程的特点，可将物质的运输方式分为
2.营养协调
培养基中营养物质浓度合适时微生物才能生长良好，营养物 质浓度过低时不能满足微生物正常生长所需，浓度过高时则可能 对微生物生长起抑制作用。 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（C/N）的 影响较大。 碳氮比指培养基中碳元素与氮元素的物质的量比值，有时也 指培养基中还原糖与粗蛋白之比。
明 胶
作氮源 极易 约25℃ 约20℃ 5%～12%
3.能源 能源：能为微生物的生命活动提供最初能量来源营养 物或辐射能
化学物质 能源谱
｛
微生物学-第五章第六章
3
4 2
3
4
2
4. 无机盐
在机体中的生理功能主要是： 构成细胞组分（大量元素和微量元素）；
是微生物生长必不可少的一类营养物质，是构成酶活
性中心的组成部分、维持酶的活性； 调节并维持细胞的渗透压平衡、控制细胞的氧化还原 电位； 供给自养微生物生长的能源物质。
微量元素 微量元素是指那些在微生物生长过程中起重要作用， 而机体对这些元素的需要量极其微小的元素，通常
脂肪、磷脂 天然气、石油、石油馏分、石蜡油等
NaHCO3、CaCO3、白垩等 芳香族化合物、氰化物 蛋白质、肋、核酸等
3. 氮源 氮源物质常被微生物用来合成细胞中含氮物质，少数情况
下可作能源物质，如某些厌氧微生物在厌氧条件下可利用
某些氨基酸作为能源。 能被微生物所利用的氮源物质有蛋白质及其各类降解产物、 铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐、分子态氮、嘌呤、嘧啶、脲、 酰胺、氰化物。
需要量在10-6-10-8mol/L (培养基中含量)。微量元素
一般参与酶的组成或使酶活化。
无机盐及其生理功能
元素 化合物形式(常用) 生理功能
磷
硫 镁
KH2PO4，K2HPO4
(NH4)2SO4， MgSO4 MgSO4
核酸、核蛋白、磷脂、辅酶及ATP等高能分子的成 分，作为缓冲系统调节培养基pH
藻类 C5H8NO2
原生动物 C7H14NO3பைடு நூலகம்
第二节 微生物的营养物(P60)
微生物的营养物：凡能满足机体生长、繁殖和完成各种生理活 动所需的物质。 微生物获得与利用营养物质的过程称为营养。 1. 水
2. 碳素营养源：能供给微生物碳素营养的物质， 包括无机含碳化合物和有机含碳化合物。 3. 氮素营养源：能供给微生物氮素营养的物质； 无机氮源 有机氮源 4. 无机盐：磷酸盐、硫酸盐、氯化物、碳酸盐等； 5. 生长因子：VB族、VC、氨基酸、嘌呤、嘧啶、生物素、 烟碱等。
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4. 无机盐
在机体中的生理功能主要是： 构成细胞组分（大量元素和微量元素）；
是微生物生长必不可少的一类营养物质，是构成酶活
性中心的组成部分、维持酶的活性； 调节并维持细胞的渗透压平衡、控制细胞的氧化还原 电位； 供给自养微生物生长的能源物质。
微量元素 微量元素是指那些在微生物生长过程中起重要作用， 而机体对这些元素的需要量极其微小的元素，通常
脂肪、磷脂 天然气、石油、石油馏分、石蜡油等
NaHCO3、CaCO3、白垩等 芳香族化合物、氰化物 蛋白质、肋、核酸等
3. 氮源 氮源物质常被微生物用来合成细胞中含氮物质，少数情况
下可作能源物质，如某些厌氧微生物在厌氧条件下可利用
某些氨基酸作为能源。 能被微生物所利用的氮源物质有蛋白质及其各类降解产物、 铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐、分子态氮、嘌呤、嘧啶、脲、 酰胺、氰化物。
需要量在10-6-10-8mol/L (培养基中含量)。微量元素
一般参与酶的组成或使酶活化。
无机盐及其生理功能
元素 化合物形式(常用) 生理功能
磷
硫 镁
KH2PO4，K2HPO4
(NH4)2SO4， MgSO4 MgSO4
核酸、核蛋白、磷脂、辅酶及ATP等高能分子的成 分，作为缓冲系统调节培养基pH
藻类 C5H8NO2
原生动物 C7H14NO3பைடு நூலகம்
第二节 微生物的营养物(P60)
微生物的营养物：凡能满足机体生长、繁殖和完成各种生理活 动所需的物质。 微生物获得与利用营养物质的过程称为营养。 1. 水
2. 碳素营养源：能供给微生物碳素营养的物质， 包括无机含碳化合物和有机含碳化合物。 3. 氮素营养源：能供给微生物氮素营养的物质； 无机氮源 有机氮源 4. 无机盐：磷酸盐、硫酸盐、氯化物、碳酸盐等； 5. 生长因子：VB族、VC、氨基酸、嘌呤、嘧啶、生物素、 烟碱等。
第五章微生物营养与培养基习题及答案
第五章微生物营养习题及参考答案一、名词解释1．生长因子：2．选择培养基(seclected media)：3．基础培养基4．合成培养基5．化能异养微生物6．化能自养微生物7．光能自养微生物8．光能异养微生物9.单纯扩散10.促进扩散11.主动运输12.基团移位的内源调节14.渗透压15.水活度二、填空题1．微生物生长繁殖所需六大营养要素是、、、、和等。
2．碳源物质为微生物提供和，碳源物质主要有、、、、等。
3．生长因子主要包括、和，其主要作用是、。
4．根据，微生物可分为自养型和异养型。
5．根据，微生物可分为光能营养型和化能营养型。
6．根据，微生物可分为无机营养型和有机营养型。
7．根据碳源、能源和电子供体性质的不同，微生物的营养类型可分为、、和。
8．按用途划分，培养基可分为、、和等4种类型。
9．常用的培养基凝固剂有、和。
10．营养物质进入细胞的方式有、、和。
三、选择题（4个答案选1）1．下列物质可用作生长因子的是（）。
A.葡萄糖B.纤维素 D.叶酸2．大肠杆菌属于（）型的微生物。
A.光能无机自养B.光能有机异养C.化能无机自养D.化能有机异养3．硝化细菌属于（）型的微生物。
A.光能无机自养B.光能有机异养C.化能无机自养D.化能有机异养4．某种细菌可利用无机物为电子供体而有贾稀为碳源，属于（）型的微生物。
A.兼养型B.异养型C.自养型D.原养型5、化能无机自养微生物可利用（）为电子供体。
6．用来分离产胞外蛋白酶菌株的酪素培养基是一种（）。
A.基础培养基B.加富培养基C.选择培养基D.鉴别培养基7、固体培养基中琼脂含量一般为（）。
%8．用来分离固氮菌的培养基中缺乏氮源，这种培养基是一种（）。
A.基础培养基B.加富培养基C.选择培养基D.鉴别培养基9．水分子可通过（）进入细胞。
A.主动运输B.扩散C.促进扩散D.基团转位10．被运输物质进入细胞前后物质结构发生变化的是（）。
A．主动运输 B.扩散 C.促进扩散 D.基团转位四、是非题1．某些假单胞菌可以利用多达90多种以上的碳源物质。
第五章 微生物生长与培养
同一种微生物的菌体生长和生产性状的表现对营 养物质的要求也会表现出不同。
1.选择和配制培养基的原则和方法
（1）营养物质组成合理，浓度适当，满足菌体 生长需要； （2）在一定条件下，各原料之间不发生化学反 应，理化性质相对稳定； （3）粘度适中，具有适当渗透压； （4）生产中选用的原材料尽量因地制宜，以降 低成本； （5）理化性质适宜，pH、氧化还原电动势也要 满足一定的要求。
样。
在微生物培养和发酵研究中，也需要研究微生物
培养的最佳氮源
生理酸性盐:
微生物代谢后形成酸性物质的某些无
机氮源 如(NH4)2SO4
生理碱性盐: 微生物代谢后产生碱性物质的某些无 机氮源 如 KNO3 生理酸性盐和生理碱性盐具有稳定调节发酵过程中 PH的积极作用。
表 氮源对恶臭假单胞菌 NA-1 菌株生长和酶形成的影响 氮源 硫酸铵 氯化铵 蛋白胨 酵母粉 尿素 谷氨酸 肉汁 硝酸钠 生物量(mg/mL) 1.45 1.33 3.88 4.07 2.53 5.07 3.74 2.62 烟酸羟基化酶活性(unit/mL) 0.002 0.000 0.301 0.288 0.111 0.045 0.371 0.114
②液体好氧培养方法
a. 摇瓶震荡培养箱
b. 台式磁力搅拌不锈钢发酵罐
c. 工业通用型搅拌发酵罐
2.厌氧培养方法
微生物厌氧培养箱
（二）微生物纯培养与混合培养
含有一种以上微生物的培养称作混合培养。自 然环境如土壤和水中，通常栖息着的是许多不同微 生物混杂在一起的群体。 微生物学中将在实验条件下从一个单细胞繁殖得 到的后代称为纯培养。 研究微生物生长通常采用微生物纯培养。
成分中，可以满足微生物生长的需要，一般不需要 额外添加。
1.选择和配制培养基的原则和方法
（1）营养物质组成合理，浓度适当，满足菌体 生长需要； （2）在一定条件下，各原料之间不发生化学反 应，理化性质相对稳定； （3）粘度适中，具有适当渗透压； （4）生产中选用的原材料尽量因地制宜，以降 低成本； （5）理化性质适宜，pH、氧化还原电动势也要 满足一定的要求。
样。
在微生物培养和发酵研究中，也需要研究微生物
培养的最佳氮源
生理酸性盐:
微生物代谢后形成酸性物质的某些无
机氮源 如(NH4)2SO4
生理碱性盐: 微生物代谢后产生碱性物质的某些无 机氮源 如 KNO3 生理酸性盐和生理碱性盐具有稳定调节发酵过程中 PH的积极作用。
表 氮源对恶臭假单胞菌 NA-1 菌株生长和酶形成的影响 氮源 硫酸铵 氯化铵 蛋白胨 酵母粉 尿素 谷氨酸 肉汁 硝酸钠 生物量(mg/mL) 1.45 1.33 3.88 4.07 2.53 5.07 3.74 2.62 烟酸羟基化酶活性(unit/mL) 0.002 0.000 0.301 0.288 0.111 0.045 0.371 0.114
②液体好氧培养方法
a. 摇瓶震荡培养箱
b. 台式磁力搅拌不锈钢发酵罐
c. 工业通用型搅拌发酵罐
2.厌氧培养方法
微生物厌氧培养箱
（二）微生物纯培养与混合培养
含有一种以上微生物的培养称作混合培养。自 然环境如土壤和水中，通常栖息着的是许多不同微 生物混杂在一起的群体。 微生物学中将在实验条件下从一个单细胞繁殖得 到的后代称为纯培养。 研究微生物生长通常采用微生物纯培养。
成分中，可以满足微生物生长的需要，一般不需要 额外添加。
微生物营养和培养基
注意：
“碳源谱广泛”是针对整个微生物界来说的， 对某一具体微生物来说，差异很大。 对一切异养菌来说，其碳源可同时兼作能源， 因此碳源是它们的双功能营养物。 对天然来源的碳源营养物（如糖蜜、淀粉质原 料）来说，除主要提供碳源营养外，其中还含 有氨基酸、无机盐等多种营养成分。
2.2 氮源 在微生物生长繁殖过程中，能为其提供氮素营养来源 的物质称氮源。即，是用来满足菌体物质中或代谢产 物中的氮素需要的营养物质。
④运输速率与膜内外物质的浓度差成正比
⑤参与运输的物质的分子结构不发生本身 变化，但运输速度加快
通过促进扩散进入细胞的营养物质主要有氨基酸、单糖、 维生素及无机盐等。一般微生物通过专一的载体蛋白运输相应 的物质，但也有微生物对同一物质的运输由一种以上的载体蛋 白来完成。
3．主动运输
主动运输是广泛存在于微生物中的一种主要的物质运输方式。 它的一个重要特点是物质运输过程中需要消耗能量和载体， 而且可以进行逆浓度运输。用于各种离子和一些糖类的运输。
一般而言，能利用有机氮的也以利用无机氮 但是，能利用无机氮的不一定能利用有机氮。
按对氨基酸的需要的不同，可将微生物生物分为：
氨基酸自养型生物：不需要氨基酸做氮源，能利用尿 素、铵盐、硝酸盐甚至氮气等自行合成所需氨基酸的 生物 氨基酸异养型生物：需要从外界吸收现成的氨基酸做
氮源才能满足需要的
2.3 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，称能源。
4．化能有机异养型（化能异养型）
生长所需要的能量均来自有机物氧化过程中放出的化学能； 有机物通常既是碳源也是能源； 生长所需要的碳源主要是一些有机化合物，如淀粉、 糖类、纤维素、有机酸等。 大多数细菌、真菌、原生动物都是化能有机异养型 微生物；
第五章 微生物营养
2、化能自养型微生物
2 NH 3 3O 2 2 H 2O
亚硝酸细菌
2 HNO2 4 H 4OH 能量
CO 2 4 H CH 2O H 2O
3、光能异养型微生物
光 CO 2 2CH 3CHOH CH 2O H 2O 2CH 3COCH 3 光合色素
镁
MgSO4
钙 钠 钾 铁
CaCl2,Ca(NO3)2 NaCl KH2PO4,K2HPO4 Fe SO4
微量元素
缺乏：
导致细胞生理活性降低，甚至停止生长。
过量： 对机体产生毒害作用，特别是单独一种微量元素过 量时产生的危害大。
微量元素与生理功能
元素 锌 锰 生理功能 存在于乙醇脱氢酶、乳酸脱氢酶、碱性磷酸酶、醛缩 酶、RNA与DNA聚合酶中 存在于过氧化物歧化酶、柠檬酸合成酶中
厌氧菌－－在厌氧和糖类缺乏条件下，可作氮源提供能量
（2）固氮微生物可以利用分子态的氮合成所需的物质
（3）速效氮源：以还原态氮或可降解产物等形式存在。 可直接接收、利用 迟效氮源：蛋白质等需经降解方被机体吸收利用。 利用产物的积累。
C/N比：是指微生物培养基中所含的碳源中碳原子的摩 尔数与氮源中氮原子的摩尔数之比。
次级主动运输 是指初级主动运输过程中偶联其他物质的运输。 同向：物质与质子通过同一载体按同一方向运输。
逆向：物质与质子通过同一载体按相反方向运输。
一、培养基配制的原则
1、选择适宜的营养物质 2、营养物质浓度及配比合适 3、控制pH条件 4、控制氧化还原电位 5、原料来源的选择 6、灭菌处理
二、培养基的类型及应用 天然培养基 按成分不同划分 合成培养基
固体培养基
按物理状态分
第5章-微生物的营养-PPT课件
微生物各营养类型的比较
第五节 培 养 基
培养基(medium) ：由人工配制的，供给微生物生 长繁殖或积累代谢产物所用的营养基质 。 配制培养基的基本原则
适合微生物的营养特点 调配好培养基中各种营养成分比例
第五节 培 养 基
培养基的类型
细菌培养基：营养肉汤(nutrient broth) 放线菌培养基：高氏一号培养基 霉菌培养基：察氏(Czapek)培养基
营养缺陷型(auxotroph)：丧失合成一种或多种生 长因子能力的微生物。
第二节 微生物细胞的化学组成
细胞中主要组成元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫(占细胞 干重的97％)。
第三节 物质的运输
微生物吸收营养物质，排泄代谢产物，依靠细胞膜完成
对营养物质的要求：分子大小能通过细胞膜
物质运输方式
单纯扩散 促进扩散 主动运输 基团转位
大量元素：硫、磷、钾、钠、钙、镁等 微量元素：铜、锌、锰、钴、钼等
第一节 微生物的营养物质
主要矿质元素的生理功能
P68 表5-1
第一节 微生物的营养物质
生长因子
生长因子(growth factor) ：某些微生物不能从普 通的碳源、氮源物质合成，而只有通过外源供给才 能满足机体生长需要的有机物质。 微生物所需的生长因子：维生素、氨基酸和碱基
3.鉴别培养基(differential medium)
4.加富培养基(enrichment medium)
第五节 培 养 基
培养基的类型
1.固体培养基(solid medium)
2.液体培养基(liquid medium)
3.半固体培养基(semisolid medium)
思考题
1.微生物需要哪些营养物质?这些类营养物质 在微生物细胞内的作用是什么? 2.微生物运输营养物质的方式有哪几种? 3.微生物有哪几种营养类型，它们的划分依据 是什么? 4.什么是培养基?配制培养基应遵循哪些原则? 5.按照培养基的用途可分为哪几种培养基?
第五节 培 养 基
培养基(medium) ：由人工配制的，供给微生物生 长繁殖或积累代谢产物所用的营养基质 。 配制培养基的基本原则
适合微生物的营养特点 调配好培养基中各种营养成分比例
第五节 培 养 基
培养基的类型
细菌培养基：营养肉汤(nutrient broth) 放线菌培养基：高氏一号培养基 霉菌培养基：察氏(Czapek)培养基
营养缺陷型(auxotroph)：丧失合成一种或多种生 长因子能力的微生物。
第二节 微生物细胞的化学组成
细胞中主要组成元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫(占细胞 干重的97％)。
第三节 物质的运输
微生物吸收营养物质，排泄代谢产物，依靠细胞膜完成
对营养物质的要求：分子大小能通过细胞膜
物质运输方式
单纯扩散 促进扩散 主动运输 基团转位
大量元素：硫、磷、钾、钠、钙、镁等 微量元素：铜、锌、锰、钴、钼等
第一节 微生物的营养物质
主要矿质元素的生理功能
P68 表5-1
第一节 微生物的营养物质
生长因子
生长因子(growth factor) ：某些微生物不能从普 通的碳源、氮源物质合成，而只有通过外源供给才 能满足机体生长需要的有机物质。 微生物所需的生长因子：维生素、氨基酸和碱基
3.鉴别培养基(differential medium)
4.加富培养基(enrichment medium)
第五节 培 养 基
培养基的类型
1.固体培养基(solid medium)
2.液体培养基(liquid medium)
3.半固体培养基(semisolid medium)
思考题
1.微生物需要哪些营养物质?这些类营养物质 在微生物细胞内的作用是什么? 2.微生物运输营养物质的方式有哪几种? 3.微生物有哪几种营养类型，它们的划分依据 是什么? 4.什么是培养基?配制培养基应遵循哪些原则? 5.按照培养基的用途可分为哪几种培养基?
第五章微生物营养与培养基答案
一．填空1．培养基应具备微生物生长所需要的六大营养要素是_碳源___、__氮源__、__能源__、___无机盐___、__生长因子__和¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬____水___。
2．碳源物对微生物的功能是__提供碳素来源__和__能量来源__，微生物可用的碳源物质主要有___糖类_、___有机酸_、__脂类_、__烃__、__ CO2及碳酸盐__等。
３．微生物利用的氮源物质主要有_蛋白质_、_铵盐_、_硝酸盐__、_分子氮__、__酰胺_等，而常用的速效Ｎ源如__玉米粉__，它有利于___菌体生长___；迟效Ｎ源如__黄豆饼粉__、__花生饼粉_，它有利于___代谢产物的形成______。
４．无机盐对微生物的生理功能是__作为酶活性中心的组成部分_、__维持生物大分子和细胞结构的稳定性_____ 、_调节并维持细胞的渗透压平衡__ 和_控制细胞的氧化还原电位和作为某些微生物生长的能源物质等_。
５．微生物的营养类型可分为__光能无机自养型__、__光能有机异养型__、_化能无机自养型和_化能有机异养型_。
微生物类型的可变性有利于_提高微生物对环境条件变化的适应能力_。
６．生长因子主要包括_维生素_、__氨基酸_和__嘌呤及嘧啶_，它们对微生物所起的作用是__作为酶的辅基或辅酶参与新陈代谢_、_维持微生物正常生长_、_为合成核柑、核苷酸和核酸提供原料__。
７．在微生物研究和生长实践中，选用和设计培养基的最基本要求是__选择适宜的营养物质_、_营养物的浓度及配比合适_、_物理、化学条件适宜_、_经济节约_和__精心设计、试验比较_。
８．液体培养基中加入CaCO３的目的通常是为了__调节培养基的pH值___。
９．营养物质进入细胞的方式有__单纯扩散__、__促进扩散__、_主动运输__和___基团移位_，而金黄色葡萄球菌是通过___主动运输__方式运输乳糖，大肠杆菌又是通过_基团移位__方式运输嘌呤和嘧啶的。
微生物的营养及培养基概述 培养基的类型及配制原则
定义
人工配制的适合于不同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 。
培养基的类型 培养基的配制原则
培养基的类型
按照化学组成分为
天然培养基
例：马铃薯、 淀粉等
合成培养基
例：高氏1号培 养基
半合成培养基
例：马铃薯蔗 糖培养基
按照物理状态分
液体培养基 不添加琼脂
➢ 注意各种营养物质的浓度与配比 营养物的浓度：在一般情况下，浓度合适的营养物质才
对微生物表现出良好作用，浓度大时对微生物生长起抑制 作用，浓度小时不能满足微生物生长的需要。
各营养物质之间的浓度比：培养基中各营养物质之间的 浓度比直接影响微生物的生长与繁殖和（或）代谢产物的 形成与积累，尤其是碳氮比（C／N）（碳氮比一般指培 养基中元素碳与元素氮的比值，有时也指培养基中还原糖 与粗蛋白两种成分含量之比）的影响更为明显。例如在微 生物的谷氨酸发酵中，培养基的C／ N为4：l时，菌体大量 繁殖，谷氨酸积累少；当C／N为3：1时，菌体繁殖受到抑 制，而谷氨酸大量增加。
➢ 控制培养基的PH值 各类微生物生长的最适pH各不相同，细菌与放线菌生长
的pH在7—7.5之间，酵母菌与霉菌生长的pH值在4-5之间。 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。
固体培养基
琼脂添加量： 1.5%-2.0%
.8%
根据用途划分
加富培养基 作用：菌种分 离筛选
鉴别培养基
例如：用于显 色反应
选择培养基
人工配制的适合于不同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 。
培养基的类型 培养基的配制原则
培养基的类型
按照化学组成分为
天然培养基
例：马铃薯、 淀粉等
合成培养基
例：高氏1号培 养基
半合成培养基
例：马铃薯蔗 糖培养基
按照物理状态分
液体培养基 不添加琼脂
➢ 注意各种营养物质的浓度与配比 营养物的浓度：在一般情况下，浓度合适的营养物质才
对微生物表现出良好作用，浓度大时对微生物生长起抑制 作用，浓度小时不能满足微生物生长的需要。
各营养物质之间的浓度比：培养基中各营养物质之间的 浓度比直接影响微生物的生长与繁殖和（或）代谢产物的 形成与积累，尤其是碳氮比（C／N）（碳氮比一般指培 养基中元素碳与元素氮的比值，有时也指培养基中还原糖 与粗蛋白两种成分含量之比）的影响更为明显。例如在微 生物的谷氨酸发酵中，培养基的C／ N为4：l时，菌体大量 繁殖，谷氨酸积累少；当C／N为3：1时，菌体繁殖受到抑 制，而谷氨酸大量增加。
➢ 控制培养基的PH值 各类微生物生长的最适pH各不相同，细菌与放线菌生长
的pH在7—7.5之间，酵母菌与霉菌生长的pH值在4-5之间。 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。
固体培养基
琼脂添加量： 1.5%-2.0%
.8%
根据用途划分
加富培养基 作用：菌种分 离筛选
鉴别培养基
例如：用于显 色反应
选择培养基
微生物的营养和培养基--培养基
d).氮源过多，会使菌体生长过旺，pH偏高，不利于代谢产物的 积累；氮源不足，则菌体繁殖量少，影响产量；
f).碳源过多，易形成较低的pH；碳源不足，易引起菌体的衰老
一、培养基
２ 培养基配制原则
➢ 条件适宜：物理化学条件适宜； ➢ pH条件适宜：各类微生物的最适生长pH值各不相同；
➢在微生物的生长和代谢过程中，培养基的初始pH值会发生改变； ➢为了维持培养基pH的相对恒定，通常在培养基中加入pH缓冲剂，或在进行 工业发酵时补加酸、碱。
微生物学基础
单元五 微生物的营养和培养基
项目二 微生物的培养基
一、培养基
1 培养基概述 ➢ 定义：由人工配制的、适合于不同微生物生长繁殖 或积累代谢产物用的营养物质（混合养料）； ➢ 特点：具备微生物所需要的五大营养要素（碳源、 氮源、能源、无机盐、生长因子、水），且应比例 适当；一旦配成必须立即灭菌； ➢ 用途： ➢ 促使微生物生长； ➢ 积累代谢产物； ➢ 分离微生物菌种； ➢ 鉴定微生物种类； ➢ 微生物细胞计数； ➢ 菌种保藏； ➢ 制备微生物制品。
一、培养基
２
培养基配制原则
➢ 经济节约：根据培养目的选择原料及其来源； ➢ 培养目的：a).是培养菌体还是积累代谢产物？ 培养菌体时：氮源含量宜高（碳氮比低） b).是实验室种子培养还是大规模发酵？ 种子培养时：精；规模发酵时：粗
c).代谢产物是初级代谢产物还是次级代谢产物？
次级代谢产物时：要加入特殊元素；
一、培养基
２ 培养基配制原则
➢ 目的明确：培养基组分满足微生物的需要； ➢ 营养协调：营养物的浓度与比例应恰当； ➢ 条件适宜：物理化学条件适宜（pH、渗透压、水活度aw、氧化还原电势）； ➢ 经济节约：根据培养目的选择原料及其来源。
f).碳源过多，易形成较低的pH；碳源不足，易引起菌体的衰老
一、培养基
２ 培养基配制原则
➢ 条件适宜：物理化学条件适宜； ➢ pH条件适宜：各类微生物的最适生长pH值各不相同；
➢在微生物的生长和代谢过程中，培养基的初始pH值会发生改变； ➢为了维持培养基pH的相对恒定，通常在培养基中加入pH缓冲剂，或在进行 工业发酵时补加酸、碱。
微生物学基础
单元五 微生物的营养和培养基
项目二 微生物的培养基
一、培养基
1 培养基概述 ➢ 定义：由人工配制的、适合于不同微生物生长繁殖 或积累代谢产物用的营养物质（混合养料）； ➢ 特点：具备微生物所需要的五大营养要素（碳源、 氮源、能源、无机盐、生长因子、水），且应比例 适当；一旦配成必须立即灭菌； ➢ 用途： ➢ 促使微生物生长； ➢ 积累代谢产物； ➢ 分离微生物菌种； ➢ 鉴定微生物种类； ➢ 微生物细胞计数； ➢ 菌种保藏； ➢ 制备微生物制品。
一、培养基
２
培养基配制原则
➢ 经济节约：根据培养目的选择原料及其来源； ➢ 培养目的：a).是培养菌体还是积累代谢产物？ 培养菌体时：氮源含量宜高（碳氮比低） b).是实验室种子培养还是大规模发酵？ 种子培养时：精；规模发酵时：粗
c).代谢产物是初级代谢产物还是次级代谢产物？
次级代谢产物时：要加入特殊元素；
一、培养基
２ 培养基配制原则
➢ 目的明确：培养基组分满足微生物的需要； ➢ 营养协调：营养物的浓度与比例应恰当； ➢ 条件适宜：物理化学条件适宜（pH、渗透压、水活度aw、氧化还原电势）； ➢ 经济节约：根据培养目的选择原料及其来源。
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运送抑制剂
无
有
有
有
运送对象举例 水、O2 糖、SO42-氨基酸 乳糖 葡萄糖\嘌呤
第四节 培养基
培养基是人工配制的，适合微生物生长繁殖或产生代 谢产物的营养基质。 培养基几乎是一切对微生物进行研究和利用工作的基础
任何培养基都应该具备微生物生长所需要六大营养要素：
碳源、氮源、无机盐、能源、生长因子、水
第四章 微生物的营养
营养物质: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.
营 养:微生物获得和利用营养物质的过程。
营养物质是微生物生存的物质基础，而营养是微 生物维持和延续其生命形式的一种生理过程。
营养物质按照它们在机体中的生理作用不同，可以将它们区 分成六大类。
第一节 微生物的营养物质
常用的蛋白质类氮源包括蛋白胨、鱼粉、蚕蛹、黄豆饼 粉、玉米浆、牛肉浸膏、酵母浸膏等
3.能源
能源：能为微生物的生命活动提供最初能量来源营养 物或辐射能
｛ 化学物质
有机物
化能异养微生物的能源
｛ 能源谱
无机物 化能自养微生物的能源
辐射能 光能自养和光能异养微生物的能源
在配制培养基时，首选加入磷酸氢二 钾和硫酸镁，基本可以同时提供4种需 要量最大的元素。
｛ ｛｛ 氮源谱
有机氮 无机氮
蛋白质 核酸 氨基酸 尿素
NH3 铵盐 硝酸盐
N2
按氮源的不同，生物可分为：
氨基酸自养型生物：一部分微生物是不需要利用氨基酸 作为氮源的，但能把尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮气等简 单氮源自行合成自身所需要氨基酸。 氨基酸异养型生物：反之，凡需要从外界吸收现成的氨 基酸作为氮源的微生物。
特异载体蛋白 无
有
有
有
运送速度
慢
快
快
快
溶质运送方向 由浓至稀 由浓至稀 由稀至浓 由稀至浓
平衡时内外浓度 内外相等 内外相等 内部高 内部高
运送分子
无特异性 特异性
特异性 特异性
能量消耗
不需要 需要
需要
需要
运送前后溶质 分子不变 不变
不变
改变
载体饱和效应
无
有
有
有
与溶质类似物 无竞争性 有竞争性 有竞争性 有竞争性
营养物质主要功用：①供给微生物合成细 胞物质的原料；②用以产生能量；③有的 营养物如维生素主要用于调节新陈代谢。
1.碳源
（1）定义
凡是能提供微生物细胞物质和代谢产物中碳素来源的营养物称 为碳源。
1.氮源 凡是能被用来构成菌体物质中或代谢产物中氮素来源 的营养物质称为氮源。
氮是组成微生物蛋白质、酶和核酸的成分。
3．主动运输
4．基团移位
基团移位是另一种类型的主动运输，它与主动运输相比， 营养物质在运输过程中发生了化学变化（糖在运输的过程中发 生了磷酸化）。其余特点与主动运输相同。
基团转位又称为磷酸烯醇式丙酮酸--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I、酶II （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（HPr）。
2．协助扩散
①不消耗能量
②参与运输的物质本身的分子结构不发生变化
特
点
③不能进行逆浓度运ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ。
④运输速率与膜内外物质的浓度差成正比
⑤需要细胞膜上的载体蛋白（透过酶）参与
⑥被运输物质与载体蛋白有高度的特异性
通过促进扩散进入细胞的营养物质主要有氨基酸
、单糖、维生素及无机盐等。一般微生物通过专一的 载体蛋白运输相应的物质，但也有微生物对同一物质 的运输由一种以上的载体蛋白来完成。
5.生长因子
生长因子：那些微生物生长所必需而且需要量很小， 但微生物自身不能合成的或合成量不足以满足机体生 长需要的有机化合物
根据生长因子的化学结构和它们在机体中的生理 功能的不同,可将生长因子分为维生素(vitamin)、 氨基酸与嘌呤及嘧啶三大类。
生长因子可以从酵母膏、玉米浆、麦芽汁、血液 或血清中获得。
一、微生物细胞的化学组成 构成微生物细胞的物质基础是各种化学元素！
主要元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙等 占细菌细胞干重的97%
微量元素：锌、锰、氯、钼、硒、钴、铜等
组成微生物细胞的各类化学元素的比例常 因微生物种类的不同而不同。
不仅如此，微生物细胞的化学元素组成也 常随菌龄及培养条件的不同而在一定范围 内发生变化。
尿嘧啶 0-4ug
肠膜状串珠菌（Leuconostoc mesenteroides） 吡哆醛 0.025ug
6.水 生理功能主要有 ①起到溶剂与运输介质的作用；
②参与细胞内一系列化学反应；
③维持蛋白质、核酸等生物大分子稳定的天然构象； ④热的良好导体； ⑤通过水合作用与脱水作用控制由多亚基组成的结构
第二节 微生物的营养营养类型
第三节 营养物质进入细胞的方式
营养物质能否进入细胞取决于三个方面的因素：
①营养物质本身的性质（相对分子量、质量、溶解性、 电负性等
②微生物所处的环境（温度、PH等）；
③微生物细胞的透过屏障（原生质膜、细胞壁、荚 膜等）。
根据物质运输过程的特点，可将物质的运输方式分为
微生物
生长因子 需要量（ml-1
III型肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae） 胆碱
6ug
金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）
硫胺素 0.5ng
白喉棒杆菌（Cornebacterium diphtherriae） B-丙氨酸 1.5ug
破伤风梭状芽孢杆菌（Clostridium tetani）
自由扩散 促进扩散 主动运输 基团转移
1．自由扩散
原生质膜是一种半透性膜，营养物质通过原生质 膜上的小孔，由高浓度的胞外环境向低浓度的胞内进 行扩散。
特点
①物质在扩散过程中没有发生任何反应； ②不消耗能量；不能逆浓度运输； ③运输速率与膜内外物质的浓度差成正比
水是唯一可以通过扩散自由通过原生质膜的分子， 脂肪酸、乙醇、甘油、一些气体（O2、CO2）及某些 氨基酸在一定程度上也可通过自由扩散进出细胞。
PEP-P + HPr → HPr-p + 丙酮酸 P - HPr +糖→糖-P +HPr
基团转移主要存在于厌氧型和兼性厌氧型细胞中， 主要用于糖的运输，脂肪酸、核苷、碱基等也可以通 过这种方式运输。
每输入一分子葡萄糖要消耗一个ATP
四种运送营养方式的比较
比较项目 单纯扩散 促进扩散 主动运输 基团移位