第四章 微生物的营养和培养基
微生物学(周德庆版)第四章 微生物的营养和培养基
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50
2.鉴别性培养基(differential medium) 培养基中加能与某一菌的无色代谢产物发
生显色反应的指示剂,从而用肉眼就能使 该菌菌落与外形相似的它种菌落相区分的 培养基,就称鉴别性培养基。
丙酮酸+P-HPr
HPr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。
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2、糖被磷酸化后运入膜内
膜外环境中的糖先与外膜表面的酶2结合,再
被转运到内膜表面。这时,糖被P-HPr上的
磷酸激活,并通过酶2的作用将糖-磷酸释放
到细胞内。
酶2
P-HPr+糖 糖-P +HPr
28
29
以纤代糖 以国代进
42
二、4 种方法
生态模拟 参阅文献 精心设计 试验比较
43
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
途可将培养分成多种类型。
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,难以说
一 )
天然培养基
出其确切成分的培养基。
按
牛肉膏蛋白胨培养基、麦芽汁培养基
(NH4)2SO4, NH4NO3等 KNO3等 空气
7
按氮源的不同生物可分为: 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 氨基酸异养型生物:现成氨基酸
8
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,称为能源。
无机物:化能自养菌的能源:NH4+、NO2-、S、H、H2S、Fe2+等。 单功能营养物、双功能营养物、三功能营养物
第四章 微生物的营养和培养及
第四章 微生物的营养与培养基目的要求:通过本章的课堂教学,使学生了解微生物营养类型的特点及多样性,以及根据不同微生物各自的营养要求,配制相应的培养基对微生物培养的理论知识,为今后对微生物的研究与利用打下基础。
教学内容:1、微生物的6类营养要素2、微生物的营养类型3、营养物质进入细胞的方式单纯扩散(simple diffusion)促进扩散(facilitated diffusion)主动运输(active transport)基团移位(group translocation)4、培养基(media)配制的原则5、培养基的种类重点内容:微生物 营养类型营养物质进入细胞的方式培养基(media)配制的原则及主要培养基类型营养(nutrition):微生物CUN 从外部环境中摄取对其生命活动必须的能量和物质,以满足其生长和繁殖等生理活动的过程。
营养物质(nutrient):那些能够满足机体生长、繁殖和完成各种生理活动所需要的物质称为营养物质。
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。
第一节 微生物的六种营养要素一、微生物细胞的化学组成细胞化学元素组成:主要元素: 包括碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁等,碳、氢、氧、氮、磷、硫等微量元素: 包括锌、锰、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。
微生物细胞组成:有机物、无机物和水。
有机物:主要包括蛋白质、糖、脂、核酸、维生素以及它们的降解产物和一些代谢产物等物质。
无机物:是指与有机物相结构或单独存在于细胞中的无机盐(inorganic salt)等物质。
水:细胞维持正常生命活动所不可少的,一般可占细胞重量的70%-90%。
二、微生物的营养要素营养物质按照它们在机体中的生理作用不同,可以将它们区分成碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水。
1、碳源:在微生物生长过程中能满足微生物生长繁殖所需碳元素的营养物质称为碳源。
碳源物质在细胞内经过一系列复杂的化学变化后成为微生物自身的细胞物质(如糖类、脂类、蛋白质等)和代谢产物,同时绝大部分碳源物质在细胞内生化反应过程中还能为机体提供维持生命活动所需的能源,因此碳源物质通常也是能源物质。
yd第四章 微生物的营养和培养基
生长因子是一类调节微生物正常代谢必不可少,但素、AA、碱基等。其主要功能是参与合成核酸和辅酶,如嘌呤和嘧啶。提供生 长因子的物质包括酵母膏、玉米浆、麦芽汁、复合维生素等营养物质。 五、无机盐
以 CO2 或碳酸盐作为唯一或主要碳源,以氧化无机物释放的化学能为能源,利用电子供 体如氢气、硫化氢、二价铁离子或亚硝酸盐等使 CO2 还原成细胞物质。这类微生物主要有硫 化细菌、硝化细菌、氢细菌与铁细菌。它们在自然界物质转换过程中起着重要的作用。 三、光能有机营养型以 CO2 和简单有机物为基本碳源,以有机物(如异丙醇)作为供氢体, 利用光能将 CO2 还原成细胞物质。红螺菌属中的一些细菌属于此种营养类型。四、化能有机 营养型
这类微生物以有机化合物为碳源,利用有机化合物氧化过程中产生的化学能为能源,以 有机物作为供氢体进行生长的微生物,称为化能异养微生物。多数微生物属于化能异养型, 其生长所需要能源和碳源通常来自同一种有机物。其中,化能异养型又依据所利用的有机物 特性,分为腐生型和寄生型。
营养类型的划分不是绝对的,不同生活条件下,可相互转变。 4.3 营养物进入细胞的方式 一、单纯扩散(simple diffusion)
1. 热稳载体蛋白(HPr)的激活。HPr 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。细胞内高能化合物磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)的磷酸基团通过酶 1 的作用把 HPr 激活。
2. 糖经磷酸化后运入细胞膜内。膜外环境中的糖先与外膜表面的酶 2 结合,再被转运 到内膜表面。这时,糖被 P-HPr 上的磷酸激活,并通过酶 2 的作用将糖-磷酸释放到细胞内。 酶 2 是一种结合于细胞膜上的蛋白,它对底物具有特异性选择作用,因此细胞膜上可诱导出 一系列与底物分子相应的酶 2。 4. 4 培养基(medium)
微生物第四章总结
3. 半组合培养基 又称半合成培养基,指一类主要以化学试剂配制,同时还加有某种或某些天然成分的培养基。如:马铃薯蔗糖培养基。
(2)渗透压和水活度
渗透压:是某水溶液中一个可用压力来度量的物化指标,它表示两种不同浓度的溶液间若被一个半透膜隔开时,稀溶液中的水分子会因水势的推动而透过隔膜流向浓溶液,直至两边水分子的进出达到平衡为止。
水活度:即aw,表示在天然或人为环境中,微生物可实际利用的自由水或游离水的含量。其定量涵义为:在同温同压下,某溶液的蒸汽压(P)与纯水蒸汽压(P0)之比。因此水活度也等于该溶液的百分相对湿度值(ERH),各种微生物生长繁殖范围的水活度在0.998-0.60之间。
氮源:凡能提供微生物生长繁殖所需氮元素的营养源。
氮源谱:把微生物作为一个整体观察,它们能利用的氮源范围。其谱详见P84
异养微生物对氮源的利用顺序是:N.C.H.O或N.C.H.O.X优于N.H优于N.O优于N类。
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,它们能把尿素,铵盐,硝酸盐甚至氮气等简单氮源自行合成所需要的一切氨基酸。
三,主动运送
主动运送:指一类须提供能量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式。
四,基因移位
基因移位: 指一类既需特异性载体蛋白的参与,又需耗能的一种物质运送方式,其特点是溶质在运送前后还会发生分子结构变化。基因移位主要用于运送各类糖类,核苷酸,丁酸和腺嘌呤等物质。
4.微生物的营养(1)
加富培养基
是在培养基中加入血、血清、动植物组 织提取。用来培养要求较苛刻的某些异 养微生物。
Cncnc-micro
无机盐(mineral salts)
无机盐功能 构成微生物细胞的组成成分 调解微生物细胞的渗透压, PH值和氧 化还原电位 有些无机盐如S、Fe还可做为化能自养微 生物的能源 构成酶活性基的组成成分,维持E活性。 Mg、Ca、K是多种E的激活剂
Cncnc-micro
无机盐种类
构成微生物细胞以C、H、O、N、P、S六种元素 为主, 此外Ca、K 、Mg、Fe,约占细胞干重的 95%以上。 大量元素Ca、K 、Mg、Fe,以无机盐阳离子形 式被吸收,配培养基要加进磷酸盐、硫酸盐。
Cncnc-micro
化能自养微生物
在完全无机的环境中生长发育,以无机 化合物氧化为时释放的能量为能源,以 CO2为碳源,合成细胞物质的微生物叫化 能自养微生物。 这类细菌包括硫细菌、硝化细菌、H细 菌、铁细菌等,硫细菌和硝化细菌与生 产密切相关。
Cncnc-micro
异养微生物(有机营养型)
在完全有机环境中生长繁殖,以含碳 有机物为碳源,含氮有机物或无机物为 氮源,合成细胞物质,称为异养微生物。
Cncnc-micro
氮源种类
分子态氮:固氮微生物以分子氮为唯一氮源 无机态氮:硝酸盐、铵盐几乎所有微生物能利用 有机态氮:蛋白质及其降解产物 实验室常用牛肉膏、蛋白胨、酵母膏做氮源 生产用玉米浆、豆饼、葵花饼、花生饼等。 a 速效氮源:玉米浆、铵盐等 b 迟效氮源:豆饼、花生饼等
Cncnc-micro
基团转位:是在研究糖的运输时发现的 一种主动运输方式。 运输过程中需要能量,被运输的物质发 生化学变化的运输叫基团移位。 许多糖就是靠基团移位进行运输的。 这种运输方式是微生物通过磷酸转移酶 系统来运输营养物质的。
第4章 微生物的营养与培养基
基团移位
基团转移运输特点:(p93)
需要磷酸酶系统进行催化
被运输的物质发生化学变化,被磷酸化 需要能量
4 种运送方式 总结
浓度梯度 单纯扩散 促进扩散 主动运输 高 高 低 低 低 高 能量 不需 不需 需 载体 不需 需 需 动力 浓度差 浓度差 能量
基团移位
低
高
需
需
能量
4种运送营养方式的比较
促进扩散 (p93)
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不能进行逆浓度运输
④运输速率与膜内外物质的浓度差成正比 ⑤需要载体参与
图4 主动运输示意图
三、主动运输特点
被运送的物质可逆 浓度梯度进入细胞 内 消耗能量,必需有 能量参加。 有膜载体参加,膜 载体发生构型变化 被运送物质不发生 任何变化。
葡萄糖 5g
1g
NH4H2PO4 1g NaCl 5g MgSO4.7H2O 0.2g K2HPO4
H2O 1000ml
2. 营养协调 (p96)
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直接影响微生物的生长繁殖 和代谢产物的形成和积累,碳氮比(C/N)的影响较大。 碳氮比: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。
单功能营养物:如辐射能 双功能营养物:NH4+是硝酸细菌的能源和氮源 三功能营养物:如”N.C.H.O”是异养微生物的能源、碳源及氮 源。
第二节 微生物的营养类型
营养类型 碳源 能源 代表菌 蓝细菌 绿硫细菌 藻类 红螺菌科 硝化细菌 硫化细菌 绝大多数细菌 全部真核微生物
微生物学 微生物的营养与培养基
能源:能为微生物生命活动提供最初能量来源的营养物或辐射能
(四)生长因子(growth factor):
定义:是一类对微生物正常生长所不可缺少、而需要量又 不大,但微生物自身不能用简单的碳源或氮源合成,或合 成量不足以满足机体生长需要的有机营养物质。不同微生 物需求的生长因子的种类和数量不同。
categories: Growth factors are organized into three categories:
铵盐
氨基酸
入胞
细胞物质
蛋白胨
硝酸盐NO3
豆饼 蚕蛹粉
诱导酶
诱导酶
NH4+
分解 入胞
细胞物质
(三)能源(Energy source):
化学物质
有机物:化能异养微生物的能源 (同碳源)
能 源
(化能自养型) 无机物:化能自养微生物的能源 (不同于碳源)
谱
(光辐能射营能养型):光能自养和光能异养微生物的能源
菌、氢细菌、硫磺细菌等
化能有机营养型 有机物 有机物 有机物 绝大多数原核生物,全部真
(化能异养型) * NH4+、NO2-、S0、H2S、H2、Fe2+等。
菌和原生动物
光能异养型微生物
利用光能,以简单有机物(醇、有机酸) 为供氢体同化CO2
CH3 │ 光能 CO2+2CH2-CHOH----→[CH2O]+2CH3COCH3+H2O
pH的稳定
无
化 能 自 养 菌 的 能 源 ( S、Fe2+、
机 盐
特殊功能
NH4+、NO2-) 无 氧 呼 吸 时 的 氢 受 体 ( NO3-、
SO42-)
第四章微生物的营养和培养基
第四章微生物的营养和培养基微生物的营养:为了满足其生长和繁殖的的需要微生物从外界摄取其生命活动所必须的能量和物质,以满足其生长和繁殖需要的一种生理功能。
即获得与利用营养物质的功能。
微生物的营养物质:能够满足微生物的生长繁殖和完成其各种生理活动所需要的物质称为微生物的营养物质。
即具有营养功能的物质。
微生物的营养物质可为它们正常的生命活动提供结构物质(大分子碳架)、能量、代谢调解物质和良好的生理环境。
微生物的营养物质来源除无机、有机物质外,还包括光能这种非物质形式的能源。
第一节微生物的六类营养要素1 微生物的营养要求2 微生物的六类营养要素一微生物的营养要求(一)微生物细胞的化学组成微生物细胞由C、H、O、N、S、P、Mg、K、Na、Ca、Fe、Mn、Cu、Co、Mo、Zn等化学元素组成,且以C、H、O、N、S、P六种元素为主,占细菌细胞干重的97%。
微生物细胞中的这些元素主要以水、有机物和无机盐的形式存在于细胞中。
有机物主要为:蛋白质、糖、脂、核酸、维生素及它们的降解物与一些代谢产物等物质组成。
无机物则是:参与有机物组成或单独存在于细胞原生质内的无机盐等灰分物质中。
水是细胞的一种主要成分,一般占微生物营养体重量的百分比:细菌80%左右、酵母菌75%左右、霉菌85%左右;霉菌孢子含水约39%、细菌芽孢核心部分的含水量低于30%。
细胞内的有机物、无机物和水等共同赋予细胞的遗传连续性、透性和生化活性。
(二)微生物的营养要求微生物细胞也和其他高等生物细胞一样,在元素水平都需要20种左右,且以C、H、O、N、S、P六种元素为主;在营养要素水平上都在六大类的范围内:碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水。
二微生物的六类营养要素(一)碳源1 碳源(carbon source)一切能满足微生物生长繁殖所需碳元素的营养物,称为碳源。
碳源是微生物需要量最大的营养物,又称大量营养物。
2 微生物的碳源谱微生物可利用的碳源范围即碳源谱。
微生物期末复习总结周德庆版
第四章微生物的营养和培养基1.营养:生物体从外部环境中摄取对其生命活动必需的能量和物质,以满足正常生长和繁殖需要的一种最基本的生理功能。
2.六要素:碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水3.微生物细胞含碳量:约占干重的(50%)。
4.异养微生物:凡是必须利用有机碳源的微生物。
自养微生物:凡是以无机碳源作主要碳源的微生物。
5.异养微生物在元素水平上的最适碳源则是“C•H•O”型。
其次是有机类、醇类和脂类等。
糖类优于双糖和多糖,己糖优于戊糖,葡萄糖、果糖优于甘露糖、半乳糖6.双功能物质:对一切异养微生物来说,其碳源同时又兼作能源7.最长用的有机氮源是牛肉侵入物(牛肉膏)、酵母膏、植物的饼粉和蚕蛹粉。
8.生长因子:是一类调节微生物正常代谢所必须,但不能用简单的碳、氮源自行合成的有机物。
(生长因子有酵母膏,玉米浆,肝液,麦芽汁)营养类型能源氢供体基本能源实例光能无机自养型(光能自养型) 光无机物CO2蓝细菌,紫硫细菌,绿硫细菌,藻类光能有机异养型(光能异养型) 光有机物CO2及其简单有机物红螺菌科的细菌(即紫色无硫细菌)化能无机自养型(化能自养型) 无机物无机物CO2硝化细菌,硫化细菌,铁细菌,氢细菌,硫磺细菌等化能有机自养型(华能异养型)有机物有机物有机物绝大多数细菌和全部真菌10.化能异养: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。
11.营养物质进入细胞的方式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。
②促进扩散: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。
④基团转移:基团移位是另一种类型的主动运输,它与主动运输方式的不同之处在于它有一个复杂的运输系统来完成物质的运输,而物质在运输过程中发生化学变化。
微生物
基团转位:细菌PTS运输系统。图中显示两种PTS。PTS系统由磷酸烯醇式 丙酮酸(PEP)、酶I(EI)、低分子热稳定蛋白(HPr)和酶Ⅱ(EⅡ)组成。
基团移位特点
第五节 培养基
特点
• 任何培养基具备微生物生长所需的六大 元素,且其比例合适 • 培养基配制后要立即灭菌 • 除少数难养菌,绝大多数微生物都可在 培养基上生长
光能有机营养型微生物-红螺菌科细菌 (紫色无硫细菌)
异丙醇 特点: • 不能以二氧化碳作为唯一碳源 • 利用光能
丙酮
• 以简单的有机物(有机酸、醇)作为氢供体同化二氧化碳
化能无机营养型-硝化细菌等
化能有机营养型-绝大多数微生物
不同营养类型之间的界限并非绝对: •异养型微生物并非绝对不能利用CO2;
3、无机盐的营养功能
六、水
水的功能
• 为最优良的溶剂,保证几乎一切生化反 应的进行; • 维持各种生物大分子结构的稳定性; • 参与某些重要的生化反应; • 具有许多优良的物理性质:高比热、高 汽化热、高沸点、固态时密度小于液态 等,这些特性对保证生命活动十分重要;
水的可利用性-用水活度表示
单糖 > 双糖 > 多糖
(2)自养微生物的碳源选择 二氧化碳、简单碳酸盐
产甲烷菌:仅能利用CO2和少数1C或2C化合物 甲烷氧化菌:仅能利用甲烷、甲醇两种碳源
(3)假单胞菌:可利用90种以上碳源
4、双功能营养物
• 对于异养微生物来说,其碳源同时又作 为能源物质。
工业生产中常用的碳源
• • • • • 糖蜜 甜薯干 马铃薯 玉米粉 红糖
载体蛋白(carrier proteins)——通透酶(permease)性质; 介导被动运输与主动运输。 通道蛋白(channel proteins)——具有离子选择 性,转运速率高; 离子通道是门控的;只介导被动 运输
第四章微生物的营养和培养基
营养类型是指根据微生物生长所需 要的主要营养要素即能源和碳源的不同 ,而划分的微生物类型。
一、微生物营养类型(Ⅰ)
二、微生物营养类型(Ⅱ)
第三节 营养物质进入细 胞的方式
微生物在生长过程中,所需营养 物质不断的进入细胞,代谢产物及时 的分泌到胞外,这两个过程就是物质 的运输。
一、物质运输方式
甘油、苯及某些氨基酸分子。
单纯扩散对营养物的运送 缺乏选择能力和逆浓度梯度的“浓缩”能力, 不是细胞获取营养物质的主要方式。
2.促进扩散(facilitated diffusion)
(1)定义
促进扩散(facilitated diffusion)指溶 质在运送过程中,必须借助存在于细胞膜上的 底物特异载体蛋白(carrier protein)的协助 ,但不消耗能量的一类扩散性运送方式。
3.主动运送(active transport)
(1)定义
主动运送(active transport)指一类须提供 能量(包括ATP、质子动势或“离子泵”等)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式。属于
逆浓度梯度运送营养物的方式。
(2)特点
物质运送必须借助存在于细胞膜上的
(1)糖
单糖>双糖和多糖
己糖> 戊糖
葡萄糖、果糖> 甘露糖、半乳糖 淀粉> 纤维素或几丁质等纯多糖 纯多糖> 琼脂等杂多糖
葡萄糖可作为大多数微生物的碳源!
(2)酚、氰化物等有毒物质
对人类有毒的物质Eg. 酚、氰化物等
某些微生物Eg. 诺卡氏菌和一些霉菌等
美味佳肴
微生物清除三废
(3)CO2
最廉价的、用之不尽的碳源,是自养微生物 唯一或主要的碳源。
微生物的营养和培养基
第一节 微生物的6大类营养要素
三、能源(energy)
能为微生物生命活动提供最初能量来源的营 养物或辐射能。由于各种异养微生物的能 源就是其碳源,因此,它们的能源就显得 十分简单。
第一节 微生物的6大类营养要素
三、能源(energy)
单功能营养物:光辐射能; 双功能营养物:还原态的无机物NH4+(能源、 氮源); 三功能营养物:氨基酸(碳源、氮源和能源)
四、基团移位(group translocation)
第四节 培养基
培养基(medium,复数为media;或culture medium)指由人工配制的、适合微生物生长繁殖 或产生代谢产物用的混合营养料。任何培养基都 应具备微生物生长所需要的六大营养要素,且其 间的比例是合适的。 绝大多数微生物都可在人工培养基上生长,只有 少数称作难养菌(fastidious microorganisms)的寄 生或共生微生物,例如类支原体、类立克次氏体 和少数寄生真菌等,至今还不能在人工培养基上 生长。
四、基团移位(group translocation)
指一类既需特异性载体蛋白的参与,又需耗能的 一种物质运送方式。其特点是溶质在运送前后还 会发生分子结构的变化,因此不同于一般的主动 热稳载 运送。 体蛋白 基团移位主要用于运送各种糖类(葡萄糖、果糖、 甘露糖和N-乙酰葡糖胺等)、核苷酸、丁酸和腺嘌 呤等物质。其运送机制在E.coli中研究得较为清楚, 主要靠磷酸转移酶系统,即磷酸烯醇式丙酮酸-己 糖磷酸转移酶系统进行。此系统由24种蛋白组成, 运送某一具体糖至少有4种蛋白参与。其特点是每 输入一个葡萄糖分子,就要消耗一个ATP的能量。
第一节 微生物的6大类营养要素
微生物学:第四章微生物的营养与培养基
微 生 物
生长因子 需要量(ml-1
胆碱
硫胺素 B-丙氨酸
III型肺炎链球菌(Streptococcus pneumoniae)
金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus) 白喉棒杆菌(Cornebacterium diphtherriae)
6ug
0.5ng 1.5ug
破伤风梭状芽孢杆菌(Clostridium tetani)
氮源
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:能利用尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮 气的生物
氨基酸异养型生物:不能利用尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮 气的生物
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
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
生长所需要的碳源
微生物的营养类型
自养型生物
异养型生物
光能营养型
生物生长过程中能量的来源
划分依据 碳源 能源 电子供体 营养类型 自养型(autotrophs) 异养型(heterotrophs) 光能营养型(phototrophs) 化能营养型(chemotrophs) 无机营养型(lithotrophs) 有机营养型(organotrophs)
碳源谱
{
有机碳 无机碳
异养微生物
自养微生物
微生物利用的碳源物质主要有糖类、有机酸、醇、 脂类、烃、CO2及碳酸盐等。糖类是最广泛利用的碳源。
对于为数众多的化能异养微生物来说,碳源是兼有 能源功能营养物。
第4章_微生物的营养(答案)
第4章微生物的营养和培养基填空题1.微生物生长繁殖所需六大营养要素是、、、、和。
碳源氮源无机盐生长因子水能源2.根据,微生物可分为自养型和异养型。
碳源3.根据,微生物可分为光能营养型和化能营养型。
能源4. 根据,微生物可分为无机营养型和有机营养型。
氢供体5. 根据碳源、能源和氢供体性质的不同,微生物的营养类型可分为、、和。
光能无机自养光能有机异养化能无机自养化能有机异养6.设计、配制培养基所要遵循的原则包括、、和。
目的明确营养协同理化适宜经济节约7.按所含成分划分,培养基可分为、、和。
天然培养基组合培养基半组合培养基8.按物理状态划分,培养基可分为、、和。
固体半固体液体脱水培养基9.按用途划分,培养基可分为、、和等4种类型。
基础加富鉴别选择10.营养物质进入细胞的方式有、、和。
单纯扩散促进扩散主动运输基团移位11. 在营养物质的四种运输方式中, 只有__________ 运输方式改变了被运输物质的分子结构.基团移位12. 在营养物质运输中, 能逆浓度梯度方向进行营养物运输的运输方式是__________,__________。
主动运输、基团移位13. 在营养物质运输中顺浓度梯度方向运输营养物质进入微生物细胞的运输方式是__________ 和__________。
单纯扩散、促进扩散14. 在营养物质运输中既消耗能量又需要载体的运输方式是__________,__________。
主动运输、基团移位15、化能自养型和化能异养型微生物,生长所需的能量前者来自于_______的氧化放能,而后者则来自于_______的氧化放能;生长所需的碳源前者以_______为主,后者则以______为主要来源。
无机物有机物CO2 有机物16、光能自养型和光能异养型微生物的共同点是都能利用__________; 不同点在于前者能以__________ 作唯一碳源或主要碳源, 而后者则以__________ 作主要碳源, 前者以__________ 作供氢体而后者则以__________ 作供氢体。
第四章 微生物的营养与培养基
N.CHO
N.H N.O N
按氮源的不同生物可分为:
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
氨基酸异养型生物:现成氨基酸
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,称为能源。
无机物:化能自养菌的能源:NH4+、NO2-、S、H、H2S、 Fe2+等。
4.生长因子 生长因子:是一类调节微生物正常代谢必须,且不能 用简单的碳源或氮源自行合成的有机物。需要量一般 很少。
生产上常用的氮源:硝酸盐、铵盐、尿素、 氨以及蛋白含量较高的鱼粉、蚕蛹粉、黄 豆饼粉、花生饼份、玉米浆等 实验室培养微生物常用的氮源:铵盐、硝酸 盐、蛋白胨和肉汤等
微生物的氮源谱
类型 有 机 氮 无 机 氮 元素 N.CHO.X 化合物 复杂蛋白质, 核酸等 尿素,氨基酸 ,简单蛋白质 等 NH3,NH4+ 等 NO3-1 N2 培养基原料 牛肉膏,酵母 膏,饼粉及蚕 蛹粉等 尿素,蛋白胨, 明胶等 (NH4)2SO4, NH4NO3等 KNO3等 空气
2、糖被磷酸化后运入膜内
膜外环境中的糖先与外膜表面的酶2结合,再 被转运到内膜表面。这时,糖被P-HPr上的磷 酸激活,并通过酶2的作用将糖-磷酸释放到 细胞内。 酶2 P-HPr+糖 糖-P +HPr
细胞膜外
S S S
Enz2
细胞膜
S
Enz2
细胞膜内
~
HPr
P
Enz1+ PEP 丙酮酸
Enz2
☆加入CaCO3: +H+ +H+ CO32 – HCO3 – H2CO3 – – –H –H
CO2+H2O
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第四章微生物的营养和培养基
一,选择题
1,利用选择培养基的原理,用富集培养法富集醋酸菌时须添加的营养物是:
A.葡萄糖; B.淀粉; C.乙醇; D.乙酸;
答:(C )
2,为避免由于微生物生长繁殖过程中的才产物而造成培养基pH值的变化,可采用的调节方法是:
A.在配制培养基时加入磷酸盐缓冲液或不溶性CaCO3。
B.在配制培养基时应高于或低于最适pH.
C.在配制培养基时降低或提高碳,氮源用量;改变碳氮比。
D.在培养过程中控制温度和通气量。
答:(A )
3,参与微生物集团移位运输方式的体系是:
A.Hpr;B。
酶1;C。
酶2;D。
Hpr+酶1+酶2;
答:(D )
4,从土壤中富集好氧的氨基酸氧化菌的培养基中,除了含有酵母膏,KH2PO4,MgSO4.7H2O 及水外:
A.应添加氨基酸;B。
应添加葡萄糖;
C.应添加蛋白胨;D。
不需要添加其他营养物;
答:(D )
5,用富集培养法富集乳酸菌时,在培养物中应添加的营养物是:
A.葡萄糖;B。
淀粉;C。
乳酸;D。
乙醇;
答:(A )
二,填空题
1,产醇类的工业发酵培养基,其中的___ 碳___源物质含量比___氮____源含量高的多。
2,乳酸细菌需要多种____维生素_____作为生长因子才能生长繁殖,一般在培养基中加入________酵母膏______即可提供。
3,发酵工业中预防噬菌体污染的主要措施有:①不用__疑__菌种,②保持_环境卫生___,③不随便__排放或丢弃__活菌,④注意__通气__质量,⑤加强管道及发酵__灭菌___,⑥筛选__抗性___菌种。
4,化能异养微生物的能源来自于对_____机物________的分解,例如,大肠杆菌通过氧化_______葡萄糖________以获取生命活动所需要的能量。
5,利用动植物,微生物或其提取物质制成的培养基称为___天然_____培养基。
它适合于___ 实验室________用以及用于大生产中的____种子______培养基或_____发酵______培养基。
6,对微生物而言,__碳_______源,___氮______源,______能___源,____生长因子_____,___无机盐_____和____水_____是生长繁殖的必需营养要素。
7,利用无机碳源的化能自养型微生物,其碳源为___co2____和__ NaHCO3或CaCO3_____。
8,对化能异养微生物而言,凡能提供微生物营养所需要的___碳______元素的营养物称为碳源,并兼有___能______源的工能。
9,用人工配制的适合微生物___生长繁殖____或产生__代谢产物______的混合营养物,称为培养基。
三,是非题
1,对许多异养微生物来说,葡萄糖既是其生长所必需的碳源,又可作为能源。
因此具有双重营养功能。
(A )
2,牛肉膏属于C,H,O,N类营养物,它可作为异养微生物的碳源,氮源和能源,具有三功能营养作用。
(A )
3,多数真菌,放线菌和许多细菌是生长因子异养型微生物。
(B )
4,凡基本培养基都是不含生长因子的培养基。
(B )
5,所谓富集培养,就是通过在土样中加入纤维素,可以富集纤维素分解细菌,在土样中加入谷氨酸,可以使产谷氨酸的细菌大量繁殖的方式。
(B)
6,凡是能够为微生物的生命活动提供结构物质,能量,代谢调节物质和良好生理环境的物质,均称为微生物的营养物。
(A)
7,来源不同的同一种微生物的纯培养物,均可称为该菌种的一个菌株。
(A )
四,名词解释
1,富集培养(enrichment culture)利用选择培养基的原理,在采集的含菌样品中加入某种特殊营养物,并创造一些有利于分离对象的生长条件,使样品中少数能分解利用这类营养物质的微生物大量繁殖,从而有利于分离它们。
2,天然培养基(coplex medium;undefined medium)利用动,植物或微生物或其提取物质成的培养基。
如培养细菌用的肉汤蛋白胨培养基,培养酵母菌用的麦芽汁培养基等。
3,选择性培养基(selected medium)根据某种微生物的特殊营养要求或其对某种化学,物理因素的抗性而设计的营养菌丝特化而形成的一种特殊结构。
4,微生物的营养要素(essential nutritional factors of microorganisms),微生物的营养要素系指:碳源,氮源,能源,生长因子,无机盐和水共六种
5,伊红美蓝培养基(eosin methylene biue medium),伊红美蓝培养基为鉴别培养基,即内含有乳糖,伊红,美蓝,蛋白胨等成分。
常用于肠道细菌的鉴别。
特别是用于鉴别E.coli菌,因E.coli菌发酵乳糖产酸,菌体带H+与酸性染料伊红结合,再与美蓝结合,致使菌落染上具金属光泽的绿色(透射光下呈深紫色),因此能与其他肠道细菌相区别
6,鉴别培养基(differential medium)培养基中加有能与某一菌的无色代谢产物发生显色反应的指示剂,从而用肉眼就能使该菌菌落与外形相似的它种菌落相区分的培养基。
如常用于鉴别大肠杆菌和其他肠道细菌的伊红美蓝乳糖培养基即EMB培养基。
7,非可逆性凝固培养基(non –reversible solidified medium)由血清凝固成的或由无机硅胶配成的固体培养基,即一经凝固后就不能再融化的固体培养基。
例如,分离培养化能自养菌常用的硅胶培养基。
8,固体培养基(solid medium)外观呈固体状态的培养基。
如培养多数细菌所使用的肉汤蛋白胨琼脂培养基。
9,培养基(medium)由人工配制的,适合微生物生长繁殖或产生代谢产物用的混合养料。
10,pH的外源调节(outside regulation of pH value)按实际需要不断流加酸液或碱液等物质到培养液中,用以调节培养液的pH,以利于微生物的生长,繁殖或产生代谢产物的措施,称为pH的外源调节。
11,菌落(colony)生长于固体培养基上,来源于单个细胞或同一种细胞群而繁殖形成的,肉眼可见的,并具有一定形态结构的子细胞菌落。
五,问答题
1,指出异养微生物对下列氮源物质利用的先后次序:简单蛋白质,铵盐,N2,蛋白胨,硝酸盐?
蛋白胨>简单蛋白质>铵盐>硝酸盐> N2;
2,根据培养基成分不同可将培养基划分为哪几种类型?试各举1~2例说明?
天然培养基。
如培养细菌用的肉汤蛋白胨培养基,培养酵母菌的麦芽汁培养基。
组合培养基。
如培养放线菌用的淀粉硝酸盐培养基,培养真菌用的蔗糖硝酸盐培养基。
(答高氏一号和察氏培养基也可以)。
半组合培养基。
如培养真菌用的马羚
3,按培养基功能不同可将培养基划分为几种类型?试举例说明之?
选择性培养基。
如酵母富集培养基,富集自生固氮菌用的Ashby无氮培养基,富集土壤中真菌用的Martin培养基,厌氧条件下富集乳酸菌用的含糖酵母膏培养基。
4,生长因子异养型微生物有何用途?
可作为维生素等生长因子生物测定时的试验菌。
例如:一般乳酸菌都需要多种维生素才能生长,当需要检测某种食品中是否含有某种维生素时,可采用乳酸菌作为指示菌,若生长或产酸表示该食品种含有某种维生素;若不生长,则无。
5,写出一般异养微生物对下列多糖化合物利用的先后次序:
几丁质,纤维素,淀粉,木质素,?
纤维素>木质素>几丁质>琼脂
6,试写出制备微生物培养基时,常用的提供生长因子的物质?
,配制天然培养基时,可加入酵母膏,玉米将,肝浸液,麦芽汁或动植物组织浸液。
配制组合培养基时,可加入复合微生物溶液。
7,按培养基外观的物理状态可将培养基划分为哪几种类型?各举一例?
固体培养基。
如培养细菌用的肉汤蛋白胨琼脂培养基。
半固体培养基。
如用于细菌动力观察的肉汤蛋白胨琼脂半固体培养基(琼脂用量为0.5%)。
8,写出一般异养微生物对下列糖类利用的先后次序:甘露糖,半乳糖,葡萄糖,果糖?
葡萄糖>果糖>甘露糖>半乳糖;
鉴别性培养基。
伊红美蓝乳糖培养基即EMB培养基。
9,简述微生物细胞单纯扩散运输方式的机理?
微生物的细胞质膜是由磷脂双分子层和膜蛋白组成的半透膜,具有疏水屏障作用。
通过物理扩散方式,质膜允许许多小分子,非电力的尤其是亲脂性的分子被动的通过。
微生物细胞吸收O2,CO2,乙醇和某些氨基酸分子时,采用单纯扩散
10,生长因子过量合成微生物在发酵工业上有何用途?试举例说明?
可作为发酵法生产维生素的生产用菌株,如阿舒假囊酵母和棉阿舒囊霉可用于VB2的生产;谢氏丙酸杆菌橄榄色链霉菌,灰色链霉菌可用于VB12的生产。