第四章微生物的營(yíng)養(yǎng)和培養(yǎng)基-微生物學(xué)

微生物學(xué)第五章微生物的營(yíng)養(yǎng)和培養(yǎng)基食譜廣、胃口大

——微生物特點(diǎn)之一營(yíng)養(yǎng)（nutrition）：指生物體從外部環(huán)境中攝取對(duì)其生命活動(dòng)必需的能量和物質(zhì)，以滿足正常生長(zhǎng)和繁殖需要的一種最基本的生理功能。營(yíng)養(yǎng)為一切生命活動(dòng)提供了必需的物質(zhì)基礎(chǔ)！吸收利用生物有機(jī)體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)攝取營(yíng)養(yǎng)物（nutrient）：指具有營(yíng)養(yǎng)功能的物質(zhì)，那些能夠滿足微生物機(jī)體生長(zhǎng)、繁殖和完成各種生理活動(dòng)所需的物質(zhì)。在微生物學(xué)中，它還包括非常規(guī)物質(zhì)形式的光輻射能在內(nèi)。微生物的營(yíng)養(yǎng)物可為它們的正常生命活動(dòng)提供結(jié)構(gòu)物質(zhì)、能量、代謝調(diào)節(jié)物質(zhì)和必要的生理環(huán)境。本章內(nèi)容：

微生物們需要吃什么？第三節(jié)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞微生物們是怎樣吃東西的？第四節(jié)培養(yǎng)基如何給微生物們做飯？第一節(jié)微生物的6類營(yíng)養(yǎng)要素第二節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)類型第一節(jié)微生物的6類營(yíng)養(yǎng)要素微生物的6類營(yíng)養(yǎng)要素碳、氫、氧、氮、硫、磷碳源、氮源、能源、生長(zhǎng)因子、無機(jī)鹽和水細(xì)胞化學(xué)元素組成主要元素：碳、氫、氧、氮、磷、硫、鉀、鎂、鈣、鐵等；微量元素：鋅、錳、鈉、氯、鉬、硒、鈷、銅、鎢、鎳、硼等。一、微生物細(xì)胞的化學(xué)組成

1.化學(xué)元素（chemicalelement）構(gòu)成微生物細(xì)胞的物質(zhì)基礎(chǔ)是各種化學(xué)元素！占細(xì)菌細(xì)胞干重的97%組成微生物細(xì)胞的各類化學(xué)元素的比例常因微生物種類的不同而不同Eg.細(xì)菌、酵母菌和真菌的碳、氫、氧、氮、磷、硫六種元素的含量就有差別。硫細(xì)菌(sulfurbacteria)、鐵細(xì)菌(ironbacteria)和海洋細(xì)菌(marinebacteria)相對(duì)于其他細(xì)菌則含有較多的硫、鐵和鈉、氯等元素,硅藻(Diatom)需要硅酸來構(gòu)建富含(SiO2)n的細(xì)胞壁。微生物細(xì)胞水：70%-90%干物質(zhì)有機(jī)物蛋白質(zhì)、糖、脂、核酸、維生素等及其降解產(chǎn)物

無機(jī)物（鹽）2.化學(xué)成分及其分析二、微生物的6類營(yíng)養(yǎng)要素微生物、動(dòng)物、植物之間存在“營(yíng)養(yǎng)上的統(tǒng)一性”在元素水平上都需20種左右，且以碳、氫、氧、氮、硫、磷6種元素為主；在營(yíng)養(yǎng)要素水平上則都在六大類的范圍內(nèi)，即碳源、氮源、能源、生長(zhǎng)因子、無機(jī)鹽和水。（一）碳源（carbonsource）

1.定義一切能滿足微生物生長(zhǎng)繁殖所需碳元素的營(yíng)養(yǎng)物，稱為碳源。微生物細(xì)胞含碳量約占干重的50％，除水分外，碳源是需要量最大的營(yíng)養(yǎng)物，又稱之為大量營(yíng)養(yǎng)物（macronutrients）。如把微生物作為一個(gè)整體來看，其可利用的碳源范圍即碳源譜。碳源譜（spectrumofcarbonsources）：從元素水平、化合物水平直至培養(yǎng)基原料水平來考察碳源，可見其數(shù)目是逐級(jí)擴(kuò)大的甚至可多到無法計(jì)算。凡以無機(jī)碳源作主要碳源的微生物，則是種類較少的自養(yǎng)微生物。凡必須利用有機(jī)碳源的微生物，就是為數(shù)眾多的異養(yǎng)微生物。碳源譜有機(jī)碳無機(jī)碳對(duì)一切異養(yǎng)微生物來說，其碳源同時(shí)又兼作能源，這種碳源稱為雙功能營(yíng)養(yǎng)物（difunctionalnutrient）。微生物的碳源物質(zhì)很多，有糖類及其衍生物、有機(jī)酸類、醇類、脂類、烴類、蛋白質(zhì)及其降解產(chǎn)物等。2.種類Eg.假單胞桿菌屬的一些菌能利用90多種不同的碳源物質(zhì)。

甲烷氧化菌只能利用甲烷和甲醇作碳源。不同種類的微生物對(duì)碳源的利用能力也不一樣！單糖＞雙糖和多糖己糖＞戊糖葡萄糖、果糖＞甘露糖、半乳糖淀粉＞纖維素或幾丁質(zhì)等純多糖純多糖＞瓊脂等雜多糖

葡萄糖可作為大多數(shù)微生物的碳源！（1）糖（2）酚、氰化物等有毒物質(zhì)對(duì)人類有毒的物質(zhì)Eg.酚、氰化物等某些微生物Eg.諾卡氏菌和一些霉菌等美味佳肴微生物清除三廢（3）CO2最廉價(jià)的、用之不盡的碳源，是自養(yǎng)微生物唯一或主要的碳源。Eg.生長(zhǎng)在動(dòng)物血液、組織和腸道中的致病細(xì)菌（沙門氏菌、李斯特菌等）（4）纖維素纖維素是由葡萄糖以β－1,4糖苷鏈組成的，在自然界中資源豐富，但大多數(shù)動(dòng)物和人不能直接利用，而某些微生物可用其作為碳源來生產(chǎn)發(fā)酵產(chǎn)品。（5）烴類烴類化合物也能被微生物用作碳源，且微生物氧化烴類的許多中間產(chǎn)物和最終產(chǎn)物均是重要的工業(yè)原料。

清除石油污染在發(fā)酵工業(yè)中最常用的碳源是葡萄糖、淀粉、廢糖蜜、麩皮和米糠等。3.功能（1）構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)（2）構(gòu)成各種代謝產(chǎn)物和細(xì)胞貯藏物質(zhì)（3）為微生物進(jìn)行生命活動(dòng)提供能量（二）氮源（nitrogensource）

1.定義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。氮是構(gòu)成重要生命物質(zhì)蛋白質(zhì)和核酸等的主要元素，氮占細(xì)菌干重的12％～15％，也是微生物的主要營(yíng)養(yǎng)物。如把微生物作為一個(gè)整體來看，其可利用的氮源范圍即氮源譜。氮源譜（nitrogenofnitrogensources）：異養(yǎng)微生物對(duì)氮源的利用順序是：“N.C.H.O”或“N.C.H.O.X”＞“N.H”

＞“N.O”＞“N”2.種類微生物能利用的氮源無機(jī)氮分子氮有機(jī)氮3.功能氮源物質(zhì)一般不提供能量，但也有例外：硝化細(xì)菌，它能利用NH3氧化獲得能量，NH3既是氮源又是能源。構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)構(gòu)成代謝產(chǎn)物一部分微生物是不需要利用氨基酸作為氮源的，它們能把尿素、銨鹽、硝酸鹽甚至氮?dú)獾群?jiǎn)單氮源自行合成所需要的一切氨基酸，稱為氨基酸自養(yǎng)型微生物（aminoacidautotrophs）。反之，凡需要從外界吸收現(xiàn)成的氨基酸作為氮源的微生物就是氨基酸異養(yǎng)型微生物（aminoacidheterotrophs）

。（三）能源（energysource）

1.定義能為微生物生命活動(dòng)提供最初能量來源的營(yíng)養(yǎng)物或輻射能，稱為能源?；茏责B(yǎng)微生物的能源為一些還原態(tài)的無機(jī)物質(zhì)，Eg.NH4+、NO2-、S、H2S、H2和Fe2+等。能氧化利用這些物質(zhì)的微生物都是細(xì)菌，Eg.硝酸細(xì)菌、亞硝酸細(xì)菌、硫化細(xì)菌、硫細(xì)菌、氫細(xì)菌和鐵細(xì)菌等。單功能營(yíng)養(yǎng)物Eg.光輻射能（能源）雙功能營(yíng)養(yǎng)物Eg.還原態(tài)的無機(jī)物NH4+

（氮源、能源）三功能營(yíng)養(yǎng)物Eg.氨基酸類（碳源、氮源、能源）（四）生長(zhǎng)因子（growthfactor）

1.定義是一類調(diào)節(jié)微生物正常代謝所必需，但不能用簡(jiǎn)單的碳、氮源自行合成的需要量很小的一類有機(jī)物。各種微生物與生長(zhǎng)因子的關(guān)系可分以下幾類：（1）生長(zhǎng)因子自養(yǎng)型微生物（auxoautotrophs）它們不需要從外界吸收任何生長(zhǎng)因子，多數(shù)真菌、放線菌和不少細(xì)菌，如E．coli（大腸桿菌）等都屬這類。（2）生長(zhǎng)因子異養(yǎng)型微生物（auxoheterotrophs）它們需要從外界吸收多種生長(zhǎng)因子才能維持正常生長(zhǎng)，如各種乳酸菌、動(dòng)物致病菌、支原體和原生動(dòng)物等。（3）生長(zhǎng)因子過量合成微生物

少數(shù)微生物在其代謝活動(dòng)中，能合成并分泌出大量的維生素等生長(zhǎng)因子，可作為有關(guān)維生素的生產(chǎn)菌種。2.種類廣義的生長(zhǎng)因子：維生素、堿基、卟啉及其衍生物、甾醇、胺類、C4～C6的分枝或直鏈脂肪酸，以及需要量較大的氨基酸；狹義的生長(zhǎng)因子：一般僅指維生素。a.維生素維生素作為一些酶的輔酶，Eg.維生素B6（吡哆醛），磷酸吡哆醛是一些轉(zhuǎn)氨酶和氨基酸脫羧酶的輔酶。微生物對(duì)維生素的需要量一般是1～5mg／mlb.氨基酸氨基酸是蛋白質(zhì)合成的基本單位，在大多數(shù)情況下可被微生物吸收利用；少數(shù)情況下微生物雖需要氨基酸作為生長(zhǎng)因子，但氨基酸不能透過細(xì)胞膜，而能夠吸收利用小肽。在培養(yǎng)基中一種氨基酸的含量過高，會(huì)抑制細(xì)胞對(duì)其他氨基酸的攝取，此現(xiàn)象稱氨基酸不平衡。微生物對(duì)氨基酸的需要量一般是20mg／mlc.堿基堿基是核酸、核苷酸及一些輔酶的組分；一般情況下，核苷酸不能用作生長(zhǎng)因子，因?yàn)樗荒芡高^細(xì)胞膜。微生物對(duì)堿基的需要量一般是10～20mg／mld.其他生長(zhǎng)因子有些微生物的生長(zhǎng)需要一些很特殊的物質(zhì)，也稱生長(zhǎng)因子。Eg.流感嗜血桿菌一定要在含紅細(xì)胞的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，因?yàn)樗枰策h(huán)作生長(zhǎng)因子。

厭氧條件下生長(zhǎng)的啤酒酵母需要甾醇作為生長(zhǎng)因子。在配制微生物培養(yǎng)基時(shí)，一般可用生長(zhǎng)因子含量豐富的天然物質(zhì)作原料以保證微生物對(duì)它們的需要。Eg.如果配制的是天然培養(yǎng)基，則可加入酵母膏（yeastextract）、玉米漿（cornsteepliquor，一種浸制玉米以制取淀粉后產(chǎn)生的副產(chǎn)品）、肝浸液（liverinfusion）、麥芽汁（maltextract）、其他新鮮的動(dòng)、植物的汁液；如果配制的是組合培養(yǎng)基，則可加入復(fù)合維生素溶液。3.生長(zhǎng)因子的微生物分析法微生物分析法就是利用營(yíng)養(yǎng)缺陷型的生長(zhǎng)量和其所必需的生長(zhǎng)因子的濃度在一定范圍內(nèi)呈正比的關(guān)系來測(cè)定的。優(yōu)點(diǎn)：特異性強(qiáng)，靈敏度高，Eg.維生素在毫微克／ml以下的濃度均可測(cè)定。（五）無機(jī)鹽（mineralsalts）

1.定義無機(jī)鹽（mineralsalts）或礦質(zhì)元素主要可為微生物提供除碳、氮源以外的各種重要元素。大量元素微量元素?zé)o機(jī)鹽（六）水微生物細(xì)胞中水占70～90％，水是地球上整個(gè)生命系統(tǒng)存在和發(fā)展的必要條件！水在生物體內(nèi)的作用（1）水是細(xì)胞的重要組成成分。（2）水直接參與代謝反應(yīng)，許多反應(yīng)都涉及脫水和水合。（3）水是活細(xì)胞中各種生化反應(yīng)的介質(zhì)。（4）營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、代謝產(chǎn)物都必須溶于水中才能被運(yùn)輸。（5）水比熱高、氣化熱高、沸點(diǎn)高，又是熱的良導(dǎo)體，可調(diào)節(jié)細(xì)胞的溫度。（6）水是維持細(xì)胞。（七）氣體

1.氧氣需氧微生物的能量代謝需要氧氣的存在，微生物發(fā)酵中給氧的方法有攪拌、振蕩，通氣等。2.CO2

CO2是自養(yǎng)微生物的碳源，也常被異養(yǎng)微生物用于固定延長(zhǎng)碳鏈。Eg.丙酮酸羧化為草酰乙酸有些生長(zhǎng)在動(dòng)物體內(nèi)的致病菌生長(zhǎng)需要少量的CO2，在培養(yǎng)時(shí)要提供10％的CO2

（V/V），可用CO2培養(yǎng)箱。微生物細(xì)胞中幾種主要元素的含量（干重%）元素細(xì)菌酵母菌真菌碳～50～50～48氮～15～12～5

氫～8

～7～7

氧～20～31

～40

磷

～3────硫～1────

back1back2細(xì)胞濕重(wetweight)與干重(dryweight)之差為細(xì)胞含水量，常以百分率表示：濕重-干重/濕重×100%

。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)胞重量的70~90%。濕重：將細(xì)胞外表面所吸附的水份除去后稱量所得重量，一般以單位培養(yǎng)液中所含細(xì)胞重量表示（克/升或毫克/毫升）。干重：采用高溫（105℃）烘干、低溫真空干燥和紅外線快速烘干等方法將細(xì)胞干燥至恒重即為～。back3微生物能利用的碳源類型大大超過了動(dòng)物界或植物界所能利用的碳化合物。寶貴的氮源———“C.H.O.N”和“C.H.O.N.X”型，盡量避免將之作為廉價(jià)的碳源使用。異養(yǎng)微生物在元素水平上的最適碳源

———“C.H.O”型back4微生物能利用的氮源類型也明顯比動(dòng)物或植物的廣。a.有機(jī)氮主要由蛋白質(zhì)及蛋白質(zhì)的各種降解產(chǎn)物

———蛋白胨、氨基酸、小肽和尿素等。實(shí)驗(yàn)室常用的有機(jī)氮源有：牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、魚粉、蠶蛹粉、黃豆粉和花生粉等。b.無機(jī)氮主要包括硝酸鹽、銨鹽、銨等。

銨鹽是絕大部分微生物的有效氮源，吸收后能被直接被利用；

硝酸鹽也能被大部分微生物利用，但吸收后需被還原成NH3才能進(jìn)入合成代謝。

銨鹽Eg.(NH4)2SO4作氮源，隨著NH4＋的消耗培養(yǎng)基的pH值下降。銨鹽被稱作生理酸性鹽硝酸鹽Eg.KNO3作氮源，隨著NO3－的消耗培養(yǎng)基的pH會(huì)上升。硝酸鹽被稱作生理堿性鹽銨鹽

和氨基酸被微生物吸收后能直接被利用NO3－和蛋白質(zhì)吸收后還需還原降解才可利用速效氮源遲效氮源c.分子氮分子氮即為大氣中的N2。能利用N2作氮源來合成細(xì)胞結(jié)構(gòu)的微生物我們稱固氮微生物。（1）研究微生物的固氮作用是生物領(lǐng)域中的一個(gè)重大課題。通過基因工程把微生物的固氮基因轉(zhuǎn)移到高等植物的基因組中，使之可利用N2。（2）固氮微生物具有固氮酶，可在常溫常壓下把N2+H2NH3研究固氮酶作為一種酶制劑生產(chǎn)出來，在進(jìn)一步在生產(chǎn)NH3。這兩個(gè)課題的研究成功將會(huì)為農(nóng)業(yè)帶來一次革命性的變化（1）大量元素（macroelements）凡是生長(zhǎng)所需濃度在10-3～10-4mol／L范圍內(nèi)的元素，可稱為大量元素（macroelements），例如P、S、K、Mg、Ca、Na和Fe等。元素人為提供形式生理功能大

量

元

素PKH2PO4

磷酸二氫鉀

K2HPO4

磷酸氫二鉀核酸、磷酸和輔酶的成分SMgSO4硫酸銨含硫氨基酸（半胱氨酸、甲硫氨酸等）和含硫維生素（生物素、硫胺素等）的成分KKH2PO4磷酸二氫鉀

K2HPO4磷酸氫二鉀某些酶（果糖激酶、磷酸丙酮酸轉(zhuǎn)磷酸酶等）的輔因子；維持電位差和滲透壓NaNaCl氯化鈉維持滲透壓；某些細(xì)菌和藍(lán)細(xì)菌所需CaCa(NO3)2

硝酸鈣

CaCl2

氯化鈣某些胞外酶的穩(wěn)定劑、蛋白酶等的輔因子；細(xì)菌形成芽孢和某些真菌形成孢子所需MgMgSO4硫酸鎂固氮酶等的輔因子；葉綠素等的成分FeFeSO4硫酸鐵細(xì)胞色素的成分；合成葉綠素、白喉毒素和氧高鐵血紅素所需凡所需濃度在10-6～10-8mol／L范圍內(nèi)的元素，則稱為微量元素（microelements），如Cu、Zn、Mn、Mo、Co和Ni、Sn、Se等。（2）微量元素（microelements）元素人為提供形式生理功能微

量

元

素MnMnSO4硫酸錳超氧化物歧化酶、氨肽酶和L-阿拉伯糖異構(gòu)酶等的輔因子CuCuSO4硫酸銅氧化酶、酪氨酸酶的輔因子CoCoSO4硫酸鈷維生素B12復(fù)合物的成分；肽酶的輔因子ZnZnSO4硫酸鋅堿性磷酸酶以及多種脫氫酶、肽酶和脫羧酶的輔因子Mo(NH4)6Mo7O24鉬酸銨固氮酶和同化型及異化型硝酸鹽還原酶的成分第二節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)類型營(yíng)養(yǎng)類型是指根據(jù)微生物生長(zhǎng)所需要的主要營(yíng)養(yǎng)要素即能源和碳源的不同，而劃分的微生物類型。一、微生物營(yíng)養(yǎng)類型(Ⅰ)二、微生物營(yíng)養(yǎng)類型(Ⅱ)

1.光能無機(jī)營(yíng)養(yǎng)型

（光能自養(yǎng)型，photoautotroph）能以CO2為主要唯一或主要碳源；進(jìn)行光合作用獲取生長(zhǎng)所需要的能量；以無機(jī)物如H2、H2S、S等作為供氫體或電子供體，使CO2還原為細(xì)胞物質(zhì)；CO2+2H2A光合色素光能[CH2O]+2A+H2O例如，藻類及藍(lán)細(xì)菌等和植物一樣，以水為電子供體（供氫體），進(jìn)行產(chǎn)氧型的光合作用，合成細(xì)胞物質(zhì)。而紅硫細(xì)菌，以H2S為電子供體，產(chǎn)生細(xì)胞物質(zhì)，并伴隨硫元素的產(chǎn)生。光能光合色素[CH2O]+2S+H2OCO2+2H2S以CO2及簡(jiǎn)單有機(jī)物為碳源；以有機(jī)物作為供氫體，利用光能將CO2還原為細(xì)胞物質(zhì)；在生長(zhǎng)時(shí)大多數(shù)需要外源的生長(zhǎng)因子；

2.光能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型

（光能異養(yǎng)型，photoheterotroph）這類微生物能利用有機(jī)物迅速繁殖，常用于污水處理。例如，紅螺菌屬中的一些細(xì)菌能利用異丙醇作為供氫體，將CO2還原成細(xì)胞物質(zhì)，同時(shí)積累丙酮。CHOH+

CO2H3CH3C2光能光合色素2CH3C0CH3+[CH2O]+H2O光能無機(jī)自養(yǎng)型和光能有機(jī)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)境的演化過程中起重要作用。生長(zhǎng)所需要的能量來自無機(jī)物氧化過程中放出的化學(xué)能；以CO2或碳酸鹽作為唯一或主要碳源進(jìn)行生長(zhǎng)時(shí)，利用H2、H2S、Fe2+、NH3或NO2-等作為電子供體使CO2還原成細(xì)胞物質(zhì)。

3.化能無機(jī)營(yíng)養(yǎng)型

（化能自養(yǎng)型，chemoautotroph）可在完全無機(jī)及無光的環(huán)境中生長(zhǎng)。它們廣泛分布于土壤及水環(huán)境中,參與地球物質(zhì)循環(huán)。

4.化能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型

（化能異養(yǎng)型，chemoheterotroph）生長(zhǎng)所需要的能量均來自有機(jī)物氧化過程中放出的化學(xué)能；生長(zhǎng)所需要的碳源主要是一些有機(jī)化合物，如淀粉、糖類、纖維素、有機(jī)酸等。有機(jī)物通常既是碳源也是能源！大多數(shù)細(xì)菌、放線菌、原生動(dòng)物、幾乎全部的真菌都是化能有機(jī)異養(yǎng)型微生物；所有致病微生物均為化能有機(jī)異養(yǎng)型微生物；腐生型(metatrophy)：可利用無生命的有機(jī)物(如動(dòng)植物尸體和殘?bào)w)作為碳源；寄生型(paratrophy)：寄生在活的寄主機(jī)體內(nèi)吸取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),離開寄主就不能生存；在腐生型和寄生型之間還存在中間類型：兼性腐生型(facultivemetatrophy)；兼性寄生型(facultiveparatrophy)；注意不同營(yíng)養(yǎng)類型之間的界限并非絕對(duì)：異養(yǎng)型微生物并非絕對(duì)不能利用CO2；自養(yǎng)型微生物也并非不能利用有機(jī)物進(jìn)行生長(zhǎng)；有些微生物在不同生長(zhǎng)條件下生長(zhǎng)時(shí),其營(yíng)養(yǎng)類型也會(huì)發(fā)生改變；例如紫色非硫細(xì)菌（purplenonsulphurbacteria）：沒有有機(jī)物時(shí)，同化CO2，

為自養(yǎng)型微生物；有機(jī)物存在時(shí)，利用有機(jī)物進(jìn)行生長(zhǎng)，為異養(yǎng)型微生物；光照和厭氧條件下，利用光能生長(zhǎng)，為光能營(yíng)養(yǎng)型微生物；黑暗與好氧條件下，依靠有機(jī)物氧化產(chǎn)生的化學(xué)能生長(zhǎng)，為化能營(yíng)養(yǎng)型微生物；微生物營(yíng)養(yǎng)類型的可變性無疑有利于提高其對(duì)環(huán)境條件變化的適應(yīng)能力某些菌株發(fā)生突變(自然突變或人工誘變)后，失去合成某種(或某些)對(duì)該菌株生長(zhǎng)必不可少的物質(zhì)(通常是生長(zhǎng)因子如氨基酸、維生素)的能力，必須從外界環(huán)境獲得該物質(zhì)才能生長(zhǎng)繁殖，這種突變型菌株稱為營(yíng)養(yǎng)缺陷型（auxotroph）；相應(yīng)的野生型菌株稱為原養(yǎng)型（prototroph）。5.營(yíng)養(yǎng)缺陷型（auxotroph）和原養(yǎng)型（prototroph）營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株經(jīng)常用來進(jìn)行微生物遺傳學(xué)方面的研究。第三節(jié)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的方式微生物們是怎樣吃東西的？微生物在生長(zhǎng)過程中，所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不斷的進(jìn)入細(xì)胞，代謝產(chǎn)物及時(shí)的分泌到胞外，這兩個(gè)過程就是物質(zhì)的運(yùn)輸。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)能否利用（即是否具有酶系）能否進(jìn)入細(xì)胞一、物質(zhì)運(yùn)輸?shù)恼系K1.莢膜與粘液層莢膜和粘液層是由一層結(jié)構(gòu)疏松的多糖物質(zhì)組成，所以對(duì)大多數(shù)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞影響不大。2.細(xì)胞壁肽聚糖組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，只允許一定分子量以下的小分子物質(zhì)進(jìn)入，大分子物質(zhì)就不能通過肽聚糖的網(wǎng)眼孔。3.細(xì)胞膜細(xì)胞膜具有選擇性滲透作用，即細(xì)胞膜只允許一種物質(zhì)比另一種物質(zhì)更容易通過的特性。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入代謝產(chǎn)物排出無用物質(zhì)的進(jìn)入有用物質(zhì)的漏出保證防止這是對(duì)物質(zhì)運(yùn)輸影響最大的，它能保證細(xì)胞與外界合理的進(jìn)行物質(zhì)交換。二、物質(zhì)運(yùn)輸方式除了原生動(dòng)物外，其他各大類有細(xì)胞的微生物都是通過細(xì)胞膜的滲透和選擇吸收作用而從外界吸取營(yíng)養(yǎng)物的。運(yùn)送方式不通過膜上載體蛋白：?jiǎn)渭償U(kuò)散耗能通過膜上載體蛋白不耗能：促進(jìn)擴(kuò)散運(yùn)送前后溶質(zhì)分子改變：基團(tuán)轉(zhuǎn)移運(yùn)送前后溶質(zhì)分子不變：主動(dòng)運(yùn)輸

1.單純擴(kuò)散（簡(jiǎn)單擴(kuò)散，simplediffusion）

（1）定義

單純擴(kuò)散（simplediffusion）又稱被動(dòng)運(yùn)送（passivetransport），指疏水性雙分子層細(xì)胞膜（包括孔蛋白在內(nèi)）在無載體蛋白的參與下，單純依靠物理擴(kuò)散方式讓許多小分子、非電離分子尤其是親水性分子被動(dòng)通過的一種物質(zhì)運(yùn)送方式。（2）特點(diǎn)不消耗能量，物質(zhì)擴(kuò)散的動(dòng)力來自參與擴(kuò)散的物質(zhì)在膜內(nèi)外的濃度差；擴(kuò)散是非特異性的，不需載體蛋白協(xié)助；擴(kuò)散過程中，物質(zhì)不與膜上各類分子發(fā)生反應(yīng)，自身分子結(jié)構(gòu)也不發(fā)生變化；物質(zhì)跨膜擴(kuò)散的能力和速率與該物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān),分子量小、脂溶性、極性小的物質(zhì)易通過擴(kuò)散進(jìn)出細(xì)胞。通過這種方式運(yùn)送的物質(zhì)種類不多，主要是一些氣體分子（O2、CO2）、脂肪酸、乙醇、甘油、苯及某些氨基酸分子。單純擴(kuò)散對(duì)營(yíng)養(yǎng)物的運(yùn)送缺乏選擇能力和逆濃度梯度的“濃縮”能力，不是細(xì)胞獲取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要方式。

2.促進(jìn)擴(kuò)散（facilitateddiffusion）

（1）定義

促進(jìn)擴(kuò)散（facilitateddiffusion）指溶質(zhì)在運(yùn)送過程中，必須借助存在于細(xì)胞膜上的底物特異載體蛋白（carrierprotein）的協(xié)助，但不消耗能量的一類擴(kuò)散性運(yùn)送方式。

載體蛋白有時(shí)稱作透性酶（permease）、移位酶（translocase）或移位蛋白（translocatorprotein），一般通過誘導(dǎo)產(chǎn)生，它借助自身構(gòu)象的變化，在不耗能的條件下可加速把膜外高濃度的溶質(zhì)擴(kuò)散到膜內(nèi)，直至膜內(nèi)外該溶質(zhì)濃度相等為止。每種載體只運(yùn)輸相應(yīng)的物質(zhì)，具有較高的專一性。載體只影響物質(zhì)的運(yùn)輸速率，并不改變?cè)撐镔|(zhì)在膜內(nèi)外形成的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)（2）特點(diǎn)不消耗能量，物質(zhì)擴(kuò)散的動(dòng)力來自參與擴(kuò)散的物質(zhì)在膜內(nèi)外的濃度差；物質(zhì)運(yùn)送必須借助存在于細(xì)胞膜上的底物特異載體蛋白的協(xié)助；載體蛋白對(duì)被運(yùn)送的物質(zhì)具有高度專一性；例如：釀酒酵母（Saccharomycescerevisiae）對(duì)各種糖、氨基酸和維生素的吸收；

E.coli

對(duì)甘油的吸收等。

3.主動(dòng)運(yùn)送（activetransport）

（1）定義

主動(dòng)運(yùn)送（activetransport）指一類須提供能量（包括ATP、質(zhì)子動(dòng)勢(shì)或“離子泵”等）并通過細(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)入膜內(nèi)的一種運(yùn)送方式。屬于逆濃度梯度運(yùn)送營(yíng)養(yǎng)物的方式。須消耗能量，逆濃度梯度運(yùn)送物質(zhì)；物質(zhì)運(yùn)送必須借助存在于細(xì)胞膜上的底物特異載體蛋白的協(xié)助；（2）特點(diǎn)主動(dòng)運(yùn)送是逆濃度梯度運(yùn)送營(yíng)養(yǎng)物的方式，對(duì)許多生存在低濃度營(yíng)養(yǎng)環(huán)境中的貧養(yǎng)菌（oligophyte，或稱寡養(yǎng)菌）的生存極為重要。

4.基團(tuán)移位（grouptranslocation）

（1）定義

基團(tuán)移位（grouptranslocation）指一類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)是溶質(zhì)在運(yùn)送前后還會(huì)發(fā)生分子結(jié)構(gòu)的變化。需消耗能量；物質(zhì)運(yùn)送必須借助存在于細(xì)胞膜上的底物特異載體蛋白的協(xié)助；溶質(zhì)在運(yùn)送前后發(fā)生分子結(jié)構(gòu)的變化；（2）特點(diǎn)基團(tuán)移位主要用于運(yùn)送各種糖類（葡萄糖、果糖、甘露糖和N-乙酰葡糖胺等）、核苷酸、丁酸和腺嘌呤等物質(zhì)。在E.coli

中研究得較為清楚，主要靠磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)（phosphotrasferasesystem）即磷酸烯醇式丙酮酸－己糖磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)進(jìn)行?；鶊F(tuán)移位的運(yùn)送機(jī)制此系統(tǒng)由24種蛋白組成，運(yùn)送某一具體糖至少有4種蛋白參與，其特點(diǎn)是每輸入一個(gè)葡萄糖分子，就要消耗一個(gè)ATP的能量。具體運(yùn)送分兩步進(jìn)行：（1）熱穩(wěn)載體蛋白（heat-stablecarrierprotein，HPr）的激活細(xì)胞內(nèi)高能化合物——磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）的磷酸基團(tuán)通過酶Ⅰ的作用而把HPr激活：

PEP+HPrPyr（丙酮酸）

+P～HPr

酶Ⅰ

HPr是一種低分子量的可溶性蛋白，結(jié)合在細(xì)胞膜上，起著高能磷酸載體的作用。

酶Ⅰ是一種可溶性細(xì)胞質(zhì)蛋白。HPr和酶Ⅰ在磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)中，均無底物特異性。（2）糖經(jīng)磷酸化而運(yùn)入細(xì)胞膜內(nèi)膜外環(huán)境中的先與細(xì)胞膜外表面上的底物特異膜蛋白——酶Ⅱc結(jié)合，接著糖分子被由P～HPr→酶Ⅱa→酶Ⅱb逐級(jí)傳遞來的磷酸基團(tuán)激活，最后通過酶Ⅱc在把這一磷酸糖釋放到細(xì)胞質(zhì)中。糖分子

＋

酶Ⅱc結(jié)合P～HPr酶Ⅱa酶Ⅱb磷酸基團(tuán)磷酸基團(tuán)磷酸糖酶Ⅱc細(xì)胞質(zhì)中逐級(jí)傳遞磷酸基團(tuán)激活釋放酶Ⅱ酶Ⅱa酶Ⅱb酶Ⅱc細(xì)胞質(zhì)蛋白，無底物特異性均為膜蛋白，具有底物特異性，可通過誘導(dǎo)產(chǎn)生例如：E.coli、金黃色葡萄球菌（Staphylococcusaureus）、枯草芽孢桿菌（Bacillussubtilis）和巴氏梭菌（Clostridiumpasteurianum）中，葡萄糖是通過基團(tuán)移位方式自外環(huán)境運(yùn)送入細(xì)胞內(nèi)的。四種運(yùn)送營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)方式的比較單純擴(kuò)散（簡(jiǎn)單擴(kuò)散，simplediffusion）促進(jìn)擴(kuò)散（facilitateddiffusion）主動(dòng)運(yùn)送（activetransport）基團(tuán)移位（grouptranslocation）第四節(jié)培養(yǎng)基培養(yǎng)基（medium，復(fù)數(shù)media；或culturemedium）

是指由人工配制的、適合微生物生長(zhǎng)繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物用的混合營(yíng)養(yǎng)料。（參見P91）任何培養(yǎng)基都應(yīng)具備微生物所需要的六大營(yíng)養(yǎng)要素，其間的比例是合適的？碳源、氮源、無機(jī)鹽、能源、生長(zhǎng)因子、水link1絕大多數(shù)微生物都可在人工培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，只有少數(shù)難養(yǎng)菌（fastidiousmicroorganisms）至今無法在人工培養(yǎng)基上生長(zhǎng)。一、選用和設(shè)計(jì)培養(yǎng)基的原則和方法

（一）配制培養(yǎng)基的4個(gè)原則

1.目的明確培養(yǎng)不同的微生物必須采用不同的培養(yǎng)條件；培養(yǎng)目的不同，原料的選擇和配比不同；例如枯草芽孢桿菌：一般培養(yǎng)：肉湯培養(yǎng)基或LB培養(yǎng)基；自然轉(zhuǎn)化：基礎(chǔ)培養(yǎng)基；觀察芽孢：生孢子培養(yǎng)基；產(chǎn)蛋白酶：以玉米粉、黃豆餅粉為主的產(chǎn)酶培養(yǎng)基；

根據(jù)不同的工作目的，微生物不同的營(yíng)養(yǎng)需要，運(yùn)用自己豐富的生物化學(xué)和微生物學(xué)知識(shí)來配制最佳的培養(yǎng)基。

微生物細(xì)胞組成元素的調(diào)查或分析，是設(shè)計(jì)培養(yǎng)基時(shí)的重要參考依據(jù)。2.營(yíng)養(yǎng)協(xié)調(diào)微生物細(xì)胞內(nèi)各種成分間有一較穩(wěn)定的比例。在大多數(shù)化能異養(yǎng)菌的培養(yǎng)基中，各營(yíng)養(yǎng)要素間在量上的比例大體符合以下十倍序列的遞減規(guī)律：要素：含量：H2O＞(～10-1)C源+能源＞

(～10-2)N源＞(～10-3)K、Mg＞(～10-5)P、S＞(～10-4)生長(zhǎng)因子(～10-6)實(shí)驗(yàn)室的常用培養(yǎng)基：細(xì)菌：牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基（或簡(jiǎn)稱普通肉湯培養(yǎng)基）；放線菌：高氏1號(hào)合成培養(yǎng)基培養(yǎng)；酵母菌：麥芽汁培養(yǎng)基；霉菌：查氏合成培養(yǎng)基；實(shí)驗(yàn)室一般培養(yǎng)：普通常用培養(yǎng)基；遺傳研究：成分清楚的合成培養(yǎng)基；生理、代謝研究：選用相應(yīng)的培養(yǎng)基配方；（1）選擇適宜的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度適宜；營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之間的配比適宜；高濃度糖類物質(zhì)、無機(jī)鹽、重金屬離子等不僅不能維持和促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)，反而起到抑制或殺菌作用。（2）營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度及配比合適培養(yǎng)基中各營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之間的濃度配比也直接影響微生物的生長(zhǎng)繁殖和（或）代謝產(chǎn)物的形成和積累，其中碳氮比（C／N）的影響較大。link2發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸時(shí)：碳氮比為4/1時(shí)，菌體大量繁殖，谷氨酸積累少；碳氮比為3/1時(shí)，菌體繁殖受到抑制，谷氨酸產(chǎn)量則大量增加。真菌需C／N比較高的培養(yǎng)基；（素食）細(xì)菌（動(dòng)物病原菌）需C／N比較低的培養(yǎng)基；（葷食）NH3＞CO(NH2)2＞NH4NO3＞(NH4)2CO3＞(NH4)2SO4含氮量（82％）（46％）（35％）（29.2％）（21％）在同樣重量時(shí)，在以上各氮源中含氮量以氨為最高，尿素次之，硝酸銨和碳酸銨更次之，而硫酸銨則最低。3.理化適宜指培養(yǎng)基的pH值、滲透壓、水活度和氧化還原電勢(shì)等物理化學(xué)條件較為適宜。pH滲透壓和水活度氧化還原電位（1）pH各大類微生物都有其生長(zhǎng)適宜的pH范圍，培養(yǎng)基的pH必須控制在一定的范圍內(nèi)，以滿足不同類型微生物的生長(zhǎng)繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物。細(xì)菌：pH7.0~8.0放線菌：pH7.5~8.5酵母菌：pH3.8~6.0霉菌：pH4.0~5.8藻類：pH6.0~7.0原生動(dòng)物：pH6.0~8.0嗜極菌（extremophiles）初始pH通常培養(yǎng)條件：在微生物的生長(zhǎng)、代謝過程中會(huì)產(chǎn)生引起培養(yǎng)基pH改變的代謝產(chǎn)物，為了維持培養(yǎng)基pH的相對(duì)恒定，通常要進(jìn)行pH的調(diào)節(jié)。pH的內(nèi)源調(diào)節(jié)pH的外源調(diào)節(jié)pH的調(diào)節(jié)（2）滲透壓和水活度它表示兩種濃度不同的溶液間被一個(gè)半透性薄膜隔開時(shí)，稀溶液中的水分子會(huì)因水勢(shì)（waterpotentiality）的推動(dòng)而透過隔膜流向濃溶液，直到濃溶液產(chǎn)生的機(jī)械壓力足以使兩邊水分子的進(jìn)出達(dá)到平衡為止，這時(shí)由濃溶液中的溶質(zhì)所產(chǎn)生的機(jī)械壓力，即為它的滲透壓值。滲透壓（osmoticpressure）是某水溶液中一個(gè)可用壓力來量度的一個(gè)物化指標(biāo)。與微生物細(xì)胞滲透壓相等的等滲溶液最適宜微生物的生長(zhǎng)；高滲溶液會(huì)使細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離；低滲溶液則會(huì)使細(xì)胞吸水膨脹，形成很高的膨壓，這對(duì)細(xì)胞壁脆弱或喪失的各種缺壁細(xì)胞，例如原生質(zhì)體、球狀體或支原體來說，則是致命的。是一個(gè)比滲透壓更有生理意義的一個(gè)物化指標(biāo)。它表示在天然或人為環(huán)境中，微生物可實(shí)際利用的自由水或游離水的含量。水活度的定量涵義水活度即aw（wateractivity）（3）氧化還原電勢(shì)（redoxpotential）又稱氧化還原電位，是度量某氧化還原系統(tǒng)中還原劑釋放電子或氧化劑接受電子趨勢(shì)的一種指標(biāo)。一般以Eh表示，它是指以氫電極為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)某氧化還原系統(tǒng)的電極電位值，單位是V（伏）或mV（毫伏）。不同類型微生物生長(zhǎng)對(duì)氧化還原電位的要求不同好氧性微生物：+0.1伏以上時(shí)可正常生長(zhǎng)，以+0.3～+0.4伏為宜；厭氧性微生物：低于+0.1伏條件下生長(zhǎng)；兼性厭氧微生物：+0.1伏以上時(shí)進(jìn)行好氧呼吸，

+0.1伏以下時(shí)進(jìn)行發(fā)酵。氧化還原電位與氧分壓和pH有關(guān),也受某些微生物代謝產(chǎn)物的影響增加通氣量(如振蕩培養(yǎng)、攪拌)提高培養(yǎng)基的氧分壓，或加入氧化劑，從而增加Eh值；在培養(yǎng)基中加入巰基乙醇、抗壞血酸（Vc，0.1%）、硫化氫(0.025%)、半胱氨酸（<0.05%）、谷胱甘肽、鐵屑、二硫蘇糖醇、庖肉（瘦牛肉粒）等還原性物質(zhì)可降低Eh值。測(cè)定氧化還原電勢(shì)除用電位計(jì)外，還可在培養(yǎng)基中加入化學(xué)指示劑刃天青（resazurin）進(jìn)行間接測(cè)定。在無氧條件下呈無色（Eh＝-40mV）；在有氧條件下，其顏色與溶液的pH相關(guān)；（中性——紫色；堿性——藍(lán)色；酸性——紅色）在微量氧時(shí)，它呈粉紅色。刃天青4.經(jīng)濟(jì)節(jié)約配制培養(yǎng)基時(shí)應(yīng)盡量利用廉價(jià)且易于獲得的原料作為培養(yǎng)基成份,特別是在發(fā)酵工業(yè)中,以降低生產(chǎn)成本。（1）以粗代精對(duì)微生物來說，各種粗原料營(yíng)養(yǎng)更加完全，效果更好。而且在經(jīng)濟(jì)上也節(jié)約。大量的農(nóng)副產(chǎn)品或制品，如麩皮、米糠、玉米漿、酵母浸膏、酒糟、豆餅、花生餅、蛋白胨等都是常用的發(fā)酵工業(yè)原料以野生植物原料代替栽培植物原料，如木薯、橡子、薯芋等都是富含淀粉質(zhì)的野生植物，可以部分取代糧食用于工業(yè)發(fā)酵的碳源。（2）以“野”代“家”（3）以廢代好以工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中易污染環(huán)境的廢棄物作為培養(yǎng)微生物的原料。例如，糖蜜(制糖工業(yè)中含有蔗糖的廢液)、乳清(乳制品工業(yè)中含有乳糖的廢液)、豆制品工業(yè)廢液、黑廢液(造紙工業(yè)中含有戊糖和己糖的亞硫酸紙漿)等。工業(yè)上的甲烷發(fā)酵主要利用廢水、廢渣作原料,在我國(guó)農(nóng)村，已推廣利用糞便及禾草為原料發(fā)酵生產(chǎn)甲烷作為燃料。（4）以簡(jiǎn)代繁

某制藥廠改進(jìn)鏈霉素發(fā)酵液中的原有配方，設(shè)法減去30-50%的黃豆餅粉、25%的葡萄糖和20%硫酸銨，結(jié)果反而提高了產(chǎn)量。（5）以氮代朊以大氣氮、銨鹽、硝酸鹽或尿素等一類非蛋白質(zhì)或非氨基酸廉價(jià)原料用作發(fā)酵培養(yǎng)基的原料，讓微生物轉(zhuǎn)化成菌體蛋白質(zhì)或含氮的發(fā)酵產(chǎn)物供人們利用。（6）以纖代糖開發(fā)利用纖維素這種世界上含量最豐富的可再生資源。將大量的纖維素農(nóng)副產(chǎn)品轉(zhuǎn)變?yōu)閮?yōu)質(zhì)飼料、工業(yè)發(fā)酵原料、燃料及人類的食品及飲料。（7）以烴代糧以石油或天然氣副產(chǎn)品代替糖質(zhì)原料來培養(yǎng)微生物。生產(chǎn)石油蛋白；將石油產(chǎn)品轉(zhuǎn)化成一些產(chǎn)值更高的高級(jí)醇、脂肪酸、環(huán)烷酸等化工產(chǎn)品和若干合成物；對(duì)石油產(chǎn)品的品質(zhì)進(jìn)行改良，如脫硫、脫蠟等。（8）以“土”代“洋”以國(guó)產(chǎn)原料代替進(jìn)口原料，盡量減少工業(yè)成本。國(guó)內(nèi)青霉素發(fā)酵工業(yè)的迅速發(fā)展，依賴于找到了富有中國(guó)特色的培養(yǎng)基配方，即用廉價(jià)的棉子餅（或花生餅）和白玉米粉代替玉米漿和乳糖。（二）4種方法

1.生態(tài)模擬

直接取用這類天然基質(zhì)（經(jīng)過滅菌）或模擬這類自然條件，就可獲得一個(gè)“初級(jí)的”天然培養(yǎng)基來培養(yǎng)相應(yīng)的微生物。例如，用肉湯、魚汁來培養(yǎng)細(xì)菌；用果汁來培養(yǎng)酵母菌；用潤(rùn)濕的麩皮、米糠培養(yǎng)霉菌；用米飯或面包來培養(yǎng)根霉；用肥土來培養(yǎng)放線菌；用玉米芯來培養(yǎng)脈孢菌（Neurosporaspp.）等。2.參閱文獻(xiàn)（1）直接經(jīng)驗(yàn)（2）查閱、分析和利用一切文獻(xiàn)資料上的對(duì)自己直接或間接有關(guān)的信息中國(guó)期刊網(wǎng)（全文數(shù)據(jù)庫(kù)）萬方數(shù)據(jù)資源系統(tǒng)維普數(shù)據(jù)庫(kù)生物引擎/生物通/生物橋//3.精心設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)新配方各項(xiàng)因素的比較或反復(fù)試驗(yàn)優(yōu)選法或正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法工作量很大4.試驗(yàn)比較試驗(yàn)的規(guī)模一般都遵循由定性到定量、由小而大地逐步擴(kuò)大的原則。生態(tài)模擬參閱文獻(xiàn)精心設(shè)計(jì)試驗(yàn)比較設(shè)計(jì)一種優(yōu)化的培養(yǎng)基

例如，先在培養(yǎng)皿瓊脂平板上測(cè)試某微生物的營(yíng)養(yǎng)要求，然后作搖瓶培養(yǎng)（shakeculture）試驗(yàn)，再進(jìn)行臺(tái)式發(fā)酵罐培養(yǎng)試驗(yàn)，最后才擴(kuò)大到試驗(yàn)型發(fā)酵罐和生產(chǎn)型發(fā)酵罐的規(guī)模。二、培養(yǎng)基的種類培養(yǎng)基——微生物的菜譜名目繁多、種類各異（一）按對(duì)培養(yǎng)基成分的了解作分類天然培養(yǎng)基組合培養(yǎng)基半組合培養(yǎng)基（二）按培養(yǎng)基外觀的物理狀態(tài)作分類液體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基半固體培養(yǎng)基脫水培養(yǎng)基（三）按培養(yǎng)基對(duì)微生物的功能作分類選擇性培養(yǎng)基鑒別性培養(yǎng)基基礎(chǔ)培養(yǎng)基加富培養(yǎng)基增殖培養(yǎng)基（四）發(fā)酵工廠的培養(yǎng)基

1.種子培養(yǎng)基為了在較短時(shí)間內(nèi)獲得數(shù)量較多的強(qiáng)壯而整齊的種子細(xì)胞，需要使用種子培養(yǎng)基。種子培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)豐富、氮源充足，由于用量不多，原料可使用較為精制的。2.發(fā)酵培養(yǎng)基發(fā)酵培養(yǎng)基適用于合成發(fā)酵產(chǎn)物的培養(yǎng)基，如果產(chǎn)物分子中以碳元素為主，發(fā)酵培養(yǎng)基中碳源含量就需高些，例如谷氨酸產(chǎn)物；如果產(chǎn)物分子中氮元素較多，氮源也要相應(yīng)增加。發(fā)酵培養(yǎng)基用量很大，每天都需幾十噸，因此要盡量選用成本較低的原料，選原料時(shí)還要考慮它對(duì)產(chǎn)品提取、工藝條件的影響。3.保種培養(yǎng)基保種培養(yǎng)基一般營(yíng)養(yǎng)不需很豐富。三、培養(yǎng)基的配制配料溶解調(diào)pH過濾分裝滅菌包扎擺斜面貯存本章小結(jié)1.營(yíng)養(yǎng)是一切生命活動(dòng)所需物質(zhì)之源水＞碳源＞氮源微生物6大類營(yíng)養(yǎng)要素碳源、氮源、無機(jī)鹽、能源、生長(zhǎng)因子、水自養(yǎng)微生物，能源是日光能或還原態(tài)無機(jī)物；異養(yǎng)微生物，能源就是碳源。2.微生物的營(yíng)養(yǎng)類型按微生物所需碳源和能源的性質(zhì)分為四大類：化能異養(yǎng)微生物（最多）化能自養(yǎng)微生物光能異養(yǎng)微生物光能自養(yǎng)微生物3.微生物的營(yíng)養(yǎng)的方式有細(xì)胞構(gòu)造的微生物營(yíng)養(yǎng)方式都是滲透營(yíng)養(yǎng)型。單純擴(kuò)散、促進(jìn)擴(kuò)散、主動(dòng)運(yùn)輸和基團(tuán)移位4.設(shè)計(jì)和配置培養(yǎng)基的原則和方法4個(gè)原則：目的明確、營(yíng)養(yǎng)協(xié)調(diào)、理化適宜和經(jīng)濟(jì)節(jié)約4個(gè)方法：生態(tài)模擬、查閱文獻(xiàn)、精心設(shè)計(jì)和試驗(yàn)比較4.培養(yǎng)基的種類天然培養(yǎng)基、組合培養(yǎng)基和半組合培養(yǎng)基；液體培養(yǎng)基、半固體培養(yǎng)基和固體培養(yǎng)基；基礎(chǔ)培養(yǎng)基、加富培養(yǎng)基、增殖培養(yǎng)基、選擇性培養(yǎng)基和鑒別培養(yǎng)基；種子培養(yǎng)基、發(fā)酵培養(yǎng)基和保種培養(yǎng)基。復(fù)習(xí)思考題設(shè)計(jì)一張表格，比較一下微生物6類營(yíng)養(yǎng)要素。2.設(shè)計(jì)表格，比較微生物的4大營(yíng)養(yǎng)類型。3.設(shè)計(jì)表格，比較四種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的方式。4.對(duì)培養(yǎng)基的種類列表表示。是指寄生或共生的微生物，Eg.類支原體（MLO）、類立克次氏體（RLO）和少數(shù)寄生真菌等。難養(yǎng)菌（fastidiousmicroorganisms）碳氮比（C／N）比：碳源含量氮源含量碳氮比（C／N比）＝碳源中碳原子的摩爾數(shù)氮源中氮原子的摩爾數(shù)內(nèi)源調(diào)節(jié)主要有以下兩種方法：第一種是采用磷酸緩沖液進(jìn)行調(diào)節(jié)。①

pH的內(nèi)源調(diào)節(jié)通過培養(yǎng)基內(nèi)在成分所起的調(diào)節(jié)作用，就是pH的內(nèi)源調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)K2HPO4和KH2PO4兩者濃度比可獲得pH6.0～7.6間的一系列穩(wěn)定的pH。［K2HPO4］［KH2PO4］＝1時(shí)，溶液的pH穩(wěn)定在6.8。反應(yīng)原理：K2HPO4＋HCl→KH2PO4＋KClKH2PO4＋KOH→K2HPO4＋H2O第二種以CaCO3作“備用堿”進(jìn)行調(diào)節(jié)。

CaCO3（不溶于水又是沉淀性的，在培養(yǎng)基中分布不均勻）、NaHCO3均可用來調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH。反應(yīng)是：②pH的外源調(diào)節(jié)這是一類按實(shí)際需要不斷從外界流加酸或堿液，以調(diào)整培養(yǎng)液的方法。水活度定量涵義為：在同溫同壓下，某溶液的蒸汽壓純水蒸汽壓aw＝該溶液的百分相對(duì)濕度值（ERH，equilibriumrelativehumidity）aw各種微生物生長(zhǎng)繁殖范圍的aw值在0.998～0.6之間。back1

1.天然培養(yǎng)基

（complexmedia，undefinedmedia）這是指一些利用動(dòng)、植物或微生物體或其提取物制成的培養(yǎng)基，這是一類營(yíng)養(yǎng)成分既復(fù)雜又豐富、難以說出其確切化學(xué)組成的培養(yǎng)基。例如，培養(yǎng)多種細(xì)菌的牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，培養(yǎng)酵母菌的麥芽汁培養(yǎng)基等。天然培養(yǎng)基的優(yōu)點(diǎn)：營(yíng)養(yǎng)豐富、種類多樣、配制方便、價(jià)格低廉。缺點(diǎn)：是成分不清楚、不穩(wěn)定，不適宜做精細(xì)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。天然培養(yǎng)基只適合于一般實(shí)驗(yàn)室中的菌種培養(yǎng)、發(fā)酵工業(yè)中生產(chǎn)菌種的培養(yǎng)和某些發(fā)酵產(chǎn)物的生產(chǎn)等。

2.組合培養(yǎng)基

（chemicaldefinedmedia）又稱合成培養(yǎng)基或綜合培養(yǎng)基（syntheticmedia），是一類按微生物的營(yíng)養(yǎng)要求精確設(shè)計(jì)后用多種高純化學(xué)試劑配制成的培養(yǎng)基。例如，培養(yǎng)細(xì)菌的葡萄糖銨鹽培養(yǎng)基，培養(yǎng)放線菌的淀粉硝酸鹽培養(yǎng)基（即高氏一號(hào)培養(yǎng)基），培養(yǎng)真菌的蔗糖硝酸鹽培養(yǎng)基（即察氏培養(yǎng)基）等。組合培養(yǎng)基的優(yōu)點(diǎn)：成分精確、重演性高。缺點(diǎn)：價(jià)格較貴、配制較煩，且微生物生長(zhǎng)比較一般。組合培養(yǎng)基僅適用于營(yíng)養(yǎng)、代謝、生理、生化、遺傳、育種、菌種鑒定或生物測(cè)定等對(duì)定量要求較高的研究工作中。3.半組合培養(yǎng)基（semi-definedmedia）又稱半合成培養(yǎng)基（semi-syntheticmedia），指一類主要以化學(xué)試劑配制，同時(shí)還加有某種或某些天然成分的培養(yǎng)基。例如，培養(yǎng)真菌的馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)基等。嚴(yán)格地講，凡含有未經(jīng)特殊處理的瓊脂的任何組合培養(yǎng)基，因其中含有一些未知的天然成分，故實(shí)質(zhì)上都只能看作是一種半組合培養(yǎng)基。1.液體培養(yǎng)基（liquidmedia）一類呈液體狀態(tài)的培養(yǎng)基，在實(shí)驗(yàn)室和生產(chǎn)實(shí)踐中用途廣泛，尤其適用于大規(guī)模的培養(yǎng)微生物。2.固體培養(yǎng)基（solidmedia）廣義：一類外觀呈固體狀態(tài)的培養(yǎng)基。狹義：在液體培養(yǎng)基中加入凝固劑，使之成為固體的培養(yǎng)基。固體培養(yǎng)基為微生物生長(zhǎng)提供一個(gè)營(yíng)養(yǎng)表面，微生物在這表面上可以形成單個(gè)菌落。（1）固化培養(yǎng)基（solidifiedmedium）（2）非可逆性固化培養(yǎng)基（3）天然固態(tài)培養(yǎng)基（4）濾膜（membranefilter）根據(jù)固體的性質(zhì)又可把它分為4種類型：固體培養(yǎng)基在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐上具有廣闊的用途，例如，可用于菌種的分離、鑒定，菌落計(jì)數(shù)，檢驗(yàn)雜菌，選種、育種，菌種保藏，抗生素等生物活性物質(zhì)的生物測(cè)定，獲取大量真菌孢子，以及用于微生物固體培養(yǎng)和大規(guī)模生產(chǎn)等。3.半固體培養(yǎng)基（semi-solidmedi