【正文】 細(xì)胞內(nèi)許多酶類活性，細(xì)胞呼吸作用 Better 微生物對培養(yǎng)基氧化還原電位的要求 一般好氧菌： +300～ +400 mv 兼性厭氧菌 +100 mv以上有氧呼吸； +100 mv以下發(fā)酵產(chǎn)能 厭氧菌： +100 mv以下 厭氧培養(yǎng) 驅(qū)氧 添加還原劑：抗壞血酸、巰基乙酸、硫化鈉、半胱氨酸、鐵屑、谷胱甘肽、庖肉（瘦肉粒） 加入鐵屑的培養(yǎng)基：－ 400 mv Better 氧化還原電位的測定 電位計(jì) 氧化還原指示劑 刃天青 美蘭 Better 經(jīng)濟(jì)節(jié)約 大生產(chǎn)用的培養(yǎng)基 以粗代精： 糖蜜 V蔗糖 以野代家： 粗木薯粉 V優(yōu)質(zhì)淀粉 以廢代好 黃豆?jié){水： Geotrichum candidum 造紙廠亞硫酸廢液（含戊糖） 以簡代繁 以氮代朊 以纖代糖 以烴代糧 以國代進(jìn) Better 選用和設(shè)計(jì)培養(yǎng)基的方法 生態(tài)模擬 自然基質(zhì)或模擬：初級(jí)天然培養(yǎng)基 肉湯、魚汁 果汁 濕潤的麩皮米糠、米飯、面包 查閱文獻(xiàn) 精心設(shè)計(jì)：優(yōu)選法或正交實(shí)驗(yàn) 試驗(yàn)比較 培養(yǎng)皿瓊脂平板 搖瓶培養(yǎng) 發(fā)酵罐 Better 設(shè)計(jì)培養(yǎng)基的方法 實(shí)驗(yàn)比較： 不同培養(yǎng)基配方的選擇比較 單種成分來源和數(shù)量的比較 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 pH和溫度試驗(yàn) Better （一）培養(yǎng)基應(yīng)具有的共性 ? 單位數(shù)量的培養(yǎng)基應(yīng)能以最高產(chǎn)率地生產(chǎn)出所需產(chǎn)物， ? 能最高速率地穩(wěn)定合成出所需產(chǎn)物， ? 培養(yǎng)基成分應(yīng)價(jià)格便宜易于就近取材， ? 培養(yǎng)基有利于通風(fēng)、攪拌、提取、純化和廢物處理等 Better （二）制備培養(yǎng)基的要素 （ 1） 營養(yǎng)物質(zhì) ：包括研究或?qū)嶒?yàn)微生物所需要的碳 、 氮 、 磷 、 硫等宏量元素及微量元素 、 生長因素及水等 。亦等于該溶液的百分相對濕度。 醇類 甲醇，甘油 甲醇被用來培養(yǎng)酵母。 Better ? 麥芽 發(fā)芽的大麥 ? 主要培養(yǎng)酵母用，工業(yè)上用麥芽汁發(fā)酵，制作啤酒。 以含氮量來看： NH3(82%)CO(NH2)2(46%)NH4NO3(35%)(NH4)2CO3(%)(NH4)2SO4(21%) Better 適宜營養(yǎng)物質(zhì)的選擇 種類 舉例 說明 單糖 葡萄糖，麥芽糖，果糖，麥芽糖，半乳糖，木糖 用作速效碳源，但會(huì)加速菌體呼吸，溶氧下降中間代謝物積累 二糖 蔗糖，乳糖 用作速效碳源，但會(huì)加速菌體呼吸，溶氧下降中間代謝物積累 多糖 淀粉，玉米粉，纖維素 遲效碳源。 Better 常見的培養(yǎng)四大類微生物的培養(yǎng)基 細(xì)菌 （ 牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基 ） ： 牛肉膏 3g 蛋白胨 10g NaCl 5g H2O 1000ml 放線菌 （ 高氏 1號(hào) ） 淀粉 20g K2HPO4 NaCl KNO3 1g FeSO4 H2O 1000ml 酵母菌 (麥芽汁培養(yǎng)基 ) 干麥芽粉加四倍水 ， 在 50℃ 60℃ 保溫糖化 34小時(shí) ， 用碘液試驗(yàn)檢查至糖化完全為止 ， 調(diào)整糖液濃度為 10。 ? 不同營養(yǎng)類型的微生物，其對營養(yǎng)物的需求差異很大。所以一旦配成必須立即滅菌。 酶 2 PHPr+糖 糖 P +HPr 酶 2是一種結(jié)合于細(xì)胞膜上的蛋白，它對底物具有特異性選擇作用，因此細(xì)胞膜上可誘導(dǎo)出一系列與底物分子相應(yīng)的酶 2。 Better Na— K 泵 Better Better 基團(tuán)移位 group translocation ? Def 被輸送的基質(zhì)分子在膜內(nèi)經(jīng)受了共價(jià)的改變， 以被修飾的形式進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)的輸送機(jī)制 ? 特點(diǎn)： 輸送動(dòng)力：代謝能量 , PEP上的高能磷酸鍵 輸送方向：逆濃度梯度 載體蛋白：磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng) 被輸送物質(zhì)在輸送前后的存在狀態(tài)：在細(xì)胞膜內(nèi)被磷酸化 Better 輸送機(jī)制： 例： 磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)（ PTS） 酶 Ⅰ ：非特異性，存在于細(xì)胞質(zhì)中 酶 Ⅱ ：特異性 (誘導(dǎo)型 )，存在于膜上 因子 Ⅲ ：特異性，存在于細(xì)胞質(zhì)中 HPr(組氨酸蛋白質(zhì) /熱穩(wěn)定蛋白質(zhì) )：非特異性，存在于細(xì)胞質(zhì)中 Better 在酶 Ⅰ 的作用下 HPr被激活 在酶 Ⅱ 的作用下 PHPr將磷酸轉(zhuǎn)移給糖 Better E. coli的基團(tuán)轉(zhuǎn)位運(yùn)送機(jī)制 磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng) ⒈ 熱穩(wěn)定載體蛋白的激活 （ Heat－ stable carrier protein， HPr） ⒉ 磷酸化糖運(yùn)入細(xì)胞膜內(nèi) Better 運(yùn)送機(jī)制 :是依靠磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng) ,即磷酸烯醇式丙酮酸 己糖磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng) . 運(yùn)送步驟 : ① 熱穩(wěn)載體蛋白 (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)把 HPr激活。 輸送機(jī)制：代謝能量改變底物與載體之間的 結(jié)合力。 輸送機(jī)制： 被輸送的物質(zhì)與相應(yīng)的載體之間存在一種親和力。 ? 特點(diǎn) ： 輸送動(dòng)力：濃度梯度 ? 不消耗能量 ? 不發(fā)生化學(xué)變化 ? 非特異性。 自養(yǎng)型以無機(jī)碳化物為碳源 ， 異養(yǎng)型雖然也可利用 CO2，但必須在有機(jī)碳存在情況下 。 腐生型：利用無生命的有機(jī)物獲得營養(yǎng)物質(zhì) 。 2CH3CHOHCH3+CO2 2CH3COCH3+[CH2O]+H2O 光合色素 Better phototrophic anisms Better 化能無機(jī)營養(yǎng)型 chemolithotroph ? 能源：無機(jī)物， NH3 ， NO2， H2， H2S， S等 主要碳源： CO2 電子供體：無機(jī)物 例： 氧化亞鐵硫桿菌 Fe Fe + e + +2 +3 Better ? FeO硫桿菌可把 FeO氧化成 Fe， Fe氧化率達(dá)95－ 100％并放出能量 ? 用氧化亞鐵硫桿菌氧化黃鐵礦時(shí)，可以生成硫酸和硫酸高鐵，硫酸高鐵是強(qiáng)氧化劑和溶劑可以和硫酸高鐵，硫酸高鐵是強(qiáng)氧化劑和溶劑可以溶解礦物，如溶解銅礦析出銅元素，用這類微生物來開礦冶金稱為細(xì)菌冶金，是開采貧礦和尾礦的有效辦法，用細(xì)菌浸出 Fe的速度比完全氧化快 56－ 60倍。 H Mg、 Ca、 K是多種 E的激活劑。H NH銨鹽等 （ NH4） 2SO4等 NX 復(fù)雜蛋白質(zhì)、核 酸等 牛肉膏、酵母膏 、豆餅粉、蠶蛹等 N 氮源的種類 無機(jī)氮、有機(jī)氮、氣體氮 微生物的氮源譜 spectrum of nitrogen source 類型 元素水平 化合物水平 培養(yǎng)基原料水平 有 機(jī) 氮 N 單糖勝于雙、多糖；葡萄糖、果糖優(yōu)于半乳糖；淀粉優(yōu)于纖維素或幾丁質(zhì)等純多糖、純多糖優(yōu)于瓊脂等雜多糖；其次是有機(jī)酸、醇類和脂類。O CO2 CO2 CN 多數(shù)氨基酸、簡單蛋 白質(zhì)等 一般氨基酸、明膠等 CN 不易揮發(fā) ， 0℃ 下不凍結(jié) ， 不具流動(dòng)性 、 滲透性 .與溶質(zhì)或其它分子結(jié)合而不能被微生物所利用狀態(tài)的水； ? 游離水： 在空氣中放干燥劑或用真空干燥后可以從細(xì)胞內(nèi)脫掉 ， 作為溶劑參與體內(nèi)生理活動(dòng) 可以被微生物所利用的水 ? 營養(yǎng)體的游離水和結(jié)合水的比例為 4： 1， 芽孢和孢子結(jié)合水與游離水的比例高于其他細(xì)胞 ， 故芽孢有較強(qiáng)的抗逆性 Better carbon source ? 凡是能被微生物用來構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)或代謝產(chǎn)物中碳素來源的營養(yǎng)物質(zhì)。 (2)菌齡：幼齡菌中含氮量較高 。 物質(zhì)組成 (1) 水：約占細(xì)胞濕重的 90%。 在發(fā)酵工業(yè)上也包括用于合成產(chǎn)物 。 Better 第一節(jié) 微生物的六類營養(yǎng)要素 一、微生物細(xì)胞的化學(xué)組成 二、微生物的營養(yǎng)物質(zhì)及其生理功能 碳源 氮源 better 能源 生長因子 無機(jī)鹽 水 Better 微生物的營養(yǎng) ? 營養(yǎng)物質(zhì) nutriment： 微生物在生命活動(dòng)中從環(huán)境中吸取的用以提供能量 、 調(diào)節(jié)新陳代謝以及合成細(xì)胞物質(zhì)的物質(zhì) 。 其中 C、 H、 O、 N、 P占細(xì)胞干重的 97%。 一、微生物細(xì)胞的化學(xué)組成 Better 3． 影響微生物細(xì)胞化學(xué)組成的因素 (1)微生物的種類：硫細(xì)菌 、 鐵細(xì)菌 、 海洋細(xì)菌含有較多的 S、 Fe、 Cl和 Na。 微生物是雜食性的： Better 水 微生物所能利用的是游離水 ?水的生理功能 ? 細(xì)胞的重要組分 ? 微生物進(jìn)行代謝活動(dòng)的介質(zhì) ? 參與部分生化反應(yīng) ? 調(diào)節(jié)和控制細(xì)胞溫度 Better ? 環(huán)境中水的存在狀態(tài) ? 結(jié)合水： 在空氣中放干燥劑或用真空干燥后不能從細(xì)胞內(nèi)脫掉 ， 須加溫才能失去 ， 與細(xì)胞物質(zhì)結(jié)合在一起 ， 不能作為溶劑 。OOH 烴類 天然氣、石油及其不同 餾分、石蠟油等 無 機(jī) 碳 C(?) C NaCO CaCO3等 NaCO CaCO白堊等 Better 異養(yǎng)微生物： 必須利用有機(jī)碳源的微生物 自養(yǎng)微生物： 凡以無機(jī)碳源作為主要碳源的微生物 微生物幾乎能利用所有的碳化合物 異養(yǎng)微生物最適碳源為 CHO，其中糖類最廣泛。 ? 2）少數(shù)細(xì)菌可以 銨鹽、硝酸鹽等 氮源為能源。OO