浙江大学食品微生物第2部分共四部分.ppt

浙江大学食品系（真核微生物的形态和结构）（真核微生物的形态和结构）真核微生物的特点真核微生物的特点 霉菌霉菌 酵母菌酵母菌 真菌的分类真菌的分类 真核微生物的特点真核微生物的特点一、定义 凡是细胞核具有核膜，能进行有丝分裂，细胞质中存在线粒体或同时存在叶绿体等细胞器的微小生物二、分类 真核生物真菌酵母霉菌大型真菌显微藻类原生动物三、作用 食品食品 提供真菌多糖等活性物质提供真菌多糖等活性物质 产生抗菌素、酒精等产生抗菌素、酒精等分解各种有机物分解各种有机物 空气水土壤动植物体有机体 霉霉 菌菌一、霉菌细胞结构细胞壁细胞壁原生质膜原生质膜细胞核细胞核线粒体线粒体核蛋白体核蛋白体内质网内质网高尔基体高尔基体贮藏物贮藏物图3-1 真核细胞的细胞结构（六）内质网（六）内质网（endoplasmic reticulumendoplasmic reticulum）内质网是存在于细胞质中折叠的膜系内质网是存在于细胞质中折叠的膜系统统（七）高尔基体（七）高尔基体 大多呈网状、少数为鳞片状、颗粒状大多呈网状、少数为鳞片状、颗粒状或柑状或柑状 仅在少数几种霉菌中发现仅在少数几种霉菌中发现（八）贮藏物（八）贮藏物 主要为：主要为：异染颗粒异染颗粒 肝糖粒肝糖粒 脂肪滴等脂肪滴等二、霉菌的菌丝和菌丝体（一）霉菌的菌丝（一）霉菌的菌丝 菌丝：由孢子萌发后延长菌丝：由孢子萌发后延长 或由一段菌丝细胞长出或由一段菌丝细胞长出 一般宽度为一般宽度为5-10 m5-10 m 菌丝体：菌丝体：菌丝在条件适合时总以顶端伸长方菌丝在条件适合时总以顶端伸长方式向前生长，式向前生长，并产生很多分枝，相互交错成一团并产生很多分枝，相互交错成一团菌丝称为菌菌丝称为菌 丝体丝体菌丝分类：菌丝分类：有隔菌丝无隔菌丝按有无隔膜分按生理功能分营养菌丝气生菌丝图3-2 霉菌的菌丝按分化程度分按分化程度分:营养菌丝（基内菌丝）营养菌丝（基内菌丝）:伸入到培养基内部，伸入到培养基内部，以吸收养分为主的菌以吸收养分为主的菌丝。丝。气生菌丝气生菌丝:向空中生长向空中生长的菌丝的菌丝.气生菌丝发育到一定气生菌丝发育到一定阶段可分化成阶段可分化成繁殖菌繁殖菌丝丝.霉菌（青霉）的菌丝、霉菌（青霉）的菌丝、（二）菌丝的变态（二）菌丝的变态 1.1.菌丝的组织体菌丝的组织体 （1 1）菌索）菌索 有些高等霉菌的菌体平行有些高等霉菌的菌体平行 排列组成长条状似的绳索排列组成长条状似的绳索 （2 2）吸器）吸器 有些专性寄生霉菌，在菌丝有些专性寄生霉菌，在菌丝 旁侧生出拳头状或手指状的旁侧生出拳头状或手指状的 突起，能伸入到寄主细胞内突起，能伸入到寄主细胞内 吸取养料，而菌丝本身不需吸取养料，而菌丝本身不需 要进入寄主细胞，这种结构要进入寄主细胞，这种结构 叫吸器叫吸器 图3-3 三种吸器类型（3 3）子座）子座 很多菌丝集聚在很多菌丝集聚在一起形成较疏松的一起形成较疏松的组织叫子座组织叫子座（4 4）菌核）菌核 菌核是一种休眠菌核是一种休眠体，生存力极强，体，生存力极强，可以抵抗恶劣的环可以抵抗恶劣的环境条件境条件 图3-4 子座 图3-5 菌核三、霉菌的繁殖体 按生物学性质分有性繁殖有性繁殖-不经过两性细胞结合而直接由菌丝分化形成孢子的过程无性繁殖无性繁殖-经过不同性别细胞的结合、经质配、核配、减数分裂形成孢子的过程有性孢子无性孢子产生的孢子产生的孢子1.1.霉菌的无性孢子霉菌的无性孢子2.2.3.3.（1 1）游动孢子）游动孢子4.4.（2 2）孢囊孢子）孢囊孢子5.5.（3 3）分生孢子）分生孢子6.6.（4 4）厚壁孢子）厚壁孢子图3-6 霉菌无性刨子类型A 游动刨子 B 孢囊孢子C 分生孢子 D 芽孢子E 粉孢子 F 厚壁孢子2.2.霉菌的有性孢子霉菌的有性孢子（1 1）卵孢子卵孢子（2 2）接合孢子接合孢子（3 3）子囊孢子子囊孢子（4 4）担孢子担孢子图3-7 霉菌有性孢子类型A 休眠孢子囊 B 卵孢子C 结合孢子 D 子囊孢D 担胞子3.3.霉菌的准性生殖霉菌的准性生殖 定义：真菌中一种导致基因重组的过程定义：真菌中一种导致基因重组的过程 过程：过程：一个菌丝细胞和另一个菌丝细胞发生融合，细胞质和核从一个细胞到另一细胞中菌丝体内核的突变异核体杂合二倍体有丝分裂分离融合细胞交换四、霉菌的生活史四、霉菌的生活史 大多数霉菌在适宜条件下：大多数霉菌在适宜条件下：有的霉菌在生活史中只产生无性孢子有的霉菌在生活史中只产生无性孢子 有的霉菌在生活史中只产生有性孢子有的霉菌在生活史中只产生有性孢子孢子萌发菌丝体无性孢子衰老有性孢子营养物质消耗代谢产物积累五、食品中常见的霉菌（一）毛霉属（一）毛霉属 分类：分类：接合菌亚门、接合菌纲、毛霉目、毛接合菌亚门、接合菌纲、毛霉目、毛霉科霉科 常见毛霉：常见毛霉：大毛霉（大毛霉（M.mucedoM.mucedo）总状毛霉（总状毛霉（M.racemosusM.racemosus）等）等 特征：特征：毛霉菌丝长而发达，毛霉菌丝长而发达，菌丝无隔多核菌丝无隔多核 菌落呈灰白色或褐色菌落呈灰白色或褐色 疏松棉絮状疏松棉絮状 图3-8 高大毛霉的孢子囊和孢囊孢子1 孢子囊梗和幼龄孢子囊2 孢子囊破裂后露出的囊轴和孢子3 接合孢子孢囊孢子孢囊孢子 毛霉在自然界分布很广毛霉在自然界分布很广 常在果实、果酱、蔬菜、糕点、乳制常在果实、果酱、蔬菜、糕点、乳制品品 和肉类等上生长，引起食品变质腐败和肉类等上生长，引起食品变质腐败 具有分解蛋白质能力，具有分解蛋白质能力，可用来生产豆腐乳可用来生产豆腐乳 毛霉的淀粉酶活性较强，毛霉的淀粉酶活性较强，可用来生产乙醇可用来生产乙醇毛霉的生活史：毛霉的生活史：无性繁殖：无性繁殖：有性繁殖：有性繁殖：菌丝孢囊孢囊孢子菌丝（+）菌丝（-）菌丝（+）原配子囊（-）原配子囊接合孢子（2N）发芽（减数分裂）孢囊（N）孢囊孢子菌丝（二）根霉属（二）根霉属 分类：与毛霉同属毛霉目分类：与毛霉同属毛霉目 特征：特征：菌丝为无隔单细胞菌丝为无隔单细胞 有发达的菌丝体有发达的菌丝体 气生菌丝白色、蓬松气生菌丝白色、蓬松 匍匐菌丝生节，形成匍匐菌丝生节，形成 假根状的基内菌丝，假根状的基内菌丝，称为假根称为假根 图3-9 根霉形态根霉的有性生殖产生接合孢子根霉的有性生殖产生接合孢子图3-10 匍枝根霉的生活史根霉广泛分布在自然界根霉广泛分布在自然界常引起谷物、瓜果蔬菜及食品腐烂常引起谷物、瓜果蔬菜及食品腐烂能生产大量的淀粉酶能生产大量的淀粉酶用作酿酒、制醋业的糖化菌用作酿酒、制醋业的糖化菌用于延胡索酸和酶制剂生产用于延胡索酸和酶制剂生产（三）曲霉属（三）曲霉属 菌丝有隔，多细胞菌丝有隔，多细胞 菌落呈圆形菌落呈圆形 以分生孢子方式进行无性繁殖以分生孢子方式进行无性繁殖 分生孢子梗大多无隔膜，不分枝分生孢子梗大多无隔膜，不分枝 本属分生孢子呈绿、黄、橙、本属分生孢子呈绿、黄、橙、褐、黑等各种颜色，故菌落颜色褐、黑等各种颜色，故菌落颜色 多种多样，比较稳定，是分类的多种多样，比较稳定，是分类的 主要特征之一主要特征之一 图3-11 曲霉的形态 曲霉广泛分布在自然界曲霉广泛分布在自然界 在湿热条件下，引起皮革、布匹和工业品在湿热条件下，引起皮革、布匹和工业品发霉和发霉和 食品霉变食品霉变 曲霉也是发酵工业和食品加工中应用最广曲霉也是发酵工业和食品加工中应用最广的菌种的菌种 用于柠檬酸、葡萄糖酸、淀粉酶和酒类的用于柠檬酸、葡萄糖酸、淀粉酶和酒类的生产生产 某些黄曲霉系产毒菌，能产生黄曲霉毒素某些黄曲霉系产毒菌，能产生黄曲霉毒素（四）青霉（四）青霉 分布广，是常见的有害菌分布广，是常见的有害菌 工业上生产柠檬酸、纤维素酶工业上生产柠檬酸、纤维素酶 和常用抗生素和常用抗生素青霉素青霉素 特征：特征：菌丝分枝、有隔，为多细胞菌丝分枝、有隔，为多细胞 菌丝发育成直立的分生孢子梗菌丝发育成直立的分生孢子梗 产生对称或不对称的扫帚状分枝产生对称或不对称的扫帚状分枝 有性世代不常发生，可根据其有性世代不常发生，可根据其 无性世代的各种特征进行分类无性世代的各种特征进行分类 图3-12 青霉的形态（五）其他霉菌（五）其他霉菌 1.1.木霉属木霉属 广泛分布于自然界广泛分布于自然界 造成谷物、水果、蔬菜霉变造成谷物、水果、蔬菜霉变 木材、皮革、纤维织物霉烂木材、皮革、纤维织物霉烂 食用菌子实体致病食用菌子实体致病 特征：菌落呈棉絮状特征：菌落呈棉絮状 产孢丛束区长排列成同心产孢丛束区长排列成同心 纶纹，菌落绿色，菌丝无纶纹，菌落绿色，菌丝无 色，有隔膜。色，有隔膜。木霉有绿色木霉、康氏木霉等。绿色木木霉有绿色木霉、康氏木霉等。绿色木霉是有性世代霉是有性世代图3-13 木霉2.2.红曲霉红曲霉分类：子囊菌亚门、不整囊菌纲、散囊菌分类：子囊菌亚门、不整囊菌纲、散囊菌目、红曲科目、红曲科 特征：特征：在麦芽汁琼脂上生长良好，菌落初为白在麦芽汁琼脂上生长良好，菌落初为白色，成熟后色，成熟后 为粉红色、紫红色或灰黑色为粉红色、紫红色或灰黑色 菌丝有隔膜、多核、分枝多且不规律菌丝有隔膜、多核、分枝多且不规律红曲能产生淀粉酶、蛋白酶、柠檬酸、乙红曲能产生淀粉酶、蛋白酶、柠檬酸、乙醇等醇等有的能产生红色色素、黄色色素和降脂成有的能产生红色色素、黄色色素和降脂成分分常见红曲霉有紫红曲霉、烟色曲霉常见红曲霉有紫红曲霉、烟色曲霉3.3.脉孢菌属脉孢菌属 分布广，实验室中常出现杂分布广，实验室中常出现杂菌分生孢子呈粉红色或橙黄菌分生孢子呈粉红色或橙黄色菌落初为白色粉粒状，后色菌落初为白色粉粒状，后变为淡黄色、淡红色绒毛状变为淡黄色、淡红色绒毛状菌丝无色透明、有隔膜，多菌丝无色透明、有隔膜，多核，有分枝有性繁殖产生子核，有分枝有性繁殖产生子囊孢子囊孢子4.4.侧孢霉属侧孢霉属 又称分枝孢属，菌丝分隔又称分枝孢属，菌丝分隔 菌落奶油色常见于肉、蛋上。菌落奶油色常见于肉、蛋上。（六）常见霉菌的菌落形态（六）常见霉菌的菌落形态液体培养时的特征：液体培养时的特征：如果是静止培养，霉菌往往在表面上生长，液如果是静止培养，霉菌往往在表面上生长，液面上形成菌膜。面上形成菌膜。如果是震荡培养，菌丝有时相互缠绕在一起形如果是震荡培养，菌丝有时相互缠绕在一起形成菌丝球，菌丝球可能均匀地悬浮在培养液中成菌丝球，菌丝球可能均匀地悬浮在培养液中或沉于培养液底部。或沉于培养液底部。酵酵 母母 菌菌酵母菌酵母菌非菌丝型真核生物（不是分类非菌丝型真核生物（不是分类学上的名词）学上的名词）包括：包括：子囊酵母假丝酵母球拟酵母产掷孢子的酵母一、酵母菌的形态和结构（一）形态和大小（一）形态和大小 单细胞，无鞭毛，不能运动单细胞，无鞭毛，不能运动 球形、卵圆形或柱形球形、卵圆形或柱形 平均直径约为平均直径约为4-5m，但是，但是 酵母本身体积差别大，长约酵母本身体积差别大，长约 8-10 m，宽，宽1-5 m 菌落圆形，比细菌大而厚，表菌落圆形，比细菌大而厚，表 面光滑湿润、粘稠，菌落多呈面光滑湿润、粘稠，菌落多呈 乳白色或奶油色，少数为红色乳白色或奶油色，少数为红色 图3-15 啤酒酵母电镜照片(二）酵母菌的细胞结构二）酵母菌的细胞结构细胞壁其成分主要骨架是酵母纤其成分主要骨架是酵母纤维素。此外，含有少量几维素。此外，含有少量几丁质，含量随菌种而异丁质，含量随菌种而异细胞核酵母菌具有明显的细胞核，酵母菌具有明显的细胞核，核膜上有小孔近年来，还核膜上有小孔近年来，还发现真酵母和丝状真菌有发现真酵母和丝状真菌有质粒存在，质粒也是一种质粒存在，质粒也是一种遗传信息的携带者遗传信息的携带者 幼龄细胞的细胞质粘稠而均匀，其主要成分是幼龄细胞的细胞质粘稠而均匀，其主要成分是蛋白质、类脂质、多糖、无机盐和水分，并富含蛋白质、类脂质、多糖、无机盐和水分，并富含RNARNA和多种维生素，内含和多种维生素，内含80S80S的核蛋白体以及内质的核蛋白体以及内质网膜与线粒体网膜与线粒体 幼龄细胞质中一般不含或只含少数极小的液泡，幼龄细胞质中一般不含或只含少数极小的液泡，至老龄细胞阶段，液泡数量增多，出现大小不同至老龄细胞阶段，液泡数量增多，出现大小不同的多个液泡的多个液泡 其作用是贮藏养分和调节渗透压。生长旺盛的幼其作用是贮藏养分和调节渗透压。生长旺盛的幼龄细胞中通常不含什么内含物，随着细胞衰老，龄细胞中通常不含什么内含物，随着细胞衰老，则常出现各种颗粒，如异染粒、肝糖粒、脂肪滴则常出现各种颗粒，如异染粒、肝糖粒、脂肪滴等等 异染粒是磷素的一种储存形式，为酵母菌的重要异染粒是磷素的一种储存形式，为酵母菌的重要成分之一成分之一细胞质和细胞膜二、酵母菌的繁殖无性繁殖有性繁殖出芽繁殖分裂繁殖节孢子子囊孢子(一）无性繁殖一）无性繁殖 1.1.芽殖法芽殖法 成熟的酵母细胞在芽体形成的成熟的酵母细胞在芽体形成的起始阶段，由于水解酶的作用，水起始阶段，由于水解酶的作用，水解细胞壁多糖的结果使细胞壁变薄。解细胞壁多糖的结果使细胞壁变薄。母细胞的液泡产生一根小管，同时母细胞的液泡产生一根小管，同时在细胞表面形成一个小的突出体，在细胞表面形成一个小的突出体，称为泡。小管传过细胞壁进入突出称为泡。小管传过细胞壁进入突出体，母细胞的核分裂成两个子核，体，母细胞的核分裂成两个子核，一个随母细胞的细胞质流入突出体一个随母细胞的细胞质流入突出体内，形成芽体，当芽体长大到最大内，形成芽体，当芽体长大到最大体积时，其头部就形成一块隔壁，体积时，其头部就形成一块隔壁，当隔壁层分离，芽体继续生长，便当隔壁层分离，芽体继续生长，便成为一个新的个体，即酵母的子细成为一个新的个体，即酵母的子细胞。如果酵母菌生长旺盛，在子细胞。如果酵母菌生长旺盛，在子细胞尚未与母细胞脱离前，即可在子胞尚未与母细胞脱离前，即可在子细胞上长出新的芽体，如此继续出细胞上长出新的芽体，如此继续出芽，形成假菌丝。芽，形成假菌丝。2.2.裂殖裂殖 裂殖仅为少数种类酵母菌裂殖仅为少数种类酵母菌 首先是细胞延长，核分裂为二，细胞中首先是细胞延长，核分裂为二，细胞中央出现隔膜央出现隔膜 将细胞横分为两个具单核的子细胞将细胞横分为两个具单核的子细胞图3-17 酵母的芽殖过程1 泡 2 小管 3 核 4 液泡（二）有性繁殖（二）有性繁殖 酵母菌发育至一定阶段后，两个酵母菌发育至一定阶段后，两个 性别不同的细胞各伸出小小突起性别不同的细胞各伸出小小突起 相互接触、融合、形成一个通道相互接触、融合、形成一个通道 两个单倍体的细胞核移到融合管两个单倍体的细胞核移到融合管 道中结合形成二倍体细胞核道中结合形成二倍体细胞核 二倍体结合子可在融合管的垂直方向形成芽，二倍体结合子可在融合管的垂直方向形成芽，然后二倍体移然后二倍体移 入芽内。此二倍体可以从融合管道脱落下来，入芽内。此二倍体可以从融合管道脱落下来，开始二倍体营开始二倍体营 养细胞的生长繁殖。很多酵母菌的二倍体细养细胞的生长繁殖。很多酵母菌的二倍体细胞可以进行多代胞可以进行多代 的营养生长繁殖。在适合条件下，二倍体细的营养生长繁殖。在适合条件下，二倍体细胞的核可以进行胞的核可以进行 减数分裂，形成减数分裂，形成4个或个或8个子囊孢子。形成子个子囊孢子。形成子囊孢子的细胞，囊孢子的细胞，称为子囊称为子囊图3-20 啤酒酵母菌的生活史同型配子结合异型配子结合 酵母菌形成子囊时，若由两个形状和大小相似相似的细胞进行结合酵母菌形成子囊时，若由两个形状和大小不同不同的细胞进行结合酵母菌的子囊和子囊孢子形状，因菌种不同而异，是酵母菌分类鉴定的重要依据三、酵母菌的分类 主要依据主要依据：子囊酵母酵母是否有有性生殖酵母是否有有性生殖能否形成子囊孢子或掷孢子、担孢子、冬孢子能否形成子囊孢子或掷孢子、担孢子、冬孢子以及孢子的数目、形状等特征以及孢子的数目、形状等特征黑粉菌目酵母类掷孢酵母类无孢酵母类能形成子囊和子囊孢子能产生担孢子和冬孢子能产生掷孢子有性生殖已经丧失或未被发现四、食品中常见的酵母菌1.1.酵母属酵母属 细胞呈球形、卵形、丝状或假丝状，多细胞呈球形、卵形、丝状或假丝状，多极出芽，能发酵极出芽，能发酵 多种糖类。无性繁殖为芽殖，有性繁殖多种糖类。无性繁殖为芽殖，有性繁殖能形成子囊孢子能形成子囊孢子 种类较多，分布极广，能从多种食品中种类较多，分布极广，能从多种食品中分离得到。本属可用于酿酒、酒精和面包分离得到。本属可用于酿酒、酒精和面包等的制造。亦能引起果蔬的发酵腐败等的制造。亦能引起果蔬的发酵腐败2.2.毕赤氏酵母属（毕赤氏酵母属（PichiaPichia）和汉森氏酵母属和汉森氏酵母属 酒类饮料中的污染菌，它们在饮料表面酒类饮料中的污染菌，它们在饮料表面生成干而皱的薄膜，发酵后的主要产品是生成干而皱的薄膜，发酵后的主要产品是酯类，而非酒精。这两属的菌种也存在于酯类，而非酒精。这两属的菌种也存在于白葡萄酒的花醭（白葡萄酒的花醭（florflor）中，造成酒的特中，造成酒的特殊香味殊香味3.3.假丝酵母属假丝酵母属 本属包括本属包括3030个种及个种及6 6个变种。尚未发现有个变种。尚未发现有性生殖，属半知菌亚门，无性生殖为多极性生殖，属半知菌亚门，无性生殖为多极芽殖。细胞呈球形圆柱形，并能形成假菌芽殖。细胞呈球形圆柱形，并能形成假菌丝。对糖有强的分解能力。在液体表面能丝。对糖有强的分解能力。在液体表面能形成干而皱的皮膜，如糙醭假丝酵母形成干而皱的皮膜，如糙醭假丝酵母 假丝酵母广泛分布于果汁、贮藏谷物、乳假丝酵母广泛分布于果汁、贮藏谷物、乳制品等食品里。其中有些种是人类及动物制品等食品里。其中有些种是人类及动物的致病菌。此属内少数种为工业生产重要的致病菌。此属内少数种为工业生产重要菌株菌株4.4.红酵母属红酵母属 细胞呈圆形、卵形或长形，能产生红色或细胞呈圆形、卵形或长形，能产生红色或黄色色素，很多种能形成荚膜，致使菌落黄色色素，很多种能形成荚膜，致使菌落粘稠，如粘红酵母，致使食品上产生红色粘稠，如粘红酵母，致使食品上产生红色斑点。本属菌在空气中最见，都没有酒精斑点。本属菌在空气中最见，都没有酒精发酵的能力。少数种类为致病菌。本属菌发酵的能力。少数种类为致病菌。本属菌能产生脂肪，有的菌体内脂肪含量可高达能产生脂肪，有的菌体内脂肪含量可高达干物质的干物质的50-60%50-60%真真 菌菌 的的 分分 类类马丁系统马丁系统安斯活思系统安斯活思系统亚历克鲍罗斯系统亚历克鲍罗斯系统鞭毛菌亚门接合菌亚门子囊菌亚门半知菌亚门担子菌亚门(无细胞结构生物)第一节 病毒 一、病毒的特点一、病毒的特点（一）个体极小（一）个体极小（二）无细胞结构（二）无细胞结构（三）活物寄生（三）活物寄生（四）抵抗力（四）抵抗力 二、病毒的形态（一）球状一）球状（二）杆状（二）杆状（三）蝌蚪状（三）蝌蚪状 三、病毒的结构与化学组成 （一）结构 病毒体病毒体 是指一个结构和功能完整的是指一个结构和功能完整的病毒颗粒病毒颗粒 病毒的结构组成：病毒的结构组成：核酸核酸 蛋白质壳体蛋白质壳体 囊膜囊膜烟草花叶病毒结构示意图病毒的二十面体结构 （二）化学组成 1.1.核酸核酸 2.2.蛋白质蛋白质 3.3.酶类酶类 （1 1）神经氨酸酶）神经氨酸酶 （2 2）反向转录酶）反向转录酶 4.4.病毒糖蛋白与病毒脂类病毒糖蛋白与病毒脂类 第二节 噬菌体一、噬菌体的形态和结构1.蝌蚪形2.球形3.线形 二、噬菌体的增殖（一）烈性噬菌体吸附（Absorption和侵入（Penetration）复制（Replication）和装配（Assembly）释放（Lysis）（二）温和噬菌体 第三节 病毒的应用一、鉴定病原菌、治疗疾病一、鉴定病原菌、治疗疾病二、防治病虫二、防治病虫三、遗传学方面的应用三、遗传学方面的应用第一节第一节 微生物的营养微生物的营养第二节第二节 微生物酶微生物酶第三节第三节 微生物的代谢微生物的代谢 第一节第一节 微生物的营微生物的营养养一、一、微生物细胞的化学组成微生物细胞的化学组成和营养和营养二、二、微生物的营养类型微生物的营养类型三、三、微生物对营养物质的吸微生物对营养物质的吸收收四、四、培养基培养基 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: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.营养营养:微生物获得和利用营养物质的过程。微生物获得和利用营养物质的过程。一、微生物细胞的化学组一、微生物细胞的化学组成和营养成和营养元素元素大量元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫大量元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫其他元素：钾、钠、钙、镁、铁、锰、其他元素：钾、钠、钙、镁、铁、锰、铜、钴、锌、钼等、铜、钴、锌、钼等存在方式存在方式有机化合物：蛋白质、糖、脂、核酸、有机化合物：蛋白质、糖、脂、核酸、维生素，降解产物、代谢中间产物维生素，降解产物、代谢中间产物无机盐无机盐水水细胞干重的细胞干重的70%90%微生物的营养物质微生物的营养物质:（一）（一）碳源（碳源（Carbon sourceCarbon source）（二）（二）氮源（氮源（Nitrogen source)Nitrogen source)（三）（三）生长因子（生长因子（Growth factor)Growth factor)（四）（四）矿质元素矿质元素（五）（五）水分水分（一）碳源（一）碳源（Carbon source）构成微生物细胞物质和代谢产物的碳构成微生物细胞物质和代谢产物的碳架以及供给它生长、发育所需要能量架以及供给它生长、发育所需要能量的营养物质。的营养物质。碳源：碳源：无机碳源：无机碳源：无机营养型微生物无机营养型微生物光能无机营养菌光能无机营养菌化能无机营养菌化能无机营养菌有机碳源：有机碳源：其他营养型微生物其他营养型微生物糖类：糖类：葡萄糖，果糖，麦芽糖，蔗糖，淀葡萄糖，果糖，麦芽糖，蔗糖，淀粉，半乳糖，乳糖，甘露糖，纤维二粉，半乳糖，乳糖，甘露糖，纤维二糖，纤维素，半纤维素，甲壳素，木糖，纤维素，半纤维素，甲壳素，木质素，等质素，等有机酸：有机酸：乳酸，柠檬酸，延胡索酸，低级脂乳酸，柠檬酸，延胡索酸，低级脂肪酸，高级脂肪酸，氨基酸，等肪酸，高级脂肪酸，氨基酸，等醇类：醇类：乙醇乙醇脂类：脂类：脂肪，磷脂脂肪，磷脂 烃类：烃类：天然气，石油，石油馏分，石蜡油天然气，石油，石油馏分，石蜡油CO2：CO2碳酸盐：碳酸盐：NaHCO3,CaCO3,白垩等白垩等其他：其他：芳香族化合物，氰化物，蛋白质，芳香族化合物，氰化物，蛋白质，肽，核酸肽，核酸工业生产常用的碳源工业生产常用的碳源大多数来自植物体，如山芋粉、大多数来自植物体，如山芋粉、玉米粉、麸皮、米糠、糖蜜等，玉米粉、麸皮、米糠、糖蜜等，其成分以碳源为主，但也包含其其成分以碳源为主，但也包含其他营养成分。他营养成分。微生物培养基配制常用碳源微生物培养基配制常用碳源主要有葡萄糖、果糖、蔗糖、淀主要有葡萄糖、果糖、蔗糖、淀粉、甘露醇、甘油和有机酸等。粉、甘露醇、甘油和有机酸等。最适碳源为：糖类，其次为醇类、最适碳源为：糖类，其次为醇类、有机酸和脂类。有机酸和脂类。糖类中，单糖优于双糖和多糖。糖类中，单糖优于双糖和多糖。（二）氮源（二）氮源（Nitrogen source)凡是能提供微生物细胞组成凡是能提供微生物细胞组成成分或代谢产物中的氮素来成分或代谢产物中的氮素来源的营养物质源的营养物质氮源：氮源：分子氮：分子氮：大气大气N2无机氮：无机氮：铵盐、硝酸盐、亚硝酸铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐等盐等有机氮：有机氮：蛋白胨、酵母膏、玉米蛋白胨、酵母膏、玉米浆、鱼粉、浆、鱼粉、黄豆饼、花生饼等黄豆饼、花生饼等异养微生物氮源利用顺序为：异养微生物氮源利用顺序为：NC H O优于，优于，N H优于优于N O最不易最不易利用利用N。（三）生长因子（三）生长因子生长因子：微生物生长代谢所必需且不能用简单的碳生长因子：微生物生长代谢所必需且不能用简单的碳源或氮源自行合成的有机物。需要量很小。源或氮源自行合成的有机物。需要量很小。广义包括碱基、氨基酸、维生素等。狭义指维生素。广义包括碱基、氨基酸、维生素等。狭义指维生素。微生物可分为生长因子自养型：如大肠杆菌。异养型微生物可分为生长因子自养型：如大肠杆菌。异养型：如乳酸菌。过量合成：如阿舒假囊酵母（：如乳酸菌。过量合成：如阿舒假囊酵母（B2）微微 生生 物物 生长因子生长因子 需要量（需要量（ml-1III型肺炎链球菌（型肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae）胆碱胆碱 6ug金黄色葡萄球菌（金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）硫胺素硫胺素 0.5ng白喉棒杆菌（白喉棒杆菌（Cornebacterium diphtherriae）B-丙氨酸丙氨酸 1.5ug破伤风梭状芽孢杆菌（破伤风梭状芽孢杆菌（Clostridium tetani）尿嘧啶尿嘧啶 0-4ug肠膜状串珠菌（肠膜状串珠菌（Leuconostoc mesenteroides）吡哆醛吡哆醛 0.025ug（四）矿质元素（四）矿质元素（五）水分（五）水分水的功能：水的功能：溶剂和运输介质，营养物质吸收及代溶剂和运输介质，营养物质吸收及代谢物分泌谢物分泌 参与细胞内的生化反应参与细胞内的生化反应 维持维持Pr、核酸稳定天然构象、核酸稳定天然构象 热的良好导体，控制细胞内温度变化热的良好导体，控制细胞内温度变化 维持细胞自身正常形态维持细胞自身正常形态控制酶、微管、鞭毛等多亚基结构组控制酶、微管、鞭毛等多亚基结构组装和解离装和解离 水活度值（水活度值（w）：）：一定温度、压力下一定温度、压力下溶液蒸汽压力与同样条件下纯水压力溶液蒸汽压力与同样条件下纯水压力比。比。微生物一般在微生物一般在w 0.600.99生长，生长，w过低微生物生长的延过低微生物生长的延 缓期延长，缓期延长，比生长速率和总生长量减少。比生长速率和总生长量减少。一般细一般细菌的比酵母和霉菌高，嗜盐菌较低菌的比酵母和霉菌高，嗜盐菌较低0.76。二、微生物的营养类型二、微生物的营养类型根据碳源、能源及电子供体等分为：根据碳源、能源及电子供体等分为：无机营养型（自养型）微生物无机营养型（自养型）微生物无机营养型（自养型）微生物无机营养型（自养型）微生物光能自养型：光能自养型：光为能源，利用无机物为碳源光为能源，利用无机物为碳源 蓝细菌、绿硫细菌、红硫细蓝细菌、绿硫细菌、红硫细菌菌化能自养型：化能自养型：无机物氧化供能，生长不依赖有无机物氧化供能，生长不依赖有机物机物 亚硝酸细菌、硝酸细菌、铁亚硝酸细菌、硝酸细菌、铁细菌、硫细菌、氢细菌细菌、硫细菌、氢细菌有机营养型（异养型）微生物有机营养型（异养型）微生物有机营养型（异养型）微生物有机营养型（异养型）微生物光能异养型：光能异养型：光为能源，生长需要有机物质光为能源，生长需要有机物质 深红螺菌深红螺菌化能异养型：化能异养型：有机物氧化供能，生长依赖有机有机物氧化供能，生长依赖有机物物 1.腐生型：梭状芽孢杆菌、腐生型：梭状芽孢杆菌、毛菌、根霉、曲霉毛菌、根霉、曲霉 2.寄生型：病毒、噬菌体、寄生型：病毒、噬菌体、立克次氏体立克次氏体三、微生物对营养物质的三、微生物对营养物质的吸收吸收（一）（一）简单扩散（简单扩散（Simple diffusion)（二）（二）促进扩散（促进扩散（Facilitated diffusion）（三）（三）主动运输（主动运输（Active transport）（四）（四）基团转位（基团转位（Group translocation)（五）（五）内吞噬作用内吞噬作用根据物质运输过程的特点根据物质运输过程的特点，可将物质的运输方式分为可将物质的运输方式分为自由扩散自由扩散促进扩散促进扩散主动运输主动运输基团转移基团转移（一）自由扩散（一）自由扩散原生质膜是一种半透性膜，营养物质通过原生质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。行扩散。特点特点物质在扩散过程中没有发生任何反应；物质在扩散过程中没有发生任何反应；不消耗能量；不能逆浓度运输；不消耗能量；不能逆浓度运输；运输速率与膜内外物质的浓度差成正比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（肪酸、乙醇、甘油、一些气体（O2O2、CO2CO2）及某些氨）及某些氨基酸在一定程度上也可通过自由扩散进出细胞。基酸在一定程度上也可通过自由扩散进出细胞。自自自自由由由由扩扩扩扩散散散散（二）促进扩散（二）促进扩散借助膜上的载体蛋白，具有高度的立体借助膜上的载体蛋白，具有高度的立体专一性。载体蛋白能促进物质运输，但专一性。载体蛋白能促进物质运输，但不能进行逆浓度梯度运输。不能进行逆浓度梯度运输。特点：特点：需要特异性的载体蛋白需要特异性的载体蛋白不消耗能量不消耗能量可加快运输速度，但不能逆浓度运输可加快运输速度，但不能逆浓度运输 通过促进扩散进入细胞的营养物质主要有氨基酸、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。运输由一种以上的载体蛋白来完成。（三）主动运输（三）主动运输有特异性的载体蛋白参与有特异性的载体蛋白参与需要消耗能量需要消耗能量可以逆浓度梯度运输可以逆浓度梯度运输微生物的主要物质运输方式微生物的主要物质运输方式主主主主动动动动运运运运输输输输（四）基团转位（四）基团转位一种主动运输类型一种主动运输类型需复杂的运输酶系参与需复杂的运输酶系参与底物在运输过程发生化学变化底物在运输过程发生化学变化主要存在于厌养和兼性厌养细菌中主要存在于厌养和兼性厌养细菌中主要用于糖及脂肪酸、核苷、碱基等物主要用于糖及脂肪酸、核苷、碱基等物质的运输，如葡萄糖。质的运输，如葡萄糖。葡萄糖通过基团转位运输过程的化学反应葡萄糖通过基团转位运输过程的化学反应 1）PEP+HPr 酶酶I 磷酸磷酸HPr+丙酮丙酮酸酸2）磷酸）磷酸HPr +葡萄糖葡萄糖 酶酶II 6-磷酸葡磷酸葡萄糖萄糖 +HPr基团转位运输葡萄糖示意图基团转位运输葡萄糖示意图（五）内吞噬作用（五）内吞噬作用 胞饮作用：液体胞饮作用：液体 内吞噬作用内吞噬作用 胞吞作用：固体胞吞作用：固体 胞饮作用胞吞作用比较项目比较项目 单纯扩散单纯扩散 促进扩散促进扩散 主动运输主动运输 基团移位基团移位特异载体蛋白特异载体蛋白 无无 有有 有有 有有运送速度运送速度 慢慢 快快 快快 快快溶质运送方向溶质运送方向 由浓至稀由浓至稀 由浓至稀由浓至稀 由稀至浓由稀至浓由稀至浓由稀至浓平衡时内外浓度内外相等平衡时内外浓度内外相等 内外相等内外相等 内部高内部高内部高内部高运送分子运送分子 无特异性无特异性 特异性特异性 特异性特异性特异性特异性能量消耗能量消耗 不需要不需要 需要需要 需要需要需要需要运送前后溶质分子不变运送前后溶质分子不变 不变不变 不变不变改变改变载体饱和效应载体饱和效应无无 有有 有有 有有与溶质类似物与溶质类似物 无竞争性无竞争性有竞争性有竞争性有竞争性有竞争性有竞争性有竞争性运送抑制剂运送抑制剂 无无 有有 有有 有有运送对象举例运送对象举例 水、水、O O2 2 糖、糖、SOSO4 42-2-氨基酸、乳糖氨基酸、乳糖 葡萄糖葡萄糖 嘌呤嘌呤四种运送营养方式的比较四种运送营养方式的比较四营养基四营养基培养基是人工配制的，适合微生物生长繁殖或产生代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。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：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、水碳源、氮源、无机盐、能源、生长因子、水任何培养基一旦配成，必须立即进行灭菌处理；任何培养基一旦配成，必须立即进行灭菌处理；常规高压蒸汽灭菌：常规高压蒸汽灭菌：1.05kg/cm2,121.315-30分钟；分钟；0.56kg/cm2,112.615-30分钟分钟（一）、选用和设计培养基的原则和方法（一）、选用和设计培养基的原则和方法目的明确目的明确营养协调营养协调理化条件适宜理化条件适宜经济节约经济节约1.目的明确目的明确根据不同的微生物的营养要求配制针对强的培养基。根据不同的微生物的营养要求配制针对强的培养基。培养化能自养型的氧化硫杆菌的培养基组成为：培养化能自养型的氧化硫杆菌的培养基组成为：S 10g MgSOS 10g MgSO4 4.7H.7H2 2O 0.5g NHO 0.5g NH4 4)2 2SOSO4 4 0.4g FeSO 0.4g FeSO4 4 0.01g H0.01g H2 2POPO4 4 4g CaCl 4g CaCl2 2 0.25g H 0.25g H2 2O 1000mlO 1000ml培养化能异养的大肠杆菌一种培养基是由下列化学成分组成：培养化能异养的大肠杆菌一种培养基是由下列化学成分组成：葡萄糖葡萄糖 5g NH4H2PO4 1g NaCl 5g MgSO4.7H2O 5g NH4H2PO4 1g NaCl 5g MgSO4.7H2O 0.2g K2HPO4 1g0.2g K2HPO4 1g H2O 1000ml H2O 1000ml常见的培养四大类微生物的培养基常见的培养四大类微生物的培养基细菌（牛肉膏蛋白胨培养基）：细菌（牛肉膏蛋白胨培养基）：牛牛肉肉膏膏 3g 3g 蛋蛋白白胨胨 10g 10g NaCl NaCl 5g 5g H H2 2O O 1000ml1000ml放线菌（高氏放线菌（高氏1 1号）号）淀淀粉粉 20g 20g K2HPO4 K2HPO4 0.5g 0.5g NaCl NaCl 0.5g 0.5g MgSO4.7H2O MgSO4.7H2O 0.5g KNO3 1g FeSO4 0.01g H2O 1000ml0.5g KNO3 1g FeSO4 0.01g H2O 1000ml酵母菌酵母菌(麦芽汁培养基麦芽汁培养基)干干麦麦芽芽粉粉加加四四倍倍水水，在在50-6050-60保保温温糖糖化化3-43-4小小时时，用用碘碘液液试试验验检检查查至至糖糖化化完完全全为为止止，调调整整糖糖液液浓浓度度为为1010。巴巴林林，煮煮沸沸后，沙布过滤，调后，沙布过滤，调PHPH为为6.06.0。霉菌（查氏合成培养基）霉菌（查氏合成培养基）NaNO3 NaNO3 3g 3g K2HPO4 K2HPO4 1g 1g KCl KCl 0.5g 0.5g MgSO4.7H2O MgSO4.7H2O 0.5gFeSO4 0.01g 0.5gFeSO4 0.01g 蔗糖蔗糖 30g H2O 1000ml 30g H2O 1000ml2.营养协调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。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（的生长繁殖和代谢产物的形成和积累，其中碳氮比（C/N）的）的影响较大。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。指培养基中还原糖与粗蛋白之比。例如，在利用微生物发酵生产谷氨酸的过程中，培例如，在利用微生物发酵生产谷氨酸的过程中，培养基碳氮比为养基碳氮比为4/1时，菌体量繁殖，谷氨酸积累少