第四章培养基及其制备
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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。
第四章培养基及其制备第一节原料一、原料的定义及选择(一)原料的定义从工艺角度来看,凡是能被生物细胞利用并转化成所需的代谢产物或菌体的物料,都可作为发酵工业生产的原料。
(二)选择原料的依据1,原料选择的原则选择淀粉质原料生产酒精时,从工艺的角度着眼,凡任何含有可发酵性糖或可变为发酵糖的原料,都可作为酒精生产的原料。
对于工业上大规模投入生产的原料,除了要提出工艺上的要求外,还要提出生产管理和经济上的要求,因此,在选择工业上大规模生产酒精的原料时,应考虑到下列诸条件:(1)因地制宜,就地取材,原料产地离工厂要近,便于运输,节省费用。
(2)要求原料内碳水化合物含量较多,蛋白质含量要适当,适合与微生物的需要和吸收利用。
(3)原料资源要丰富,容易收集。
由于酒精生产需要大量原料,要保证一定的库存量。
(4)原料要容易贮藏。
应考虑到新鲜原料内含水量多,不耐久藏,最好选择经,干燥后,含水极少的干原料,易与保藏,不宜霉烂。
(5)对人民的身体无寻损害,影响发酵过程的杂质含量因应当极少,或者几乎不含。
(6)原料价格低廉,可降低产品成本。
此外,还应当考虑到大力节约粮食原料,尽量少用或不用粮食原料,充分利用当地的非粮食原料,广泛利用野生植物原料,同时利用农林副产物和植物纤维原料,以及亚硫酸盐纸浆废液等,对于节约粮食原料有着重要意义。
另外,利用石油原料化学合成制造酒精,也是发展酒精的主要途径。
2,在确定原料选择原则时需注意的问题(1)所选用的培养基与所使用的发酵器的结构有关。
例如ICI公司因指定用甲醇和氨生产单细胞蛋白质而另行设计新的发酵罐。
同样的理由,在一个巳设定的发酵罐中,发酵必然会受到培养基组份改变的影响。
(2)从实验室规模放大到实验工厂规模,以至于放大到工业生产规模,都要考虑培养基的组份的变化。
(3)培养基的组成,除了考虑到菌体生长和产物的形成的需要外,还要考虑到培养基的pH变化、泡沫的形成、氧化还原电位和微生物的形态等,而且还有前体和代谢抑制剂的需要。
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。
药用植物组织培养一、名词解释:1、初代培养:从植物体上分离下来的第一次培养叫初代培养,或叫第一代培养。
2、继代培养:以后将培养物转移到新的培养基上进行培养称为继代培养,也可细分为第二代培养,第三代培养。
3、药用植物组织培养: 是以现代生命科学理论为基础,结合化学学科的科学原理,采用先进的生物工程技术手段,以药用植物为研究对象,进行其组织器官的发生、培养和细胞融合、转化以及次生代谢产物和药材组培苗工厂化生产研究的一门新兴的综合性应用学科。
4、外植体:是指由活植物体上切取下来以进行培养的那部分组织和器官。
5、培养基:根据植物营养原理和植物组织离体培养要求而人工配制的营养基质。
它通常含有无机元素、维生素、氨基酸、糖类、植物生长调节物质、固化物、活性炭、天然提取的营养物、水组成。
是植物组织生长的物质基础,也是植物组织培养能否成功的重要因素之一。
6、愈伤组织:原指植物在受伤之后于伤口表面形成的一团薄壁细胞。
在组织培养中,则指在人工培养基上由外植体上长出来的一团无序生长的薄壁细胞。
7、胚状体:指的是在植物组织培养中起源于一个非合子细胞(合子细胞:两性配子相融合形成的新细胞),经过胚胎发生和胚胎发育的过程形成双极性的胚状结构。
8、细胞分化:是细胞功能特化的过程9、细胞脱分化:是指一个成熟细胞回复到分生状态或胚性细胞状态的现象。
即失去已分化细胞的典型特征。
10、细胞再分化:是脱分化的分生细胞重新恢复细胞分化能力,沿着正常的发育途径,形成具有特定结构和功能的细胞。
11、外植体:是指用于无菌培养的离体植物材料。
即泛指第一次接种所用的植物组织、器官等一切材料。
选择合适的植物材料是进行组织培养关键的一步。
12、愈伤组织的继代培养:愈伤组织在培养基上生长一段时间以后,由于营养物质枯竭,水分散失,次生代谢产物的积累,原有的培养基已不适宜愈伤组织的生长,必须转移到新鲜培养基上培养,这个过程叫做愈伤组织的继代培养。
13、植物离体快速繁殖:是指利用植物组织培养技术进行的一种营养繁殖方法,又称微体快繁。
培养基的制备的原理
培养基的制备是为了提供细胞或微生物生长所需的营养物质和理想的生长环境。
其制备原理包括以下几个方面:
1. 选择合适的基质:基质是培养基的重要组成部分,常用的基质包括蔗糖、葡萄糖、有机氮源、盐类等。
选择合适的基质可以提供必要的能量和营养物质,促进细胞或微生物的生长。
2. 调节pH值:细胞或微生物对pH值敏感,所以在制备培养
基时需要调节pH值至适宜的范围。
常用的pH调节剂有盐酸
和氢氧化钠。
3. 添加生长因子:某些细胞或微生物只能在特定的生长因子存在下生长。
因此,需要根据不同物种的需求,在培养基中添加所需的生长因子,如维生素、氨基酸等。
4. 控制温度:细胞或微生物的生长受温度的影响,因此在培养基制备过程中,需要根据不同物种的需求,控制培养基的温度,以提供适宜的生长环境。
5. 灭菌处理:在制备培养基之前,需要对培养基进行灭菌处理,以杀死其中的有害微生物,确保培养基的纯净度。
总之,培养基的制备依靠选择适宜的基质、调节pH值、添加
生长因子、控制温度以及进行灭菌处理等方法,以提供细胞或微生物适宜的营养和生长环境。