微生物的生长与环境条件课件

微生物的生长与环境条件微生物的生长与环境条件本章主要内容纯培养微生物的生长。微生物的个体生长和分化。环境条件对微生物生长的影响。微生物的生长与环境条件一、纯培养微生物的生长微生物的生长与环境条件相关概念

生长：是细胞体积、内含物和细胞数目的增加，对单细胞微生物而言，是指细胞内的原生质和各种细胞结构协调增加。

繁殖：产生新一代的过程。对单细胞微生物而言，细胞分裂导致细胞数目的增加也是繁殖。

纯培养：从一个细胞繁殖得到的后代称为繁殖。

微生物的生长与环境条件获得纯培养的方法稀释分离法稀释平皿分离法平皿划线分离法单细胞挑取法利用选择性培养基分离（一般还要经过划线分离法进行纯化）通过控制某些环境因素纯化菌种微生物的生长与环境条件微生物的生长与环境条件图7-2平皿划线分离法

A.扇形划线;B.连续划线;C.方格划线

微生物的生长与环境条件方法应用范围液体稀释法适用与培养细胞较大的微生物固体稀释平皿法即可定义,有可定量,用途广泛平皿划线分离和涂布分离法方法简便,多用于分离细菌组织分离法高等真菌及植物病原菌单细胞挑取法局限于高等专业化的科学研究利用选择培养基法适用于分离某些生理类型较特殊的微生物表7-1微生物纯培养分离方法的比较

微生物的生长与环境条件细菌群体生长的测量细胞数量的测定细胞总数的测定。活细菌数量的测定细胞生物量的测定测定细胞干重法

DNA含量测定法

ATP含量测定法代谢活性法微生物的生长与环境条件细胞总数的测定（totalcount)

显微镜直接计数法：适用于细菌等单细胞微生物群体比浊法：原理是悬浮液中细胞数量越多，浊度越大，在一定浓度范围内，悬液中的细菌细胞浓度与光密度成正比，与透光度成反比。微生物的生长与环境条件用Petroff-Hausser计数器直接计数微生物的生长与环境条件活细菌数量的测定（viablecount)稀释平皿测数法。最大概率法（mostprobablenumber,MPN)浓缩法（滤膜法）。微生物的生长与环境条件稀释平板计数法微生物的生长与环境条件最大或然数法微生物的生长与环境条件稀释度10~-310~-410~-510~-610~-710~-8重复数555555出现生长的管数555410最大或然数法计算微生物的生长与环境条件分批培养中细菌群体的生长细菌群体的生长曲线微生物的生长与环境条件细菌群体的生长周期根据微生物的生长速率（growthrateconstant），即每小时的分裂代数不同，一般可以将典型生长曲线分为延滞期、指数期、稳定期和衰亡期。

微生物的生长与环境条件

A延滞期(lagphase)特点：生长速率常数等于零；细胞形态变大或增长；核酸含量提高；合成代谢活跃，易产生诱导酶；对外界不良条件反应敏感。影响因素：接种龄；接种量；培养基成分微生物的生长与环境条件B指数期(exponentialphase)特点：生长速率常数最大；细胞进行平衡生长，菌体内各成分最均匀；酶系活跃，代谢旺盛

在指数

期三个最重要的参数是繁殖代数；生长速率常数；代时。

影响因素：菌种；营养成分；营养物浓度；培养温度微生物的生长与环境条件C稳定期(stationaryphase)特点：生长速率常数等于0。稳定期到来的原因：①营养物尤其是生长限制因子的耗尽；②营养物的比例失调，如C/N不合适；③酸、醇、毒素等有害代谢产物的积累；④pH、氧化还原电势等物化条件越来越不适宜。微生物的生长与环境条件D衰亡期（declinephase）特点：整个群体出现负增长（R为负值）。原因：主要是外界的环境对继续生长越来越不利，从而引起细胞内的分解代谢大大超过合成代谢，继而导致菌体死亡。

微生物的生长与环境条件以二分裂的细菌为代表，假设细菌培养体在对数期to时的总菌数为No，那么到ｔ时的菌数Nt＝No×2n；式中ｎ为to到ｔ这段时间内细菌的繁殖代数。如果用G来表示世代时间(或倍增时间):即群体细胞数量增加一倍需要的时间，则：

------------------G＝(t-to)/n(1)

----∵------------Nt＝No×2n

----∴------------logNt＝ｎlog2＋logNo

------------------ｎ＝〔logNt－logNo〕/log2=logNt/N0/0.301(2)

将(2)代入(1)式得：

------------------G＝0.301(t-t0)/logNt/N0(3)

----通过实验可测得No、Nt和时间ｔo、ｔ，由(3)式可计算出供试微生物的世代时间G。微生物的生长与环境条件细菌群体生长的连续培养

当微生物以单批培养的方式培养到指数期后期时，一方面以一定的速度连续流进新鲜的培养基，并立即搅拌均匀；另一方面以同样的流速不断流出培养物。这样，培养物就达到了动态平衡，微生物可以长期保持在指数期的平衡生长状态和稳定的生长速率上，这种培养方法就叫连续培养（continuousculture）。

微生物的生长与环境条件连续培养两种方式

恒化培养：通过控制培养液的添补速度来保持培养菌体的恒定的生长速度。采用的培养液是一种低浓度的限制性养料。

恒浊培养：根据细菌生长导致培养液中浊度变化来调节添补新鲜培养液的流速，从而保持培养基恒定的浑浊度，以控制菌数的恒定。

微生物的生长与环境条件连续培养法装置示意图微生物的生长与环境条件二、微生物个体的生长和分化微生物的生长与环境条件细胞生长周期

—是指细胞从上一次分裂结束到下一次分裂结束的过程。

真核细胞的生长周期

分裂期(G1)：指上一次分裂结束之后到DNA复制之前的时期。

S期：DNA复制期，细胞要完成全部染色体中DNA的复制和组蛋白的合成。

G2期：DNA复制完成后到细胞分裂前的间隔期。

M期：指有丝分裂时期。原核生物生长周期

准备期（I，有时没有）复制期（R）

分裂期（D）

微生物的生长与环境条件细菌芽孢的形成过程微生物的生长与环境条件阶段特征0营养细胞ⅠDNA变浓稠Ⅱ细胞质膜内陷形成芽孢隔膜，将细胞分成大小不同的两部分Ⅲ前阶段形成的较大部分细胞膜继续沿着小的细胞部分延伸并逐步将它包围，形成具有双层膜的前芽孢Ⅳ初生皮层在前芽孢的双层膜之间形成，此时伴有DPA的合成与钙离子吸收。皮层主要是有肽聚糖组成。同时，在初生皮层形成过程中开始合成外壁。Ⅴ外膜形成Ⅵ皮层形成，芽孢继续发育形成具有对热和化学药物等特殊抗性的芽孢，芽孢成熟。Ⅶ营养细胞自溶，芽孢游离而出。细菌芽孢的形成阶段微生物的生长与环境条件三、环境条件对微生物生长和代谢的影响微生物的生长与环境条件四个主要的环境因子温度酸碱度水可给性氧气微生物的生长与环境条件微生物生长的温度类型微生物类型

生长温度范围（℃）最低

最适

最高分布的主要处所低温型专性嗜冷-125～1515～20两极地区兼性嗜冷-5～010～2025～30海水及食品冷藏箱中温型10～2025～4040～50哺乳动物生活的环境高温型嗜热3045～6070堆肥和沼气发酵池等极端嗜热3070～90100以上温泉和沿洋底火山口等微生物的生长与环境条件温度对细菌生长率的影响微生物的生长与环境条件

EnzymesexhibitaQ10sothatwithinasuitabletemperaturerangetherateofenzymeactivitydoublesforevery10'Criseintemperature.微生物的生长与环境条件注意

最适生长温度是指某微生物群体生长繁殖速度最快的温度，代时也最短。

但它不等于发酵的最适温度，也不等于积累代谢产物的最适温度，更不等于积累某一代谢产物的最适温度。在较高温度条件下，细胞分裂虽然较快，但维持的时间不长，容易老化。相反，在较低温度下，细胞分裂较慢，但维持时时间较长，结果细胞的总产量反而较高。同样，发酵速度与代谢产物积累量之间也有类似的关系微生物的生长与环境条件菌名最适生长温度最适发酵温度积累产物的最适温度灰色链霉(Streptomycesgriseus)

(产链霉素菌种)37℃28℃----产黄青霉(Penicilliumchrysogenum)

(产青霉素菌种)30℃25℃20℃北京棒杆菌(Corynebacteriumpekinese)

A.S1299(谷氨酸产生菌)32℃33～35℃----微生物的生长与环境条件水可给性（wateravailability)水活度：表示环境中水对微生物生长可给性高低的指标，用aw表示。aw值实质上是以小数来表示与溶液或含水物质平衡时的空气的相对湿度，即在相同温度和压力条件下，密闭容器中该溶液的水饱和蒸汽压与纯水饱和蒸汽压的比值。

aw＝Ｐ/Ｐ0＝RH×100

----式中：P为溶液或含水物质的蒸汽压

----------P0为纯水的蒸汽压

----------RH为空气的相对湿度

微生物的生长与环境条件微生物生长所要求的水活度aw通常在0.66～0.99之间，细菌生长的最适aw＝0.93～0.99，大多数酵母菌生长的最适aw＝0.88～0.91，丝状真菌在aw＝0.8左右微生物的生长与环境条件渗透压正常细胞质壁分离细胞微生物的生长与环境条件微生物pH值最低最适最高氧化硫硫杆菌

嗜酸乳杆菌

大豆根瘤菌

原褐固氮菌

亚硝酸细菌

硝化细菌

放线菌

酵母菌

黑曲霉1.0

4.0～4.6

4.2

4.5

7.0

3.8

5.0

3.0

1.52.0～2.8

5.8～6.6

6.8～7.0

7.4～7.6

7.8～8.6

6.5～7.5

7.0～8.0

4.8～6.0

5.0～6.04.0～6.0

6.8

11.0

9.0

9.4

12.0

10.0

8.0

9.0不同微生物对氢离子浓度的适应范围微生物的生长与环境条件氧气对微生物生长的影响按照微生物与氧气的关系，把它们分成好氧菌（aerobe）和厌氧菌（anaerobe）两大类，并可继续分为五类：专性好氧菌（strictaerobe）：必须在有分子氧的条件下才能生长，有完整的呼吸链，以分子氧作为最终的氢受体，细胞含超氧化物歧化酶和过氧化氢酶。如绿浓杆菌、白喉杆菌等。兼性厌氧菌（facultativeaerobe）：在有氧或无氧条件下均能生长，但有氧条件下生长得更好。如酿酒酵母、普通变性杆菌。微生物的生长与环境条件氧气对微生物生长的影响微好氧菌（mircoaerophilicbacteria）：只能在较低氧分压下（0.01～0.03巴）才能正常生长的微生物。如霍乱弧菌。