第六章 微生物的生长与环境条件课件

第六章

微生物的生长与环境条件第六章微生物的生长与环境条件目的要求：1、微生物生长量的测定方式。2、细菌纯培养生长曲线各个时期的主要特点。3、物理因子，化学药物对微生物生长的影响。重点：细菌纯培养生长曲线。难点：如何利用细菌纯培养生长曲线的对数生长期来计算细菌的代时和代数。第六章微生物的生长与环境条件第一节微生物的个体与群体生长和繁殖第六章微生物的生长与环境条件生物个体由小到大的增长，即表现为细胞组分与结构在量方面的增加生长指生物个体数目的增加

繁殖

在单细胞微生物中，生长繁殖的速度很快，而且两者始终交替进行，个体生长与繁殖的界限难以划清，因此实际上常将群体生长作为衡量微生物生长的指标。群体生长的实质是包含着个体细胞生长与繁殖交替进行的过程。第六章微生物的生长与环境条件一.微生物的个体生长与繁殖(一)细菌细胞的生长与繁殖二分裂方式(二)酵母细胞的生长细胞增大----DNA复制----细胞分裂

真核细胞周期：G1（复制前期）、S期（合成期）、G2期（复制后期）、D（分裂期）或M期（有丝分裂期）

原核细胞周期：较短，划分不明显。一般只有G1、R（复制期）和D（分裂期）。对于一种原核细胞来说，R期和D期的长短较为稳定，G1期可缩短为零。某些细菌在适宜条件下高速增殖时，不但无G1期，R期与D期还可以重叠进行，即在细胞分裂的同时也不中断DNA的复制。(三)丝状真菌的生长极性顶端生长方式。第六章微生物的生长与环境条件二、微生物的群体生长规律将少量细菌纯培养物接种到一恒定容积的新鲜液体培养基中，并保持一定的温度、pH和溶解氧量，之后定时取样测定其细菌含量。以时间为横坐标，以菌数的对数或生长速度为纵坐标，可以作出一条反映细菌在整个培养期间菌数变化规律的曲线。生长曲线(一)单细胞微生物的生长曲线第六章微生物的生长与环境条件生长曲线可分：延滞期对数期衰亡期稳定期第六章微生物的生长与环境条件1.延滞期（lagphase)将少量菌种接入新鲜培养基后，在开始一段时间内菌数不立即增加，或增加很少，生长速度接近于零。也称延迟期、适应期。迟缓期的特点：分裂迟缓、代谢活跃影响延滞期的因素菌种遗传特性：代时短，延滞期短接种量：接种量大，延滞期短培养基成分：接种前后培养基成分相接近为宜接种龄：对数期第六章微生物的生长与环境条件①通过遗传学方法改变种的遗传特性使迟缓期缩短；②利用对数生长期的细胞作为“种子”；③尽量使接种前后所使用的培养基组成不要相差太大；④适当扩大接种量等方式缩短迟缓期，克服不良的影响。在工业发酵和科研中通常采取一定的措施缩短延滞期：第六章微生物的生长与环境条件

细胞以几何级数速度分裂的一段时期。

（1）特点生长速率常数R最大，分裂时间最短；

细胞平衡生长，菌体内各成分按比例有规律地增加；

代谢旺盛；

对理化因素敏感。

菌体量X2=X1·

2n

对数生长期的细菌个体形态、化学组成和生理特性等均较一致，代谢旺盛、生长迅速、代时稳定，所以是研究微生物基本代谢的良好材料。它也常在生产上用作种子，使微生物发酵的迟缓期缩短，提高经济效益。2、指数期

（exponentialphase）第六章微生物的生长与环境条件由一个细胞分裂成为两个细胞的时间间隔称为世代。一个世代所需的时间就是代时（G）。代时能够反应细菌的生长速率，代时短，生长速率快。在对数期，由于代时稳定，因此，只要知道了对数期中任何两个时间的菌数，就可求出细菌的代时。第六章微生物的生长与环境条件n为繁殖代数G为代时R为生长速率常数=1/Gt1、t2为时间X1、X2为对应的菌数第六章微生物的生长与环境条件（2）影响代时因素

菌名 培养基 培养温度 代时E.coli（大肠杆菌） 肉汤 37℃ 17minE.coli 牛奶 37 12.5 Enterobacteraerogenes（产气肠细菌） 肉汤或牛奶37 16~18 E.aerogenes 组合 37 29~44B. Cereus（蜡状芽孢杆菌） 肉汤 30 18B.thermophilus（嗜热芽孢杆菌） 肉汤 55 18.3Lactobacillusacidophilus（嗜酸乳杆菌） 牛奶 37 66~87Streptococcuslactis（乳酸链球菌） 牛奶 37 26S.lactis 乳糖肉汤 37 48Salmonellatyphi（伤寒沙门氏菌） 肉汤 37 23.5Azotobacterchroococcum（褐球固氮菌） 葡萄糖 25 344~46 Mycobacteriumtuberculosis（结核分枝杆菌）组合 37 792~93 Nitrobacteragilis（活跃硝化杆菌） 组合 27 1200菌种：不同菌种的代时差别极大第六章微生物的生长与环境条件营养成分：丰富时，生长快。营养物浓度：影响生长速度及生长量。凡是处于较低浓度范围内，可影响生长速率和菌体产量的营养物，称为生长限制因子。培养温度

大肠杆菌

10℃

代时860分，

15℃代时120分，

40℃

代时17.5分

同一种细菌，由于培养基组成和物理条件的影响，代时也不相同。但在一定条件下，各种菌的代时又是相对稳定的，多数种为20—30分钟。第六章微生物的生长与环境条件应用：

①由于此时期的菌种比较健壮，生产上用作接种的最佳菌龄；②发酵工业上尽量延长该期，以达到较高的菌体密度;③食品工业上尽量使有害微生物不能进入此期;

④是生理代谢及遗传研究或进行染色、形态观察等的良好材料。第六章微生物的生长与环境条件3、稳定期

特点：

生长速率常数R=0，即新繁殖的细胞数与衰亡相等，这时菌体产量达到了最高点；细胞开始贮存各种储藏物：异染颗粒等；芽孢细菌的芽孢开始形成；次级代谢产物开始合成。。由于营养物质消耗，代谢产物积累和pH等环境变化，逐步不适宜于细菌生长，导致生长速率降低直至零(即细菌分裂增加的数量等于细菌死亡数量)，结束对数生长期，进入稳定生长期。第六章微生物的生长与环境条件获得更多的菌体物质或代谢产物采取措施：补充营养物质或取走代谢产物或改善培养条件，如对好氧菌进行通气、搅拌或振荡等稳定生长期的活菌数最多并维持稳定一段时间，可获得大量菌体；这一时期也是发酵过程积累代谢产物的重要阶段。第六章微生物的生长与环境条件应用意义：

发酵生产形成的重要时期（抗生素、氨基酸等），生产上应尽量延长此期，提高产量，措施如下：补充营养物质（补料）调pH调整温度

第六章微生物的生长与环境条件4.衰亡期

细菌代谢活性降低，细菌衰老并出现自溶，产生或释放出一些产物，如氨基酸、转化酶、外肽酶或抗生素等。细胞呈现多种形态，有时产生畸形，细胞大小悬殊，有些革兰氏染色反应阳性菌变成阴性反应等。该时期死亡的细菌以对数方式增加，但在衰亡期的后期，由于部分细菌产生抗性也会使细菌死亡的速率降低。现象：特点：营养物质耗尽和有毒代谢产物的大量积累，细菌死亡速率逐步增加和活菌数逐渐减少，标志着进入衰亡期。第六章微生物的生长与环境条件(二)丝状真菌的生长曲线与单细胞微生物相比，一般没有典型的对数期。1.生长停滞期：孢子萌发前的停滞状态；生长已经开始但无法测定。2.迅速生长期：菌丝体干重迅速增加，其立方根与时间呈直线关系。3.衰亡期：菌丝体干重下降，大多数次级代谢产物在此时合成。第六章微生物的生长与环境条件第二节微生物的生长与测定方法一.微生物的培养方法(一)好氧培养与厌氧培养(二)液体培养与固体培养(三)分批培养与连续培养第六章微生物的生长与环境条件细菌的二次生长和连续培养

（一）营养物质浓度对生长的影响在低浓度下，增加养料浓度可以同时提高生长速度和最大收获量在中等浓度下，增加养料浓度只提高最大收获量。在高等浓度下，增加养料浓度不能对菌体生长速度和最大收获量起促进作用。第六章微生物的生长与环境条件（二）二次生长当培养液中同时存在两种均能被微生物所利用的主要营养物质时，微生物将首先利用其中较易利用的营养物质开始生长。当较易利用的营养物质被消耗完，进入稳定期后，微生物经过短暂的适应，开始利用第二种营养物质，再次开始新的对数生长，并进入新的稳定期，表现为二阶式的双峰生长曲线，称为二次生长曲线（diauxicgrowthcurve）.第六章微生物的生长与环境条件连续培养(continouscultureofmicroorganisms)是在微生物的整个培养期间，通过一定的方式使微生物能以恒定的比生长速率生长并能持续生长下去的一种培养方法。

连续培养的基本原则：微生物培养过程中不断的补充营养物质和以同样的速率移出培养物（包括菌体和代谢产物）。连续培养类型恒浊连续培养恒化连续培养分批培养（batchculture）：将微生物置于一定容积的定量的培养基中培养，培养基一次性加入。不再补充和更换，最后一次性收获。

连续培养装置的一个主要参数是稀释率（D）：D=F/V=流动速率/容积(三)分批培养与连续培养第六章微生物的生长与环境条件1.恒化连续培养在整个培养过程中通过控制培养基中某种营养物质的浓度基本恒定的方式，保持细菌的比生长速率恒定，使生长“不断”进行。生长速率的限制因子：一般是氨基酸、氨和铵盐等氮源，或是葡萄糖、麦芽糖等碳源或者是无机盐，生长因子等物质。恒化器连续培养通常用于微生物学的研究，筛选不同的变种，观察细菌在不同生活条件下的变化；同时，它也是研究自然条件下微生物生态体系比较理想的实验模型。第六章微生物的生长与环境条件第六章微生物的生长与环境条件概念：通过调节培养基流速，使培养液浊度保持恒定的连续培养方法。方法：当浊度高时，使新鲜培养基的流速加快，浊度降低，则减慢培养基的流速。特点：营养基质过量，微生物始终以最高速率进行生长，并可在允许范围内控制不同的菌体密度；但工艺复杂，繁琐。2.恒浊连续培养第六章微生物的生长与环境条件通过连续培养装置中的光电系统控制培养液中菌体浓度恒定、使细菌生长连续进行的一种培养方式。用于菌体以及与菌体生长平行的代谢产物生产的发酵工业第六章微生物的生长与环境条件第六章微生物的生长与环境条件3.连续培养优缺点1)优点：高效：简化了操作;

自控：便于各种仪表进行自动控制;产品质量稳定;

节约大量动力、人力、水和蒸汽。第六章微生物的生长与环境条件3.连续培养优缺点2)缺点：菌种易于退化；易于遭到杂菌污染；营养物利用率低于单批培养。连续发酵，一般只能维持数月~1年。

第六章微生物的生长与环境条件研究生长规律需要解决三个前提：

微生物的纯培养；微生物生长的测量方法；微生物的同步生长。

第一节测定生长繁殖的方法二.获得纯培养的方法第六章微生物的生长与环境条件微生物纯培养的获得

平板划线分离法

稀释倒平板法单孢子或单细胞分离法利用选择性培养基分离法第六章微生物的生长与环境条件第六章微生物的生长与环境条件1.平板划线分离法

用接种环以无菌操作沾取少许待分离的材料，在无菌平板表面进行平行划线、扇形划线或其他形式的连续划线，如果划线适宜的话，微生物能一一分散，经培养后，可在平板表面得到单菌落。第六章微生物的生长与环境条件第六章微生物的生长与环境条件2.稀释倒平板法

第六章微生物的生长与环境条件3.单孢子或单细胞分离法

采取显微分离法从混杂群体中直接分离单个细胞或单个个体进行培养以获得纯培养。在显微镜下使用单孢子分离器进行机械操作，挑取单孢子或单细胞进行培养。也可以采用特制的毛细管在载玻片的琼脂涂层上选取单孢子并切割下来，然后移到合适的培养基进行培养。第六章微生物的生长与环境条件4.选择性培养基分离法

各种微生物对不同的化学试剂、染料、抗生素等具有不同的抵抗能力，利用这些特性可配制合适某种微生物而限制其它微生物生长的选择培养基，用它来培养微生物以获得纯培养。微生物纯培养分离方法的比较分离方法应用范围平皿划线法方法简便，多用于分离细菌稀释倒平皿法即可定性，又可定量，用途广泛单细胞挑取法局限于高度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第六章微生物的生长与环境条件三.微生物生长的测定方法评价不同的抗菌物质对微生物产生抑制(或杀死)作用的效果；客观地反映微生物生长的规律。评价培养条件、营养物质等对微生物生长的影响；微生物生长第六章微生物的生长与环境条件（一）

细胞数量的测定

(1)显微镜直接计数法：计数板法（如：血球计数板法、细胞计数板）改进：用染色剂可区别死活细胞，如酵母用美蓝，细菌用吖叮橙（紫外光）1.细胞总数的测定细菌计数板或血球计数板都用来测微生物的总菌数。血球计数板用来测酵母菌和霉菌孢子的总数，细菌计数板用来测细菌的总菌数。两种计数板的构造相似，不同的是细菌计数板的深度仅为血球计数板的1／5。第六章微生物的生长与环境条件直接法利用血球计数板，在显微镜下计算一定容积里样品中微生物的数量。缺点：不能区分死菌与活菌；不适于对运动细菌的计数；需要相对高的细菌浓度；个体小的细菌在显微镜下难以观察；第六章微生物的生长与环境条件⑵染色涂片计数法取0.01mL的菌悬液放在1cm2的玻片上，让其干燥，然后固定染色，再置显微镜下计数每一视野中的菌数，算出视野面积，按下列公式即可求出每mL原菌液中的含菌数。每mL原菌液中的含菌数=视野中的平均菌数×1cm2／视野面积×100×稀释倍数⑶比浊法

比浊法的原理是利用细菌细胞在溶液中数量越多，浊度越大，在光电比色计中测定时所吸收的光线越多（即透过的光线少）

关键是要绘制标准曲线。第六章微生物的生长与环境条件比浊法：第六章微生物的生长与环境条件第六章微生物的生长与环境条件2.测活菌数原理是在高度稀释条件下，微生物细胞充分分散成单个细胞存在。每个活的细胞在适宜的培养基和良好的生长条件下可以通过生长形成菌落，通过统计长出的菌落数来推算待测样品中的活菌数。⑴

稀释平板测数法

以CFU(colonyformingunits)表示第六章微生物的生长与环境条件⑵

最大概率法：最大或然数法，MPN法（mostprobablenumber）

适用于测定具有特殊生理功能的类群。其特点是利用待测微生物的特殊生理功能的选择性来摆脱其他微生物类群的干扰，并通过该生理功能的表现来判断该类群微生物的存在和丰度。第六章微生物的生长与环境条件第六章微生物的生长与环境条件第六章微生物的生长与环境条件例如：某细菌在稀释培养法中生长情况如下：稀释度：10—3，10—4，10—5，10—6，10—7，10—8重复数：555555有菌生长管数：555410根据上述结果，数量指标为“541”，查表得近似值为17，乘以第一位数的稀释倍数，得出原始培养物的活菌数=17×105个。本法特别适用于含菌量少的样品或一些在固体培养基上不易生长的细菌样品的测数。（3）浓缩法（滤膜法）：适用于测定空气、水等体积大且含菌量低的样品。第六章微生物的生长与环境条件（二）细胞生物量的测定（适用于细菌、放线菌、酵母菌、霉菌）

1.细胞干重法：取一定体积的培养物，用离心、过滤的方法将菌体从培养基中分离出来，洗净，烘干，称重，再求出单位体积中细胞物质的干重，以此作为生长量的指标。

第六章微生物的生长与环境条件干燥温度可采用105℃、100℃或80℃。一般干重为湿重的10%—20%，而一个细菌细胞一般重约10-12—10-13g。该法适合菌浓较高、不含或少含颗粒性杂质的样品。举例：大肠杆菌一个细胞一般重约10–12~10–13g，液体培养物中细胞浓度达到2×109个/mL时，100mL培养物可得10~90mg干重的细胞。第六章微生物的生长与环境条件第六章微生物的生长与环境条件2．含氮量测定法微生物细胞中蛋白质的含量是比较稳定的，通常是测出微生物细胞中的含N量后再换算出蛋白质的含量。蛋白质的含量=含氮量×6.25第六章微生物的生长与环境条件例如细菌，平均每个细胞含DNA的量为8.4×10—5ng，若测得某样品中的DNA含量为8.4×10-2ng，则测定样品中含有1000个细菌。DNA的含量测定可用紫外线吸收法。

3.DNA测定法通过测定微生物细胞中DNA的含量，再换算出微生物细胞的数量。第六章微生物的生长与环境条件

4.ATP含量测定法：以分光光度计测定样品荧光素-荧光素酶反应强度，再经换算即得生物量。5.代谢活性法：通过测定活细胞的代谢活性强度来估算生物量。第六章微生物的生长与环境条件概念同步培养(synchronousculture)：是一种培养方法，它能使群体中不同步的细胞转变成能同时进行生长或分裂的群体细胞。同步生长：以同步培养方法使群体细胞能处于同一生长阶段，并同时进行分裂的生长方式。同步培养物常被用来研究在单个细胞上难以研究的生理与遗传特性和作为工业发酵的种子，它是一种理想的材料。(三)同步生长

第六章微生物的生长与环境条件同步培养方法机械方法诱导法离心方法过滤分离法硝酸纤维素滤膜法温度营养条件调整法稳定期培养物接种解除抑制法第六章微生物的生长与环境条件硝酸纤维素滤膜法离心法第六章微生物的生长与环境条件第三节微生物生长与环境第六章微生物的生长与环境条件1、从微生物整体来看:生长的温度范围一般在-10℃~100℃极端下限为-30℃，极端上限为105~300℃但对于特定的某一种微生物：只能在一定温度范围内生长，在这个范围内，每种微生物都有自己的生长温度三基点，即最低、最适、最高生长温度处于最适生长温度时，生长速度最快，代时最短。低于最低或高于最高生长温度时，微生物不生长，甚至会死亡。影响微生物膜的结构、酶和蛋白质的合成与活性、RNA的结构及转录等。一温度第六章微生物的生长与环境条件2、微生物生长温度类型低温型微生物（嗜冷微生物）中温型微生物（嗜温微生物）高温型微生物（嗜热微生物）

微生物类型生长温度／℃

最低最适最高专性嗜冷微生物0以下1520兼性嗜冷微生物020-3035；中温型微生物15-2020-4545以上嗜热微生物4550-6080超嗜热或嗜高温微生物6580-90100以上第六章微生物的生长与环境条件第六章微生物的生长与环境条件最适生长温度：某菌分裂代时最短或生长速率最高时的培养温度致死温度：一般指在10min内完全杀死微生物的最低温度。第六章微生物的生长与环境条件低温型微生物:最适生长温度在5~20℃,主要分布在地球的两极、冷泉、深海、冷冻场所及冷藏食品中。例：假单孢菌中的某些嗜冷菌在低温下生长，常引起冷藏食品的腐败。嗜冷微生物在低温下生长的机理，目前还不清楚，据推测有两种原因：①它们体内的酶能在低温下有效地催化，在高温下酶活丧失②细胞膜中的不饱和脂肪酸含量高，低温下也能保持半流动状态，可以进行物质的传递。第六章微生物的生长与环境条件中温型微生物：最适生长温度为20℃~40℃，大多数微生物属于此类。室温型主要为腐生或植物寄生，在植物或土壤中。体温型主要为寄生，在人和动物体内。高温型微生物：最适生长温度为50℃~60℃,主要分布在温泉、堆肥和土壤中。在高温下能生长的原因：酶以及核糖体有较强的抗热性。核酸具有较高的热稳定性（核酸中G+C含量高（tRNA），增加热稳定性）。细胞膜中饱和脂肪酸含量高，较高温度下能维持正常的液晶状态。生长速率快，能迅速合成生物大分子以弥补高温所造成的破坏。第六章微生物的生长与环境条件耐高温菌具应用优势：在减少能源消耗、减少染菌、缩短发酵周期等方面具重要意义。第六章微生物的生长与环境条件

当环境温度低于微生物的最适生长温度时，微生物的生长繁殖停止，但微生物的原生质结构并未破坏时，不会很快造成死亡并能在较长时间内保持活力，当温度提高时，可以恢复正常的生命活动。低温保藏菌种就是利用这个原理。一些细菌、酵母菌和霉菌的琼脂斜面菌种通常可以长时间地保藏在4℃的冰箱中。低温对微生物的影响及应用第六章微生物的生长与环境条件造成死亡的原因：①冻结时细胞水分变成冰晶，冰晶对细胞膜产生机械损伤，膜内物质外漏。②冻结过程造成细胞脱水。冻结速度对冰晶形成有很大影响，缓慢冻结，形成的冰晶大，对细胞损伤大；快速冻结，形成的冰晶小、分布均匀，对细胞的损伤小，因此，利用快速冻结可以对一些菌种进行冻结保藏，一般情况下在菌悬液中再加一些甘油、糖、牛奶、保护剂等可对菌种进行长期保藏。第六章微生物的生长与环境条件高温下蛋白质不可逆变性，膜受热出现小孔，破坏细胞结构（溶菌）。★微生物对热的耐受力与以下因素有关:(1)微生物种类及发育阶段

嗜热菌比其它类型的菌体抗热有芽孢的细菌比无芽孢的菌抗热微生物的繁殖结构比营养结构抗热性强老龄菌比幼龄菌抗热高温对微生物的影响及应用第六章微生物的生长与环境条件(2)微生物对热的耐受力还受环境条件的影响与培养基的营养成分有关——培养基中蛋白质含量高时比较耐热.与pH有关——pH适宜时不易死亡，pH不适宜时，容易死亡.与水分有关——含水量大时容易死亡，含水量小时不容易死亡.与含菌量有关——含菌量高，抗热性增强，含菌量低，抗热性差。与热处理时间有关——热处理时间长，微生物易死亡。高温对微生物的致死作用已广泛用于消毒灭菌第六章微生物的生长与环境条件每种微生物生长都有最适的αw，高于或低于所要求的值，都会通过影响培养基的渗透压变化而影响微生物的生长速率。微生物：0.63—0.99一般来说，细菌>酵母菌>丝状真菌>盐细菌>耐旱真菌高渗环境下，细胞脱水，抑制大多数微生物生长。盐：10％—15％糖：50％—70％二.湿度、渗透压与水活度第六章微生物的生长与环境条件三、氧气根据氧与微生物生长的关系可将微生物分为：微生物类群O2的影响好氧微生物专性好氧必须有氧才能生长兼性好氧不需要氧，但有氧生长更好微好氧只需要微量的氧厌氧微生物耐氧型不需要氧，有氧时生长不好专性厌氧不需要氧，氧有毒害第六章微生物的生长与环境条件专性好氧菌（strictaerobe）须在有分子氧的条件下才能生长，有完整的呼吸链，以分子氧作为最终氢受体，细胞含有超氧化物歧化酶（SOD，superoxidedismutase）和过氧化氢酶（CAT，Catalase

）。在有氧或无氧条件下均能生长，但有氧情况下生长得更好，在有氧时靠呼吸产能，无氧时靠发酵或无氧呼吸产能；细胞含有SOD和CAT。兼性好氧菌（facultativeaerobe）微好氧菌（microaerophilicbacteria）只有在氧分压较低（一般0.01-0.03帕）下才能正常生长的微生物，具有呼吸链，并以氧作为最终氢受体，含少量SOD，不含CAT。第六章微生物的生长与环境条件厌氧菌（anaerobe）分子氧对它有毒害，短期接触空气，也会抑制其生长甚至致死；在空气或含有10%CO2的空气中，在固体培养基表面上不能生长，只有在其深层的无氧或低氧化还原电势的环境下才能生长；生命活动所需能量通过发酵、无氧呼吸、循环光合磷酸化或甲烷发酵提供；细胞内缺乏SOD和细胞色素氧化酶，大多数还缺乏CAT。有氧情况下进行发酵性厌氧生活，生长不需要氧，但氧对它们也无毒害作用。不含呼吸链；细胞含有SOD和过氧化物酶（POD），但缺乏CAT。耐氧菌（aerotolerantanaerobes）第六章微生物的生长与环境条件在培养不同类型的微生物时，要采用相应的措施保证不同微生物的生长。培养好氧微生物：需震荡或通气，保证充足的氧气。培养专性厌氧微生物：需排除环境中的氧气，同时在培养基中添加还原剂，降低培养基中的氧化还原电位势。培养兼性厌氧或耐氧微生物：可深层静止培养。第六章微生物的生长与环境条件五类对氧要求不同的微生物在半固体琼脂柱中的生长情况第六章微生物的生长与环境条件专性好氧菌SOD，CAT兼性厌氧菌SOD，CAT

微好氧菌少量SOD耐氧菌SOD，POD

专性厌氧菌二种酶均无第六章微生物的生长与环境条件自由基是一种强氧化剂，它与生物大分子互相作用，可导致产生生物分子自由基，从而对机体产生损伤或突变作用，直至死亡。氧之所以对专性厌氧微生物以外的其他四种类型微生物不产生致死作用，是因为它们具有超氧物歧化酶和过氧化氢酶，可催化超氧化基化合物分解，最终分解成水。氧对于好氧微生物生长虽然可以通过好氧呼吸产生更多的能量，满足机体的生长需要，但另一方面，氧对一切生物都会使其产生有毒害作用的代谢产物，如超氧基化合物与H2O2，这两种代谢产物互相作用还会产生毒性很强的自由基OH.。第六章微生物的生长与环境条件

超氧阴离子在细胞内可由酶促或非酶促形成。

O2+e O2·(·O2)超氧物阴离子歧化酶是在生物进化中发展的一种自我保护方式。兼性厌氧菌E.coli在发生SOD缺失突变后，就会变成一种“严格厌氧菌”。第六章微生物的生长与环境条件0第六章微生物的生长与环境条件影响膜表面电荷的性质及膜的通透性，进而影响对物质的吸收能力。◆改变酶活、酶促反应的速率及代谢途径：如酵母菌在pH4.5-5产乙醇，在pH6.5以上产甘油、酸。◆环境pH值还影响培养基中营养物质的离子化程度，从而影响营养物质吸收，或有毒物质的毒性。四、pH第六章微生物的生长与环境条件微生物的生长pH值范围极广，从pH<2~>10都有微生物能生长。但是绝大多数种类都生活在pH5.0~9.0之间。细菌：6.5—7.5放线菌：7.5—8.0真菌：5.0—6.0第六章微生物的生长与环境条件微生物生长的pH值三基点：各种微生物都有其生长的最低、最适和最高pH值。低于最低、或超过最高生长pH值时，微生物生长受抑制或导致死亡。不同的微生物最适生长的pH值不同，根据微生物生长的最适pH值，将微生物分为：

嗜碱微生物：硝化细菌、尿素分解菌、多数放线菌耐碱微生物：许多链霉菌中性微生物：绝大多数细菌，一部分真菌嗜酸微生物：硫杆菌属耐酸微生物：乳酸杆菌、醋酸杆菌第六章微生物的生长与环境条件微生物 生长最适pH 合成抗生素最适pH灰色链霉菌 6.3~6.9 6.7~7.3红霉素链霉菌 6.6~7.0 6.8~7.3产黄青霉 6.5~7.2 6.2~6.8金霉素链霉菌 6.1~6.6 5.9~6.3龟裂链霉菌 6.0~6.6 5.8~6.1灰黄青霉 6.4~7.0 6.2~6.5在发酵工业中，控制pH值尤其重要第六章微生物的生长与环境条件同一种微生物在不同的生长阶段和不同生理生化过程中，对环境pH值要求不同。例如：丙酮丁醇梭菌在pH值=5.5—7.0时，以菌体生长为主在pH值=4.3—5.3时，进行丙酮丁醇发酵同一种微生物由于环境pH值不同，可能积累不同的代谢产物。例如：黑曲霉pH值=2—3时，产物以柠檬酸为主，只产少量草酸。pH值在7左右时，产物以草酸为主，只产少量柠檬酸。第六章微生物的生长与环境条件虽然微生物生活的环境pH值范围较宽，但是其细胞内的pH值却相当稳定，一般都接近中性。微生物可以通过自身代谢调节维持细胞内pH的相对稳定。如合成氨基酸脱氨酶或脱羧酶，催化部分氨基酸生成有机胺或有机酸，对环境起一定的缓冲作用。一般认为嗜酸细菌是通过细胞膜对质子的不透性保持胞内pH在近中性范围；嗜碱细菌主要是通过主动分泌OH-来保持胞内的中性环境。这种维持细胞内稳定中性pH值的特性能够保持细胞内各种生物活性分子的结构稳定和细胞内酶所需要的最适pH值。微生物胞内酶的最适pH值一般为中性，胞外酶的最适pH值接近环境pH值。微生物细胞内的pH值第六章微生物的生长与环境条件微生物的生命活动对环境pH值的影响★微生物在生长过程中也会使外界环境的pH值发生改变，原因：由于有机物分解：分解糖类、脂肪等，产生酸性物质，使培养液pH值下降；分解蛋白质、尿素等，产生碱性物质，使培养液pH值上升由于无机盐选择性吸收：铵盐吸收（(NH4)2SO4H2SO4），pH↓硝酸盐吸收(NaNO3NaOH)，pH↑★培养过程中调节pH值的措施过酸时：加入碱或适量氮源，提高通气量。过碱时：加入酸或适量碳源，降低通气量。第六章微生物的生长与环境条件五.辐射1.可见光2.紫外线3.电离辐射第六章微生物的生长与环境条件六、化学杀菌剂与抑菌剂抑菌剂

杀菌剂

不破坏细胞结构而只干扰新细胞物质合成和微生物生长繁殖的化学药剂。通过破坏微生物细胞结构或代谢机能而杀死微生物的化学药剂。化学疗剂

能直接干扰病原微生物的生长繁殖并可用于治疗感染性疾病的化学药物。第六章微生物的生长与环境条件最低抑制浓度

在一定条件下，某化学药剂抑制特定微生物的最低浓度评价疗效半致死剂量

最低致死剂量

在一定条件下，某化学药剂杀死50%试验动物时的剂量评价毒性在一定条件下，某化学药剂杀死全部试验动物时的最低剂量评价毒性效应评价指标：第六章微生物的生长与环境条件石炭酸系数：指在一定时间内被试药剂能杀死全部供试菌的最高稀释度和达到同效的石炭酸的最高稀释度的比率。一般规定处理时间为10分钟，而供试菌定为Salmonellatyphi（伤寒沙门氏菌）。第六章微生物的生长与环境条件1．化学药物

a.重金属盐升汞：0.05—0.1%用于非金属器皿的消毒红汞：2%水溶液用于皮肤，粘膜及小伤口的消毒硫柳汞：0.01-0.1%用于皮肤及手术部位的消毒,生物制品防腐。铜盐：

波示多液含CuSO4用来杀真菌，防治植物病害。

重金属离子带正电荷，易与带负电荷的菌体蛋白质结合，使蛋白质变性，有较强的杀菌作用。第六章微生物的生长与环境条件b.氧化剂高锰酸钾，H2O2，过氧乙酸等能使菌体酶蛋白中的—SH氧化成—S—S，使酶失活。

高锰酸钾：0.1%用于皮肤，尿道及蔬芽，水果消毒。H2O2：1—3%用于表面消毒如伤口消毒。过氧乙酸：0.2—0.5%用于皮肤、塑料、玻璃、人造纤维消毒

第六章微生物的生长与环境条件c.卤素化合物

以Cl，I为常用，例如用作饮水消毒的漂白粉为次氯酸盐，主要成份是CaCl2·Ca（OH）2及Ca（OCL）2。

漂白粉：10—20%用于地面和厕所消毒0.5—1%的上清液用于空气及物体表面消毒，亦可作饮水消毒剂

Cl2：0.2—0.5ppm可作饮水及游泳池水消毒剂

I2：

2.5%的碘酒用于皮肤消毒

第六章微生物的生长与环境条件d.表面活性剂

具有降低表面张力效应的物质叫做表面活性剂，如新洁尔灭，在较低浓度有抑菌作用，在较高浓度有杀菌作用。

新洁尔灭：0.05—0.1%用于皮肤，粘膜及外科手术器械浸泡消毒。

第六章微生物的生长与环境条件e.有机化合物

酚、醇、醛是常用的杀菌剂，它们能损伤细胞膜和壁，抑制某些酶系统，（如脱H酶和氧化酶），并能使蛋白质变性，如甲醛有还原作用，能与菌体蛋白质的氨基结合，使其变性。

石炭酸：3—5%用于桌面，地面及玻璃器皿的消毒，0.5—1%用于皮肤消毒。煤酚皂：2%用于皮肤消毒3—5%可用于桌面，面和器皿消毒。乙醇：70—75%用于皮肤及器械消毒。甲醛：2%的福尔马林用于浸泡器械及物品表面消毒。10%的甲醛溶液重蒸可消毒无菌室及病房。第六章微生物的生长与环境条件f.染色剂

碱性染料有显著的抑菌作用，该类染料的阳离子与菌体的羧基或磷酸基作用，形成弱电离的化合物，防碍菌体的正常代谢，扰乱菌体的氧化还原作用，并阻碍芽孢的形成。

结晶紫：1/10万的浓度在根瘤菌培养中可抑制G+菌的生长。孔雀绿：1/10万可抑制金黄色葡萄球菌生长1/3万抑制E.coli生长。龙胆紫：2—4%用于皮肤和伤口消毒。

第六章微生物的生长与环境条件类型名称及使用方法作用原理应用范围醇类70%—75%乙醇脱水、蛋白质变性皮肤、器皿醛类0.5%—10%甲醛2%戊二醛（pH=8）蛋白质变性房间、物品消毒（不适合食品厂）酚类3%—5%石炭酸2%来苏儿3%—5%来苏儿破坏细胞膜、蛋白质变性地面、器具皮肤地面、器具氧化剂0.1%高锰酸钾3%过氧化氢0.2%—0.5%过氧乙酸氧化蛋白质活性基团，酶失活皮肤、水果、蔬菜皮肤、物品表面水果、蔬菜、塑料等第六章微生物的生长与环境条件类型名称及使用方法作用原理应用范围重金属盐类0.05%—0.1%升汞2%红汞0.1%—1%硝酸银0.1%—0.5%硫酸铜蛋白质变性、酶失活变性、沉淀蛋白蛋白质变性、酶失活非金属器皿皮肤、粘膜、伤口皮肤、新生儿眼睛防治植物病害表面活性剂0.05%—0.1%

新洁尔灭0.05%—0.1%

杜灭芬蛋白变性、破坏细胞膜皮肤、粘膜、器械皮肤、金属、棉织品、塑料第六章微生物的生长与环境条件类型名称及使用方法作用原理应用范围卤素及其化合物0.2—0.5mg/L氯气10%—20%漂白粉0.5%—1%漂白粉2.5%碘酒破坏细胞膜、蛋白质饮水、游泳池水地面水、空气等皮肤染料2%—4%龙胆紫与蛋白质的羧基结合皮肤、伤口酸类

0.1%苯甲酸

0.1%山梨酸食品防腐食品防腐第六章微生物的生长与环境条件指那些能够特异性地作用于某些微生物并具有选择毒性的化学药剂，它们与非特异的化学药剂相比对人体几乎没有什么毒性或毒性很小，可用作治疗微生物引起的疾病。既可涂抹肌体表面，也可以通过口服或注射吸收到体内。种类：

１.抗代谢药物——人工合成２.抗生素——微生物产生2．化学治疗剂第六章微生物的生长与环境条件（1）抗代谢物(Antimetabolite)有些化合物在结构上与生物体所必需的代谢物很相似，并能以竞争方式取代它，和特定的酶结合，从而干扰病原菌正常的代谢活动，这些物质称为抗代谢物。叶酸对抗物（磺胺）、嘌呤对抗物（6-巯基嘌呤）、苯丙氨酸对抗物（对氟苯丙氨酸）、尿嘧啶对抗物（5-氟尿嘧啶）胸腺嘧啶对抗物（5-溴胸腺嘧啶）第六章微生物的生长与环境条件磺胺药物是最早发现，也是最常见的化学疗剂，抗菌谱广，能治疗多种传染性疾病。大多数革兰氏阳性细菌（如肺炎球菌、溶血性链球菌等）某些革兰氏阴性细菌（如痢疾杆菌、脑膜炎球菌、流感杆菌等）对放线菌也有一定的作用。作用机理：磺胺是叶酸组成部分对氨基苯甲酸的结构类似物磺胺的抑菌作用是因为很多细菌需要自己合成叶酸而生长。磺胺对人体细胞无毒性，因为人缺乏从对氨基苯甲酸合成叶酸的相关酶----二氢叶酸合成酶，不能用外界提供的对氨基苯甲酸自行合成叶酸，而必须直接利用叶酸为生长因子进行生长。第六章微生物的生长与环境条件对氨基苯甲酸（PABA）与磺胺结构的比较

第六章微生物的生长与环境条件磺胺药作用机理：第六章微生物的生长与环境条件（2）抗生素抗生素(Antibiotic)是由某些生物合成或半合成的一类次级代谢产物或衍生物，它们在很低浓度时就能抑制或影响它种生物的生命活动，如杀死微生物或抑制其生长。自本世纪40年代以来，已找到上万种新抗生素，合成了近10万种半合成抗生素，但其中在临床上常用的仅几十种。第六章微生物的生长与环境条件抗生素的作用机制抑制细菌细胞壁合成破坏细胞质膜作用于呼吸链以干扰氧化磷酸化抑制蛋白质合成阻碍核酸合成第六章微生物的生长与环境条件第六章微生物的生长与环境条件产生了钝化或分解药物的酶卡那霉素+ATP3-磷酸卡那霉素+ADP卡那霉素-磷酸转移酶链霉素链霉素-磷酸转移酶链霉素-腺苷转移酶磷酸链霉素AMP-链霉素(3)细菌抗药性的产生第六章微生物的生长与环境条件改变细胞膜透性，使抗生素不进入细胞或进入细胞后被细胞主动排出；修饰和改变药物作用靶位形成救护途径第六章微生物的生长与环境条件第五节有害微生物的控制第六章微生物的生长与环境条件第六章微生物的生长与环境条件灭菌（sterilization）采用强烈的理化因素使任何物体内外部包括芽孢在内的一切微生物永远丧失其生长繁殖能力的措施，称为灭菌。消毒（disinfection）采用较温和的理化因素，仅杀死物体表面或内部的一部分对人体有害的病原菌，而对被处理物体基本无害的措施，称为消毒。防腐（antisepsis）利用理化因素完全抑制霉腐微生物的生长繁殖但未使其死亡，从而达到防止物品发生霉腐的措施，称为防腐。化疗（chemotheraphy）即化学治疗。利用具有高度选择毒力的化学物质抑制宿主体内病原微生物的生长繁殖，以达到治疗该传染病的一种措施。一基本概念第六章微生物的生长与环境条件二高温灭菌（一）高温灭菌种类高温灭菌干热灭菌法湿热灭菌法灼烧法干热空气灭菌法巴氏消毒法煮沸消毒法间歇灭菌法常规加压灭菌法连续加压灭菌法常压加压第六章微生物的生长与环境条件★干热灭菌法（dryheatsterilization）焚烧法（incineration）：是将被灭菌物品在火焰中燃烧，使所有的物质碳化。简单、彻底，但对被灭菌物品的破坏极大。适用于无经济价值的物品灭菌，及不怕烧的实验器具，如接种环、镊子、试管或三角瓶口的灭菌等。干燥热空气灭菌法(hot-airoven)：将物品放入烘箱内，然后升温至150℃—170℃，维持2—3小时。适用于玻璃、陶瓷和金属物品的灭菌，不适合液体样品，及棉花、纸张、纤维和橡胶类物质的灭菌。特点：由于空气传热穿透力差，菌体在脱水状态下不易杀死，所以温度高、时间长。

第六章微生物的生长与环境条件十倍致死时间(decimalreductiontime)：即在一定的温度条件下，微生物数量十倍减少所需要的时间。

热致死时间(thennaldeathtime)：即在一定温度下杀死所有某一浓度微生物所需要的最短时间。热致死温度(thennaldeathpoint)：即在一定时间下杀死所有某一浓度微生物所需要的最低温度。★湿热法(moistheatsterilization)：特点：温度低、时间短、灭菌效果高原因：1)菌体内含水量越高，则凝固温度越低；2)蒸汽冷凝会放出潜热；3)饱和水蒸汽穿透力强；4)湿热易破坏细胞内蛋白质大分子的稳定性，主要破坏氢键