第六章

微生物的生長與環境條件第六章微生物的生長與環境條件目的要求：1、微生物生長量的測定方式。2、細菌純培養生長曲線各個時期的主要特點。3、物理因子，化學藥物對微生物生長的影響。重點：細菌純培養生長曲線。難點：如何利用細菌純培養生長曲線的對數生長期來計算細菌的代時和代數。第六章微生物的生長與環境條件第一節微生物的個體與群體生長和繁殖第六章微生物的生長與環境條件生物個體由小到大的增長，即表現為細胞組分與結構在量方面的增加生長指生物個體數目的增加

繁殖

在單細胞微生物中，生長繁殖的速度很快，而且兩者始終交替進行，個體生長與繁殖的界限難以劃清，因此實際上常將群體生長作為衡量微生物生長的指標。群體生長的實質是包含著個體細胞生長與繁殖交替進行的過程。第六章微生物的生長與環境條件一.微生物的個體生長與繁殖(一)細菌細胞的生長與繁殖二分裂方式(二)酵母細胞的生長細胞增大----DNA復制----細胞分裂

真核細胞周期：G1（復制前期）、S期（合成期）、G2期（復制后期）、D（分裂期）或M期（有絲分裂期）

原核細胞周期：較短，劃分不明顯。一般只有G1、R（復制期）和D（分裂期）。對于一種原核細胞來說，R期和D期的長短較為穩定，G1期可縮短為零。某些細菌在適宜條件下高速增殖時，不但無G1期，R期與D期還可以重疊進行，即在細胞分裂的同時也不中斷DNA的復制。(三)絲狀真菌的生長極性頂端生長方式。第六章微生物的生長與環境條件二、微生物的群體生長規律將少量細菌純培養物接種到一恒定容積的新鮮液體培養基中，并保持一定的溫度、pH和溶解氧量，之后定時取樣測定其細菌含量。以時間為橫坐標，以菌數的對數或生長速度為縱坐標，可以作出一條反映細菌在整個培養期間菌數變化規律的曲線。生長曲線(一)單細胞微生物的生長曲線第六章微生物的生長與環境條件生長曲線可分：延滯期對數期衰亡期穩定期第六章微生物的生長與環境條件1.延滯期（lagphase)將少量菌種接入新鮮培養基后，在開始一段時間內菌數不立即增加，或增加很少，生長速度接近于零。也稱延遲期、適應期。遲緩期的特點：分裂遲緩、代謝活躍影響延滯期的因素菌種遺傳特性：代時短，延滯期短接種量：接種量大，延滯期短培養基成分：接種前后培養基成分相接近為宜接種齡：對數期第六章微生物的生長與環境條件①通過遺傳學方法改變種的遺傳特性使遲緩期縮短；②利用對數生長期的細胞作為“種子”；③盡量使接種前后所使用的培養基組成不要相差太大；④適當擴大接種量等方式縮短遲緩期，克服不良的影響。在工業發酵和科研中通常采取一定的措施縮短延滯期：第六章微生物的生長與環境條件

細胞以幾何級數速度分裂的一段時期。

（1）特點生長速率常數R最大，分裂時間最短；

細胞平衡生長，菌體內各成分按比例有規律地增加；

代謝旺盛；

對理化因素敏感。

菌體量X2=X1·

2n

對數生長期的細菌個體形態、化學組成和生理特性等均較一致，代謝旺盛、生長迅速、代時穩定，所以是研究微生物基本代謝的良好材料。它也常在生產上用作種子，使微生物發酵的遲緩期縮短，提高經濟效益。2、指數期

（exponentialphase）第六章微生物的生長與環境條件由一個細胞分裂成為兩個細胞的時間間隔稱為世代。一個世代所需的時間就是代時（G）。代時能夠反應細菌的生長速率，代時短，生長速率快。在對數期，由于代時穩定，因此，只要知道了對數期中任何兩個時間的菌數，就可求出細菌的代時。第六章微生物的生長與環境條件n為繁殖代數G為代時R為生長速率常數=1/Gt1、t2為時間X1、X2為對應的菌數第六章微生物的生長與環境條件（2）影響代時因素

菌名 培養基 培養溫度 代時E.coli（大腸桿菌） 肉湯 37℃ 17minE.coli 牛奶 37 12.5 Enterobacteraerogenes（產氣腸細菌） 肉湯或牛奶37 16~18 E.aerogenes 組合 37 29~44B. Cereus（蠟狀芽孢桿菌） 肉湯 30 18B.thermophilus（嗜熱芽孢桿菌） 肉湯 55 18.3Lactobacillusacidophilus（嗜酸乳桿菌） 牛奶 37 66~87Streptococcuslactis（乳酸鏈球菌） 牛奶 37 26S.lactis 乳糖肉湯 37 48Salmonellatyphi（傷寒沙門氏菌） 肉湯 37 23.5Azotobacterchroococcum（褐球固氮菌） 葡萄糖 25 344~46 Mycobacteriumtuberculosis（結核分枝桿菌）組合 37 792~93 Nitrobacteragilis（活躍硝化桿菌） 組合 27 1200菌種：不同菌種的代時差別極大第六章微生物的生長與環境條件營養成分：豐富時，生長快。營養物濃度：影響生長速度及生長量。凡是處于較低濃度范圍內，可影響生長速率和菌體產量的營養物，稱為生長限制因子。培養溫度

大腸桿菌

10℃

代時860分，

15℃代時120分，

40℃

代時17.5分

同一種細菌，由于培養基組成和物理條件的影響，代時也不相同。但在一定條件下，各種菌的代時又是相對穩定的，多數種為20—30分鐘。第六章微生物的生長與環境條件應用：

①由于此時期的菌種比較健壯，生產上用作接種的最佳菌齡；②發酵工業上盡量延長該期，以達到較高的菌體密度;③食品工業上盡量使有害微生物不能進入此期;

④是生理代謝及遺傳研究或進行染色、形態觀察等的良好材料。第六章微生物的生長與環境條件3、穩定期

特點：

生長速率常數R=0，即新繁殖的細胞數與衰亡相等，這時菌體產量達到了最高點；細胞開始貯存各種儲藏物：異染顆粒等；芽孢細菌的芽孢開始形成；次級代謝產物開始合成。。由于營養物質消耗，代謝產物積累和pH等環境變化，逐步不適宜于細菌生長，導致生長速率降低直至零(即細菌分裂增加的數量等于細菌死亡數量)，結束對數生長期，進入穩定生長期。第六章微生物的生長與環境條件獲得更多的菌體物質或代謝產物采取措施：補充營養物質或取走代謝產物或改善培養條件，如對好氧菌進行通氣、攪拌或振蕩等穩定生長期的活菌數最多并維持穩定一段時間，可獲得大量菌體；這一時期也是發酵過程積累代謝產物的重要階段。第六章微生物的生長與環境條件應用意義：

發酵生產形成的重要時期（抗生素、氨基酸等），生產上應盡量延長此期，提高產量，措施如下：補充營養物質（補料）調pH調整溫度

第六章微生物的生長與環境條件4.衰亡期

細菌代謝活性降低，細菌衰老并出現自溶，產生或釋放出一些產物，如氨基酸、轉化酶、外肽酶或抗生素等。細胞呈現多種形態，有時產生畸形，細胞大小懸殊，有些革蘭氏染色反應陽性菌變成陰性反應等。該時期死亡的細菌以對數方式增加，但在衰亡期的后期，由于部分細菌產生抗性也會使細菌死亡的速率降低。現象：特點：營養物質耗盡和有毒代謝產物的大量積累，細菌死亡速率逐步增加和活菌數逐漸減少，標志著進入衰亡期。第六章微生物的生長與環境條件(二)絲狀真菌的生長曲線與單細胞微生物相比，一般沒有典型的對數期。1.生長停滯期：孢子萌發前的停滯狀態；生長已經開始但無法測定。2.迅速生長期：菌絲體干重迅速增加，其立方根與時間呈直線關系。3.衰亡期：菌絲體干重下降，大多數次級代謝產物在此時合成。第六章微生物的生長與環境條件第二節微生物的生長與測定方法一.微生物的培養方法(一)好氧培養與厭氧培養(二)液體培養與固體培養(三)分批培養與連續培養第六章微生物的生長與環境條件細菌的二次生長和連續培養

（一）營養物質濃度對生長的影響在低濃度下，增加養料濃度可以同時提高生長速度和最大收獲量在中等濃度下，增加養料濃度只提高最大收獲量。在高等濃度下，增加養料濃度不能對菌體生長速度和最大收獲量起促進作用。第六章微生物的生長與環境條件（二）二次生長當培養液中同時存在兩種均能被微生物所利用的主要營養物質時，微生物將首先利用其中較易利用的營養物質開始生長。當較易利用的營養物質被消耗完，進入穩定期后，微生物經過短暫的適應，開始利用第二種營養物質，再次開始新的對數生長，并進入新的穩定期，表現為二階式的雙峰生長曲線，稱為二次生長曲線（diauxicgrowthcurve）.第六章微生物的生長與環境條件連續培養(continouscultureofmicroorganisms)是在微生物的整個培養期間，通過一定的方式使微生物能以恒定的比生長速率生長并能持續生長下去的一種培養方法。

連續培養的基本原則：微生物培養過程中不斷的補充營養物質和以同樣的速率移出培養物（包括菌體和代謝產物）。連續培養類型恒濁連續培養恒化連續培養分批培養（batchculture）：將微生物置于一定容積的定量的培養基中培養，培養基一次性加入。不再補充和更換，最后一次性收獲。

連續培養裝置的一個主要參數是稀釋率（D）：D=F/V=流動速率/容積(三)分批培養與連續培養第六章微生物的生長與環境條件1.恒化連續培養在整個培養過程中通過控制培養基中某種營養物質的濃度基本恒定的方式，保持細菌的比生長速率恒定，使生長“不斷”進行。生長速率的限制因子：一般是氨基酸、氨和銨鹽等氮源，或是葡萄糖、麥芽糖等碳源或者是無機鹽，生長因子等物質。恒化器連續培養通常用于微生物學的研究，篩選不同的變種，觀察細菌在不同生活條件下的變化；同時，它也是研究自然條件下微生物生態體系比較理想的實驗模型。第六章微生物的生長與環境條件第六章微生物的生長與環境條件概念：通過調節培養基流速，使培養液濁度保持恒定的連續培養方法。方法：當濁度高時，使新鮮培養基的流速加快，濁度降低，則減慢培養基的流速。特點：營養基質過量，微生物始終以最高速率進行生長，并可在允許范圍內控制不同的菌體密度；但工藝復雜，繁瑣。2.恒濁連續培養第六章微生物的生長與環境條件通過連續培養裝置中的光電系統控制培養液中菌體濃度恒定、使細菌生長連續進行的一種培養方式。用于菌體以及與菌體生長平行的代謝產物生產的發酵工業第六章微生物的生長與環境條件第六章微生物的生長與環境條件3.連續培養優缺點1)優點：高效：簡化了操作;

自控：便于各種儀表進行自動控制;產品質量穩定;

節約大量動力、人力、水和蒸汽。第六章微生物的生長與環境條件3.連續培養優缺點2)缺點：菌種易于退化；易于遭到雜菌污染；營養物利用率低于單批培養。連續發酵，一般只能維持數月~1年。

第六章微生物的生長與環境條件研究生長規律需要解決三個前提：

微生物的純培養；微生物生長的測量方法；微生物的同步生長。

第一節測定生長繁殖的方法二.獲得純培養的方法第六章微生物的生長與環境條件微生物純培養的獲得

平板劃線分離法

稀釋倒平板法單孢子或單細胞分離法利用選擇性培養基分離法第六章微生物的生長與環境條件第六章微生物的生長與環境條件1.平板劃線分離法

用接種環以無菌操作沾取少許待分離的材料，在無菌平板表面進行平行劃線、扇形劃線或其他形式的連續劃線，如果劃線適宜的話，微生物能一一分散，經培養后，可在平板表面得到單菌落。第六章微生物的生長與環境條件第六章微生物的生長與環境條件2.稀釋倒平板法

第六章微生物的生長與環境條件3.單孢子或單細胞分離法

采取顯微分離法從混雜群體中直接分離單個細胞或單個個體進行培養以獲得純培養。在顯微鏡下使用單孢子分離器進行機械操作，挑取單孢子或單細胞進行培養。也可以采用特制的毛細管在載玻片的瓊脂涂層上選取單孢子并切割下來，然后移到合適的培養基進行培養。第六章微生物的生長與環境條件4.選擇性培養基分離法

各種微生物對不同的化學試劑、染料、抗生素等具有不同的抵抗能力，利用這些特性可配制合適某種微生物而限制其它微生物生長的選擇培養基，用它來培養微生物以獲得純培養。微生物純培養分離方法的比較分離方法應用范圍平皿劃線法方法簡便，多用于分離細菌稀釋倒平皿法即可定性，又可定量，用途廣泛單細胞挑取法局限于高度專業化的科學研究利用選擇培養基法適用于分離某些生理類型較特殊的微生物第六章微生物的生長與環境條件三.微生物生長的測定方法評價不同的抗菌物質對微生物產生抑制(或殺死)作用的效果；客觀地反映微生物生長的規律。評價培養條件、營養物質等對微生物生長的影響；微生物生長第六章微生物的生長與環境條件（一）

細胞數量的測定

(1)顯微鏡直接計數法：計數板法（如：血球計數板法、細胞計數板）改進：用染色劑可區別死活細胞，如酵母用美藍，細菌用吖叮橙（紫外光）1.細胞總數的測定細菌計數板或血球計數板都用來測微生物的總菌數。血球計數板用來測酵母菌和霉菌孢子的總數，細菌計數板用來測細菌的總菌數。兩種計數板的構造相似，不同的是細菌計數板的深度僅為血球計數板的1／5。第六章微生物的生長與環境條件直接法利用血球計數板，在顯微鏡下計算一定容積里樣品中微生物的數量。缺點：不能區分死菌與活菌；不適于對運動細菌的計數；需要相對高的細菌濃度；個體小的細菌在顯微鏡下難以觀察；第六章微生物的生長與環境條件⑵染色涂片計數法取0.01mL的菌懸液放在1cm2的玻片上，讓其干燥，然后固定染色，再置顯微鏡下計數每一視野中的菌數，算出視野面積，按下列公式即可求出每mL原菌液中的含菌數。每mL原菌液中的含菌數=視野中的平均菌數×1cm2／視野面積×100×稀釋倍數⑶比濁法

比濁法的原理是利用細菌細胞在溶液中數量越多，濁度越大，在光電比色計中測定時所吸收的光線越多（即透過的光線少）

關鍵是要繪制標準曲線。第六章微生物的生長與環境條件比濁法：第六章微生物的生長與環境條件第六章微生物的生長與環境條件2.測活菌數原理是在高度稀釋條件下，微生物細胞充分分散成單個細胞存在。每個活的細胞在適宜的培養基和良好的生長條件下可以通過生長形成菌落，通過統計長出的菌落數來推算待測樣品中的活菌數。⑴

稀釋平板測數法

以CFU(colonyformingunits)表示第六章微生物的生長與環境條件⑵

最大概率法：最大或然數法，MPN法（mostprobablenumber）

適用于測定具有特殊生理功能的類群。其特點是利用待測微生物的特殊生理功能的選擇性來擺脫其他微生物類群的干擾，并通過該生理功能的表現來判斷該類群微生物的存在和豐度。第六章微生物的生長與環境條件第六章微生物的生長與環境條件第六章微生物的生長與環境條件例如：某細菌在稀釋培養法中生長情況如下：稀釋度：10—3，10—4，10—5，10—6，10—7，10—8重復數：555555有菌生長管數：555410根據上述結果，數量指標為“541”，查表得近似值為17，乘以第一位數的稀釋倍數，得出原始培養物的活菌數=17×105個。本法特別適用于含菌量少的樣品或一些在固體培養基上不易生長的細菌樣品的測數。（3）濃縮法（濾膜法）：適用于測定空氣、水等體積大且含菌量低的樣品。第六章微生物的生長與環境條件（二）細胞生物量的測定（適用于細菌、放線菌、酵母菌、霉菌）

1.細胞干重法：取一定體積的培養物，用離心、過濾的方法將菌體從培養基中分離出來，洗凈，烘干，稱重，再求出單位體積中細胞物質的干重，以此作為生長量的指標。

第六章微生物的生長與環境條件干燥溫度可采用105℃、100℃或80℃。一般干重為濕重的10%—20%，而一個細菌細胞一般重約10-12—10-13g。該法適合菌濃較高、不含或少含顆粒性雜質的樣品。舉例：大腸桿菌一個細胞一般重約10–12~10–13g，液體培養物中細胞濃度達到2×109個/mL時，100mL培養物可得10~90mg干重的細胞。第六章微生物的生長與環境條件第六章微生物的生長與環境條件2．含氮量測定法微生物細胞中蛋白質的含量是比較穩定的，通常是測出微生物細胞中的含N量后再換算出蛋白質的含量。蛋白質的含量=含氮量×6.25第六章微生物的生長與環境條件例如細菌，平均每個細胞含DNA的量為8.4×10—5ng，若測得某樣品中的DNA含量為8.4×10-2ng，則測定樣品中含有1000個細菌。DNA的含量測定可用紫外線吸收法。

3.DNA測定法通過測定微生物細胞中DNA的含量，再換算出微生物細胞的數量。第六章微生物的生長與環境條件

4.ATP含量測定法：以分光光度計測定樣品熒光素-熒光素酶反應強度，再經換算即得生物量。5.代謝活性法：通過測定活細胞的代謝活性強度來估算生物量。第六章微生物的生長與環境條件概念同步培養(synchronousculture)：是一種培養方法，它能使群體中不同步的細胞轉變成能同時進行生長或分裂的群體細胞。同步生長：以同步培養方法使群體細胞能處于同一生長階段，并同時進行分裂的生長方式。同步培養物常被用來研究在單個細胞上難以研究的生理與遺傳特性和作為工業發酵的種子，它是一種理想的材料。(三)同步生長

第六章微生物的生長與環境條件同步培養方法機械方法誘導法離心方法過濾分離法硝酸纖維素濾膜法溫度營養條件調整法穩定期培養物接種解除抑制法第六章微生物的生長與環境條件硝酸纖維素濾膜法離心法第六章微生物的生長與環境條件第三節微生物生長與環境第六章微生物的生長與環境條件1、從微生物整體來看:生長的溫度范圍一般在-10℃~100℃極端下限為-30℃，極端上限為105~300℃但對于特定的某一種微生物：只能在一定溫度范圍內生長，在這個范圍內，每種微生物都有自己的生長溫度三基點，即最低、最適、最高生長溫度處于最適生長溫度時，生長速度最快，代時最短。低于最低或高于最高生長溫度時，微生物不生長，甚至會死亡。影響微生物膜的結構、酶和蛋白質的合成與活性、RNA的結構及轉錄等。一溫度第六章微生物的生長與環境條件2、微生物生長溫度類型低溫型微生物（嗜冷微生物）中溫型微生物（嗜溫微生物）高溫型微生物（嗜熱微生物）

微生物類型生長溫度／℃

最低最適最高專性嗜冷微生物0以下1520兼性嗜冷微生物020-3035；中溫型微生物15-2020-4545以上嗜熱微生物4550-6080超嗜熱或嗜高溫微生物6580-90100以上第六章微生物的生長與環境條件第六章微生物的生長與環境條件最適生長溫度：某菌分裂代時最短或生長速率最高時的培養溫度致死溫度：一般指在10min內完全殺死微生物的最低溫度。第六章微生物的生長與環境條件低溫型微生物:最適生長溫度在5~20℃,主要分布在地球的兩極、冷泉、深海、冷凍場所及冷藏食品中。例：假單孢菌中的某些嗜冷菌在低溫下生長，常引起冷藏食品的腐敗。嗜冷微生物在低溫下生長的機理，目前還不清楚，據推測有兩種原因：①它們體內的酶能在低溫下有效地催化，在高溫下酶活喪失②細胞膜中的不飽和脂肪酸含量高，低溫下也能保持半流動狀態，可以進行物質的傳遞。第六章微生物的生長與環境條件中溫型微生物：最適生長溫度為20℃~40℃，大多數微生物屬于此類。室溫型主要為腐生或植物寄生，在植物或土壤中。體溫型主要為寄生，在人和動物體內。高溫型微生物：最適生長溫度為50℃~60℃,主要分布在溫泉、堆肥和土壤中。在高溫下能生長的原因：酶以及核糖體有較強的抗熱性。核酸具有較高的熱穩定性（核酸中G+C含量高（tRNA），增加熱穩定性）。細胞膜中飽和脂肪酸含量高，較高溫度下能維持正常的液晶狀態。生長速率快，能迅速合成生物大分子以彌補高溫所造成的破壞。第六章微生物的生長與環境條件耐高溫菌具應用優勢：在減少能源消耗、減少染菌、縮短發酵周期等方面具重要意義。第六章微生物的生長與環境條件

當環境溫度低于微生物的最適生長溫度時，微生物的生長繁殖停止，但微生物的原生質結構并未破壞時，不會很快造成死亡并能在較長時間內保持活力，當溫度提高時，可以恢復正常的生命活動。低溫保藏菌種就是利用這個原理。一些細菌、酵母菌和霉菌的瓊脂斜面菌種通常可以長時間地保藏在4℃的冰箱中。低溫對微生物的影響及應用第六章微生物的生長與環境條件造成死亡的原因：①凍結時細胞水分變成冰晶，冰晶對細胞膜產生機械損傷，膜內物質外漏。②凍結過程造成細胞脫水。凍結速度對冰晶形成有很大影響，緩慢凍結，形成的冰晶大，對細胞損傷大；快速凍結，形成的冰晶小、分布均勻，對細胞的損傷小，因此，利用快速凍結可以對一些菌種進行凍結保藏，一般情況下在菌懸液中再加一些甘油、糖、牛奶、保護劑等可對菌種進行長期保藏。第六章微生物的生長與環境條件高溫下蛋白質不可逆變性，膜受熱出現小孔，破壞細胞結構（溶菌）。★微生物對熱的耐受力與以下因素有關:(1)微生物種類及發育階段

嗜熱菌比其它類型的菌體抗熱有芽孢的細菌比無芽孢的菌抗熱微生物的繁殖結構比營養結構抗熱性強老齡菌比幼齡菌抗熱高溫對微生物的影響及應用第六章微生物的生長與環境條件(2)微生物對熱的耐受力還受環境條件的影響與培養基的營養成分有關——培養基中蛋白質含量高時比較耐熱.與pH有關——pH適宜時不易死亡，pH不適宜時，容易死亡.與水分有關——含水量大時容易死亡，含水量小時不容易死亡.與含菌量有關——含菌量高，抗熱性增強，含菌量低，抗熱性差。與熱處理時間有關——熱處理時間長，微生物易死亡。高溫對微生物的致死作用已廣泛用于消毒滅菌第六章微生物的生長與環境條件每種微生物生長都有最適的αw，高于或低于所要求的值，都會通過影響培養基的滲透壓變化而影響微生物的生長速率。微生物：0.63—0.99一般來說，細菌>酵母菌>絲狀真菌>鹽細菌>耐旱真菌高滲環境下，細胞脫水，抑制大多數微生物生長。鹽：10％—15％糖：50％—70％二.濕度、滲透壓與水活度第六章微生物的生長與環境條件三、氧氣根據氧與微生物生長的關系可將微生物分為：微生物類群O2的影響好氧微生物專性好氧必須有氧才能生長兼性好氧不需要氧，但有氧生長更好微好氧只需要微量的氧厭氧微生物耐氧型不需要氧，有氧時生長不好專性厭氧不需要氧，氧有毒害第六章微生物的生長與環境條件專性好氧菌（strictaerobe）須在有分子氧的條件下才能生長，有完整的呼吸鏈，以分子氧作為最終氫受體，細胞含有超氧化物歧化酶（SOD，superoxidedismutase）和過氧化氫酶（CAT，Catalase

）。在有氧或無氧條件下均能生長，但有氧情況下生長得更好，在有氧時靠呼吸產能，無氧時靠發酵或無氧呼吸產能；細胞含有SOD和CAT。兼性好氧菌（facultativeaerobe）微好氧菌（microaerophilicbacteria）只有在氧分壓較低（一般0.01-0.03帕）下才能正常生長的微生物，具有呼吸鏈，并以氧作為最終氫受體，含少量SOD，不含CAT。第六章微生物的生長與環境條件厭氧菌（anaerobe）分子氧對它有毒害，短期接觸空氣，也會抑制其生長甚至致死；在空氣或含有10%CO2的空氣中，在固體培養基表面上不能生長，只有在其深層的無氧或低氧化還原電勢的環境下才能生長；生命活動所需能量通過發酵、無氧呼吸、循環光合磷酸化或甲烷發酵提供；細胞內缺乏SOD和細胞色素氧化酶，大多數還缺乏CAT。有氧情況下進行發酵性厭氧生活，生長不需要氧，但氧對它們也無毒害作用。不含呼吸鏈；細胞含有SOD和過氧化物酶（POD），但缺乏CAT。耐氧菌（aerotolerantanaerobes）第六章微生物的生長與環境條件在培養不同類型的微生物時，要采用相應的措施保證不同微生物的生長。培養好氧微生物：需震蕩或通氣，保證充足的氧氣。培養專性厭氧微生物：需排除環境中的氧氣，同時在培養基中添加還原劑，降低培養基中的氧化還原電位勢。培養兼性厭氧或耐氧微生物：可深層靜止培養。第六章微生物的生長與環境條件五類對氧要求不同的微生物在半固體瓊脂柱中的生長情況第六章微生物的生長與環境條件專性好氧菌SOD，CAT兼性厭氧菌SOD，CAT

微好氧菌少量SOD耐氧菌SOD，POD

專性厭氧菌二種酶均無第六章微生物的生長與環境條件自由基是一種強氧化劑，它與生物大分子互相作用，可導致產生生物分子自由基，從而對機體產生損傷或突變作用，直至死亡。氧之所以對專性厭氧微生物以外的其他四種類型微生物不產生致死作用，是因為它們具有超氧物歧化酶和過氧化氫酶，可催化超氧化基化合物分解，最終分解成水。氧對于好氧微生物生長雖然可以通過好氧呼吸產生更多的能量，滿足機體的生長需要，但另一方面，氧對一切生物都會使其產生有毒害作用的代謝產物，如超氧基化合物與H2O2，這兩種代謝產物互相作用還會產生毒性很強的自由基OH.。第六章微生物的生長與環境條件

超氧陰離子在細胞內可由酶促或非酶促形成。

O2+e O2·(·O2)超氧物陰離子歧化酶是在生物進化中發展的一種自我保護方式。兼性厭氧菌E.coli在發生SOD缺失突變后，就會變成一種“嚴格厭氧菌”。第六章微生物的生長與環境條件0第六章微生物的生長與環境條件影響膜表面電荷的性質及膜的通透性，進而影響對物質的吸收能力。◆改變酶活、酶促反應的速率及代謝途徑：如酵母菌在pH4.5-5產乙醇，在pH6.5以上產甘油、酸。◆環境pH值還影響培養基中營養物質的離子化程度，從而影響營養物質吸收，或有毒物質的毒性。四、pH第六章微生物的生長與環境條件微生物的生長pH值范圍極廣，從pH<2~>10都有微生物能生長。但是絕大多數種類都生活在pH5.0~9.0之間。細菌：6.5—7.5放線菌：7.5—8.0真菌：5.0—6.0第六章微生物的生長與環境條件微生物生長的pH值三基點：各種微生物都有其生長的最低、最適和最高pH值。低于最低、或超過最高生長pH值時，微生物生長受抑制或導致死亡。不同的微生物最適生長的pH值不同，根據微生物生長的最適pH值，將微生物分為：

嗜堿微生物：硝化細菌、尿素分解菌、多數放線菌耐堿微生物：許多鏈霉菌中性微生物：絕大多數細菌，一部分真菌嗜酸微生物：硫桿菌屬耐酸微生物：乳酸桿菌、醋酸桿菌第六章微生物的生長與環境條件微生物 生長最適pH 合成抗生素最適pH灰色鏈霉菌 6.3~6.9 6.7~7.3紅霉素鏈霉菌 6.6~7.0 6.8~7.3產黃青霉 6.5~7.2 6.2~6.8金霉素鏈霉菌 6.1~6.6 5.9~6.3龜裂鏈霉菌 6.0~6.6 5.8~6.1灰黃青霉 6.4~7.0 6.2~6.5在發酵工業中，控制pH值尤其重要第六章微生物的生長與環境條件同一種微生物在不同的生長階段和不同生理生化過程中，對環境pH值要求不同。例如：丙酮丁醇梭菌在pH值=5.5—7.0時，以菌體生長為主在pH值=4.3—5.3時，進行丙酮丁醇發酵同一種微生物由于環境pH值不同，可能積累不同的代謝產物。例如：黑曲霉pH值=2—3時，產物以檸檬酸為主，只產少量草酸。pH值在7左右時，產物以草酸為主，只產少量檸檬酸。第六章微生物的生長與環境條件雖然微生物生活的環境pH值范圍較寬，但是其細胞內的pH值卻相當穩定，一般都接近中性。微生物可以通過自身代謝調節維持細胞內pH的相對穩定。如合成氨基酸脫氨酶或脫羧酶，催化部分氨基酸生成有機胺或有機酸，對環境起一定的緩沖作用。一般認為嗜酸細菌是通過細胞膜對質子的不透性保持胞內pH在近中性范圍；嗜堿細菌主要是通過主動分泌OH-來保持胞內的中性環境。這種維持細胞內穩定中性pH值的特性能夠保持細胞內各種生物活性分子的結構穩定和細胞內酶所需要的最適pH值。微生物胞內酶的最適pH值一般為中性，胞外酶的最適pH值接近環境pH值。微生物細胞內的pH值第六章微生物的生長與環境條件微生物的生命活動對環境pH值的影響★微生物在生長過程中也會使外界環境的pH值發生改變，原因：由于有機物分解：分解糖類、脂肪等，產生酸性物質，使培養液pH值下降；分解蛋白質、尿素等，產生堿性物質，使培養液pH值上升由于無機鹽選擇性吸收：銨鹽吸收（(NH4)2SO4H2SO4），pH↓硝酸鹽吸收(NaNO3NaOH)，pH↑★培養過程中調節pH值的措施過酸時：加入堿或適量氮源，提高通氣量。過堿時：加入酸或適量碳源，降低通氣量。第六章微生物的生長與環境條件五.輻射1.可見光2.紫外線3.電離輻射第六章微生物的生長與環境條件六、化學殺菌劑與抑菌劑抑菌劑

殺菌劑

不破壞細胞結構而只干擾新細胞物質合成和微生物生長繁殖的化學藥劑。通過破壞微生物細胞結構或代謝機能而殺死微生物的化學藥劑。化學療劑

能直接干擾病原微生物的生長繁殖并可用于治療感染性疾病的化學藥物。第六章微生物的生長與環境條件最低抑制濃度

在一定條件下，某化學藥劑抑制特定微生物的最低濃度評價療效半致死劑量

最低致死劑量

在一定條件下，某化學藥劑殺死50%試驗動物時的劑量評價毒性在一定條件下，某化學藥劑殺死全部試驗動物時的最低劑量評價毒性效應評價指標：第六章微生物的生長與環境條件石炭酸系數：指在一定時間內被試藥劑能殺死全部供試菌的最高稀釋度和達到同效的石炭酸的最高稀釋度的比率。一般規定處理時間為10分鐘，而供試菌定為Salmonellatyphi（傷寒沙門氏菌）。第六章微生物的生長與環境條件1．化學藥物

a.重金屬鹽升汞：0.05—0.1%用于非金屬器皿的消毒紅汞：2%水溶液用于皮膚，粘膜及小傷口的消毒硫柳汞：0.01-0.1%用于皮膚及手術部位的消毒,生物制品防腐。銅鹽：

波示多液含CuSO4用來殺真菌，防治植物病害。

重金屬離子帶正電荷，易與帶負電荷的菌體蛋白質結合，使蛋白質變性，有較強的殺菌作用。第六章微生物的生長與環境條件b.氧化劑高錳酸鉀，H2O2，過氧乙酸等能使菌體酶蛋白中的—SH氧化成—S—S，使酶失活。

高錳酸鉀：0.1%用于皮膚，尿道及蔬芽，水果消毒。H2O2：1—3%用于表面消毒如傷口消毒。過氧乙酸：0.2—0.5%用于皮膚、塑料、玻璃、人造纖維消毒

第六章微生物的生長與環境條件c.鹵素化合物

以Cl，I為常用，例如用作飲水消毒的漂白粉為次氯酸鹽，主要成份是CaCl2·Ca（OH）2及Ca（OCL）2。

漂白粉：10—20%用于地面和廁所消毒0.5—1%的上清液用于空氣及物體表面消毒，亦可作飲水消毒劑

Cl2：0.2—0.5ppm可作飲水及游泳池水消毒劑

I2：

2.5%的碘酒用于皮膚消毒

第六章微生物的生長與環境條件d.表面活性劑

具有降低表面張力效應的物質叫做表面活性劑，如新潔爾滅，在較低濃度有抑菌作用，在較高濃度有殺菌作用。

新潔爾滅：0.05—0.1%用于皮膚，粘膜及外科手術器械浸泡消毒。

第六章微生物的生長與環境條件e.有機化合物

酚、醇、醛是常用的殺菌劑，它們能損傷細胞膜和壁，抑制某些酶系統，（如脫H酶和氧化酶），并能使蛋白質變性，如甲醛有還原作用，能與菌體蛋白質的氨基結合，使其變性。

石炭酸：3—5%用于桌面，地面及玻璃器皿的消毒，0.5—1%用于皮膚消毒。煤酚皂：2%用于皮膚消毒3—5%可用于桌面，面和器皿消毒。乙醇：70—75%用于皮膚及器械消毒。甲醛：2%的福爾馬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無菌室及病房。第六章微生物的生長與環境條件f.染色劑

堿性染料有顯著的抑菌作用，該類染料的陽離子與菌體的羧基或磷酸基作用，形成弱電離的化合物，防礙菌體的正常代謝，擾亂菌體的氧化還原作用，并阻礙芽孢的形成。

結晶紫：1/10萬的濃度在根瘤菌培養中可抑制G+菌的生長。孔雀綠：1/10萬可抑制金黃色葡萄球菌生長1/3萬抑制E.coli生長。龍膽紫：2—4%用于皮膚和傷口消毒。

第六章微生物的生長與環境條件類型名稱及使用方法作用原理應用范圍醇類70%—75%乙醇脫水、蛋白質變性皮膚、器皿醛類0.5%—10%甲醛2%戊二醛（pH=8）蛋白質變性房間、物品消毒（不適合食品廠）酚類3%—5%石炭酸2%來蘇兒3%—5%來蘇兒破壞細胞膜、蛋白質變性地面、器具皮膚地面、器具氧化劑0.1%高錳酸鉀3%過氧化氫0.2%—0.5%過氧乙酸氧化蛋白質活性基團，酶失活皮膚、水果、蔬菜皮膚、物品表面水果、蔬菜、塑料等第六章微生物的生長與環境條件類型名稱及使用方法作用原理應用范圍重金屬鹽類0.05%—0.1%升汞2%紅汞0.1%—1%硝酸銀0.1%—0.5%硫酸銅蛋白質變性、酶失活變性、沉淀蛋白蛋白質變性、酶失活非金屬器皿皮膚、粘膜、傷口皮膚、新生兒眼睛防治植物病害表面活性劑0.05%—0.1%

新潔爾滅0.05%—0.1%

杜滅芬蛋白變性、破壞細胞膜皮膚、粘膜、器械皮膚、金屬、棉織品、塑料第六章微生物的生長與環境條件類型名稱及使用方法作用原理應用范圍鹵素及其化合物0.2—0.5mg/L氯氣10%—20%漂白粉0.5%—1%漂白粉2.5%碘酒破壞細胞膜、蛋白質飲水、游泳池水地面水、空氣等皮膚染料2%—4%龍膽紫與蛋白質的羧基結合皮膚、傷口酸類

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長與環境條件指那些能夠特異性地作用于某些微生物并具有選擇毒性的化學藥劑，它們與非特異的化學藥劑相比對人體幾乎沒有什么毒性或毒性很小，可用作治療微生物引起的疾病。既可涂抹肌體表面，也可以通過口服或注射吸收到體內。種類：

１.抗代謝藥物——人工合成２.抗生素——微生物產生2．化學治療劑第六章微生物的生長與環境條件（1）抗代謝物(Antimetabolite)有些化合物在結構上與生物體所必需的代謝物很相似，并能以競爭方式取代它，和特定的酶結合，從而干擾病原菌正常的代謝活動，這些物質稱為抗代謝物。葉酸對抗物（磺胺）、嘌呤對抗物（6-巰基嘌呤）、苯丙氨酸對抗物（對氟苯丙氨酸）、尿嘧啶對抗物（5-氟尿嘧啶）胸腺嘧啶對抗物（5-溴胸腺嘧啶）第六章微生物的生長與環境條件磺胺藥物是最早發現，也是最常見的化學療劑，抗菌譜廣，能治療多種傳染性疾病。大多數革蘭氏陽性細菌（如肺炎球菌、溶血性鏈球菌等）某些革蘭氏陰性細菌（如痢疾桿菌、腦膜炎球菌、流感桿菌等）對放線菌也有一定的作用。作用機理：磺胺是葉酸組成部分對氨基苯甲酸的結構類似物磺胺的抑菌作用是因為很多細菌需要自己合成葉酸而生長。磺胺對人體細胞無毒性，因為人缺乏從對氨基苯甲酸合成葉酸的相關酶----二氫葉酸合成酶，不能用外界提供的對氨基苯甲酸自行合成葉酸，而必須直接利用葉酸為生長因子進行生長。第六章微生物的生長與環境條件對氨基苯甲酸（PABA）與磺胺結構的比較

第六章微生物的生長與環境條件磺胺藥作用機理：第六章微生物的生長與環境條件（2）抗生素抗生素(Antibiotic)是由某些生物合成或半合成的一類次級代謝產物或衍生物，它們在很低濃度時就能抑制或影響它種生物的生命活動，如殺死微生物或抑制其生長。自本世紀40年代以來，已找到上萬種新抗生素，合成了近10萬種半合成抗生素，但其中在臨床上常用的僅幾十種。第六章微生物的生長與環境條件抗生素的作用機制抑制細菌細胞壁合成破壞細胞質膜作用于呼吸鏈以干擾氧化磷酸化抑制蛋白質合成阻礙核酸合成第六章微生物的生長與環境條件第六章微生物的生長與環境條件產生了鈍化或分解藥物的酶卡那霉素+ATP3-磷酸卡那霉素+ADP卡那霉素-磷酸轉移酶鏈霉素鏈霉素-磷酸轉移酶鏈霉素-腺苷轉移酶磷酸鏈霉素AMP-鏈霉素(3)細菌抗藥性的產生第六章微生物的生長與環境條件改變細胞膜透性，使抗生素不進入細胞或進入細胞后被細胞主動排出；修飾和改變藥物作用靶位形成救護途徑第六章微生物的生長與環境條件第五節有害微生物的控制第六章微生物的生長與環境條件第六章微生物的生長與環境條件滅菌（sterilization）采用強烈的理化因素使任何物體內外部包括芽孢在內的一切微生物永遠喪失其生長繁殖能力的措施，稱為滅菌。消毒（disinfection）采用較溫和的理化因素，僅殺死物體表面或內部的一部分對人體有害的病原菌，而對被處理物體基本無害的措施，稱為消毒。防腐（antisepsis）利用理化因素完全抑制霉腐微生物的生長繁殖但未使其死亡，從而達到防止物品發生霉腐的措施，稱為防腐。化療（chemotheraphy）即化學治療。利用具有高度選擇毒力的化學物質抑制宿主體內病原微生物的生長繁殖，以達到治療該傳染病的一種措施。一基本概念第六章微生物的生長與環境條件二高溫滅菌（一）高溫滅菌種類高溫滅菌干熱滅菌法濕熱滅菌法灼燒法干熱空氣滅菌法巴氏消毒法煮沸消毒法間歇滅菌法常規加壓滅菌法連續加壓滅菌法常壓加壓第六章微生物的生長與環境條件★干熱滅菌法（dryheatsterilization）焚燒法（incineration）：是將被滅菌物品在火焰中燃燒，使所有的物質碳化。簡單、徹底，但對被滅菌物品的破壞極大。適用于無經濟價值的物品滅菌，及不怕燒的實驗器具，如接種環、鑷子、試管或三角瓶口的滅菌等。干燥熱空氣滅菌法(hot-airoven)：將物品放入烘箱內，然后升溫至150℃—170℃，維持2—3小時。適用于玻璃、陶瓷和金屬物品的滅菌，不適合液體樣品，及棉花、紙張、纖維和橡膠類物質的滅菌。特點：由于空氣傳熱穿透力差，菌體在脫水狀態下不易殺死，所以溫度高、時間長。

第六章微生物的生長與環境條件十倍致死時間(decimalreductiontime)：即在一定的溫度條件下，微生物數量十倍減少所需要的時間。

熱致死時間(thennaldeathtime)：即在一定溫度下殺死所有某一濃度微生物所需要的最短時間。熱致死溫度(thennaldeathpoint)：即在一定時間下殺死所有某一濃度微生物所需要的最低溫度。★濕熱法(moistheatsterilization)：特點：溫度低、時間短、滅菌效果高原因：1)菌體內含水量越高，則凝固溫度越低；2)蒸汽冷凝會放出潛熱；3)飽和水蒸汽穿透力強；4)濕熱易破壞細胞內蛋白質大分子的穩定性，主要破壞氫鍵