第二微生物的生理

1、第二章 微生物的生理本章目錄第一節(jié) 微生物的營養(yǎng)第二節(jié) 微生物的代謝第三節(jié) 微生物的生長第四節(jié) 微生物生長的控制第一節(jié) 微生物的營養(yǎng)第一 微生物的營養(yǎng)需求 新陳代謝新陳代謝 （ Metabolism ） ：從外界不斷的吸收適宜的營養(yǎng)物質(zhì)加以利用，在細(xì)胞內(nèi)將其轉(zhuǎn)化為新的細(xì)胞物質(zhì)和儲藏物資，并從中獲得生命活動所需的能量，同時排出代謝產(chǎn)物。回本章目錄 一、營養(yǎng)物質(zhì)與營養(yǎng) 營養(yǎng)物質(zhì)營養(yǎng)物質(zhì) nutrient 就是能夠滿足微生物生長、繁殖和完成各種生理活動所需能量的物質(zhì)，是微生物維持生命活動的基本物質(zhì)。 營養(yǎng)營養(yǎng) nutrition 是微生物從外界吸收營養(yǎng)物質(zhì)并在細(xì)胞內(nèi)利用營養(yǎng)物質(zhì)的過程。 營養(yǎng)物質(zhì)是微

2、生物維持生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)，而營養(yǎng)是微生物利用營養(yǎng)物質(zhì)的生理過程，兩者互相影響，互相依賴?；乇菊履夸?.元素組成碳 C ，氮 N ，氫 H ，氧 O磷 P ，硫 S ，鉀 K ，鈣 Ca ，鈉 Na鎂 Mg ，鐵 Fe ，鋅 Zn ，錳 Mn ，鈷 Co回本章目錄二、微生物細(xì)胞的化學(xué)組成2.化學(xué)組成水分 water碳水化合物 carbohydrate蛋白質(zhì) protein核酸 nucleic acid脂類 lipoid維生素 vitamin礦物質(zhì) mineral抗生素 antibiotic回本章目錄三、微生物生長所需營養(yǎng)物質(zhì)及其生理功能回本章目錄（一）水及其生理功能1.水的生理功能游離水和結(jié)合

3、水結(jié)合水結(jié)合水：不流動、不蒸發(fā)、不凍結(jié)、不滲透，也不能作為溶劑。（1）溶劑和媒介作用溶劑作用溶劑作用：水作為營養(yǎng)物質(zhì)或代謝產(chǎn)物提供了溶解的前提和載體。媒介作用媒介作用：水作為運(yùn)輸介質(zhì)，提供了運(yùn)輸條件?；乇菊履夸洠?）參與化學(xué)反應(yīng)（3）維持蛋白質(zhì)和核酸等重要生物大分 子結(jié)構(gòu) （4）控制細(xì)胞溫度比熱高、傳熱快，可以很好的調(diào)節(jié)細(xì)胞溫度 （5）細(xì)胞物質(zhì)的組成成分，維持細(xì)胞膨脹壓的必要條件回本章目錄2.微生物生長所需最低相對濕度霉菌 (mold) 6585%酵母菌 (yeast) 8895%細(xì)菌 (bacteria) 、9098%芽孢、孢子 (spore) 40%回本章目錄 1.概念 凡是可被微生物利用

4、，構(gòu)成微生物細(xì)胞和代謝產(chǎn)物中碳架來源的物質(zhì)稱為碳源碳源。回本章目錄（二）碳源物質(zhì)及其生理功能2.碳源物質(zhì)的生理功能構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì) 產(chǎn)生維持生命所需能量回本章目錄3.微生物利用碳源物質(zhì)的特點(diǎn)不同種類微生物利用的碳源物質(zhì)不同。微生物對碳源物質(zhì)的利用具有選擇性葡萄糖阻遏效應(yīng)選擇性原則：結(jié)構(gòu)簡單相對分子量小的優(yōu)先于結(jié)構(gòu)復(fù)雜相對分子量大的?；乇菊履夸洠ㄈ┑次镔|(zhì)及其生理功能1.氮源類型（1）空氣中分子態(tài)氮 N2（2）無機(jī)氮化合物 NH4+ NO3- 尿素（3）有機(jī)氮化合物 蛋白質(zhì) 氨基酸 回本章目錄固氮菌回本章目錄2.氮源物質(zhì)的生理功能合成微生物細(xì)胞成分調(diào)節(jié)微生物代謝對于某些微生物可作為能量來源回本章目

5、錄3.微生物利用氮源物質(zhì)的特點(diǎn)不同種類微生物利用的氮源物質(zhì)種類不同。微生物對氮源物質(zhì)的利用具有選擇性。選擇性原則：銨離子優(yōu)于硝酸鹽，氨基酸優(yōu)于蛋白質(zhì)。回本章目錄（四）無機(jī)鹽及其生理功能P S Mg K Ca Fe Zn Mn Se Co回本章目錄1.種類2.生理功能構(gòu)成細(xì)胞的組成成分作為酶的活性基部分和酶的激活劑調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓，酸堿度，氧化還原電位和能量轉(zhuǎn)移對于個別微生物還可以提供能量回本章目錄1.概念 生長因子生長因子是指微生物需求量微少，自身不能合成或合成量不足，卻起著重要作用的特殊有機(jī)營養(yǎng)物?；乇菊履夸洠ㄎ澹┥L因子及其生理功能2.種類（1）維生素（2）氨基酸（3）堿基及其衍生物回本章目

6、錄影響營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的因素：1.營養(yǎng)物質(zhì)本身的性質(zhì)2.微生物所處的環(huán)境3.微生物細(xì)胞的透過屏障回本章目錄 第二 微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收一、細(xì)胞膜的通透性 大分子的化合物（淀粉、蛋白質(zhì)），必需經(jīng)微生物分泌的胞外酶水解成小分子的可溶性物質(zhì)后才能透過。回本章目錄 細(xì)胞膜允許物質(zhì)透過的特性稱為通透性通透性。膜容易透過某些物質(zhì)而不容易透過另一些物質(zhì)，這種現(xiàn)象稱為選擇性通透選擇性通透。二、營養(yǎng)吸收方式1.被動擴(kuò)散（單純擴(kuò)散）利用濃度差，從高向低擴(kuò)散，不消耗能量，非特異性（無選擇性），速度慢?；乇菊履夸浕乇菊履夸?2.促進(jìn)擴(kuò)散 利用濃度差，不消耗能量，多見于真核生物。 有一種載體像渡船一樣運(yùn)輸，可大大加快

7、速度，這種載體是一種蛋白質(zhì)，稱為透過酶透過酶/滲透酶滲透酶?；乇菊履夸?3.主動運(yùn)輸 在提供能量的前提下，有酶參與下，可將營養(yǎng)物質(zhì)逆濃度運(yùn)送。回本章目錄 4.基團(tuán)轉(zhuǎn)移 在能量參加下，將營養(yǎng)物結(jié)構(gòu)作些改變，使之不能透過細(xì)胞膜而留在體內(nèi)，可逆濃度的把胞外營養(yǎng)物質(zhì)積累在細(xì)胞內(nèi)。 主要是糖和糖的衍生物被磷酸化。回本章目錄1.細(xì)胞內(nèi)外營養(yǎng)物質(zhì)的濃度差。2.營養(yǎng)物的特性 （1）大分子不易通過，需被酶水解成小分 子后才能被吸收。 （2）脂溶性的較水溶性的更易通過。 （3）不易電離的較易電離的易通過。三、影響營養(yǎng)物進(jìn)入的因素回本章目錄回本章目錄類型濃度梯度能量需要載體滲透酶平衡點(diǎn)實(shí)例單純擴(kuò)散順否無不改變水氣體

8、分子促進(jìn)擴(kuò)散順否有不改變金屬離子氨基酸主動運(yùn)輸逆是有改變大部分物質(zhì)基團(tuán)轉(zhuǎn)移逆是有改變糖類回本章目錄 第三 微生物的營養(yǎng)類型一、概述 微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的利用，就其總體而言，地球上幾乎沒有一種有機(jī)物不被他們所利用，但就某一種而言，他們所需要的營養(yǎng)物卻有一定范圍。根據(jù)微生物對碳源的要求是無機(jī)碳化合物還是有機(jī)化合物可以把微生物分為自養(yǎng)型自養(yǎng)型微生物微生物和異養(yǎng)型微生物異養(yǎng)型微生物兩大類?；乇菊履夸?根據(jù)微生物生命活動中能量的來源不同，將微生物分為兩種能量代謝類型： 利用吸收的營養(yǎng)物質(zhì)的降解產(chǎn)生的化學(xué)能，稱為化能型微生物化能型微生物。 吸收光能來維持其生命活動，稱為光能型光能型微生物微生物?；乇菊履夸?

9、將碳源物質(zhì)的性質(zhì)和代謝能量的來源結(jié)合起來微生物可分為： 光能自養(yǎng)型微生物光能自養(yǎng)型微生物 光能異養(yǎng)型微生物光能異養(yǎng)型微生物 化能自養(yǎng)型微生物化能自養(yǎng)型微生物 化能異養(yǎng)型微生物化能異養(yǎng)型微生物回本章目錄二、光能自養(yǎng)型微生物（Photoautotrophs） 利用光能為能源，以二氧化碳 CO2 或可溶性的碳酸鹽 CO32- 作為唯一的碳源或主要碳源，以無機(jī)化合物水 H2O ，硫化氫 H2S ，硫代硫酸鈉 Na2S2O2 為供氫體，還原二氧化碳 CO2 生成有機(jī)物質(zhì)。回本章目錄高等綠色植物和藍(lán)細(xì)菌CO2 + 2H2O CH2O + H2O +O2 光葉綠素回本章目錄回本章目錄回本章目錄鏈珠藍(lán)細(xì)菌回本

10、章目錄光合細(xì)菌（綠硫細(xì)菌）CO2 + 2H2S CH2O + H2O +2S 光光合色素回本章目錄回本章目錄通式CO2 + 2H2A CH2O + H2O +2A 光光合色素回本章目錄三、化能自養(yǎng)型微生物 Chemoautotrophs 這一類微生物有氧化一些無機(jī)物（H2S,FeCO3,NH4+,NO3-）的能力，利用氧化無機(jī)物時產(chǎn)生的能量（化學(xué)能），把二氧化碳 CO2 或可溶性的碳酸鹽 CO32-還原成有機(jī)碳化物。回本章目錄 這些微生物僅限一些細(xì)菌：氫細(xì)菌，硫細(xì)菌，鐵細(xì)菌，氨細(xì)菌和亞硝酸細(xì)菌共五類。 他們在產(chǎn)能過程中，需要大量氧氣，所以所有的化能自養(yǎng)型微生物均為好氧菌?；乇菊履夸泚喯跛峒?xì)菌2

11、NH3 + 2O2 2HNO2 + 4H+ +能 CO2 + 4H+ 能 CH2O + H2O回本章目錄回本章目錄四、光能異養(yǎng)型微生物 少數(shù)微生物具有光合色素利用光能把二氧化碳還原為碳水化合物，但必須以某種有機(jī)物為供氫體。 這類微生物生長時大多需要外源性的生長因子?；乇菊履夸汸hotoheterotrophs深紅螺菌2 (CH3)2CHOH+ CO2 2 (CH3)2CO + CH2O + H2O光光合色素回本章目錄紫色非硫細(xì)菌回本章目錄五、化能異養(yǎng)型微生物 這種類型的微生物其能源和碳源都來自于有機(jī)物。能源來自有機(jī)物的氧化分解，ATP通過氧化磷酸化產(chǎn)生，碳源直接來自有機(jī)碳化合物。 包括絕大多數(shù)

12、的細(xì)菌，全部的放線菌、真菌和原生動物?；乇菊履夸汣hemoheterotrophs根據(jù)生態(tài)習(xí)性不同分為： 腐生型：從無生命的有機(jī)物獲得營養(yǎng)物質(zhì)。 寄生型：必須寄生在活的有機(jī)體內(nèi)，從宿主體內(nèi)獲得營養(yǎng)物質(zhì)才能生活。回本章目錄寄生型又可分為： 絕對寄生：只能在一定活的生物體內(nèi)寄生生活的。 兼性寄生：能生活在活的生物體上，又能在死的有機(jī)殘體上生長，同時也可在人工培養(yǎng)基上生長的?；乇菊履夸浳⑸餇I養(yǎng)類型一覽表光能自養(yǎng)型化能自養(yǎng)型光能異養(yǎng)型化能異養(yǎng)型碳源CO2 CO3-CO2 CO3-小分子有機(jī)物有機(jī)物能源光能無機(jī)物的氧化光能有機(jī)物氧化降解供氫體 H2O H2S無機(jī)物小分子有機(jī)物有機(jī)物代表種 藍(lán)細(xì)菌硝化細(xì)

13、菌紅螺菌真菌回本章目錄 第四 微生物的培養(yǎng)基回本章目錄 根據(jù)微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的需要，經(jīng)過人工配制的適合不同微生物生長繁殖或積累代謝產(chǎn)物的營養(yǎng)基質(zhì)稱為培養(yǎng)基培養(yǎng)基?；乇菊履夸浺?、培養(yǎng)基配置的基本原則（一）培養(yǎng)基配置的目的（二）符合微生物菌種的營養(yǎng)特點(diǎn)（三）控制營養(yǎng)物質(zhì)比例及其濃度（四）控制酸堿度（五）控制氧化還原電位（六）控制營養(yǎng)物質(zhì)來源（七）選擇適宜的滅菌處理方法回本章目錄二、培養(yǎng)基的類型及應(yīng)用 （一）根據(jù)營養(yǎng)成分來源分類天然培養(yǎng)基合成培養(yǎng)基半合成培養(yǎng)基回本章目錄（二）根據(jù)物理狀態(tài)分類 液體培養(yǎng)基 固體培養(yǎng)基 半固體培養(yǎng)基回本章目錄微生物在液體培養(yǎng)基中微生物在液體培養(yǎng)基中回本章目錄固體培養(yǎng)基中

14、固體培養(yǎng)基中細(xì)菌的生長情況細(xì)菌的生長情況菌落（菌落（S型）型）菌苔菌苔菌落（菌落（R型）型）回本章目錄半固體體培養(yǎng)基中半固體體培養(yǎng)基中混濁生長沿穿刺線生長生長無菌毛無菌毛細(xì)菌細(xì)菌無菌毛無菌毛細(xì)菌細(xì)菌回本章目錄（三）根據(jù)用途分類 1.實(shí)驗(yàn)室用培養(yǎng)基 基礎(chǔ)培養(yǎng)基 加富培養(yǎng)基 鑒別培養(yǎng)基 選擇培養(yǎng)基回本章目錄2.生產(chǎn)用培養(yǎng)基孢子培養(yǎng)基種子培養(yǎng)基發(fā)酵培養(yǎng)基三、培養(yǎng)基的配制過程（一）配制前的準(zhǔn)備（二）配制方法的選擇回本章目錄1.實(shí)驗(yàn)室用培養(yǎng)基 營養(yǎng)物質(zhì)的溶解方式 酸堿度的調(diào)節(jié)方法 滅菌方法2.生產(chǎn)用培養(yǎng)基 除雜 原料粉碎 熱處理 第二節(jié) 微生物的代謝一、微生物的代謝 代謝代謝是生物細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的各種生物化

15、學(xué)反應(yīng)的總稱，也就是發(fā)生在微生物細(xì)胞內(nèi)各種生物化學(xué)反應(yīng)的總稱。分解代謝（異化作用）合成代謝（同化作用）回本章目錄回本章目錄二、微生物的能量代謝 生物體內(nèi)一切通過氧化作用釋放能量的反應(yīng)稱為生物氧化生物氧化。整個生物氧化反應(yīng)共分為三個環(huán)節(jié)：脫氫、遞氫和受氫?；乇菊履夸洠ㄒ唬┪⑸锏纳镅趸愋?生物氧化作用是在微生物細(xì)胞內(nèi)酶的催化下，完成營養(yǎng)物質(zhì)氧化的過程，也是生物體新陳代謝的重要基本反應(yīng)?；乇菊履夸?.好氧呼吸 以分子態(tài)的氧作為最終電子受體的生物氧化過程。徹底氧化，放能最多。回本章目錄2.厭氧呼吸 在無氧的條件下，微生物以無機(jī)氧化物作為最終電子受體的生物氧化過程。不需要氧氣，放能多。3.發(fā)酵作用

16、 電子供體是有機(jī)化合物，而最終電子受體也是有機(jī)化合物的生物氧化過程。不徹底氧化，放能最少。微生物類型是否需氧生物氧化類型實(shí)例好氧微生物 aerobe是有氧呼吸多數(shù)細(xì)菌全部的霉菌厭氧微生物 anaerobe否無氧呼吸或發(fā)酵作用肉毒梭菌破傷風(fēng)梭菌兼性厭氧微生物facultative aerobe 兼性有氧呼吸和無氧呼吸或有氧呼吸和發(fā)酵作用酵母菌回本章目錄（二）生物氧化鏈回本章目錄1.概念 微生物從呼吸底物脫下氫和電子向最終受氫（電子）體轉(zhuǎn)移的過程中，要經(jīng)過一系列的中間傳遞體，而這些中間傳遞體按一定的順序排列成鏈，按順序?qū)浜碗娮愚D(zhuǎn)移，最終將電子傳給氫，這種“鏈”稱為呼吸鏈，也稱為生物氧化鏈?；乇菊?/p>

17、目錄2.組成脫氫酶、輔酶Q（CoQ）、細(xì)胞色素（三）ATP的生成ATP是生物體內(nèi)能量的主要傳遞者ATP的生成需要能量，這些能量來自光能及化學(xué)能。由光能生成ATP的過程稱為光合磷酸化光合磷酸化；以化學(xué)能生成ATP的過程稱為氧化磷酸化氧化磷酸化。回本章目錄植物光合磷酸化回本章目錄光合細(xì)菌光合磷酸化回本章目錄氧化磷酸化可分為：底物磷酸化；電子傳遞磷酸化回本章目錄三、微生物的分解代謝1.蛋白質(zhì)的分解2.氨基酸的分解（1）脫氨作用（2）脫羧作用回本章目錄氧化脫氨還原脫氨直接脫氨脫水脫氨水解脫氨氧化還原偶聯(lián)脫氨（二）糖類物質(zhì)的分解代謝1.多糖的分解（1）淀粉的分解（2）纖維素的分解回本章目錄-淀粉酶（液化

18、酶）水解產(chǎn)物為糊精-淀粉酶（糖化酶）水解產(chǎn)物為麥芽糖回本章目錄回本章目錄（2）無氧酵解酒精發(fā)酵甘油發(fā)酵乳酸發(fā)酵回本章目錄（三）脂肪和脂肪酸的分解四、微生物的合成代謝回本章目錄回本章目錄（一）糖類的合成回本章目錄（二）氨基酸的合成回本章目錄第三節(jié) 微生物的生長一、微生物生長的概念一個微生物細(xì)胞在合適的外界環(huán)境條件下，不斷吸收營養(yǎng)物進(jìn)行新陳代謝，若同化作用的速度大于異化的，則其原生質(zhì)的總量（質(zhì)量、體積、大?。┚筒粩嘣黾?，即個體生長個體生長。若是一種平衡生長，即各細(xì)胞組分是按恰當(dāng)比例增長時，達(dá)到一定程度后就會發(fā)生繁殖。從而引起個體數(shù)目的增加。隨著群體中各個個體的進(jìn)一步生長，就引起這一群體的生長?；乇?/p>

19、章目錄個體生長 個體繁殖 群體生長群體生長 = 個體生長 + 個體繁殖回本章目錄二、微生物的個體繁殖（一）世代時間 Generation time 世代時間是指單個細(xì)胞從新生細(xì)胞生長到再次產(chǎn)生新的個體細(xì)胞所需要的時間?；乇菊履夸洠ǘ┐砦⑸锏膫€體繁殖方式n細(xì)菌n酵母菌n霉菌n噬菌體兩分裂 Binary fision芽殖有性或無性孢子復(fù)制回本章目錄回本章目錄三、微生物細(xì)胞數(shù)量的測量（一）稀釋平板菌落計數(shù)法 最常用的活菌計數(shù)法回本章目錄測量方法： 取一定體積的稀釋菌液（1毫升）與合適的固體培養(yǎng)基在其凝固前均勻混合，或涂布于已凝固的固體培養(yǎng)基平板上。在最適條件下培養(yǎng)后，從平板上（內(nèi)）出現(xiàn)的菌落數(shù)

20、乘上菌液的稀釋度，即可計算出原菌液的含菌數(shù)。回本章目錄回本章目錄（二）計數(shù)板總菌計數(shù)法 取一滴適度稀釋的樣品，滴于計數(shù)板的計數(shù)室內(nèi)，蓋上蓋玻片后置于顯微鏡下直接觀察計數(shù)?；乇菊履夸浕乇菊履夸洠ㄈ┵|(zhì)量法 根據(jù)微生物生長后細(xì)胞原生質(zhì)增加的原理，直接稱取菌體質(zhì)量的方法。 濕重或干重（四）比濁法根據(jù)菌體懸濁液的透光度間接測量菌體的數(shù)量。 使用光電比色計或分光光度計。（五）生理指標(biāo)法測定呼吸強(qiáng)度、耗氧量、酶活性及生物熱進(jìn)行換算?；乇菊履夸?微生物的生長規(guī)律回本章目錄 把一定微生物接種到一定的液體培養(yǎng)基中后，在一定條件下培養(yǎng)，定時取樣測量活菌數(shù)，以活菌數(shù)的對數(shù)值為縱坐標(biāo)，以培養(yǎng)時間為橫坐標(biāo)，就可以畫出一

21、條有規(guī)律的曲線，即微生物的典型生長曲線生長曲線（growth curve）?；乇菊履夸浕乇菊履夸浀湫蜕L曲線分為適應(yīng)期，對數(shù)增長期（指數(shù)期），穩(wěn)定期和衰亡期四個階段。一、適應(yīng)期(又稱延滯期、遲緩期、調(diào)整期)1.該時期的特點(diǎn)：（1）生長繁殖的速度幾乎等于零（2）細(xì)胞形態(tài)增大，桿菌的長度增加。（3）細(xì)胞內(nèi)核酸含量增加，原生質(zhì)呈嗜堿性。（4）合成代謝活躍，核糖體、酶類合成加快，易產(chǎn)生誘導(dǎo)酶。（5）對外界不良條件，如溫度和抗生素等反應(yīng)敏感?；乇菊履夸?.影響適應(yīng)期長短的因素：（1）菌種的種類。（2）菌種的菌齡。（3）接種量。（4）培養(yǎng)基成分?；乇菊履夸?、對生產(chǎn)的指導(dǎo)意義、對生產(chǎn)的指導(dǎo)意義在發(fā)酵工業(yè)上

22、需設(shè)法盡量縮短延滯期；在發(fā)酵工業(yè)上需設(shè)法盡量縮短延滯期； 增加接種量；增加接種量；（群體優(yōu)勢（群體優(yōu)勢-適應(yīng)性增強(qiáng)）適應(yīng)性增強(qiáng)） 采用對數(shù)生長期的健壯菌種；采用對數(shù)生長期的健壯菌種； 調(diào)整培養(yǎng)基的成分，使種子培養(yǎng)基與發(fā)酵調(diào)整培養(yǎng)基的成分，使種子培養(yǎng)基與發(fā)酵培養(yǎng)基相近培養(yǎng)基相近 選用繁殖快的菌種選用繁殖快的菌種 二、對數(shù)增長期又稱指數(shù)增長期，是指在生長曲線中，緊接著適應(yīng)期的一個細(xì)胞以幾何級數(shù)速度分裂的時期?；乇菊履夸?.該時期的特點(diǎn)：（1）生長繁殖速度快，活菌的數(shù)目呈對數(shù)增長，世代時間最短，且在這個時期內(nèi)均勻一致。（2）細(xì)胞進(jìn)行平衡生長，菌體內(nèi)各種成分最為均勻。（3）酶系活躍，代謝旺盛。（4）在

23、此時期內(nèi)，菌細(xì)胞的形態(tài)特征均勻一致，最代表種的特征。（5）微生物的生化特性均勻一致，并且典型?；乇菊履夸浽O(shè)在時間 t0 的活菌數(shù)為 X0 ，經(jīng)培養(yǎng)時間 t 后的菌數(shù)為 X 則有:X = X0 lg X = lg X0 + n lg 2 n = (lg X - lg X0 ) / lg 2 = 3.3 (lg X - lg X0 ) 世代時間 G = t - t0 / n = t - t0 / 3.3 (lg X - lg X0 ) 回本章目錄2.影響指數(shù)期微生物增代時間的因素（1）菌種。（2）營養(yǎng)成分。（3）營養(yǎng)物濃度。（4）培養(yǎng)溫度?；乇菊履夸?凡是處于較低濃度范圍內(nèi)，可影響生長速率和菌體產(chǎn)

24、量的營養(yǎng)物，就稱為生長限制因子生長限制因子?；乇菊履夸洃?yīng)用意義： 由于此時期的菌種比較健壯，生產(chǎn)上用作由于此時期的菌種比較健壯，生產(chǎn)上用作接種的最佳菌齡；接種的最佳菌齡； 發(fā)酵工業(yè)上盡量延長該期，以達(dá)到較高的發(fā)酵工業(yè)上盡量延長該期，以達(dá)到較高的菌體密度菌體密度 食品工業(yè)上盡量使有害微生物不能進(jìn)入此食品工業(yè)上盡量使有害微生物不能進(jìn)入此期期 是生理代謝及是生理代謝及遺傳研究或進(jìn)行染色、形態(tài)遺傳研究或進(jìn)行染色、形態(tài)觀察等觀察等的良好材料的良好材料。 三、穩(wěn)定期又稱恒定期或最高生長期回本章目錄穩(wěn)定期的特點(diǎn)： 生長速率常數(shù)R等于0，即處于正生長和負(fù)生長相等的動態(tài)平衡中，此時菌體產(chǎn)量與營養(yǎng)物質(zhì)的消耗間呈現(xiàn)

25、出一定的比例關(guān)系，即生長產(chǎn)量常數(shù)Y（生長得率 growth yield）。Y = 菌體總生長量（菌細(xì)胞干重）/ 消耗營養(yǎng)物質(zhì)總量回本章目錄應(yīng)用意義： 發(fā)酵生產(chǎn)形成的重要時期（抗生素、氨基酸發(fā)酵生產(chǎn)形成的重要時期（抗生素、氨基酸等），生產(chǎn)上應(yīng)盡量延長此期，提高產(chǎn)量，等），生產(chǎn)上應(yīng)盡量延長此期，提高產(chǎn)量，措施如下：措施如下： 補(bǔ)充營養(yǎng)物質(zhì)（補(bǔ)料）補(bǔ)充營養(yǎng)物質(zhì)（補(bǔ)料） 調(diào)調(diào)pH pH 調(diào)整溫度調(diào)整溫度 四、衰亡期 細(xì)胞形態(tài)出現(xiàn)不正常，呈多樣性，細(xì)胞種的特征典型、生理生化出現(xiàn)異?，F(xiàn)象?；乇菊履夸浿x謝再見第四節(jié) 微生物生長的控制回本章目錄一、相關(guān)術(shù)語回本章目錄幾個基本概念滅菌（滅菌（sterilizat

26、ion） 采用強(qiáng)烈的理化因素是任何物體內(nèi)外部的一切微生物永采用強(qiáng)烈的理化因素是任何物體內(nèi)外部的一切微生物永遠(yuǎn)喪失其生長繁殖能力的措施，稱為滅菌。遠(yuǎn)喪失其生長繁殖能力的措施，稱為滅菌。 消毒（消毒（disinfection） 采用較溫和的理化因素，僅殺死物體表面或內(nèi)部的一部采用較溫和的理化因素，僅殺死物體表面或內(nèi)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。施，稱為消毒。 防腐（防腐（antisepsis） 利用理化因素完全抑制霉腐微生物的生長繁殖，從而達(dá)利用理化因素完全抑制霉腐微生物的生長繁殖，從而達(dá)到防止物品發(fā)生霉腐的措

27、施，稱為防腐。到防止物品發(fā)生霉腐的措施，稱為防腐。 化療（化療（chemotheraphy） 即化學(xué)治療。利用具有高度選擇毒力的化學(xué)物質(zhì)抑制宿即化學(xué)治療。利用具有高度選擇毒力的化學(xué)物質(zhì)抑制宿主體內(nèi)病院微生物的生長繁殖，以達(dá)到治療該傳染病的主體內(nèi)病院微生物的生長繁殖，以達(dá)到治療該傳染病的一種措施。一種措施。 二、微生物生長的控制因素回本章目錄（一）微生物生長控制的化學(xué)因素1.氧氣 微生物對氧的需要和耐受微生物對氧的需要和耐受力在不同的類群中變化很力在不同的類群中變化很大，根據(jù)微生物與氧的關(guān)大，根據(jù)微生物與氧的關(guān)系系,可把它們分為幾種類群可把它們分為幾種類群: 專性好氧菌專性好氧菌: : 好氧菌好

28、氧菌 微好氧菌：微好氧菌： 兼性厭氧菌兼性厭氧菌 耐氧厭氧菌：耐氧厭氧菌： 厭氧菌厭氧菌 ( (專性專性) )厭氧菌：厭氧菌：氧濃度對不同微生物生長的影響 專性好氧菌（專性好氧菌（strict aerobe）必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(xì)胞含有超氧物歧化酶（SOD，superoxide dismutase）和過氧化氫酶。 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(chǎn)能，無氧時接發(fā)酵或無氧呼吸產(chǎn)能；細(xì)胞含有SOD和過氧化氫酶。 微好氧菌（microaerophilic bacteria）只能較低的氧分壓下才能正常生長，通過呼吸鏈

29、并以氧為最終氫受體而產(chǎn)能，兼性好氧菌（兼性好氧菌（facultative aerobe） 耐氧菌（耐氧菌（aerotolerant anaerobe）可在分子氧存在下進(jìn)行厭氧生活的厭氧可在分子氧存在下進(jìn)行厭氧生活的厭氧菌。生活不需要氧，分子氧也對它無毒害。菌。生活不需要氧，分子氧也對它無毒害。不具有呼吸鏈，依靠專性發(fā)酵獲得能量。細(xì)不具有呼吸鏈，依靠專性發(fā)酵獲得能量。細(xì)胞內(nèi)存在胞內(nèi)存在SOD和過氧化物酶，但缺乏過氧化和過氧化物酶，但缺乏過氧化氫酶。氫酶。厭氧菌（anaerobe）分子氧對它有毒害，短期接觸空氣，也會抑分子氧對它有毒害，短期接觸空氣，也會抑制其生長甚至致死；在空氣或含有制其生長甚至

30、致死；在空氣或含有10%CO2的的空氣中，在固體培養(yǎng)基表面上不能生長，只有在空氣中，在固體培養(yǎng)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(huán)境下才能生其深層的無氧或低氧化還原電勢的環(huán)境下才能生長；生命活動所需能量通過發(fā)酵、無氧呼吸、循長；生命活動所需能量通過發(fā)酵、無氧呼吸、循環(huán)光合磷酸化或甲烷發(fā)酵提供；細(xì)胞內(nèi)缺乏環(huán)光合磷酸化或甲烷發(fā)酵提供；細(xì)胞內(nèi)缺乏SOD和細(xì)胞色素氧化酶，大多數(shù)還缺乏過氧化氫酶。和細(xì)胞色素氧化酶，大多數(shù)還缺乏過氧化氫酶。影響膜表面電荷的性質(zhì)及膜的通透性，進(jìn)而影影響膜表面電荷的性質(zhì)及膜的通透性，進(jìn)而影響對物質(zhì)的吸收能力。響對物質(zhì)的吸收能力。 改變酶活、酶促反應(yīng)的速率及

31、代謝途徑：如：改變酶活、酶促反應(yīng)的速率及代謝途徑：如：酵母菌在酵母菌在pH4.5-5pH4.5-5產(chǎn)乙醇，在產(chǎn)乙醇，在 pH6.5pH6.5以上產(chǎn)甘油、以上產(chǎn)甘油、酸。酸。 環(huán)境環(huán)境pHpH值還影響培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)的值還影響培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)的離子化程離子化程度，從而影響營養(yǎng)物質(zhì)吸收，度，從而影響營養(yǎng)物質(zhì)吸收，或或有有毒物質(zhì)的毒性。毒物質(zhì)的毒性。（一）環(huán)境（一）環(huán)境pHpH值值對微生物生長的影響對微生物生長的影響2、PH微生物的生長微生物的生長pH值范圍極廣，從值范圍極廣，從pH8都有微生物能生長。都有微生物能生長。但是絕大多數(shù)種類都生活在但是絕大多數(shù)種類都生活在pH5.09.0之間。之間。 微

32、生物生長的微生物生長的pH值三基點(diǎn)：值三基點(diǎn)： 各種微生物都有其生長的最低、最適和最高各種微生物都有其生長的最低、最適和最高pH值。低值。低于于最低、或最低、或超過超過最高生長最高生長pHpH值時，微生物生長受抑制或值時，微生物生長受抑制或?qū)е滤劳?。?dǎo)致死亡。 不同的微生物最適生長的不同的微生物最適生長的pH值不同，根據(jù)微生物生長值不同，根據(jù)微生物生長的最適的最適pH值，將微生物分為：值，將微生物分為： 嗜堿微生物：硝化細(xì)菌、尿素分解菌、多數(shù)放線菌嗜堿微生物：硝化細(xì)菌、尿素分解菌、多數(shù)放線菌 耐堿微生物：許多鏈霉菌耐堿微生物：許多鏈霉菌 中性微生物：絕大多數(shù)細(xì)菌，一部分真菌中性微生物：絕大多數(shù)

33、細(xì)菌，一部分真菌 嗜酸微生物：硫桿菌屬嗜酸微生物：硫桿菌屬 耐酸微生物：乳酸桿菌、醋酸桿菌耐酸微生物：乳酸桿菌、醋酸桿菌（二）不同微生物對PH需求不同種類最低生長pH最適生長pH最高生長pH細(xì)菌和放線菌5.07.08.010.酵母菌2.53.86.08.0霉菌1.53.06.010.0回本章目錄雖然微生物生活的環(huán)境雖然微生物生活的環(huán)境pH值范圍較寬，但值范圍較寬，但是其細(xì)胞內(nèi)的是其細(xì)胞內(nèi)的pH值卻相當(dāng)穩(wěn)定，一般都接近值卻相當(dāng)穩(wěn)定，一般都接近中性。中性。 這種維持細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定中性這種維持細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定中性pH值的特性能夠值的特性能夠保持細(xì)胞內(nèi)各種生物活性分子的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和保持細(xì)胞內(nèi)各種生物活性分子的結(jié)構(gòu)

34、穩(wěn)定和細(xì)胞內(nèi)酶所需要的最適細(xì)胞內(nèi)酶所需要的最適pH值。值。微生物胞內(nèi)酶微生物胞內(nèi)酶的最適的最適pHpH值一般為中性，值一般為中性，胞外酶的最適胞外酶的最適pH值值接近環(huán)境接近環(huán)境pH值。值。 （三）微生物細(xì)胞內(nèi)的pH值（四）微生物的生命活動對環(huán)境pH值的影響微生物在生長過程中也會使外界環(huán)境的微生物在生長過程中也會使外界環(huán)境的pHpH值發(fā)生改變，原因：值發(fā)生改變，原因： 由于有機(jī)物分解：由于有機(jī)物分解： 分解糖類、脂肪等，分解糖類、脂肪等，產(chǎn)生酸性物質(zhì)，使培養(yǎng)液產(chǎn)生酸性物質(zhì)，使培養(yǎng)液pHpH值下降；值下降； 分解分解蛋白質(zhì)、尿素等，產(chǎn)生堿性物質(zhì)，使培養(yǎng)液蛋白質(zhì)、尿素等，產(chǎn)生堿性物質(zhì)，使培養(yǎng)液pH

35、pH值上升值上升 由于無機(jī)鹽選擇性吸收：由于無機(jī)鹽選擇性吸收： 銨鹽吸收（銨鹽吸收（(NH4)2SO4 H2SO4），）， pHpH 硝酸鹽吸收硝酸鹽吸收(NaNO3 NaOH)， pHpH 培養(yǎng)過程中調(diào)節(jié)培養(yǎng)過程中調(diào)節(jié)pHpH值的措施值的措施 過酸時：過酸時：加入堿或適量氮源，提高通氣量。加入堿或適量氮源，提高通氣量。 過堿時：過堿時：加入酸或適量碳源，降低通氣量。加入酸或適量碳源，降低通氣量。 NH4+被吸收被吸收NO3+被吸收被吸收3、氧化還原電勢回本章目錄4 4、化學(xué)殺菌劑和消毒劑、化學(xué)殺菌劑和消毒劑1 1、消毒防腐劑的作用機(jī)理、消毒防腐劑的作用機(jī)理 使微生物蛋白質(zhì)凝固變性使微生物蛋白

36、質(zhì)凝固變性, ,如酒精等如酒精等. . 破壞菌體的酶系統(tǒng)破壞菌體的酶系統(tǒng), ,如過氧化氫等如過氧化氫等. . 增加細(xì)胞膜的通透性增加細(xì)胞膜的通透性, ,使細(xì)胞發(fā)生破裂使細(xì)胞發(fā)生破裂或溶解或溶解. .如來蘇兒等酚類物質(zhì)如來蘇兒等酚類物質(zhì). . 類型 名稱及使用方法 作用原理 應(yīng)用范圍 醇類70%75%乙醇 脫水、蛋白質(zhì)變性皮膚、器皿 醛類0.5%10%甲醛 2%戊二醛（pH=8） 蛋白質(zhì)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(xì)胞膜、蛋白質(zhì)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(zhì)活性

37、基團(tuán)，酶失活皮膚、水果、蔬菜 皮膚、物品表面 水果、蔬菜、塑料等常用的消毒、防腐劑及其應(yīng)用常用的消毒防腐劑及其應(yīng)用常用的消毒防腐劑及其應(yīng)用類型 名稱及使用方法 作用原理 應(yīng)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(zhì)變性、酶失活 變性、沉淀蛋白 蛋白質(zhì)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(xì)胞膜皮膚、粘膜、器械 皮膚、金屬、棉織品、塑料常用的消毒防腐劑及其應(yīng)用常用的消毒防腐劑及其應(yīng)用類型 名稱及使用方法 作用

38、原理 應(yīng)用范圍鹵素及其 化合物 0.20.5mg/L氯氣 10%20%漂白粉 0.5%1%漂白粉 2.5%碘酒 破壞細(xì)胞膜、蛋白質(zhì)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(zhì)的羧基結(jié)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5、化學(xué)治療劑1、抗代謝類藥物（生長因子類似物）:機(jī)理：機(jī)理：作為菌細(xì)胞基本生長因子的競爭性抑制作為菌細(xì)胞基本生長因子的競爭性抑制劑劑，因此只有當(dāng)正常代謝產(chǎn)物的量少或不存在，因此只有當(dāng)正常代謝產(chǎn)物的量少或不存在時，抗代謝物才有用。時，抗代謝物才有用。 種類種類： 磺胺藥磺胺藥對氨基本甲酸對氨基本甲酸 ； 6 - 6 - 巰基

39、嘌呤巰基嘌呤嘌呤；嘌呤； 5 - 5 - 甲基色氨酸甲基色氨酸氨基酸；氨基酸； 異煙肼異煙肼吡哆醇。吡哆醇。 2.2.抗生素抗生素 抗生素：由抗生素：由微生物在其生命過程中所微生物在其生命過程中所產(chǎn)生的一類產(chǎn)生的一類低分子量低分子量代謝產(chǎn)物或其人代謝產(chǎn)物或其人工衍生物，在工衍生物，在很低濃度下很低濃度下就能干擾它就能干擾它種生物的生命活動。種生物的生命活動。 最小抑制濃度（最小抑制濃度（Minimal Inhibitory Minimal Inhibitory Concentration,MICConcentration,MIC）: :表示抗生素的表示抗生素的抗菌活性，單位是抗菌活性，單位是

40、g/ml.MICg/ml.MIC可以在可以在液液體試管或固體平板上測定體試管或固體平板上測定 作用機(jī)制：作用機(jī)制： 1 1）抑制細(xì)胞壁的合成；（如：青霉）抑制細(xì)胞壁的合成；（如：青霉素）素） 2 2）破壞細(xì)胞膜功能；（如：多粘菌素）破壞細(xì)胞膜功能；（如：多粘菌素 3 3）抑制蛋白質(zhì)合成；（如：氯霉素，）抑制蛋白質(zhì)合成；（如：氯霉素，四環(huán)素、鏈霉素等）四環(huán)素、鏈霉素等） 4 4）干擾核酸代謝；（如：利福霉素）干擾核酸代謝；（如：利福霉素3、微生物的抗藥性、微生物的抗藥性（1）產(chǎn)生分解藥物的酶）產(chǎn)生分解藥物的酶 （2）修飾藥物）修飾藥物 （3）藥物阻斷途徑的變異）藥物阻斷途徑的變異 （4）藥物不能

41、進(jìn)入細(xì)胞膜）藥物不能進(jìn)入細(xì)胞膜 （5）排除藥物）排除藥物4、干擾素（二）微生物生長控制的物理因素回本章目錄1.溫度 每種微生物都有自己的生長溫度三基點(diǎn)：最低生長溫度最低生長溫度、最適生最適生長溫度長溫度和最高生長溫度最高生長溫度；此外還有致死溫度。（1）不同溫度類型微生物的特點(diǎn)）不同溫度類型微生物的特點(diǎn)處于最適生長溫度時，生長速度最快，處于最適生長溫度時，生長速度最快，代時最短。代時最短。 超過最低生長溫度時，微生物不生長，超過最低生長溫度時，微生物不生長，溫度過低，甚至?xí)劳?。溫度過低，甚至?xí)劳觥?超過最高生長溫度時，微生物不生長，超過最高生長溫度時，微生物不生長，溫度過高，甚至?xí)劳?。?/p>

42、度過高，甚至?xí)劳觥?根據(jù)微生物最適生長溫度的高低，將微生物分為三類。類 型最低溫度最適溫度最高溫度嗜低溫微生物psychrophiles01015 20 嗜中溫微生物mesophiles1020 3540 45 嗜高溫微生物thermophiles2545 5060 7095 回本章目錄溫度對生長速率的影響為曲線型。 溫度升高時，生長速率倍增，但超過最適生長溫度時，生長速率都很快下降。大多數(shù)微生物對低溫有較強(qiáng)的抵抗力，低溫下微生物生長代謝緩慢甚至停止。 微生物對高溫較敏感，高溫對菌體蛋白質(zhì)、核酸、酶有破壞作用?；乇菊履夸洠?）熱對微生物的致死作用（3）影響微生物對熱抵抗力的因素是最常用的物理方法。高溫可是最常用的物理方法。高溫可引起蛋白質(zhì)、核酸等活性大分引起蛋白質(zhì)、核酸等活性大分子氧化或變性失活而導(dǎo)致微生子氧化或變性失活而導(dǎo)致微生物死亡。物死亡。 （4）滅菌法 （一）（一）高溫滅菌（消毒）法高溫滅菌（消毒）法火焰灼燒法烘箱熱空氣滅菌法干熱滅菌法巴氏消毒法煮沸消毒法間歇滅菌法高壓蒸汽滅菌法濕熱滅菌（消毒）法高溫