微生物生長及控制演示文稿

微生物生長及控制演示文稿第一頁，共二十九頁?！段⑸飳W(xué)》（優(yōu)選）第五章微生物生長及控制第二頁，共二十九頁?！段⑸飳W(xué)》微生物的營養(yǎng)物質(zhì)構(gòu)成微生物細胞的元素大量元素：

C、H、O、N、P、S、K、Na、Mg、Ca等在細胞中含量大，為大量元素。微量元素：

Fe、Mn、Cu、Co、Zn、Mo等的含量極少，為微量元素，但在微生物生長、代謝中起重要作用，一般參與酶的組成或使酶活化。通常需要量在10-6-10-8mol/L(培養(yǎng)基中含量)。第三頁，共二十九頁?！段⑸飳W(xué)》微生物的營養(yǎng)物質(zhì)微生物細胞的化學(xué)組成水無機鹽及無機離子有機物小分子有機物大分子有機物有機高分子聚合物復(fù)合高分子聚合物（和無機離子）第四頁，共二十九頁?！段⑸飳W(xué)》微生物的營養(yǎng)物質(zhì)微生物的營養(yǎng)物質(zhì)-----5大類營養(yǎng)物質(zhì)碳源：構(gòu)成細胞內(nèi)碳素來源的物質(zhì)，包括有機碳和無機碳；氮源：構(gòu)成細胞內(nèi)氮素來源的物質(zhì)，包括有機氮、無機氮；無機鹽：夠成細胞內(nèi)無機離子的鹽類。生長因子：細胞不能合成，或合成量不足，但對細胞生長起關(guān)鍵作用的小分子量有機物，常見的三類：氨基酸、嘌呤堿及其衍生物和維生素。除此外，還有其他的一些。水：微生物細胞對水的需求，主要與水的活度有關(guān)，不同微生物對水的活度要求不同。第五頁，共二十九頁。《微生物學(xué)》微生物的營養(yǎng)類型1、光能無機自養(yǎng)型：以光能為能量，以CO2為唯一碳源或主要碳源，以無機物如水、硫化氫、硫代硫酸鈉或其他無機化合物為電子供體，使CO2固定成單糖，并釋放分子氧、硫的營養(yǎng)類型。如單細胞藻類和藍細菌；

CO2+H2O[CH2O]n+O2↑（藻類，藍細菌）CO2+H2S[CH2O]n+S↓（光合細菌）光能葉綠素光能菌綠素第六頁，共二十九頁?！段⑸飳W(xué)》微生物的營養(yǎng)類型2、光能有機自養(yǎng)型：以光能為能源，以CO2為唯一碳源或主要碳源，以簡單有機物為電子供體，使CO2固定成單糖的營養(yǎng)類型。如紅螺菌屬的一些種類。光能2CH3)2CHOH+CO22CH3C0CH3+[CH20]n+H2O

光合色素

3、化能無機自養(yǎng)型：以環(huán)境中不同氧化還原態(tài)離子之間發(fā)生轉(zhuǎn)換的電位差（電勢能）為能源，以以CO2為唯一碳源或主要碳源，以氫氣、硫化氫、二價鐵離子或亞硝酸鹽等為供氫體，使CO2固定成細胞物質(zhì)。如氫細菌、硝化細菌、鐵細菌等。第七頁，共二十九頁。《微生物學(xué)》微生物的營養(yǎng)類型4、化能有機異養(yǎng)型：以天然有機物為碳源和能源，細胞將天然有機物運輸?shù)郊毎麅?nèi)在細胞內(nèi)降解，同時，釋放出能量細胞所需。常見大多數(shù)微生物都是化能有機異養(yǎng)型的生物，如很多細菌，全部的真菌、原生動物。如果利用的有機物是死亡的有機殘體，則是腐生型。如果是從活的細胞或生物體內(nèi)獲得有機物作為營養(yǎng)物，則是寄生型。有的類群是先殺死有機體，再吸取營養(yǎng)；有的類群是只能從活的細胞內(nèi)吸取營養(yǎng)，為專性寄生。第八頁，共二十九頁?！段⑸飳W(xué)》微生物細胞代謝微生物細胞代謝：兩個方面：物質(zhì)代謝和能量代謝。物質(zhì)代謝：營養(yǎng)物質(zhì)分解（分解代謝）、細胞物質(zhì)合成（合成代謝）、廢物排出；分解代謝有三種情況：第一種情況：需要有最終電子受體，如氧氣、處于氧化態(tài)的無機離子等，可分三個階段：首先是細胞外大分子有機物水解成小分子有機物；第二、小分子物質(zhì)被運輸進細胞，進一步降解成更為簡單的乙酰輔酶A、丙酮酸以及能進入三羧酸循環(huán)的某些中間產(chǎn)物，在這個階段會產(chǎn)生一些ATP、NADH及FADH2；第三、通過三羧酸循環(huán)將第二階段產(chǎn)物完全降解生成CO2，并產(chǎn)生ATP、NADH及FADH2。

第二和第三階段產(chǎn)生的ATP、NADH及FADH2通過電子傳遞鏈被氧化，可產(chǎn)生大量的ATP。第九頁，共二十九頁?！段⑸飳W(xué)》第一種請況:有最終電子受體，被運輸?shù)郊毎麅?nèi)的小分子有機營養(yǎng)物被降解成丙酮酸等小分子中間產(chǎn)物，降解中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生的電子通過電子傳遞鏈傳遞，釋放大量能量，電子最終傳遞給最終電子受體。

呼吸作用：通過呼吸鏈傳遞電子的高效產(chǎn)能方式，如果最終電子受體是分子氧，稱為有氧呼吸，如絕大多數(shù)真菌的呼吸作用；如果最終電子受體是環(huán)境中存在的氧化態(tài)無機離子，稱為無氧呼吸，如化能無機營養(yǎng)型微生物的呼吸作用。第二種情況：不需要最終電子受體，沒有呼吸連或呼吸連不起作用，有機物氧化脫下的電子被交給細胞內(nèi)處于氧化態(tài)的小分子有機中間產(chǎn)物，使其被還原，這個過程也有一定能量產(chǎn)生就，這種產(chǎn)能方式叫發(fā)酵作用。被還原的產(chǎn)物為各種發(fā)酵產(chǎn)物，依據(jù)產(chǎn)物種類叫各種發(fā)酵，如乳酸發(fā)酵，酒精發(fā)酵等。第十頁，共二十九頁?！段⑸飳W(xué)》發(fā)酵作用：細胞內(nèi)氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生的電子不經(jīng)過呼吸鏈傳遞的一種低效率的產(chǎn)能方式。如乳酸菌的產(chǎn)能方式。第三種情況：細胞內(nèi)同時具有兩種產(chǎn)能方式，但只在一種環(huán)境下使用一種產(chǎn)能方式，如酵母菌，有氧氣，就進行呼吸產(chǎn)能，細胞大量繁殖。沒有氧氣，就進行發(fā)酵產(chǎn)能，細胞極少繁殖，但產(chǎn)生大量酒精。第十一頁，共二十九頁?！段⑸飳W(xué)》微生物細胞代謝能量的產(chǎn)生、存儲和消耗能量的產(chǎn)生：細胞內(nèi)氧化還原反應(yīng)，電子傳遞與否。有電子傳遞鏈——呼吸作用（有氧呼吸和無氧呼吸）；沒有電子傳遞鏈——發(fā)酵作用（發(fā)酵類型）；

能量的存貯:ATP形成：氧化磷酸化；底物水平磷酸化；光合磷酸化；能量的消耗：熱能散失；用于合成代謝；用于細胞內(nèi)、外物質(zhì)轉(zhuǎn)運；用于細胞運動。第十二頁，共二十九頁?！段⑸飳W(xué)》微生物人工培養(yǎng)微生物純培養(yǎng)：通過一定的技術(shù)手段，得到的某種微生物的純后代。有些可通過人工配制營養(yǎng)物進行純培養(yǎng)，這是人工直接純培養(yǎng)。有些專性寄生或絕對共生微生物不能在人工配置的營養(yǎng)物上生長，如菌根真菌，可通過人工種植植物（如三葉草、玉米）來實現(xiàn)純培養(yǎng)，這是一種間接純培養(yǎng)方法。所及，純培養(yǎng)既是過程，也是結(jié)果。菌種：人工培養(yǎng)的用于科研和生產(chǎn)的微生物繁殖材料，細菌和酵母菌是細胞，放線菌和霉菌是菌絲及產(chǎn)生的孢子的混合物；大型真菌是菌絲。菌株：理論上是單細胞繁殖起來的純后代。品種：在食用菌栽培中經(jīng)過人工篩選和選育的具有生產(chǎn)價值的優(yōu)良菌株。第十三頁，共二十九頁?！段⑸飳W(xué)》微生物的人工培養(yǎng)微生物人工直接純培養(yǎng)包括四步：1）培養(yǎng)基配制；2）培養(yǎng)基滅菌；3)微生物分離純化；4)轉(zhuǎn)管培養(yǎng)。培養(yǎng)基及培養(yǎng)基制作：培養(yǎng)基定義：人工配置的適合微生物生長繁殖或積累代謝產(chǎn)物的營養(yǎng)基質(zhì)。培養(yǎng)基的配方。培養(yǎng)基斜面、培養(yǎng)基平板。培養(yǎng)基類型：培養(yǎng)基配制原則和配置過程：配置原則：配置過程：第十四頁，共二十九頁。《微生物學(xué)》微生物的人工培養(yǎng)消毒和滅菌技術(shù)：消毒：醫(yī)學(xué)上是指用物理或化學(xué)方法殺滅病原微生物，在微生物學(xué)上。消毒是指用物理或化學(xué)方法減少環(huán)境中的微生物數(shù)量。物理方法常用的如巴氏消毒、紫外線消毒（安裝紫外燈）或流動性物質(zhì)如空氣過濾、液體過濾?；瘜W(xué)方法就是各使用各種消毒劑。滅菌或除菌：采用物理方法殺死或濾除所有的微生物細胞。物理方法如干熱滅菌、濕熱滅菌(常壓蒸汽滅菌、高壓蒸汽滅菌、超高溫瞬時滅菌）、灼燒滅菌、間歇滅菌、輻射滅菌、流動性物質(zhì)的過濾除菌等。第十五頁，共二十九頁。《微生物學(xué)》第十六頁，共二十九頁。《微生物學(xué)》微生物培養(yǎng)技術(shù)純培養(yǎng)方法稀釋平板法（常用）平板劃線分離純化（常用，單細胞或真菌孢子分離）組織分離法（常用，農(nóng)業(yè)上主要用于病原真菌的分離霉菌常用孟加拉紅培養(yǎng)基、蘑菇組織分離，常用，馬馬鈴薯培養(yǎng)基等）孢子分離法（較常用，用于產(chǎn)生孢子的腐生或寄生真菌分離，霉菌常用孟加拉紅培養(yǎng)基，蘑菇常用馬鈴薯培養(yǎng)基）微生物的培養(yǎng)：固體平板培養(yǎng)、天然固體基質(zhì)培養(yǎng)以及液體培養(yǎng)等。第十七頁，共二十九頁?！段⑸飳W(xué)》微生物的平板培養(yǎng)培養(yǎng)第十八頁，共二十九頁?！段⑸飳W(xué)》不同微生物的平板培養(yǎng)菌落第十九頁，共二十九頁?！段⑸飳W(xué)》微生物人工培養(yǎng)微生物菌種保藏技術(shù)：目的:微生物菌種是重要的生物資源，菌種保藏的目的是在一定的條件下使菌種不死亡、不污染雜菌、緩變異。菌種保藏技術(shù)是重要的微生物學(xué)技術(shù)。對于基礎(chǔ)研究和生產(chǎn)都極其關(guān)鍵。保藏思路：創(chuàng)造一個微生物細胞的不活躍環(huán)境。保藏方法：低溫保藏：斜面冰箱冷藏（所有的微生物純培養(yǎng)物）；-20度低溫保藏（單細胞微生物）；-70度超低溫冰箱保藏（單細胞微生物）；液氮保藏（所有的微生物純培養(yǎng)物）。干燥保藏：滅菌干燥的沙土管保藏；冷凍真空干燥保藏；這兩種保藏方法針對細胞或孢子；自然基質(zhì)保藏：結(jié)合低溫條件，采用某種微生物自然生長的基質(zhì)，滅菌后，將微生物接種，培養(yǎng)好后放低溫環(huán)境保藏。第二十頁，共二十九頁?！段⑸飳W(xué)》微生物生長及控制影響微生物生長的因素：營養(yǎng)因素：五大營養(yǎng)物質(zhì)濃度及比例。環(huán)境因素：生物的環(huán)境指生物體外的空間。包括生物環(huán)境和非生物環(huán)境。生物環(huán)境指的是生物間相互關(guān)系；非生物環(huán)境指影響生物生長發(fā)育的環(huán)境條件，主要包括：光、熱（溫度）、水(水份含量及濕度）、氣（O2/CO2比例或氧分壓)、酸堿度、環(huán)境化學(xué)因子、射線等。第二十一頁，共二十九頁?！段⑸飳W(xué)》微生物生長及控制影響微生物生長的環(huán)境因素：溫度：溫度對微生物生長對微生物的影響，主要表現(xiàn)在影響細胞及周圍營養(yǎng)物的化學(xué)特性，如原生質(zhì)發(fā)生變化、酶催化能力發(fā)生變化，體外營養(yǎng)物的物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化等。溫度對微生物細胞的影響主要涉及兩個方面：溫度三基點：能生長的最低溫度；生長最適溫度；能生長的最高溫度。依據(jù)不同微生物最適生長溫度不同，可將微生物分成5種溫度類型：即

嗜熱微生物、高溫型微生物、中溫型微生物、低溫型微生物、嗜冷微生物。第二十二頁，共二十九頁。《微生物學(xué)》微生物生長及控制不同生理階段對溫度要求不同：某些微生物，在不同的生理時期對溫度的要求也可能是不同的，如真菌，菌絲生長的最適溫度不同，孢子萌發(fā)的最適溫度不同，產(chǎn)生子實體的最適溫度不同等。溫度應(yīng)用：適溫培養(yǎng)；低溫保藏菌種；高溫殺（滅）菌。水分：水含量（水活度）；空氣濕度（針對菇類栽培）。應(yīng)用：適宜水含量用于培養(yǎng)；高糖、高鹽環(huán)境用于保藏食品；干燥環(huán)境用于保藏菌種；適宜空氣濕度用于菇類栽培。氧及氧分壓：不同微生物生長對氧及氧分壓的要求不同，依據(jù)這個不同可把微生物分為好養(yǎng)性微生物、兼性好氧型微生物、耐氧性微生物和厭氧性微生物。第二十三頁，共二十九頁?！段⑸飳W(xué)》微生物生長及控制氫離子濃度（pH）：不同微生物的生長pH范圍；微生物培養(yǎng)過程中pH調(diào)節(jié)措施。輻射；利用紫外線或射線的強電離或強氧化作用，使染色體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，導(dǎo)致細胞死亡或變異。常用紫外線消毒或誘變育種；放射性同位素誘變育種或輻射滅菌?；瘜W(xué)藥物：用于消毒或殺菌、抑菌、誘變育種。第二十四頁，共二十九頁?！段⑸飳W(xué)》微生物生長及控制微生物生長測定：微生物由于個體微小，所以不以微生物個體變化來表示其生長，只能以群體變化來反應(yīng)某種微生物的生長特點及影響其生長的因素。微生物生長測定指標：生物量變化：單細胞微生物細胞數(shù)量變化；（細胞數(shù)量或液體培養(yǎng)的光密度值（分光光度計的OD值）微生物重量（干重、濕重）變化。蛋白質(zhì)總量變化；DNA總量變化；第二十五頁，共二十九頁?！段⑸飳W(xué)》微生物生長及控制生理指標變化：呼吸熱CO2產(chǎn)生速度；某個主要營養(yǎng)物如糖的消耗速度酸堿度變化某個主要產(chǎn)物的生成速度第二十六頁，共二十九頁?！段⑸飳W(xué)》微生物生長及控制微生物生長規(guī)律：某種微生物在特定條件下，表現(xiàn)出特定的生長特點，不同微生物的生長特點不同，當(dāng)環(huán)境條件發(fā)生變化的時候，將會發(fā)生變化。生長曲線：如果以時間為橫坐標，以生物量或生理指標為縱坐標，將多個時間點的對應(yīng)生物量或指標連成線，就得到一條生長曲線。不同微生物在純培養(yǎng)條件下的生長曲線不相同，當(dāng)微生物生長環(huán)境條件發(fā)生變化時，生長曲線也會發(fā)生變化。生物量測定：細胞數(shù)量測定：顯微鏡直接測定；稀釋