微生物学微生物生长繁殖与控制.ppt

第第 七七 章章 微生物生长繁殖及其控制微生物生长繁殖及其控制Microbial Growth，，Reproduction and Environments1            第第 一一 节节微生物的微生物的个体与群体生长和繁殖个体与群体生长和繁殖    Microbial Growth and Reproduction2微生物的生长与繁殖微生物的生长与繁殖v微生物生长微生物生长(Growth)：：- ----个体生长个体生长           是指细胞物质有规律地、不可逆增加的生是指细胞物质有规律地、不可逆增加的生物过程v微生物繁殖微生物繁殖(Reproduction)：：----个体繁殖个体繁殖           是微生物生长到一定阶段由于细胞内各种是微生物生长到一定阶段由于细胞内各种细胞结构的复制和重建导致产生新的生命个体，细胞结构的复制和重建导致产生新的生命个体，即引起生命个体数量增加的整个生物学过程即引起生命个体数量增加的整个生物学过程3微生物的个体生长和群体生长微生物的个体生长和群体生长    个个体体生生长长：：一一个个微微生生物物个个体体应应具具备备生生长长和和繁繁殖殖的的全全能能性性。

单单细细胞胞微微生生物物如如细细菌菌、、酵酵母母菌菌等等，，一一个个细细胞胞就就是是一一个个个个体体单单细细胞胞微微生生物物的的生生长长即即使使细细胞胞的的增增大大，，但但这这种种过过程程 在在适适宜宜的的环环境境中中，，一一种种微微生生物物如如大大肠肠杆杆菌菌（（E.coli）），，从从一一个个个个体体（（细细胞胞））出出发发，，通通过过生生长长与与繁繁殖殖，，逐逐渐渐形形成成细细胞胞总总生生物物质质量量(biomass)与与数数量量相相应应增增加加的的群群体体，，这这种种现现象象与与过过程程称称为为群群体体生生长长群群体体生生长长是是微微生生物物个个体体生生长长与与个个体体繁繁殖殖持持续续交交替替进进行行所所导导致致的的结结果果因因此此，，群群体体生生长长是是以以微微生生物物的的个个体体生生长长与与繁繁殖殖为为基础的基础的4一、微生物的个体生长与繁殖一、微生物的个体生长与繁殖v1、细菌的个体生长与繁殖、细菌的个体生长与繁殖            单细胞原核微生物持续生长直至分裂成两单细胞原核微生物持续生长直至分裂成两个新的细胞，这个过程称为二等分裂杆状细个新的细胞，这个过程称为二等分裂。

杆状细菌如大肠杆菌在培养过程中，能观察到细胞延菌如大肠杆菌在培养过程中，能观察到细胞延长至大约为细胞最小长度的长至大约为细胞最小长度的2倍时，处于细胞中倍时，处于细胞中间部位的细胞膜和细胞壁从两个相反的方向向间部位的细胞膜和细胞壁从两个相反的方向向内延伸，逐渐形成一个隔膜，直至内延伸，逐渐形成一个隔膜，直至2个子细胞被个子细胞被分割开，最终分裂形成分割开，最终分裂形成2个子细胞个子细胞5细胞壁合成模式6v2、细菌拟核、细菌拟核DNA 的复制与分离的复制与分离 细菌的拟细菌的拟核（核（nucleoid）即染色体（）即染色体（bacterial chromosome）是一环形双链）是一环形双链DNA分子细菌细胞在生长过程中，其双链环形细菌细胞在生长过程中，其双链环形DNA分子在一个特定位置上起始复制，该位置分子在一个特定位置上起始复制，该位置称为复制原点，也称复制起点复制原点称为复制原点，也称复制起点复制原点是一约由是一约由300个碱基组成的特异序列，它个碱基组成的特异序列，它能被特异的起始蛋白所识别；能被特异的起始蛋白所识别；DNA复制从复制从原点开始，向两个相反的方向延伸，最终原点开始，向两个相反的方向延伸，最终形成两个子染色体形成两个子染色体DNA分子。

在细胞分裂分子在细胞分裂形成的两个子代细胞中，分别含有一个遗形成的两个子代细胞中，分别含有一个遗传信息完整的拟核传信息完整的拟核 7细菌染色体的复制8910 11二、微生物的群体生长规律二、微生物的群体生长规律 对微生物群体生长的研究表明，微生物的对微生物群体生长的研究表明，微生物的群体生长规律因其群体生长规律因其种类种类不同而异，单细胞微生不同而异，单细胞微生物与多细胞微生物的群体生长表现出不同的生物与多细胞微生物的群体生长表现出不同的生长动力学特性但就单细胞微生物来说，在特长动力学特性但就单细胞微生物来说，在特定的环境中，不同种的微生物表现出趋势相近定的环境中，不同种的微生物表现出趋势相近的生长动力学规律的生长动力学规律12（一）、细菌纯培养生长曲线（一）、细菌纯培养生长曲线             是将某种单细胞微生物少量接种到恒是将某种单细胞微生物少量接种到恒定容积的液体培养基中培养，定时取样分析定容积的液体培养基中培养，定时取样分析以菌数的对数以菌数的对数(或光密度值或光密度值)为纵坐标，生为纵坐标，生长时间为横坐标作图而的得到的生长曲线长时间为横坐标作图而的得到的生长曲线。

1314细菌生长曲线的分期细菌生长曲线的分期v滞留适应期滞留适应期 v对数生长期对数生长期 v稳定生长期稳定生长期 v衰亡期衰亡期151.1.滞留适应期滞留适应期（（Lag phase）） v当当少少量量菌菌种种接接种种到到液液体体培培养养基基中中后后，，在在开开始始的的一一段段时时间间内内细细胞胞数数目目不不增增加加，，生生长长速速度度近近于于零零，，曲曲线线平平缓缓，，称称延延缓缓期期此此期期菌菌体体虽虽不不分分裂裂，，但但细细胞胞代代谢谢活活力力很很强强，，菌菌体体体体积积增增长长很很快快，，对对不不良良环环境境比比较较敏敏感感，，易易被被热热、、低温和高浓度盐溶液杀死低温和高浓度盐溶液杀死vl l       该期的特点：该期的特点：（（1）） 生长速率常数等于生长速率常数等于02）） 细胞形态变大或增长细胞形态变大或增长3）） 细细胞胞内内的的RNA尤尤其其是是rRNA含含量量增增高高，，原原生生质质呈呈嗜嗜碱性4）） 合合成成代代谢谢活活跃跃，，核核糖糖体体、、酶酶类类和和ATP合合成成加加快快，，易易产生产生  诱导酶5 5）对外界不良条件如）对外界不良条件如NaCl溶液浓度、温度和抗生素等溶液浓度、温度和抗生素等理化因素反应敏感。

理化因素反应敏感 16vl     产生原因：产生原因：（（1）） 接接种种后后，，一一时时还还缺缺乏乏分分解解或或催催化化有有关关底底物物的的酶酶，，或或缺乏充足的中间代谢产物缺乏充足的中间代谢产物2）） 暂时缺乏足够的能量和必需的生长因子暂时缺乏足够的能量和必需的生长因子3）） “种子种子”老化或未充分活化老化或未充分活化vl l           影响因素影响因素（（1）） 菌种类型菌种类型（（2）） 种龄、即生理年龄种龄、即生理年龄（（3）） 接种量接种量（（4）） 培养基成分：营养丰富度与接近度培养基成分：营养丰富度与接近度vl l   缩短措施缩短措施（（1）） 通过遗传育种方法改变种的遗传特性使延缓期缩短通过遗传育种方法改变种的遗传特性使延缓期缩短（（2）） 利用利用“对数生长期对数生长期”的细胞作为种子的细胞作为种子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）） 适当扩大接种量适当扩大接种量172.对数期（对数期（Log phase）） v特点特点 1））生长速率常数生长速率常数R最大细胞每分裂一次所需时间最大。

细胞每分裂一次所需时间————代时代时G （（ generation time，）或原生质增加一倍所需的倍增时间最短，）或原生质增加一倍所需的倍增时间最短  2）细胞稳定（平衡）生长：细胞内各种物质按比例生长，菌体成）细胞稳定（平衡）生长：细胞内各种物质按比例生长，菌体成分均匀；分均匀；  3）酶活性高，代谢稳定，菌体大小基本一致酶活性高，代谢稳定，菌体大小基本一致l l   影响代时（影响代时（G）的因素）的因素     （（1）菌种：不同的菌种）菌种：不同的菌种G相差极大相差极大P155））    （（2））营营养养成成分分：：同同一一种种微微生生物物，，在在营营养养丰丰富富的的培培养养基基上上生生长长，，其代时较短，反之则长其代时较短，反之则长     （（3）营养物浓度：影响生长速率和生长总量营养物浓度：影响生长速率和生长总量    （（4）培养温度）培养温度         菌菌体体经经过过一一段段时时间间的的适适应应后后，，就就以以最最快快的的速速度度进进行行分分裂裂繁繁殖殖，，菌菌数数以以几几何何级级数数增增加加，，所所以以称称对对数数期期此此期期的的特特点点是是代代谢谢旺旺盛盛、、细细胞胞保保持持有有规规律律的的高高速速繁繁殖殖，，个个体体形形态态和和生理特性比较一致。

生理特性比较一致18vl       应用意义应用意义v指数期的微生物因其具有整个群体的生理特指数期的微生物因其具有整个群体的生理特性较为一致、细胞各成分平衡增长和生长速性较为一致、细胞各成分平衡增长和生长速率恒定等优点，故是用作代谢、生理等研究率恒定等优点，故是用作代谢、生理等研究的良好材料，是增殖噬菌体的最适宿主，也的良好材料，是增殖噬菌体的最适宿主，也是发酵工业中用做种子的最佳材料是发酵工业中用做种子的最佳材料 193.稳定期（稳定期（Stationary phase）） v特点：特点：v 1）生长速度为零，新生）生长速度为零，新生=死亡，达到动态平衡；死亡，达到动态平衡；v 2）活菌数的总量达到最大值；）活菌数的总量达到最大值；v 3）胞内的储藏物开始形成（如肝糖粒、脂肪粒等））胞内的储藏物开始形成（如肝糖粒、脂肪粒等）；；v 4）某些芽孢菌的芽孢开始形成；）某些芽孢菌的芽孢开始形成；v 5）某些细菌过量积累次级代谢产物，如抗生素、）某些细菌过量积累次级代谢产物，如抗生素、维生素等维生素等20vl l       稳定期到来的原因：稳定期到来的原因：v（（1）） 营养物质尤其是生长限制因子的耗尽。

营养物质尤其是生长限制因子的耗尽v（（2）） 营养物的比例失调，如营养物的比例失调，如C/N比不合适比不合适v（（3）） 酸、醇、毒素或酸、醇、毒素或H2O2等有害代谢产物的积累等有害代谢产物的积累v（（4）） Ph、氧化还原势等物理化学条件越来越不适宜氧化还原势等物理化学条件越来越不适宜vl l   控制措施控制措施v（（1）） 补充营养物质补充营养物质v（（2）） 移走代谢产物移走代谢产物v（（3）） 改善培养条件改善培养条件vl l     意义：意义：v（（1）） 是是产产物物最最佳佳的的收收获获期期，，主主要要是是对对以以菌菌体体生生产产或或与与菌菌体生长相平行的代谢产物为目的的某些发酵生产体生长相平行的代谢产物为目的的某些发酵生产v（（2）） 对对维维生生素素、、碱碱基基、、氨氨基基酸酸等等物物质质是是最最佳佳的的生生物物测测定定时期v（（3）） 通通过过对对稳稳定定期期到到来来的的原原因因的的研研究究，，还还促促进进连连续续培培养养原理的提出和工艺、技术的创建原理的提出和工艺、技术的创建214.衰亡期衰亡期（（Death phase））v特点：特点： v1）生长速率负增长；）生长速率负增长；v 2）细胞形态多样，出现畸形，形成衰退型；）细胞形态多样，出现畸形，形成衰退型；v 3）蛋白水解酶活跃，出现细胞自溶现象）蛋白水解酶活跃，出现细胞自溶现象;v 4）芽孢细菌芽孢大量释放。

芽孢细菌芽孢大量释放vl l       抵抗措施抵抗措施v（（1）） 部部分分细细菌菌产产生生抗抗逆逆性性，，形形成成休休眠眠体体，，降降低低死死亡率 （（2 2）迟效的）迟效的C、、N源产生二次生长源产生二次生长 22第二节第二节微生物的培养与生长量测定微生物的培养与生长量测定v一、微生物生长量的测定一、微生物生长量的测定 Ø1.直接计数法（全数法）：直接计数法（全数法）：                    Ø 2.间接计数法（活菌计数法）间接计数法（活菌计数法）Ø 3.测定细胞物质量测定细胞物质量23获得纯培养的技术获得纯培养的技术v稀释平板分离法稀释平板分离法 v平皿划线分离法平皿划线分离法 v单细胞挑取法单细胞挑取法 v利用选择性培养基分离法利用选择性培养基分离法v 富集培养富集培养 v二元培养：是纯培养的一种特殊形式，二元培养：是纯培养的一种特殊形式，v主要用于分离寄生微生物的方法主要用于分离寄生微生物的方法v 共培养共培养(Coculture)24稀释分离法稀释分离法从混杂着大量细菌的样品中将某种细菌分离出从混杂着大量细菌的样品中将某种细菌分离出来，最基本的方法是使各个细胞彼此分开，来，最基本的方法是使各个细胞彼此分开，再进行挑选。

所以必须将待测样品稀释，一再进行挑选所以必须将待测样品稀释，一般常用的方法如下：般常用的方法如下：                   ⑴⑴稀释平皿分离法稀释平皿分离法                   ⑵⑵平皿划线分离法平皿划线分离法                   ⑶⑶单细胞挑取法单细胞挑取法25稀释倒平板法（稀释倒平板法（pour￿plate￿method））v操作步骤：操作步骤：v1、、样品的稀释过程样品的稀释过程￿￿￿￿￿￿￿v2、、取取适适量量不不同同浓浓度度梯梯度度的的稀稀释释液液，，与与已已灭灭菌菌过过熔熔化化并并冷冷却却至至50℃℃左左右右的的琼琼脂脂培培养养基基混混合合；；摇摇匀匀后后，，倾倾入入灭灭过过菌菌的的培培养养皿皿中中；；平平面面来来回回摇摇匀匀，，待待琼琼脂脂凝凝固固后，即制成可能含菌的琼脂平板后，即制成可能含菌的琼脂平板v3、、在在一一定定条条件件下下（（温温度度、、湿湿度度、、光光照照））培培养养一一定定时时间间即即可可出出现现菌菌落落（（在在表表面面或内部）或内部）v4、、挑取单个菌落，进一步做平板划线分离，便可得到纯培养物挑取单个菌落，进一步做平板划线分离，便可得到纯培养物。

v该该法法使使用用对对象象：：热热不不敏敏感感微微生生物物其其主主要要缺缺点点是是易易造造成成热热敏敏感感微微生生物物死死亡亡；；且一些严格好氧菌被固定在培养基中间缺氧气而影响生长或死亡且一些严格好氧菌被固定在培养基中间缺氧气而影响生长或死亡262728一、微生物纯培养技术一、微生物纯培养技术v纯培养纯培养(Pure culture)：微生物：微生物学中将在实验室条件下从一个细学中将在实验室条件下从一个细胞或一种细胞群繁殖得到的后代胞或一种细胞群繁殖得到的后代称为纯培养称为纯培养29二、分批培养与连续培养二、分批培养与连续培养v（一）（一）分批培养分批培养(batch culture):在一个相对独立密在一个相对独立密闭的系统中，一次性投入培养基对微生物进行接种培养闭的系统中，一次性投入培养基对微生物进行接种培养的方式一般称为分批培养由于培养系统的相对密闭性，的方式一般称为分批培养由于培养系统的相对密闭性，故分批培养也叫密闭培养（故分批培养也叫密闭培养（closed culture） 如在微生物研究中用烧瓶作为培养容器进行的微生如在微生物研究中用烧瓶作为培养容器进行的微生物培养一般是分批培养。

采用分批培养方式时，随着培物培养一般是分批培养采用分批培养方式时，随着培养时间的延长，由于系统相对密闭性，被微生物消耗的养时间的延长，由于系统相对密闭性，被微生物消耗的营养物得不到及时地补充，代谢产物未能及时排出培养营养物得不到及时地补充，代谢产物未能及时排出培养系统，其它对微生物生长有抑制作用的环境条件得不到系统，其它对微生物生长有抑制作用的环境条件得不到及时改善，使微生物细胞生长繁殖所需的营养条件与外及时改善，使微生物细胞生长繁殖所需的营养条件与外部环境逐步恶化，从而使微生物群体生长表现出从细胞部环境逐步恶化，从而使微生物群体生长表现出从细胞对新环境的适应到逐步进入快速生长，而后较快转入稳对新环境的适应到逐步进入快速生长，而后较快转入稳定期，最后走向衰亡的阶段分明的群体生长过程定期，最后走向衰亡的阶段分明的群体生长过程30（二）、连续培养（二）、连续培养连续培养方式连续培养方式v恒浊器法恒浊器法(Turbidostat)：：                                                           指不断调节流速而使细菌培养液保持恒定的指不断调节流速而使细菌培养液保持恒定的连续培养方法；主要用于获得大量菌体或与连续培养方法；主要用于获得大量菌体或与菌体相平行的代谢产物。

菌体相平行的代谢产物v 恒化器法恒化器法(Chemostat)：：                                                    指控制恒定的流速，使由于细菌生长而耗去指控制恒定的流速，使由于细菌生长而耗去的营养物质及时得到补充，培养基中营养物的营养物质及时得到补充，培养基中营养物浓度基本恒定，从而保持细菌的恒定生长速浓度基本恒定，从而保持细菌的恒定生长速率率31连连 续续 培培 养养 法法 装装 置置32恒浊与恒化培养控制装置恒浊与恒化培养控制装置33分批培养与连续培养的比较分批培养与连续培养的比较34v分批培养与连续培养的优缺点比较及其运用分批培养与连续培养的优缺点比较及其运用(p159)35三、同步培养三、同步培养v通过机械方法和调控培养条件使某一群体中的所有微通过机械方法和调控培养条件使某一群体中的所有微生物个体细胞尽可能处于同一生长和分裂周期中，从生物个体细胞尽可能处于同一生长和分裂周期中，从而使细胞群体中各个体处于分裂步调一致的生长状态，而使细胞群体中各个体处于分裂步调一致的生长状态，这种生长状态称为同步生长这种生长状态称为同步生长(synchronous growth) (synchronous growth) 。

36获得微生物同步生长的方法获得微生物同步生长的方法主要有以下两类：主要有以下两类：v ① ① 机械筛选法这一方法是利用处于同一生机械筛选法这一方法是利用处于同一生长阶段细胞的体积与大小的同一性，用过滤、长阶段细胞的体积与大小的同一性，用过滤、密度梯度离心或膜洗脱等方法收集同步生长的密度梯度离心或膜洗脱等方法收集同步生长的细胞 v ②② 诱导法这一方法是用理化条件（药物、诱导法这一方法是用理化条件（药物、营养物、温度、光照等）人为诱导控制微生物营养物、温度、光照等）人为诱导控制微生物细胞群体处于某同一生长发育阶段，以获得同细胞群体处于某同一生长发育阶段，以获得同步生长细胞步生长细胞 37四、微生物生长量的测定四、微生物生长量的测定Ø1.直接计数法（全数法）：直接计数法（全数法）：                      Ø2.间接计数法（活菌计数法）间接计数法（活菌计数法） Ø3.测定细胞物质量测定细胞物质量381.1.直接计数法（全数法）直接计数法（全数法）v计数器计数法：计数器计数法： • 血球计数板血球计数板     • 细菌计数板细菌计数板 v涂片染色计数法涂片染色计数法v 比浊法比浊法392. .间接计数法（活菌计数法间接计数法（活菌计数法））v平板菌落计数法平板菌落计数法  v液体稀释培养测数（液体稀释培养测数（Most Probable Number method ,MPN法）法） v 薄膜过滤计数法薄膜过滤计数法40平板菌落计数法平板菌落计数法41液体稀释培养测数（液体稀释培养测数（Most Probable Number method ,MPN法）法）稀稀释释度度　　　　10-3　　10-4　　10-5　　10-6　　10-7　　10-8重重复复数数　　　　 5   　　 5   　　  5  　　  5  　　  5   　　 5出出现现生生长长　　 5   　　 5   　　  5        4        1        0的管数的管数4243 薄膜过滤计数法薄膜过滤计数法v对于测定象空气、水等体积大而且含菌浓度对于测定象空气、水等体积大而且含菌浓度较低的样品中的活菌数较低的样品中的活菌数,应将待测样品通过微应将待测样品通过微孔薄膜孔薄膜(如硝酸纤维素薄膜如硝酸纤维素薄膜)过滤富集过滤富集,再与膜再与膜一起放到合适培养基或浸有培养液的支持物一起放到合适培养基或浸有培养液的支持物表面上培养表面上培养,最后可根据菌落数推算出样品含最后可根据菌落数推算出样品含菌数。

菌数44453.3.测定细胞物质量测定细胞物质量干重法干重法 含氮量测定法含氮量测定法 DNA测定法测定法 其他生理指标测定法：其他生理指标测定法：   o物质的消耗物质的消耗      o产生量产生量     o 对氧的吸收对氧的吸收      o发酵糖产酸量发酵糖产酸量   o二氧化碳的释放量二氧化碳的释放量等等461.测定细胞干重法　测定细胞干重法　　　　　            将单位体积的液体培养基中培养的将单位体积的液体培养基中培养的微生物微生物,经过滤或离心收集菌体细胞经过滤或离心收集菌体细胞,用水用水洗净附在细胞表面的残留培养基洗净附在细胞表面的残留培养基,105℃℃高温或真空下干燥至恒重高温或真空下干燥至恒重,称重称重,即可求得即可求得培养物中的总生物量培养物中的总生物量2.DNA含量测定法　含量测定法　　　　　           DNA可与可与DABA一一HCl(35.二氨基苯二氨基苯甲酸一盐酸甲酸一盐酸)溶液反应显示特殊的荧光溶液反应显示特殊的荧光根据这种荧光反应强度求得根据这种荧光反应强度求得DNA含量473.ATP含量测定法　　微生物细胞中都含有相对恒定含量测定法　　微生物细胞中都含有相对恒定量的量的ATP,而而ATP与生物量之间有一定的比例关系。

与生物量之间有一定的比例关系用适当的试剂从培养物中提取出用适当的试剂从培养物中提取出ATP,以分光光度计以分光光度计测定它的荧光素一荧光素酶反应强度测定它的荧光素一荧光素酶反应强度,经换算即可求经换算即可求得生物量得生物量4.代谢活性法　　　该法是通过测定生活细胞的代谢代谢活性法　　　该法是通过测定生活细胞的代谢活性强度来估算其生物量活性强度来估算其生物量5.蛋蛋白白质质量量测测定定法法  蛋蛋白白质质是是细细胞胞R的的主主要要组组分分，，而而蛋蛋白白质质的的含含量量是是比比较较稳稳定定的的可可以以从从蛋蛋白白质质量量的的测测定定求求出出细细胞胞物物质质量量，，或或以以测测定定芳芳香香氨氨基基酸酸量量求求蛋蛋白白质质量可以测定全氮量来求蛋白质量可以测定全氮量来求蛋白质量                                蛋白质量蛋白质量=氮量氮量×6.25；； 方法：菌体分离方法：菌体分离→洗涤洗涤→凯氏微量定氮法测定总氮含凯氏微量定氮法测定总氮含量 48第三节：环境条件对微生物生长和代谢影响第三节：环境条件对微生物生长和代谢影响                         1温度温度1.1微生物生长的温度范围微生物生长的温度范围:            根据微生物生长时对温度的要求不同，可将根据微生物生长时对温度的要求不同，可将微生物分为三大类：微生物分为三大类：　　⑴⑴低温性微生物（又分专性和兼性，专性最适低温性微生物（又分专性和兼性，专性最适5－－15℃℃，最高，最高15－－20 ℃℃ ；兼性最适；兼性最适10－－20 ℃℃ ，最高，最高30 ℃℃ 左右）左右）　　⑵⑵中温性微生物（最适中温性微生物（最适20－－40 ℃℃ ））　　⑶⑶高温性微生物（最适高温性微生物（最适45－－60 ℃℃ ））49vl l温度对微生物生长的影响温度对微生物生长的影响（（1）酶的活性）酶的活性    （（2）质膜的流动性）质膜的流动性    （（3）溶解度）溶解度vl l       最适生长温度及其意义最适生长温度及其意义v某某菌菌分分裂裂代代时时最最短短或或生生长长速速率率最最高高时时的的培培养养温温度度称称之为最适生长温。

之为最适生长温v同同一一种种微微生生物物，，最最适适生生长长温温度度并并非非是是一一切切生生理理过过程程的的最最适适温温度度，，也也就就是是说说，，最最适适生生长长温温度度并并不不等等于于得得率率最最高高时时的的培培养养温温度度，，也也不不等等于于发发酵酵速速率率或或累累积积代代谢谢产产物物最最高高时时的的培培养养温温度度，，更更不不等等于于累累积积某某一一代代谢谢产物最高时的培养温度产物最高时的培养温度50v例例1vl l 实实践践意意义义：：在在实实践践中中应应注注意意生生长长季季节节的的安安排，其主要依据是排，其主要依据是vA根据当地周年平均温度变化曲线根据当地周年平均温度变化曲线vB微生物品种的温型（最适温度）微生物品种的温型（最适温度）51.1.3利用温度的灭菌方法利用温度的灭菌方法￿    A.高温灭菌法高温灭菌法                ①① 火焰灭菌火焰灭菌(焚烧灭菌焚烧灭菌) ：常用于金属性接：常用于金属性接种工具、污染物品及实验材料等废弃物的处理种工具、污染物品及实验材料等废弃物的处理               ②② 干热灭菌干热灭菌：：160℃℃处理处理1~2h。

适用于玻适用于玻璃器皿、金属用具等耐热物品的灭菌优点：可保璃器皿、金属用具等耐热物品的灭菌优点：可保持物品的干燥持物品的干燥52B.湿热灭菌湿热灭菌: 原因原因: ①菌体蛋白质吸收热水分凝固比干热凝固菌体蛋白质吸收热水分凝固比干热凝固容易；容易；②湿热比干热传导快湿热比干热传导快,穿透力强穿透力强,能迅速能迅速提高物体内部温度提高物体内部温度③③蒸汽与物品接触蒸汽与物品接触,凝结凝结成水成水,放出潜能放出潜能,能迅速提高温度能迅速提高温度,加速微生物死加速微生物死亡               a. 高压蒸汽灭菌法高压蒸汽灭菌法                b. 常压蒸汽灭菌法常压蒸汽灭菌法                c. 煮沸消毒法煮沸消毒法 C.间歇灭菌法间歇灭菌法 D.巴氏消毒法巴氏消毒法(亦称低温消毒法亦称低温消毒法)用较低的温度（如用较低的温度（如62~63 ℃62~63 ℃，，30min30min）处理牛奶、酒类等饮料，以杀死）处理牛奶、酒类等饮料，以杀死其中的病原菌如结核杆菌、伤寒杆菌等，同时又不损其中的病原菌如结核杆菌、伤寒杆菌等，同时又不损害营养与风味的方法害营养与风味的方法5354551.4低温对微生物的影响低温对微生物的影响:￿（（1））.低于冰点的温度能杀死微生物低于冰点的温度能杀死微生物,其原因其原因:￿￿￿￿￿A.细胞体内水分转变成冰晶细胞体内水分转变成冰晶,引起细胞明显脱水；引起细胞明显脱水；￿￿￿￿￿B.冰晶对细胞结构尤其是细胞质膜的物理损伤。

冰晶对细胞结构尤其是细胞质膜的物理损伤￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿但但是是采采用用快快速速冷冷冻冻或或细细胞胞悬悬液液中中加加入入保保护护剂剂,可可以以减少冰冻对细胞的损害减少冰冻对细胞的损害￿（（2））.低低温温可可延延缓缓微微生生物物的的生生理理活活动动(故故采采用用低低温温保保藏藏微微生生物物)￿￿1.5低温下微生物生存原理低温下微生物生存原理￿A.酶在低温下仍起作用酶在低温下仍起作用￿B.低低温温微微生生物物质质膜膜中中不不饱饱和和脂脂肪肪含含量量高高(低低温温下下仍仍保保持持半半流流体体状状态态)处处于于低低温温下下大大部部分分微微生生物物代代谢谢活活动动降降低低,生生长长略略有有停停滞滞,但但仍仍能能存存活活,一一旦旦遇遇到到合合适适生生长长温温度度就就可可以以生生长繁殖长繁殖,并常在并常在4-7℃冰箱中保存冰箱中保存￿561.6超低温保藏的微生物原理超低温保藏的微生物原理(液氮保藏微生物液氮保藏微生物)￿（（1））.快快速速冰冰冻冻形形成成的的冰冰晶晶体体小小,故故对对细细胞胞损损害害小小(缓缓慢慢冷冷冻冻冰冰晶晶体大体大,微生物易死亡微生物易死亡)￿（（2））.超超低低温温保保藏藏的的微微生生物物往往往往使使用用了了防防冻冻保保护护剂剂(如如甘甘油油),可可以以降降低低脱脱水水的的有有害害作作用用,大大多多数数微微生生物物在在10%甘甘油油等等防防冻冻剂剂中中.保保存在存在-96℃左右的液氮内左右的液氮内,超低温保藏多年甚至于百年。

超低温保藏多年甚至于百年￿57v1.7冷冻、冷藏、解冻对微生物的影响冷冻、冷藏、解冻对微生物的影响 v（（1））.冷冻速度冷冻速度:冷冻速度越快存活的微生物越多冷冻速度越快存活的微生物越多,多多数食品在家庭缓慢冷冻数食品在家庭缓慢冷冻(存活微生物数量少存活微生物数量少),商业上商业上快速冷冻由于低温菌的活动快速冷冻由于低温菌的活动,常导致食物变质温常导致食物变质温度愈低腐败愈慢度愈低腐败愈慢,只有当食物被坚实地冻结后只有当食物被坚实地冻结后,微生物微生物的生长才是不可能的的生长才是不可能的 v（（2））.冷冻与电解质和渗透压有关系冷冻与电解质和渗透压有关系:当一种食物当一种食物(如如桔子汁桔子汁)冻结时冻结时,微生物将接触到比较浓缩的溶液微生物将接触到比较浓缩的溶液,由此由此而来的高渗透压和高浓度电解质就可杀死或损伤微而来的高渗透压和高浓度电解质就可杀死或损伤微生物细胞生物细胞,迅速冻结可减轻这种作用迅速冻结可减轻这种作用v（（3））.冷冻、冷藏对微生物的影响与时间和温度相关冷冻、冷藏对微生物的影响与时间和温度相关:有研究结果认为有研究结果认为,-4℃℃比对比对-15℃℃和和-24℃℃对细菌的破对细菌的破坏更大。

坏更大582水分及其可给性水分及其可给性⑴⑴水的活度　水分的影响不仅决定于含量的多少，更重水的活度　水分的影响不仅决定于含量的多少，更重要的是其可给性要的是其可给性 溶质浓度高低和固体表面对水的亲溶质浓度高低和固体表面对水的亲和力都影响水分对微生物的可给性，环境中水的可给和力都影响水分对微生物的可给性，环境中水的可给性一般以水活度来表示，通常用水的活度值性一般以水活度来表示，通常用水的活度值αw为指标环境中水对微生物的可给性环境中水对微生物的可给性αw是指在一定温度和压力是指在一定温度和压力条件下，溶液中的蒸气压（条件下，溶液中的蒸气压（P）与纯水蒸气压（）与纯水蒸气压（P0）之）之比，用下式表示：比，用下式表示：                                 P                  Αw =                                 P05960⑵⑵渗渗透透压压　　纯纯水水具具有有通通过过半半透透膜膜的的渗渗透透作作用用当当膜膜两两边边溶溶质质浓浓度度不不同同时时，，产产生生渗渗透透压压差差，，水水分分子子从从溶溶质质浓浓度度低低的的一一边边流流向向溶溶质质浓浓度度高高的的一一边边。

在在微微生生物物正正常常生生长长情情况况下下，，细细胞胞内内溶溶质质的的浓浓度度高高于于细细胞胞外外溶溶质质的的浓浓度度，，所所以以水水分分能能够够通通过过半半透透性性的的质质膜膜进进入入细细胞胞内内，，由由于于细细胞胞壁壁的的保保护护作作用用避避免免了了因因水水分分的的无无限限流流入入造造成成的的质质膜膜破破裂裂高高渗渗环环境境会会使使细细胞胞脱脱水水，，造造成成生生理理干干燥燥，，原原生生质质收收缩缩引引起起质质壁壁分分离离现现象象，，因因而而能能抑抑制制大大多多数数微微生生物物生生长长低低渗渗溶溶液液能能破破坏坏去去壁壁的的细细胞胞原生质体原生质体613　氢离子浓度（　氢离子浓度（pH））（（1)引起细胞膜电荷的变化从而影响了微生物对营养物质的吸收引起细胞膜电荷的变化从而影响了微生物对营养物质的吸收￿（（2））.影响代谢过程中酶的活性影响代谢过程中酶的活性￿（（3））.改变生长环境中营养物质的可给性及有害物质毒性改变生长环境中营养物质的可给性及有害物质毒性1.（（4））同同一一种种微微生生物物在在其其不不同同的的生生长长阶阶段段和和不不同同的的生生理理、、生生化化过过程中有不同的最适程中有不同的最适pH要求。

要求例：黑曲霉发酵：例：黑曲霉发酵：Ph2-2.5-——合成柠檬酸合成柠檬酸￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿Ph2.5——6.5以均体生长为主以均体生长为主￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿Ph》》7——合成草酸合成草酸￿•         霉菌霉菌  酵母菌酵母菌      适宜适宜pH4-9     最宜以中性偏酸最宜以中性偏酸          放线菌放线菌  细菌细菌      适宜中性或中性偏碱适宜中性或中性偏碱 •pH影响杀死微生物效果影响杀死微生物效果:                         pH〈〈4.5        80-100℃℃         10-30’                                 >4.5        105-121℃℃       40-90’ •防腐防腐         用化学的方法来抑制微生物的生长苯甲酸及其盐类常用化学的方法来抑制微生物的生长苯甲酸及其盐类常用作饮料、面包、食品的防腐青贮饲料也是用酸或细菌活动产用作饮料、面包、食品的防腐青贮饲料也是用酸或细菌活动产生的酸生的酸,防止或者抑制微生物的生长防止或者抑制微生物的生长。

 624　氧气和氧化还原电位　氧气和氧化还原电位             氧化还原电位对微生物生长有明显影响氧化还原电位对微生物生长有明显影响,其值与其值与O2分压有关分压有关,也受也受pH值的影响值的影响,pH低低,还原电位高还原电位高,pH高高,还原电位低还原电位低 ￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿在自然环境中，在自然环境中，Eh的范围在的范围在:￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿+0.82￿---0.42V￿￿￿￿￿￿￿好气性微生物　　　好气性微生物　　　+0.1V以上以上￿￿￿￿￿￿￿厌气性微生物　　　厌气性微生物　　　+0.1V以下以下           兼厌气性微生物在氧化还原电位高或低的情况下兼厌气性微生物在氧化还原电位高或低的情况下都能生长，以都能生长，以+0.1V为界，在为界，在+0.1V以上时行好氧呼吸，以上时行好氧呼吸，在在+0.1V以下时行发酵作用以下时行发酵作用            有人认为有人认为O2并不是专性厌氧菌的致死原因并不是专性厌氧菌的致死原因,主要主要是是O2所形成的高所形成的高Eh  6364vl       厌氧菌的氧毒害机制：厌氧菌的氧毒害机制：v1971 1971 J.M.McCordJ.M.McCord和和I.FridovichI.Fridovich提提出出的的关关于于专专性性厌厌氧氧生生活活的的超超氧氧化化物物歧歧化化酶酶（（Saperoxide Saperoxide dismutase dismutase ，，SODSOD））学学说说：：凡凡严严格格厌厌氧氧菌菌就就无无SODSOD活活力力，，一一般般也也无无H H2 2O O2 2酶酶活活力力；；所所有有具具细细胞胞色色素素系系统统的的好好氧氧菌菌都都具具有有SODSOD和和H H2 2O O2 2酶酶；；耐耐氧氧性性厌厌氧氧菌菌不不含含细细胞胞色色素素系系统统，，但但具具有有SODSOD活活力力而而无无H H2 2O O2 2酶酶活活力力。

在在此此基基础础上上，，他他们们认认为为，，SODSOD的的功功能能是是保保护护好好氧氧菌菌免免受受超超氧氧化化物物阴阴离离子子自自由由基基的的毒毒害害，，从从而而提提出出了了缺缺乏乏SODSOD的微生物必然只能进行专性厌氧生活的学说的微生物必然只能进行专性厌氧生活的学说v在在有有氧氧存存在在条条件件下下，，在在生生物物体体内内，，超超氧氧阴阴离离子子自自由由基基（（ O O2 2- -· · ））普普遍遍存存在在，，它它是是有有酶酶促促（（如如黄黄嘌嘌呤呤氧氧化化酶酶、、醛醛氧氧化化酶酶、、二二氢氢乳乳清清酸酸脱脱氢氢酶酶或或黄黄素素蛋蛋白白脱脱氢氢酶酶等等））方方式式形形成或非酶促方式形成：成或非酶促方式形成： O O2 2 + + e e- -——O——O2 2- -· · v超超氧氧化化物物阴阴离离子子自自由由基基是是活活性性氧氧的的形形式式之之一一，，因因有有奇奇数数电电子子，，故故带带负负电电荷荷；；它它既既有有分分子子性性质质，，又又有有离离子子性性质质；；其其性性质质极极不不稳稳定定，，化化学学反反应应力力极极强强，，在在细细胞胞内内可可破破坏坏各各种种重重要要生生物物大大分分子子和和膜膜结结构构，，还还可可形形成成其其他他活活性性氧氧化化物物，，故对生物体极其有害。

故对生物体极其有害65祛除超氧化物阴离子自由基等各种有害活性氧分子的机制祛除超氧化物阴离子自由基等各种有害活性氧分子的机制l       SOD的运用与提取的运用与提取A功能：祛除超氧化物阴离子自由基，还可防治人体衰老，自身免疫性疾病、功能：祛除超氧化物阴离子自由基，还可防治人体衰老，自身免疫性疾病、抗癌、防白内障、治疗放射病和肺气肿以及解除苯中毒等方面有一系列疗效抗癌、防白内障、治疗放射病和肺气肿以及解除苯中毒等方面有一系列疗效B提取来源：动物血液、微生物提取来源：动物血液、微生物665　辐射　辐射675.1可见光可见光:            光氧化作用光氧化作用:光线被细胞内的色素吸收光线被细胞内的色素吸收,在在有氧条件下使一些酶和其他敏感部分失活有氧条件下使一些酶和其他敏感部分失活,而杀而杀死微生物死微生物,如果无如果无O2存在存在,则对微生物没有损害则对微生物没有损害作用5.2紫外光紫外光:           波长波长200-300nm紫外光都有杀菌效能紫外光都有杀菌效能,一一般以般以250-280nm杀菌力最强杀菌力最强                           光复活作用光复活作用 缺点缺点: 穿透力弱穿透力弱,一层薄纸也可滤掉大部分一层薄纸也可滤掉大部分,只适只适应于空气的表面消毒。

应于空气的表面消毒 68紫外线（紫外线（Ultraviolet 136~3900nm））250~280nm最强；最强；  UV杀菌机理：杀菌机理：                                            1）形成胸腺嘧啶二聚）形成胸腺嘧啶二聚体；体；                         2）电离辐射作用电离辐射作用696　化学杀菌剂和抑菌剂　化学杀菌剂和抑菌剂        化学药物对微生物的影响化学药物对微生物的影响:A.高浓度杀菌；高浓度杀菌；B.低低浓度防腐浓度防腐;C.再低浓度消毒再低浓度消毒;D.某些低浓度化学物对某些低浓度化学物对微生物有刺激生长作用微生物有刺激生长作用                  1.重金属及盐类重金属及盐类                   2.有机化合物有机化合物                   3.氧化剂氧化剂                   4.卤素卤素                   5.表面活性物质表面活性物质          具有降低表面张力效应的物质叫表面活性剂具有降低表面张力效应的物质叫表面活性剂。

 碱性染料有显著的抑菌作用碱性染料有显著的抑菌作用,是由于碱性染料的阳离是由于碱性染料的阳离子与菌体羧基或磷酸基起作用子与菌体羧基或磷酸基起作用,形成弱电离的化合形成弱电离的化合物物,妨碍菌体正常代谢妨碍菌体正常代谢,扰乱菌体氧化还原作用扰乱菌体氧化还原作用,并阻并阻碍芽孢的形成碍芽孢的形成  7071v7抗代谢物（抗代谢物（antimetabolite））v是是指指一一类类在在化化学学结结构构上上与与细细胞胞内内必必要要代代谢谢物物（（特特别别是是生生长长因因子子））的的结结构构相相似似，，并并可可干干扰扰正正常常代代谢谢活活动动的的化化学学物物质v例例如如磺磺胺胺类类药药物物与与细细菌菌的的一一种种生生长长因因子子对对氨氨基基笨笨甲甲酸酸高高度相似，因此两者间发生竞争性拮抗作用度相似，因此两者间发生竞争性拮抗作用P180-181)728. 抗生素（抗生素（antibiotics））            是是一一类类由由微微生生物物或或其其他他生生物物生生命命活活动动过过程程中中合合成成的的次次生生代代谢谢或或其其人人工工衍衍生生物物，，它它们们在在很很低低的的浓浓度度是是就就能能抑抑制制或或干干扰扰它它种种生生物物的的生生命命活活动动，，因因而而可可做做优优良良的的化学治疗剂。

化学治疗剂vl l       若干抗生素及其作用机制（若干抗生素及其作用机制（P183））v1抑制细胞壁合成：青霉素抑制细胞壁合成：青霉素v2引起细胞壁降解引起细胞壁降解v3干扰细胞膜干扰细胞膜v4抑制蛋白质合成：氯霉素抑制蛋白质合成：氯霉素v5抑制抑制DNA合成合成v6抑制抑制DNA复制复制v7抑制抑制RNA转录转录v8抑制抑制RNA合成合成731微生物产生抗药性的原因：微生物产生抗药性的原因：v（（1））细细胞胞质质膜膜透透性性改改变变，，使使药药物物不不能能透透过过细细胞胞膜如四环素抗性菌株如四环素抗性菌株- -委内瑞拉链霉菌委内瑞拉链霉菌v（（2）） 把药物作用的靶位加以修饰和改变把药物作用的靶位加以修饰和改变 如如抗抗磺磺胺胺类类药药物物与与二二氢氢叶叶酸酸合合成成酶酶的的改改变变（（敏敏感感- -不不敏感）敏感） 链霉素与核糖体链霉素与核糖体30S30S亚基（结合亚基（结合- -不结合）不结合）v（（3）产生一种能使药物失去活性的酶产生一种能使药物失去活性的酶 如转乙酰酶可使氯霉素乙酰化如转乙酰酶可使氯霉素乙酰化v（（4）形成）形成“救护途径救护途径”v（（5）） 通通过过主主动动外外排排系系统统把把进进入入细细胞胞内内的的药药物物泵出细胞外。

泵出细胞外742避免或解决抗药性问题的办法避免或解决抗药性问题的办法v（（1）） 第一次使用的药物量要充足第一次使用的药物量要充足v（（2）） 避避免免在在一一个个时时期期或或长长期期使使用用同同种种抗抗生素v（（3）） 不不同同的的抗抗生生素素（（或或与与其其他他药药物物））混混合使用合使用v（（4）） 对现有的抗生素进行改造对现有的抗生素进行改造 （（5 5）筛选新的更有效的抗生素）筛选新的更有效的抗生素 75     第四节：第四节：微生物的控制微生物的控制    Microbial growth and     Environment76一一 些些 基基 本本 术术 语语v化疗化疗(Chemotherapy)v灭菌灭菌(Sterilization)v抑制抑制(Inhibition) v死亡死亡(Death) v防腐防腐(Antisepsis) v消毒消毒(Dis-infection) 77化疗化疗(chemotherapy)v是指利用具有选择性的化学物质如磺是指利用具有选择性的化学物质如磺胺、抗生素等对生物体内部被微生物胺、抗生素等对生物体内部被微生物感染的组织或病变细胞进行治疗，以感染的组织或病变细胞进行治疗，以杀死组织内的病原微生物或病变细胞，杀死组织内的病原微生物或病变细胞，但对机体本身无毒害作用的治疗措施但对机体本身无毒害作用的治疗措施。

78灭菌（灭菌（sterilization)v是指利用某种杀死物体中包括芽孢在是指利用某种杀死物体中包括芽孢在内的所有微生物的一种措施内的所有微生物的一种措施.79抑制抑制(inhibition)           是在亚致死剂量因子作用下导致是在亚致死剂量因子作用下导致微生物生长的停止，但在移去这种因微生物生长的停止，但在移去这种因子后生长仍可以恢复的生物学现象子后生长仍可以恢复的生物学现象80死亡死亡(death)        是在致死剂量因子或亚致死剂量因是在致死剂量因子或亚致死剂量因子长时间作用下，导致微生物生长能子长时间作用下，导致微生物生长能力不可逆丧失，即使这种因子移去后力不可逆丧失，即使这种因子移去后生长仍不能恢复的生物学现象生长仍不能恢复的生物学现象81防腐（防腐（antisepsis)v        是在某些化学物质或物理因子作是在某些化学物质或物理因子作用下，能防止或抑制微生物生长的一用下，能防止或抑制微生物生长的一种措施，它能防止食品腐败或防止其种措施，它能防止食品腐败或防止其它物质霉变它物质霉变82消毒（消毒（disinfection)           是利用某种方法杀死或灭活物质或物是利用某种方法杀死或灭活物质或物质中所有病原微生物的一种措施质中所有病原微生物的一种措施,它可以它可以起到防止感染或传播的作用起到防止感染或传播的作用.83一、温度一、温度v最低生长温度最低生长温度:                                                               指微生物能进行繁殖的最低温度界限。

指微生物能进行繁殖的最低温度界限v 最适生长温度：最适生长温度：                                                    指使微生物达到最大生长速度的温度指使微生物达到最大生长速度的温度 v 最高生长温度：最高生长温度：                                                  指微生物能生长繁殖的最高温度界限指微生物能生长繁殖的最高温度界限v 致死温度：致死温度：   是指能使是指能使 微生物死亡的最低温度界限微生物死亡的最低温度界限                                                 v 致死时间：致死时间：                                                         在一定温度下杀死微生物所需要的最短时间在一定温度下杀死微生物所需要的最短时间848586温度对微生物生长速率影响的规律温度对微生物生长速率影响的规律 8788利用高温灭菌的方法利用高温灭菌的方法v干热灭菌干热灭菌 v湿热灭菌湿热灭菌 v巴斯德灭菌巴斯德灭菌89干热灭菌干热灭菌v干热灭菌法：干热灭菌法：160℃℃处理处理1~2h。

适用于适用于玻璃器皿、金属用具等耐热物品的灭菌玻璃器皿、金属用具等耐热物品的灭菌优点：可保持物品的干燥优点：可保持物品的干燥v灼热灭菌法：常用于金属性接种工具、灼热灭菌法：常用于金属性接种工具、污染物品及实验材料等废弃物的处理污染物品及实验材料等废弃物的处理90湿湿 热热 灭灭 菌菌v煮沸消毒法：煮沸消毒法：100 ℃℃，，15min以上v 高压蒸汽灭菌法：高压蒸汽灭菌法：1.05kg/cm2（（15b/in）的）的蒸汽压，蒸汽压，121℃℃处理处理15~30minv 间隙灭菌法：用流通蒸汽反复多次处理的灭间隙灭菌法：用流通蒸汽反复多次处理的灭菌法 v巴斯德消毒法：用较低的温度（如巴斯德消毒法：用较低的温度（如62~63 ℃℃，，30min）处理牛奶、酒类等饮料，以杀死其中）处理牛奶、酒类等饮料，以杀死其中的病原菌如结核杆菌、伤寒杆菌等，同时又不的病原菌如结核杆菌、伤寒杆菌等，同时又不损害营养与风味的方法损害营养与风味的方法91巴斯德灭菌巴斯德灭菌v即用较低的温度即用较低的温度( (如用如用62℃~63℃62℃~63℃，处理，处理30min30min、、若以若以71℃71℃则处理则处理15min)15min)处理牛奶、酒类等饮料，处理牛奶、酒类等饮料，以杀死其中的病原菌如结核杆菌、伤寒杆菌等，以杀死其中的病原菌如结核杆菌、伤寒杆菌等，但又不损害营养与风味。

处理后的物品应迅速但又不损害营养与风味处理后的物品应迅速冷却至冷却至10℃10℃左右即可饮用这种方法只能杀死左右即可饮用这种方法只能杀死大多数腐生菌的营养体而对芽孢无损害此法大多数腐生菌的营养体而对芽孢无损害此法是基于结核杆菌的致死温度为是基于结核杆菌的致死温度为62℃15min62℃15min而规而规定的这种消毒法系巴斯德发明，故称巴斯德定的这种消毒法系巴斯德发明，故称巴斯德消毒法 v现不断提高灭菌温度缩短灭菌时间，以提高生现不断提高灭菌温度缩短灭菌时间，以提高生产效率100多多℃℃几秒钟9293pHpH对微生物生长的影响对微生物生长的影响v由于氢离子与细胞膜上的酶相互作用由于氢离子与细胞膜上的酶相互作用,氢氢离子也影响细胞壁中的酶活性离子也影响细胞壁中的酶活性; vpH值影响培养基中有机化合物的离子化值影响培养基中有机化合物的离子化,从而间接影响微生物从而间接影响微生物;v pH值影响营养物质的溶解度值影响营养物质的溶解度;v pH影响代谢产物的积累影响代谢产物的积累; 抑制杂菌生长抑制杂菌生长. 9495pHpH对有机酸渗入细胞的影响对有机酸渗入细胞的影响96三、湿度、渗透压和水活度三、湿度、渗透压和水活度v湿度一般是指环境空气中含水量的多少，有时湿度一般是指环境空气中含水量的多少，有时也泛指物质中所含水份的量。

一般的生物细胞也泛指物质中所含水份的量一般的生物细胞含水量在含水量在70％％~90%湿润的物体表面易长微湿润的物体表面易长微生物，这是由于湿润的物体表面常有一层薄薄生物，这是由于湿润的物体表面常有一层薄薄的水膜，微生物细胞实际上就生长在这一水膜的水膜，微生物细胞实际上就生长在这一水膜中放线菌和霉菌基内菌丝生长在水溶液或含中放线菌和霉菌基内菌丝生长在水溶液或含水量较高的固体基质中，气生菌丝则曝露于空水量较高的固体基质中，气生菌丝则曝露于空气中，因此，空气湿度对放线菌和霉菌等微生气中，因此，空气湿度对放线菌和霉菌等微生物的代谢活动有明显的影响物的代谢活动有明显的影响 9798四、氧和氧化还原电位四、氧和氧化还原电位v氧氧 v氧化还原电位氧化还原电位99氧氧v根据氧与微生物生长的关系可将微生物根据氧与微生物生长的关系可将微生物分为：分为： v好氧性微生物好氧性微生物v 微好氧性微生物微好氧性微生物 v氧的忍耐型微生物氧的忍耐型微生物v 兼性厌氧性微生物兼性厌氧性微生物v 专性厌氧性微生物专性厌氧性微生物100101氧对厌氧微生物产生氧对厌氧微生物产生毒害作用的机理毒害作用的机理v产生超氧化物产生超氧化物 v产生过氧化氢产生过氧化氢 vO2 + e -   →   O2- vO2-+H2O2 → O2 + OH - + OH·v2O2- + 2H +→ H2O2 + O2 v2H2O2 → 2 H2O + O2102氧化还原电位势氧化还原电位势(Eh)v好氧微生物：好氧微生物：> +0.1 V；最适；最适+0.3~+0.4V；；v 厌氧微生物：厌氧微生物：<-0.1V; v产甲烷细菌：产甲烷细菌： -330 mV；；103微生物生长过程中培养基氧化还原微生物生长过程中培养基氧化还原电位的变化电位的变化104五、氧以外的气体五、氧以外的气体v氮气－－固氮微生物氮气－－固氮微生物 vCO2－－自养型微生物－－自养型微生物v H2－－具有氢酶的微生物－－具有氢酶的微生物v CH4－－甲烷氧化菌－－甲烷氧化菌v 其他其他105六、辐射六、辐射(Radiation)106紫外线（紫外线（Ultraviolet 136~3900nm））v250~280nm最强；最强；  vUV杀菌机理：杀菌机理：                                            1）形成胸腺嘧啶二聚体；）形成胸腺嘧啶二聚体；                         2）电离辐射作用。

电离辐射作用107七、超声波七、超声波v超声波可通过其高频率震动与细胞振超声波可通过其高频率震动与细胞振动的不和谐而造成细胞周围环境的局动的不和谐而造成细胞周围环境的局部真空，导致细胞周围压力的极大变部真空，导致细胞周围压力的极大变化，这种压力变化促使细胞破裂，引化，这种压力变化促使细胞破裂，引起机体死亡起机体死亡v 微生物细胞破碎常用方法微生物细胞破碎常用方法108八、化学药物八、化学药物v1.重金属盐类：重金属盐类：0.1% HgCl2、、AgNO3等等v 2.氧化剂：氧化剂：KMnO4、、H2O2、、Cl2等等 v3.还原剂：甲醛等还原剂：甲醛等v 4.表面活性剂：表面活性剂： 乙醇、酚、来苏儿等乙醇、酚、来苏儿等 v5.其它化学药物：其它化学药物： 1%KOH、、1%H2SO4 结结晶紫等晶紫等 v6.化学疗剂：抗生素、抗代谢物化学疗剂：抗生素、抗代谢物109第第 五五 节节 微生物对环境的适应与抗性微生物对环境的适应与抗性     Microbial adoption andresistance to Environment110微生物对环境的反应微生物对环境的反应v一、微生物的趋向性一、微生物的趋向性 v二、微生物的抗性二、微生物的抗性Ø 微生物的抗药性微生物的抗药性 Ø微生物对高温的抗性微生物对高温的抗性 Ø微生物对极端微生物对极端pH的抗性的抗性 Ø微生物对重金属离子毒害的抗性微生物对重金属离子毒害的抗性111一、微生物的趋向性一、微生物的趋向性v趋化性（趋化性（chemotaxis））：：           微生物对不同种类的化学物质或不同浓度微生物对不同种类的化学物质或不同浓度的化学物质溶液所产生的一种向性或背向性的化学物质溶液所产生的一种向性或背向性的一种特征。

的一种特征  v趋光性（趋光性（phototaxis）：）：          尤指光合细菌对光的反应尤指光合细菌对光的反应.112微生物的运动微生物的运动v鞭毛运动鞭毛运动 v螺旋体式运动螺旋体式运动v 滑行运动滑行运动 v变形虫式运动变形虫式运动113微生物的趋氧与避氧性生长现象微生物的趋氧与避氧性生长现象114二、微生物的抗逆性二、微生物的抗逆性 v抗逆性（抗逆性（stress resistance）是指微生物对其生存生）是指微生物对其生存生长不利的各种环境因素的抵抗和忍耐能力的总称当长不利的各种环境因素的抵抗和忍耐能力的总称当微生物处于对其生存生长不利的逆境微生物处于对其生存生长不利的逆境(environmental stress)时，由于微生物不象动物那样可通过远距离运时，由于微生物不象动物那样可通过远距离运动逃离逆境，即使某些微生物有一定的运动能力，其动逃离逆境，即使某些微生物有一定的运动能力，其运动距离也十分有限因而，微生物的抗逆主要通过运动距离也十分有限因而，微生物的抗逆主要通过自身的生理与遗传适应机制来实现自身的生理与遗传适应机制来实现 v微生物中的抗性，研究较多的主要是与人类实践关系微生物中的抗性，研究较多的主要是与人类实践关系密切的抗性，如抗药性、抗热性、耐高渗透压、耐酸、密切的抗性，如抗药性、抗热性、耐高渗透压、耐酸、耐重金属离子等。

耐重金属离子等 115（一）抗药性（一）抗药性v微生物对以抗生素为主的药物的抗性简称为微生物对以抗生素为主的药物的抗性简称为抗药性当某种抗生素长期作用于一些敏感抗药性当某种抗生素长期作用于一些敏感（病原）微生物时，微生物通过遗传适应，（病原）微生物时，微生物通过遗传适应，对特定抗生素表现出抗药性对特定抗生素表现出抗药性v 抗药性的途径：抗药性的途径： §1 1．抗性细胞产生酶，使药物失去活性．抗性细胞产生酶，使药物失去活性 §2 2．修饰和改变药物作用靶位．修饰和改变药物作用靶位  §3．改变细胞对药剂的渗透性与增强外排作用．改变细胞对药剂的渗透性与增强外排作用 §4．形成救护途径．形成救护途径116微生物抗药的遗传机理微生物抗药的遗传机理v微生物抗药的机理微生物抗药的机理——遗传变异遗传变异  ü 发生突变发生突变   ü染色体重组染色体重组 ü  改变遗传性改变遗传性   ü自然选择自然选择117（二）、微生物对高温的抗性（二）、微生物对高温的抗性v嗜高温菌（高度好热菌）：嗜高温菌（高度好热菌）：>75℃℃ v嗜亚高温菌嗜亚高温菌(中度好热菌中度好热菌): 55℃℃~75℃℃118119高温菌耐高温机理高温菌耐高温机理v酶对热稳定酶对热稳定 v核酸核酸G+Cmol%较高较高,Tm值较大值较大v 细胞膜长链脂肪酸含量高细胞膜长链脂肪酸含量高,主要是一些分主要是一些分支的长链饱和脂肪酸支的长链饱和脂肪酸(17, 18和和19碳原子碳原子) v保护因子保护因子,如金属离子如金属离子(Mg2+,Ca2+等等)和一和一些低分子物质如多胺等些低分子物质如多胺等120121（三）、微生物对极端（三）、微生物对极端pHpH的抗性的抗性v极端极端pH条件条件: pH<4.0或或>9.0v 机理机理: 还不完全了解。

一般认为是还不完全了解一般认为是由于细胞膜对氢离子的不透性所引由于细胞膜对氢离子的不透性所引起而对于嗜碱菌则认为是通过主起而对于嗜碱菌则认为是通过主动分泌动分泌OH -离子的方式保持细胞内离子的方式保持细胞内pH在中性范围在中性范围122（四）、微生物对重金属离子毒害（四）、微生物对重金属离子毒害的抗性的抗性     微生物一般对重金属的需要量极为微量，微生物一般对重金属的需要量极为微量，在在0.1mg/L或更少即可满足，并有一定的刺激或更少即可满足，并有一定的刺激生长的作用过量产生毒害但也有某些微生长的作用过量产生毒害但也有某些微生物可生长在浓度已大大超过对生物产生毒生物可生长在浓度已大大超过对生物产生毒性的高含量重金属的环境中性的高含量重金属的环境中    在高浓度环境中藻类、真菌、原生动物、在高浓度环境中藻类、真菌、原生动物、和细菌都有抗高浓度重金属的种类和细菌都有抗高浓度重金属的种类123微生物对重金属离子毒害的微生物对重金属离子毒害的抗性机理抗性机理v改变细胞膜透性，阻止金属离子进入细胞改变细胞膜透性，阻止金属离子进入细胞 v产生某种螯合剂如胞外多糖，抵抗金属离子的产生某种螯合剂如胞外多糖，抵抗金属离子的毒害毒害 v通过酶促反应，使有毒物质转变成无毒化合物通过酶促反应，使有毒物质转变成无毒化合物124 第　五　章第　五　章 微生物的生长和环境条件微生物的生长和环境条件 　　　　 结　　束结　　束 125。