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微生物的生长与环境条件

微生物的生长与环境条件

细胞学、生理学、生物化学研究的好材料
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分离处于相同生长阶段的同步细胞 方法： 1. 机械分离法
过滤法、区带离心法、膜洗脱子细胞法 2. 诱导法
温度法、养料法、其他方法 3. 解除抑制法
大量稀释，解除抑制剂对细胞合成的抑制
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3. 连续培养（continuous-flow culture）
指数期，输入培养液，移去培养物，无限期延长指 数生长期
第八章 微生物的生长 与环境条件
（Microbial Growth and the Environment）
1
内容
• 微生物的生长和测定方法*＃ • 环境条件对微生物生长的影响* • 微生物细胞的分化
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第一节 微生物的生长和测定方法*＃
3
一. 微生物生长的定义 微生物的生长（Growth）：在合适的外界环
境条件下，微生物个体或群体中主要化学 组分的平衡增长。 生长的外部表现：个体数量的增加和群体生 物量（biomass）的增长。
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二. 微生物生长的测定方法
1. 总数测定（total count）
1）显微镜直接计数法 原理：计数室内细胞数 / 计数室体积 2）比浊法 原理：菌悬液中的细胞浓度与光密度（OD）成正比
什么方法？ 3. 比较杀菌、消毒、防腐和化学治疗的异同，并举
例说明。
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第二节 环境条件对微生物生长的 影响
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一. 温度
微生物生长的温度范围-12℃～100℃以上。 不同微生物对温度的具体要求不同 生长繁殖具有最低、最高、最适温度 最适温度不一定是代谢的最适温度
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一）微生物生长的温度类型
微生物类型
低温 型
中温 型
微生物的生长及影响因素ppt课件

微生物的生长及影响因素ppt课件


几种抗生素产生菌的生长与发酵的最适pH
抗生素产生菌 灰色链霉菌 红霉素链霉菌 产黄青霉 金霉素链霉菌 龟裂链霉菌
灰黄青霉
生长最适pH 6.3~6.9 6.6~7.0 6.5~7.2 6.1~6.6 6.0~6.6 6.4~7.0
合成抗生素最适pH 6.7~7.3 6.8~7.3 6.2~6.8 5.9~6.3
优点 高效 自控 产品质量较稳定 节约了大量动力、人力、水和蒸汽
缺点 菌种易于退化 易遭杂菌污染 营养物的利用率低
四、影响微生物生长的主要因素
温度 氧气 pH 渗透压 水活度
1、温度
基本原理 温度通过影响蛋白质、核酸等生物大分子的结构与功能 以及细胞膜的流动性及完整性来影响微生物的生长、繁殖和 新陈代谢。 过高的环境温度会导致蛋白质或核酸的变性失活 过低的环境温度会抑制酶活力，降低细胞的新陈代谢活 动。 应用：高温灭菌，低温保藏菌种。
微生物生长的最低aw
细菌 一般：0.90~0.98 嗜盐菌：0.75
酵母菌 一般；0.87~0.91 高渗酵母：0.61~0.65
霉菌 一般：0.80~0.87 耐旱菌：0.65~0.75
若干事物的aw
新鲜水果：0.97~0.99 鲜肉（家畜）：0.97 面包：0.86 蔗糖饱和液：0.76 大米、面粉（含水量14%）：0.65 奶粉：0.2
延长对数生长期，有利于形成大量的微生物细胞 采用连续培养
延长稳定期，有利于代谢产物积累 根据细胞内含物判断菌龄； 根据生长期控制培养条件。
三、连续培养
连续培养：当微生物以单批培养的方式培养到对数期 的后期时，一方面以一定速度连续流进新鲜培养基， 并立即搅拌均匀；另一方面，利用溢流的方式，以同 样的流速不断流出培养物。这样，培养物就达到动态 平衡，其中的微生物可长期保持在指数期的平衡生长 状态和稳定的生长速率上。
微生物生态(共36张PPT)

微生物生态(共36张PPT)

量很少（10～103／ml ）。
典型的清水型微生物以化能自养微生物和光能自养微生物为主，如硫 细菌、铁细菌和衣细菌等，以及含有光合色素的蓝细菌、绿硫细 菌和紫细菌等。霉菌中水霉属和绵霉属的一些种可生长于腐烂的 有机残体上。藻类以及一些原生动物在水面生长。
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（2）腐败型水生微生物
清水由于流入了大量的人畜排泄物、生活污物和工业废水等，因 此有机物的含量大增，同时也夹入了大量外来的腐生细菌.
Nacl中。
7. 抗辐射微生物 对辐射这一不良环境因素有抗性的微生物。
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第三节 微生物与生物环境间的关系
自然环境中的微生物一般都不是单独存在的。生物 间的关系既多样又复杂。微生物与生物环境间的关 系分为：
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一、互生
两种可单独生活的微生物，当它们在一起时，通过各自 代谢活动而有利于对方，或偏利于一方的生活方式。
1、为微生物提供了良好的营养。 2、土壤覆盖阻挡了紫外线对微生物的杀伤。 3、满足了微生物对水分的要求。 4、土壤pＨ值范围－之间。 5、温度、季节与昼夜温差不大。 6、土壤颗粒空隙间充满着空气和水分。 7、适宜的渗透压。
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土壤具备了各种微生物生长发育所需要的营养、 水分、空气、酸碱度、渗透压和温度等条件，所 以土壤是微生物生活的良好环境。
4. 嗜碱微生物（嗜碱菌） 能专性生活在pH 10-11的碱性条件下而不能生活在中性条件
下的微生物。
5. 嗜压微生物（嗜压菌） 必须生长在高静水压环境中的微生物。均为原核微生物。
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6. 嗜盐微生物（嗜盐菌）
必须在高盐浓度下才能生长的微生物。一般Nacl浓度 3% 左右，盐杆菌等极端嗜盐菌必须生活在12-30%
害的微生物，称为正常菌群 .
《环境工程微生物学》PPT演示课件

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生理生化试验
通过测定微生物的代谢产物、酶活性 等生理生化指标，推断其种类和代谢 特性。
培养法
通过特定的培养基和培养条件，使微 生物得以生长繁殖，进而观察其菌落 形态、生长速度等特征，进行微生物 的分离、纯化和计数。
现代微生物检测技术
分子生物学方法
利用PCR、基因芯片等技术，检测微生物特定基因序列的存在和表 达情况，实现快速、灵敏的微生物检测和鉴定。
常见环境工程微生物实验操作
微生物的分离与纯化
介绍从环境样品中分离和纯化微生物的方法和步骤，如平板划线 法、稀释涂布法等。
微生物的培养与计数
详细讲解微生物的培养条件、培养基的配制以及微生物的计数方法 ，如平板计数法、比浊法等。
微生物的生理生化实验
介绍常见的微生物生理生化实验，如糖发酵实验、蛋白质分解实验 等，用于鉴定不同种类的微生物。
微生物燃料电池在环境治理中潜力挖掘
微生物燃料电池原理
介绍微生物燃料电池的工 作原理及基本构造。
在环境治理中的应用
阐述微生物燃料电池在废 水处理、土壤修复等方面 的应用实例。
技术ห้องสมุดไป่ตู้战与解决方案
分析微生物燃料电池在实 际应用中面临的技术挑战 ，并提出相应的解决方案 。
未来发展方向
探讨微生物燃料电池在环 境治理中的未来发展方向 及潜在应用前景。
环境工程领域的微生物技术应用需要稳定的微生物群落支持，如何维持
群落稳定性是未来的研究重点。
03
环境因子对微生物技术的影响
环境因子如温度、pH值等对微生物的生长和代谢具有重要影响，如何
优化环境因子条件以提高微生物技术的处理效果需要进一步探讨。
THANKS
感谢观看
环境工程微生物学前沿研究
《微生物生长规律》PPT课件

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2. 微生物的同步生长
目前使用的方法： （1）电子显微镜观察细胞的超薄切片
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（2）同步培养（synchronous culture ）技术
设法使某一群体中的所有个体细胞尽可能都处于
同样细胞生长和分裂周期中，通过分析此群体在各阶 段的生物化学特性变化，来间接了解单个细胞的相
应变化规律。
④ 合成代谢十分活跃，核糖体、酶类和ATP合成加速， 易产生各种诱导酶；
⑤ 对外界不良条件如NaCl溶液浓度、温度和抗生素等理 化因素反应敏感。
细胞处于活跃生长中，只是分裂迟缓。
在此阶段后期，少数细胞开始分裂，曲线略有上升。
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2. 迟缓期出现的原因
调整代谢
微生物接种到一个新的环境，暂时缺乏分解和催化 有关底物的酶，或是缺乏充足的中间代谢产物等。为产 生诱导酶或合成中间代谢产物，就需要一段适应期。
以培养时间为横座标
作图
以菌数为纵座标
得到的一条反映细菌在整个培养期间菌数变化规律的曲线！
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延滞期
指数期
稳定期
衰亡期
根据微生物的生长速率常数（growthrateconstant），即
每小时的分裂次数（R）的不同，一般可把典型生长曲线粗分为
延滞期、指数期、稳定期和衰亡期等4个时期 。
工业微生物
第六节微生物的生长规律
微生物的特点： 个体微小
肉眼看到或接触到的微生物是成千上万个 单个的微生物组成的群体。
微生物接种是群体接种，接种后的生长是 微生物群体繁殖生长。
对细菌群体生长规律的了解是对其进行研究与利用的基础
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微生物的生长繁殖ppt课件

微生物的生长繁殖ppt课件

2、发酵工业应尽量延长该期，以达到较高 菌体密度。
3、生理代谢及遗传研究的最佳时期。 4、观察研究细菌的性状均应选用该期细菌，
可获得准确结果。
精品
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细菌的稳定期
由于对数期细菌大量增殖，使营养物质消耗，酸、醇、 毒素或过氧化氢等有害代谢产物累积，PH、氧化还原 电势等环境条件改变，细菌繁殖速度下降。
有些菌丝体会发生自溶。
精品
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病毒的复制周期
病毒以自我复制方式进行繁殖。
自我复制:病毒以基因组为模板，在DNA聚合酶或RNA 聚合酶以及其他必要因素作用下，经过复杂的生化合 成过程，复制出子代病毒的基因组，病毒的基因组则 以转录、翻译过程，合成大量的病毒结构蛋白质并装 配成完整的病毒颗粒，以出芽或细胞裂解方式释放到 细胞外，在感染其他细胞。这种增殖方式即为自我复 制。
病毒在易感细胞中的复制步骤包括：吸附、穿入、脱 壳、生物合成、组装、成熟和释放等。
病毒完成一个复制周期约10小时。
精品
29
小结
微生物生长繁殖的条件 个体生长繁殖的特点 群体生长繁殖规律
➢ 单细胞微生物的生长曲线 ➢ 丝状真菌的生长曲线 ➢ 病毒的复制周期
精品
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➢ 每种微生物有适合自己生长的PH三基点值， 例如：大肠杆菌：最低PH是3；最适6-8；最 高9.5。
精品
5
适宜的酸碱度（PH）
碱性微生物（多数细菌、放线菌。）
喜欢偏酸的环境，细菌：7-7.5.霍乱弧菌8.0-酸环境，霉菌：最适PH4.0-5.8；酵母菌：3.86.0.
该阶段细菌生长迅速，细胞每分裂一次的代时 短，进行平衡生长，菌体内酶系活跃，代谢旺 盛，呈几何级数增加，在生长曲线图上活菌数 量呈直线上升，达到顶峰。
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该时期有几个特点： 生长繁殖的速度几乎等于零。 细胞形态增大； 细胞内RNA尤其是rRNA含量增高，原生质呈嗜碱性。 合成代谢活跃，核糖体、酶类和ATP的合成加快，易 产生诱导酶。 对外界不良条件反应敏感。
影响适应期长短的因素很多
菌种的菌龄 菌龄即“种子”(inoculum)的群体生长 年龄，亦即它处在生长曲线上的哪一个阶段。 接种量 接种量的大小明显影响适应期的长短。 培养基成分
在稳定期时，细胞开始贮存糖原、异染颗粒和脂肪 等贮藏物；多数芽孢杆菌在这时开始形成芽孢；有的 微生物在稳定期时还开始合成抗生素等次生代谢产物。
衰亡期（decline phase或death phase）
特点 死亡速率大于生长速率 菌体开始自溶 细胞形态多样，染色性改变
生产上 要掌握发酵时间
Lg 细胞数/ml x2 x1
t1 t2 培养时间
指数期生长的数学模型
繁殖代数 n=3.322(lgx2-lgx1) 生代长时速G=率常数tR2-=t31.322(tl2g-xt21-lgx1)
3.322(lgx2-lgx1)
影响指数期的因素
菌种 营养成分 营养物浓度 培养温度
稳定期（stationary phase）
Part 1 微生物的生长 Part 2 环境条件对微生物的影响 Part 3 微生物的控制
概念
生长：细胞体积的增大； 繁殖：细胞数量的增加 ✓ 单细胞微生物
生长与繁殖难以区分，以群体数目的增加 作为生长的标志。 ✓ 多细胞丝状微生物
细胞物质量的增加作为生长的标志，通过 形成孢子（有性与无性）使得个体数目的增 加叫作繁殖
（一）水活度的概念
AW=P/PO 式中: P —— 一定温度下基质环境的水蒸汽压 Po —— 相同温度下纯水的水蒸汽压
（二）适合在不同水活度下生长的微生物
一些微生物主要类群的最低水分活度(AW)
氧气对微生物生长的影响
需氧微生物（aerobe）
绝大多数丝状真菌、放线菌和部分细菌属于这个类型。
特点
生长速率几乎等于死亡速率，细胞浓度不增加。 基质大量消耗，代谢物大量积累。
生产上 尽量延长稳定期
稳定期到来的原因主要是： ①营养物尤其是生长限制因子的耗尽； ②营养物的比例失调，例如C/N比值不合适等； ③酸、醇、毒素或H2O2等有害代谢产物的累积； ④pH、氧化还原势等物化条件越来越不适宜等等。
2、低温对微生物的影响
降低酶活性。大多数微生物活动降低、休眠，甚至死亡。 少数能正长。
细胞内水分转变为冰晶体,引起细胞明显脱水,而不能 存活。
细胞内形成的冰晶对微生物细胞产生机械性的伤害。

注意:
✓微生物不同，反应不同 ✓冷冻速度不同，反应不同 ✓冷冻和解冻交替，比一直冷冻更易死亡。 ✓环境条件不同，反应不同：pH低、水分多，死亡快； 糖 、盐、蛋白质、脂肪含量高则死亡慢。
厌氧微生物（anaerobe）
主要是一些细菌属于这一类群，如梭状芽孢杆菌属（Clostridium）、 产甲烷杆菌属（Matharobacterium）等。
兼性厌氧微生物（facultative aerobe）
低温用于食品保藏
低温保藏是食品贮藏中，品质下降最低的一种贮藏方法。 寒冷温度：（14-7℃） 嗜冷微生物能生长，但生长 比较慢 ，贮藏有效期比较短，贮藏果蔬食品。 冷藏温度：（7-0℃）（常用4-8℃） 嗜冷微生物能缓慢生长，多数病原菌不能生长 ，保藏 有效期较短，贮藏食品：肉、禽蛋、乳品、果蔬等。 冻藏温度：低于0℃（常用-18℃） 几乎可以阻止所有微生物的生长，可进行长期贮藏，但 食品品质。
微生物的分离与纯培养
▪ 微生物的分离
✓ 稀释平板法 ✓ 划线法 ✓ 单细胞分离法 ✓ 选择培养基分离法
▪ 微生物的纯培养
✓ 分批培养与连续培养 ✓ 厌氧培养
物理因素
温度 水分活度 氧气和氧化还原电位 辐射作用
化学因素
pH值 可抑制或杀灭微生物的常见化学物
生物因素对微生物生长的影响
一般把典型生长曲线划分为适应期、对数增长期 （指数期）、稳定期和衰亡期等四个时期。
该生长曲线只适用于单细胞微生物，包括细菌和酵 母菌。
注：图中隐藏链接
适应期（adaptive phase）
适应期的出现，可能是因为在接种到新鲜培养液的 细胞中，一时还缺乏分解或催化有关底物的酶，或是缺 乏充足的中间代谢物。
微生物生长的测定
全数测定 ✓ 计数器法 ✓ 比浊法 活菌计数 ✓ 稀释平板法（膜过滤法） ✓ 液体稀释培养法 ✓ 细胞物质量的测定（间接测定法）
4. Direct Microscopic Count
Counting chamber of known volume
大家有疑问的，可以询问和交流
生产上——尽量缩短延滞期
增加接种量 适龄菌种（对数生长期） 用与培养菌种相同组成分的培养基
对数增长期 (logarithmic phase)
又称为指数增长期（exponential phase），是指在生长 曲线中，紧接着适应期的一个细胞以几何级数速度分裂 的一段时期。
对数增长期有以下几个特点： 生长繁殖的速度很快，世代时间均匀一致； 酶系活跃，代谢旺盛。 菌细胞的形态特征均匀一致，最代表种的特征； 此时期内的微生物的生化特性均匀一致，并且典型。
温度影响微生物生长的一般规律
➢ 最低温度：微生物能生长的温度低限 ➢ 最适温度：微生物生长繁殖速度最快的温度 ➢ 最高温度：微生物能生长的温度高限
不同微生物类群适应的温度范围
高温和低温对微生物的影响
1、高温的影响
引起菌体蛋白质等大分子物质的变性
影响高温效应的因素 菌种与菌龄
高温延续的时间 菌体所处介质 菌体密度
可以互相讨论下，但要小声点
Dilution Results
干重法 含氮量法 DNA法 生理指标测定法
把一定微生物接种到一定量的液体培养基中，在一 定条件下进行一次性培养，定时取样测定活菌数， 以活菌数的对数值为纵坐标，以培养时间为横坐标， 就可以画出一条有规律的曲线，这就是微生物的典 型生长曲线（growth curve）。