微生物的生長與環(huán)境條件微生物的生長與環(huán)境條件本章主要內(nèi)容純培養(yǎng)微生物的生長。微生物的個體生長和分化。環(huán)境條件對微生物生長的影響。微生物的生長與環(huán)境條件一、純培養(yǎng)微生物的生長微生物的生長與環(huán)境條件相關(guān)概念

生長：是細胞體積、內(nèi)含物和細胞數(shù)目的增加，對單細胞微生物而言，是指細胞內(nèi)的原生質(zhì)和各種細胞結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)增加。

繁殖：產(chǎn)生新一代的過程。對單細胞微生物而言，細胞分裂導(dǎo)致細胞數(shù)目的增加也是繁殖。

純培養(yǎng)：從一個細胞繁殖得到的后代稱為繁殖。

微生物的生長與環(huán)境條件獲得純培養(yǎng)的方法稀釋分離法稀釋平皿分離法平皿劃線分離法單細胞挑取法利用選擇性培養(yǎng)基分離（一般還要經(jīng)過劃線分離法進行純化）通過控制某些環(huán)境因素純化菌種微生物的生長與環(huán)境條件微生物的生長與環(huán)境條件圖7-2平皿劃線分離法

A.扇形劃線;B.連續(xù)劃線;C.方格劃線

微生物的生長與環(huán)境條件方法應(yīng)用范圍液體稀釋法適用與培養(yǎng)細胞較大的微生物固體稀釋平皿法即可定義,有可定量,用途廣泛平皿劃線分離和涂布分離法方法簡便,多用于分離細菌組織分離法高等真菌及植物病原菌單細胞挑取法局限于高等專業(yè)化的科學(xué)研究利用選擇培養(yǎng)基法適用于分離某些生理類型較特殊的微生物表7-1微生物純培養(yǎng)分離方法的比較

微生物的生長與環(huán)境條件細菌群體生長的測量細胞數(shù)量的測定細胞總數(shù)的測定?；罴毦鷶?shù)量的測定細胞生物量的測定測定細胞干重法

DNA含量測定法

ATP含量測定法代謝活性法微生物的生長與環(huán)境條件細胞總數(shù)的測定（totalcount)

顯微鏡直接計數(shù)法：適用于細菌等單細胞微生物群體比濁法：原理是懸浮液中細胞數(shù)量越多，濁度越大，在一定濃度范圍內(nèi)，懸液中的細菌細胞濃度與光密度成正比，與透光度成反比。微生物的生長與環(huán)境條件用Petroff-Hausser計數(shù)器直接計數(shù)微生物的生長與環(huán)境條件活細菌數(shù)量的測定（viablecount)稀釋平皿測數(shù)法。最大概率法（mostprobablenumber,MPN)濃縮法（濾膜法）。微生物的生長與環(huán)境條件稀釋平板計數(shù)法微生物的生長與環(huán)境條件最大或然數(shù)法微生物的生長與環(huán)境條件稀釋度10~-310~-410~-510~-610~-710~-8重復(fù)數(shù)555555出現(xiàn)生長的管數(shù)555410最大或然數(shù)法計算微生物的生長與環(huán)境條件分批培養(yǎng)中細菌群體的生長細菌群體的生長曲線微生物的生長與環(huán)境條件細菌群體的生長周期根據(jù)微生物的生長速率（growthrateconstant），即每小時的分裂代數(shù)不同，一般可以將典型生長曲線分為延滯期、指數(shù)期、穩(wěn)定期和衰亡期。

微生物的生長與環(huán)境條件

A延滯期(lagphase)特點：生長速率常數(shù)等于零；細胞形態(tài)變大或增長；核酸含量提高；合成代謝活躍，易產(chǎn)生誘導(dǎo)酶；對外界不良條件反應(yīng)敏感。影響因素：接種齡；接種量；培養(yǎng)基成分微生物的生長與環(huán)境條件B指數(shù)期(exponentialphase)特點：生長速率常數(shù)最大；細胞進行平衡生長，菌體內(nèi)各成分最均勻；酶系活躍，代謝旺盛

在指數(shù)

期三個最重要的參數(shù)是繁殖代數(shù)；生長速率常數(shù)；代時。

影響因素：菌種；營養(yǎng)成分；營養(yǎng)物濃度；培養(yǎng)溫度微生物的生長與環(huán)境條件C穩(wěn)定期(stationaryphase)特點：生長速率常數(shù)等于0。穩(wěn)定期到來的原因：①營養(yǎng)物尤其是生長限制因子的耗盡；②營養(yǎng)物的比例失調(diào)，如C/N不合適；③酸、醇、毒素等有害代謝產(chǎn)物的積累；④pH、氧化還原電勢等物化條件越來越不適宜。微生物的生長與環(huán)境條件D衰亡期（declinephase）特點：整個群體出現(xiàn)負增長（R為負值）。原因：主要是外界的環(huán)境對繼續(xù)生長越來越不利，從而引起細胞內(nèi)的分解代謝大大超過合成代謝，繼而導(dǎo)致菌體死亡。

微生物的生長與環(huán)境條件以二分裂的細菌為代表，假設(shè)細菌培養(yǎng)體在對數(shù)期to時的總菌數(shù)為No，那么到ｔ時的菌數(shù)Nt＝No×2n；式中ｎ為to到ｔ這段時間內(nèi)細菌的繁殖代數(shù)。如果用G來表示世代時間(或倍增時間):即群體細胞數(shù)量增加一倍需要的時間，則：

------------------G＝(t-to)/n(1)

----∵------------Nt＝No×2n

----∴------------logNt＝ｎlog2＋logNo

------------------ｎ＝〔logNt－logNo〕/log2=logNt/N0/0.301(2)

將(2)代入(1)式得：

------------------G＝0.301(t-t0)/logNt/N0(3)

----通過實驗可測得No、Nt和時間ｔo、ｔ，由(3)式可計算出供試微生物的世代時間G。微生物的生長與環(huán)境條件細菌群體生長的連續(xù)培養(yǎng)

當(dāng)微生物以單批培養(yǎng)的方式培養(yǎng)到指數(shù)期后期時，一方面以一定的速度連續(xù)流進新鮮的培養(yǎng)基，并立即攪拌均勻；另一方面以同樣的流速不斷流出培養(yǎng)物。這樣，培養(yǎng)物就達到了動態(tài)平衡，微生物可以長期保持在指數(shù)期的平衡生長狀態(tài)和穩(wěn)定的生長速率上，這種培養(yǎng)方法就叫連續(xù)培養(yǎng)（continuousculture）。

微生物的生長與環(huán)境條件連續(xù)培養(yǎng)兩種方式

恒化培養(yǎng)：通過控制培養(yǎng)液的添補速度來保持培養(yǎng)菌體的恒定的生長速度。采用的培養(yǎng)液是一種低濃度的限制性養(yǎng)料。

恒濁培養(yǎng)：根據(jù)細菌生長導(dǎo)致培養(yǎng)液中濁度變化來調(diào)節(jié)添補新鮮培養(yǎng)液的流速，從而保持培養(yǎng)基恒定的渾濁度，以控制菌數(shù)的恒定。

微生物的生長與環(huán)境條件連續(xù)培養(yǎng)法裝置示意圖微生物的生長與環(huán)境條件二、微生物個體的生長和分化微生物的生長與環(huán)境條件細胞生長周期

—是指細胞從上一次分裂結(jié)束到下一次分裂結(jié)束的過程。

真核細胞的生長周期

分裂期(G1)：指上一次分裂結(jié)束之后到DNA復(fù)制之前的時期。

S期：DNA復(fù)制期，細胞要完成全部染色體中DNA的復(fù)制和組蛋白的合成。

G2期：DNA復(fù)制完成后到細胞分裂前的間隔期。

M期：指有絲分裂時期。原核生物生長周期

準備期（I，有時沒有）復(fù)制期（R）

分裂期（D）

微生物的生長與環(huán)境條件細菌芽孢的形成過程微生物的生長與環(huán)境條件階段特征0營養(yǎng)細胞ⅠDNA變濃稠Ⅱ細胞質(zhì)膜內(nèi)陷形成芽孢隔膜，將細胞分成大小不同的兩部分Ⅲ前階段形成的較大部分細胞膜繼續(xù)沿著小的細胞部分延伸并逐步將它包圍，形成具有雙層膜的前芽孢Ⅳ初生皮層在前芽孢的雙層膜之間形成，此時伴有DPA的合成與鈣離子吸收。皮層主要是有肽聚糖組成。同時，在初生皮層形成過程中開始合成外壁。Ⅴ外膜形成Ⅵ皮層形成，芽孢繼續(xù)發(fā)育形成具有對熱和化學(xué)藥物等特殊抗性的芽孢，芽孢成熟。Ⅶ營養(yǎng)細胞自溶，芽孢游離而出。細菌芽孢的形成階段微生物的生長與環(huán)境條件三、環(huán)境條件對微生物生長和代謝的影響微生物的生長與環(huán)境條件四個主要的環(huán)境因子溫度酸堿度水可給性氧氣微生物的生長與環(huán)境條件微生物生長的溫度類型微生物類型

生長溫度范圍（℃）最低

最適

最高分布的主要處所低溫型專性嗜冷-125～1515～20兩極地區(qū)兼性嗜冷-5～010～2025～30海水及食品冷藏箱中溫型10～2025～4040～50哺乳動物生活的環(huán)境高溫型嗜熱3045～6070堆肥和沼氣發(fā)酵池等極端嗜熱3070～90100以上溫泉和沿洋底火山口等微生物的生長與環(huán)境條件溫度對細菌生長率的影響微生物的生長與環(huán)境條件

EnzymesexhibitaQ10sothatwithinasuitabletemperaturerangetherateofenzymeactivitydoublesforevery10'Criseintemperature.微生物的生長與環(huán)境條件注意

最適生長溫度是指某微生物群體生長繁殖速度最快的溫度，代時也最短。

但它不等于發(fā)酵的最適溫度，也不等于積累代謝產(chǎn)物的最適溫度，更不等于積累某一代謝產(chǎn)物的最適溫度。在較高溫度條件下，細胞分裂雖然較快，但維持的時間不長，容易老化。相反，在較低溫度下，細胞分裂較慢，但維持時時間較長，結(jié)果細胞的總產(chǎn)量反而較高。同樣，發(fā)酵速度與代謝產(chǎn)物積累量之間也有類似的關(guān)系微生物的生長與環(huán)境條件菌名最適生長溫度最適發(fā)酵溫度積累產(chǎn)物的最適溫度灰色鏈霉(Streptomycesgriseus)

(產(chǎn)鏈霉素菌種)37℃28℃----產(chǎn)黃青霉(Penicilliumchrysogenum)

(產(chǎn)青霉素菌種)30℃25℃20℃北京棒桿菌(Corynebacteriumpekinese)

A.S1299(谷氨酸產(chǎn)生菌)32℃33～35℃----微生物的生長與環(huán)境條件水可給性（wateravailability)水活度：表示環(huán)境中水對微生物生長可給性高低的指標，用aw表示。aw值實質(zhì)上是以小數(shù)來表示與溶液或含水物質(zhì)平衡時的空氣的相對濕度，即在相同溫度和壓力條件下，密閉容器中該溶液的水飽和蒸汽壓與純水飽和蒸汽壓的比值。

aw＝Ｐ/Ｐ0＝RH×100

----式中：P為溶液或含水物質(zhì)的蒸汽壓

----------P0為純水的蒸汽壓

----------RH為空氣的相對濕度

微生物的生長與環(huán)境條件微生物生長所要求的水活度aw通常在0.66～0.99之間，細菌生長的最適aw＝0.93～0.99，大多數(shù)酵母菌生長的最適aw＝0.88～0.91，絲狀真菌在aw＝0.8左右微生物的生長與環(huán)境條件滲透壓正常細胞質(zhì)壁分離細胞微生物的生長與環(huán)境條件微生物pH值最低最適最高氧化硫硫桿菌

嗜酸乳桿菌

大豆根瘤菌

原褐固氮菌

亞硝酸細菌

硝化細菌

放線菌

酵母菌

黑曲霉1.0

4.0～4.6

4.2

4.5

7.0

3.8

5.0

3.0

1.52.0～2.8

5.8～6.6

6.8～7.0

7.4～7.6

7.8～8.6

6.5～7.5

7.0～8.0

4.8～6.0

5.0～6.04.0～6.0

6.8

11.0

9.0

9.4

12.0

10.0

8.0

9.0不同微生物對氫離子濃度的適應(yīng)范圍微生物的生長與環(huán)境條件氧氣對微生物生長的影響按照微生物與氧氣的關(guān)系，把它們分成好氧菌（aerobe）和厭氧菌（anaerobe）兩大類，并可繼續(xù)分為五類：專性好氧菌（strictaerobe）：必須在有分子氧的條件下才能生長，有完整的呼吸鏈，以分子氧作為最終的氫受體，細胞含超氧化物歧化酶和過氧化氫酶。如綠濃桿菌、白喉桿菌等。兼性厭氧菌（facultativeaerobe）：在有氧或無氧條件下均能生長，但有氧條件下生長得更好。如釀酒酵母、普通變性桿菌。微生物的生長與環(huán)境條件氧氣對微生物生長的影響微好氧菌（mircoaerophilicbacteria）：只能在較低氧分壓下（0.01～0.03巴）才能正常生長的微生物。如霍亂弧菌。