五微生物營養(yǎng)

1、1會計(jì)學(xué)五微生物營養(yǎng)五微生物營養(yǎng) 在微生物生命活動中，須不斷與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換才能維持正常的生長繁殖。微生物從環(huán)境中吸收的，能夠滿足其生長繁殖和進(jìn)行各種生理活動所需要的物質(zhì)，稱為營養(yǎng)物質(zhì)(Nutrient)；微生物吸收和利用營養(yǎng)物質(zhì)的過程稱為營養(yǎng)(Nutrition)。 二、營養(yǎng)物質(zhì) 三、微生物的營養(yǎng)類型 一、微生物細(xì)胞的化學(xué)組成 牛牛文庫文檔分享微生物細(xì)胞微生物細(xì)胞水：水：70%-90%干物質(zhì)干物質(zhì)無機(jī)鹽無機(jī)鹽有機(jī)物有機(jī)物蛋白質(zhì)、糖、脂、核酸、蛋白質(zhì)、糖、脂、核酸、維生素等及其降解產(chǎn)物維生素等及其降解產(chǎn)物細(xì)菌：細(xì)菌：7585%，芽孢：，芽孢：5560%酵母菌：酵母菌：7085%絲狀真菌：

2、絲狀真菌：8590%，孢子：，孢子：39%微生物細(xì)胞的元素組成：主要元素主要元素：碳、氫、氧、氮、磷、硫、氯、鈉、鉀、鎂、鈣等碳、氫、氧、氮、磷、硫、氯、鈉、鉀、鎂、鈣等 ；微量元素微量元素：鐵、鋅、錳、鉬、硒、鈷、銅、鎢、鎳、硼等。鐵、鋅、錳、鉬、硒、鈷、銅、鎢、鎳、硼等。牛牛文庫文檔分享 微生物細(xì)胞的化學(xué)組成與其它生物相似，由C、H、O、N、和K、Ca、P、S等大量元素及微量元素（Mn、B、Fe、Zn）所組成的有機(jī)或無機(jī)物構(gòu)成，這些物質(zhì)主要由以下六大類營養(yǎng)物質(zhì)提供： 1.碳源 2.氮源 3.能源4.生長因素5.無機(jī)鹽6.水 營養(yǎng)物質(zhì)的類型營養(yǎng)物質(zhì)的類型牛牛文庫文檔分享 微生物所能利用的碳源

3、范圍是很寬的，從簡單的無機(jī)物如：CO、CO2到復(fù)雜的含碳有機(jī)化合物都能作為微生物的碳源。有機(jī)碳源可為化能有機(jī)營養(yǎng)型微生物細(xì)胞提供碳骨架和能源，化能無機(jī)營養(yǎng)型微生物一般只能以CO2作為碳源。碳碳源源糖類糖類單糖單糖寡糖寡糖多糖多糖葡萄糖、半乳糖、果糖、木糖等葡萄糖、半乳糖、果糖、木糖等麥芽糖、蔗糖、乳糖、棉子糖等麥芽糖、蔗糖、乳糖、棉子糖等淀粉、糖原、纖維素、幾丁質(zhì)等淀粉、糖原、纖維素、幾丁質(zhì)等有機(jī)酸有機(jī)酸甲酸、乙酸、檸檬酸、乳酸等甲酸、乙酸、檸檬酸、乳酸等醇醇甲醇、乙醇、甘露醇、甘油等甲醇、乙醇、甘露醇、甘油等醛醛有機(jī)碳源無機(jī)碳源甲醛甲醛、乙醛等乙醛等其他其他脂肪、氨基酸、烴類、脂肪、氨基酸、

4、烴類、CH4等等CO32-、CO2、CO化能有機(jī)營養(yǎng)型化能無機(jī)營養(yǎng)型和少數(shù)化能有機(jī)營養(yǎng)型牛牛文庫文檔分享 主要提供微生物氮素營養(yǎng)來源，有的氮源也可作為某些微生物的能源。從分子態(tài)氮、無機(jī)氮化物到復(fù)雜的含氮有機(jī)物均可被微生物利用，但不同的微生物所能利用的氮源各異。根據(jù)微生物對氮源利用的差異，可以將微生物分為三種類型：固氮微生物 氨基酸自養(yǎng)型微生物 氨基酸異養(yǎng)型微生物 牛牛文庫文檔分享 指能為微生物的生命活動提供最初的能量來源的營養(yǎng)物質(zhì)或輻射能。 微生物所需的能源譜比較簡單： 化能異養(yǎng)微生物的能源（同碳源） 能源譜 化合物 光能 有機(jī)物 無機(jī)物 化能自養(yǎng)微生物的能源（不同于碳源） 光合型微生物的能源

5、 自養(yǎng)型微生物（如硝酸鹽細(xì)菌、硫細(xì)菌、氫細(xì)菌和鐵細(xì)菌等）的能源物質(zhì)都是一些還原態(tài)的無機(jī)物，如NH4+、NO2-、S、H2S、H2和Fe2+等。 牛牛文庫文檔分享 是指一類需要量極少，但對微生物正常代謝必不可少，而微生物又不能由簡單有機(jī)物自行合成的物質(zhì)。包括維生素、氨基酸、核苷等有機(jī)物。 牛牛文庫文檔分享 微生物需要的無機(jī)鹽可以分為主要元素（大量元素）和微量元素兩大類。（1 ）主要元素 包括P、K、Ca、Mg、S、Na等六種，這些元素分別參與細(xì)胞結(jié)構(gòu)物質(zhì)的組成、能量轉(zhuǎn)移、物質(zhì)代謝以及調(diào)節(jié)細(xì)胞原生質(zhì)的膠體狀態(tài)和細(xì)胞透性等。 （2）微量元素 包括Fe、B、Mn、Cu、Zn、Mo、Co等。這些元素多是

6、輔酶和輔基的元素成分或酶的激活劑。微生物對于微量元素的需要量極少，自來水和其它營養(yǎng)成分中的含量即可滿足需要。微量元素過多反而對微生物產(chǎn)生毒害作用。 牛牛文庫文檔分享 水是一切生命必需的營養(yǎng)成分，離開了水，微生物和其它生物均不能生長。 水作為許多營養(yǎng)物質(zhì)的溶劑，對于保持細(xì)胞正常的膠體狀態(tài)、吸收養(yǎng)分、排泄廢物以及進(jìn)行各種代謝活動都是必不可少的。 牛牛文庫文檔分享 微生物的營養(yǎng)要求比高等生物復(fù)雜，營養(yǎng)類型多樣。根據(jù)獲得碳源、能源、氫或電子供體的方式不同，可將微生物區(qū)分為四種營養(yǎng)類型：光能無機(jī)營養(yǎng)型光能有機(jī)營養(yǎng)型化能無機(jī)營養(yǎng)型化能有機(jī)營養(yǎng)型 牛牛文庫文檔分享 又稱為光能自養(yǎng)型。是一類具有光合色素，能夠

7、利用光作為能源，以水或還原態(tài)無機(jī)物作為供氫體，同化CO2的微生物。 根據(jù)其所需供氫體的不同，可以將其分為兩種類型： 產(chǎn)氧的光合作用不產(chǎn)氧的光合作用牛牛文庫文檔分享 如藻類和藍(lán)細(xì)菌，其細(xì)胞內(nèi)含有葉綠素，可以光作為能源，以水作為供氫體，還原CO2合成細(xì)胞物質(zhì)。其反應(yīng)通式為： CO2+ H2OCH2O+ O2（2）不產(chǎn)氧的光合作用 光合細(xì)菌細(xì)胞中含有與葉綠素類似的菌綠素，但不能進(jìn)行以水為供氫體的非環(huán)式光合磷酸化作用，也不能產(chǎn)生氧氣。在光合作用的過程中，以還原態(tài)無機(jī)硫化物（H2S、S或S2O32-等）作為氫或電子供體來同化CO2，合成細(xì)胞物質(zhì)。其代表性反應(yīng)是： CO2+ H2SCH2OH2O+ S光能

8、光能 葉綠素 光能光能 菌綠素 牛牛文庫文檔分享 又稱為光能異養(yǎng)型。是一類以光作為能源，以簡單有機(jī)物（如有機(jī)酸、醇等）為作供氫體，同化CO2的特殊微生物類群。CO2+ 2CH3CH(OH)CH3CH2O+光能+ 2CH3COCH3H2O 如紅螺菌（Rhodospirillum）以異丙醇作供氫體： 牛牛文庫文檔分享 亦稱化能自養(yǎng)型，是一類通過氧化無機(jī)物獲得能量，并以CO2作為唯一或主要碳源的微生物。硝化細(xì)菌 硫細(xì)菌 鐵細(xì)菌 氫細(xì)菌 根據(jù)被氧化的無機(jī)物的種類，可將化能無機(jī)營養(yǎng)型微生物分為四個類型： 牛牛文庫文檔分享 化能異養(yǎng)型。是一類能利用有機(jī)物作為能源和碳源的微生物。腐生性微生物 寄生性微生物

9、兼性 在自然界中，這類微生物的種類最多（包括絕大多數(shù)細(xì)菌、所有的真菌、原生動物以及病毒），作用最強(qiáng)。此類微生物根據(jù)營養(yǎng)來源的方式不同又可分為三種類型： 牛牛文庫文檔分享 指利用已死亡生物的有機(jī)物生長發(fā)育的微生物。如枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）、青霉（Penicillium）。 寄生性微生物(paratrophy) 指需要生活在活的生物體上的微生物。如噬菌體、蛭弧菌（Bdellovibrio）。 兼性(facultive paratrophy) 指既能在活的生物體上寄生，也能在死的有機(jī)質(zhì)上生長發(fā)育的微生物。如大腸桿菌（Escherichia coli）。牛牛文庫文檔分享表5

10、-2 微生物的營養(yǎng)類型營養(yǎng)類型營養(yǎng)類型能源能源供氫體供氫體基本碳源基本碳源實(shí)例實(shí)例光能無機(jī)營養(yǎng)型光能無機(jī)營養(yǎng)型（光能自養(yǎng)型）（光能自養(yǎng)型）光光無機(jī)物無機(jī)物CO2藍(lán)細(xì)菌、紫硫藍(lán)細(xì)菌、紫硫細(xì)菌、綠硫細(xì)菌細(xì)菌、綠硫細(xì)菌光能有機(jī)營養(yǎng)型光能有機(jī)營養(yǎng)型（光能異養(yǎng)型）（光能異養(yǎng)型）光光有機(jī)物有機(jī)物CO2及簡及簡單有機(jī)物單有機(jī)物紫色無硫細(xì)菌紫色無硫細(xì)菌化能無機(jī)營養(yǎng)型化能無機(jī)營養(yǎng)型（化能自養(yǎng)型）（化能自養(yǎng)型）無機(jī)物無機(jī)物無機(jī)物無機(jī)物CO2硝化細(xì)菌、硫化細(xì)硝化細(xì)菌、硫化細(xì)菌、鐵細(xì)菌、氫細(xì)菌菌、鐵細(xì)菌、氫細(xì)菌化能有機(jī)營養(yǎng)型化能有機(jī)營養(yǎng)型（化能異養(yǎng)型）（化能異養(yǎng)型）有機(jī)物有機(jī)物有機(jī)物有機(jī)物有機(jī)物有機(jī)物絕大多數(shù)細(xì)菌和絕

11、大多數(shù)細(xì)菌和全部真核微生物全部真核微生物牛牛文庫文檔分享 微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)的方式依據(jù)微生物的類群和營養(yǎng)物質(zhì)的種類，可分為吞噬作用和滲透吸收作用兩大類。一、吞噬作用二、滲透吸收作用牛牛文庫文檔分享 大多數(shù)原生動物直接以細(xì)胞膜包圍并吞食營養(yǎng)物質(zhì)，稱為吞噬作用?？蛇M(jìn)一步分為:吞噬作用吞噬作用胞飲作用胞飲作用牛牛文庫文檔分享 微生物主要以滲透吸收方式從環(huán)境中獲取營養(yǎng)物質(zhì)。細(xì)胞壁對營養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸不起多大作用，但可阻擋分子量大于600Dal的物質(zhì)透過。細(xì)胞膜是控制營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入和代謝產(chǎn)物排出的主要屏障，具有選擇性的吸收作用，在營養(yǎng)物質(zhì)運(yùn)輸?shù)倪^程中起決定性作用。物質(zhì)運(yùn)物質(zhì)運(yùn)輸方式輸方式細(xì)胞膜上細(xì)胞膜上無無載

12、體蛋白載體蛋白細(xì)胞膜上細(xì)胞膜上有有載體蛋白載體蛋白單純擴(kuò)散單純擴(kuò)散不消耗能量不消耗能量消耗能量消耗能量促進(jìn)擴(kuò)散促進(jìn)擴(kuò)散運(yùn)輸后物質(zhì)分子不變運(yùn)輸后物質(zhì)分子不變運(yùn)輸后物質(zhì)分子改變運(yùn)輸后物質(zhì)分子改變主動運(yùn)輸主動運(yùn)輸基團(tuán)轉(zhuǎn)位基團(tuán)轉(zhuǎn)位牛牛文庫文檔分享 或稱被動運(yùn)輸(Passive transport)，是由于細(xì)胞膜內(nèi)外物質(zhì)的濃度差而產(chǎn)生的物理擴(kuò)散作用。 擴(kuò)散是非特異性的，擴(kuò)散速度取決于多方面的因素，如營養(yǎng)物質(zhì)的濃度差、分子大小、PH值、溫度等。營養(yǎng)物的擴(kuò)散使細(xì)胞內(nèi)外的物質(zhì)濃度差不斷減小，直到二者達(dá)到動態(tài)平衡。以這種方式運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)不多，主要是H2O，溶解于水的氣體分子，如O2、CO2和小的極性分子，如尿素、

13、乙醇、甘油等。單純擴(kuò)散的特點(diǎn)： （1）不需要滲透酶的參與。 （2）不需消耗能量，運(yùn)輸?shù)膭恿κ前麅?nèi)外的物質(zhì)濃度差。 （2）不能逆濃度梯度運(yùn)輸，運(yùn)輸?shù)乃俣染徛?牛牛文庫文檔分享 或稱協(xié)助擴(kuò)散，是在滲透酶的參與下，由于細(xì)胞膜內(nèi)外的物質(zhì)濃度差而產(chǎn)生的物理擴(kuò)散作用。 糖、氨基酸、硫酸鹽等物質(zhì)是通過此種方式運(yùn)輸?shù)?。促進(jìn)擴(kuò)散的特點(diǎn)： （1）需要滲透酶的參與，具有特異性。 （2）運(yùn)輸過程不需消耗能量，運(yùn)輸?shù)膭恿κ俏镔|(zhì)濃度差。 （3）不能逆濃度梯度運(yùn)輸，能提高轉(zhuǎn)運(yùn)速度，提前達(dá)到動態(tài)平衡，但不改變平衡點(diǎn)。 （4）如被運(yùn)輸物質(zhì)的濃度高，會出現(xiàn)飽和效應(yīng)。 牛牛文庫文檔分享 是在代謝能的推動下，通過細(xì)胞膜上的滲透酶參

14、與，逆濃度梯度吸收營養(yǎng)物質(zhì)的過程。 主動運(yùn)輸?shù)乃俣瓤?，是微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)的主要方式，也是微生物在自然界營養(yǎng)物質(zhì)缺乏的環(huán)境中得以正常生存的重要原因之一。如乳糖的運(yùn)輸。主動運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)： （1）需滲透酶的參與，具特異性。（2）需消耗能量。（3）能逆濃度梯度運(yùn)輸。（4）能改變物質(zhì)運(yùn)輸?shù)钠胶恻c(diǎn)。牛牛文庫文檔分享 又叫維克多利亞磷酸化作用，是在主動運(yùn)輸營養(yǎng)物質(zhì)（如糖）的過程中，同時使其磷酸化的一種特殊運(yùn)輸方式。 基團(tuán)轉(zhuǎn)位目前僅在原核生物中發(fā)現(xiàn)，以大腸桿菌和金黃色葡萄球菌研究得較多。這些細(xì)菌的細(xì)胞膜上存在一種磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)（PTS），能使糖在進(jìn)入細(xì)胞膜的同時發(fā)生磷酸化。磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)由酶、酶、因子和熱穩(wěn)定

15、性蛋白（HPr）組成，并與磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）相偶聯(lián)。除酶位于細(xì)胞膜，其余均存在于細(xì)胞質(zhì)中。酶和因子具有底物的特異性，酶和HPr具可溶性，但無專一性。 牛牛文庫文檔分享（1）在細(xì)胞質(zhì)中，PEP + HPr 酶,Mg2+ HPrP + PA （2）在細(xì)胞質(zhì)中，HPrP + 因子 因子P + HPr（3）在細(xì)胞膜上，因子P + 糖 酶 糖P + 因子 基團(tuán)轉(zhuǎn)位在營養(yǎng)物質(zhì)運(yùn)輸?shù)耐瑫r使其磷酸化。磷酸化的糖進(jìn)入細(xì)胞后，可立即參與合成或分解代謝，避免了細(xì)胞內(nèi)糖濃度過高?；鶊F(tuán)轉(zhuǎn)位的特點(diǎn)： （1）需滲透酶的參與，具特異性。（2）需消耗能量。（3）能逆濃度梯度運(yùn)輸。（4）可改變物質(zhì)運(yùn)輸?shù)钠胶恻c(diǎn)，被運(yùn)輸物質(zhì)

16、發(fā)生了化學(xué)變化。牛牛文庫文檔分享 在微生物的生命活動中，必須提供一定的營養(yǎng)條件才能滿足其生長要求。在自然條件下，微生物主要從生長環(huán)境中吸收營養(yǎng)物，而在人工培養(yǎng)條件下，微生物所需的營養(yǎng)物是以培養(yǎng)基提供的。 培養(yǎng)基是由人工配制而成的，適于某些微生物生長繁殖或積累代謝產(chǎn)物的營養(yǎng)基質(zhì)。一、培養(yǎng)基的分類二、培養(yǎng)基的配制過程牛牛文庫文檔分享 培養(yǎng)基種類繁多，分類方法也不同，主要介紹三種分類方法：（1）天然培養(yǎng)基1、根據(jù)營養(yǎng)成分的了解程度 是利用一些無法確切了解其化學(xué)成分的動物、植物或微生物體或其提取物配制成的培養(yǎng)基。如培養(yǎng)細(xì)菌的牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、培養(yǎng)酵母菌的麥芽汁培養(yǎng)基。 天然培養(yǎng)基的優(yōu)點(diǎn)是取材方便、營

17、養(yǎng)豐富、種類多樣、配制方便；缺點(diǎn)是成分不穩(wěn)定，也不十分了解，在進(jìn)行精密的科學(xué)實(shí)驗(yàn)時，重復(fù)性差。因此，天然培養(yǎng)基只適合于配制實(shí)驗(yàn)室用的各種基礎(chǔ)培養(yǎng)基和工業(yè)生產(chǎn)用的種子培養(yǎng)基及發(fā)酵培養(yǎng)基。 牛牛文庫文檔分享 是利用化學(xué)成分完全已知的化學(xué)純的物質(zhì)（或試劑）配制而成的培養(yǎng)基。如培養(yǎng)細(xì)菌的葡萄糖銨鹽培養(yǎng)基，培養(yǎng)放線菌的高氏1號培養(yǎng)基（淀粉硝酸鹽培養(yǎng)基）和培養(yǎng)真菌的查氏培養(yǎng)基（蔗糖硝酸鹽培養(yǎng)基）。 合成培養(yǎng)基的優(yōu)點(diǎn)是成分精確、重演性高；缺點(diǎn)是價格較貴，配制繁瑣。一般用于營養(yǎng)代謝、生理生化、遺傳育種、菌種鑒定和生物測定等定量要求較高的研究中。牛牛文庫文檔分享 是指既含有天然成分又含有純化學(xué)試劑的培養(yǎng)基。如培

18、養(yǎng)真菌的PDA培養(yǎng)基。牛牛文庫文檔分享（1）固體培養(yǎng)基（Solid medium） 外觀呈固體狀態(tài)的培養(yǎng)基，稱為固體培養(yǎng)基。 根據(jù)培養(yǎng)基的物理狀態(tài)，可把培養(yǎng)基分成三類。 實(shí)驗(yàn)室所用的固體培養(yǎng)基一般是加入1.5-2.0%的瓊脂（Agar）制成的。瓊脂是從一種稱為石花菜的海藻中提取出來的、由半乳糖的硫酸酯單體聚合而成的高分子化合物。絕大多數(shù)微生物都不能分解利用它，而且瓊脂的熔點(diǎn)為96，凝固點(diǎn)為40，無毒、無味，是一種優(yōu)良的凝固劑。也可加入5-12%的明膠作為凝固劑。牛牛文庫文檔分享 當(dāng)凝固劑的用量低于正常值時，容器中的培養(yǎng)基在倒放時不致流下，而在劇烈的振蕩下則會破散，這種培養(yǎng)基稱為半固體培養(yǎng)基。一

19、般是加入0.2-0.5%的瓊脂（Agar）制成的。 半固體培養(yǎng)基在微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中有許多獨(dú)特的用途，如細(xì)菌的運(yùn)動性觀察（半固體穿刺接種），噬菌體效價測定（雙層平板法），微生物趨化性研究，各種厭氧菌的培養(yǎng)以及菌種保藏等。牛牛文庫文檔分享 是指呈液體狀態(tài)的培養(yǎng)基。 在實(shí)驗(yàn)室中，液體培養(yǎng)基主要用于研究微生物的生理、代謝和獲取大量菌體；在生產(chǎn)上，絕大多數(shù)發(fā)酵都采用液體培養(yǎng)基。牛牛文庫文檔分享（1）選擇培養(yǎng)基 是根據(jù)某種微生物的特殊營養(yǎng)要求或其對某種化學(xué)或物理因素的抗性而設(shè)計(jì)的培養(yǎng)基。其功能是使混合菌樣中的劣勢菌變成優(yōu)勢從而提高該菌的篩選效率。 常用的選擇培養(yǎng)基如分離真菌的馬丁氏培養(yǎng)基，分離固氮菌的阿須貝

20、培養(yǎng)基等。牛牛文庫文檔分享 是在培養(yǎng)基中加入能與微生物的代謝產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)的指示劑，或使某種不溶性的營養(yǎng)物分解而形成透明圈，從而用肉眼就能將所需的微生物區(qū)分出來的培養(yǎng)基。 常見的鑒別性培養(yǎng)基如伊紅美藍(lán)培養(yǎng)基（EMB），主要用于鑒別水、食品中的腸道菌。 牛牛文庫文檔分享按培養(yǎng)基按培養(yǎng)基配方稱量配方稱量加水加加水加熱熔化熱熔化調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)pH值值過濾過濾分裝分裝包裝包裝滅菌滅菌檢查滅菌檢查滅菌徹底與否徹底與否牛牛文庫文檔分享 微生物的代謝作用（Metabolism）也叫新陳代謝，是指在微生物細(xì)胞生命活動過程中，全部生物化學(xué)反應(yīng)的總和。新陳代謝由兩個相反的過程構(gòu)成：即分解代謝和合成代謝。一、能量代謝 二、

21、分解代謝 微生物的代謝包括能量代謝和物質(zhì)代謝。牛牛文庫文檔分享 在微生物細(xì)胞中，ATP的產(chǎn)生可以通過三種方式： 1、基質(zhì)水平磷酸化（底物水平磷酸化） 是指某些化合物在氧化分解時，直接形成ATP的過程。底物水平磷酸化在生物代謝過程中是十分普遍的，催化底物水平磷酸化的酶位于細(xì)胞質(zhì)中。其反應(yīng)通式為：SP+ADPS+ATP一、能量代謝牛牛文庫文檔分享 是指通過呼吸鏈（電子傳遞鏈），形成ATP的過程。 從氧化物質(zhì)產(chǎn)生的一對電子或H原子向最終電子受體（O2）轉(zhuǎn)移時，中間須經(jīng)過一系列的電子傳遞體，電子傳遞體主要由各種輔酶和輔基組成，每一個電子傳遞體都是一個氧化還原系統(tǒng)。在不同的生物中這一系列的電子傳遞體有一

22、定的排列順序，構(gòu)成了一條鏈，稱為呼吸鏈。流動的電子經(jīng)過呼吸鏈時逐步釋放能量，生成ATP。牛牛文庫文檔分享 是指光合微生物將光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的過程。 在這種轉(zhuǎn)化過程中，光合色素起著重要作用。藍(lán)細(xì)菌和藻類的光合色素是葉綠素，而光合細(xì)菌則為菌綠素。菌綠素和葉綠素的結(jié)構(gòu)和光吸收特性都不相同，光合作用機(jī)制也不同。光合細(xì)菌、藍(lán)細(xì)菌和藻類都能利用CO2作為碳源，但藍(lán)細(xì)菌和藻類以H2O作為供氫體，最終產(chǎn)物有氧；而光合細(xì)菌則以H2S、H2、S2O32、乳酸鹽和琥珀酸鹽等作為供氫體，最終產(chǎn)物沒有氧。 光合細(xì)菌是厭氧菌，在厭氧條件下進(jìn)行光合磷酸化的方式為環(huán)式光合磷酸化。 藍(lán)細(xì)菌和藻類的光合作用與植物相同，主要屬于非

23、環(huán)式光合磷酸化，其光合色素系統(tǒng)包括系統(tǒng)和系統(tǒng)兩個光化學(xué)反應(yīng)單位。牛牛文庫文檔分享 根據(jù)最終電子受體的不同，可以將微生物的能量代謝分為有氧呼吸、無氧呼吸和發(fā)酵作用三種方式。 1、有氧呼吸（Respiration） 是指微生物細(xì)胞以分子氧作為最終電子受體，氧化有機(jī)物或無機(jī)物獲得能量的過程。有氧呼吸的特點(diǎn):（1）有分子氧的參與；（2）氧化徹底,其最終產(chǎn)物是水和CO2；（3）產(chǎn)生的能量多。牛牛文庫文檔分享C6H12O6+O238ADP+Pi38ATP6CO26H2O388kcal+ 以有氧呼吸方式獲取能量的微生物都是好氧或兼性厭氧菌。有的屬于化能異養(yǎng)型，以氧化有機(jī)物進(jìn)行呼吸作用，如大多數(shù)細(xì)菌、所有真菌

24、、原生動物等；有的是化能自養(yǎng)型，以氧化無機(jī)物進(jìn)行呼吸作用，如硝化細(xì)菌、氫細(xì)菌和硫細(xì)菌。 牛牛文庫文檔分享 是指微生物細(xì)胞以除氧以外的其它無機(jī)物作為最終電子受體，氧化有機(jī)物獲得能量的過程。 無氧呼吸的特點(diǎn):（1）無分子氧的參與；最終電子受體是無機(jī)氧化物； （2）氧化徹底,其最終產(chǎn)物是水和CO2；（3）產(chǎn)生的能量多。牛牛文庫文檔分享C6H12O6+nADP+PinATP6CO26H2O429kcal+ 1分子葡萄糖以KNO3作為電子受體進(jìn)行厭氧呼吸時，可以釋放429kcal的自由能，另一部分能量則轉(zhuǎn)移給生成的NO2-。 12NO3-+12NO2- 以無氧呼吸方式獲得能量的微生物主要是厭氧菌和兼性厭

25、氧菌。牛牛文庫文檔分享 是指有的微生物以某種不徹底氧化的有機(jī)物作為最終電子受體，氧化有機(jī)物獲得能量的過程。 無氧呼吸的特點(diǎn):（1）無分子氧的參與；最終電子受體是有機(jī)物； （2）氧化不徹底，代謝終產(chǎn)物也是有機(jī)物（如乙醇、乳酸）； （3）產(chǎn)生的能量少。牛牛文庫文檔分享C6H12O6+2ADP+Pi2ATP2CO254kcal+2C2H5OH 發(fā)酵作用是厭氧菌獲得能量的主要方式，有的兼性厭氧菌在無氧條件下也通過此方式獲取能量。 在有氧條件下氧氣會抑制發(fā)酵作用，這一現(xiàn)象稱為巴斯德效應(yīng)。所以，在發(fā)酵生產(chǎn)時，都需進(jìn)行密封（如酒精發(fā)酵，家庭制泡菜等）。 牛牛文庫文檔分享1、生物合成是能量利用的主要方面（約占

26、能耗的1/3）。2、微生物的生命活動需要消耗能量。3、生物發(fā)光。4、生物熱的產(chǎn)生。如青貯飼料、堆肥。牛牛文庫文檔分享 在微生物細(xì)胞中，己糖的降解主要通過四條途徑：EMP途徑 HMP途徑 ED途徑 三羧酸循環(huán) 二、分解代謝牛牛文庫文檔分享 也叫糖酵解途徑（Glycolysis）或己糖二磷酸途徑，是許多生物共有的己糖分解途徑。大多數(shù)好氧菌、兼性厭氧菌和厭氧菌都利用該途徑分解葡萄糖。其總反應(yīng)式為： C6H12O6+2ATP2ADP2Pi +2CH3COCOOH 2NAD+2NADH 在EMP途徑中，每1分子葡萄糖降解后凈生成2分子ATP，產(chǎn)能效率較低，即使加上2個NADH，總共也只能產(chǎn)生8分子ATP

27、。 但該過程生成的幾種磷酸化的中間產(chǎn)物是脂類和其他物質(zhì)合成的前體。其終產(chǎn)物丙酮酸、氨基酸和其他許多物質(zhì)的合成有密切關(guān)系，是生物代謝的中心產(chǎn)物，起連接其他有關(guān)代謝途徑的作用，如TCA、乙醇發(fā)酵、乳酸發(fā)酵等。 牛牛文庫文檔分享 也叫己糖單磷酸途徑或稱戊糖磷酸途徑。這是一條不須經(jīng)過TCA而直接徹底氧化分解己糖的代謝過程。通過該途徑不僅可以產(chǎn)生從C3-C7的各種單糖，并且還產(chǎn)生大量的NADPH（12分子）。許多細(xì)菌和真菌都有這條途徑，且該途徑常與EMP途徑共存。其總反應(yīng)式如下：6-P-C6H11O5 +6H2O12NAD+6CO2+12NADH2+6Pi 在整個HMP途徑中，每進(jìn)行一次周轉(zhuǎn)通常需要6分

28、子的6-磷酸葡萄糖同時參與反應(yīng)，但只有1分子的6-磷酸葡萄糖被徹底氧化成CO2和H2O，其余的重新生成5分子的6-磷酸葡萄糖。牛牛文庫文檔分享 也稱為2-酮-3-脫氧-6-磷酸葡萄糖酸（KDPG）裂解途徑。是少數(shù)缺乏完整EMP途徑的細(xì)菌所具有的一種替代途徑。 某些革蘭氏陰性細(xì)菌，如假單胞桿菌（Pseudomonas）、根瘤菌（Rhizobium）等以該途徑生成丙酮酸。發(fā)酵單胞菌可利用ED途徑生成丙酮酸，然后經(jīng)脫羧形成乙醛，乙醛再還原為乙醇。這種生產(chǎn)乙醇的過程與傳統(tǒng)的由酵母菌通過EMP途徑產(chǎn)生乙醇不同，稱為細(xì)菌酒精發(fā)酵。 ED途徑也是由葡萄糖降解為丙酮酸，但過程與EMP途徑不同的是反應(yīng)過程簡單，

29、產(chǎn)能水平低，只能凈產(chǎn)生1分子的ATP。 牛牛文庫文檔分享 又稱為檸檬酸環(huán)或Krebs環(huán)。丙酮酸首先在丙酮酸脫氫酶的催化下氧化脫羧并與輔酶A結(jié)合，形成乙酰輔酶A，同時產(chǎn)生1分子NADH2。然后，乙酰輔酶A與草酰乙酸縮合成檸檬酸，進(jìn)入TCA循環(huán)。TCA循環(huán)總反應(yīng)式如下：+ATPADPPi +CH3COOCoA 3NAD+3NADH2FAD+CoA2CO2+3H2O+FADH2 經(jīng)過EMP和TCA循環(huán)，1分子葡萄糖被徹底氧化成水和CO2，并可產(chǎn)生高達(dá)38分子的ATP。C6H12O6+38ATP38ADP38Pi +6O2+6CO26H2O牛牛文庫文檔分享 在厭氧條件下，一些微生物可以通過發(fā)酵作用降解

30、葡萄糖，產(chǎn)生各種不完全降解的有機(jī)物，如乙醇、乳酸、丁酸等。這些有機(jī)物有的是重要的工業(yè)原料，有的是人類重要的食品或調(diào)味品。 牛牛文庫文檔分享葡萄糖丙酮酸丙酮酸 乙酰CoA 乙酰乙酸CoA 乙酰CoA 丁醇丁酸 異丙酮CO2 乙醇 CoA 乙酸 （5） 甲醛 CO2+H2O 乙酰乙酸 丙酮 2，3-丁二醇乙酰乳酸 乙酰甲基甲醇 （4） 乳酸（2） CO2 乙醛 2H 乙醇 (1) CO2 CO2 丙酸琥珀酸 H2O 2H 2H （3） 乙醇發(fā)酵乙醇發(fā)酵乳酸發(fā)酵乳酸發(fā)酵丁酸己酸發(fā)酵丁酸己酸發(fā)酵牛牛文庫文檔分享 不同微生物發(fā)酵產(chǎn)生乙醇的代謝途徑不相同，有三條途徑： 酵母菌（Saccharomyces

31、cerevisiae）可通過EMP途徑，將葡萄糖分解成丙酮酸，再脫羧生成乙醛，然后還原形成乙醇。由于該過程的產(chǎn)物主要是乙醇，又稱為同型乙醇發(fā)酵。其反應(yīng)通式為： C6H12O6+2ADP+2H3PO4 2CH3CH2OH+2CO2+2ATP（1）經(jīng)EMP途徑經(jīng)經(jīng)EMP途徑途徑經(jīng)經(jīng)ED途徑途徑經(jīng)經(jīng)HMP途徑途徑牛牛文庫文檔分享 運(yùn)動發(fā)酵單胞菌（Zymomonas mobilis）可經(jīng)ED途徑將葡萄糖分解為丙酮酸，經(jīng)脫羧后形成乙醛，再還原為乙醇。形成的主要產(chǎn)物也是乙醇。該過程產(chǎn)能只有EMP途徑的一半。 C6H12O6+ADP+H3PO4 2CH3CH2OH+2CO2+ATP（3）經(jīng)HMP途徑 腸膜明

32、串珠菌（Leuconostoc mesenteroides）通過HMP途徑降解葡萄糖生成乙醇，但產(chǎn)物中除乙醇外，還有乳酸，因此稱為異型乙醇發(fā)酵。 牛牛文庫文檔分享 微生物在降解葡萄糖的過程中，如果所形成的最終代謝產(chǎn)物大部分都為乳酸，稱之為乳酸發(fā)酵。 乳酸發(fā)酵同型乳酸發(fā)酵異型乳酸發(fā)酵 它們在菌種、發(fā)酵途徑和產(chǎn)物種類上均不相同。 牛牛文庫文檔分享 德氏乳酸桿菌（Lactobacillus delbruckii）、保加利亞乳桿菌（L.bulgaricus）、干酪乳桿菌（L.casei）等在完全厭氧的條件下，通過EMP途徑將葡萄糖降解為丙酮酸，再經(jīng)NADH2還原形成乳酸。由于所形成的代謝終產(chǎn)物幾乎全部

33、都是乳酸，稱為同型乳酸發(fā)酵。其反應(yīng)式為： C6H12O6+NAD+2ADP+2Pi 2CH3CHOHCOOH+NADH2+2ATP 同型乳酸發(fā)酵是生產(chǎn)乳酸、乳酸食品和青貯飼料的基礎(chǔ)。 牛牛文庫文檔分享 腸膜明串珠菌、短乳桿菌（L. brevis）等通過HMP途徑降解葡萄糖并產(chǎn)生乳酸，但其最終產(chǎn)物僅有一半是乳酸，而另一半是乙醇、CO2和其他的小分子有機(jī)物，稱為異型乳酸發(fā)酵。異型乳酸發(fā)酵的產(chǎn)能水平也只有同型乳酸發(fā)酵的一半，其反應(yīng)式為： C6H12O6+ADP+Pi CH3CHOHCOOH+CH3CH2OH+CO2+ATP牛牛文庫文檔分享多糖淀粉糖原幾丁質(zhì)纖維素果膠質(zhì) 多糖多是大分子化合物，由于分子

34、較大，不能直接進(jìn)入細(xì)胞，而必須被胞外酶水解成小分子物質(zhì)后，才能加以吸收利用。牛牛文庫文檔分享 淀粉是葡萄糖分子以-1，4糖苷鍵連接而成的大分子化合物，有的還能通過-1，6糖苷鍵相連形成分枝。許多微生物都能分泌淀粉酶水解淀粉，不同微生物形成的淀粉酶是不一樣的，有三種類型：（1）-淀粉酶（液化淀粉酶）：可任意切割直鏈淀粉，但不能作用于-1，6糖苷鍵，產(chǎn)物為麥芽糖和小分子的極限糊精。一些細(xì)菌、放線菌和霉菌能產(chǎn)生-淀粉酶。（3）極限糊精酶（異淀粉酶）：專門水解-1，6糖苷鍵。 （2）-淀粉酶（糖化淀粉酶）：能將淀粉分解為麥芽糖和葡萄糖，也不能水解-1，6糖苷鍵，根霉和曲霉能形成該酶。牛牛文庫文檔分享

35、纖維素是葡萄糖分子以-1，4糖苷鍵連接而成的高分子化合物，多數(shù)微生物不能分解利用。少數(shù)細(xì)菌、放線菌和真菌能產(chǎn)生纖維素酶，將纖維素分解成纖維二糖，再由纖維二糖酶分解為葡萄糖。細(xì)菌的纖維素酶位于細(xì)胞表面，只有接觸菌體的纖維素才能被分解，分解纖維素的能力較弱。真菌的纖維素酶是胞外酶，分解纖維素的能力較強(qiáng)。 現(xiàn)在商品化生產(chǎn)的纖維素酶都是由真菌生產(chǎn)的。牛牛文庫文檔分享一、微生物生長的測定方法二、細(xì)菌的生長規(guī)律三、環(huán)境條件對微生物生長的影響 微生物生長是指微生物個體或群體細(xì)胞各組成成分按比例、有規(guī)律地不可逆增加的過程。微生物的長從外部表現(xiàn)為個體數(shù)量的增加和群體生物量的增長。 牛牛文庫文檔分享 在實(shí)際工作中

36、，測定微生物細(xì)胞生長的方法可以分為兩類。生長的測定方法 細(xì)胞數(shù)量的測定 細(xì)胞生物量的測定 細(xì)胞總數(shù)測定 活菌數(shù)測定 鏡檢直接計(jì)數(shù)法比濁法 染色涂片計(jì)數(shù)法 稀釋平板菌落計(jì)數(shù)法 液體稀釋培養(yǎng)計(jì)數(shù)法 濃縮法 細(xì)胞干重法 總氮量測定法 DNA含量測定法 牛牛文庫文檔分享 鏡檢計(jì)數(shù)法適用于單細(xì)胞微生物數(shù)量的測定。測定時需借助計(jì)數(shù)板和顯微鏡。細(xì)胞較小的細(xì)菌可采用比得羅夫霍瑟細(xì)菌計(jì)數(shù)板，細(xì)胞較大的酵母菌、真菌孢子和血細(xì)胞則采用血球計(jì)數(shù)板。利用直接計(jì)數(shù)法測定微生物細(xì)胞數(shù)量時，菌懸液的濃度不宜太低或太高（常大于106個/ml）。直接計(jì)數(shù)法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡便、快捷；缺點(diǎn)是難于區(qū)分死活細(xì)胞和雜質(zhì)。對于細(xì)菌 對于酵母菌

37、等 1、細(xì)胞總數(shù)測定 （1）鏡檢直接計(jì)數(shù)法N=每小格的細(xì)胞平均數(shù)200001000稀釋倍數(shù)N=每小格的細(xì)胞平均數(shù)40001000稀釋倍數(shù)牛牛文庫文檔分享 這是一種快速測定菌懸液中微生物細(xì)胞數(shù)量的方法。當(dāng)光線通過菌懸液時，由于菌體細(xì)胞不能透光，會造成透光率下降。在一定的濃度范圍內(nèi)，微生物細(xì)胞濃度與菌懸液的光密度值成正比，與透光度成反比。因此，可使用分光光度計(jì)來進(jìn)行測定。 由于細(xì)胞濃度只在一定范圍內(nèi)與光密度成直線關(guān)系，待測菌懸液的細(xì)胞濃度不能過低或過高，同時，菌懸液的顏色不能太深，也不能有其它的顆粒性雜質(zhì)。比濁法常用于監(jiān)測培養(yǎng)過程中的微生物細(xì)胞數(shù)量的消長情況。其優(yōu)缺點(diǎn)與直接計(jì)數(shù)法相同。 （3）染色

38、涂片計(jì)數(shù)法 牛牛文庫文檔分享（1）稀釋平板菌落計(jì)數(shù)法 在科研和生產(chǎn)上，為了解微生物活菌數(shù)的變化情況，通常采用平板菌落計(jì)數(shù)法，這是目前廣泛應(yīng)用的活菌計(jì)數(shù)方法。N=每套平板的平均菌落數(shù)稀釋倍數(shù)取樣體積數(shù) 該方法主要是依據(jù)在適當(dāng)?shù)南♂尪认?，每一個微生物細(xì)胞可以繁殖成一個菌落，通過測定菌落的數(shù)量即可來推算菌懸液中的活菌數(shù)。缺點(diǎn)是操作煩瑣，時間長，優(yōu)點(diǎn)是測定的是活菌數(shù)。牛牛文庫文檔分享（3）濃縮法 該法適用于測定在一個混雜的微生物群中雖不占優(yōu)勢，但具有特殊生理功能的微生物類群。如水和食品中腸道細(xì)菌數(shù)量的測定。液體稀釋培養(yǎng)計(jì)數(shù)法的缺點(diǎn)是只能進(jìn)行特殊生理群的測定，結(jié)果比較粗糙。 牛牛文庫文檔分享1、細(xì)胞干重

39、法 適用于含菌量高或絲狀體的微生物，如絲狀真菌。（單細(xì)胞細(xì)菌，一般1mg干重相當(dāng)于45mg濕菌鮮重，或相當(dāng)于45109個細(xì)胞。）2、總氮量測定法 3、DNA含量測定法 4、代謝活性法牛牛文庫文檔分享 在適宜的條件下，如果提供充足的養(yǎng)料，并及時排出代謝廢物，細(xì)菌能夠以較高速度繁殖，例如漂浮假單胞菌在27時，每9.8分鐘就可繁殖一代。通?？蓪⑸倭课⑸锝臃N到一定體積的液體培養(yǎng)基中來研究微生物的生長規(guī)律。 牛牛文庫文檔分享 大多數(shù)細(xì)菌通過二分裂的方式進(jìn)行繁殖，即由一個細(xì)胞經(jīng)過分裂形成兩個大小幾乎相似的子細(xì)胞，每個子細(xì)胞再經(jīng)過分裂，又各自產(chǎn)生兩個子細(xì)胞，如此，每分裂一次，為一個世代，而每經(jīng)過一個世代，

40、群體數(shù)量就增加一倍。 細(xì)菌分裂一次所需的時間稱為代時，用G表示。 牛牛文庫文檔分享 由于細(xì)菌的生長是按指數(shù)速率進(jìn)行的，這種類型的群體生長也稱為指數(shù)生長，可以用以下的方程式計(jì)算：（N1、N2為t1、t2時刻的細(xì)胞數(shù)，n為分裂的代數(shù)）N2=N1*2nn=3.3(lgN2-lgN1)K=n/(t2-t1)=3.3(lgN2-lgN1)/(t2-t1)G=1/K G=(t2-t1)/3.3(lgN2-lgN1) 假設(shè)K為生長速率，則:因:故:牛牛文庫文檔分享 將少量的細(xì)菌純培養(yǎng)物接種到恒定體積的液體培養(yǎng)基后，定時取樣測定培養(yǎng)基中的細(xì)胞數(shù)量，可以發(fā)現(xiàn)細(xì)菌的群體生長具有一定的規(guī)律。若以時間作橫坐標(biāo)，以活菌

41、數(shù)的對數(shù)值作縱坐標(biāo)，可以繪制出一條類似于S型的曲線，稱為細(xì)菌的生長曲線。 遲滯期對數(shù)期穩(wěn)定期衰亡期t0lgN牛牛文庫文檔分享1、滯留適應(yīng)期（生長停滯期） 特特點(diǎn)點(diǎn)生長速率常數(shù)等于零細(xì)胞變長、體積增大胞內(nèi)貯藏物消耗，RNA含量增加原生質(zhì)均勻，呈嗜堿性代謝活躍，產(chǎn)生各種誘導(dǎo)酶對不良環(huán)境條件敏感停滯期從幾分鐘至幾小時不等，長短取決于菌種、菌齡和培養(yǎng)條件。在工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)盡量縮短停滯期以提高生產(chǎn)效益。常采用對數(shù)期的培養(yǎng)物接種到相同的培養(yǎng)環(huán)境中，或適當(dāng)加大接種量（3-5%）可以縮短停滯期。 當(dāng)細(xì)菌接種到新鮮的培養(yǎng)基后，細(xì)菌往往不會立即繁殖，需要經(jīng)過一定時間來調(diào)節(jié)自身的生理機(jī)能，以適應(yīng)新環(huán)境。因此，在曲線開

42、始的一段時間，細(xì)胞數(shù)量幾乎不增加，生長速率趨近于零，曲線平緩。停滯期的后期，由于細(xì)胞逐漸適應(yīng)了新環(huán)境，細(xì)胞開始進(jìn)入活躍生長期，少數(shù)細(xì)胞開始分裂，曲線開始上升。牛牛文庫文檔分享 細(xì)菌在完全適應(yīng)新環(huán)境后，細(xì)胞開始轉(zhuǎn)入旺盛生長，生長速率達(dá)到最大值，細(xì)胞呈幾何級數(shù)（2n）增加，代時穩(wěn)定，生長曲線表現(xiàn)為一條上升的直線。特特點(diǎn)點(diǎn)生長速率常數(shù)K最大代謝活性強(qiáng)、繁殖速度最快在形態(tài)、大小、生理特性和化學(xué)組成上基本處于一致 一般可在這一時期測定不同細(xì)菌的代時，也可用作研究生理生化和遺傳變異的材料或作為生產(chǎn)和科研的菌種。 影響對數(shù)生長期的因素有：菌種、營養(yǎng)成分、營養(yǎng)物濃度和培養(yǎng)溫度等。牛牛文庫文檔分享 在對數(shù)期以后

43、，由于營養(yǎng)物質(zhì)逐漸消耗，有害代謝產(chǎn)物積累，pH值變化等，使細(xì)胞生活力下降，細(xì)胞的繁殖速率開始下降，而死亡率上升，當(dāng)二者趨于平衡時，群體的活菌數(shù)達(dá)到最高并保持一段時間的相對穩(wěn)定。 特特點(diǎn)點(diǎn)細(xì)胞較小胞內(nèi)積累貯藏物產(chǎn)生大量的次生代謝產(chǎn)物芽孢桿菌在此時期開始形成芽孢 通常在這一時期收獲菌體細(xì)胞或代謝產(chǎn)物。穩(wěn)定期的長短也與菌種特性和環(huán)境條件有關(guān)，在工業(yè)生產(chǎn)上為獲得更多的菌體和代謝產(chǎn)物，可以通過補(bǔ)料、調(diào)節(jié)pH值、溫度或增大通氣量等措施來延長穩(wěn)定期。 牛牛文庫文檔分享 細(xì)菌經(jīng)過穩(wěn)定期，培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物逐漸耗盡，有毒代謝產(chǎn)物大量積累，環(huán)境條件進(jìn)一步惡化，使細(xì)胞死亡率迅速增加，活菌數(shù)急劇減少，表現(xiàn)為曲線下降。

44、特特點(diǎn)點(diǎn)細(xì)胞大小和形態(tài)不一、呈多形態(tài)，有時形成畸形細(xì)胞革蘭氏染色不穩(wěn)定，G+細(xì)菌的衰老細(xì)胞可表現(xiàn)為G芽孢桿菌開始釋放芽孢有的微生物開始產(chǎn)生抗生素牛牛文庫文檔分享 生長曲線反映了在有限的培養(yǎng)基中細(xì)菌的群體生長規(guī)律，正確認(rèn)識和掌握細(xì)菌的群體生長的特點(diǎn)和規(guī)律，對于科學(xué)研究和微生物工業(yè)發(fā)酵具有重要的指導(dǎo)意義。 牛牛文庫文檔分享 微生物生長是微生物自身的遺傳特性和外界環(huán)境因素共同作用的結(jié)果。在一定的限度內(nèi)，環(huán)境因子的變化，可導(dǎo)致微生物的形態(tài)、生理或遺傳特性的變化，但如果環(huán)境因子的改變超過了一定限度，則會造成微生物細(xì)胞的死亡。當(dāng)然，微生物也可在一定程度上通過自身的代謝活動來改變環(huán)境條件，使之更適應(yīng)其生存和

45、發(fā)展。 影響微生物生長的環(huán)境因素較多，概括起來有三大類，包括物理、化學(xué)和生物因素。牛牛文庫文檔分享環(huán)境因素環(huán)境因素溫度 水分和滲透壓 PH值 氧氣和Eh 輻射線 超聲波 化學(xué)藥劑 物理因素物理因素化學(xué)因素化學(xué)因素生物因素生物因素牛牛文庫文檔分享 溫度是微生物生長的重要環(huán)境條件之一，不同微生物的生長繁殖都需要一定的溫度范圍，表現(xiàn)為最低、最適和最高生長溫度（即溫度三基點(diǎn)）。 1、微生物的生長溫度范圍 根據(jù)微生物對溫度的要求和適應(yīng)能力，可將其分為低溫、中溫和高溫微生物三種類型：微生物微生物類型類型最低最低()() 最適最適()()最高最高()()生活環(huán)境生活環(huán)境低溫低溫微生物微生物 專性專性 -12

46、-12 5 51515 15152020生活于兩極地區(qū)生活于兩極地區(qū) 兼性兼性 -5-50 0 10102020 25253030 海水及冷藏食品海水及冷藏食品 中溫中溫微生物微生物 室溫室溫 10102020 20203535 40404545 大多數(shù)腐生菌大多數(shù)腐生菌 體溫體溫 10102020 35354040 40404545 寄生菌寄生菌 高溫高溫微生物微生物 專性專性25254545 50506060 70709595 生活于堆肥、溫泉、土壤生活于堆肥、溫泉、土壤表層等高溫環(huán)境中表層等高溫環(huán)境中 牛牛文庫文檔分享（1）最低生長溫度對微生物的影響 最低生長溫度是微生物生長的溫度下限，

47、低于此溫度，微生物的生長就會受到抑制，但一般不會死亡。因此，可以利用低溫來保藏微生物或者保藏食物，常用的保藏溫度為4-8。（2）最適生長溫度對微生物的影響 從最低生長溫度到最適生長溫度，隨著溫度的上升，細(xì)胞的代謝活性增強(qiáng)，生長速率加快。最適生長溫度是微生物生長速度最快的溫度。 牛牛文庫文檔分享 微生物在最高溫度下僅有微弱生長，而當(dāng)環(huán)境溫度超過微生物生長的最高溫度后，將導(dǎo)致微生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)的不可逆破壞，蛋白質(zhì)、酶、核酸變性，最終將殺死微生物。 通常將能在10分鐘內(nèi)殺死微生物的溫度稱為致死溫度。牛牛文庫文檔分享 高溫可以導(dǎo)致微生物細(xì)胞死亡，因此，可以利用高溫來滅菌。 多數(shù)細(xì)菌、真菌和病毒的致死溫度為

48、55-60；放線菌和真菌的孢子抗熱性比其營養(yǎng)細(xì)胞強(qiáng)，在7580時，10分鐘才會被殺死；細(xì)菌的芽孢具有高度的耐熱性，可以耐受100以上的高溫；極少數(shù)細(xì)菌，如嗜熱脂肪芽孢桿菌（Bacillus stearothermophilus）在70下可以生長，芽孢在121加熱12分鐘才會死亡。牛牛文庫文檔分享干熱滅菌干熱滅菌 濕熱滅菌濕熱滅菌 焚燒焚燒 高溫干燥滅菌高溫干燥滅菌 （耐熱的金屬和玻璃器皿、可燃燒的物品） （常用，160-170，2小時；耐熱的物品） 煮沸煮沸 巴斯德消毒法巴斯德消毒法間歇滅菌間歇滅菌 高壓蒸汽滅菌高壓蒸汽滅菌 超高溫滅菌超高溫滅菌 （100，30分鐘以上；不耐熱的物品） （常用

49、，0.1Mpa，121，30分鐘；一般培養(yǎng)基、水、纖維制品）（0.05MPa，110，20分鐘；含糖培養(yǎng)基） （60-70，15-20分鐘；食品、飲料等）（100，每次2-3小時，2-3次；體積較大的物料） （130140，0.51秒，液體的飲料等） 牛牛文庫文檔分享 微生物細(xì)胞的含水量一般為70-86%，孢子或芽孢的含水量較低，只有60-70%。水分是微生物細(xì)胞代謝活動必不可少的條件，如果環(huán)境過于干燥，將影響微生物的正常代謝，甚至造成細(xì)胞死亡。當(dāng)環(huán)境中缺水或大氣相對濕度低于70%時，微生物細(xì)胞的生長會受到抑制。因此，可以借用干燥的方法來保存食品和物品。 除缺水會直接影響微生物的生長外，當(dāng)環(huán)境

50、中水的活度或滲透壓發(fā)生改變時，也可能造成細(xì)胞的生理缺水，使細(xì)胞不能進(jìn)行正常的生長代謝。因此，可用蜜餞或鹽漬的方法保存食品。 牛牛文庫文檔分享 pH值對微生物生長的影響較大。微生物可在pH111的范圍內(nèi)生活，但不同微生物對pH值的適應(yīng)性差異較大。細(xì)菌和放線菌適于在中性至微堿性的環(huán)境生長，最適pH值為6.57.5，適應(yīng)范圍4.010.0，真菌的最適pH值多為5.0-6.5。 pH值對微生物的作用主要表現(xiàn)為：（1）影響細(xì)胞質(zhì)膜電荷和養(yǎng)料的吸收；（2）影響酶的活性；（3）改變養(yǎng)料的可給性或有害物質(zhì)的毒性。牛牛文庫文檔分享 pH值的改變常造成微生物代謝途徑的改變，并形成不同的代謝產(chǎn)物。微生物也可以通過自

51、身的代謝活動改變環(huán)境的pH值，使之更適合于自己的生長。 強(qiáng)酸、強(qiáng)堿具有很強(qiáng)的殺菌力，但無機(jī)酸堿對人和器皿的腐蝕性強(qiáng)，故很少采用。乳酸、醋酸等有機(jī)酸對環(huán)境的危害小，可用作防腐劑。石灰常用于環(huán)境的消毒。 牛牛文庫文檔分享 氧氣和Eh對微生物生長的影響也較大。1、氧氣 不同的微生物對氧氣的需求不同，根據(jù)微生物對氧氣的要求，可以分為五大類：好氧微生物好氧微生物 厭氧微生物厭氧微生物 兼性厭氧微生物兼性厭氧微生物 微好氧微生物微好氧微生物 耐氧微生物耐氧微生物 牛牛文庫文檔分享 氧化還原電位反映了環(huán)境中的氧化還原狀況，不同微生物生長要求的Eh值不同。 （1）好氧菌 （2）厭氧菌 （3）兼性厭氧菌 在大于

52、0.1V時才能生長，最適0.30.4V。 生長要求的Eh值小于0.1V。 在小于0.1V或大于0.1V時均可生長，可進(jìn)一步分為兩類： 耐氧的在無氧情況下生長較好 好氧的在大于0.1V時生長較好牛牛文庫文檔分享 在環(huán)境中存在著各種能量的輻射線，不同能量的輻射線對微生物生長的影響不相同的。1、可見光 波長397800nm，是光能自養(yǎng)型和光能異養(yǎng)型微生物唯一的或主要的能量來源。絕大多數(shù)非光合微生物對光線沒有特殊要求，但少數(shù)真菌，如閃光須霉有趨光性。有的真菌在子實(shí)體形成時，往往要求一定強(qiáng)度的散射光線才能出菇。 牛牛文庫文檔分享 UV是波長為136397nm的非電離輻射線，具有較強(qiáng)的殺菌和誘變作用。其最

53、強(qiáng)的作用波長是265266nm，這也是微生物細(xì)胞核酸的最大吸收波長。 微生物細(xì)胞具有光修復(fù)能力，用UV處理后要避光培養(yǎng)。 通常低劑量的UV可用于誘變育種，而高劑量的UV可殺菌，但UV的穿透力較弱，一般僅用作空氣、無色的水和器皿表面的滅菌。 紫外線主要作用于細(xì)胞DNA，使相鄰的胸腺嘧啶形成二聚體、嘧啶水合物以及使DNA斷裂或發(fā)生交聯(lián)，最終使微生物細(xì)胞變異或死亡。牛牛文庫文檔分享 電離輻射包括X-射線、-射線、-射線和-射線。這些射線的特點(diǎn)是波長短，能量大，穿透力強(qiáng)，殺傷力大?？墒贡徽丈湮镔|(zhì)分子發(fā)生電離作用，產(chǎn)生游離基，游離基再與生物大分子作用，使之變性失活。 常用的高能射線是利用60Co源產(chǎn)生的

54、-射線?？捎糜诓荒蜔崾称?、塑料制品和草炭吸附劑的滅菌。牛牛文庫文檔分享 超聲波是指振動頻率超過2萬Hz的聲波。通過劇烈的振動，使細(xì)胞破裂，引起細(xì)胞內(nèi)含物外泄死亡。 超聲波的破碎效果與處理功率、頻率、處理時間、微生物類型和生理狀態(tài)等因素有關(guān)。 在研究工作中，常用超聲波來破碎細(xì)胞。但超聲波處理時會釋放大量的熱能，所以，必須在冰浴中進(jìn)行，并作短時間的多次處理。牛牛文庫文檔分享 不同的化學(xué)藥劑對微生物生長的影響是不同的。大多數(shù)化學(xué)藥劑只有在高濃度時才起殺菌作用，低濃度僅為抑菌作用，而極低濃度則沒有作用或?qū)ξ⑸锏纳L有促進(jìn)作用。 化學(xué)藥劑對微生物的作用取決于藥劑濃度、作用時間和微生物對藥物的敏感性等。

55、牛牛文庫文檔分享 化學(xué)藥劑對微生物的作用主要表現(xiàn)為三方面：1、破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，如苯酚、乙醇。2、干擾細(xì)胞能量代謝，如重金屬、CO和氰化物。3、干擾物質(zhì)合成，磺胺、氨基酸和核酸的結(jié)構(gòu)類似物。 牛牛文庫文檔分享 根據(jù)化學(xué)藥劑的性質(zhì)和使用目的，可分為五種類型： 有機(jī)化學(xué)藥劑有機(jī)化學(xué)藥劑 無機(jī)化學(xué)藥劑無機(jī)化學(xué)藥劑 染色劑染色劑 表面活性劑表面活性劑 化學(xué)治療劑化學(xué)治療劑 牛牛文庫文檔分享（1）酚及其衍生物 酚類化合物是醫(yī)學(xué)上常用的消毒劑，其作用主要是損傷微生物的細(xì)胞膜，鈍化酶和使蛋白質(zhì)變性。苯酚的有效殺菌濃度為2-5%，但因具有難聞的氣味和對皮膚的強(qiáng)烈刺激性，很少在臨床上使用。甲酚、間苯二酚等苯酚衍生物

56、的刺激性小，殺菌作用較強(qiáng)，常用于醫(yī)院對痰、糞便及手術(shù)前的消毒。煤皂酚（來蘇爾）是乳化的甲酚溶液，常用3-5%的煤皂酚來消毒桌面、用具等。 牛牛文庫文檔分享 可通過細(xì)胞膜中的類脂而破壞膜結(jié)構(gòu)，并使蛋白質(zhì)變性，但對芽孢和無囊膜病毒的作用效果較差。70%的乙醇，殺菌力最強(qiáng)，常用于皮膚的消毒。加入1%的碘可使其殺菌力大大的加強(qiáng)。異丙醇的殺菌力較乙醇強(qiáng)，揮發(fā)性低，常用于皮膚和用具的消毒。 牛牛文庫文檔分享（3）醛類 醛可與蛋白質(zhì)的多種基團(tuán)發(fā)生共價結(jié)合而使之變性。37-40%的甲醛溶液俗稱福爾馬林，常用于保存生物標(biāo)本。實(shí)驗(yàn)室用0.5-10%的甲醛溶液，加熱熏蒸進(jìn)行空氣消毒。其缺點(diǎn)是對眼睛和粘膜具有刺激性，

57、穿透力較差，作用慢，氣味難聞。戊二醛的刺激性和異味較小，殺菌力強(qiáng)，在310小時內(nèi)可殺死細(xì)菌芽孢，常用2%戊二醛消毒醫(yī)療器械和用具。 牛牛文庫文檔分享（4）酸類 有機(jī)酸能抑制微生物酶和代謝活性，對人毒性小，常加入食品、飲料和化妝品中，以防止霉菌生長。山梨酸鉀，苯甲酸鈉等常用于食品防腐。 可用510ml/m2的醋酸來熏蒸滅菌(釀醋廠工人很少感冒)。牛牛文庫文檔分享（5）新型有機(jī)化學(xué)殺菌劑 環(huán)氧乙烷是目前廣泛應(yīng)用的一種新型空氣和器械表面消毒劑，可使蛋白質(zhì)變性，能在418小時內(nèi)殺死微生物細(xì)胞和芽孢，常用于不耐熱物品的消毒，但缺點(diǎn)是毒性大、純品易爆，使用時需與CO2和N2混合使用。 牛牛文庫文檔分享 主

58、要包括鹵化物、重金屬、氧化劑、無機(jī)酸和堿等。 （1）鹵化物 氯包括氯氣和氯化物，可用作飲水、游泳池、垃圾場和器具的消毒。氯氣和氯化物的殺菌作用在于產(chǎn)生次氯酸和原子氧，初生態(tài)的原子氧是強(qiáng)氧化劑，能破壞細(xì)胞膜，殺死微生物。 碘可與酶或蛋白中的酪氨酸結(jié)合，對細(xì)菌、真菌、病毒及細(xì)菌芽孢都有較好的殺菌作用。碘酒可用于皮膚、傷口和粘膜表面的消毒。牛牛文庫文檔分享 重金屬離子具有很強(qiáng)的殺菌效力，以Hg+、Ag+和Cu2+的作用最強(qiáng)。重金屬離子進(jìn)入細(xì)胞后可與酶和蛋白質(zhì)上的巰基（-SH）結(jié)合，使之失活或變性。汞的化合物中常用的是0.1%的升汞（氯化汞）和有機(jī)汞(紅汞、硫柳汞)。由于無機(jī)汞毒性較大，并具有殘留毒性

59、，因此無機(jī)汞化物只用于種子表皮和器皿表面的消毒。有機(jī)汞毒性較小，可用于傷口和皮膚表面的消毒。牛牛文庫文檔分享銀的化合物以硝酸銀應(yīng)用較多，0.11%的濃度可用作滴眼劑和皮膚消毒劑。銅的化合物使用最多的是硫酸銅，一般用1ppm的硫酸銅防止藻類在清潔水體中生長。波爾多液是硫酸銅與生石灰(CaO)的混合液，可用于防治農(nóng)作物的真菌病害。 牛牛文庫文檔分享 氧化劑主要通過對細(xì)胞成分的氧化作用來達(dá)到殺菌的目的。常用的有0.1%的高錳酸鉀和3%的過氧化氫。臭氧的氧化性非常強(qiáng)，可用于飲水的消毒，但目前的成本比較高。 牛牛文庫文檔分享 許多生物染色劑在低濃度下具有明顯的抑菌效果和一定的特異性。堿性染料的陽離子基團(tuán)

60、可與蛋白質(zhì)氨基酸上的羧基或核酸上的磷酸基團(tuán)結(jié)合，從而阻斷正常細(xì)胞的代謝過程。 常用有結(jié)晶紫、吖啶黃等堿性染料。G+細(xì)菌對堿性染料十分敏感，結(jié)晶紫在310ppm即可抑制G+細(xì)菌的生長，而對G-細(xì)菌的抑制濃度需達(dá)到100ppm。 牛牛文庫文檔分享 表面活性劑是指可降低液體分子表面張力的化學(xué)物質(zhì)，如肥皂、洗衣粉等。表面活性劑能夠影響細(xì)胞膜的穩(wěn)定性和透性，使細(xì)胞的某些必要成分（如K+）流失而引起微生物生長停滯并死亡。肥皂和洗衣粉等陰離子表面活性劑的殺菌力不強(qiáng)，主要通過洗滌來減少微生物的數(shù)量。季胺類陽離子表面活性劑，具有較強(qiáng)的殺菌作用，可用于環(huán)境和空氣的消毒，如新潔爾滅（十二烷基二甲芐基胺）。 牛牛文庫