第七章-微生物的生長(zhǎng)與環(huán)境條件課件

第七章微生物的生長(zhǎng)與環(huán)境條件

通過本章的學(xué)習(xí)，要求掌握：1、微生物生長(zhǎng)量的測(cè)定方式。2、細(xì)菌純培養(yǎng)生長(zhǎng)曲線各個(gè)時(shí)期的主要特點(diǎn)。3、物理因子，化學(xué)藥物對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響。

重點(diǎn)：細(xì)菌純培養(yǎng)生長(zhǎng)曲線。

難點(diǎn)：如何利用細(xì)菌純培養(yǎng)生長(zhǎng)曲線的對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期來計(jì)算細(xì)菌的代時(shí)和代數(shù)。第七章微生物的生長(zhǎng)與環(huán)境條件通過本章的學(xué)習(xí)，要求掌握：1微生物在適宜的環(huán)境條件下，不斷地吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并按照自己的代謝方式進(jìn)行代謝活動(dòng)，如果同化作用大于異化作用，則細(xì)胞質(zhì)的量不斷增加，體積得以加大，于是表現(xiàn)為生長(zhǎng)。簡(jiǎn)單地說，生長(zhǎng)growth就是有機(jī)體的細(xì)胞組分與結(jié)構(gòu)在量方面的增加。單細(xì)胞微生物如細(xì)菌，生長(zhǎng)往往伴隨著細(xì)胞數(shù)目的增加。當(dāng)細(xì)胞增長(zhǎng)到一定程度時(shí)，就以二分裂方式，形式兩個(gè)基本相的子細(xì)胞。這種由于細(xì)胞分裂而引起的個(gè)體數(shù)目的增加，稱為繁殖reproduction。微生物在適宜的環(huán)境條件下，不斷地吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并按照自己的代2在多細(xì)胞微生物中，如某些霉菌，細(xì)胞數(shù)目的增加（菌絲細(xì)胞的不斷延長(zhǎng)或分裂）如不伴隨著個(gè)體數(shù)目的增加，只能叫生長(zhǎng)。只有通過形成無性孢子或有性孢子使得個(gè)體數(shù)目增加的過程才叫做繁殖。在一般情況下，當(dāng)環(huán)境條件適合，生長(zhǎng)與繁殖始終是交替進(jìn)行的。從生長(zhǎng)到繁殖是一個(gè)由量變到質(zhì)變的過程，這個(gè)過程就是發(fā)育development。如果某一或某些環(huán)境條件發(fā)生改變，并超出了生物可以適應(yīng)的范圍時(shí)，就會(huì)對(duì)機(jī)體產(chǎn)生抑制乃至殺滅作用。在多細(xì)胞微生物中，如某些霉菌，細(xì)胞數(shù)目的增加（菌絲細(xì)胞的不斷3第一節(jié)純培養(yǎng)微生物群體的生長(zhǎng)微生物在自然界總是混雜地生活在一起，要想研究某一種微生物，必須把研究對(duì)象從混雜群體中分離出來。微生物學(xué)中將在實(shí)驗(yàn)室條件下從一個(gè)細(xì)胞或一種細(xì)胞群繁殖得到的后代稱為純培養(yǎng)pureculture。

第一節(jié)純培養(yǎng)微生物群體的生長(zhǎng)微生物在自然界總是混雜地生活4一、純培養(yǎng)技術(shù)

獲得純培養(yǎng)的方法稀釋倒平板法pourplatemethod涂布平板法spreadplatemethod平板劃線分離法streakplatemethod平行劃線扇形劃線其他形式的連續(xù)劃線稀釋搖管法dilutionshakeculturemethod一、純培養(yǎng)技術(shù)獲得純培養(yǎng)的方法5利用選擇培養(yǎng)基分離法根據(jù)所要分離的菌種的特性選用培養(yǎng)基，如：①分離真菌用馬丁氏培養(yǎng)基，pH偏酸；分離放線菌用高氏1號(hào)，pH中性偏堿。②不同菌對(duì)化學(xué)試劑的敏感性：分離放線菌，培養(yǎng)基中加10%酚，抑制細(xì)菌、真菌；從土壤中分離真菌，加孟加拉紅，抑制細(xì)菌生長(zhǎng)。③根據(jù)分離對(duì)象的營(yíng)養(yǎng)特征：分離能發(fā)酵纖維素的菌株，培養(yǎng)基以纖維素為唯一碳源。分離固氮菌，用無氮培養(yǎng)基。利用選擇培養(yǎng)基分離法6二、微生物生長(zhǎng)量的測(cè)定

測(cè)定單細(xì)胞微生物的數(shù)量測(cè)定總菌數(shù)totalcount計(jì)數(shù)板直接測(cè)數(shù)比濁法二、微生物生長(zhǎng)量的測(cè)定測(cè)定單細(xì)胞微生物的數(shù)量7第七章-微生物的生長(zhǎng)與環(huán)境條件ppt課件8測(cè)定微生物的活菌數(shù)viablecount

稀釋平板測(cè)數(shù)法diluteplatecount以CFU(colonyformingunits)表示

稀釋培養(yǎng)測(cè)數(shù)法（又稱最大概率法，MPNmostprobablenumber）測(cè)定微生物的活菌數(shù)viablecount稀釋培養(yǎng)測(cè)數(shù)法（9細(xì)胞生物量測(cè)定①細(xì)胞干重測(cè)定：?jiǎn)挝惑w積的培養(yǎng)液中的微生物細(xì)胞的干重。②總氮量測(cè)定法：用化學(xué)分析方法測(cè)出微生物細(xì)胞中蛋白質(zhì)或氮元素的含量。③DNA含量測(cè)定法：用熒光法測(cè)定微生物細(xì)胞中DNA含量。④代謝活性法：根據(jù)微生物生命活動(dòng)的強(qiáng)度來估算生物量。如單位體積培養(yǎng)物在單位時(shí)間內(nèi)的O2消耗、糖消耗或產(chǎn)酸產(chǎn)CO2量等，它們?cè)谝欢ǔ潭壬祥g接地反映細(xì)胞生物量。細(xì)胞生物量測(cè)定10三、細(xì)菌純培養(yǎng)的生長(zhǎng)

以少量純培養(yǎng)細(xì)菌接種一定容積的培養(yǎng)基中經(jīng)過培養(yǎng)生長(zhǎng)，最后一次收獲，此稱分批培養(yǎng)(batchculture)。衰亡期穩(wěn)定期對(duì)數(shù)期滯留期三、細(xì)菌純培養(yǎng)的生長(zhǎng)以少量純培養(yǎng)細(xì)菌接種一定容積的培養(yǎng)基中11①延滯期lagphase（滯留適應(yīng)期）菌種初接入新鮮培養(yǎng)液內(nèi)，微生物細(xì)胞需要通過自身生理機(jī)能的調(diào)節(jié)逐步適應(yīng)新環(huán)境。表現(xiàn)為細(xì)胞數(shù)量不增加了但細(xì)胞個(gè)體體積增大，代謝活躍。②對(duì)數(shù)期logarithmicgrowthphase細(xì)菌在這個(gè)時(shí)期生長(zhǎng)旺盛，代謝活力強(qiáng)。分裂速度快，菌數(shù)以指數(shù)級(jí)數(shù)增加，代時(shí)穩(wěn)定。細(xì)胞在形態(tài)、生理等方面較為一致，是研究微生物生理代謝和遺傳變異的好材料。在工業(yè)生產(chǎn)中，也用對(duì)數(shù)期細(xì)胞作為擴(kuò)大培養(yǎng)的種子液。①延滯期lagphase（滯留適應(yīng)期）12在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期內(nèi)，細(xì)菌數(shù)目的增加是按指數(shù)級(jí)數(shù)增加的，即20→21→22→23……2n

這里的指數(shù)n為細(xì)菌分裂的次數(shù)或者增殖的代數(shù)，也就是一個(gè)細(xì)菌繁殖n代產(chǎn)生2n

個(gè)細(xì)菌。如果在對(duì)數(shù)期開始時(shí)間t1的菌數(shù)為x1，繁殖n代后到對(duì)數(shù)期后期t2的菌數(shù)為x2，則代時(shí)（Generationtime，G）（即每增加一代所需要的時(shí)間）應(yīng)為：G=（t2-t1）/n在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期內(nèi)，細(xì)菌數(shù)目的增加是按指數(shù)級(jí)數(shù)增加的，即2013先求代數(shù)n由于x2=x1·2nlgx2=lgx1+nlg2；n=（lgx2-lgx1）/lg2n=3.3·lg(x2/x1)即G=（t2-t1）/3.3·lg(x2/x1)

先求代數(shù)n14例如：在一細(xì)菌培養(yǎng)液中第一次測(cè)得的細(xì)菌數(shù)為104/ml，經(jīng)過培養(yǎng)4h后，又測(cè)得菌液中的細(xì)菌數(shù)為108/ml，求此菌的世代時(shí)間和在此時(shí)間內(nèi)繁殖的代數(shù)。根據(jù)公式：G=（t2-t1）/3.3·lg(x2/x1)t2-t1=（4-0）×60min=240min

x2=108x1=104

lg(x2/x1)=lg108~lg104=8-4=4代入上式G=240/3.3×4=240/13.2=18min即在上述培養(yǎng)液中，世代時(shí)間為18min。細(xì)菌繁殖代數(shù)n=(t2-t1)/G=240/18=13.3

繁代。例如：在一細(xì)菌培養(yǎng)液中第一次測(cè)得的細(xì)菌數(shù)為104/ml，15③穩(wěn)定期(stationaryphase)又稱恒定期或最高生長(zhǎng)期。處于穩(wěn)定期的微生物，新增殖的細(xì)胞數(shù)與老細(xì)胞的死亡數(shù)幾乎相等，整個(gè)培養(yǎng)物中二者處于動(dòng)態(tài)平衡，此時(shí)生長(zhǎng)速度，又逐漸趨向零。在一定容積的培養(yǎng)基中，細(xì)菌為什么不能按對(duì)數(shù)期的高速率無限生長(zhǎng)呢?這是由于對(duì)數(shù)期細(xì)菌活躍生長(zhǎng)引起周圍環(huán)境條件條件發(fā)生了一系列變化，某些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消耗，有害代謝產(chǎn)物的積累，以及諸如pH、氧化還原電位、溫度等的改變，限制了菌體細(xì)胞繼續(xù)以高速度進(jìn)行生長(zhǎng)和分裂。

③穩(wěn)定期(stationaryphase)16穩(wěn)定期的細(xì)胞內(nèi)開始積累貯藏物，如肝糖、異染顆粒、脂肪粒等，大多數(shù)芽孢細(xì)菌也在此階段形成芽孢。如果為了獲得大量菌體，就應(yīng)在此階段收獲，因這時(shí)細(xì)胞總數(shù)量最高；這一時(shí)期也是發(fā)酵過程積累代謝產(chǎn)物的重要階段，某些放線菌抗生素的大量形成也在此時(shí)期。從上可以看出，穩(wěn)定期的微生物，在數(shù)量上的達(dá)到了最高水平，產(chǎn)物的積累也達(dá)到了高峰，此時(shí)，菌體的總產(chǎn)量與所消耗的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之間存在著一定關(guān)系，這種關(guān)系，生產(chǎn)上稱為產(chǎn)量常數(shù)。穩(wěn)定期的細(xì)胞內(nèi)開始積累貯藏物，如肝糖、異染顆粒、脂肪粒等，大17④衰亡期(declinephase)細(xì)菌死亡率逐漸增加，群體中活菌數(shù)目急劇下降，出現(xiàn)了“負(fù)生長(zhǎng)”。其中有一段時(shí)間，活菌數(shù)換幾何級(jí)數(shù)下降，故有人稱之為“對(duì)數(shù)死亡階段”。這一階段的細(xì)胞，有的開始自溶，產(chǎn)生或釋放出一些產(chǎn)物，如氨基酸、轉(zhuǎn)化酶、外肽酶或抗生素等。菌體細(xì)胞也呈現(xiàn)多種形態(tài)，有時(shí)產(chǎn)生畸形，細(xì)胞大小懸殊，有的細(xì)胞內(nèi)多液泡，革蘭氏染色反應(yīng)的陽(yáng)性菌變成陰性反應(yīng)等。④衰亡期(declinephase)18并不是所有細(xì)胞均處于完全相同的生理狀態(tài)，因此，在細(xì)菌生長(zhǎng)的整個(gè)周期，細(xì)菌數(shù)和培養(yǎng)時(shí)間，往往是一條緩慢上升以后又逐漸下降的曲線。認(rèn)識(shí)和掌握細(xì)菌生長(zhǎng)曲線，對(duì)指導(dǎo)發(fā)酵生產(chǎn)具有很大作用：計(jì)算生長(zhǎng)速率和代時(shí)；不同生長(zhǎng)期的細(xì)胞在結(jié)構(gòu)和生理上可能有很大差別，了解了這些，就能根據(jù)需要進(jìn)取樣和收獲；不同的生長(zhǎng)期理化因子對(duì)微生物的影響了可能不同。一般來說，對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的細(xì)胞較為一致，因此常用于研究細(xì)胞的新陳代謝。并不是所有細(xì)胞均處于完全相同的生理狀態(tài)，因此，在細(xì)菌生長(zhǎng)的整19四、連續(xù)生長(zhǎng)當(dāng)微生物在一個(gè)固定的容器中生長(zhǎng)時(shí)，由于養(yǎng)料的消耗，代謝產(chǎn)物的積累，必然會(huì)導(dǎo)致微生物生長(zhǎng)速度減慢，為了保持微生物能長(zhǎng)時(shí)期的處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，就要采用連續(xù)培養(yǎng)continuousculture，即在一個(gè)恒定容積的流動(dòng)系統(tǒng)中，一方面以一定的速度不斷地加入新的培養(yǎng)基，另一方面又以相同的速度流出培養(yǎng)物，這樣就可以使容器中微生物的數(shù)量和營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)保持恒定，使微生物長(zhǎng)期處于旺盛生長(zhǎng)階段。

四、連續(xù)生長(zhǎng)當(dāng)微生物在一個(gè)固定的容器中生長(zhǎng)時(shí)，由于養(yǎng)料的消耗20恒濁連續(xù)培養(yǎng)不斷調(diào)節(jié)流速而使細(xì)菌培養(yǎng)物濁度保持恒定的連續(xù)培養(yǎng)叫恒濁連續(xù)培養(yǎng)。由光電裝置檢測(cè)培養(yǎng)容器中的濁度，根據(jù)濁度變化控制新鮮培養(yǎng)液流入和舊培養(yǎng)流出速度，使容器內(nèi)菌液濃度恒定。工業(yè)發(fā)酵中用此法可獲得大量菌體及代謝產(chǎn)物。恒濁連續(xù)培養(yǎng)21恒化培養(yǎng)控制恒定流速，使由于細(xì)菌生長(zhǎng)而耗去的營(yíng)養(yǎng)物及時(shí)得到補(bǔ)充，又叫恒組成連續(xù)培養(yǎng)。這樣，細(xì)菌的生長(zhǎng)速率將取決于限制性因子的濃度。恒化連續(xù)培養(yǎng)多用于微生物學(xué)的研究工作中。從遺傳學(xué)角度來講，它允許我們作長(zhǎng)時(shí)間的細(xì)菌培養(yǎng)而能從中分離不出的變種；從生理學(xué)方面看，能幫助我們觀察細(xì)菌在不同生活條件下的變化，尤其是DNA、RNA及蛋白質(zhì)合成的變化；同時(shí)它也是研究自然條件下微生物生態(tài)體系比較理想的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，因?yàn)?，生長(zhǎng)在自然界的微生物一般都處于低營(yíng)養(yǎng)濃度條件下，生長(zhǎng)也較慢。而恒定連續(xù)培養(yǎng)正好可通過調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)來維持培養(yǎng)基成分的低營(yíng)養(yǎng)養(yǎng)濃度，使之與自然條件相類似。恒化培養(yǎng)22第七章-微生物的生長(zhǎng)與環(huán)境條件ppt課件23五、同步培養(yǎng)在分批培養(yǎng)中，各個(gè)細(xì)胞的生理狀態(tài)、代謝活動(dòng)并不完全一樣。如果以群體測(cè)定結(jié)果的平均值來代表單個(gè)細(xì)胞的生長(zhǎng)或生理特性是不符合客觀實(shí)際的，然而利用單個(gè)細(xì)胞進(jìn)行研究又是很困難的。為了解決這一問題，就必須設(shè)法使群體處于同一發(fā)育階段，使群體和個(gè)體行為變得一致，因而發(fā)展了單細(xì)胞的同步培養(yǎng)技術(shù)。同步培養(yǎng)法是：能使培養(yǎng)的微生物處于比較一致的生長(zhǎng)發(fā)育階段上的培養(yǎng)方法叫同步培養(yǎng)法synchronousculture。五、同步培養(yǎng)在分批培養(yǎng)中，各個(gè)細(xì)胞的生理狀態(tài)、代謝活動(dòng)并不完24機(jī)械法又稱選擇法微生物的子細(xì)胞與成熟細(xì)胞，通過機(jī)械法就可使它們?cè)谝欢ǔ潭壬戏珠_來。然后用同樣大小的細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)便可獲得同步培養(yǎng)物。

離心沉降分離法過濾分離法硝酸纖維薄膜法機(jī)械法同步培養(yǎng)物是在不影響細(xì)菌代謝的情況下獲得的，因而菌體的生命活必然較為正常。但此法有其局限性，有些微生物即使在相同的發(fā)育階段，個(gè)體大小也不一致，甚至差別很大，這樣的微生物不宜采用這類方法。

機(jī)械法又稱選擇法25調(diào)整生理?xiàng)l件的同步法（誘導(dǎo)法）溫度調(diào)整法將微生物的培養(yǎng)溫度控制在亞適溫度條件下一段時(shí)間，使細(xì)胞的生長(zhǎng)在分裂前不久的階段稍微受到抑制，然后將培養(yǎng)溫度提高或降低到最適生長(zhǎng)溫度，大多數(shù)細(xì)胞就會(huì)進(jìn)行同步分裂。營(yíng)養(yǎng)條件調(diào)整法即控制營(yíng)養(yǎng)物的濃度或培養(yǎng)基的組成以達(dá)到同步生長(zhǎng)。例如限制碳源或其他營(yíng)養(yǎng)物，使細(xì)胞只能一次分裂而不能繼續(xù)生長(zhǎng)，從而獲得了剛分裂的細(xì)胞群體，然后再轉(zhuǎn)入適宜的培養(yǎng)基中，它們例進(jìn)入了同步生長(zhǎng)。用最高穩(wěn)定期的培養(yǎng)物接種調(diào)整生理?xiàng)l件的同步法（誘導(dǎo)法）26抑制DNA合成法利用代謝抑制劑阻礙DNA合成相當(dāng)一段時(shí)間，然后再解除其抑制，也可達(dá)到同步化的目的。試驗(yàn)證明：氨甲蝶呤、5-氟脫氧尿苷、羥基尿素、胸腺苷、脫氧腺苷和脫氧鳥苷等，對(duì)細(xì)胞DNA合成的同步化均有作用。

抑制DNA合成法27總之，機(jī)械法對(duì)細(xì)胞正常生理代謝影響很少；而誘導(dǎo)同步分裂雖然方法多，應(yīng)用較廣，但對(duì)正常代謝有時(shí)有影響，而且對(duì)其誘導(dǎo)同步化的生化基礎(chǔ)了解很少，化學(xué)誘導(dǎo)同步化的本質(zhì)還是一個(gè)尚待研究的問題。必須根據(jù)待試微生物的形態(tài)、生理性狀來選擇適當(dāng)?shù)姆椒?。同步生長(zhǎng)的時(shí)間，因菌種和條件而變化，由于同步群體的個(gè)體差異，同步生長(zhǎng)不能無限地維持，往往會(huì)逐漸破壞，最多能維持2~3個(gè)世代，又逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殡S機(jī)生長(zhǎng)，即非同步化?？傊?，機(jī)械法對(duì)細(xì)胞正常生理代謝影響很少；而誘導(dǎo)同步分裂雖然方28第二節(jié)真菌的生長(zhǎng)

一、菌絲的生長(zhǎng)繁殖

菌絲生長(zhǎng)與營(yíng)養(yǎng)有關(guān)。營(yíng)養(yǎng)豐富，分支多而密，營(yíng)養(yǎng)貧乏，分支少而稀。菌絲的生長(zhǎng)是頂端生長(zhǎng)，菌絲各個(gè)部分都有極性之分，即位于前端的為幼齡菌絲，位于后面的為老齡菌絲。菌絲生長(zhǎng)與營(yíng)養(yǎng)有關(guān)，營(yíng)養(yǎng)豐富則分支點(diǎn)與菌絲生長(zhǎng)頂端的距離短，即分支多而頻繁；營(yíng)養(yǎng)貧乏分支點(diǎn)同菌絲生長(zhǎng)頂端距離長(zhǎng)，即分支少。菌絲在固體培養(yǎng)基或在液體培養(yǎng)中靜止培養(yǎng)時(shí)形成菌落，在液體培養(yǎng)中振蕩培養(yǎng)時(shí)則形成菌絲球。第二節(jié)真菌的生長(zhǎng)一、菌絲的生長(zhǎng)繁殖29二、孢子生長(zhǎng)

無性孢子繁殖孢子的生長(zhǎng)包括:孢子腫脹（外源腫脹，不需營(yíng)養(yǎng)；內(nèi)源腫脹，需要營(yíng)養(yǎng)）;萌發(fā)管形成;菌絲生長(zhǎng)。有性孢子繁殖第一階段是質(zhì)配（plasmogamy）第二階段為核配（karyogamy）第三階段是減數(shù)分裂（meiosis）二、孢子生長(zhǎng)無性孢子繁殖有性孢子繁殖30第三節(jié)環(huán)境條件對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響生長(zhǎng)是微生物與外界環(huán)境因素共同作用的結(jié)果。環(huán)境條件的改變，在一定限度內(nèi)，可能上能引起微生物形態(tài)，生理、生長(zhǎng)、繁殖等特征的改變，或者抵抗、適應(yīng)環(huán)境條件的某些改變；當(dāng)環(huán)境條件的變化超過一定極限，則導(dǎo)致微生物的死亡。研究環(huán)境條件與微生物之間的相互關(guān)系意義重大。本節(jié)將較多地涉及各種物理、化學(xué)因素對(duì)微生物生長(zhǎng)的抑制與致死的影響。第三節(jié)環(huán)境條件對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響生長(zhǎng)是微生物與外界環(huán)境因31防腐antisepsis它是一種抑菌作用。利用某些理化因子，使物體內(nèi)外的微生物暫時(shí)處于不生長(zhǎng)繁殖但又未死亡的狀態(tài)。這是一種防止食品腐敗和其他物質(zhì)霉變的技術(shù)措施。如低溫、干燥、鹽腌、糖漬等等。消毒disinfection是指殺死或消除所有病原微生物的措施，可達(dá)到防止傳染病傳播的目的。例如將物體煮沸10min，就可殺死病原菌的營(yíng)養(yǎng)體，但絕非殺死所有的芽孢，常用于牛奶、食品以及某些物體表面的消毒。利用消毒劑（disinfectant），也可進(jìn)行皮膚、體膜或體內(nèi)的處理。防腐antisepsis32滅菌sterilization是指用物理或化學(xué)因子，殺滅物體中的所有生活微生物，包括最耐熱的細(xì)菌芽孢。這是一種徹底的殺菌措施。通過滅菌的物品不再存在任何有生命的有機(jī)體?；瘜W(xué)治療chemotherapy是指利用某些具有選擇毒性的化學(xué)藥物(如磺胺)或抗生素，對(duì)生物體的深部感染進(jìn)行治療，可以有效地消除宿主體內(nèi)的病原體，但對(duì)宿主卻沒有或基本上沒有損害。滅菌sterilization33一、溫度對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響微生物生長(zhǎng)的溫度類型一、溫度對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響微生物生長(zhǎng)的溫度類型34低溫型微生物psychrophiles又稱嗜冷微生物，可分為專性嗜冷和兼性嗜冷兩種。它們常分布在地球兩極地區(qū)的水域和土壤中，這里大部分地區(qū)幾乎終年冰凍，即使在其微小的液態(tài)水間隙中也有微生物的存在；它們或者分布在平均溫度為5℃左右的海洋中，或分布在只有1~2℃的海洋深處；有的分布于冷泉。冷藏食物的腐敗往往由這類微生物引起。機(jī)理：細(xì)胞內(nèi)的酶在低溫下仍能有效地發(fā)揮作用；細(xì)胞膜中不飽和脂肪酸含量較高，細(xì)胞膜在低溫下仍保持半流動(dòng)狀態(tài)，從而能進(jìn)行活躍的物質(zhì)代謝。低溫型微生物psychrophiles35中溫型微生物mesophiles它們又可分為室溫性微生物和體溫性微生物。室溫性微生物適于20~30℃生長(zhǎng)，如土壤微生物、植物病原微生物。體溫性微生物多為人及溫血?jiǎng)游锏牟≡?，它們生長(zhǎng)的極限范圍在10~45℃，最適生長(zhǎng)溫度與其宿主體溫相近，在25~40℃之間，人體寄生菌為37℃左右。中溫型微生物不能在低于10℃的條件下生長(zhǎng)：與蛋白質(zhì)的合成和反饋抑制有關(guān)。低于10℃時(shí)蛋白質(zhì)的合成過程不能啟動(dòng)；10℃以下的低溫，使很多酶對(duì)反饋抑制變得異常敏感。中溫型微生物mesophiles36高溫型微生物themophiles它們適于在45~50℃以上的溫度中生長(zhǎng)，在自然界中的分布僅局限制于某些地區(qū)，比如堆肥在發(fā)酵過程中溫度常高達(dá)60~70℃。能在55~70℃中生長(zhǎng)的微生物有Bacillus、Methanobacterium等。分布于溫泉中的細(xì)菌，有的可在近于100℃的高溫中生長(zhǎng)。這些耐高溫的微生物，經(jīng)常給罐頭工業(yè)、發(fā)酵工業(yè)帶來麻煩。一般而言，原核生物能在比真核生物更高的溫度下生長(zhǎng)；非光合微生物能在比光合微生物耐溫。高溫型微生物themophiles37高溫型微生物能在高溫下生存和生長(zhǎng)，是由于菌體內(nèi)的酶和蛋白質(zhì)比起中溫型微生物蛋白質(zhì)對(duì)熱更穩(wěn)定；同時(shí)核糖體和其他成分對(duì)高溫也具較大的抗性；細(xì)胞膜中飽和脂肪酸含量高，可以形成更強(qiáng)的疏水鍵，從而使膜在高溫下能保持其穩(wěn)定性并具正常的功能。不同微生物的致死溫度不同。多數(shù)細(xì)菌、酵母菌、霉菌的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞和病毒，在50~65℃條件下12min可致死；少數(shù)動(dòng)物病毒亦具較強(qiáng)的抗熱性；噬菌體較其宿主細(xì)胞抗熱；放線菌和霉菌孢子比營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞的抗熱性強(qiáng)，76~80℃條件下10min才被殺死；細(xì)菌芽孢抗熱性最強(qiáng)，100℃以下處理相當(dāng)時(shí)間才能致死。高溫型微生物能在高溫下生存和生長(zhǎng)，是由于菌體內(nèi)的酶和蛋白質(zhì)比38同一菌種不同菌株或不同菌齡，其抗熱性也可能不同。一般幼齡的比老齡的對(duì)熱敏感。例如菌齡為1.75h和2.75h的大腸桿菌在53℃加熱15min，其菌數(shù)分別下降10，000倍和2，000倍，而菌齡為62h，在同樣條件下菌數(shù)只下降12倍。培養(yǎng)基的成分對(duì)微生物的抗熱性也有影響。例如在富含蛋白質(zhì)的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的細(xì)菌，可能由于在菌體周期形成了一層蛋白質(zhì)膜而提高了抗熱能力。

同一菌種不同菌株或不同菌齡，其抗熱性也可能不同。一般幼齡的比39高溫殺菌干熱滅菌①焚燒滅菌法此法滅菌徹底，迅速簡(jiǎn)便，但使用范圍有限。常用于接種工具、污染物品以及實(shí)驗(yàn)動(dòng)物尸體等廢棄物的處理。②干熱滅菌法主要在干燥箱中利用熱空氣進(jìn)行滅菌。通常160~170℃處理2h便可達(dá)到滅菌的目的。此法只適用于玻璃器皿、金屬用具等耐熱物品的滅菌。其優(yōu)點(diǎn)是可保持物品干燥。高溫殺菌40濕熱滅菌①煮沸消毒法物品在水中煮沸15min以上，可殺死細(xì)菌的所有營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞和部分芽孢。這種方法適用于注射器、解剖用具等的消毒。②高壓蒸汽滅菌法是實(shí)驗(yàn)室及生產(chǎn)中常用的滅菌方法。加壓則可提供高于100℃的蒸汽。加之蒸汽熱穿透力強(qiáng)，可迅速引起蛋白質(zhì)凝固變性。所以高壓蒸汽滅菌在濕熱滅菌法中效果最佳、應(yīng)用較廣。一般培養(yǎng)基、各種緩沖溶液、玻璃器皿等，常采用1kg/cm2(121℃)處理15~30min即可達(dá)到滅菌的目的。濕熱滅菌41③間歇滅菌法常壓下100℃處理15~30min，以殺死其中的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞。冷卻后，置于一定溫度(28~37℃)保溫過夜，使其中可能殘存的芽孢萌發(fā)營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞，再以同樣方法加熱處理。如此反復(fù)三次，可殺滅所有芽孢和營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞，以達(dá)到滅菌的目的。此法的缺點(diǎn)是滅菌比較費(fèi)時(shí)，一般只用于不耐熱的藥品、營(yíng)養(yǎng)物、特殊培養(yǎng)基等的滅菌。在缺乏高壓蒸汽滅菌設(shè)備時(shí)亦可用于一般物品的滅菌。

③間歇滅菌法42④巴斯德消毒法即用較低的溫度處理牛奶、酒類等飲料，以殺死其中的病原菌如結(jié)核桿菌、傷寒桿菌等，但又不損害營(yíng)養(yǎng)與風(fēng)味。如用62~63℃則處理30min，若以71℃，只需15min。處理后的物品應(yīng)迅速冷卻至10℃左右即可飲用。這種方法只能殺死大多數(shù)腐生菌的營(yíng)養(yǎng)體而對(duì)芽孢無損害。此法是基于結(jié)核桿菌的致死溫度62℃15min而規(guī)定的。

④巴斯德消毒法43微生物的致死溫度在一定時(shí)間內(nèi)（如10min）殺死微生物所需要的最低溫度稱為微生物的致死溫度。微生物的致死時(shí)間在一定溫度下殺死微生物所需要的最短時(shí)間稱為微生物的致死時(shí)間。溫度愈高，致死時(shí)間愈短。D值decimusvalue為在特定溫度下使微生物菌數(shù)減少10倍所需的時(shí)間。微生物的致死溫度44二、pH值對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響

微生物在pH4~9之間都可以生長(zhǎng)。細(xì)菌、藻類、原生動(dòng)物最適pH為6.5~7.5放線菌最適pH7.5~8.0，pH5~10霉菌、酵母最適pH5~6pH值影響微生物生長(zhǎng)的主要作用在于：①引起細(xì)胞膜電荷的變化，從而影響了微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收；②影響代謝過程中酶的活性；③改變營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的可給性以及有害物質(zhì)的毒性。二、pH值對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響微生物在pH4~9之45微生物生長(zhǎng)繁殖的最適pH與其合成某種代謝產(chǎn)物的pH通常是不一樣的。例如丙酮丁醇梭菌生長(zhǎng)繁殖最適pH是5.5~7.0，丙酮丁醇梭菌合成丙酮丁醇的最適pH是4.3~5.3。微生物在不同的pH下積累的代謝產(chǎn)物是不一樣的。黑曲霉在pH2~3的環(huán)境中發(fā)酵蔗糖以產(chǎn)檸檬酸為主，產(chǎn)草酸極少；而在pH近中性時(shí)發(fā)酵蔗糖產(chǎn)生大量的草酸，檸檬酸產(chǎn)量很低。微生物生長(zhǎng)繁殖的最適pH與其合成某種代謝產(chǎn)物的pH通常是不一46可利用微生物對(duì)pH要求的不同，控制雜菌的污染。無機(jī)酸如硫酸、鹽酸等殺菌力雖強(qiáng)，但腐蝕性大；某些有機(jī)酸如苯甲酸可用作防腐劑；酸菜、飼料青貯則是利用乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸抑制腐敗性微生物的生長(zhǎng)。強(qiáng)堿可用作殺菌劑，但由于其毒性大，用途局限于對(duì)排泄物及倉(cāng)庫(kù)、棚舍等環(huán)境的消毒。強(qiáng)堿對(duì)G+與病毒比對(duì)G-作用強(qiáng)。結(jié)核分枝桿菌抗堿力特強(qiáng)?？衫梦⑸飳?duì)pH要求的不同，控制雜菌的污染。47三、氧與氧化還原電位氧與微生物生長(zhǎng)的關(guān)系可將微生物分成五類：①專性好氧微生物Strictaerobes

②專性厭氧微生物Strictanaerobes

③兼性好氧微生物facultativeaerobes

④微需氧微生物microaerophilicbacteria⑤耐氧微生物aerotolerantanaerobes分子態(tài)氧影響培養(yǎng)基中氧化還原電位即Eh

值。三、氧與氧化還原電位氧與微生物生長(zhǎng)的關(guān)系48Eh與微生物生長(zhǎng)的關(guān)系影響Eh的因素很多，分子態(tài)氧的影響尤為重要。其次是培養(yǎng)基中氧化還原物質(zhì)的影響。不同的微生物對(duì)氧化還原電位的要求不一樣。好氣微生物要求Eh值在+0.1伏以上，以0.3~0.4伏為宜。兼性好氧微生物Eh值在0.1伏以上行好氣性呼吸，Eh值在0.1伏以下行厭氣性呼吸。厭氣性微生物Eh

值在~0.1伏以下為宜。向培養(yǎng)基中通入空氣或加入氧化劑可提高基質(zhì)中的Eh

值，以培養(yǎng)好氣微生物。在培養(yǎng)基中加入還原性物質(zhì)如半胱氨酸、亞硫酸鈉、Na2S等可降低基質(zhì)中的氧化還原電位，以培養(yǎng)厭氣性微生物。

Eh與微生物生長(zhǎng)的關(guān)系49輻射是指通過空氣或外層空間以波動(dòng)方式從一個(gè)地方傳播或傳遞到另一地方的能源。它們或是離子或是電磁波。電磁輻射包括可見光、紅外線、紫外線、X射線和γ射線等可見光只有光能營(yíng)養(yǎng)型的微生物才需要400~800nm可見光進(jìn)行光合作用。有的微生物對(duì)光有趨光性，如閃光須霉。擔(dān)子菌形成子實(shí)體也需要散射光的照射。微生物細(xì)胞經(jīng)照射后，在有氧情況下，產(chǎn)生光化學(xué)氧化反應(yīng)，生成H2O2，能發(fā)生強(qiáng)烈氧化作用，引起細(xì)胞死亡。四、輻射

輻射是指通過空氣或外層空間以波動(dòng)方式從一個(gè)地方傳播或傳遞到另50紫外線紫外線對(duì)微生物有殺傷作用，UV的波長(zhǎng)在136~400nm之間，以波長(zhǎng)為265~266nm的殺菌力最強(qiáng)。在醫(yī)療衛(wèi)生和無菌操作中廣泛應(yīng)用。紫外線穿透能力差，只適用于空氣及物體表面消毒。紫外輻射的殺菌機(jī)制復(fù)雜，最明顯的是形成胸腺嘧啶二聚體。UV照射引起的微生物損傷在有光時(shí)可在DNA修復(fù)酶的作用下進(jìn)行修復(fù)，此稱為光復(fù)合作用，所以微生物經(jīng)UV照射后應(yīng)放在黑暗處，特別是在誘變育種中。紫外線51電離輻射X射線與α射線、β射線和γ射線均為電離輻射。它們的波長(zhǎng)很短（X射線0.06~13.6nm；γ射線0.01~0.14nm）有足夠的能量從分子中逐出電子而使之電離。電離輻射的殺菌作用通過射線引起細(xì)胞中水分子在吸收能量后導(dǎo)致電離所產(chǎn)生的自由基起作用。γ射線是由某些放射性同位素如60Co發(fā)射出的高能輻射，具較強(qiáng)的穿透力，能致死所有的生物?，F(xiàn)已制出了用于不耐熱的大體積物品消毒的γ射線裝置。電離輻射52干燥會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞失水而造成代謝停止以至死亡。不同微生物種類，干燥時(shí)微生物所處的環(huán)境條件，干燥的程度均影響干燥對(duì)微生物的效果。結(jié)核分枝桿菌又特別耐干燥，在此環(huán)境中，100℃20min仍能生存；鏈球菌用干燥法保存幾年而不喪失致病性。休眠孢子抗干燥能力也很強(qiáng)，在干燥條件下可長(zhǎng)期不死，這一特性已用于菌種保藏。生產(chǎn)或科研中常用真空干燥法來保藏細(xì)菌、病毒及立克次氏體達(dá)數(shù)年之久。此外，用于干菌苗、干疫苗的制造效果也頗有價(jià)值。在日常生活中常用烘干、曬干和熏干等方法來保存食物。

五、干燥干燥會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞失水而造成代謝停止以至死亡。不同微生物種類，干53六、滲透壓若置微生物于高滲溶液(如20%NaCl)中，水將通過細(xì)胞膜從細(xì)胞內(nèi)進(jìn)入細(xì)胞周圍的溶液中，造成細(xì)胞脫水，使細(xì)胞不能生長(zhǎng)甚至死亡。相反，若將微生物置于低滲溶液(如0.01%NaCl)或水中，外環(huán)境中的水將從溶液進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)引起細(xì)胞膨脹，甚至使細(xì)胞破裂。由于一般微生物不能耐受高滲透壓，所以日常生活中常用的高濃度的鹽或糖保存食物，如腌漬蔬菜、肉類及蜜餞等。糖的濃度通常為50~70%，鹽的濃度為10~15%。六、滲透壓若置微生物于高滲溶液(如20%NaCl)中，水將通54七、超聲波超聲波(頻率在20000Hz以上)具有強(qiáng)烈的生物學(xué)作用。超聲波的作用是使細(xì)胞破裂，幾乎所有的微生物都能受其破壞，其效果與頻率、處理時(shí)間、微生物種類、細(xì)胞大小、形狀及數(shù)量等均有關(guān)系。淋病奈氏球菌對(duì)其極為敏感，而發(fā)光細(xì)胞卻要處理1.5h才死亡。病毒的抗性較強(qiáng)。一般來說，高頻率比低頻率殺菌效果好，球菌較桿菌抗性強(qiáng)。細(xì)胞芽孢具更強(qiáng)的抗性，大多數(shù)情況下不受超聲波影響?？蒲兄谐Ｓ么朔ㄆ扑榧?xì)胞。七、超聲波超聲波(頻率在20000Hz以上)具有強(qiáng)烈的生物55八、化學(xué)藥物

重金屬鹽重金屬離子帶正電荷，易與帶負(fù)電荷的菌體蛋白質(zhì)結(jié)合，使蛋白質(zhì)變性，有較強(qiáng)的殺菌作用。升汞（HgCl2）：0.05~0.1%用于非金屬器皿的消毒。紅汞：2%水溶液用于皮膚，粘膜及小傷口的消毒。硫柳汞：0.01~0.1%用于皮膚及手術(shù)部位的消毒，生物制品防腐。銅鹽：波爾多液含CuSO4，用來殺真菌，防治植物病害。

八、化學(xué)藥物重金屬鹽56氧化劑高錳酸鉀：0.1%用于皮膚，尿道及蔬芽，水果消毒。H2O2：1~3%用于表面消毒如傷口消毒。過氧乙酸：0.2~0.5%用于皮膚、塑料、玻璃、人造纖維消毒。鹵素化合物漂白粉：10~2