微生物生长及影响因素
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微生物生理—影响微生物生长的主要因素
生长的影响 2 氧气对微生物生长的影响 3 pH值对微生物生长的影响
1 温度对微生物生长的影响
具体表现在： ▪ 影响酶活性：温度变化影响酶促反应速率，最终影响
细胞合成。 ▪ 影响细胞膜的流动性：温度高，流动性大，有利于物
质的运输；温度低，流动性降低，不利于物质运输。 ▪ 影响物质的溶解度，对生长有影响。
3.0 5.0~6.0 8.0
小结
1)温度 最低温度，最适温度，最高温度；低温 型微生物，中温型微生物，高温型微生物。
2)氧气 专性好氧菌，兼性厌氧菌，微好氧菌， 耐氧菌， 厌氧菌
3)pH值 最低、最适和最高pH值；嗜碱微生物、 耐碱微生物、中性微生物、嗜酸微生物、 耐 酸微生物
2 氧气对微生物生长的影响
2.5 厌氧菌 厌氧菌有以下几个特点：分子氧对它们有毒， 即使短期接触空气，也会抑制其生长甚至死亡；在空气或含 10%CO2的空气中，它们在固体或半固体培养基的表面上不 能生长，只有在其深层的无氧或低氧化还原势的环境下才能 生长；其生命活动所需能量是通过发酵、无氧呼吸、循环光 合磷酸化或甲烷发酵等提供；细胞内SOD和细胞色素氧化 酶，大多数还缺乏过氧化氢酶。
2 氧气对微生物生长的影响
2.1专性好氧菌 必须在有分子氧的条件下才能生长，有 完整的呼吸链，以分子氧作为最终氢受体，细胞含超氧 化物歧化酶和过氧化氢酶。绝大多数真菌和许多细菌都 是专性好氧菌。 2.2 兼性厌氧菌 在有氧或无氧条件下均能生长，但在有 氧情况下生长得更好；在有氧时靠呼吸产能，无氧时借 发酵或无氧呼吸产能；细胞含SOD和过氧化氢酶。许多 酵母菌和许多细菌都是兼性厌氧菌。
3 pH值对微生物生长的影响
1） 影响膜表面电荷的性质及膜的通透性，进而影响 对物质的吸收能力。 2）改变酶活、酶促反应的速率及代谢途径。如，酵 母菌在pH4.5 ~ 5产乙醇，在 pH6.5以上产甘油、酸。 3）影响培养基中营养物质的离子化程度，从而影响 营养物质吸收，或有毒物质的毒性。
1 温度对微生物生长的影响
具体表现在： ▪ 影响酶活性：温度变化影响酶促反应速率，最终影响
细胞合成。 ▪ 影响细胞膜的流动性：温度高，流动性大，有利于物
质的运输；温度低，流动性降低，不利于物质运输。 ▪ 影响物质的溶解度，对生长有影响。
3.0 5.0~6.0 8.0
小结
1)温度 最低温度，最适温度，最高温度；低温 型微生物，中温型微生物，高温型微生物。
2)氧气 专性好氧菌，兼性厌氧菌，微好氧菌， 耐氧菌， 厌氧菌
3)pH值 最低、最适和最高pH值；嗜碱微生物、 耐碱微生物、中性微生物、嗜酸微生物、 耐 酸微生物
2 氧气对微生物生长的影响
2.5 厌氧菌 厌氧菌有以下几个特点：分子氧对它们有毒， 即使短期接触空气，也会抑制其生长甚至死亡；在空气或含 10%CO2的空气中，它们在固体或半固体培养基的表面上不 能生长，只有在其深层的无氧或低氧化还原势的环境下才能 生长；其生命活动所需能量是通过发酵、无氧呼吸、循环光 合磷酸化或甲烷发酵等提供；细胞内SOD和细胞色素氧化 酶，大多数还缺乏过氧化氢酶。
2 氧气对微生物生长的影响
2.1专性好氧菌 必须在有分子氧的条件下才能生长，有 完整的呼吸链，以分子氧作为最终氢受体，细胞含超氧 化物歧化酶和过氧化氢酶。绝大多数真菌和许多细菌都 是专性好氧菌。 2.2 兼性厌氧菌 在有氧或无氧条件下均能生长，但在有 氧情况下生长得更好；在有氧时靠呼吸产能，无氧时借 发酵或无氧呼吸产能；细胞含SOD和过氧化氢酶。许多 酵母菌和许多细菌都是兼性厌氧菌。
3 pH值对微生物生长的影响
1） 影响膜表面电荷的性质及膜的通透性，进而影响 对物质的吸收能力。 2）改变酶活、酶促反应的速率及代谢途径。如，酵 母菌在pH4.5 ~ 5产乙醇，在 pH6.5以上产甘油、酸。 3）影响培养基中营养物质的离子化程度，从而影响 营养物质吸收，或有毒物质的毒性。
微生物的生长及影响因素
微生物的生长及影响因素
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1.温度
基础原理 温度经过影响蛋白质、核酸等生物大分子结构与功效以及细
胞膜流动性及完整性来影响微生物生长、繁殖和新陈代谢。 过高环境温度会造成蛋白质或核酸变性失活 过低环境温度会抑制酶活力，降低细胞新陈代谢活动。 应用: 高温灭菌，低温保藏菌种。
微生物的生长及影响因素
微生物的生长及影响因素
微生物的生长及影响因素
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一、微生物生长
个体生长: 细胞体积增大，重量增加。 个体生长→个体繁殖→群体生长 除了特定目标以外，在微生物研究和应用中提到“生长”，
均指群体生长。
微生物的生长及影响因素
第2页
细菌繁殖方式
Binary fission-growth cycle
微生物的生长及影响因素
第20页
单批培养与连续培养关系
微生物的生长及影响因素
第21页
连续培养器类型
按控制方式分
内控制（控制菌体浓度）: 恒浊器 外控制（控制培养液续培养器 按培养器级数分
多级连续培养器
普通连续培养器 按细胞状态分
固定化细胞连续培养器
试验室科研用: 连续培养器 按用途分 发酵生产用: 连续发酵罐
微生物的生长及影响因素
第13页
（3）培养温度影响
温度℃ 10 15 20 25 30
E.coli在不一样温度下代时
代时（分）
温度℃
860
35
120
40
90
45
40
47.5
29
代时（分） 22 17.5 20 77
微生物的生长及影响因素
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特征参数
繁殖代数 n: x2=x1·2n
微生物的生长与控制--环境因素对微生物生长的影响
一、环境因环素境对微因生素物对生长微的生影物响生长的影响概述－pH
３
值
➢ 环境pH值对微生物生长的影响：
➢影响膜表面电荷的性质及膜的通透性，进而影响对物质的吸收能力；
➢改变酶活、酶促反应的速率及代谢途径：如：酵母菌在pH4.5-5产乙醇，
pH6.5以上产甘油、酸；
➢影响培养基中营养物质离子化程度，从而影响营养物质吸收，或有毒物质毒性；
微生物学基础
单元七 微生物的生长与控制
项目二 微生物生长的控制
一、环境因素对微生物生长的影响
１ 环境因素对微生物生长的影响概述 ➢ 微生物与环境之间相互影响和相互作用： ✔各种各样的环境因素对微生物的生长和繁殖有影响； ✔微生物生长繁殖也会影响和改变环境； ➢ 可以通过控制环境条件来利用微生物有益的一面，同时防止它有害的一面； ➢ 影响微生物生长的外界因素：
一、环境因素对微生物生长的影响
２ 环境因素对微生物生长的影响概述－温度 ➢ 中温型微生物（嗜温微生物）：最适生长温度为20℃~40 ℃，大多数微生物属于此类；
➢ 室温型主要为腐生或植物寄生，在植物或土壤中；
➢ 体温型主要为寄生，在人和动物体内。
一、环境因素对微生物生长的影响
２ 环境因素对微生物生长的影响概述－温度 ➢ 高温型微生物（嗜热微生物）：最适生长温度为50℃~60℃,主要分布在温泉、堆肥和 土壤中； ➢ 在高温下能生长的原因： ➢ 酶蛋白以及核糖体有较强的抗热性； ➢ 核酸具有较高的热稳定性（核酸中G+C含量高（tRNA），可提供形成 氢键， 增加热稳定性 ）； ➢ 细胞膜中饱和脂肪酸含量高，较高温度下能维持正常的液晶状态；
脂斜面菌种通常可以长时间地保藏在4℃的冰箱中；
✔当温度过低，造成微生物细胞冻结时，有的微生物会死亡，有些
第五章 微生物生长的影响因素
第五章微生物的生长及影响因素先介绍如何在实验室或生产实践中使微生物生长，即如何培养微生物；然后介绍微生物生长的规律（包括个体和群体）；以及环境条件对微生物生长的影响；最后讨论控制微生物生长特别是有害微生物生长的方法。
生长：微生物个体重量的增加和体积增大的现象。
繁殖：微生物数量增多的现象。
第一节微生物生长一、微生物的培养方法（一）微生物的纯培养及获得方法1.纯培养：微生物学将从一个细胞或一种细胞群繁殖得到的后代叫作纯培养。
2.获得方法（分离方法）：只有分离到微生物的纯菌种，才能研究和利用微生物，目前常用的分离方法有：①释倒平板法：按不同的稀释度将待分离的材料进行稀释（10倍稀释法），然后分别倒平板，培养得到单一菌落，挑取，分离，纯化即得。
②平皿划线法：在培养基表面用接种环平行或连续划线，培养可得单菌落，分离纯化得纯培养。
平行扇形连续③单细胞挑取法：用单细胞挑取仪（显微镜挑取器）在显微镜下直接挑取单个细胞（菌体）进行培养，而获得纯培养的方法。
④选择培养基分离法：用只适于一种微生物生长的培养基培养，结果只有一种微生物生长，挑取即得。
⑤涂抹培养皿分离法：平板上滴0.2ml菌悬液，用玻璃刮棒涂抹，培养后挑取菌落，纯化即得。
另外，有煮沸法分离芽孢杆菌；利用致死温度的不同分离噬菌体。
（二）微生物的培养方法1.好氧培养法：a.实验室：试管斜面，平板。
b.工业：半固体物料（浅盘法，转桶法，厚层培养法）c.食用菌：袋栽法，床栽法。
2.固体培养法：a.实验室：摇瓶培养法，试管液体培养法，三角瓶浅层培养法，小型台式发酵罐等。
b.工业：发酵罐（通用型搅拌发酵罐，气泡塔型发酵罐，其他形式的发酵罐）。
3.厌氧培养法：a.验室：厌氧培养皿，厌氧试管，厌氧罐。
b.工业：液体静置培养法。
二、微生物的同步生长及同步培养方法1.同步培养法：能使培养物中所有的微生物细胞都处于相同的生长阶段的培养方法成为同步培养法。
2.同步生长：培养物中的所有微生物细胞都处于同一生长阶段，并都能同时分裂的生长方式。
三节影响微生物生长主要因素
微生物的类型（按最适生长pH范围来分）
嗜中性微生物 生长的pH范围是pH5.—8.0，最适生长pH近中
性（pH7.0）。大多数细菌属于嗜中性微生物。 嗜酸性微生物
最适生长pH在5.5以下生长的微生物 嗜碱性微生物
生 长 的 pH 范 围 是 pH7.0—11.5 ， 最 适 生 长 pH 在8.0以上。
三、氧
1 .微生物与O2关系
好氧微生物 兼性好氧微生物 耐氧厌氧微生物
厌氧微生物
微好氧微生物
四、水活度
嗜高渗微生物：只能在高渗溶液中生长的微生物。
耐高渗微生物：能够忍耐高渗环境，并在高渗环境中。生 长离开了高渗环境仍然能够生长的微生物。
嗜盐微生物：需要在含高浓度氯化钠盐溶液中才能生长的 微生物。
三种基本温度
最低生长温度 最高生长温度 最适生长温度
微生物的生长温度类型
最低 最适 最高
嗜冷菌
-4 4 12
中温菌
8 39 48
嗜热菌
42 60 68
超嗜热菌
65 88 97
极端嗜热菌 90 106 114
温度对微生物生长的影响
高温：蛋白质变性 酶失活 核糖体解体 致死时间、致死温度
低温：酶活性下降、新陈代谢缓慢
第三节 影响微生物生长的主要因素
一、温度 二、PH 三、氧 四、水活度
环境因子对微生物的影响可以分为三类 适宜环境：
微生物能正常地进行生命活动 不适宜环境：
微生物的正常生命活动受到抑制 或被迫暂时改变原有的一些特征。 恶劣环境：
微生物死亡或发生遗传变易。
一、温度
温度通过影响膜的液晶结构、酶和蛋白质的合成及 活性、RNA的结构、转录等 影响微生物的生命活动。
微生物的生长及影响因素
疫苗制备
一些病毒或细菌疫苗也是 通过微生物发酵等方法制 备的，如流感疫苗、乙肝 疫苗等。
在污水处理中的应用
生物降解
微生物能够降解污水中的有机物， 将其转化为无害或低毒性的物质，
达到净化水质的目的。
脱氮除磷
微生物在污水处理中通过硝化和反 硝化作用去除氮元素，通过生物吸 附和化学沉淀作用去除磷元素，提 高水质。
微生物可以产生多种酶，用于食品加工中的催化反应，如 淀粉酶、蛋白酶等，提高食品加工效率和产品质量。
在生物制药中的应用
01
02
03
抗生素生产
微生物是抗生素的主要生 产来源，通过发酵等方法 生产抗生素，用于治疗各 种疾病。
生物药物合成
利用微生物合成生物药物， 如某些激素、细胞因子等， 具有高效、低成本的优点。
在酸性或碱性条件下，微生物的生长 会受到抑制。因此，在培养基或发酵 过程中，需要调节pH值以适应不同微 生物的生长需求。
营养物质的添加
微生物的生长需要充足的营养物质， 如碳源、氮源、磷源、维生素等。不 同种类的微生物对营养物质的需求不 同。
在培养基中添加适量的营养物质，可 以促进微生物的生长。在工业生产中， 根据微生物的需求，选择合适的营养 物质和配比，可以提高发酵效率。
增长来表示。
生长速率受多种因素影响，如 培养基的营养成分、温度、pH
值等。
在适宜条件下，生长速率最高 值出现在对数生长期。
生长速率对于工业发酵和实验 室研究具有重要意义，可以根 据需要控制发酵过程。
生长曲线
01
生长曲线是描述微生物在不同培养条件下生长特性的曲线，以培养时 间为横坐标，以菌落数或细胞数为纵坐标绘制。
02
根据生长曲线可以了解微生物的生长规律，并推算出各个生长阶段的 特征参数。
微生物的生长和环境因素对微生物生长的影响
基因表达调控
微生物能够根据环境变化，调控 基因的表达，从而适应不同的生 长条件。
微生物在环境中的生存策略
01
02
03
共生关系
微生物与环境中的其他生 物建立共生关系，利用彼 此的资源，共同生存。
竞争策略
微生物通过竞争营养物质 、空间等资源，以获得生 存优势。
耐受性策略
微生物通过耐受不利环境 条件，如高盐、高温、高 酸等，以适应极端环境。
202X-12-22
微生物的生长和环境因素对微生物 生长的影响
汇报人：
目录
• 微生物的生长 • 环境因素对微生物生长的影响 • 环境因素对微生物生长的实例研究 • 微生物在环境中的适应性
01
微生物的生长
微生物的生长周期
01
迟缓期
又称适应期。在该期，细菌数 量一般变化不大，但细菌适应 环境后，开始合成代谢所需的 酶系统，准备大量分裂增殖。 迟缓期长短不一，一般2～10h ，有时可长达数月。
感谢观看
湿度对微生物生长的影响
湿度对细胞形态的影响
01
湿度会影响微生物的细胞形态，过高或过低的湿度会导致细胞
变形或破裂。
湿度对细胞壁和细胞膜的影响
02
湿度会影响细胞壁和细胞膜的通透性，过高或过低的湿度会影
响细胞的物质运输和代谢过程。
湿度对气体交换的影响
03
湿度会影响微生物的气体交换，过高或过低的湿度会影响细胞
03
环境因素对微生物生长的实例研 究
温度对微生物生长的实例研究
嗜热细菌
在高温环境中，嗜热细菌如热隐 孢子虫（Cryptosporidium parvum）能够生长繁殖，这种细 菌在70℃的高温下仍能存活。
第五章 微生物的生长及其影响因素
）、适应期的特点 （一）、适应期的特点： 生长繁殖的速度几乎等于零 细胞形态增大，杆菌的长度增加。 细胞形态增大，杆菌的长度增加。 细胞内的RNA尤其是 尤其是rRNA含量增高，原生质 含量增高， 细胞内的 尤其是 含量增高 呈嗜碱性。 呈嗜碱性。 合成代谢活跃，核糖体、酶类和 合成代谢活跃，核糖体、酶类和ATP的合成加 的合成加 快，易产生诱导酶 对外界不良环境条件例如NaCl溶液浓度、温 对外界不良环境条件例如 溶液浓度、 溶液浓度 度和抗生素等化学药物敏感。 度和抗生素等化学药物敏感。 原因：适应新的环境条件，合成新的酶， 原因：适应新的环境条件，合成新的酶，积累 必要的中间产物。 必要的中间产物。
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பைடு நூலகம்
）、稳定期的特点 （三）、稳定期的特点
生长速率常数R等于0 生长速率常数R等于0。 菌体产量达到了最高值。 菌体产量达到了最高值。 合成次生代谢产物。 合成次生代谢产物。 细胞内出现储藏物质， 细胞内出现储藏物质，芽孢杆菌内开始 产生芽 孢。
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产生原因： 产生原因： 营养物尤其是生长限制因子的耗尽。 1. 营养物尤其是生长限制因子的耗尽。 营养物的比例失调，如碳氮比不合适。 2. 营养物的比例失调，如碳氮比不合适。 有害代谢废物的积累（ 3. 有害代谢废物的积累（酸、醇、毒素 等）。 物化条件（pH、氧化还原势等） 4. 物化条件（pH、氧化还原势等）不合 适。
第五章 微生物的生产及其影响因素
第一节 微生物生长 第二节 微生物的生长规律 第三节 环境对微生物生长的影响
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第一节 微生物生长 微生物生长的概念 微生物生长量的测定
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一、微生物生长的概念
生长是指微生物细胞吸收营养物质，进行新陈代谢， 生长是指微生物细胞吸收营养物质，进行新陈代谢，当 是指微生物细胞吸收营养物质 同化作用大于异化作用时， 同化作用大于异化作用时，生命个体的重量和体积不断 增大的过程。 增大的过程。 繁殖是指生命个体生长到一定阶段， 繁殖是指生命个体生长到一定阶段，通过特定方式产生 是指生命个体生长到一定阶段 新的生命个体，即引起生命个体数量增加的生物学过程。 新的生命个体，即引起生命个体数量增加的生物学过程。 个体生长是指微生物细胞个体吸收营养物质， 个体生长是指微生物细胞个体吸收营养物质，进行新陈 是指微生物细胞个体吸收营养物质 代谢，原生质与细胞组分的增加为个体生长。 代谢，原生质与细胞组分的增加为个体生长。 群体生长是指群体中个体数目的增加。可以用重量、 群体生长是指群体中个体数目的增加。可以用重量、体 是指群体中个体数目的增加 密度或浓度来衡量。 积、密度或浓度来衡量。 生长→ 繁殖→ 个体 生长→个体 繁殖→ 群体 生长 群体 生长 = 个体 生长 + 个体 繁殖 食品微生物