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1、影响微生物生长的因素第1页，本讲稿共19页一、温度对微生物生长的影响一、温度对微生物生长的影响温度是影响微生物生长的最重要因素之一。温度是影响微生物生长的最重要因素之一。具体表现在：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。影响细胞合成。影响细胞膜的流动性，温度高，流动性大，有利于物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，因质的运输，温度低，流动性降低，不利于物质运输，因此，温度变化影响营养物质的吸收与代谢产物的分泌。此，温度变化影响营养物质的吸收与代谢产物的分泌。影响物质的
2、溶解度，对生长有影响。影响物质的溶解度，对生长有影响。第2页，本讲稿共19页从微生物整体来看从微生物整体来看:生长的温度范围一般在生长的温度范围一般在-10 100 极端下限为极端下限为-30，极端上限为，极端上限为105300 但对于特定的某一种微生物：但对于特定的某一种微生物：只能在一定温度范围内生长，在这个范围内，每种微生物都有自己的只能在一定温度范围内生长，在这个范围内，每种微生物都有自己的生长生长温度三基点温度三基点，即，即最低、最适、最高生长温度最低、最适、最高生长温度（一）微生物生长的三个温度基点（一）微生物生长的三个温度基点处于最适生长温度时，生长速度最快，处于最适生长温度时，
3、生长速度最快，代时最短。代时最短。超过最低生长温度时，微生物不生长，温超过最低生长温度时，微生物不生长，温度过低，甚至会死亡。度过低，甚至会死亡。超过最高生长温度时，微生物不生长，超过最高生长温度时，微生物不生长，温度过高，甚至会死亡。温度过高，甚至会死亡。第3页，本讲稿共19页（二）微生物生长温度类型（二）微生物生长温度类型根据微生物的最适生长温度的不同，可将微生物划为三个根据微生物的最适生长温度的不同，可将微生物划为三个类型：类型：v低温型微生物（嗜冷微生物）低温型微生物（嗜冷微生物）v中温型微生物（嗜温微生物）中温型微生物（嗜温微生物）v高温型微生物（嗜热微生物）高温型微生物（嗜热微生物
4、）低温菌低温菌中温菌中温菌高温菌高温菌最适生长温度最适生长温度10-2025-30，37-4050-55最低生长温度最低生长温度-10-510-20，10-2025-45最高生长温度最高生长温度25-3040-4570-80第4页，本讲稿共19页第5页，本讲稿共19页不同生理生化过程的最适温度不同生理生化过程的最适温度 微生物不同生理活动要求不同温度，所以，微生物不同生理活动要求不同温度，所以，最适生长温度最适生长温度 发酵速度快、积累代谢产物多。发酵速度快、积累代谢产物多。菌菌 名名生长温度生长温度发酵温度发酵温度累积产物温度累积产物温度 （）（）（）Streptococcus thermo
5、philus374737S.lactis3440产细胞：产细胞：2530产乳酸：产乳酸：30Streptomyces griseus3728_Corenybacterium pekinense32 3335_Clostridium acetobutylicum3733_Penicilium chrysogenum302520第6页，本讲稿共19页 专性好氧菌专性好氧菌:好氧菌好氧菌 微好氧菌：微好氧菌：兼性厌氧菌兼性厌氧菌 耐氧厌氧菌：耐氧厌氧菌：厌氧菌厌氧菌 (专性专性)厌氧菌：厌氧菌：微生物对氧的需要和耐受力在不同的类群中变化很大，根据微生物与氧微生物对氧的需要和耐受力在不同的类群中变化很
6、大，根据微生物与氧的关系的关系,可把它们分为几种可把它们分为几种类群类群:二、氧气对微生物生长的影响二、氧气对微生物生长的影响微微生生物物第7页，本讲稿共19页第8页，本讲稿共19页专性好氧菌（专性好氧菌（strict aerobe）必须在有分子氧的条件下才能生长，有完整的呼吸链，以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，细胞含有超氧化物歧化酶（分子氧作为最终氢受体，细胞含有超氧化物歧化酶（SOD）和）和过氧化氢酶（过氧化氢酶（CAT）。）。微微好好氧氧菌菌（microaerophilic bacteria）只能较低的氧分压下才能正常生长，通过呼吸链并以氧为最终
7、只能较低的氧分压下才能正常生长，通过呼吸链并以氧为最终氢受体而产能。氢受体而产能。兼性好氧菌（兼性好氧菌（facultative aerobe）在有氧或无氧条件下均能生长，但有氧情况下生长得更好，在有氧或无氧条件下均能生长，但有氧情况下生长得更好，在有氧时靠呼吸产能，无氧时接发酵或无氧呼吸产能；细胞含在有氧时靠呼吸产能，无氧时接发酵或无氧呼吸产能；细胞含有有SOD和过氧化氢酶（和过氧化氢酶（CAT）。第9页，本讲稿共19页耐氧菌（耐氧菌（aerotolerant anaerobe）可在分子氧存在下进行厌氧生活的厌氧菌。生活不需要氧，分可在分子氧存在下进行厌氧生活的厌氧菌。生活不需要氧，分子氧也
8、对它无毒害。不具有呼吸链，依靠专性发酵获得能量。细胞子氧也对它无毒害。不具有呼吸链，依靠专性发酵获得能量。细胞内存在内存在SOD和过氧化物酶，但缺乏过氧化氢酶。和过氧化物酶，但缺乏过氧化氢酶。厌氧菌（厌氧菌（anaerobe）分子氧对它有毒害，短期接触空气，也会抑制其生长甚至致死；分子氧对它有毒害，短期接触空气，也会抑制其生长甚至致死；在空气或含有在空气或含有10%CO2的空气中，在固体培养基表面上不能生长，的空气中，在固体培养基表面上不能生长，只有在其深层的无氧或低氧化还原电势的环境下才能生长；生命只有在其深层的无氧或低氧化还原电势的环境下才能生长；生命活动所需能量通过发酵、无氧呼吸、循环光
9、合磷酸化或甲烷发酵活动所需能量通过发酵、无氧呼吸、循环光合磷酸化或甲烷发酵提供；细胞内缺乏提供；细胞内缺乏SOD和细胞色素氧化酶，大多数还缺乏过氧化和细胞色素氧化酶，大多数还缺乏过氧化氢酶。氢酶。第10页，本讲稿共19页氧浓度对不同微生物生长的影响氧浓度对不同微生物生长的影响第11页，本讲稿共19页厌氧菌的氧毒害机制厌氧菌的氧毒害机制 SOD学说：学说：严格厌氧微生物并不是被气态的氧所杀死，而是由于不能解严格厌氧微生物并不是被气态的氧所杀死，而是由于不能解除某些氧代谢产物的毒性而死亡。除某些氧代谢产物的毒性而死亡。在氧还原为水的过程中，可形成某些有毒的中间产物，尤其是超氧在氧还原为水的过程中，
10、可形成某些有毒的中间产物，尤其是超氧阴离子自由基，如过氧化氢（阴离子自由基，如过氧化氢（H2O2）、超氧阴离子（）、超氧阴离子（O2-）等。）等。好氧微生物具有降解这些产物的酶，如过氧化氢酶、过氧化好氧微生物具有降解这些产物的酶，如过氧化氢酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶等，物酶、超氧化物歧化酶等，而严格厌氧菌缺乏而严格厌氧菌缺乏SOD，故易被生物体内极易产生的超氧阴离子，故易被生物体内极易产生的超氧阴离子自由基毒害致死。自由基毒害致死。第12页，本讲稿共19页（一）环境（一）环境pHpH值对微生物生长的影响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影响膜表面电荷的
11、性质及膜的通透性，进而影响对物质的吸收能力。收能力。改变酶活、酶促反应的速率及代谢途径：如：酵母菌在改变酶活、酶促反应的速率及代谢途径：如：酵母菌在pH4.5-5pH4.5-5产乙醇，在产乙醇，在 pH6.5 pH6.5以上产甘油、酸。以上产甘油、酸。环境环境pHpH值还影响培养基中营养物质的值还影响培养基中营养物质的离子化程度，从而影离子化程度，从而影响营养物质吸收，响营养物质吸收，或有毒物质的毒性。或有毒物质的毒性。三、三、pH值与微生物生长的相互影值与微生物生长的相互影响响第13页，本讲稿共19页不同微生物对不同微生物对pHpH要求不要求不同同微生物生长微生物生长pH值范围极广，但绝大多
12、数生活在值范围极广，但绝大多数生活在pH5.09.0之间。之间。微生物生长的微生物生长的pH值三基点：值三基点：各种微生物都有其生长的最低、最适和最高各种微生物都有其生长的最低、最适和最高pH值。值。不同的微生物最适生长的不同的微生物最适生长的pH值不同。值不同。根据微生物生长的最适根据微生物生长的最适pH值，将微生物分为值，将微生物分为：嗜碱微生物：硝化细菌、尿素分解菌、多数放线菌嗜碱微生物：硝化细菌、尿素分解菌、多数放线菌 耐碱微生物：许多链霉菌耐碱微生物：许多链霉菌 中性微生物：绝大多数细菌，一部分真菌中性微生物：绝大多数细菌，一部分真菌 嗜酸微生物：硫杆菌属嗜酸微生物：硫杆菌属 耐酸微
13、生物：乳酸杆菌、醋酸杆菌耐酸微生物：乳酸杆菌、醋酸杆菌第14页，本讲稿共19页微生物细胞内的微生物细胞内的pH值值微生物细胞内的微生物细胞内的pH值相当稳定，一般都接近中性。值相当稳定，一般都接近中性。如此才能够保持细胞内各种生物活性分子的结构稳如此才能够保持细胞内各种生物活性分子的结构稳定和细胞内酶所需要的最适定和细胞内酶所需要的最适pH值。值。微生物胞内酶的最适微生物胞内酶的最适pH值一般为中性，胞外酶的值一般为中性，胞外酶的最适最适pH值接近环境值接近环境pH值。值。第15页，本讲稿共19页（二（二)微生物的生命活动对环境微生物的生命活动对环境pH值的值的影响影响微生物使外界环境的pH值
14、发生改变的原因：有机物分解：有机物分解：分解糖类、脂肪等，产生酸性物质，使培养液分解糖类、脂肪等，产生酸性物质，使培养液pH；分解蛋白质、尿素等，产生碱性物质，使培养液分解蛋白质、尿素等，产生碱性物质，使培养液pH。无机盐选择性吸收：无机盐选择性吸收：铵盐吸收（铵盐吸收（(NH4)2SO4 H2SO4），），pH；硝酸盐吸收硝酸盐吸收(NaNO3 NaOH)，pH。培养过程中调节pH值的措施过酸时：加入碱或适量氮源，提高通气量。过酸时：加入碱或适量氮源，提高通气量。过碱时：加入酸或适量碳源，降低通气量。过碱时：加入酸或适量碳源，降低通气量。第16页，本讲稿共19页微生物微生物 pH值值 最低最
15、低 最适最适 最高最高Thiobacillus thiooxidans 氧化硫硫杆菌氧化硫硫杆菌 0.5 2.03.5 6.0Lactobacillus acidophilus 嗜酸乳杆菌嗜酸乳杆菌 4.04.6 5.86.6 6.8Rhizobium japonicum 大豆根瘤菌大豆根瘤菌 4.2 6.87.0 11.0Azotobacter chroococcum 圆褐固氮圆褐固氮 4.5 7.47.6 9.0Nitrosomonas sp.硝化单胞菌硝化单胞菌 7.0 7.88.6 9.4Acetobacter aceti 醋化醋杆菌醋化醋杆菌 4.04.5 5.46.3 7.08.0
16、Staphylococcus aureus 金黄葡球菌金黄葡球菌 4.2 7.07.5 9.3Chlorobium limicola 泥生绿菌泥生绿菌 6.0 6.8 7.0Thurmus aquaticus 水生栖热菌水生栖热菌 6.0 7.57.8 9.5Aspergillus niger 黑曲霉黑曲霉 1.5 5.06.0 9.0一般放线菌一般放线菌 5.0 7.08.0 10.0一般酵母菌一般酵母菌 3.0 5.06.0 8.0不同微生物的生长不同微生物的生长pHpH值范围值范围第17页，本讲稿共19页生长的最适生长的最适pHpH值与发酵的最适值与发酵的最适pHpH值值同一种微生物在其
17、不同的生长阶段和不同的生理生化过程中，对同一种微生物在其不同的生长阶段和不同的生理生化过程中，对pH值值的要求也不同。的要求也不同。在发酵工业中，控制在发酵工业中，控制pH值尤其重要，值尤其重要，举例：举例：Aspergillus niger在在pH22.5范围时有利于合成柠檬酸，当在范围时有利于合成柠檬酸，当在pH2.56.5范范围内时以菌体生长为主，而在围内时以菌体生长为主，而在pH7.0时，则以合成草酸为主。时，则以合成草酸为主。丙酮丁醇梭菌在丙酮丁醇梭菌在pH5.57.0范围时，以菌体生长为主，而在范围时，以菌体生长为主，而在pH4.35.3范围内才进行丙酮丁醇发酵。范围内才进行丙酮丁醇发酵。微生物微生物 生长最适生长最适pH 合成抗生素最适合成抗生素最适pH灰色链霉菌灰色链霉菌6.36.9 6.77.3红霉素链霉菌红霉素链霉菌6.67.0 6.87.3产黄青霉产黄青霉6.57.2 6.26.8金霉素链霉菌金霉素链霉菌6.16.6 5.96.3龟裂链霉菌龟裂链霉菌6.06.6 5.86.1灰黄青霉灰黄青霉6.47.0 6.26.5第18页，本讲稿共19页请 提 宝 贵 意 见谢 谢第19页，本讲稿共19页