第六章微生物的生长繁殖及其控制

1、第六章第六章微生物生长繁殖微生物生长繁殖及其控制及其控制microbial growth and microbial growth and its controlits control一个微生物细胞一个微生物细胞群体的生长群体的生长合适的外界条件，吸收营养物质，进行代谢合适的外界条件，吸收营养物质，进行代谢同化作用异化作用同化作用异化作用个体的生长个体的生长原生质的总量（重量、体积、大小）不断增加原生质的总量（重量、体积、大小）不断增加各细胞组分是按照恰当的比例增长，达到一定各细胞组分是按照恰当的比例增长，达到一定程度后就会繁殖，引起个体数目的增加程度后就会繁殖，引起个体数目的增加群体内各个体

2、的进一步生长群体内各个体的进一步生长生长生长微生物细胞吸收营养物质，进行新陈代谢，当微生物细胞吸收营养物质，进行新陈代谢，当同化作用同化作用异化作用时，生命个体的重量和体积不断增异化作用时，生命个体的重量和体积不断增大的过程。大的过程。繁殖繁殖生命个体生长到一定阶段，通过特定方式产生生命个体生长到一定阶段，通过特定方式产生新的生命个体，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。个体生长个体生长微生物细胞个体吸收营养物质，进行新陈微生物细胞个体吸收营养物质，进行新陈代谢，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

3、群体生长群体中个体数目的增加。可以用重量、体群体中个体数目的增加。可以用重量、体积、密度或浓度来衡量。积、密度或浓度来衡量。 个体生长个体生长个体繁殖个体繁殖 群体生长群体生长 群体生长群体生长 = 个体生长个体生长 + 个体繁殖个体繁殖第一节第一节 细菌的生长细菌的生长第二节第二节 细菌的群体生长繁殖细菌的群体生长繁殖单细胞微生物群体生长是单细胞微生物群体生长是以群体中细胞数量的增加以群体中细胞数量的增加来表示的来表示的 由一个细胞分裂成为两个由一个细胞分裂成为两个细胞的时间间隔称为世代，细胞的时间间隔称为世代，一个世代所需的时间就是一个世代所需的时间就是代时（代时（eneration ti

4、me, g ），代时也就是群体细），代时也就是群体细胞数目扩大一倍所需胞数目扩大一倍所需 时间，时间，有时也称为倍增时间。有时也称为倍增时间。一、细菌的群体生长规律一、细菌的群体生长规律 细菌生长曲线：把一定的细菌细胞接种在恒定容积的液体细菌生长曲线：把一定的细菌细胞接种在恒定容积的液体培养基中在适宜条件下培养，定时取样测定细胞数目，以细菌培养基中在适宜条件下培养，定时取样测定细胞数目，以细菌细胞数的对数为纵坐标，以生长时间作横坐标绘制而成的曲线。细胞数的对数为纵坐标，以生长时间作横坐标绘制而成的曲线。生长曲线代表了细菌在新的环境中从开始生长、分裂直至生长曲线代表了细菌在新的环境中从开始生长、

5、分裂直至死亡的整个动态变化过程。死亡的整个动态变化过程。每种细菌都有各自的典型生长曲线，但它们的生长过程却每种细菌都有各自的典型生长曲线，但它们的生长过程却有着共同的规律性。一般可以将生长曲线划分为四个时期。有着共同的规律性。一般可以将生长曲线划分为四个时期。生长曲线的制作生长曲线的制作：接种接种适温培养适温培养定时取样测定时取样测定生长量定生长量将少量单细胞的纯培养，接种到一恒定容积的新鲜液将少量单细胞的纯培养，接种到一恒定容积的新鲜液体培养基中，在适宜条件下培养，每隔一定时间取样，体培养基中，在适宜条件下培养，每隔一定时间取样，测菌细胞数目。以培养时间为横坐标，以细菌增长数测菌细胞数目。以

6、培养时间为横坐标，以细菌增长数目的对数为纵坐标，绘制所得的曲线。目的对数为纵坐标，绘制所得的曲线。生长曲线的制作生长曲线的制作典型的生长曲线典型的生长曲线 （growth curve）延延滞滞期期对对数数期期稳定期稳定期衰亡期衰亡期1.现象：现象：活菌数没增加，曲线平行于横轴活菌数没增加，曲线平行于横轴。2.特点：特点：生长速率常数生长速率常数= 0细胞形态变大或增长细胞形态变大或增长细胞内细胞内rna特别特别rrna含量增高，原生质嗜碱性增强含量增高，原生质嗜碱性增强合成代谢活跃（核糖体、酶类、合成代谢活跃（核糖体、酶类、atp合成加快），易合成加快），易产生诱导酶产生诱导酶对外界不良条件敏

7、感，（如氯化钠浓度、温度、抗生对外界不良条件敏感，（如氯化钠浓度、温度、抗生素等化学药物）素等化学药物）3.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：积累必要的中间产物：（1）延滞期）延滞期（lag phase，停滞期、调整期、适应期），停滞期、调整期、适应期）菌种菌种 ： 繁殖速度较快的菌种的延迟期一般较短；繁殖速度较快的菌种的延迟期一般较短；接种物菌龄接种物菌龄 ： 用对数生长期的菌种接种时，其延用对数生长期的菌种接种时，其延迟期较短，甚至检查不到延迟期；迟期较短，甚至检查不到延迟期；接种量接种量：一般来说，：一般来说， 接种量增大可缩短

8、甚至消除接种量增大可缩短甚至消除延迟期（发酵工业上一般采用延迟期（发酵工业上一般采用1/10的接种量）；的接种量）；培养基成分培养基成分： 在营养成分丰富的天然培养基上生长的延滞期比在在营养成分丰富的天然培养基上生长的延滞期比在合成培养基上生长时短；合成培养基上生长时短；接种后培养基成分有较大变化时，会使延滞期加长，接种后培养基成分有较大变化时，会使延滞期加长，所以发酵工业上尽量使发酵培养基的成分与种子培养所以发酵工业上尽量使发酵培养基的成分与种子培养基接近。基接近。影响延迟期长短的因素：影响延迟期长短的因素：认识延迟期的特点及形成原因对实践的指导意义：认识延迟期的特点及形成原因对实践的指导意

9、义：在发酵工业上需设法尽量缩短延迟期；在发酵工业上需设法尽量缩短延迟期；采取的采取的缩短缩短lag phase lag phase 的的措施有：措施有：通过遗传学方法改变种的遗传特性使延迟期缩短；通过遗传学方法改变种的遗传特性使延迟期缩短；采用对数生长期的健壮菌种；采用对数生长期的健壮菌种；尽量使接种前后所使用的培养基组成成分相差不尽量使接种前后所使用的培养基组成成分相差不要太大；要太大；适当扩大接种量（群体优势适当扩大接种量（群体优势-适应性增强）。适应性增强）。（2 2）对数期）对数期（logarithmic phase，指数期），指数期）1. 现象：现象：细胞数目以几何级数增加，其对数与

10、时间呈细胞数目以几何级数增加，其对数与时间呈直线关系。直线关系。2. 特点：特点： 生长速率常数最大，即代时最短；生长速率常数最大，即代时最短； 细胞进行平衡生长，菌体大小、形态、生理特征等细胞进行平衡生长，菌体大小、形态、生理特征等比较一致；比较一致； 代谢最旺盛；代谢最旺盛； 细胞对理化因素较敏感细胞对理化因素较敏感3. 影响因素：影响因素：菌种、营养成分及浓度、温度菌种、营养成分及浓度、温度营养物浓度与对数期生长速率和产量营养物浓度与对数期生长速率和产量作用方式：影响作用方式：影响微生物的生长微生物的生长速率和总生长速率和总生长量量：凡是处于较低凡是处于较低浓度范围内，浓度范围内，可影响

11、生长速可影响生长速率和菌体产量率和菌体产量的营养物就称的营养物就称生长限制因子生长限制因子8.0mg/ml6.0mg/ml4.0mg/ml2.0mg/ml1.0mg/ml0.5mg/ml0.2mg/ml0.1mg/ml只最大收只最大收获量受影响获量受影响生长速度和最大生长速度和最大收获量受影响收获量受影响时间时间细胞数或菌体量细胞数或菌体量应用意义应用意义：由于此时期的菌种比较健壮，增殖噬菌体的最适由于此时期的菌种比较健壮，增殖噬菌体的最适菌龄；生产上用作接种的最佳菌龄；菌龄；生产上用作接种的最佳菌龄；发酵工业上尽量延长该期，以达到较高的菌体密发酵工业上尽量延长该期，以达到较高的菌体密度度食品

12、工业上尽量使有害微生物不能进入此期食品工业上尽量使有害微生物不能进入此期是生理代谢及是生理代谢及遗传研究或进行染色、形态观察等遗传研究或进行染色、形态观察等的良好材料的良好材料。（3） 稳定期稳定期（stationary phase，恒定期或最高生长期），恒定期或最高生长期）1、特点：、特点：新增殖的细胞数与老细胞的死亡数几乎相等，微生物的生长新增殖的细胞数与老细胞的死亡数几乎相等，微生物的生长速率处于动态平衡，培养物中的细胞数目达到最高值。速率处于动态平衡，培养物中的细胞数目达到最高值。细胞分裂速度下降，开始积累内含物，产芽孢的细菌开始产细胞分裂速度下降，开始积累内含物，产芽孢的细菌开始产芽

13、孢。芽孢。此时期的微生物开始合成次生代谢产物，对于发酵生产来说，此时期的微生物开始合成次生代谢产物，对于发酵生产来说，一般在稳定期的后期产物积累达到高峰，是最佳的收获时期。一般在稳定期的后期产物积累达到高峰，是最佳的收获时期。2、产生原因：、产生原因：营养物尤其是生长限制因子的耗尽；营养物尤其是生长限制因子的耗尽；营养物的比例失调，如碳氮比不合适营养物的比例失调，如碳氮比不合适;有害代谢废物的积累（酸、醇、毒素等）；有害代谢废物的积累（酸、醇、毒素等）；物化条件（物化条件（ph、氧化还原势等）不合适、氧化还原势等）不合适;应用意义：应用意义：1 1）发酵生产形成的重要时期（抗生素、氨基酸等），

14、）发酵生产形成的重要时期（抗生素、氨基酸等），生产上应尽量延长此期，提高产量，措施如下：生产上应尽量延长此期，提高产量，措施如下： 补充营养物质（补料）补充营养物质（补料） 调调ph ph 调整温度调整温度 2）稳定期细胞数目及产物积累达到最高。）稳定期细胞数目及产物积累达到最高。（4） 衰亡期（衰亡期（decline phase）1.特点：特点：细胞死亡数增加，死亡数大大超过新增殖的细胞数，群体细胞死亡数增加，死亡数大大超过新增殖的细胞数，群体中的活菌数目急剧下降，出现中的活菌数目急剧下降，出现“负生长负生长”。细胞内颗粒更明显，细胞出现多形态、畸形或衰退形，芽细胞内颗粒更明显，细胞出现多形

15、态、畸形或衰退形，芽孢开始释放。孢开始释放。因菌体本身产生的酶及代谢产物的作用，使菌体死亡、自因菌体本身产生的酶及代谢产物的作用，使菌体死亡、自溶等，发生自溶的菌生长曲线表现为向下跌落的趋势。溶等，发生自溶的菌生长曲线表现为向下跌落的趋势。衰亡期比其他各时期时间长，它的长短也与菌种和环境条衰亡期比其他各时期时间长，它的长短也与菌种和环境条件有关。件有关。产生原因：产生原因：生长条件的进一步恶化，使细胞内的分解代谢大大生长条件的进一步恶化，使细胞内的分解代谢大大超过合成代谢，继而导致菌体的死亡超过合成代谢，继而导致菌体的死亡同步生长同步生长的概念：一个细胞群体中各个细胞都在同的概念：一个细胞群体

16、中各个细胞都在同一时间进行分裂的状态，称为同步生长一时间进行分裂的状态，称为同步生长（synchronous growth） ，进行同步分裂的细胞称为，进行同步分裂的细胞称为同步细胞。同步细胞。同步培养：同步培养：是使群体中不同步的细胞转变成能同时是使群体中不同步的细胞转变成能同时进行生长或分裂的群体细胞。进行生长或分裂的群体细胞。同步细胞群体在任何一时刻都处在细胞周期的同一同步细胞群体在任何一时刻都处在细胞周期的同一相，彼此间形态、生化特征都很一致，因而是细胞相，彼此间形态、生化特征都很一致，因而是细胞学、生理学和生物化学等研究的良好材料。学、生理学和生物化学等研究的良好材料。二、同步培养二

17、、同步培养化学诱导物理诱导诱导法诱导法过滤法区带密度梯度离心法膜洗脱法筛选法筛选法同步培养法同步培养法获得同步生长的方法：获得同步生长的方法：获得同步生长的方法主要有两类：获得同步生长的方法主要有两类：环境条件诱导法：变换温度、光线、环境条件诱导法：变换温度、光线、培养基等。造成与正常细胞周期不同培养基等。造成与正常细胞周期不同的周期变化。的周期变化。选择法：选择性过滤、梯度离心。物选择法：选择性过滤、梯度离心。物理方法，随机选择，不影响细胞代谢。理方法，随机选择，不影响细胞代谢。helmstetter-cummings 法法原理：一些细菌细胞会紧紧粘附于硝酸纤维微孔原理：一些细菌细胞会紧紧粘

18、附于硝酸纤维微孔滤膜上。滤膜上。步骤：菌悬液通过微孔滤膜，细胞吸附其上；反步骤：菌悬液通过微孔滤膜，细胞吸附其上；反置滤膜，以新鲜培养液通过滤膜，洗掉浮游细胞；置滤膜，以新鲜培养液通过滤膜，洗掉浮游细胞；除去起始洗脱液后就可以得到刚刚分裂下来的新除去起始洗脱液后就可以得到刚刚分裂下来的新生细胞，即为同步培养。生细胞，即为同步培养。三、连续培养三、连续培养（continuous culture）分批培养（分批培养（batch culture） ：将微生物置于一定容积将微生物置于一定容积的定量的培养基中培养，培养基一次性加入。不再补的定量的培养基中培养，培养基一次性加入。不再补充和更换，最后一次性

19、收获。充和更换，最后一次性收获。连续培养（连续培养（continuous culture） ：在微生物培养的过在微生物培养的过程中，不断地供给新鲜的营养物质，同时排除含菌体程中，不断地供给新鲜的营养物质，同时排除含菌体及代谢产物的发酵液，让培养的微生物长时间地处于及代谢产物的发酵液，让培养的微生物长时间地处于对数生长期，以利于微生物的增殖速度和代谢活性处对数生长期，以利于微生物的增殖速度和代谢活性处于某种稳定状态。于某种稳定状态。连续培养理论基础：连续培养理论基础：由于对典型生长曲线中稳定期到由于对典型生长曲线中稳定期到来原因的认识，采取相应有效措施推迟其来临，从而来原因的认识，采取相应有效措

20、施推迟其来临，从而发展出现在的连续培养技术。发展出现在的连续培养技术。原理：当微生物在单批培养方式下生长达到对数期后期时，原理：当微生物在单批培养方式下生长达到对数期后期时，一方面以一定的速度流进新鲜培养基并搅拌，另一方面以溢一方面以一定的速度流进新鲜培养基并搅拌，另一方面以溢流方式流出培养液，使培养物达到动态平衡，其中的微生物流方式流出培养液，使培养物达到动态平衡，其中的微生物就能长期保持对数期的平衡生长状态和稳定的生长速率。就能长期保持对数期的平衡生长状态和稳定的生长速率。连续培养原理连续培养原理连续连续培养培养器器按控制方式分按控制方式分按培养器的级数分按培养器的级数分按细胞状态分按细胞

21、状态分按用途分按用途分内控制（控制菌体密度）：恒浊器内控制（控制菌体密度）：恒浊器外控制（控制培养液流速、以控制外控制（控制培养液流速、以控制生长速率）：恒化器生长速率）：恒化器单级连续培养器单级连续培养器多级连续培养器多级连续培养器一般连续培养器一般连续培养器固定化细胞连续培养器固定化细胞连续培养器实验室科研用：连续培养器实验室科研用：连续培养器发酵生产用：连续发酵罐发酵生产用：连续发酵罐连续培养器连续培养器概念：概念：通过调节培养基流速，通过调节培养基流速，使培养液浊度保持恒定的连续使培养液浊度保持恒定的连续培养方法。培养方法。原理：原理：通过调节新鲜培养基流通过调节新鲜培养基流入的速度和

22、培养物流出的速度入的速度和培养物流出的速度来维持菌浓度不变来维持菌浓度不变,即浊度不变。即浊度不变。主要采用恒浊器，当浊度高时，主要采用恒浊器，当浊度高时，使新鲜培养基的流速加快，浊使新鲜培养基的流速加快，浊度降低，则减慢培养基的流速。度降低，则减慢培养基的流速。特点：基质过量，微生物始终特点：基质过量，微生物始终以最高速率进行生长，并可在以最高速率进行生长，并可在允许范围内控制不同的菌体密允许范围内控制不同的菌体密度；但工艺复杂，烦琐。度；但工艺复杂，烦琐。连续培养技术连续培养技术恒浊培养恒浊培养使用范围：使用范围：用于生产大量用于生产大量菌体、生产与菌体生长相菌体、生产与菌体生长相平行的某

23、些代谢产物，如平行的某些代谢产物，如乳酸、乙醇等。乳酸、乙醇等。连续培养技术连续培养技术恒化连续培养恒化连续培养概念概念：以恒定流速使营养物质浓度恒定而保持细菌以恒定流速使营养物质浓度恒定而保持细菌生长速率恒定的方法。生长速率恒定的方法。 原理原理：通过控制某一种营养物浓度（：通过控制某一种营养物浓度（如碳、氮源、如碳、氮源、生长因子等生长因子等） ，使其始终成为生长限制因子，而，使其始终成为生长限制因子，而达到控制培养液流速保持不变，并使微生物始终在达到控制培养液流速保持不变，并使微生物始终在低于其最高生长速率条件下进行生长繁殖。低于其最高生长速率条件下进行生长繁殖。特点特点：维持营养成分的

24、亚适量，控制微生物生长速维持营养成分的亚适量，控制微生物生长速率率。菌体生长速率恒定，菌体均一、密度稳定，产。菌体生长速率恒定，菌体均一、密度稳定，产量低于最高菌体产量。量低于最高菌体产量。应用范围应用范围：实验室科学研究：实验室科学研究恒化器恒化器chemostat 或或bactogen装置装置控制对象控制对象培养培养基基培养基培养基流速流速生长速生长速率率产物产物应用应用范围范围恒浊器恒浊器 菌体密度菌体密度（内控制）（内控制）无限无限制生制生长因长因子子不恒定不恒定最高最高大量菌体大量菌体或与菌体或与菌体形成相平形成相平行的产物行的产物生产生产为主为主恒化器恒化器 培养基流培养基流速（外

25、控速（外控制）制）有限有限制生制生长因长因子子恒定恒定低于最低于最高高不同生长不同生长速率的菌速率的菌体体实验实验室为室为主主恒浊器与恒化器的比较恒浊器与恒化器的比较lg 细胞数或产物浓细胞数或产物浓度度时间时间细胞细胞 产物产物i型型ii型型生长与代谢产物的形成存在两种类型生长与代谢产物的形成存在两种类型 微生物发酵形成产物的过程与微生物细胞生长的过程并微生物发酵形成产物的过程与微生物细胞生长的过程并不总是一致的。一般认为：不总是一致的。一般认为：连续发酵（连续发酵（continuous fermentation）连续培养在生产上的应用，相对于单批发酵而言。连续培养在生产上的应用，相对于单批

26、发酵而言。优点：优点：高效，简化了操作高效，简化了操作装料、灭菌、出料、清洗发酵罐等单装料、灭菌、出料、清洗发酵罐等单元操作；元操作；自控：便于利用各种仪表进行自动控制；自控：便于利用各种仪表进行自动控制；产品质量稳定产品质量稳定节约大量动力、人力、水和蒸汽，且使水、汽、电的负荷均节约大量动力、人力、水和蒸汽，且使水、汽、电的负荷均衡合理。衡合理。缺点：缺点：菌种易于退化；易于遭到杂菌污染；营养物利用率低于单批培菌种易于退化；易于遭到杂菌污染；营养物利用率低于单批培养。连续发酵的生产时间受以上因素限制，一般只能维持数月养。连续发酵的生产时间受以上因素限制，一般只能维持数月 1年。年。第三节第三

27、节 真菌的生长与繁殖真菌的生长与繁殖一、丝状真菌的生长繁殖一、丝状真菌的生长繁殖（一）无性孢子（一）无性孢子卵 孢 子接 合 孢 子子 囊 孢 子担 孢 子有 性 孢 子孢 囊 孢 子分 生 孢 子节 孢 子后 垣 孢 子无 性 孢 子孢孢 子子菌菌 丝丝 片片 段段繁繁 殖殖 方方 式式霉霉菌菌的的繁繁殖殖方方式式)：1.孢囊孢子孢囊孢子（sporangiospore）形成特征：形成于菌丝的特化结形成特征：形成于菌丝的特化结构构孢子囊内。孢子囊内。孢子形态：近圆形。孢子形态：近圆形。举例：根霉、毛霉。举例：根霉、毛霉。2.2.分生孢子分生孢子(canidinm):(canidinm):形成特

28、征：由分生孢子梗顶端细胞特化而成的单个形成特征：由分生孢子梗顶端细胞特化而成的单个或簇生的孢子。或簇生的孢子。孢子形态：极多样。孢子形态：极多样。举例：曲霉、青霉。举例：曲霉、青霉。2.2.分生孢子分生孢子(canidinm):(canidinm):无性孢子结构复杂的子实体3、节孢子、节孢子(arthrospore，又称粉孢子，又称粉孢子)形成特征：由菌丝形成特征：由菌丝断裂而成。断裂而成。孢子形态：常呈成孢子形态：常呈成串短柱状。串短柱状。举例：白地霉。举例：白地霉。4.4.厚垣孢子（厚垣孢子（chlamydospore)chlamydospore)形成特征：部分菌丝细形成特征：部分菌丝细胞

29、质浓缩、变圆，周围胞质浓缩、变圆，周围生出厚壁而成。生出厚壁而成。孢子形态：圆形、柱形孢子形态：圆形、柱形等。等。举例：总状毛霉。举例：总状毛霉。（二）有性繁殖（二）有性繁殖（1）过程）过程 两相邻的不同质的（细胞）菌丝碰到一两相邻的不同质的（细胞）菌丝碰到一起形成原配子囊。起形成原配子囊。质配质配 接触处的细胞壁溶解，两细胞质融合在一接触处的细胞壁溶解，两细胞质融合在一起起核配核配 形成二倍体结合子核形成二倍体结合子核减数分裂（减数分裂（r） 恢复核的单倍体状态恢复核的单倍体状态有些霉菌核配后，双倍体核进行减数分裂形成单倍有些霉菌核配后，双倍体核进行减数分裂形成单倍体有性孢子，有的霉菌核配合

30、后，二倍体的结合子体有性孢子，有的霉菌核配合后，二倍体的结合子直接发育形成有性孢子（二倍体的），萌发时才进直接发育形成有性孢子（二倍体的），萌发时才进行减数分裂。行减数分裂。（2）方式）方式有性结构及其形态有性结构及其形态特征：由大小不同特征：由大小不同的配子囊结合后发的配子囊结合后发育而成。育而成。 小配子囊称雄器；小配子囊称雄器；大配子囊称藏卵器。大配子囊称藏卵器。所属分类地位：卵所属分类地位：卵菌纲。菌纲。1. 卵孢子（卵孢子（oospore)2. 接合孢子（接合孢子（zygospore):有性结构及其形态特征：有性结构及其形态特征： 是是由菌丝生出的结构大小相似、由菌丝生出的结构大小相

31、似、形态相同或略有不同两个配形态相同或略有不同两个配子囊接合后发育而成。子囊接合后发育而成。 所属分类地位：接合菌纲所属分类地位：接合菌纲接合孢子形成过程:根据产生接合孢子的菌丝来源或亲和力不同根据产生接合孢子的菌丝来源或亲和力不同,可可将结合分为分为两种情况：将结合分为分为两种情况： 同宗配合同宗配合(hemothallism)： 是单一的孢子囊是单一的孢子囊孢子萌发后形成的菌丝，甚至同一菌丝的分枝孢子萌发后形成的菌丝，甚至同一菌丝的分枝相互接触，而形成接合孢子的过程。相互接触，而形成接合孢子的过程。 异宗配合异宗配合(heterothallism)：是不同菌系的：是不同菌系的菌丝相遇后，才

32、能形成接合孢子，这两种有亲菌丝相遇后，才能形成接合孢子，这两种有亲和力的菌系在形态上并无区别。和力的菌系在形态上并无区别。同宗配合与异宗配合同宗配合与异宗配合：3.子囊孢子（子囊孢子（ascospore):有性结构及其形态特征：在子囊中形成。有性结构及其形态特征：在子囊中形成。 子囊：两性细胞接触以后形成的囊状结构。子囊的形成子囊：两性细胞接触以后形成的囊状结构。子囊的形成有两种方式：有两种方式： 两个营养细胞直接交配而成，其外面无菌丝包裹；两个营养细胞直接交配而成，其外面无菌丝包裹； 从一个特殊的、来自产囊体菌丝（称为产囊丝）的从一个特殊的、来自产囊体菌丝（称为产囊丝）的结构上产生子囊，多个

33、子囊外面被菌丝包围形成子实体，结构上产生子囊，多个子囊外面被菌丝包围形成子实体，称为子囊果。称为子囊果。所属分类地位：子囊菌纲所属分类地位：子囊菌纲子囊果的形状子囊果的形状子囊果子囊果(ascocarp)(ascocarp)： 子实体（一种有性结构子实体（一种有性结构) , ) ,多个子多个子囊外部由菌丝体组成共同的保护组织结构囊外部由菌丝体组成共同的保护组织结构, , 称为子囊称为子囊果。子囊包在其中。子囊果有三种类型：果。子囊包在其中。子囊果有三种类型： 闭囊壳闭囊壳(cleistothecium) 子囊壳子囊壳(perthecium) 子囊盘子囊盘(apothecium)4.担孢子担孢子

34、(basidiospore)有性结构及其形态特征：有性结构及其形态特征：担子菌所特有，经两性细担子菌所特有，经两性细胞核配合后产生的外生孢胞核配合后产生的外生孢子。因着生在担子上而得子。因着生在担子上而得名。名。所属分类地位：担子菌纲所属分类地位：担子菌纲丝状微生物的群体生长丝状微生物的群体生长丝状微生物的纯培养采用丝状微生物的纯培养采用孢子接种，在液体培养基孢子接种，在液体培养基中震荡培养或深层通气加中震荡培养或深层通气加搅拌培养，菌丝体通过断搅拌培养，菌丝体通过断裂繁殖不形成产孢结构。裂繁殖不形成产孢结构。可以用菌丝干重作为衡量可以用菌丝干重作为衡量生长的指标，即以时间为生长的指标，即以时

35、间为横坐标，以菌丝干重为纵横坐标，以菌丝干重为纵坐标，绘制生长曲线。坐标，绘制生长曲线。可分为三个阶段：可分为三个阶段：生长停滞期、迅速生长生长停滞期、迅速生长期、衰退期期、衰退期1、生长停滞期、生长停滞期: 造成生长停滞的原因一是孢子萌发前造成生长停滞的原因一是孢子萌发前真正的停滞状态，另一种是生长已经开始，但还无法真正的停滞状态，另一种是生长已经开始，但还无法测定。测定。2、迅速生长期、迅速生长期:菌丝体干重迅速增加，其立方根与时菌丝体干重迅速增加，其立方根与时间呈直线关系，菌丝干重不以几何级数增加，没有对间呈直线关系，菌丝干重不以几何级数增加，没有对数生长期。生长主要表现在菌丝尖端的伸长

36、和出现分数生长期。生长主要表现在菌丝尖端的伸长和出现分支、断裂等，此时期的菌体呼吸强度达到高峰，有的支、断裂等，此时期的菌体呼吸强度达到高峰，有的开始积累代谢产物。开始积累代谢产物。3、衰退期、衰退期:菌丝体干重下降，到一定时期不再变化。菌丝体干重下降，到一定时期不再变化。大多数次级代谢产物在此期合成，大多数细胞都出现大多数次级代谢产物在此期合成，大多数细胞都出现大的空泡。有些菌丝体还会发生自溶菌丝体，这与菌大的空泡。有些菌丝体还会发生自溶菌丝体，这与菌种和培养条件有关。种和培养条件有关。丝状微生物的群体生长丝状微生物的群体生长芽芽 殖殖（ 各各 属属 酵酵 母母 都都 存存 在在 ）裂裂 殖

37、殖（ 裂裂 殖殖 酵酵 母母 属属 ）节节 孢孢 子子（ 地地 霉霉 属属 ）掷掷 孢孢 子子（ 掷掷 孢孢 酵酵 母母 属属 ）后后 垣垣 孢孢 子子（ 白白 假假 假假 丝丝 酵酵 母母 ）产产 无无 性性 孢孢 子子无无 性性有有 性性（ 产产 子子 囊囊 孢孢 子子 ）酵酵 母母 菌菌 的的 繁繁 殖殖 方方 式式二、酵母菌的生长繁殖二、酵母菌的生长繁殖根据能否进行有性繁殖，可将酵母菌分为：根据能否进行有性繁殖，可将酵母菌分为： 假酵母：假酵母：只有无性繁殖过程。只有无性繁殖过程。 真酵母：真酵母：既有无性繁殖，又有有性繁殖过程。既有无性繁殖，又有有性繁殖过程。1、芽殖、芽殖出芽方式：

38、出芽方式：多边出芽、两端出芽、三边出芽、单多边出芽、两端出芽、三边出芽、单边出芽。边出芽。环境适宜时，可出现假菌丝环境适宜时，可出现假菌丝芽殖过程：芽殖过程：母细胞形成小突起母细胞形成小突起（ad） 核裂（核裂（eg） 原生质分配原生质分配（hi） 新膜形成（新膜形成（jk） 形成新细胞壁（形成新细胞壁（l）出芽痕和诞生痕：出芽痕和诞生痕：酵母出芽繁殖时，子细胞与酵母出芽繁殖时，子细胞与母细胞分离，在子、母细胞母细胞分离，在子、母细胞壁上都会留下痕迹。在母细壁上都会留下痕迹。在母细胞的细胞壁上出芽并与子细胞的细胞壁上出芽并与子细胞分开的位点称出芽痕，子胞分开的位点称出芽痕，子细胞细胞壁上的位点

39、称诞生细胞细胞壁上的位点称诞生痕。由于多重出芽，致使酵痕。由于多重出芽，致使酵母细胞表面有多个小突起。母细胞表面有多个小突起。芽芽 痕痕bread yeast with bud假菌丝假菌丝: saccharomyces cerevisiae的芽殖过程的芽殖过程有的酵母菌进行芽殖后，长大的子细胞不与母细胞有的酵母菌进行芽殖后，长大的子细胞不与母细胞立即分离，并继续出芽，细胞成串排列，这种菌丝立即分离，并继续出芽，细胞成串排列，这种菌丝状的细胞串就称为假菌丝。状的细胞串就称为假菌丝。 假菌丝的各细胞间仅假菌丝的各细胞间仅以狭小的面积相连，呈藕节状。而霉菌的菌丝为真以狭小的面积相连，呈藕节状。而霉菌

40、的菌丝为真菌丝，即相连细胞间的横隔面积与细胞直径一致，菌丝，即相连细胞间的横隔面积与细胞直径一致，呈竹节状的细胞串，称为真菌丝。呈竹节状的细胞串，称为真菌丝。借细胞横分裂法繁殖借细胞横分裂法繁殖, ,与细菌类似与细菌类似. .如如schizosaccharomyces octosporus（八孢裂殖酵母）。（八孢裂殖酵母）。进行裂殖的酵母菌种类较少进行裂殖的酵母菌种类较少. .2、裂、裂 殖；殖；有性繁殖的过程：有性繁殖的过程：当酵母菌发展到一定阶段，两性当酵母菌发展到一定阶段，两性别不同的细胞接近各伸出突起而相接触，接触出的别不同的细胞接近各伸出突起而相接触，接触出的细胞壁溶解，两细胞的细胞

41、质通过形成的管道融合，细胞壁溶解，两细胞的细胞质通过形成的管道融合，两单倍体的核移到融合管中形成二倍体核，在合适两单倍体的核移到融合管中形成二倍体核，在合适的条件下，二倍体细胞核进行减数分裂性成子囊，的条件下，二倍体细胞核进行减数分裂性成子囊，子囊内的单倍体细胞便为子囊孢子，在适宜条件下子囊内的单倍体细胞便为子囊孢子，在适宜条件下可萌发成单倍体细胞。可萌发成单倍体细胞。即两性别不同的单倍体细胞相互结合即两性别不同的单倍体细胞相互结合质配质配核配核配二倍体营养细胞二倍体营养细胞子囊形成子囊形成成熟后囊壁破裂放成熟后囊壁破裂放出子囊孢子出子囊孢子萌发成单倍体细胞。萌发成单倍体细胞。有性生殖有性生殖

42、有性生殖有性生殖即两性别不同的单倍体细胞相互结合即两性别不同的单倍体细胞相互结合质质配配核配核配二倍体营养细胞二倍体营养细胞子囊形成子囊形成成熟后囊壁破裂放出子囊孢子成熟后囊壁破裂放出子囊孢子萌发成单萌发成单倍体细胞。倍体细胞。一、环境对微生物生长的影响一、环境对微生物生长的影响 适宜环境适宜环境 促进微生物生长发育促进微生物生长发育 不适宜环境不适宜环境 微生物受抑制或突变微生物受抑制或突变 恶劣环境恶劣环境 微生物死亡微生物死亡第三节第三节 环境对生长的影响及生长的测定环境对生长的影响及生长的测定影响微生物生长的外界因素很多，有许多物理化影响微生物生长的外界因素很多，有许多物理化学条件。学

43、条件。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。温度对微生物的影响具体表现在：温度对微生物的影响具体表现在：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。响细胞合成。影响细胞膜的流动性，温度高，流动性大，有利于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，不利于物质运物质的运输，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输，因此，温度变化影响营养物质的吸收与代谢产物的分泌。物的分泌。影响物质的溶解度，对生长有影响。影响物质的溶解度，对生长有影响

44、。（一）温度对微生物生长的影响（一）温度对微生物生长的影响微生物的生长温度微生物的生长温度生长温度三基点生长温度三基点即微生物的最低生长温度、最适生长温度、最高生即微生物的最低生长温度、最适生长温度、最高生长温度。长温度。微生物生长温度类型微生物生长温度类型根据微生物的最适生长温度的不同，将微生物划为根据微生物的最适生长温度的不同，将微生物划为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）低温型微生物（嗜冷微生物）低温型微生物（嗜冷微生物）:最适生长温度在最适生长温度在520，主

45、要分布在地球的两极、，主要分布在地球的两极、冷泉、深海、冷冻场所及冷藏食品中。冷泉、深海、冷冻场所及冷藏食品中。例：假单孢菌中的某些嗜冷菌在低温下生长，常引例：假单孢菌中的某些嗜冷菌在低温下生长，常引起冷藏食品的腐败。起冷藏食品的腐败。嗜冷微生物在低温下生长的机理，目前还不清楚，嗜冷微生物在低温下生长的机理，目前还不清楚，据推测有两种原因：据推测有两种原因：它们体内的酶能在低温下有效地催化，在高温下它们体内的酶能在低温下有效地催化，在高温下酶活丧失酶活丧失细胞膜中的不饱和脂肪酸含量高，低温细胞膜中的不饱和脂肪酸含量高，低温下也能保持半流动状态，可以进行物质的传递。下也能保持半流动状态，可以进行

46、物质的传递。 中温型微生物（嗜温微生物）：中温型微生物（嗜温微生物）：最适生长温度为最适生长温度为2040 ，大多数微生物属于此类。，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。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。体温型主要为寄生，在人和动物体内。高温型微生物（嗜热微生物）：高温型微生物（嗜热微生物）：最适生长温度为最适生长温度为50 60 50 60 ，主要分布在温泉、堆肥，主要分布在温泉、堆肥和土壤中。和土壤中。在高温下能生长的原因：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酶蛋白以及核糖体有较强的抗热性核酸具有较高

47、的热稳定性（核酸中核酸具有较高的热稳定性（核酸中g+cg+c含量高含量高（trnatrna），可提供形成），可提供形成 氢键，增加热稳定性氢键，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。常的液晶状态。高温微生物的特点高温微生物的特点: :生长速度快，合成大分子迅速，可及时修复高温对其生长速度快，合成大分子迅速，可及时修复高温对其造成的分子损伤。造成的分子损伤。 耐高温菌具应用优势：在减少能源消耗、减少染菌、耐高温菌具应用优势：在减少能源消耗、减少染菌、缩短发酵周期等方面具重要意义。缩短发酵周期等方面具重要意义。1

48、、高温对微生物的影响、高温对微生物的影响高温下蛋白质不可逆变性，膜受热出现小孔，破坏细高温下蛋白质不可逆变性，膜受热出现小孔，破坏细胞结构（溶菌）。胞结构（溶菌）。微生物对热的耐受力与以下因素有关微生物对热的耐受力与以下因素有关:(1)微生物种类及发育阶段微生物种类及发育阶段 嗜热菌比其它类型的菌体抗热嗜热菌比其它类型的菌体抗热有芽孢的细菌比无芽孢的菌抗热有芽孢的细菌比无芽孢的菌抗热微生物的繁殖结构比营养结构抗热性强微生物的繁殖结构比营养结构抗热性强老龄菌比幼龄菌抗热老龄菌比幼龄菌抗热高温与低温对微生物的影响高温与低温对微生物的影响(2)微生物对热的耐受力还受微生物对热的耐受力还受环境条件环境

49、条件的影响的影响 u与培养基的营养成分有关与培养基的营养成分有关 培养基中蛋白质含量培养基中蛋白质含量高时比较耐热高时比较耐热.u与与ph 有关有关 ph适宜时不易死亡，适宜时不易死亡，ph不适宜时，不适宜时，容易死亡容易死亡.u与水分有关与水分有关 含水量大时容易死亡，含水量小时含水量大时容易死亡，含水量小时不容易死亡不容易死亡.u与含菌量有关与含菌量有关 含菌量高，抗热性增强，含菌量含菌量高，抗热性增强，含菌量低，抗热性差。低，抗热性差。u与热处理时间有关与热处理时间有关 热处理时间长，微生物易死热处理时间长，微生物易死亡。亡。 当环境温度低于微生物的最适生长温度时，微生当环境温度低于微生

50、物的最适生长温度时，微生物的生长繁殖停止，当微生物的原生质结构并未破物的生长繁殖停止，当微生物的原生质结构并未破坏时，不会很快造成死亡并能在较长时间内保持活坏时，不会很快造成死亡并能在较长时间内保持活力，当温度提高时，可以恢复正常的生命活动。力，当温度提高时，可以恢复正常的生命活动。低温保藏菌种就是利用这个原理。一些细菌、酵母低温保藏菌种就是利用这个原理。一些细菌、酵母菌和霉菌的琼脂斜面菌种通常可以长时间地保藏在菌和霉菌的琼脂斜面菌种通常可以长时间地保藏在4的冰箱中。的冰箱中。 当温度过低，造成微生物细胞冻结时，有的微生当温度过低，造成微生物细胞冻结时，有的微生物会死亡，有些则并不死亡。物会死

51、亡，有些则并不死亡。2、低温对微生物的影响、低温对微生物的影响造成死亡的原因：造成死亡的原因：冻结时细胞水分变成冰晶，冰晶对细胞膜产生机械冻结时细胞水分变成冰晶，冰晶对细胞膜产生机械损伤，膜内物质外漏。损伤，膜内物质外漏。冻结过程造成细胞脱水。冻结过程造成细胞脱水。 冻结速度对冰晶形成有很大影响，冻结速度对冰晶形成有很大影响，缓慢冻结缓慢冻结，形，形成的冰晶大，对细胞损伤大；成的冰晶大，对细胞损伤大；快速冻结快速冻结，形成的冰晶，形成的冰晶小、分布均匀，对细胞的损伤小，因此，利用快速冻小、分布均匀，对细胞的损伤小，因此，利用快速冻结可以对一些菌种进行冻结保藏，一般情况下在菌悬结可以对一些菌种进

52、行冻结保藏，一般情况下在菌悬液中再加一些甘油、糖、牛奶、保护剂等可对菌种进液中再加一些甘油、糖、牛奶、保护剂等可对菌种进行长期保藏。行长期保藏。微生物对氧的需要和耐受力在不同的类群中变化微生物对氧的需要和耐受力在不同的类群中变化很大，根据微生物与氧的关系很大，根据微生物与氧的关系, ,可把它们分为几种可把它们分为几种类群类群: : 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：（二）氧气对微生物生长的影响（二）氧气对微生物生长的影响专性好氧菌（专性好氧菌（strict aerob

53、e）必须在有分子氧的条件下才能生长，有完整的呼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，细胞含有超氧物歧吸链，以分子氧作为最终氢受体，细胞含有超氧物歧化酶（化酶（sod，superoxide dismutase）和过氧化氢酶。）和过氧化氢酶。在有氧或无氧条件下均能生长，但有氧情况下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；细胞含有或无氧呼吸产能；细胞含有sod和过氧化氢酶。和过氧化氢酶。微好氧菌（微好氧菌（microaerophilic bacteria）只能较低

54、的氧分压下才能正常生长，通过呼吸链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，并以氧为最终氢受体而产能，兼性厌氧菌（兼性厌氧菌（facultative aerobe）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，分子氧也对它无毒害。不具有呼吸链，活不需要氧，分子氧也对它无毒害。不具有呼吸链，依靠专性发酵获得能量。细胞内存在依靠专性发酵获得能量。细胞内存在sod和过氧化和过氧化物酶，但缺乏过氧化氢酶。物酶，但缺乏过氧化氢酶。厌氧菌（厌氧菌（anaerobe）分子氧对它

55、有毒害，短期接触空气，也会抑制分子氧对它有毒害，短期接触空气，也会抑制其生长甚至致死；在空气或含有其生长甚至致死；在空气或含有10%co2的空气中，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；生命活动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、循环光合磷酸化或所需能量通过发酵、无氧呼吸、循环光合磷酸化或甲烷发酵提供；细胞内缺乏甲烷发酵提供；细胞内缺乏sod和细胞色素氧化酶，和细胞色素氧化酶，大多数还缺乏过氧化氢酶。大多数还缺乏过氧化氢酶。严格厌氧微生物并不是被气态的氧所杀死，而

56、是由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。于不能解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在氧还原为水的过程中，可形成某些有毒的中间产物，例如，物，例如，h2o2、o2 等。超氧阴离子为活性氧，兼等。超氧阴离子为活性氧，兼有分子和离子的性质，反应力极强，极不稳定，可破有分子和离子的性质，反应力极强，极不稳定，可破坏膜和重要生物大分子，坏膜和重要生物大分子，对微生物造成毒害或致死。对微生物造成毒害或致死。好氧微生物具有降解这些产物的酶，如过氧化氢酶、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

57、酶等，过氧化物酶、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，故易被生物体内极易产生的超氧阴离子自由基毒害致死。的超氧阴离子自由基毒害致死。厌氧菌的氧毒害机制厌氧菌的氧毒害机制 sod学说学说在培养不同类型的微生物时，要采用相应的措施保在培养不同类型的微生物时，要采用相应的措施保证不同微生物的生长。证不同微生物的生长。培养好氧微生物：培养好氧微生物：需震荡或通气，保证充足的氧气。需震荡或通气，保证充足的氧气。培养专性厌氧微生物：培养专性厌氧微生物：需排除环境中的氧气，同时需排除环境中的氧气，同时 在培养基中添加还原剂，降低在培养基中添加还原剂，降低 培养基

58、中的氧化还原电位势。培养基中的氧化还原电位势。培养兼性厌氧或耐氧微生物：培养兼性厌氧或耐氧微生物：可深层静止培养。可深层静止培养。影响胞内许多对酸碱不稳定的成分影响胞内许多对酸碱不稳定的成分影响膜表面电荷的性质及膜的通透性影响膜表面电荷的性质及膜的通透性影响酶活影响酶活（三）（三）phph值与微生物生长的相互影响值与微生物生长的相互影响1 1、环境、环境phph值对微生物生长的影响值对微生物生长的影响微生物的生长微生物的生长ph值范围极广，从值范围极广，从ph8都有微生物都有微生物能生长。但是绝大多数种类都生活在能生长。但是绝大多数种类都生活在ph5.09.0之间。之间。微生物生长的微生物生长

59、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。低低于于最低、或超过最高生长最低、或超过最高生长phph值时，微生物生长受抑制或值时，微生物生长受抑制或导致死亡。导致死亡。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，根据微生物生长根据微生物生长的最适的最适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

60、生物：硫杆菌属嗜酸微生物：硫杆菌属 耐酸微生物：乳酸杆菌、醋酸杆菌耐酸微生物：乳酸杆菌、醋酸杆菌2 2、 不同微生物对不同微生物对phph要求不同要求不同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值的要求也不同。值的要求也不同。 在发酵工业中，控制在发酵工业中，控制ph值尤其重要。举例：值尤其重要。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范围内时以菌体范围内时以菌体生长为主，而在生长为主，而在ph7.0时，则以合成草酸为主。时，则以合