第三节影响微生物生长的主要因素

优选第三节影响微生物生长的主要因素本文档共37页；当前第1页；编辑于星期三\10点36分物理因素：温度、pH和氧气（最主要）微生物的六大类营养要素碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐、水本文档共37页；当前第2页；编辑于星期三\10点36分一、温度

温度是影响微生物细胞生长和存活的最重要的因素之一。最低生长温度最适生长温度最高生长温度3个重要指标生长温度三基点(threecardinalpoint)本文档共37页；当前第3页；编辑于星期三\10点36分温度

生长速度温度停止生长致死最低最高最适

微生物按其最适生长温度范围可分为：嗜冷菌嗜温菌嗜热菌

最适生长温度：

即某微生物分裂代时最短或生长速率最高时的培养温度。不同微生物的最适生长温度是不一样的。本文档共37页；当前第4页；编辑于星期三\10点36分

微生物作为整体来言，其温度的三基点是极其宽的，堪称“生物世界之最”。本文档共37页；当前第5页；编辑于星期三\10点36分

嗜冷菌

其生长温度范围在－10～20℃，最适生长温度为15℃或以下，它们常分布在地球两极地区的水域和土壤中。嗜冷机制：①酶系在低温下仍能起催化作用

②细胞膜含较多的不饱和脂肪酸，在低温下仍具有通透性。

嗜温菌

绝大多数微生物属于这一类。最适生长温度在20～45℃之间，最低生长温度10～20℃，最高生长温度40～45℃。它们又可分为室温型（25℃）和体温型（37℃）。本文档共37页；当前第6页；编辑于星期三\10点36分

嗜热菌它们适于在45～50℃以上的温度中生长，在自然界中的分布仅局限于某些地区，如温泉、日照充足的土壤表面、堆肥、发酵饲料等腐烂有机物中，如堆肥在发酵过程中温度常高达60～70℃。

嗜热机制：①细胞内的酶具强抗热性。②产生的多胺，热亚胺和高温精胺物质对蛋白质等组织结构具有保护作用。③核酸也具有热稳定性的保护结构。④细胞膜含有较多的饱和脂肪酸和直链脂肪酸，使膜具有稳定性。本文档共37页；当前第7页；编辑于星期三\10点36分

对某一具体微生物来说，其生长温度的宽和窄与它们长期进化过程中所处的生存环境温度有关。宽温微生物窄温微生物一些生活在土壤中的芽孢杆菌（15～65℃）；既可在人体大肠中生活，也可在体外环境中生活的E.coli（10～47.5℃）；专性寄生在人体泌尿生殖道中的Neisseriagonorrhoeae（淋病奈瑟氏球菌）（36～40℃）；本文档共37页；当前第8页；编辑于星期三\10点36分

最适生长温度（optimumgrowthtemperature）简称最适温度，是指某菌分裂代时最短或生长速率最高时的培养温度。本文档共37页；当前第9页；编辑于星期三\10点36分对同一微生物来说，最适温度并非一切生理过程的最适温度——一般规律最适温度≠生长得率最高时的培养温度，≠发酵速率或累积代谢产物最高时的培养温度，≠累积某一代谢产物量最高时的培养温度。强调指出本文档共37页；当前第10页；编辑于星期三\10点36分菌名生长温度／℃发酵温度／℃累积产物温度／℃Serratiamarcescens（粘质赛氏杆菌）37合成灵杆菌素20～25Aspergillusniger（黑曲霉）37产糖化酶32～34Streptococcusthermophilus（嗜热链球菌）374737Streptococcuslactis（乳酸链球菌）3440产细胞：25～30产乳酸：30本文档共37页；当前第11页；编辑于星期三\10点36分例如，在Penicilliumchrysogenum（产黄青霉）总共165小时的青霉素发酵过程中，根据不同生理代谢过程的温度特点分四段控制其培养温度。0小时－→5小时－→40小时－→125小时－→165小时结果，青霉素产量提高了14.7％。

30℃25℃20℃25℃这一规律对指导发酵生产有着重要的意义。本文档共37页；当前第12页；编辑于星期三\10点36分二、氧气氧对微生物的生命活动有着极其重要的影响。好氧微生物（好氧菌，aerobes）厌氧微生物（厌氧菌，anaerobes）细分为5类微生物与氧的关系本文档共37页；当前第13页；编辑于星期三\10点36分根据微生物与氧的关系可细分为5类

专性好氧菌：需氧，正常大气压下呼吸产能以呼吸为主，兼营发酵产能好氧菌兼性厌氧菌

以呼吸为主，兼营厌氧呼吸产能

微好氧菌：需要微量氧下生活

耐氧菌：不需氧，只以发酵产能，氧无毒害厌氧菌

(专性)厌氧菌：氧有害或致死，以发酵或无氧呼吸产能

本文档共37页；当前第14页；编辑于星期三\10点36分

必须在较高浓度分子氧（～0.2巴）的条件下才能生长，它们有完整的呼吸链，以分子氧作为最终氢受体，含有超氧化物歧化酶（superoxidedismutase，SOD）和过氧化氢酶（catalase）。1.专性好氧菌（obligateorstrictstrictaerobe）本文档共37页；当前第15页；编辑于星期三\10点36分绝大多数真菌和许多细菌、放线菌都是专性好氧菌，例如，Acetobacter（醋杆菌属）、

Azotobacter（固氮菌属）、Pseudomonasaeruginosa（铜绿假单胞菌，又称绿脓杆菌）、Coeynebacteriumdiphtheriae（白喉棒杆菌）等。本文档共37页；当前第16页；编辑于星期三\10点36分2.

兼性厌氧菌（facultativeanaerobes）

是以在有氧条件下的生长为主也可兼在厌氧条件下生长的微生物，有时也称“兼性好氧菌”（facultativeaerobes）。它们能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。本文档共37页；当前第17页；编辑于星期三\10点36分许多酵母菌和不少细菌都是兼性厌氧菌。例如，Saccharomycescerevisiae（酿酒酵母）、Bacilluslicheniformis（地衣芽孢杆菌）、肠杆菌科的各种细菌包括E．coli、Enterobacteraerogenes（产气肠杆菌，旧称产气气杆菌或产气杆菌）、Proteusvulgaris（普通变形杆菌）等。本文档共37页；当前第18页；编辑于星期三\10点36分3.

微好氧菌（microaerophilicbacteria）

只能在较低的氧分压（0.01～0.03巴，正常大气中的氧分压为0.2巴）下才能正常生长的微生物。也是通过呼吸链并以氧为最终氢受体而产能。例如，Vibriocholerae（霍乱弧菌）、Hydrogenomonas（氢单胞菌属）、

Zymomonas（发酵单胞菌属）和Campylobacter（弯曲菌属）等。本文档共37页；当前第19页；编辑于星期三\10点36分4.

耐氧菌（aerotolerantanaerobes）

即耐氧性厌氧菌的简称。是一类可在分子氧存在下进行发酵性厌氧生活的厌氧菌。它们的生长不需要任何氧，但分子氧对它也无毒害。它们不具有呼吸链，仅依靠专性发酵和底物水平磷酸化而获得能量。耐氧机制是细胞内存在SOD和过氧化物酶，但缺乏过氧化氢酶。本文档共37页；当前第20页；编辑于星期三\10点36分一般的乳酸菌多数是耐氧菌，例如，Streptococcuslactis（乳链球菌）、S．faecalis（粪链球菌）、Lactobacilluslactis（乳酸乳杆菌）、Leuconostocmesenteroides（肠膜明串珠菌）等；非乳酸菌类耐氧菌，例如，Butyribacteriumrettgeri（雷氏丁酸杆菌）等。本文档共37页；当前第21页；编辑于星期三\10点36分5.

厌氧菌（anaerobes）严格厌氧菌（专性厌氧菌，strictorobligateanaerobes）一般厌氧菌本文档共37页；当前第22页；编辑于星期三\10点36分特点：①分子氧对它们有毒，即使短期接触也会抑制甚至致死；②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；③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；④细胞内缺乏SOD和细胞色素氧化酶，大多数还缺乏过氧化氢酶。本文档共37页；当前第23页；编辑于星期三\10点36分常见的厌氧菌：Clostridium（梭菌属）、Bacteroides（拟杆菌属）、Fusobacterium（梭杆菌属）、Bifidobacterium（双歧杆菌属）、以及各种光合细菌和产甲烷菌（methanogens）等。极端厌氧菌本文档共37页；当前第24页；编辑于星期三\10点36分本文档共37页；当前第25页；编辑于星期三\10点36分26氧与细菌生长的关系

本文档共37页；当前第26页；编辑于星期三\10点36分

1971年在McCord和Fridovich提出关于专性厌氧生活的超氧化物歧化酶（SOD）学说。关于厌氧菌的氧毒害机制本文档共37页；当前第27页；编辑于星期三\10点36分无无活力无活力严格厌氧菌无无活力有活力耐氧性厌氧菌有有活力有活力好氧菌细胞色素系统过氧化氢酶超氧化物歧化酶（SOD）菌类型

经过广泛调查不同微生物中SOD和过氧化氢酶的分布状况后得出：本文档共37页；当前第28页；编辑于星期三\10点36分SOD的功能：保护好氧菌免受超氧化物阴离子自由基的毒害，从而提出了缺乏SOD的微生物必然只能进行专性厌氧生活的学说。本文档共37页；当前第29页；编辑于星期三\10点36分O2.-超氧阴离子自由基普遍存在H2O+1/2O2

过氧化氢酶（好氧菌）2H2O过氧化物酶（耐氧菌）NADH2NADO2.+2H+H2O2+O2

-SOD（好氧菌及耐氧菌）本文档共37页；当前第30页；编辑于星期三\10点36分按SOD分子中所含金属辅基的不同，可把它分为3类：真核生物的线粒体中Mn③原核生物Fe②几乎所有的真核生物的细胞质中Cu、Zn①存在的范围SOD分子中所含金属辅基类型本文档共37页；当前第31页；编辑于星期三\10点36分三、pHpH值表示某水溶液中氢离子浓度的负对数值。纯水呈中性，其氢离子浓度为10-7mol/L，定其pH值为7。最低生长pH最适生长pH最高生长pH本文档共37页；当前第32页；编辑于星期三\10点36分本文档共37页；当前第33页；编辑于星期三\10点36分最适生长pH值偏于碱性范围内的微生物嗜碱微生物（basophile）耐碱微生物（basotolerantmicroorganism）例如,硝化细菌、尿素分解菌、根瘤菌和放线菌等如若干链霉菌等嗜碱性的能耐较碱的条件本文档共37页；当前第34页；编辑于星期三\10点36分最适生长pH值偏于酸性范围内的微生物嗜酸微生物（acidophile）耐酸微生物（acid