微生物生长与生存
微生物生长与环境因素的关系
微生物生长与环境因素的关系微生物是一种非常重要的生物，它们在地球上的生态系统中占有重要且广泛的地位。
微生物的生长和生存是受到环境因素的影响的，不同的环境因素会对微生物的生长速度、数量和代谢活动产生不同的影响。
在本文中，我们将讨论微生物生长与环境因素之间的关系，探讨环境因素对微生物的生长和生存的影响。
1. 温度对微生物生长的影响微生物的生长速度和数量都是与温度密切相关的。
微生物可以在不同的温度下生长，但是不同的微生物对温度的适应范围是不同的。
一般来说，微生物的生长速度在其最适生长温度范围内最快，超出该范围则生长速度减缓或停止。
温度对微生物的生长速度和数量的影响与微生物的生态类型有关。
温度是一个非常重要的因素，它控制微生物的生长，代谢和繁殖。
在环境中，微生物通常处于最适温度范围内，因为这是它们生长最快和最有效的温度。
此外，在较高温度下，微生物会受到热释放的压力，这会导致代谢产物的累积，从而使细胞停止生长。
2. pH对微生物生长的影响微生物生长所需的pH值与微生物种类相关，不同的微生物对pH的适应范围不同。
通常，微生物生长的最适pH值在7.0左右，当pH值增高或降低时，微生物的生长速度会减缓或停止。
pH值对微生物的生长有两个方面的影响。
一方面，pH值可以影响微生物细胞的代谢和营养的吸收。
在pH值偏离最适值时，会影响到细胞结构，从而影响代谢和吸收。
另一方面，pH值可以影响微生物的酶的活性，从而影响微生物细胞内反应的速率和数量。
3. 湿度对微生物生长的影响微生物的生长速度和数量受到络湿度的影响。
根据菌种的适应性不同，不同的菌种可以在不同的液态或固态环境中生长繁殖。
在过高或过低的络湿度下，微生物的生长速度会减缓或停止。
湿度的影响与环境中的氧气含量有关。
在一些微生物环境中，氧气可以通过大气层直接进入微生物菌液中。
这成为生物反应器的工作原理之一。
但是，在高湿度的环境中，氧气会被阻隔，使微生物无法进行代谢活动，从而导致停滞或死亡。
微生物在地球上的生存与演化
微生物在地球上的生存与演化一、引言微生物是我们身边无处不在的存在，它们有着独特的生存方式和生物学特征。
在地球上，微生物是最早出现的生命体，也是最具适应性的群体之一。
微生物活跃在各个领域，不仅参与繁衍生息，还承担着地球上最重要的循环功能。
本文将从微生物的生存与演化两个方面入手，探究微生物在地球上的重要性。
二、微生物的生存微生物在地球上的生存方式是多种多样的，包括极端条件下的存在和普遍存在的形式。
在极端环境中，如高温、高压、高盐和低氧等情况下，仍能发现多种微生物生存存在的痕迹。
典型的例子是热水喷泉中的硫化细菌，它们在极端的高温环境中依然能够生存。
另外，下潜器探测到的深海中新的海底热液活动，也发现了一些生长型态奇特的微生物，它们在适应高温、高压、高盐等环境的同时，还具有其他特殊的生物学功能。
而在普遍条件下，微生物也是无处不在，从土壤、水体、大气中，到人体内部，都能找到各种不同类型的微生物。
它们在生命起源和演化中扮演了重要的角色，不仅具有调节生态平衡和生物循环的功能，还能够产生有益的物质和给人类带来健康。
三、微生物的演化微生物的演化是相对较为复杂的过程，伴随着地球进化历程的变化而进行。
在地球的早期阶段，微生物占据了主导地位，发挥了重要的作用。
例如，古细菌是地球上最早出现的生命之一，具有高度寒冷适应性。
而到了晚期，随着环境恶化和氧气浓度上升，微生物也经历了不同的生存方式和形态。
微生物的演化历程中，有一些是通过基因突变等内部因素的变化实现的，还有一些是通过环境压力等外部因素的选择而实现的。
例如，大肠杆菌的突变和遗传多样性的差异，使得该菌株能够在病毒压力高的环境下生存，从而产生了抗病毒的功能。
另外，一些细菌对抗化学物质的适应能力也是经过演化得出的。
四、微生物的重要性微生物在地球上的重要性无法忽视，它们不仅给我们带来了健康，还维持了地球的生态平衡。
微生物能够参与土壤标准化、废物净化、生物修复等环境保护等工作，同时在人类的养殖、农业、饲养等生产生活中，也有着不可替代的作用。
极端环境中微生物的适应与生存
极端环境中微生物的适应与生存Introduction在地球上的各个角落，都存在一些极端环境，如高温、低温、高压、高盐、酸碱极端环境等。
人们往往认为这些环境对生命是致命的，然而神奇的微生物却能在这些极端环境下存活并繁衍。
本文将探讨微生物在极端环境中的适应与生存机制。
1. 高温环境中的微生物1.1 火山温泉中的热带菌火山温泉中的温度可以高达数百摄氏度，然而一些称为"热带菌"的微生物却能够在其中繁衍生存。
这些微生物通过产生特殊的热稳定酶来适应高温环境，用以保护自己的蛋白质不被变性。
此外，它们还借助细胞膜的固定结构以及DNA的高温稳定性等适应机制来生存。
1.2 深海黑烟团中的嗜热菌深海黑烟团是由于海洋热液喷口中喷出的高温矿物质与海水相结合而形成的，温度可高达300摄氏度以上。
在这种环境中，嗜热菌能够以高温为生，其适应机制主要包括生长酶和蛋白质的热稳定性升高、比表面积减小以防止蛋白质变性等。
2. 低温环境中的微生物2.1 极地冰川中的古菌极地冰川是地球上最寒冷的地方之一，它的温度常年低于零度。
在这样的环境中，一些古菌类微生物能够适应并生存下来。
它们通过调节膜脂的饱和度来保持细胞膜的流动性，并合成抗冻蛋白帮助细胞抵抗寒冷环境的影响。
2.2 海洋深层中的压力菌海洋深层的水压常常高达上百兆帕，而且温度普遍较低，然而压力菌却能够在这样的环境中存活。
它们利用良好的细胞壳结构和稳定的细胞膜来抵抗高压环境下的挤压力，并在生理代谢上进行相应调整以适应低温环境。
3. 高盐环境中的微生物3.1 盐湖中的嗜盐菌盐湖的盐度远高于海水，普通的生物很难在其中生存，然而嗜盐菌却能够适应高盐环境并茁壮成长。
它们通过积累高浓度的有机物质以维持细胞内渗透平衡，并产生抗氧化酶来抵御高盐环境中的氧化压力。
3.2 盐渍土壤中的耐盐细菌盐渍土壤的盐度较高，对于大多数植物和微生物而言都是不利的生长条件。
然而耐盐细菌通过调节细胞内钠离子浓度和维持细胞外环境的渗透性等方式来适应高盐环境，并具备一定的耐受力。
微生物生存、繁殖需要的条件
微生物生存、繁殖需要的条件
微生物是一类极小的生物体，包括细菌、真菌、病毒等。
它们
存在于各种环境中，从泥土和水中到人体和动植物体内。
微生物的
生存和繁殖需要特定的条件，以下是一些关键因素：
1. 温度，微生物对温度非常敏感。
不同类型的微生物对温度的
要求各不相同。
一些微生物可以在极端的高温或低温下存活，而另
一些则需要较为温和的环境。
例如，厌氧菌通常在较高的温度下繁殖，而嗜冷菌则可以在接近冰点的温度下存活。
2. pH值，微生物对环境的酸碱度也有特定的要求。
一些微生
物可以在酸性环境中生存，比如在发酵食品过程中起作用的乳酸菌。
相反，其他微生物则需要中性或碱性环境。
3. 氧气，氧气是微生物生存的关键因素之一。
有些微生物是厌
氧生物，它们在没有氧气的环境中生存和繁殖，而其他微生物则需
要氧气才能生存。
4. 营养物质，微生物需要适当的营养物质来生存和繁殖。
这些
营养物质包括碳源、氮源、磷源和微量元素等。
微生物可以利用各
种有机和无机物质作为营养物质，包括葡萄糖、氨基酸、无机盐等。
5. 水分，水分是微生物生存的必要条件之一。
大多数微生物需
要一定的水分才能生存和繁殖。
一些微生物可以在低水活性环境中
生存，比如在食品中起作用的干燥耐受菌。
总的来说，微生物的生存和繁殖需要考虑温度、pH值、氧气、
营养物质和水分等多种因素。
了解这些条件有助于我们更好地控制
微生物的生长，从而在工业生产、食品加工和医疗卫生等领域中更
好地应用微生物。
微生物生存需要的条件。
微生物生存需要的条件主要包括以下几个方面：
1.温度：温度是影响微生物生长的最重要因素之一。
每种微生物都具有自己的生长温度三基点，即最低、适、最高生长温度。
根据生长温度三基点，可以将微生物划分为低温型微生物、温型微生物和高温型微生物。
2.氧气：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，可以将微生物分为需氧菌、微需氧菌、兼性需氧菌和厌氧菌等几种类群。
在培养不同类型的微生物时，需要提供相应的气体条件以保证微生物的生长。
3.酸碱度：各种微生物都有其生长的最低最适和最高pH值的三基点。
低于最低或超过最高生长pH时，微生物生长受抑制或导致死亡。
不同的微生物最适生长的pH不同。
4.营养物质：微生物生长繁殖需要有蛋白质、碳水化合物等物质来供生物新陈代谢。
这些物质不仅提供微生物生长所需的能量，还包含构成细胞结构的基本成分。
5.抵抗力：微生物还需要强大的抵抗力来完成自我抗防，避免被病原体、药物和外来环境因素影响，从而维持其生存和繁殖。
1。
微生物的生长与繁殖
微生物的生长与繁殖微生物是一类微小的生物体，包括细菌、真菌、病毒等多种类型。
它们存在于自然界的各个角落，广泛影响着生态系统的平衡和人类的健康。
微生物的生长与繁殖是其生命过程中至关重要的一部分，本文将详细介绍微生物的生长与繁殖的过程与条件。
一、微生物的生长过程微生物的生长分为三个主要阶段：适应期、指数增长期和平稳期。
适应期是微生物在营养环境中要适应并获得最适条件的过程。
微生物吸收营养物质，通过调节内部代谢活动，逐渐适应新的环境。
适应期的时间长短取决于微生物种类和环境因素。
指数增长期是微生物生长的最快阶段，此阶段微生物以无性生殖的方式迅速繁殖。
在适宜的温度、溶液pH值和适当的营养物质条件下，微生物的数量呈几何倍数增长。
这是由于微生物在生长过程中会进行二分裂，每个新的细胞也会继续进行二分裂。
平稳期是指微生物数量达到最大值后进入的生长缓慢的阶段。
此时，微生物数量趋于稳定，细胞死亡和分裂的速率相等。
微生物的生理代谢逐渐减缓，营养物质逐渐耗尽，产生的代谢产物也逐渐积累，导致环境的恶化。
二、微生物生长与繁殖的条件1. 温度微生物对温度非常敏感。
每个微生物种类都有其最适宜的生长温度范围。
通常将微生物根据其适应温度的范围分为：嗜寒微生物、嗜热微生物和中温微生物。
温度过高或过低都会抑制微生物的生长和繁殖。
2. pH值不同的微生物对pH值也有不同的适应范围。
大多数细菌的最适pH值集中在6-8之间，而真菌的最适pH值一般在5-6之间。
当环境中的pH值偏离微生物的最适pH值，会影响其酶的活性和细胞膜的稳定性，从而抑制了微生物的生长和繁殖。
3. 营养物质微生物对营养物质的需求也是生长的重要条件之一。
微生物需要碳源、氮源、矿物元素和其他有机物来满足其生存和繁殖所需的能量和原料。
不同的微生物在对营养物质有不同的需求，因此提供适宜的营养物质是促进微生物繁殖的关键。
4. 氧气氧气是微生物生长和繁殖的重要因素之一。
有些微生物需要氧气进行呼吸作用，被称为好氧微生物；而有些微生物则不能耐受氧气，被称为厌氧微生物。
微生物的生存环境和生长规律
微生物的生存环境和生长规律微生物，是指无法肉眼直接观察到的微小生物体，包括细菌、真菌、病毒等。
微生物在地球上生存了数十亿年，是地球生命进化史上最早的生物。
微生物活跃在地球的各个角落，从极寒的北极到火山喷发的区域，从河底深处到空气中，无处不在，形成了微生物的生态系统。
微生物也是自然循环中重要的组成部分之一，它们可以分解、利用有机物质，产生氧气和一些重要的化学物质。
微生物的生存环境微生物的生存环境主要包括温度、水分、pH、氧气和营养物质等要素。
1. 温度微生物对温度的要求比较严格，不同种类的微生物对温度的要求也不同。
一般来说，微生物可以分为以下几类：嗜寒菌（0℃-20℃）、中温菌（20℃-45℃）、嗜热菌（45℃-85℃）和超嗜热菌（>85℃）。
微生物的生长速率和代谢活动都与温度密切相关。
2. 水分水分对微生物生存也是极为重要的，水分不足或过多都会对微生物的生长产生影响。
水分过多会导致微生物无氧代谢，而水分过少会使微生物处于休眠状态。
3. pH微生物对酸碱度的适应性也较为具体。
酸性菌适应在酸性条件下（pH 2.0-5.5）生长，碱性菌适应在碱性条件下（pH 8.0-10.0）生长。
但有些微生物也可在广泛的酸碱度范围内存活。
4. 氧气氧气对微生物的生长也至关重要。
微生物主要分为需氧菌、厌氧菌和兼性厌氧菌三类。
需氧菌需要氧气才能进行呼吸作用，而厌氧菌则不能在含氧或氧气限制的环境下生长。
5. 营养物质微生物的生长还需要各种营养物质，包括有机化合物、氮、磷、钾等。
微生物需要通过利用这些元素来合成细胞物质，从而进行生长和繁殖。
微生物的生长规律微生物在特定的环境下会进行生长和繁殖，其生长规律一般包括潜伏期、对数生长期和稳态期。
微生物的生长速率和代谢活动随着生长规律的不同而各不相同。
1. 潜伏期潜伏期是微生物从营养环境中适应环境和利用营养物质的过程，也称增殖前期。
这个时期微生物的数量几乎不变，但对环境的适应和营养物质的利用能力得以增强。
微生物的生长繁殖
嗜中温菌
嗜热菌 嗜超热菌
废水中的细菌一般都是嗜中温菌，最适温度 多在30℃左右，嗜冷菌和嗜热菌占少数。
嗜热菌
最适50-60℃,在堆肥、温泉中存在。
•美国报道：在地中海发现一属嗜超热菌，叫 火球菌属，最适生长温度高达105℃。
• 嗜中温微生物
• 自然界中绝大多数是如此。
嗜冷菌
最适生长温度5-10℃，如荧光极毛杆菌可在-4℃生长.
新鲜培养基 流速控制阀 新鲜培养基 流速控制阀
流出物 光源 光电池
恒化培养器
恒浊培养器
（1）恒浊连续培养
一种使培养液中细菌的浓度恒定，以浊度为控 制指标的培养方式。培养基提供足够量的营养 元素，细菌保持最大速率生长。通过控制进料 流速使装置内细菌浊度保持一定，保持理论上 的对数生长期，可获得大量菌体或与菌体代谢 相平衡的代谢产物。这种方式往往用于细菌的 生理生化研究。
不同微生物的对pH忍受能力有很大差异
有些专性嗜酸微生物能在pH1~5环境中 生长，在中性环境下，其细胞膜会分解而 死亡，此类菌叫专性嗜酸菌；
三、氧化还原电位（ORP)
提问：什么是氧化还原电位？ ——某物质与氢电极构成原电池时的电压高低 ——是物质氧化性强弱的标志。
电压表 V H2
提问：pH7.0, 30℃条件下 饱和Fe3+溶液中测得的电压 值为＋0.771,该值代表
0 最低温度 最适温度
温度℃ 最高温度
嗜冷菌、嗜中温菌、嗜热菌及嗜超热菌。
不同细菌的生长适宜温度
低温、中温和高温细菌的生长温度范围 细菌 嗜冷菌 最低温度℃ -5 ～ 0 5～ 10 30 55 以 上 最适温度℃ 5～ 10 25～ 40 50～ 60 70～ 105 最高温度℃ 20～ 30 45～ 50 70～ 80 11 0 ～ 11 3
微生物的生活方式与生长
微生物的生活方式与生长微生物，即微小的生物体，包括细菌、真菌、病毒等。
它们广泛存在于自然界中的各个环境中，包括土壤、水体、空气等。
微生物的生活方式与生长具有独特的特点和规律，下面将从不同方面探讨微生物的生活方式与生长。
一、微生物的生活方式1. 自养生活方式自养生活方式是指微生物通过自身的生物化学反应合成生命所需的有机物质。
其中，光合细菌和光合藻类通过吸收光能进行光合作用，将二氧化碳转化为有机物质。
而化能细菌和化能真菌依靠分解有机物质来获取能量和营养。
2. 寄生生活方式寄生生活方式是指微生物寄生在其他生物体上，从中获取营养和生存所需。
例如，寄生虫通过侵入宿主体内，吸取宿主体的营养物质来生存。
寄生细菌和寄生真菌也是通过侵入其他生物体，从中获取生长所需的营养物质。
3. 互生生活方式互生生活方式是指微生物与其他生物之间相互依存、相互影响的生活方式。
例如，共生菌与植物根系形成共生关系，菌根通过与植物根系结合，为植物提供养分，同时植物为菌根提供能量。
另外，共生细菌也可以与动物共生，相互促进生存和繁殖。
二、微生物的生长微生物的生长是指微生物的数量和体积的增加过程。
微生物的生长主要通过二分裂进行，也有少数微生物通过芽生、片段分裂等方式进行繁殖。
1. 指数生长指数生长是微生物在适宜的环境下进行生长的过程，其特点是细胞数量呈指数级增加。
在适宜的温度、养分和湿度条件下，微生物的细胞分裂速率非常快，导致数量呈倍增的趋势。
这种生长方式使得微生物可以迅速占领生态位并形成群体。
2. 生长速率的调控微生物的生长速率受到环境条件的影响，包括养分的供应、温度、酸碱度、气体浓度等因素。
当环境中养分丰富、温度适宜时，微生物的生长速率较快。
相反，当环境中养分匮乏或者温度过高、过低时，微生物的生长速率会减慢或停止。
3. 生长曲线微生物的生长过程可以用生长曲线来描述，通常分为四个阶段：潜伏期、指数生长期、平台期和死亡期。
潜伏期是指微生物适应环境的过程，细胞数量相对稳定。
微生物的迁徙生长名词解释
微生物的迁徙生长名词解释微生物是指体积非常小的单细胞生物，如细菌、真菌和病毒等。
它们在自然界中广泛存在，并且对地球上的生物圈和环境起着重要的作用。
微生物的迁徙和生长是其生存和繁殖的重要方式，以下将对与此相关的几个名词进行解释。
一、迁徙（Microbial Migration）迁徙是指微生物在不同环境之间移动的过程。
微生物迁徙可以发生在空气中、土壤中、水体中甚至生物体内。
其主要驱动力是环境中的生物学、物理和化学因素。
例如，细菌可以通过积极的运动或被外部力驱动而迁徙。
这种迁徙可以促使微生物在寻找营养物质或适宜的生存条件时更好地适应和繁殖。
二、生态位（Ecological Niche）生态位是指微生物在生态系统中的特定角色和功能。
每个微生物群体都存在着自己独特的生态位，其生活方式和需求与其他微生物不同。
例如，一些微生物喜欢在高温环境下生长，而另一些则适应低温环境。
微生物通过在不同生态位中生长和迁徙，维持着生态系统的平衡和稳定。
三、生长曲线（Growth Curves）生长曲线是描述微生物生长和繁殖过程的图表。
它通常显示了微生物种群数量随时间的变化。
生长曲线可以分为几个阶段，包括潜伏期、指数增长期、平台期和衰退期。
在潜伏期，微生物适应环境并准备进行繁殖。
在指数增长期，微生物数量急剧增加。
在平台期，微生物数量稳定，在有限的营养和生存条件下进行竞争。
最后，在衰退期，微生物数量开始减少。
四、迁移生长（Migration Growth）迁移生长是指微生物在迁徙过程中进行的繁殖活动。
微生物在环境中迁徙时，可以在新的生态位中找到更适宜的生存条件，从而促进生长。
当微生物进入新的生态位时，会面临新的竞争和适应压力，并且可能表现出不同的生长模式。
迁移生长的理解对于探索微生物的种群动态和生态学行为具有重要意义。
五、种群动态（Population Dynamics）种群动态是指在一定时期内微生物数量和组成的变化。
微生物种群动态可以受到许多因素的影响，包括环境变化、资源可利用性、掠食压力以及种群之间的相互作用。
微生物的生长与环境条件
微生物的生长与环境条件微生物的生长与环境条件的关系是密不可分的。
微生物是指在一定环境下生长和繁殖的微小生命体，它们对环境条件有着非常严格的要求。
环境条件包括温度、湿度、氧气、营养物质等，这些因素都会影响微生物的生长和繁殖。
首先，温度是影响微生物生长的重要因素之一。
不同种类的微生物对温度的要求各不相同，过高或过低的温度都会抑制微生物的生长。
例如，细菌最适宜的生长温度为37℃，而真菌最适宜的生长温度则为28℃。
在实际情况中，可以根据需要对微生物进行加热、冷却或保温等处理，以促进或抑制微生物的生长。
其次，湿度也是影响微生物生长的重要因素之一。
过高或过低的湿度都会影响微生物的生长，不同种类的微生物对湿度的要求也各不相同。
例如，一些细菌需要在相对湿度为90%以上的环境中才能生长，而另一些细菌则需要在相对湿度为70%左右的环境中才能生长。
再者，氧气也是影响微生物生长的重要因素之一。
不同种类的微生物对氧气的需求也各不相同，有些微生物需要充足的氧气才能生长，而另一些微生物则需要在缺氧的环境中才能生长。
氧气的供应量还会影响微生物的生长速度和代谢方式。
此外，营养物质也是影响微生物生长的重要因素之一。
微生物需要充足的营养物质才能生长，例如碳、氮、磷等元素都是微生物生长所必需的营养物质。
不同种类的微生物对营养物质的需求也各不相同，需要根据实际情况进行配比。
综上所述，微生物的生长与环境条件的关系是密不可分的。
不同的环境条件对微生物的生长和繁殖都有着不同程度的影响。
在实际应用中，需要根据需要对微生物进行适当的处理，以促进或抑制微生物的生长，从而达到预期的目的。
微生物的生长和环境因素对微生物生长的影响微生物生长和环境因素对微生物生长的影响微生物是地球上分布最广泛、数量最丰富的生物体之一，它们在自然界的物质循环、生物多样性、人类生活等多个方面都发挥着重要作用。
微生物的生长和环境因素对微生物生长的影响是微生物学研究的重要内容，也是理解微生物生命活动和促进人类生产生活的重要方面。
第五章 微生物的生长繁殖与生存
指数期的重要参数
（1）繁殖代数（n） ）繁殖代数（ ）
指数生长可以用下式表示： 指数生长可以用下式表示：
x2 = x1 × 2
n
x2
lg x2 = lg x1 + nlg 2 n = ( lg x2 - lg x1 ) / lg 2
X1:起始时细胞数目 起始时细胞数目 X2:指数生长某个时刻 指数生长某个时刻 的细胞数目。 的细胞数目。 N:世代数 世代数
停滞期 指数期 静止期 衰亡期
细菌的生长曲线（ curve） 细菌的生长曲线（growth curve） 1.停滞期（Lag phase） 1.停滞期（ phase） 停滞期
现象： 现象：培养体系内细胞 数目几乎保持不变。 数目几乎保持不变。 原因： 原因：细胞需要合成分 裂所需的酶、 裂所需的酶、ATP和其 和其 他成分， 他成分，为细胞分裂作 准备 。 影响因素： 影响因素： 菌种的生理活性 培养基的组分 接种量
时间
恒浊器与恒化器的比较
装置 控制对 象 培养基 培养基 流速 生长速 率 产物 应用范 围
恒浊器
菌体密 度（内 控制） 控制）
无限制 生长因 子
不恒定
恒浊器 最高速 率
恒化器
培养基 流 速 （外控 制）
有限制 生长因 子
恒定
恒化器 低于最 高速率
大量菌 体或与 菌体相 平行的 代谢产 物 不同生 长速率 的菌体
细菌出流量
限制性营养因子
概念： 概念：凡是处于较
细胞数或菌体量
低浓度范围内， 低浓度范围内，可 影响生长速率和菌 体产量的营养物就 称限制性生长因子。 称限制性生长因子。 作用方式： 作用方式：影响微 生物的生长速率和 总生长量。 总生长量。
微生物的生存条件
生长是微生物与外界环境因子共同作用的结果。
一方面，微生物需要从环境中摄人生长和生存所必需的营养物质，只能在一定的环境条件(温度、湿度及pH)下才能够生存。
而环境条件的变化会引起微生物的形态、生理、生长和繁殖牲发生变化；另一方面，微生物也向环境中排泄出各种代谢产物，抵抗和适应环境变化，甚至影响和改变环境。
(1)温度温度主要通过影响微生物膜的流动性和生物大分子的活性而影响微牛物的生命活动。
具体表现在两个方面：一方面，随着温度升高．微生物细胞中的蛋白质和酶活性增强，生物化学反应加快，生长速率提高；另一方面，随温度上升，微生物细胞中对温度较敏感的组成成分(如蛋白质、核酸等)会受到不可逆的破坏。
在最低温度和最适温度之间，微生物的生长速率随温度的升高而增加。
最低温度是微生物生长的下限，低于该温度微生物将停止生长。
反复冻融会使细胞内的水分变成冰晶，造成细胞明显脱水，此外冰晶往往还造成细胞尤其细胞膜的物理损伤，从而导致细胞死亡。
若采取快速冷冻，同时在细胞悬液中加入保护剂(如甘油、血清、葡萄糖等)，则可减少冰冻对细胞的有害效应。
实验室中常利用冰晶体损伤微生物细胞的特性进行细胞的破碎。
细菌等微生物细胞经历三次以上的反复冻融过程可达到较好的破壁效果。
微生物可以在低温下较长期地保存其生活能力，因此常用低温保藏微生物。
最适温度是使微生物生长繁殖最快的温度，代时也最短。
但它不一定就是微生物一切代谢活动最好的温度。
例如乳酸链球菌虽然在34℃下生长最快，但获得细胞总量最高的温度是25～30℃，发酵速度最快的温度则为40℃，而乳酸产量最高的温度是30℃。
研究不同微生物在生长或积累代谢产物阶段时的不同最适温度，对提高发酵生产的效率具有十分重要的意义。
(2)氧气不同微生物要求不同的通气条件。
根据微生物与氧气的关系，可以将微生物斗为五种不同的类型：专性好氧菌、专性厌氧菌、兼性厌氧菌、微好氧菌和耐氧菌。
℃专性好氧菌包括绝大多数真菌和多数细菌、放线菌、蓝细菌，它们以氧为呼吸链的最终电子受体，最后与氢离子结合成水。
微生物的培养及生长规律
24
分, 40℃ 代时17.5分
14
单细胞微生物主要包括细菌和酵母菌,其群体生长是以群体 中细胞数量的增加来表示的
☆ 由一个细胞分裂成为两个细胞的时间间隔称为世代,一个 世代所需的时间就是代时〔Ｇeneration time, G 〕,代时 也就是群体细胞数目扩大一倍所需 时间,有时也称为倍 增时间.
6
二.单细胞微生物的群体生长曲线
生长曲线的制作：
生长曲线的制作
接种
适温培养 定时取样测 定生长量
将少量单细胞的纯培养,接种到一新鲜液体培养基中, 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,以细菌增长数目的对数为纵坐 标,绘制所得的曲线.
7
二.单细胞微生物的群体生长曲线
22
一些细菌的代时
菌名 培养基 培养温度
代时
E. coli〔大肠杆菌〕 肉汤
37℃ 17min
E. coli 牛奶
37 12.5
Enterobacter aerogenes〔产气肠细菌〕 肉汤或牛奶 37 16~18
E. aerogenes 组合
37 29~44
B. Cereus〔蜡状芽孢杆菌〕 肉汤
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. 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 超过合成代谢,继而导致菌体的死亡
18
3.微生物生长与代谢产物形成的关系
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：
第五章_微生物的生长繁殖与生存因子(答案)
第五章微生物的生长繁殖与生存因子一、名词解释1、生长曲线：将一定量的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，微生物的数量由少变多，达到高峰后又由多变少，甚至死亡的变化规律。
每隔一定时间取样，测细胞数目，以培养时间为横坐标，以细菌增长数目的对数为纵坐标，绘制所得的曲线。
2、分批培养：将一定量的微生物接种在一个封闭的、盛有一定体积液体培养基的容器内，保持一定的稳定、pH和溶解氧量，微生物在其中生长繁殖，最后一次收获的培养方式。
3、连续培养：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于某种稳定状态。
连续培养有恒浊连续培养和恒化连续培养。
4、代时：细菌两次细胞分裂之间的时间。
5、恒浊连续培养：使细菌培养液的浓度恒定，以浊度为控制指标的一种连续培养方式。
6、恒化连续培养：维持进水中的营养成分恒定（其中对细菌生长有限制作用的成分要保持低浓度水平），以恒定流速进水，以相同流速流出代谢产物，使微生物处于最高生长效率状态下生长的一种连续培养方式。
7、好氧微生物：在有氧存在的条件下才能生长的微生物。
8、兼性厌氧微生物：是一类既能在无氧条件下，又可以在有氧条件下生存的微生物。
特点是在有氧条件下借呼吸产能，而在无氧条件下课借发酵或无氧呼吸产能；细胞内含有超氧化物歧化酶和过氧化氢酶。
例如一些酵母菌和许多细菌等。
9、厌氧微生物：在无氧条件下才能生存的微生物。
10、消毒：用物理、化学方法杀死治病菌，或者杀死所有微生物的营养细胞和一部分芽孢。
11、灭菌：是通过超高温或其他的物理、化学方法将所有微生物的营养细胞和所有的芽孢或孢子全部杀死的过程。
12、互生关系：指两种可以单独生活的生物共存于同一环境中，相互提供营养及其他生活条件，双方互为有利，相互受益。
13、共生关系：指两种不能单独生活的微生物共同生活于同一环境中，各自执行优势的生理功能，在营养上互为有利而所形成的共生体，这两者之间的关系就叫共生关系。
微生物生长特征
微生物生长特征微生物是一类在自然界广泛存在的生物体，包括细菌、真菌、病毒等。
它们虽然微小，但对生态系统和人类生活有着巨大的影响。
微生物的生长特征主要包括生长速度、营养需求、适生条件等方面。
首先，微生物的生长速度非常快。
相比较复杂的多细胞生物，微生物的繁殖速度非常迅猛。
以细菌为例，某些细菌可以在10-20分钟内分裂一次，而人类细胞的分裂需要几个小时甚至几天。
这使得微生物能够迅速适应环境变化，并在短时间内产生大量后代。
其次，微生物对营养物质的需求多样。
不同的微生物对于营养的需求各异，有些细菌可以利用多种有机物质或无机物质作为能量来源，而真菌则多以有机物质为食。
一些微生物甚至能够以光合作用产生能量，如蓝藻状细菌。
由于微生物对营养需求的差异，它们在不同环境中具有不同的生长条件。
此外，微生物的生长受到许多因素的影响。
温度、pH值、氧气浓度等都是微生物生长的重要因素。
例如，大多数细菌和真菌适宜生长的温度范围为20-40摄氏度，而一些嗜高温菌可以在70-100摄氏度的极端温度下存活。
对于一些厌氧菌来说，氧气反而是有害的，它们只能在无氧环境中生长和繁殖。
不同的微生物对这些参数的要求不同，这使得微生物在自然界中能够适应各种极端环境，如冰川、海底火山等。
最后，微生物的生长具有一定的规律性。
它们的生长过程通常可以分为四个阶段：潜伏期、对数增长期、稳定期和死亡期。
在潜伏期，微生物适应新环境，准备开始繁殖。
对数增长期是微生物生长速度最快的阶段，细胞数量呈指数增长。
当环境中的营养物质消耗殆尽或有毒物质积累到一定程度时，微生物进入稳定期，生长速度减缓。
最终，当环境条件恶化到无法生存时，微生物进入死亡期。
总之，微生物的生长特征多样且复杂，但却是生态系统中至关重要的一环。
了解微生物的生长特征对于保护环境、控制疾病等具有重要的指导意义。
未来，我们应该进一步研究微生物的生长机制，以更好地应对与微生物相关的各种挑战。
微生物生存需要的条件
微生物生存需要的条件
微生物生存需要的条件
首先，微生物需要有正确的环境才能存活。
微生物只能在在生存环境中才能存活，而这些环境因物种不同而不同，温度、光照、湿度、pH值等都可能影响微生物的存活，同时，生长繁殖中还需要物质供给，有蛋白质、碳水化合物等物质来供生物新陈代谢。
在缺氧环境中，细菌可以通过糖和矿物质来代替氧气来产生新的物质。
其次，微生物需要强大的抵抗力来完成自我抗防，不受病原体、药物和外来环境的影响，避免被其他细菌杀死。
比如，细菌拥有一种蜡膜，可以防止氨基酸、外来病毒等入侵和损坏，还可以抵抗有害物质的侵袭。
此外，微生物对营养有分类的偏好，比如，活性细菌通常喜欢有机物质来生存和繁衍，而不活性的细菌通常喜欢无机物质，只有满足它们的特定需求，微生物才能有效的运作和生存下去。
最后，微生物也需要一定的生物多样性和活性，微生物要有其独特的形状和特性，以便将对它们的环境有有效的改变，另外，微生物还要发挥其活跃的形态，不断繁殖和迁移，能够更有效的扩张在世上的范围。
从上述内容可以看出，微生物生存需要正确的环境，有足够的物质供给，强大的抵抗力，特定的营养偏好以及足够的生物多样性。
只有满足所有这些条件，微生物才能有效的存活下去并让生物的多样性继续保持和发展。
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G tx t0 (1) n
细菌代时数的计算
式中：n为繁殖的代数； N0为对数期开始(t0 )时细菌数，CFU/mL； Nx为对数期后期(tx)时的细菌数，CFU/mL
代时G 的计算
要求某种细菌的代时（世代时间）G，先要测定该种细菌原始 的细菌数，假设t0 时的原始细菌总数为103CFU/mL，将它置于适当 的温度条件下培养10h后，再测得tx=10h的细菌总数为109 CFU/mL， 用下式计算G 。
低温对中温性和高温性微生物的生长不利，
但并不能致死，一旦温度恢复，即能复活。
小结： 微生物的培养应该在最佳温度范围进行。 超过最高温度会对细菌造成伤害甚至导致死亡。 低温有抑制细菌作用。可以让微生物休眠，但不 会导致死亡。温度升高时，活性即可恢复。
二、pH
微生物也有最适应的pH 范围，微生物不同， pH范围不同。 （一）微生物生长繁殖适宜的酸碱度
时间t
影响停滞期长短的因素 1).菌龄:
对数期“种子”，停滞期较短； 静止期或衰亡期“种子”,停滞期较长； 2).接种量: 接种量大，停滞期较短； 接种量小，停滞期较长。 3).培养基成分: 培养基成分丰富的，停滞期较短； 培养基成分与种子培养基一致,停滞期较短。 4).培养条件: 温度.酸碱度.氧气等条件适合停滞期较短。
(一)分批培养法
分批培养；是将一定量的微生物接种在一个封闭的、盛 有一定体积液体培养基的容器内，保持一定的温度、pH和溶 解氧量，微生物在其中生长繁殖，结果出现微生物的数量由 少变多，达到高峰后又由多变少，甚至死亡的变化规律。
细菌的生长曲线：将少量细菌接种到一种新鲜的、定量 的液体培养基中进行分批培养，定时取样(例如，每2h取样1 次)计数。以细菌个数或细菌数的对数或细菌的干重为纵坐 标，以培养时间为横坐标，在坐标系上各点连接成一条曲线， 即细菌的生长曲线。
⑴高温致死微生物的机理
使蛋白质变性：酶蛋白变性使生化反应不能进行 使关键细胞器被灭活：如细胞膜脂肪受热溶解
使内含物外泄而灭活
⑵影响高温杀菌效果的因素
①有无芽孢； ②作用时间长短； ③菌龄； ④酸碱度； ⑤水份
⑶灭菌 灭菌——通过高温或其他物理化学因素 将所有微生物的营养细胞和所有芽孢或孢子 全部杀死的过程。
发育：微生物的生长与繁殖是交替进行的，从生长到 繁殖这个由量变到质变的过程。
世代时间——从这一代出生到下一代出 生的间隔时间（微生物的世代时间就是两 次细胞分裂之间的时间）。
2、多细胞微生物的生长繁殖
生长：细胞质量和数目都增加，但不伴 随微生物个体数目的增加。
繁殖：细胞数目和个体数目同时都增加。
二、研究微生物生长的方法
⑴处理前的调节 ⑵处理过程中的调控
（二） pH值过高或过低影响微生物生 长的原因 1.改变微生物体表电荷 2.改变营养物质的状态 3.降低酶活性 4.降低对高温的抵抗力
三、氧化还原电位（Eh）
Eh的高低说明环境中O2和H2含量的多少。 单位为V或mV。 （一）自然界的Eh
在自然界中， Eh的上限为+820mv，此时 环境中存在高浓度O2，而且没有利用O2的系 统存在， Eh的下限为-400mv，此时环境中 充满H2。
工程上，通常采用鼓风曝气的形式向水中强制 充氧，对于生活污水厂，BOD5200～300mg/L。如果 曝气池的活性污泥浓度在2000～3000mg/L时，溶解 氧必须保证在2mg/L以上。通常控制在3～4mg/L。
优势，在整个处理过程中， Eh是变化的。
四、溶解氧（DO）
根据微生物对O2的需要程度将其分为好氧、 厌氧和兼性厌氧三类，溶解氧对这三类微生 物的影响也是各不相同的。
微生物与 O的关系
好氧微生物
专性好氧微生物 微量好氧微生物 Nhomakorabea厌氧微生物
专性厌氧氧微生物 耐氧厌氧微生物
兼性微生物
（一）好氧微生物与氧的关系
1.好氧微生物与氧：
① 呼吸作用需O2作为最终电子受体 ② O是合成某些物质的必要成分 ③ 好氧微生物体内育分解过氧化氢等有毒 物质的过氧化氢酶、超氧化物歧化酶等酶系统， 使微生物免受这些有毒物质危害。
2.好氧活性污泥系统中氧的供给
系统DO保持在3~4mg/L，才能保证污水的处理 效果。
好氧微生物所需要的氧气是溶解在水中的氧 气，即DO。 溶解氧与大气压力及温度有关，温 度越高，溶解氧越低。好氧生物处理系统中，为 了保证微生物的正常工作，必须为它们提供足够 的溶解氧。
5).不同种类细菌的停滞期长短不同。世代时间短的 细菌其停滞期也短。
综上所述：接种量适中，群体菌龄处于对数期， 营养和环境条件均适宜，细菌的停滞期就短，世代时 间短的细菌其停滞期也短。
2.对数期（指数期） 对数期菌体分裂最快，菌体整齐，健壮，
代谢旺盛，菌数以几何级数（1→2→4→8， 即20→21→22→23……2n）增加，生长曲线 陡增（指数n为细菌分裂的次数）。
105℃
废水生物处理的微生物几乎都是中温 性的
（二）温度对微生物生长的影响 在适宜的温度范围内，微生物的生长速率
随温度的升高而加快，到最适宜温度，生长速 率达最大。若温度过高，超过适宜温度上限， 微生物则停止生长，甚至死亡。
1.高温对微生物的影响 高温——此处是指超过微生物生长的最高 温度，即致死温度，高温能杀死微生物。
第一节 微生物的生长繁殖
一、概念
1、单细胞微生物的生长繁殖
生长——就是自我物质的增加。微生物从环境中吸收 营养物质，按自已的方式进行新陈代谢，在适合的条件 下，同化作用大于异化作用，微生物细胞质量不断增长 的过程。
繁殖——细胞数量的增加。当单个细胞生长到一定程 度时就分裂，使细胞个体数目增加的过程（单细胞微生 物的繁殖）
（二）不同微生物适应的Eh
不
好氧：+300 ~ +400mv，Eh>+100mv
同
才能良
微
好生长
生
兼性：Eh>+100mv进行好氧呼吸；
物 的
Eh<+100mv进行无氧呼吸
Eh
厌氧： -200 ~ -250mv。专性厌氧产甲
烷
（三）污水生物菌：处-理300系~统-6的00Emhv。
污水处理的不同阶段是不同的微生物占
第五章
微生物的生长繁殖与生存因子
刘 芬 主讲
内容提示
1.微生物的生长繁殖，生长曲线，世代时间和世代时间 的计算，活性污泥的生长曲线及应用。微生物的各种培征；
微生物的测定方法：着重活细菌数的测定。 2.生存因子：温度、溶解氧、pH、渗透压、氧化还原电 位、正面生物效应的太阳辐射。 3.有害环境因子：极端温度、极端pH、紫外辐射、 高盐、重金属、超声波、几种有机物、抗生素对微生物的破 坏。 4.微生物之间的关系。
高 温
干热灭菌
灭
菌
方 湿热灭菌
法
灼烧： 在干燥箱中利用热空气灭菌
间歇灭菌法：利用未加压的蒸汽反 复蒸或水煮
高压蒸汽灭菌法：
⑷消毒 消毒——采用物理化学因素将所有微生
物的营养细胞和一部分芽孢杀死的过程。
高 巴斯德
温 消
消毒法
毒
方 法
煮沸消 毒法
用热交换器快速升温至70 ℃，保 持15’再速冷，以去除对热异常敏 感的微生物群体的方法。
测定某种酶类来计算细菌数
第二节 微生物的生存因子
任何生物除需要营养物质外，还需要合适的环境 因素（t、pH、O2、Eh、渗透压、日光等），才能生 长良好。
一、温度
温度是微生物最重要的生存条件之一。 当处于最佳范围时，每上升10℃，酶促反应速 度提高1～2倍。代谢速率和生长速率也提高， 繁殖能力最强，微生物进行大量繁殖。
由计算得知：繁殖一代细菌需要30min的时间。
３．静止期
细菌经过对数期的快速增长，当增长速度 达到一个最大值后，由于各种因素（营养、 O、pH、Eh等）的改变，使生长速度逐渐 降低，甚至出现零增长（繁殖与死亡速率 相等），此时细菌数量最大，并保持一段 时间，这一时期即为静止期。
4. 衰亡期
继静止期之后，由于营养物被耗尽，细菌因缺乏营养而利用贮存物质 进行内源呼吸，即自身溶解。细菌在代谢过程中产生有毒的代谢产物，抑 制细菌生长繁殖。死亡率增加，活菌数减少，甚至死菌数大于新生菌数。 此时，细菌群体进入衰亡期。
衰亡期的细菌少繁殖或不繁殖或自溶。活菌数在一个阶段以几何级数 下降，此时称为对数衰亡期。衰亡期的细菌常出现多形态，畸形或衰退型。 有的细菌产生芽孢。
活性污泥中微生物的生长规律和纯菌种一致，生长曲线相似。
(二)连续培养:一面连续进料，另一面连续出料。
原理：进料=补足营养(“污染物”)
出料=稀释菌浓度、毒物浓度
微生物代谢速率与F/M的关系
图5-4 微生物代谢速率与F/M的关系
(三)微生物各生长阶段与污水生物处理效 果的关系
1.常规活性污泥法
利用生长率下降阶段(静止期)的微生物. 为何 不用对数期的微生物？
（1）对数期微生物的生长繁殖需要高浓度有机物， 使出水有机质含量高，达不到排放要求；
（2）对数期微生物沉淀性能差，导致出水水质差。
活
性
污
泥
干
重
I
II
III
时间
(二)微生物的代谢速率与食物/微生物（F/M） 的关系
1.生长上升阶段
F∶M > 2.1—2.5时，微生物生长繁殖处于上 升阶段,微生物代谢快。
2.内源呼吸阶段
F∶M < 0.006—0.1时，则进入内源呼吸阶段, 微生物代谢慢.
(三)微生物各生长阶段与污水生物处理效 果的关系
（一）各种微生物的适宜温度 适宜温度——微生物能正常生长发育的
温度范围。 最适温度——微生物生长速度达到最大