第六章 微生物的生理特性1
第六章 实验动物的生物学特性
5.
神经类型： 强、均衡灵活型（活泼型）。 强、均衡迟钝型（安静型）。 强、不均衡兴奋型（不可抑制型）。 弱、兴奋抑制不发达（衰弱型）。
雄鼠
性成熟 体成熟 45-60d 90d
雌鼠
70-75d 80d
3)
妊娠期19-23天，雌鼠性周期4-5天，可维持32个月。 代谢 大鼠对各营养素缺乏非常敏感，易产生营养缺乏症，特别对氨 基酸、蛋白质及维生素的缺乏敏感。 大鼠仅在爪垫上有汗腺，尾巴是散热器官。高温下，靠流出大 量唾液调节体温。
Ear vein before administering of tranquilizer
Ear vein after administering of tranquilizer
Fix the position of needle by your left thumb and withdraw blood from the ear vein
For collection of small amount of blood (Approximate 0.1 ml ) From Tail in Mouse
Blood Collection From Orbital Sinus in Mouse
Should apply anesthetic before blood withdraw Collect amount up to 0.5 ml
Blood Collection From Cardiac Puncture in Mouse
For collect up to 1 ml of blood within a short period of time Must be performed under general anesthetic
微生物的生理学和遗传学特性
微生物的生理学和遗传学特性微生物是指那些不能自己看到的生物体，包括细菌、真菌、病毒等，它们是地球上最古老的生物体之一，陪伴我们共同演化了几十亿年。
微生物隐藏在我们身体和周围环境中，很多时候都是隐藏在黑暗中的无形之力。
然而，微生物却是人类生存不可或缺的一部分，它们不仅有良好的效果，例如在地球生态系统中的原初生态环境中，维持了许多生物之间的生存平衡;同时对生态环境的污染控制有着行之有效的作用。
其中，微生物的生理学和遗传学特性尤其值得我们研究探索。
微生物的生理学特性1.能量来源微生物的能量来源主要是来自它所寄生的生物环境中的有机物，通过光合作用、化学反应来得到自身所需的能量来源，从而保证微生物生命的能量供应。
2.营养要素微生物对营养要素的需求比人类、动植物都要低一些，它们可以在比较恶劣的环境下依靠几乎不需要营养的生存能力生存。
但是，与大多数生命体一样，微生物对于碳、氮、磷、铁等元素也是非常关注的，在人类和动植物身上可以发现它们能吸附、分离、转化所需的营养来源。
3.生长条件微生物温度范围极其广阔，能包容非常悬殊的环境温度，而且在酸性、碱性、加盐等多种极端环境下，都有其不同能力的生存表现。
它们的适应能力超乎我们的想象，如果能够利用它们的适应能力，在生产、环保、生态建设等领域都将能够上一个新水平。
微生物的遗传学特性1.基因载体微生物基因组的大小是非常小的，但是集合在其身上的基因是极其珍贵的，并以不同的方式维持着微生物的生理学表现。
微生物基因含量少，但因为它们的基因组非常简单以及在不同环境下因为寄生物的不同而有所变化带来的重要启示值得细细品味。
2.基因转移微生物的基因转移现象是目前的生物学研究中的热点之一。
微生物基因可以通过转化、嗜酸乳杆菌介导基因转移等方式，在不同的染色体间进行转移。
这种现象常出现在超级细菌中，是人们在对细菌药物抵抗性研究过程中经常遇到的问题，而且越来越引起了人们注意。
总的来说，微生物的生理学和遗传学特性非常值得我们关注，它们的适应性和调节功能都非常珍贵。
水处理生物学习题及答案
水处理生物学习题及答案《水处理生物学》习题及题答案第一章绪论1水中常用的微生物种类存有哪些？水中的主要微生物分为非细胞生物（病毒）和细胞生物两种类型。
在细胞生物中又分为古菌、原核生物（如细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体、衣原体等）、真核生物。
真核生物又可细分为藻类、真菌（如酵母菌、霉菌等）、原生动物（分为肉足类、鞭毛类、纤毛类）、微型后生动物。
2微生物有哪些基本特征？为什么？微生物除了具备个体微小、结构直观、演化地位低等特点外，还具备以下特点：（1）种类多。
（2）分布广。
微生物个体小而轻，可随着灰尘四处飞扬,因此广泛分布于土壤、水和空气等自然环境中。
土壤中含有丰富的微生物所需要的营养物质，所以土壤中微生物的种类和数量很多。
（3）产卵慢。
大多数微生物在几十分钟内可以产卵一代，即为由一个对立为两个。
如果条件适合，经过10h就可以产卵为数亿个。
（4）易变异。
这一特点使微生物较能适应外界环境条件的变化。
第二章原核微生物1以形状来分，细菌可分为哪几类？细菌的形态大致上可以分成球状、杆状和螺旋状（弧菌及螺菌）3种，仅少数为其他形状，例如丝状、三角形、方形和圆盘形等。
球状、杆状和螺旋状就是细菌的基本形态。
自然界中，以杆菌最为常用，球菌次之，螺旋菌最少。
2细菌的细胞结构包括一般结构和特殊结构，简单说明这些结构及及其生理功能。
细菌的基本结构包含细胞壁和原生质两部分。
原生质坐落于细胞壁内，包含细胞膜（细胞质膜）、细胞质、核质和附带物。
细胞壁是包围在细菌细胞最外面的一层富有弹性的、厚实、坚韧的结构，具有固定细胞外形和保护细胞不受损伤等多种功能。
细胞壁的主要功能有：①保持细胞形状和提高细胞机械强度，使其免受渗透压等外力的损伤；②为细胞的生长、分裂所必需；③作为鞭毛的支点，实现鞭毛的运动；④阻拦大分子有害物质（如某些抗生素和水解酶）进入细胞；⑤赋予细胞特定的抗原性以及对抗生素和噬菌体的敏感性。
细胞膜又称细胞质膜、质膜或内膜，是一层紧贴着细胞壁而包围着细胞质的薄膜（厚约7～8nm），其化学组成主要是蛋白质、脂类和少量糖类。
微生物的特点有哪些2024
引言概述：一、微生物的多样性1.微生物的物种多样性：微生物的物种多样性极为丰富。
目前已知的微生物物种约有7万多种，其中细菌约占95%，真菌约占4%，病毒和原生动物约占1%。
2.微生物的形态多样性：微生物的形态多样性非常丰富，从球形、棒状、螺旋状到丝状等各种形态都有。
二、微生物的广泛分布1.微生物在自然界中广泛分布：微生物存在于地球上几乎所有的环境中，包括土壤、水体、大气中等。
它们在陆地和海洋中都有独特的生态角色。
2.微生物在人体中的分布：微生物也广泛存在于人体内，包括皮肤、口腔、肠道等。
这些微生物与人类的健康密切相关，对人体有着重要的影响。
三、微生物的代谢特点1.微生物的高代谢活性：微生物的代谢活性非常高，能够快速进行许多化学反应。
这使得微生物在工业生产和环境修复中具有很大的潜力。
2.微生物的多样代谢途径：微生物有多样的代谢途径，包括厌氧代谢和好氧代谢等。
这使得微生物能够适应各种环境，并具有较强的适应能力。
四、微生物的遗传特点1.微生物的短代周期：微生物的繁殖速度非常快，在有利条件下可以短短几小时内繁殖成千上万的个体。
这使得微生物能够快速适应环境的变化。
2.微生物的水平基因转移：微生物具有水平基因转移的能力，即通过质体、噬菌体等方式将基因从一个细胞传递给另一个细胞。
这使得微生物能够获取新的基因片段，从而增强适应性。
五、微生物在生态学和应用研究中的意义1.微生物在物质循环中的重要作用：微生物在土壤、水体等自然界中起着重要的物质循环作用，包括碳循环、氮循环等。
它们能够分解有机物质，释放出有益的营养元素。
2.微生物在医学领域的应用：微生物在医学研究中有着广泛的应用价值，包括药物开发、疾病诊断和治疗等。
微生物学的发展为人类健康提供了重要的支持。
总结：微生物具有多样性、广泛分布、高代谢活性、遗传特点以及在生态学和应用研究中的重要作用等特点。
这些特点使得微生物在生物学、医学、环境学等多个领域具有重要的意义。
第六章微生物生长
微生物的生长与环境条件
目的要求： 1、微生物生长量的测定方式。 2、细菌纯培养生长曲线各个时期的主要特点。 3、物理因子，化学药物对微生物生长的影响。 重 点：
细菌纯培养生长曲线。 难 点：
如何利用细菌纯培养生长曲线的对数生长期来 计算细菌的代时和代数。
第一节 微生物的个体与群体生长和繁殖
利用选择培养基法
适用于分离某些生理类型较特殊 的微生物
三. 微生物生长的测定方法
评价培养条件、营养物质
微
等对微生物生长的影响；
生
物
评价不同的抗菌物质对微生物
生
产生抑制(或杀死)作用的效果；
长
客观地反映微生物生长的规律。
（一） 细胞数量的测定
1. 细胞总数的测定
(1) 显微镜直接计数法： 计数板法（如：血球计数板法、细胞计数板） 改进：用染色剂可区别死活细胞，如酵母用美蓝， 细菌用吖叮橙（紫外光）
3. 连续培养优缺点
1) 优点：
高效：简化了操作; 自控：便于各种仪表进行自动控制; 产品质量稳定; 节约大量动力、人力、水和蒸汽。
3. 连续培养优缺点
2) 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养。 连续发酵，一般只能维持数月~ 1年。
二第. 获一得节 纯测培定养生的长繁方殖法的方法
在中等浓度下，增加养料浓度只提高最大收获量。
在高等浓度下，增加养料浓度不能对菌体生长速度和 最大收获量起促进作用。
（二）二次生长
当培养液中同时存在两种均能被微生物所利用的主 要营养物质时，微生物将首先利用其中较易利用的营 养物质开始生长。当较易利用的营养物质被消耗完， 进入稳定期后，微生物经过短暂的适应，开始利用第 二种营养物质，再次开始新的对数生长，并进入新的 稳定期，表现为二阶式的双峰生长曲线，称为二次生 长曲线（diauxic growth curve）.
第六章 微生物的生长 一、名词解释 01. 细菌生长曲线(growth curve
第六章微生物的生长一、名词解释01.细菌生长曲线（growth curve）：当细菌在适宜的环境条件下培养时，如果以培养的时间为横座标，以细菌数量变化为纵坐标，根据细菌数量变化与相应时间变化之间的关系，作出一条反应细菌在培养期间菌数变化规律的曲线，这种曲线称为生长曲线。
02.菌落形成单位（colony forming unit, cfu）：通过浇注或涂布等方法使菌样的微生物单细胞分散在平板上（内），待培养后，每一个活细胞就形成一个单菌落，即为菌落形成单位。
03.比生长速率（specific growth rate）：单位数量的细菌或物质在单位时间（h）内的增加量。
04.同步培养（synchronous culture）：是一种培养方法，它能使群体中的所有细胞变成处于同时进行生长和分裂的群体细胞。
05.连续培养（continuous culture）：是在微生物的整个培养时间内，通过一定的方式使微生物能以恒定的比生长速率生长并能持续下去的一种培养方式。
06.连续发酵（continuous fermentation）：连续培养如果应用于生产实践上，就称为连续发酵。
07.分批培养：将微生物置于一定容积的培养基中，经过培养生长，最后一次收获，此称为分批培养。
08.二元培养：是纯培养的一种特殊形式。
根据寄生微生物的生活特点，必须将寄生微生物和寄主微生物培养在一起，同时排除其它杂菌。
例如培养苏云金杆菌及其噬菌体，需先在平板培养基上培养细菌，然后在菌苔上接种其噬菌体，经培养后，出现噬菌体感染的透明空斑，这种培养方法称为二元培养。
09.高密度培养（high cell-density culture, HCDC）：有时也称高密度发酵，一般指微生物在液体培养中细胞群体密度超过了常规培养10倍以上时的生长状态或培养技术。
10.致死时间（thermal death time, TDT）：是指在特定的条件和特定的温度下（如60℃），杀死某微生物水悬乳液群体所需要的最短时间。
沈萍微生物学第六章PPT课件
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2. 丝状微生物群体生长曲线
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影响衰亡期的因素及实践意义
•与菌种的遗传特性有关: 有些细菌的培养经历所有的 各个生长时期，几天以后死亡, 有些细菌培养几个月乃 至几年以后仍然有一些活的细胞；
•与是否产芽孢有关：产芽孢的细菌更易于幸存下来；
•与营养物质和有毒物质有关：补充营养和能源，以及 中和环境毒性，可以减缓死亡期细胞的死亡速率，延 长细菌培养物的存活时间。
菌丝球不等。
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图示 丝状真菌的沉淀生长
起始培2养021/6时/7 菌丝体
培养18小时后的菌丝体 22
影响因素：
接种体积的大小、接种物是否凝集、以及菌丝体是 否易于断裂等因素的综合作用决定着丝状微生物是 丝状生长还是沉淀生长。
工业发酵意义：
丝状微生物在液体培养中的生长方式在工业生产中 很重要，因为它影响发酵过程的通气性、生长速率 、搅拌能耗及菌丝体与发酵液的分离难易等。
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达到 生物 量阈 值
DNA 复制 启动
间隙期G
达到 长度 阈值
细胞 分裂 过程 启动
DNA复制与分离
染色体复制期C
分裂蛋白和 横 隔前体成分
横隔 形成
细胞 分裂
分开的 DNA拷贝
分裂期D
时间（min）
三、细菌的分裂与调节
细胞周期各期启动机制（以大肠杆菌为例）：
DNA复制启动：细胞必须达到某一阈值体积或起始物质量。
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第一节 细菌的个体生长
•单细胞微生物个体生长表现为细胞体积的增加 和细胞内物质含量的增加两个方面, 当细胞生 长到一定时期，就分裂成为两个子细胞。 •多细胞微生物个体生长则反映在构成个体的细 胞数目增加和每个细胞个体生长两个方面。
大学分子生物学经典课件7、微生物的生长
第二节 微生物的群体生长
一、分批培养的概念和特点
（一）概念和特点 将少量细菌接种到液体培养液中适宜条件下 培养，生长繁殖，在生长期不补充加入营养 物质和去除代谢产物，处于这种封闭系统中 的生长称之为分批培养。 特点：微生物所处的环境不断变化，从而使 得研究微生物在不同环境中的群体生长规律 变得方便、简化。
谢谢大家！
一、细胞结构的复制（合成）
（一）染色体复制 染色体是DNA的载体，对细菌来说，染色体 实际上就是DNA，在生长过程中，DNA通 过半保留复制完成 体积得以增大。 用荧光免疫技术研究，发现有2种细胞壁的生长 类型：
（1）杆菌在生长过程中，新合成的肽聚糖不是在一个位 点而是在多个位点插入细胞壁，使得新老细胞壁呈间 隔分布； （2）球菌新合成的肽聚糖固定在赤道板附近插入，导致 新老细胞壁能明显分开，原来的细胞壁被推向两端。
1.迟缓期
又称停滞期，适应期
原因：微生物接种到一个新的环境，暂时缺 乏分解和催化有关底物的酶，或是缺乏充足 的中间代谢产物等。为产生诱导酶或合成中 间代谢产物，就需要一段适应期。
2.对数生长期
以最大的速率生长和分裂，细菌数量呈对数 增加，细菌内各成分按比例有规律地增加， 表现为平衡生长。
3.稳定期 细菌的繁殖数与死亡数基本相等，达到动态 平衡。营养物质已经成为限制因子。
在微生物的培养过程中，不断补充新鲜的无 菌培养基，等量排出培养液，避免代谢产物 积累，维持对数生长期。
恒浊器与恒化器的比较
装置 控制 对象 菌体 密度 培养 基 无限制 生长因 子 有限制 生长因 子 培养基 流速 不恒定 生长 速率 最高 速率 产物 应用 范围 生产 为主
恒浊器
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
第六章 微生物的生理特性
第一节
微生物的营养
（一）、配制原则 1、目的明确：根据不同细菌或微生物的 营养需要配制或选用不同的培养基。 举例： 见前述曝气池微生物群体的培养基，放 线菌、霉菌、酵母菌、氧化亚铁硫杆菌 的培养基等。其它查资料
第一节
微生物的营养
2、营养协调：注意各种营养物质的浓度及配比，同 时要注意考虑添加生长因子。（自行设计或自作配 方时） 例如：废水的好氧生物处理营养要求： BOD5：N：P=l00：5：1 3、理化条件适宜：指培养基的pH值等。（自行设计 或自作配方时） 例如：好氧生物处理时，水的pH值应在6~9之间最 佳。
第一节
微生物的营养
3、能源 能源——能为微生物生命活动提供最初能 量来源的营养物质和辐射能（光能）。 能源的种类如下。
第一节
微生物的营养
第一节
微生物的营养
4、生长因子 生长因子——是一类调节微生物正常代谢所 必需，但不能利用简单的碳、氮源自行合成 的有机物。 即某些微生物在生长过程中不能自身合成的， 同时又是生长所必需的须由外界供给的营养 物质。 生长因子包括：维生素，碱基（嘌呤、嘧 啶），氨基酸等等。
第一节 微生物的营养
水处理中的污水
图6-2
液体培养基
第一节 微生物的营养
（2）、固体培养基 固体培养基——外观呈固体状的培养基。 一般是在液体培养基中加入 2%左右的琼脂作为凝固 剂。 固体培养基主要用于普通的微生物学研究等，如菌 种的分离、菌落计数与菌种保藏等。 有机固体废弃物也可以看作为固体培养基。 马铃薯片、大米、馒头、米饭、米糠、木屑等均属 固体培养基。 典型的固体培养基见下图。
第一节 微生物的营养
6-3 细菌、放线菌、青霉菌固体培养基 上的典型群体特征
病原微生物的生理特性
病原微生物的生理特性微生物是自然界中存在的最为广泛和最为丰富的一类生物，它们繁殖迅速，能在各种环境条件下存活和繁殖。
其中一些微生物还具有致病性，能够引起疾病。
为了防治疾病，我们需要了解病原微生物的生理特性，以便更好地对其进行控制和治疗。
一、病原微生物的营养特性病原微生物需要一定的营养物质才能生长和繁殖。
不同种类的病原微生物对营养物质的需求也不相同。
细菌需要碳源、氮源、磷源等基本元素以及较小量的微量元素和生长因子，而真菌和原生动物需要一些特殊的营养物质，在体外培养时需要加入复杂的培养基。
某些病原微生物还具有特殊的营养特性，如产乳酸的细菌只能利用葡萄糖等单糖发酵，且只能在缺氧条件下生长繁殖；厌氧细菌则只能在完全没有氧气的环境中生长繁殖。
二、病原微生物的代谢特性病原微生物的代谢特性是指它们在生长繁殖过程中产生的代谢产物。
细菌的代谢产物有酸、气体和酶等，真菌则主要产生酸和酶。
这些代谢产物不仅影响病原微生物的生长繁殖，还能对宿主产生影响，导致病态变化。
例如，金黄色葡萄球菌在生长繁殖过程中产生一种称为葡萄糖酸钠的有毒代谢产物，可引起感染性休克等严重疾病。
病原微生物代谢产物的诱导和清除对疾病的进展和治疗也有重要影响。
三、病原微生物的细胞壁和胞膜结构微生物的细胞壁和胞膜结构是维持细胞形态和生理功能的重要组成部分，也是抵御宿主免疫防御的重要屏障。
不同种类的微生物的细胞壁和胞膜结构也不相同。
细菌的细胞壁主要由胞壁、细胞膜和外膜三部分组成，其中胞壁的多糖和肽多糖层是抵御宿主免疫系统攻击的主要靶标。
真菌的细胞壁则主要由纤维化合物组成，可以提供抗菌、抗病毒等多种生物活性分子，但同时也使得真菌更难被宿主免疫系统清除。
四、病原微生物的适应性病原微生物的适应性是指它们在多种复杂环境中生长繁殖的能力。
某些病原微生物具有高度适应性，能在不同的环境中生长繁殖，甚至在宿主体内也能快速适应和生长。
例如，弓形体属于一种原生动物，能够感染多种动物和人类，能够通过宿主免疫反应，逃避被清除，从而在宿主体内长期存活。
第六章微生物的生长及其控制
第六章微⽣物的⽣长及其控制第六章微⽣物的⽣长及其控制1.概述⽣长:细胞物质有规律地,不可逆地增加,导致细胞体积扩⼤的⽣物学过程.繁殖:微⽣物⽣长到⼀定阶段,由于细胞结构的复制与重建并通过特定的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。
⽣长是⼀个量变的过程，繁殖是⼀个质变的过程2.细菌的个体⽣长1.染⾊体DNA的复制和分离细菌的染⾊体为环形双链DNA分⼦。
染⾊体⼀双向的⽅式进⾏连续的复制，在细胞分裂之前不仅完成了染⾊体的复制，⽽且也开始了2个⼦细胞DNA分⼦的复制。
当细胞的⼀个世代即将结束时，不仅为即将形成的2个⼦细胞各备有⼀份完整的遗传信息，⽽且也具有已经按亲本⽅式复制的基因组。
其复制点附着在细胞膜上，随膜的⽣长和细胞分裂，2个未来的⼦细胞基因组不断地分离，最后达到2个⼦细胞中。
细菌在个体⽣长中通过染⾊体DNA的复制，使其遗传特性能保持⾼度的连续性和稳定性。
2.细胞壁的扩增细胞在⽣长过程中，细胞壁只有通过扩增，才能使细胞体积扩⼤。
3.细菌分裂的调节细菌进⼊分裂时期，此时在细菌长度的中间位置，通过细胞质膜内陷并伴随新合成的肽聚糖插⼊，导致横隔壁向⼼⽣长，最后在中⼼回合，完成⼀次分裂，将细菌分裂成2个⼤⼩相等的⼦细菌。
细胞在⽣长和分裂伴随细胞壁的裂解和闭合2个过程。
前者将细胞壁打开，有利于细胞壁物质插⼊；后者在新合成的细胞壁物质插⼊后的开⼝处重新闭合形成完整的细胞壁，以利于机体⽣存。
影响细菌的⽣长和分裂的主要因素是：转肽酶（催化2个肽聚糖的短肽链的链接）；D-Ala-D-Ala-梭肽酶（催化五肽转变为四肽）青霉素竞争性抑制转肽酶。
3. 细菌的群体⽣长繁殖1.⽣长的规律细菌以⼆分裂繁殖,即细胞核⾸先进⾏有丝分裂,然后细胞质通过胞质分裂⽽分开,形成2个相同的个体.分批培养:在封闭系统中对微⽣物进⾏的培养,既不补充营养也不移去培养物质，保持整个培养液体积不变的培养⽅式。
培养曲线：以时间为横坐标，以菌数为纵坐标，依据不同培养时间⾥细菌数量变化，作出培养期间菌数变化规律的曲线。
武理工《水处理生物学》课后习题及答案06微生物的生理特性
第六章微生物的生理特性1 细菌细胞中主要含有哪些成分？细菌需要哪些营养？各种营养物质的功能是什么？答：细菌细胞中最重要的组分是水，约占细胞总质量的80％，一般为70％～90％，其他10％～30％为干物质。
干物质中有机物占90％～97％左右，其主要化学元素是C、H、O、N、P、S；另外约3％～10％为无机盐分（或称灰分）。
应注意，不同微生物细胞化学组分不同；一种微生物在不同的生长阶段，其化学组分也不同。
微生物的营养要求在元素水平上都需要20种左右，且以碳、氢、氧、氮、硫、磷为主；在营养水平上则都在六大类的范围内，即碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水。
提供细胞组分或代谢产物种碳素来源的各种营养物质称为碳源。
它的作用是提供细胞骨架和代谢物质中碳素的来源以及生命活动所需要的能量。
异养微生物在元素水平上最适碳源适"C·H·O"型。
提供细胞组分中氮素来源的各种物质称为氮源。
它的作用适提供细胞新陈代谢中所需的氮素合成材料。
极端情况下（如饥饿状态），氮源也可为细胞提供生命活动所需的能量。
能为微生物生命活动提供最初能量来源的营养物质和辐射能，称为能源。
各种异养生物的能源就是碳源。
化能自养微生物的能源十分独特，它们都是一些还原态的无机物。
生长因子是一类调节微生物正常代谢所必需，但不能利用简单的碳、氮源自行合成的有机物。
按微生物对生长因子的需要与否，可把它们分成生长因子自养型微生物、生长因子异养型微生物和生长因子过量合成型微生物三种。
无机盐或矿质元素主要为微生物提供碳源、氮源以外的各种重要元素。
无机盐类在细胞中的主要作用是：1) 构成细胞的组成成分。
2) 酶的组成成分。
3) 酶的激活剂。
4) 维持适宜的渗透压。
5) 自养型细菌的能源。
6) 无氧呼吸时的氢受体。
水在微生物细胞内有两种存在状态：自由水和结合水。
它们的生理作用主要有以下几点：1) 溶剂作用。
所有物质都必须先溶解于水，然后才能参与各种生化反应。
【南昌大学】优质课《微生物学》 第-六-章--微生物的生长及其控制方法
迟缓期出现的原因：调整代谢 在生产实践中缩短迟缓期的常用手段：
(1)通过遗传学方法改变种的遗传特性使迟缓期缩短；
(2)利用对数生长期的细胞作为种子； (3)尽量使接种前后所使用的培养基组成不要相差太大； (4)适当扩大接种量
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对数生长期(Log phase)：
又称指数生长期(Exponential phase)，在生长曲线中，紧接着迟 缓期的一段细胞数以几何级数增长的时期。 对数生长期特点： 平衡生长； 酶系活跃、代谢旺盛；生长速率常数R最大、代 时最短。 是研究微生物基本代谢的良好材料。它也常在生产上用作种 子，使微生物发酵的迟缓期缩短，提高经济效益。
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3. 稳定生长期(Stationary phase)：
由于营养物质消耗，代谢产物积累和pH等环境变化，逐步不 适宜于细菌生长，导致生长速率降低直至零。
稳定生长期又称恒定期或最高生长期，此时培养液中活细菌 数最高并维持稳定。
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4. 衰亡期(Decline或Death phase)：
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（二）恒浊连 续培养
概念：在恒浊器内，调节培养基流速，使细菌培养液浊度保 持恒定的连续培养方法。 原理：维持菌浓度不变。 特点：基质过量，菌以最高速率生长；但工艺复杂，烦琐。
在恒浊连续培养中装有浊度计，借光电池检测培养室中的浊 度(即菌液浓度)，并根据光电效应产生的电信号的强弱变化， 自动调节新鲜培养基流入和培养物流出培养室的流速。
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对数生长期(Log phase)的重要参数：
（1）繁殖代数（n）
X2=2n . X1 lgX2=lgX1 ＋n lg2 n =（lgX2-lgX1）/lg2 =3.322（lgX2-lgX1）
03 微生物的生理特性-代谢
3 自养微生物的生物氧化
自然界存在一类微生物 , 能以无机物作为氧化 的基质，并利用该物质在氧化过程中放出的 能量进行生长。这类微生物就是好氧型的化 能自养微生物，它们分别属于氢细菌、硫化 细菌、硝化细菌和铁细菌。这些细菌广泛分 布在土壤和水域中，并对自然界物质转化起 着重要的作用。
•• 呼吸是指微生物在降解底物的过程中，将释放出的电
子交给 NAD(P) ＋、 FAD 或 FMN 等电子载体，再经 电子传递系统传给外源电子受体，从而生成水或其他 还原型产物并释放出较多能量的过程。其中，以分子 氧 作为最终电子受体的呼吸称为有氧呼吸，以氧以外 的其他氧化型化合物作为最终电子受体的呼吸称为无 氧呼 吸。
最普遍、最重要的生物氧化或产能方式。 除糖酵解过程外，还包括三羧酸循环和电子传递 链两部分反应。 在发酵过程中，葡萄糖经过糖酵解作用形成的丙 酮酸在厌氧条件下转变成不同的发酵产物，而在 有氧呼吸过程中，丙酮酸进入三羧酸循环（ TC A ）被彻底氧化成 H2O 和 CO2 ，同时释放出大 量能量。 产能量多，一分子葡萄糖净产 38 个 ATP 。
H2
[H ]
② 无氧呼吸
NOO3-, SO4,CO2
A、B或 C
③ 发酵
NO,C-,HSO234 -
AH2 、 BH2 或 CH2 ( 发酵产物：乙醇、乳
酸等)
脱氢
递氢
受氢
（ 1 ）. 发酵
• 广义的“发酵”是指利用微生物生产有用代 谢产物的一种生产方式；
• 狭义的“发酵”是指在无外源电子受体的条件 下，微生物细胞将有机物氧化释放的电子直接 交给底物本身未完全氧化的某种中间产物，同 时释放能量并产生各种不同代谢产物的过程。
细菌的生理特性
二、细菌群体的生长繁殖
生长曲线（growth curve ）：将细菌接种在液体
培养基并置于适宜的温度中，定时取样检查活菌数，可发 现其生长过程具有规律性。以时间为横坐标，以活菌数的 对数为纵坐标，可得出一条生长曲线。
液体培养细菌的生长曲线
1.迟缓期（lag phase）
细菌来到新环境的一个适应过程。 特点：
（2）促进扩散的转运速度率比单纯扩散快得多，因而是 微生物吸收营养物质的主要方式之一。
动画演示
H2O，O2， CO2 甘油
乳糖
半乳糖
葡萄糖
甘油转运 蛋白
乳糖透性酶
半乳糖 结合蛋白
半乳糖 转运蛋白
酶Ⅱ
H2O，O2， CO2
甘油
乳糖
半乳糖
6磷酸葡萄糖
图2-2 细菌物质摄的各种方式（据Ryan） Pc：磷酸，HPr：含组氨酸的磷酸载体蛋白
3.稳定期（stationary phase）
新繁殖的活菌数与死菌数大致平衡 ，营养的消 耗、代 谢产物的蓄积等。
4.衰亡期（decline phase）
死菌数超过活菌数,如不移植到新的培养基，最终可全部 死亡，此期细菌的菌体变形或自溶，染色不典型，难以进 行鉴定 。
第三节 细菌的人工培养
培养基（culture medium）
3. 主动运输
与促进扩散一样，需要特异性的载体 蛋白，能将特异性溶质逆浓度梯度“泵” 入细胞，因此需要能量。
动画演示
4. 基团转位
需要载体蛋白，需要能量。 两个突出特点:
(1)转运过程中物质发生了化学变化； (2)主要存在于厌氧菌和兼性厌氧菌中。
四种运输营养物质方式的比较
比较项目
微生物知识点整理
微生物知识点整理微生物知识点整理协议一、关键信息1、微生物的定义：微生物是指个体难以用肉眼观察，需要借助显微镜才能看清的微小生物的总称。
2、微生物的分类：包括细菌、真菌、病毒、支原体、衣原体、立克次氏体、螺旋体、放线菌等。
3、微生物的特点：体积小、结构简单、生长繁殖快、代谢类型多样、适应能力强等。
4、微生物的营养类型：自养型和异养型。
5、微生物的生长曲线：迟缓期、对数生长期、稳定期、衰亡期。
二、微生物的形态结构1、细菌11 形态：球菌、杆菌、螺旋菌等。
12 结构：细胞壁、细胞膜、细胞质、核质体等。
13 特殊结构：荚膜、鞭毛、菌毛、芽孢等。
2、真菌21 形态：单细胞真菌（酵母菌）和多细胞真菌（霉菌、蕈菌）。
22 结构：细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核等。
23 繁殖方式：无性繁殖和有性繁殖。
3、病毒31 形态：球形、杆形、蝌蚪形等。
32 结构：由核酸（DNA 或 RNA）和蛋白质外壳组成。
33 繁殖方式：吸附、侵入、复制、装配、释放。
三、微生物的生理特性1、微生物的营养物质：水、碳源、氮源、无机盐、生长因子等。
2、微生物的营养方式：21 自养微生物：能够利用无机物合成自身所需的有机物。
22 异养微生物：需要从外界摄取有机物作为营养物质。
3、微生物的代谢类型：31 产能代谢：有氧呼吸、无氧呼吸、发酵等。
32 合成代谢：合成蛋白质、核酸、多糖等生物大分子。
4、微生物的生长影响因素：温度、pH 值、氧气、渗透压等。
四、微生物的遗传变异1、微生物的遗传物质：DNA 是主要的遗传物质，部分病毒以RNA 作为遗传物质。
2、微生物的基因突变：包括点突变、染色体畸变等。
3、微生物的基因重组：转化、转导、接合等方式。
4、微生物的遗传变异在实际应用中的意义：如菌种选育、疾病诊断和防治等。
五、微生物与人类的关系1、有益方面11 工业应用：发酵生产食品、药品、化工产品等。
12 农业应用：生物肥料、生物防治病虫害等。
13 环境保护：污水处理、土壤修复等。
微生物第6章
微生物接种是群体接种，接种后的生长是微生物群体繁殖生长。
对细菌群体生长规律的了解是对其进行研究与利用的基础
第二节 细菌的群体生长繁殖 一、生长曲线
（参见P135）
在微生物学中提到的“生长”，均指群体生长。 生长曲线(Growth Curve)：
细菌接种到定量的液体培养基 中，定时取 样测定细胞数量，以培养时间为横座标，以菌数为纵座 标作图，得到的一条反映细菌在整个培养期间菌数变 化规律的曲线。 （封闭系统）
感受态建立 表达稳定期的基因
（例如胞外蛋白酶）
稳定期的长短与菌种和外界环境条件有关
一、生长曲线
第二节 细菌的群体生长繁殖
特点： 细菌代谢活性降低； 细菌衰老并出现自溶； 产生或释放出一些产物；如氨基酸、转化酶、外肽 酶或抗生素等。 菌体细胞也呈现多种形态，有时产生畸形，细胞大 小悬殊； 有些革兰氏染色反应阳性菌此时会变 成阴性反应 衰亡期(Decline或Death phase)： 营养物质耗尽和有毒代谢产物的大量积累，细菌死亡速 率超过新生速率，整个群体呈现出负增长。 死亡的细菌以对数方式增加，但由于部分细菌产生抗性 也会使细菌死亡的速率降低，在死亡期后期仍会有部分 活菌存在。
（参见p152）
缺点？
采用细菌计数板或血球计数 板，在显微镜下对微生物数 量进行直接 计数（计算一定容积里样品 中微生物的数量）。
不能区分死菌与活菌； 不适于对运动细菌的计数； 需要相对高的细菌浓度； 个体小的细菌在显微镜下难 以观察；
（二）以数量变化对微生物生长情况进行测定
3、显微镜直接计数法
2）其它方法： 比例计数：
以数量变化对微生物生长情况进行测定
1、培养平板计数法 2、膜过滤培养法 3、显微镜直接计数法 1）常规方法： 2）其它方法： 以生物量为指标测定微生物的生长 1、比浊法 2、重量法 3、 生理指标法
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微生物利用废水营养的情况
细菌往往优先利用易被吸收的有机物质。 如果这种物质的量已经满足要求，它就不再利 用其它的物质了。在工业废水的生物处理中， 常加入生活污水补充工业废水中某些营养物质 的不足。加多少酌情而定，否则反而会把细菌 养“娇”，不利于工业废水的处理。因为生活 污水中的有机物比工业废水中的有机物易被吸 收利用。
4、光能异养（photorganotroph)
属于这一营养类型的细菌很少，如红 螺菌中的一些细菌以这种方式生长。一般 来说，光能营养型细菌生长时大多需要 生长因子。 碳源——有机物作供氢体和碳源，要有CO2存在。 能源——光
红螺菌
光能 CH3 [CH2O] +2CH3COCH3+H2O CHOH CO2 ＋ 2 光合色素 CH3 红螺菌(Rhodospirillum sp．)属于光合细菌(Photosynthetic Bacteria，PSB)的一种，广泛分布于江河、湖泊、海洋等水域环境 中，尤其在有机物污染的积水处数量较多。
氧化还原电位又称氧化还原电势（redox potential），是度量 某氧化还原系统中的还原剂释放电子或氧化剂接受电子趋势 的一种指标，其单位是V（伏）或mV（毫伏）。
不同类型微生物生长对氧化还原电位的要求不同
好氧性微生物：+0.1伏以上时可正常生长,以+0.3～+0.4伏为宜； 厌氧性微生物：低于+0.1伏条件下生长； 兼性厌氧微生物：+0.1伏以上时进行好氧呼吸, +0.1伏以下时进行发酵。
α w=Pw/Pow 式中Pw代表溶液蒸汽压力, POw代表纯水蒸汽压力。
纯水α w为1.00,溶液中溶质越多, α w越小
微生物一般在α w为0.60～0.99的条件下生长, α w过低时, 微生物生长的迟缓期延长, 生长速率和总生长量减少。 微生物不同，其生长的最适α w不同。
c. 氧化还原电位
异养型微生物并非绝对不能利用CO2； 自养型微生物也并非不能利用有机物进行生长； 有些微生物在不同生长条件下生长时,其营养类型也会发生改变；
例如紫色非硫细菌(purple nonsulphur bacteria)： 没有有机物时，同化CO2， 为自养型微生物； 有机物存在时，利用有机物进行生长，为异养型微生物； 光照和厌氧条件下，利用光能生长，为光能营养型微生物； 黑暗与好氧条件下，依靠有机物氧化产生的化学能生长，为化能营养型微生物
（细 湿胞 重重 ）量Βιβλιοθήκη 组 成 微 生 物 细 胞
2、微生物的营养物质
可被微生物吸收利用的物质： 1水分
2无机盐
3碳源
4氮源
5能源 6生长因子
(1)水分
水分是最重要、不可缺少的组分之一。 水在细菌细胞内的存在有两种状态：自由 水和结合水。它们的生理作用主要有以下 几点： 1)溶剂作用。所有物质都必须先溶解于水， 然后才能参与各种生化反应。 2)参与生化反应(如脱水、加水反应)。 3)运输物质的载体。 4)维持和调节一定的温度。
蔗糖
2.营养协调
培养基中营养物质浓度合适时微生物才能生长良好，营养物 质浓度过低时不能满足微生物正常生长所需，浓度过高时则可能 对微生物生长起抑制作用。 培养基中各营养物质之间的浓度配比也直接影响微生物 的生长繁殖和代谢产物的形成和积累，其中碳氮比（C/N）的 影响较大。 碳氮比指培养基中碳元素与氮元素的物质的量比值，有时也 指培养基中还原糖与粗蛋白之比。
二、 微生物的营养类型
根据微生物所需碳源和能源的不同，营养类型分四类： 光能自养 自养型 化能自养
化能异养 异养型
光能异养
1 、光能自养(Photolithotroph) 属于这一类的细菌都含有光合色素， 能进行光合作用。
藻类、绿色细菌、光合细菌（紫硫细菌、绿硫细菌）
碳源——以CO2 为惟一碳源 能源——光转变为 ATP 如何将无机物还原为有机物的？
思考题：
目前在环保中用红螺菌来净化高浓度 的有机废水，废水在分槽流动中逐渐得 以净化。由此可知红螺菌的代谢方式为 (A)自养厌氧型 (B)异养需氧型 (C)异养厌氧型 (D)自养需氧型
四种营养类型的对比
营养类型
电子供体 碳源 能 源 例 样
光能无机自 H2, H2S, S, H2O 养型
光能有机异 有机物 养型
当我们供给细菌营养时应注意什么?为什么?
1、质量要求：不同的细菌，同一细菌不同的生长 阶段，营养质和量的要求不同。 2、营养元素之 间有比例要求：主要是指碳氮的比例关系，通常 称碳氮比。根瘤菌要求碳氮比为11.5：1，固氮菌 要求碳氮比为27.6：1，土壤中许多微生物在一起 生活综合要求的碳氮比约为25：1。废水生物处理 中，微生物群体对营养物质也有一定的比例要求 (好氧生物处理中对BOD5：N：P要求一般为100：5： 1)。 3、总体来说，细菌的代谢能力很强，可利 用的化合物种类很广，要防止把细菌养“娇”。
（5）能源
为微生物生命活动提供最初能量来源
的营养物质和辐射能称为能源。
化能异养微生物：有机物（同碳源） 化学物质 化能自养微生物：还原态无机物 （化能营养型） 能源种类 （不同于碳源）—NH4+,NO2-, S, H2S, 辐射能（光能营养型）：光能自养和光能异养
(6)生长因子
概念：生长因子是一类调节微生物正常代谢所
(4)氮源
提供细菌细胞氮素来源的物质。 蛋白质 蛋白胨 氨基酸 NH4Cl NH4NO3
有机氮源
无机氮源
实验室常用氮源：牛肉膏、蛋白胨
生产上常用氮源：尿素、玉米浆、饼粕
异养微生物对氮源的 氮源的作用: A、提供细胞新陈代谢中所需 利用顺序是：“N∙C∙H∙O” 或“N∙C∙H∙O∙X”优于 的氮素合成材料; “N∙O”类，最不容易利 B、极端情况下(如饥饿状态)， 用的是“N”类（只有少 氮源也可为细胞提供生命活动 数固氮菌、根瘤菌和蓝细 所需的能量。 菌等可利用它）。
（提供细胞碳素来源的物质） 糖类 CO2 蛋白质 无机碳源 有机碳源 CO32脂肪 有机酸 多数微生物最好的碳源：葡萄糖、果糖、麦芽糖、淀粉 生产中常见的碳源：玉米粉、麸皮、米糠、酒糟 微生物可利用的碳源种类多，但异养微生物在元素水平上最 适碳源是“C∙H∙O”型。
碳源的作用：提供细胞骨架和代谢物质中碳 素的来源以及生命活动所需要的能量。
微生物营养类型的可变性无疑有利于提高其对环境条件变化的适应能力
三、 培养基
在实验中，我们常利用培养基来培养各种细菌进行科学研究。
1、概念：指人工配制的适合于不同
微生物生长繁殖或积累代谢产物的混 合营养物。
2、培养基的配制原则
目的明确 营养协调 理化条件适宜 经济节约
2、培养基的配制原则
(1)目的明确：根据不同细菌的营养需要配制不同 的培养基。通常，培养细菌采用牛肉膏蛋白胨培 养基，放线菌采用高氏一号培养基，霉菌采用蔡 氏培养基，酵母菌采用麦芽汁培养基。
常见的培养四大类微生物的培养基
细菌（牛肉膏蛋白胨培养基）： 牛 肉 膏 3g 蛋 白 胨 10g 1000ml 放线菌（高氏1号） 淀粉 20g K2HPO4 0.5g NaCl 0.5g KNO3 1g FeSO4 0.01g NaCl 5g H2O
0.5g H2O
MgSO4.7H2O 1000ml
酵母菌(麦芽汁培养基) 干麦芽粉加四倍水，在50℃--60℃保温糖化3-4小时，用碘液 试验检查至糖化完全为止，调整糖液浓度为 10 。巴林，煮沸 后，沙布过滤，调PH为6.0。 霉菌（查氏合成培养基） NaNO3 3g K2HPO4 1g MgSO4.7H2O 0.5gFeSO4 0.01g 1000ml KCl 30g 0.5g H2O
第六章
微生物的生理特性
主要从三个方面来分析微生物（细菌）的 生理特性：营养、呼吸以及其他环境因素对 它们生活的影响
第一节 细菌的营养
一 、微生物细胞的化学组成及生理功能
1、化学组成 水 70~90% 无机盐(灰 分)3~10% 碳水化合物 干物质 蛋白质 10~30% 脂肪 有机物 90~97% DNA RNA等
必需，但不能利用简单的碳、氮源自行合成的有 机物。由于它没有能源和碳源、氮源等结构材料 的功能，所以其需要量一般很少。 有三类 氨基酸类 嘌呤、嘧啶类 维生素类
实验室常用：酵母膏、蛋白胨作为综合生长 素；硫辛酸、VC、VK是重要的生长因子。
生长因子虽然是重要的营养元素，但并非所有 微生物都需要外界为它提供生长因子。按微生物对 生长因子的需要与否，可把它们分成3种类型。 （1）生长因子自养型微生物：它们不需要从外界吸 收任何生长因子，多数真菌、放线菌、和不少细菌。 （2）生长因子异养型微生物：它们需要从外界吸收 生长因子才能正常生长，如各种乳酸菌、动物致病 菌、支原体和原生动物等 （3）生长因子过量合成型微生物：少数微生物在其 代谢活动中，能合成并大量分泌维生素等生长因子， 这些微生物 可作为维生素生产菌种，如阿舒假囊 酵母生产微生物B2.
如：高等绿色细菌、藻类
CO2 + H2O
光能
叶绿素
[CH2O] + O2 ↑
2、 化能自养（chemolithotroph)
有些细菌，如硝化细菌、铁细菌、某些硫 磺细菌等，能氧化一定的无机化合物，利用其 所产生的化学能，还原二氧化碳，合成有机碳 化物，这一作用称为化学合成作用。 碳源——以 C O2为惟一碳源。 能源——无机物氧化产生能量。产能有限，生长迟缓。
(2)无机盐
无机盐类在细胞中的主要作用是： 1)构成细胞的组成成分，如H3PO4是 DNA和RNA的重要组成成分。 2)酶的组成成分，如蛋由质和氨基酸的 －SH。 3)酶的激活剂，如Mg2+、K+。 4)维持适宜的渗透压。如Na+、K+、Cl－。 5)自养型细菌的能源，如S、Fe2+。