微生物的生长与环境因子

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微生物的生长及影响因素

微生物的生长及影响因素
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1.温度
基础原理温度经过影响蛋白质、核酸等生物大分子结构与功效以及细
胞膜流动性及完整性来影响微生物生长、繁殖和新陈代谢。过高环境温度会造成蛋白质或核酸变性失活过低环境温度会抑制酶活力，降低细胞新陈代谢活动。应用: 高温灭菌，低温保藏菌种。
微生物的生长及影响因素
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一、微生物生长
个体生长: 细胞体积增大，重量增加。个体生长→个体繁殖→群体生长除了特定目标以外，在微生物研究和应用中提到“生长”，
均指群体生长。
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细菌繁殖方式
Binary fission-growth cycle
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单批培养与连续培养关系
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连续培养器类型
按控制方式分
内控制（控制菌体浓度）: 恒浊器外控制（控制培养液续培养器按培养器级数分
多级连续培养器
普通连续培养器按细胞状态分
固定化细胞连续培养器
试验室科研用: 连续培养器按用途分发酵生产用: 连续发酵罐
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（3）培养温度影响
温度℃ 10 15 20 25 30
E.coli在不一样温度下代时
代时（分）
温度℃
860
35
120
40
90
45
40
47.5
29
代时（分） 22 17.5 20 77
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特征参数
繁殖代数 n: x2=x1·2n

环境微生物学

环境微生物学一、微生物：是指所有形体微小，用肉眼无法看到，须借助于显微镜才能看见的单细胞或个体结构简单的多细胞或无细胞结构的低等生物的统称。

（不是分类学上的概念，而是一切微小生物的总称）1.原核微生物：包括各类细菌、放线菌、蓝细菌、黏细菌、立克次体、支原体、衣原体和螺旋体等；2.真核微生物：包含各类真喝藻类、真菌（酵母菌、霉菌等）、原生动物以及微型后生动物等。

二、微生物的特点（简答）1.个体大、种类多样2.分布广、代谢类型多样3.产卵慢、新陈代谢强度小三、双名法（名词解释）学名=种名+种名+（首次命名人）+（现名命名人）+（现名命名年份）一个生物的名称（学名）由两个拉丁字母表示，第一个字是属名，为名词，主格单数，第一个字母要大写；第二个字是种名，为形容词或名词，第一个字母不用大写；出现在分类学文献上的学名，往往还再加上首次命名人的姓氏（外加括号）、现命名人的姓氏和现名命名年份。

一、病毒（名词解释）：就是没细胞结构的逊于微小微生物，专性真菌在活的宿主体内，可以通过细菌过滤器，大小在0.2微米以下。

二、病毒的特点（简答）2.非细胞结构4.只含一种遗传因子（dna或rna）5.既并无酶系则也并无蛋白质制备系统三、在病毒分类中经常使用的指标如下：（简答：需掌握五种）1.病毒无可奈何形态学指标：例如病毒颗粒的大小和形态；有没有包膜；外壳的对称性；多面体病毒的壳微体的数目和螺旋等距病毒的外壳直径；2.理化性质：病毒颗粒的分子量；浮力密度；沉降系数；对酸碱热的稳定性等；3.基因组特点:核酸类型（dna或rna）;单链或双链；线状或环状；核酸上碱基的特征；mRNA方式；译者特征；译者后加工等。

4.病毒的蛋白质：转录酶、反转录酶、血凝素和神经氨酸酶的存在与否；氨基酸同源性；蛋白质的糖基化和磷酸化等5.宿主范围：对宿主的转移性；对细胞种类的特异性；生长特性；6.抗原性：血清学反应的特点；与相关病毒的较差反映程度等7.致病性：与否引发疾病；传播方式；病理学特点等；四、病毒的形态和结构1.病毒大致可以分成三类：杆状、线状和多面体（或球状）2.病毒颗粒有两种基本对称性：螺旋对称和多面体对称；有的病毒（例如大肠杆菌t偶数系列噬菌体）同时具备联众对称性，称作无机等距；3.病毒的蛋白质的作用与功能（简答）：⑴维护促进作用，并使病毒免遭环境因素的影响；⑵决定病毒感染的特异性；⑶同意病毒的致病性、毒力和抗原性等；⑷使病毒与敏感洗白表面特定部位有特异亲和力，病毒可牢固的附着在敏感细胞上；四、亚病毒与新兴病毒（名词解释）1.类病毒：是一类寄生于高等生物细胞中最小的病原体，与病毒类似，但又有不同。

第4章微生物生长

稀释平板计数法—固体培养法
第一步：菌样巧妙稀释
1mL 混合
1mL
混合
无菌水
1 9mL 10mL ： 10-1 10-1 ：
菌样被无菌水不同稀释倍率 -2 10 后平板培养图得到不同稀释度（10-x）菌液
10-2
10-3
10-4
10-5
第二步：接种平板
10-2 10
-3
10-4
10 -5
2、对数期（指数期）log phase 细菌生长速度达到最大，数量以几何级数增加。特点：（1）细菌迅速分裂，菌数按几何级数增加；
（2）世代时间最短，而且恒定；（3）生长速度最高而且恒定；（4）代谢活力强无死亡；（5）菌体整齐，体积恢复到原来大小；（6）对环境敏感，生理性状及菌体成分较一致
度提高1倍；
（2）营养；营养越丰富，代时越短
（3）氧气。好氧菌若能供给充足的氧，可能使对数期延长。
对数期的实践意义 ① 是代谢、生理研究的良好材料
② 是增殖噬菌体的最适宿主菌龄
③ 是发酵生产中用作“种子”的最佳种龄 ④ G+染色鉴定时采用此期微生物
3、稳定期（stationary phase）由于营养消耗，供应不足及代谢产物的积累，这时一部分菌死亡，细菌进入稳定期。
（6）对环境变化敏感
影响因素：（1）接种量。接种量大，停滞期可缩短（2）菌龄。菌种年轻，对数生长期接种，停滞期可能很短甚至不明显（3）营养。如果种子培养基与新接种的培养基成分相同，则对菌生长有利。从丰富培养基转入贫营养基，停滞时间拉长，反之减少；（4）菌种特性。大肠杆菌停滞期长，分枝杆菌长
膜过滤培养法
当样品中菌数很低时，可以将一定体积的湖水、海水或饮用水等样品通过膜过滤器，然后将将膜转到相应的培养基上进行培养，对形成的菌落进行统计。

微生物生长所需生长因子

微生物生长所需生长因子
微生物生长所需的生长因子包括营养物质、水、温度、pH值、
氧气和微量元素等。

微生物需要碳源、氮源、磷源、硫源、微量元
素等营养物质来合成细胞组分和能量物质。

水是微生物生长不可或
缺的成分，它参与了细胞代谢过程中的许多反应。

温度是微生物生
长的重要影响因素，不同的微生物对温度的要求也不同，有些微生
物对低温或高温有较强的适应能力。

pH值对微生物生长也有重要影响，不同微生物对pH值的适应范围不同。

氧气是许多微生物生长的
必需物质，但也有一些微生物是厌氧生长的。

此外，微生物还需要
微量元素如铁、锰、锌等来维持其正常生长和代谢活动。

总的来说，微生物的生长需要一个相对稳定的生长环境，其中包括充足的营养
物质、适宜的温度、合适的pH值、适量的水和氧气以及必要的微量
元素。

微生物生长与生存

细菌世代时间的测定：
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。

影响微生物生长的环境因素

160～170℃,1～2h 121 ℃,15～30min
培养皿、移液管等玻璃器皿的灭菌一般的培养基、生理盐水、各种缓冲液、玻璃器皿、金属用具、工作服等的灭菌易受高温破坏的培养基、不耐热的药品、营养物的灭菌
常压间歇灭菌
100℃处理30～60min，处理三次，每次处理间隔24h
微生物机体内发生的生物化学反应一般是酶促反应一般是酶促反应，而酶促反应都有一个最适pH值范围，此时酶促反应速率高，微生物生长速率就大。因此，每种微生物都有最适宜的pH值和一定的pH值适应范围。
微生物最低、最适、最高生长温度及其范围嗜冷微生物嗜温微生物嗜热微生物最低温度/℃ –10～–5 5 30 最低温度/℃ 10～18 25～43 50～60 最高温度/℃ 20～30 45～50 70～80
微生物生长速率在适宜温度范围内随温度而变化的规律如图所示，图中曲线最高峰处对应的温度即为最适温度，从图还可以看出，微生物的最高温度总是比最低温度更接近于最适温度。
专性好氧微生物这类微生物具有完整的呼吸链，以分子氧作为最终电子受体，在氧分压为0.2×101kPa（正常大气的氧分压即为 0.2×101kPa ）的条件生长繁殖良好。微量好氧微生物这类微生物只在非常低的氧分压，即在(0.003～ 0.2) ×101kPa下生长繁殖良好，在水处理中它们在溶解氧为0.5mg/L 左右时生长最好。兼性厌氧微生物兼性厌氧微生物也称兼性好氧微生物，这类微生物的适应范围广，在有氧或无氧的环境中均能生长，一般以有氧生长为主。耐氧厌氧微生物它们的生长不需要氧，但可在分子氧存在的条件下进行发酵性厌氧生活，分子氧对它们无用，但也无害。专性厌氧微生物分子氧对这类微生物有毒害作用，氧可抑制其生长甚至导致其死亡。因此，它们只能在无氧的环境中生长。

第七章微生物的生长与环境条件ppt课件

根据公式：G = （t2 - t1 ）/3.3 ·lg (x2 /x1)
t2 - t1 = （4 - 0）× 60 min = 240 min
x2 = 108
x1 = 104
lg(x2 /x1 ) = lg108 ~ lg104 = 8 - 4 = 4
代入上式 G = 240/3.3 × 4 = 240/13.2 = 18 min
二、孢子生长
无性孢子繁殖孢子的生长包括: 孢子肿胀（外源肿胀，不需营养；内源肿胀，需要营养）; 萌发管形成; 菌丝生长。
有性孢子繁殖第一阶段是质配（plasmogamy）第二阶段为核配（karyogamy）第三阶段是减数分裂（meiosis）
第三节环境条件对微生物生长的影响
生长是微生物与外界环境因素共同作用的结果。环境条件的改变，在一定限境条件的某些改变；当环境条件的变化超过一定极限，则导致微生物的死亡。研究环境条件与微生物之间的相互关系意义重大。本节将较多地涉及各种物理、化学因素对微生物生长的抑制与致死的影响。
用最高稳定期的培养物接种
抑制DNA合成法
利用代谢抑制剂阻碍DNA合成相当一段时间，然后再解除其抑制，也可达到同步化的目的。试验证明：氨甲蝶呤、 5-氟脱氧尿苷、羟基尿素、胸腺苷、脱氧腺苷和脱氧鸟苷等，对细胞DNA合成的同步化均有作用。
总之，机械法对细胞正常生理代谢影响很少；而诱导同步分裂虽然方法多，应用较广，但对正常代谢有时有影响，而且对其诱导同步化的生化基础了解很少，化学诱导同步化的本质还是一个尚待研究的问题。
在对数生长期内，细菌数目的增加是按指数级数增加的，即 20 →2 1 →22 →23 ……2n 这里的指数 n 为细菌分裂的次数或者增殖的代数，也就是一个细菌繁殖n代产生2n 个细菌。如果在对数期开始时间 t1的菌数为 x1 ，繁殖 n 代后到对数期后期t2的菌数为 x2，则代时（Generation time，G）（即每增加一代所需要的时间）应为：

微生物生长所需要的生长因子

微生物生长所需要的生长因子微生物的生长就像人类的生活，想要茁壮成长，得有个好环境，得有生长因子。

想想看，我们平时生活中，吃喝拉撒少不了吧，微生物也一样！它们可不是闲着的，光想着进餐，而是有一套自己的需求清单，缺了哪一样，嘿，别想它们好好地“聚会”了。

营养物质可谓是微生物的“心肝宝贝”。

这就像你上学得吃得好才能长得高，微生物也需要各种养分，比如碳源、氮源、矿物质等等。

碳源就像是它们的主食，提供能量，让它们有劲头。

有些微生物爱吃糖，有些偏好淀粉，真是各有所爱。

想象一下，糖是微生物的小甜心，没了它们可就没法“舞蹈”了。

氮源嘛，则是它们的“衣食父母”，让它们能合成蛋白质，壮壮身体。

缺了这些，微生物可就“愁眉苦脸”了，根本长不起来。

然后，水分也特别重要。

就像咱们夏天出门，离不开水，微生物也得有水才能活跃起来。

缺水的微生物，简直像是在沙漠中迷路的旅行者，毫无生气，慢得像乌龟。

水分不仅能帮助它们吸收营养，还能维持它们的形态。

没有水，微生物就像个干瘪的气球，真是让人心疼。

试想一下，水是微生物的“生命之泉”，让它们不断欢快地“生长”，一旦缺了可就不得了。

再说说温度。

这可真是个棘手的问题。

微生物就像那些挑剔的吃货，喜欢在温暖的环境中待着。

太冷了，缩在角落里瑟瑟发抖，太热了又受不了，简直是在寻求“生存的平衡”。

大多数微生物在20到37摄氏度之间最为活跃，像是在享受阳光沙滩，特别惬意。

稍微高一点或低一点，它们就可能“崩溃”，真是娇气得可以。

pH值也是个不容忽视的因素。

微生物就像调皮的小朋友，对酸碱度特别敏感。

有些喜欢酸酸的环境，有些则偏爱碱性。

就像在选择口味，合适的pH值才能让它们肆无忌惮地“玩耍”。

不然，给它们个不合适的环境，微生物立马变得“不开心”，甚至直接“罢工”。

试想一下，pH值就像是微生物的“调味品”，只要调好了，才能让它们活得滋润。

氧气也是个大角色。

虽然有些微生物喜欢无氧的环境，但大部分微生物还是“呼吸”氧气的。

大气中微生物群落结构与环境因子相关性分析

大气中微生物群落结构与环境因子相关性分析随着环境科学的发展，人们对大气中微生物的研究也越来越深入。

大气中的微生物群落结构与环境因子之间的相关性是一个备受关注的话题。

本文将从微生物群落结构的形成和演变、环境因子对微生物群落结构的影响等方面进行探讨，以期加深我们对大气微生物生态环境的理解。

第一部分：微生物群落结构的形成和演变大气中的微生物主要形成来源于陆地、水体和其他气溶胶等多个方面。

这些微生物通过空气传播、降水和气溶胶等方式进入大气中。

包括细菌、真菌、变形虫、病毒等多种微生物都可以在大气中生存和繁殖，形成相对稳定的微生物群落。

同时，大气中的微生物群落结构也会受到不同因素的影响，如地理位置、气象因素、季节变化、人类活动等。

这些因素的变化将直接或间接地影响微生物的空气传播、沉降和降水等途径，进而改变微生物群落的结构和组成。

第二部分：环境因子对微生物群落结构的影响1. 地理位置：地理位置对微生物群落结构的影响主要体现在物种多样性和丰度上。

在不同的地理位置上，由于气候、土壤、植被等环境因素的变化，微生物种类的组成和数量都会有所不同。

2. 气象因素：气象因素是影响大气微生物群落的重要因素之一。

例如，大气中的温度、湿度、降水等参数都会对微生物的生长和繁殖产生影响，从而改变微生物群落结构。

气象因素的季节变化也会导致微生物群落的周期性变化。

3. 季节变化：季节变化是影响微生物群落结构的重要因素之一。

随着季节的更替，气候环境的变化会导致微生物的数量和种类发生改变。

例如在冬季，低温和低湿度条件下，微生物的繁殖活动减弱，导致微生物群落结构的变化。

4. 人类活动：人类活动对大气中微生物群落结构也有一定的影响。

例如，工业废气排放、农业喷洒农药等活动会改变大气中的化学组成和气氛质量，从而间接影响微生物群落的结构和组成。

第三部分：微生物群落结构与环境因子的相关性分析通过对大气中微生物群落的采样和分析，可以建立微生物群落结构与环境因子之间的相关性模型。

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

第四章微生物生长及控制

发酵工业上一般采用1/10的接种量
（4）培养基成分：接种到营养丰富的天然培养基中的微生物延滞期短。
5）缩短延滞期的意义和方法

在发酵工业上需设法尽量缩短延迟期
接种对数生长期的菌种，采用最适菌龄加大接种量用与培养菌种相同组分的培养基选用繁殖快的菌种

在食品工业上，尽量在此期进行消毒或灭菌
力、超声波

化学因素：酸、碱、氧化还原电位、化学
药物等

生物因素：寄生、互生、共生、拮抗等
有害微生物的控制
防腐、消毒、灭菌
1、防腐：利用理化因素完全抑制霉腐微
生物的生长繁殖，从而达到防止物品发生霉腐的措施，称为防腐。 2、消毒：采用较温和的理化因素，仅杀死物体表面或内部的一部分对人体有害的称为消毒。
2、指数期（对数期）
1）现象：细胞数目以几何级数增加，其对数与时间呈直线关系。 2）生理特性： R最大，G（代时）最短细胞代谢活动比较稳定，菌体内各种成分最均匀，生理特性较一致。酶活力最高，酶系活跃，代谢旺盛活菌数几乎接近于总菌数
指数期的细胞是进行生理、代谢、遗传等研究的最好材料。
3）指数期细胞高速生长的原因：
同步培养的方法

1. 选择法 ⑴离心沉降分离法： ⑵过滤分离法： ⑶硝酸纤维素薄膜法：

2.诱导法
⑴温度调整法
⑵营养条件调整法
⑶用最稳定期的培养物接种
由于细胞个体间存在着差异，同步生长只能维持 1至2代，不能长久维持。
18
4.4 环境因素对微生物生长的影响

微生物的一切生命活动都离不开环境，同一种微生
病原菌，而对被处理物体基本无害的措施，
3、灭菌（sterilization）采用强烈的理化因素使任何物体内

微生物学笔记-环境因子对微生物生长和代谢的影响

理化性质对微生物生长的影响根据对微生物的影响可将环境分为三类适宜环境微生物能正常地进行生命活动a.不适宜环境微生物的正常生命活动收到抑制或被迫暂停改变原有的一些特征b.恶劣环境微生物死亡或发生遗传变异c.理化因素对生长的影响温度温度对微生物的影响a.温度通过影响膜的液晶结构、膜和蛋白质的合成及活性、RNA 的结构、转录等影响微生物的生命活动微生物的生长温度范围b.最低生长温度i.最高生长温度ii.最适生长温度iii.致死温度iv.微生物的类型（据最适生长温度划分）c.1.嗜冷微生物最适生长温度为15°C 或更低，最高生长温度低于20°C 的微生物1)种类：嗜冷菌：最适温度15℃，最高20℃，0℃可生长繁殖a)耐冷菌：最适温度高于15℃，最高温度20℃，0-5℃可生长繁殖b)2)嗜冷微生物能在低温下生长的原因细胞膜含有大量的不饱和脂肪酸，使膜在低温下也能保持半流动状态a)细胞的酶在低温下能有效地起催化作用，而在30~40℃的情况下，这些酶很快失活。

b)3)i.嗜温微生物最适生长温度在20~40℃微生物叫嗜温微生物1)种类：寄生型（体温型）：最适35~40摄氏度腐生型（室温型）：最适25~35摄氏度2)ii.嗜热微生物最适生长温度50~60℃的微生物1)嗜热微生物能在高温下生长的原因酶和其他蛋白质更具有耐热性a)核酸中含有较多的GC 对，对热更加稳定b)细胞膜中饱和脂肪酸含量高，使膜具有热稳定性c)细胞生长速率快，能迅速合成生物大分子，以弥补由于高温造成的破坏d)2)iii.极端嗜热微生物最适生长温度为80℃以上的微生物已发现的嗜高温微生物全都是古菌它们所处的环境与普通微生物有很大区别1)在高温下生长的原因蛋白质热稳定性与蛋白质上存在的盐桥数目增加（氨基酸带上Na+或其他阳离子生成电荷桥）及蛋白质高度密集的疏水内部区域有a)2)iv.关它们细胞膜中不含脂肪酸，而含植烷，这和膜的热稳定性有关b)微生物生长的温度类型v.最适发酵温度发酵速率和代谢产物积累速率最大时的温度i.d.极端温度对微生物的影响极端温度低于最低生长温度和高于最高生长温度的温度i.低温0℃以上停止生长ii.冷冻造成微生物细胞脱水及冰晶的机械损伤而引起微生物死亡iii.高温菌体蛋白变性，微生物死亡iv.e.微生物对热的忍受微生物温度/℃时间/min 细菌营养细胞50-6030酵母营养细胞50-6010孢子70-8010枯草芽孢杆菌芽孢10060嗜热脂肪芽孢杆菌芽孢12112肉毒梭菌芽孢100360f.水活度水活度为在相同的温度和压力下，体系中溶液的水蒸气压与纯水的蒸气压之比：a.水活度的决定因素固体基质：水被吸附的牢固程度i.液体：溶质的含量和溶质的水合程度ii.b.基质水活度对微生物的影响高水活度环境i.低水活度环境ii.c.干燥对微生物的影响影响：干燥使代谢停止，使微生物处于休眠状态，严重时细胞脱水，蛋白质变性，进而导致死亡i.应用：保存物品，保藏菌种ii.d.渗透压对微生物的影响渗透压i.e.溶液的渗透压指溶液中溶质微粒对水的吸引力溶液渗透压的大小取决于单位体积溶液总溶质微粒的数目：溶质微粒越多，即溶液浓度越高，对水的吸引力越大，溶液渗透压越大环境渗透压对微生物的影响等渗环境：微生物正常生长1)低渗环境：细胞吸水膨胀，甚至胀破2)高渗环境：细胞脱水，影响代谢活动，引起质壁分离，甚至死亡3)i.耐高渗微生物与嗜高渗微生物ii.2.微生物在高渗环境中生长的原因iii.细胞自身合成相容性溶质，调高胞内渗透压，使细胞在高渗环境中能获得生活所需水分高渗环境的应用iv.腌制或蜜饯保藏食品表面张力液体表面相邻两个部分间单位长度内的相互牵引力a.表面张力对微生物生长的影响低表面张力，微生物在液体中均匀生长i.高表面张力，微生物在液体表面形成菌膜ii.b.改变表面张力的方法升高表面张力：添加无机盐i.降低表面张力：添加表面活性剂ii.c.3.辐射辐射是能量通过空间传播或传递第一种物理现象a.辐射的种类：电磁辐射和微粒辐射b.电磁辐射种类：非电离辐射：红外线、可见光、紫外线电离辐射：X -射线、γ-射线等c.可见光波长400-800nm 的电磁辐射i.光能型微生物的能源ii.长时间照射有杀菌作用iii.d.红外线波长大于800nm 的电磁辐射i.红外线可以发热，产生的高温具有杀菌作用ii.e.紫外线波长为150-390nm 的电磁辐射i.对微生物作用最强波长~260nmf.4.作用机理ii.应用iii.消毒诱变电离辐射g.pH环境ph 对微生物的作用改变细胞膜所带电荷状态，从而影响细胞对营养物质的吸收i.影响代谢过程中酶的活性ii.改变环境中营养物质的可给性iii.改变环境中有害物质的毒性iv.a.微生物生长的ph 范围不同类型微生物生长的ph 范围不同i.不同种属微生物生长的ph 范围不同ii.b.5.微生物的类型（按最适生长ph 范围来分）嗜酸微生物专性嗜酸菌：最适ph<6;ph>7时生长极差或死亡1)兼性嗜酸菌：在低ph 下生长，在中性ph 也长2)i.嗜碱微生物专性~：最适ph8~11，ph<=7生长极慢或不生长1)ii.嗜中性微生物能在ph4~9范围内生长，最适生长在ph6~8，大多数微生物属于这一类1)iii.c.微生物的代谢影响环境d.环境ph 的控制e.微生物细胞内的ph细胞内部ph 值一般接近中性胞内酶的最适ph 多接近中性1)细胞内的DNA 、ATP 等对低ph 敏感2)RNA 和磷酸类等对高ph 敏感3)i.细胞膜上酶及胞外酶最适ph 多接近微生物最适生长phii.f.微生物最适生长ph 和最适发酵phg.氧与氧化还原电位Eh 值的测定方法：用一个铂电极与用一个标准氢电极同时插入体系中，从敏感的伏特计上读出电位差值影响Eh 的主要因素a.氧分压、环境的ph 值标准氧化还原电位Ehb.E h 的改变方法降低E hi.除氧及向培养基中添加还原性物质：升高Ehii.通空气或氧及向培养基中添加氧化性物质：氢氧化铁c.微生物与氧的关系d.6.微生物营养生长环境的优化营养物质及其浓度a.环境条件ph 值i.温度ii.溶解氧iii.离子强度iv.二氧化碳分压v.b.7.灭菌与消毒灭菌采用强烈的理化因素使物体内外部的一切微生物永远丧失其生长繁殖能力的措施a.消毒采用较温和的理化因素，仅杀死物体表面或内部一部分对人体或动植物有害的病原菌，而对被消毒的对象基本无害的措施b.高温灭菌和消毒方法干热灭菌灼热灭菌法用火焰灼烧或焚烧a)适用：接种工具，污染物品，实验动物尸体等b)1)干热灭菌法在干燥箱（烘箱）中利用热空气进行灭菌a)适用：玻璃、陶瓷器皿、金属用具等耐高温的物品b)处理150~170℃1~2小时c)2)i.湿热灭菌同样温度和相同作用时间下，湿热灭菌比干热灭菌效果好的原因热蒸汽穿透力强a)细胞物质在含水量高时容易变性凝固b)蒸汽凝固时释放的大量蒸汽潜热可迅速提高灭菌物品的温度c)常压法巴氏消毒法是一种专用于牛奶、啤酒、果酒或酱油等不宜进行高温灭菌的液态风味食品或调料的低温消毒方法低温维持法i)高温瞬时法ii)iii)a)煮沸消毒法在100摄氏度下煮沸数分钟，常用于饮用水的消毒b)1)ii.c.1.污染微生物的控制2022年4月19日9:08间歇灭菌法利用反复多次的流通蒸汽加热，杀灭所有微生物，包括芽孢设备：蒸笼，高压灭菌锅i)原理：常压蒸汽处理杀死营养细胞，残留的芽孢等耐热的孢子体经过夜培养萌发，再加热处理杀死，如此反复处理三次，可达到无菌状态ii)对象：含有不耐高温营养物质的培养基或无高压蒸汽灭菌锅时处理一般培养基iii)方法：80~100摄氏度蒸煮15~60分钟，37摄氏度培养过夜，连续重复三天iv)控制：芽孢杆菌芽孢制剂v)注意：仅适用于含营养物质的物品vi)c)加压法高压蒸汽灭菌法a)利用高温进行湿热灭菌设备：高压蒸汽灭菌锅i)原理：在加压条件下，水的沸点超过100摄氏度，由此可提供高于100摄氏度的水蒸气ii)对象：耐高温物品，一般培养基，生理盐水，缓冲溶液，玻璃，陶瓷器皿等iii)控制：嗜热脂肪芽孢杆菌制剂，热变色纸带iv)实罐灭菌法b)连续加压蒸汽灭菌法c)优点：采用高温瞬时灭菌最大限度减少营养成分的破坏，从而提高了原料的利用率i)提高发酵罐的利用率ii)提高了锅炉的利用率iii)适宜于自动化操作iv)降低了操作人员的劳动强度v)2)过滤除菌法用物理阻留的方法将液体或空气的细菌除去，以达到无菌目的用具：过滤器，如硝化纤维素滤膜i.原理：将微生物过滤去除ii.对象：空气，热敏物质，蛋白质，酶，血清，纤维素，氨基酸等iii.d.辐射灭菌原理：i.e.对象热敏物料和制剂：维生素、抗生素、激素、生物制品、中药材和中药方剂、医疗器械、药用包装材料以及高分子材料ii.优点：不升高产品温度，穿透力强，灭菌效率高iii.缺点：设备费用高，对操作人员存在潜在危险性，可能使某些药物药效降低或产生毒性和发热物质等iv.化学消毒剂消毒剂：能杀死微生物的化学制剂a.防腐剂：能抑制微生物生命活动的制剂b.许多化学药品，制剂低时时防腐剂，剂量高时时消毒剂理想消毒剂应具备的条件:杀菌力强；使用方便；价格低廉；对人畜无害；无味无嗅c.石炭酸系数：衡量化学消毒剂相对杀菌强度的常数d.1.影响灭菌和消毒效果给因素影响高压蒸汽灭菌的因素灭菌物体的含菌量i.灭菌锅内空气的排除程度ii.灭菌对象的PH iii.培养基中蛋白质的含量iv.灭菌对象的体积v.加热与散热速度vi.a.影响化学消毒剂消毒效果的因素消毒对象i.化学消毒剂的性质及浓度ii.b.2.消毒时的环境条件iii.高温对培养基成分的影响有害影响a.防止方法采用特殊处理方法：分别灭菌；低压灭菌；连续加压蒸汽灭菌i.过滤除菌法ii.一些物理因子消毒与灭菌的机制iii.b.3.抗生素抗生素抗生素是一类由微生物或其他生物生命活动过程中合成的次生代谢产物或其人工衍生物，它们在很低浓度时就能抑制或破坏其他微生物的生长，是一类化学治疗剂a.抗菌谱泛指一种或一类抗生素所能抑制微生物的类属种范围i.广谱抗生素ii.窄谱抗生素iii.抗生素的作用机制iv.b.4.抗生素的作用机制干热空气灭菌法具体步骤流程：装入待灭菌物品将包好的待灭菌物品放入电热干燥箱内，关好箱门1.高压蒸汽灭菌具体流程步骤：加水首先将内层锅取出，再向外层锅加入适量的水，使水面没过加热蛇管，与三角搁架相平为宜。

微生物多样性与环境因子的相关性研究

微生物多样性与环境因子的相关性研究微生物是指无法肉眼看见的微小生物体，包括细菌、真菌、病毒等。

它们广泛存在于地球上的各种环境中，如土壤、水体、空气等。

微生物的多样性与环境因子之间存在密切的相关性，即微生物受环境因子的影响而产生多样性。

本文将探讨微生物多样性与环境因子之间的关系以及相关的研究方法和应用。

一、微生物多样性的定义与评价方法微生物多样性是指一个特定环境中不同微生物种类的富集程度以及它们的数量分布。

常用的评价方法包括物种多样性指数和功能多样性指数。

物种多样性指数主要包括丰富度指数和均匀度指数，前者反映了该环境中微生物种类的数量，后者则反映了各种微生物的相对丰度。

功能多样性指数则从微生物的功能特征出发，反映微生物对研究环境中的不同功能需求的适应程度。

二、环境因子对微生物多样性的影响环境因子是指影响微生物多样性的各种外部条件或特征，包括温度、湿度、土壤类型、土壤pH值、养分含量等。

这些因子与微生物种类的丰富度、群落结构以及功能特征都存在一定的关联。

例如，温度是影响微生物生长和代谢的重要因素之一，高温环境容易导致某些微生物种的消失，从而降低微生物多样性。

土壤pH值和养分含量对微生物的分布和功能也有着重要的影响。

三、微生物多样性与环境因子的研究方法1. 传统方法：通过采集环境样品，如土壤或水样，提取其中的微生物DNA或RNA进行序列分析，得到微生物群落的组成信息。

结合环境因子数据，可以利用统计学方法探索微生物多样性与环境因子之间的相关性。

2. 高通量测序技术：包括16S rRNA基因测序和全基因组测序等。

这些技术能够高效地获取大量的微生物序列信息，并对微生物群落的组成和功能进行深入研究。

3. 机器学习方法：通过建立模型，将微生物群落的组成数据与环境因子数据进行关联分析，预测微生物多样性与环境因子之间的相关性。

这些方法在大规模微生物数据的分析中具有较高的准确性和效率。

四、微生物多样性与环境因子的应用研究1. 生态学研究：通过探究不同环境中微生物群落的多样性与环境因子之间的关系，可以了解微生物对环境的适应性和响应机制。

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。

2024(完整版)环境微生物学(第二版)

(完整版)环境微生物学(第二版)•绪论•微生物的类群与形态结构目录•微生物的营养与培养•微生物的代谢与生长•微生物的遗传与变异•微生物生态与环境因子对微生物的影响01绪论环境微生物学的定义与任务定义环境微生物学是研究微生物与环境之间相互关系及其作用机制的科学。

任务揭示微生物在环境中的分布、种类、数量、生理生化特性及其与环境因素之间的相互作用，阐明微生物在环境中的地位和作用，为环境保护和可持续发展提供科学依据。

环境微生物学的研究对象和内容研究对象包括土壤、水体、空气、岩石等自然环境中的微生物，以及工农业生产和城市生活等人工环境中的微生物。

研究内容主要包括微生物的多样性、生态功能、代谢途径、基因表达调控以及与环境的相互作用等方面。

环境微生物学的发展历史与现状发展历史经历了从描述性到实验性，再到分子水平的研究历程。

近年来，随着生物技术的快速发展，环境微生物学在基因组学、蛋白质组学、代谢组学等方面取得了重要进展。

现状当前，环境微生物学已成为环境科学领域的重要分支，在解决环境问题、促进可持续发展等方面发挥着越来越重要的作用。

同时，随着多学科交叉融合的不断深入，环境微生物学的研究领域也在不断拓展。

学习环境微生物学的意义和方法意义有助于了解微生物在环境中的分布、种类、数量及其与环境因素之间的相互作用，为保护环境和促进可持续发展提供科学依据；同时，也有助于推动生物技术、生物工程等相关领域的发展。

方法主要包括野外调查、实验室模拟、数学模拟和计算机模拟等方法。

其中，野外调查是获取第一手资料的重要手段；实验室模拟可以揭示微生物与环境因素之间的相互作用机制；数学模拟和计算机模拟则可以对复杂的环境问题进行定量分析和预测。

02微生物的类群与形态结构包括球菌、杆菌、螺旋菌等，具有细胞壁、细胞膜、细胞质和核质等基本结构。

细菌放线菌蓝细菌一类具有分枝状菌丝体的原核微生物，主要分布在土壤和水中。

又称蓝藻，是一类含有叶绿素和藻蓝素的原核微生物，能进行光合作用。

简述影响微生物生长的条件。

微生物的生长条件包括以下几个方面:
1. 营养因素：微生物的生长需要特定的营养来源，包括碳源、氮源、无机盐、能源和生长因子等。

这些营养因素的质量和数量直接影响微生物的生长。

2. 物理因素：微生物的生长受到物理因素的影响，包括 pH 值、温度、氧浓度、湿度、静水压、渗透压和辐射等。

其中，pH 值是影响微生物生长的重要因素之一，不同种类的微生物对 pH 值的生长范围有不同的要求。

3. 营养代谢：微生物的生长和代谢过程需要消耗能量，从而影响微生物的生长速度。

不同类型的微生物代谢过程也不同，一些微生物需要较长的时间来消耗能量，而另一些微生物则可以快速消耗能量。

4. 环境清洁：微生物的生长需要清洁的环境，避免污染和干扰微生物的生长。

微生物的污染可以来自细菌、病毒、真菌等，特别是实验室内部的污染，需要特别注意。

总之，微生物的生长条件需要综合考虑营养因素、物理因素、营养代谢和环境清洁等方面，确保微生物生长在最佳状态下。