《微生物学教程》周德庆(第二版)(1)

在中呼产吸生过的程不中可逆O2副还产原物成H2O
8. 过氧化氢（H2O2）
a
Fra Baidu bibliotek
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（1）过氧化氢（hydrogen peroxide，H2O2） O2氧化黄素蛋白无一例外地要产生一种有毒的
化合物——H2O2
FP O2+e- +H+
H2O2
过氧化氢酶
Catalase H2O2+H2O2
2H2O+O2
过氧化物酶
9.
很热的环境中：堆肥。
Topt ＞45℃
10.（4）超嗜热菌（hyperthermophiles） Topt＞80 ℃
11.
极端热的环境：火山口，硫磺热泉，自燃煤
堆。
a
34
Growth rate
a
35
3. 嗜冷菌冷适应的分子机理 酶在冷的条件下能发挥最佳功能。 膜中含有较高浓度的不饱和脂肪酸
4. 嗜热菌热适应的分子机理 酶和其他蛋白质对热的稳定性更高，在高温有最 好的功能（增加盐桥、大量的疏水内核）。 细胞内特殊的溶质（环2,3-二磷酸甘油）。 细胞内存在大量的分子伴侣。 膜中含饱和脂肪酸、植烷和醚形成的单层膜。
海藻糖
甘油
二甲基巯基丙酸
a
甘露醇
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二、温度对微生物生长的影响
1. 微生物生长的三个温度常数——温度三基点 2. 最低生长温度（minimum temperature） 3. 最适生长温度（optimum temperature） 4. 最高生长温度（maximum temperature） 5. 三基点对于每种微生物一般是其特有的，但又
1、同步培养（synchronous culture）： 使某一群体中的所有个体细胞尽可能都处于同
样的细胞生长和分裂周期的培养方法。
2、同步生长（ synchronous growth）： 某细胞群体中所有个体细胞处于分裂步调一致
的生长状态。
a
8
3. 获得同步生长的方法 4. （1）环境条件诱导法 5. （2）机械筛选法
4. 含量。
P
（教材P 93）
P0
5.农业土壤中的aw一aw般= 在0.9—1之间。
a
24
细菌 一般：0.90—0.98 嗜盐菌：0.75（约5.5M NaCl）
生长最低 aw 酵母菌
一般：0.87—0.91 高渗酵母：0.61—0.65 鲁氏酵母：0.60
一般：0.80—0.87
霉菌 耐旱菌：0.65—0.75
（二）指数期（对数生长期）（exponential phase） 紧接延滞期后细胞数目以几何级数增长的一段时期。 特点： 1. 生长速率常数R最大，代时G最短。 2. 细胞进行平衡生长。 3. 酶系活跃，代谢旺盛。
代时（G）：1个细胞分裂为2个所需要的时间。
a
14
影响指数期微生物代时长短的主要因素： 1. 菌种 2. 原核比真核短，小的真核比大的真核短。 3. 营养成分 4. 营养物浓度 5. 生长限制因子（growth-limited facter） 6. 4. 培养温度（教材表6-1）
‥O2
a
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有毒氧的消除：
超过氧化物岐化酶酶 superoxide dismutase
2 O2- +2H+ 过氧化氢酶 catalase
O2+H2O2
H2O2+H2O2 过氧化物酶 peroxidase
2H2O+O2
H2O2+NADH+H+ 类胡萝卜素
2H2O+NAD+
淬灭单一态氧
a
45
四、pH值对微生物生长的影响 每一种生物都有一生长的pH值范围，一般有相
生长速率常数（R）：单位时间内细胞数目或细胞量 的变化。
a
12
影响延滞期长短的主要因素
（1）菌种
生长快的菌比生长缓慢的菌延滞期短。
（2）接种菌菌龄
采用对数生长期的菌作为接种菌可缩短延滞期。
（3）接种量
适当提高接种量可缩短延滞期。
（4）培养基成分
营养丰富，与种子培养条件接近的培养基可缩
短延滞期。
a
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膜洗脱法
薄膜洗脱法收集的大肠杆菌在葡
萄糖基础培养基中的同步生长。
a
9
二、单细胞微生物的典型生长曲线（同步，封闭）
单细胞微生物的典型生长曲线
a
10
a
11
（一）延滞期（lag phase） 培养开始最初细胞数目没有增加的一段时期。 特点： 1. 生长速率常数为零，但合成代谢十分活跃。 2. 细胞形态变大或增长。 3. 细胞内RNA（尤其是rRNA）含量增高。 4. 对外界不良条件反应敏感。
耐氧菌（aerotolerant anaerobes） 专性厌氧菌（obligate anaaerobes）
厌氧
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5类细菌在 含有巯基乙醇 的培养基中的 生长和分布。
a
38
2. 氧的毒性形式的产生和消除
3. 氧的毒性形式：
4.
5. 羟自由基（OH·）
6. 7.
超氧化物（O2- ） 单一态氧（ ‥O2）
自学教材P159-160
a
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第3节 影响微生物生长的主要因素
影响微生物生长的因素很多，但主要的因素 有4个：水分、温度、氧气和pH值。
a
23
一、水分对微生物生长的影响
1. 水活度
2.
水活度（water 人
activity，aw）：它表示在天然或
3. 工环境中，微生物可实际利用的自由水或游离 水的
1. 连续培养的目的
2. 长时间地保持微生物的对数生长状态以提高 经
3. 济效益。
2. 连续培养的方式
单级
3.
恒浊器多级
单级
4.
恒化器多级
a
19
a
20
a
21
3. 连续培养的利弊 4. 利：高效节约，自控，产品质量稳定 5. 弊：菌种易退化，易污染，营养物利用率低于
单 6. 批培养。 7. 4. 连续培养时间是有限制的 四、微生物的高密度培养
Peroxidase
H2O2+NADH+H+
2H2O+NAD+
a
40
（2）超氧化物（superoxide， O2- ） 铁硫蛋由白H）2O催2的化氧的化氧作化用作以用及或其加他氧酶作（用黄产素生蛋。白，Q，
FP，FeS, Q 等
O2+ e-
O2-
超氧化物岐化酶（SOD）
2 O2- +2H+
O2+H2O2
双孢旱霉：0.60
a
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2. 调剂溶质（compatible solutes）
3. 生活在水活度低（渗透压高）的环境中的微生 物
4. 如何获得水分（细胞处于正态水平衡positive water
5. balance）？
6. 靠提高细胞内部溶质的浓度：
7. （1）泵入无机离子
8. （2）合成或提高某种有机溶质的浓度（直接合 成
不
6. 完全固定，它们能被其他的环境因子轻微地改变， 7. 尤其是生长的培养基质对基本温度的影响大。
8.
a
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最低生长温度：在此温度下，生长不会发生。 细胞膜不能保持流动状态，影响营养物质的 运输和质子动力的形成。
最高生长温度：超过这一温度，不可能生长。 高温使一些分子失活，细胞膜破裂。
最适生长温度：生长最快。
a
15
（三）稳定期（stationary phase） 是在对数生长之后细胞群体进入的生长与死亡处于 动态平衡的一段时期。 特点： 1. 生长速率常数R=0 2. 菌体产量达到最高 3. 某些细胞开始启动一些特殊的代谢途径: 4. 形成芽孢，形成贮存颗粒，形成次级代谢产
物。
a
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稳定期到来的原因： 1. 营养物质的耗尽。 2. 营养物比例失调。 3. 有害代谢产物的积累。 4. pH、氧化还原势等条件越来越不适宜。
微生物死亡的定义是指细胞永久失去繁殖的 能力。
a
2
第1节 测定生长繁殖的方法
一、测生长量 （一）直接法 1. 测细胞干重 2. 测细胞湿重 3. （二）间接法 4. 比浊法 5. 测生理指标
a
3
二、计个体数 （一）直接法 用计数板在光学显微镜下直接观察并计数。
a
4
荧光染料染色： 活菌a 为绿色，死菌为红色
5. 专性嗜酸菌包括：硫杆菌属（Thiobacillus），硫 6. 化叶菌（Sulfolobus），嗜热支原体
（Thermoplasm） 7. 等。
a
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2. 嗜碱微生物（alkaliphilic microorganisms） 3. 生长最适pH 10—11 ，在中性条件下不生长。
4. 嗜碱微生物包括：
第6章 微生物的生长及其控制
第1节 第2节 第3节 第4节 第5节
测定生长繁殖的方法 微生物的生长规律 影响微生物生长的主要因素 微生物培养法概论 有害微生物的控制
a
1
微生物不论在自然条件下还是在人为条件下 发生作用，都需要达到一定的数量才能实现。
微生物生长的定义是指微生物个体数目的增 加，即繁殖。
KCl
a
0.75
28
微生物 海洋藻类
杜氏藻 (嗜盐绿藻) 耐干旱酵母 耐旱丝状真菌
微生物的调剂溶质 积累的主要溶质 甘露醇，各种糖苷， 脯氨酸，二甲基巯基丙酸 甘油
甘油 甘油
生长最低aw 0.92
0.75
0.83-0.62 0.72-0.61
杜氏藻 : Dunaliella
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甜菜碱 蔗糖
微生物中几种主要 的有机调剂溶质
a
17
（四）衰亡期（decline phase,death phase） 整个群体生长速率R为负值的时期。 特点： 1. 个体死亡速度超过新生速度，R为负值。 2. 细胞形态发生多形化。 3. 细胞开始自溶。 4. 产生衰亡期的主要原因： 5. 环境对继续生长越来越不利。
a
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三、微生物的连续培养
当固定的最佳pH值。 绝大多数自然环境的pH 值在5—9之间。 只有少数生物能在低于2或高于10的pH中生长。
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46
a
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真菌
最适pH≤5
细菌
最适pH一般为中性 6.0—7.5
放线菌 最适pH 7.0—8.0
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1. 专性嗜酸菌（obligate acidophilic bacteria） 2. 在pH 2.0—4.0 生长，但不能在中性条件下生长。 3. 专性嗜酸菌的细胞膜在中性pH时溶解，细胞裂解 4. 死亡。
产生方式：
光化学反应（细胞含光敏色素P）：
P+hv
P*
P*+O2
‥O2
生物化学反应：各种过氧化物酶。
类胡萝卜素能淬灭单一态氧。
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小结： 毒性氧形式的产生
O2+eO2- + e- +2H+ H2O2+ e- + H+ OH·+ e- + H+
O2H2O2 OH· H2O
O2+光+光敏色素 过氧化物酶
过氧化氢酶（catalase）
2 H2O2
a 2H2O+O2
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（3）羟自由基（hydroyl radical， OH·）
由离子辐射产生，少量的羟自由基可由于细胞
内H2O2的积累而产生：
H2O2+e-+H+
H2O+OH·
a
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（4）单一态氧（singlet oxygen，‥O2） 能量很高，外围电子高度活化。
a
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三、氧气对微生物生长的影响
1. 按照微生物与氧的关系，可将它们分为2大类：
好氧微生物（aerobes）
厌氧微生物（anaerobes）
2大类又可进一步分为5类：
专性好氧（obligate or strict aerobes） 兼性厌氧（facultative anaerobes）
好氧
微好氧（microaerophilic bacteria）
5
（二）间接计数法 1. 比法浊 2. 平板菌落计数法 3. （1）浇注平板法（pour plate） 4. （2）涂布平板法（spread plate） 3. 厌氧菌的菌落计数 4. 滚管培养法（教材P168）
a
6
a
7
第2节 微生物的生长规律
一、微生物的个体生长和同步生长
研究单细胞微生物的个体生长很困难。
9. 或从环境中积累）。 a
26
用来调节细胞内水活度或溶质浓度的溶质叫 调剂溶质（compatible solutes）。它必须不阻碍 细胞内其他生化过程。
细胞内调剂溶质的浓度取决于外部溶质浓度。
每种生物合成或积累调剂溶质的最大量是由每种
生物的基因决定的一种特性。这决定了不同的生
物对水活度的不同耐受性。
a
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微生物
细菌 淡水蓝藻 海水蓝藻 盐湖蓝藻 嗜盐厌氧 光合细菌 极端嗜盐古菌 和一些细菌
微生物的调剂溶质 积累的主要溶质
生长最低aw
甜菜碱，脯氨酸（G+） 蔗糖，海藻糖 α-葡萄糖基甘油 甜菜碱 甜菜碱，ectoine， 海藻糖
0.97-0.90 0.98 0.92 0.90-0.75 0.90-0.75
5. 细菌：芽孢杆菌，外硫红螺菌（Ectothiorhodospira）
6. 放线菌：链霉菌，棒状杆菌
7. 蓝细菌
a
32
a
33
2. 微生物生长的温度范围
3. 根据微生物的最适温度可将它们划分为4大群：
4. （1）嗜冷菌（psychrophiles）
5.
永久寒冷的地区。
Topt≤15℃
6. （2）嗜温菌（mesophiles）
Topt ≤45℃
7.
温血动物，热带与温带土壤、水域。
8. （3）嗜热菌（thermophiles）