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微生物课件(周德庆)第六章Part 2 影响微生物生长的主要因素


第三节 影响微生物生长的主要因素

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影响微生物生长的外界因素
u营养条件:六大营养要素 u物理因素 u温度 upH u氧气

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一、温度对微生物生长的影响
温度是影响微生物生长和存活的最重要因素之一。

温度对微生物的影响具体表现在:
v影响酶活性:温度变化影响酶促反应速率,最终影响细胞
合成。

v影响细胞膜的流动性:温度高,流动性大,有利于物质的
运输,温度低,流动性降低,不利于物质运输,因此,温度 变化影响营养物质的吸收与代谢产物的分泌。

v影响物质的溶解度
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微生物的生长温度三基点

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最适生长温度:微生物代时最短或生长速率最高时的培养 温度,不等于发酵速率最高或累积代谢产物最高时的培养 温度。

一般情况温度升高10℃,细胞生 长速率增加一倍。但超过范围则 死亡。 一般最适生长温度接近最高生 长温度。

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二、氧气对微生物生长的影响
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 把它们分为几种类群: 专性好氧菌 好氧菌 微好氧菌 兼性厌氧菌 耐氧厌氧菌 厌氧菌 (专性)厌氧菌
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专性好氧菌(strict aerobe)
必须在有分子氧的条件下才能生长,有完整的呼吸 链,以分子氧作为最终氢受体,细胞含有超氧化物歧化酶 (SOD,superoxide dismutase)和过氧化氢酶。

微好氧菌(microaerophilic bacteria)
只能较低的氧分压下才能正常生长,通过呼吸链并以氧 为最终氢受体而产能。

兼性好氧菌(facultative aerobe)
在有氧或无氧条件下均能生长,但有氧情况下生长得 更好,在有氧时靠呼吸产能,无氧时借发酵或无氧呼吸产 能;细胞含有SOD和过氧化氢酶。
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耐氧菌(aerotolerant anaerobe)
可在分子氧存在下进行厌氧生活的厌氧菌。生长不需要 氧,分子氧也对它也无毒害。不具有呼吸链,依靠专性发酵 获得能量。细胞内存在SOD和过氧化物酶,但缺乏过氧化氢 酶。

厌氧菌(anaerobe)
分子氧对它有毒害,短期接触空气,也会抑制其生长 甚至致死。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。

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厌氧菌的氧毒害机制—— SOD学说
?严格厌氧微生物并不是被气态的氧所杀死,而是由于不能解除 某些氧代谢产物的毒性而死亡。 ?在氧还原为水的过程中,可形成某些有毒的中间产物,例如, 过氧化氢(H2O2)、超氧阴离子( O2.-)等。超氧阴离子为活性 氧,兼有分子和离子的性质,反应力极强,极不稳定,可破坏膜 和重要生物大分子,对微生物造成毒害或致死。 ?好氧微生物具有降解这些产物的酶,如过氧化氢酶、过氧化物 酶、超氧化物歧化酶等; ?而严格厌氧菌缺乏SOD,故易被生物体内极易产生的超氧阴离 子自由基毒害致死。
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各类菌所含对氧解毒酶

专性好氧菌 兼性厌氧菌 专性厌氧菌 微好氧菌 耐氧菌

SOD,过氧化氢酶 SOD, 过氧化氢酶 二种酶均无 少量SOD SOD, 过氧化物酶

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超氧化物歧化酶(SOD) 功能:使好氧菌免受超氧 化物阴离子自由基的毒害
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过氧化氢酶( Catalase )
2H2O2 _Catalase_? 2H2O + O2

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生物体中超氧阴离子的形成与去除
O2 + e
? ?

O2· ( ·O2 )

超氧阴离子在细胞内可由酶促或非酶促形成。 超氧化物歧化酶是在生物进化中发展出来的一种自我保护 方式。
过氧化氢酶

2 O2 +

·

2H+

SOD 好氧生物 和耐氧细菌

好氧生物

H2O + 2H2O

1 O 2 2

O2 + H2O2
过氧化物酶 NADH2 耐氧菌 NAD

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三、pH值与微生物生长的相互影响 (一)环境pH值对微生物生长的影响
◆影响膜表面电荷的性质及膜的通透性,进而影响对物质
的吸收能力。 ◆改变酶活、酶促反应的速率及代谢途径:如:酵母菌在 pH4.5-5产乙醇,在 pH6.5以上产甘油、酸。 ◆环境pH值还影响培养基中营养物质的离子化程度,从而 影响营养物质吸收,或有毒物质的毒性。

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(二) 不同微生物对pH要求不同
?微生物的生长pH值范围极广,从pH>2~<10都有微生物能 生长。但是绝大多数种类都生活在pH5.0~9.0之间。 ?不同的微生物最适生长的pH值不同,根据微生物生长的 最适pH值,将微生物分为:
嗜碱微生物:硝化细菌、尿素分解菌、多数放线菌 耐碱微生物:许多链霉菌 中性微生物:绝大多数细菌,一部分真菌 嗜酸微生物:硫杆菌属 耐酸微生物:乳酸杆菌、醋酸杆菌

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(三)微生物细胞内的pH值
微 生 物 细 胞
外环境
pH变化很大

内环境

pH相当稳定,一般都接近中性

可免除了DNA、ATP、菌绿素和叶绿素等重要成分被酸破坏, 或RNA、磷脂类等被碱破坏的可能性。

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(四)微生物的生命活动对环境pH值的影响
微生物的生命活动过程中也会能动地改变外界 环境的pH,——培养基的原始pH在培养微生物过程中 会时时发生改变。 可能发生的反应有以下几种

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2. pH值的调节措施
在微生物培养过程中,一项重要措施 ——如何及时调节合适的pH。

治标
调 节 措 施 根据表面现象而进行直接、快速但不能 持久的调节。

治本
根据内在机制所采用的间接、缓效但能 发挥较持久作用的调节。
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