第五章_微生物的生长繁殖与生存因子(答案)

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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。

14、偏害关系：共存于同一环境的两种微生物，甲方对乙方有害，乙方对甲方无任何影响。一种微生物在代谢过程中产生一些代谢产物，其中有的产物对一种（或一类）微生物生长不利，或者抑制或者杀死对方。

二、选择题

1．不同微生物的世代时间（A）。

A、是不同的 B、在30分钟之内 C、为 3小时 D、为12小时 2．嗜碱微生物是指那些能够（D）生长的微生物。

A、在冷的温度下 B、在高压下 C、在高温下 D、在高pH值下 3．干燥可以（C）。

A、杀死微生物营养细胞，甚至其休眠体 B、为微生物提供能量。

C、保存微生物 D、作为一种简便的杀菌方法。4．生活在pH 5～8.5范围的那些微生物称为（C）。

A、嗜热微生物 B、嗜温微生物 C、嗜中性菌 D、嗜二氧化碳的细菌 5．微生物分批培养时，在延迟期（B）。

A、微生物的代谢机能非常不活跃 B、菌体体积增大 C、菌体体积不变 D、菌体体积减小 6．可在空气中存活较长时间的微生物是（B）

A．芽孢杆菌、霉菌、酵母菌、小球菌 B．芽孢杆菌、霉菌的孢子、原生动物的胞囊

C．细菌、放线菌、真菌、病毒 D．白色葡萄球菌、肺炎球菌、感冒病毒、衣原体 7．微生物分批培养过程中代谢活性最旺盛的时期是（D）。

A、延缓期 B、衰老期 C、稳定期 D、对数生长期 8．微生物分批培养时，在衰亡期（C）。

A、微生物的代谢机能非常不活跃 B、菌体体积增大 C、细胞增殖数大大小于死亡数 D、菌体体积减小 9．适宜细菌生长的pH值一般在（C）左右。A、3.2 B、5.2 C、7.2 D、9.2 10．实验室常规高压蒸汽灭菌的条件是（C）。

A．135℃~140℃，5~15秒 B．72℃，15秒

C．121℃，20分钟 D．100℃，5小时 11．固氮菌可能定居在（A）。

A.豆科植物的根中 B.空间的外缘

C.在人的肠中 D.与多数牛肉和鱼产品有关

12．微生物纯培养过程中，通常在（C）可以获得最多的菌体或代谢产物。A．延滞期 B．对数期 C．稳定期末期 D．衰亡期 13．嗜冷菌是指适宜于生长（C）的细菌。

A．在无氧环境 B．在pH8或8以上 C．在低温条件 D．只有病毒存在时 14.在化学消毒剂中，通过凝固蛋白作用杀菌的是(B)。A.新洁尔灭 B.乙醇 C.甲醛 D.拮抗 15．在典型生长曲线中，细胞形态最大的生长期是（A）。A．延滞期 B．对数期 C．稳定期 D．衰亡期 16．在典型生长曲线中，代时最短的生长期是（B）。A．延滞期 B．对数期 C．稳定期 D．衰亡期 17．在典型生长曲线中，细胞产量最高的生长期是（C）。A．延滞期 B．对数期 C．稳定期 D．衰亡期 18．在典型生长曲线中，细胞形态最不规则的生长期是（D）。A．延滞期 B．对数期 C．稳定期 D．衰亡期 19．作接种用的“种子”，最好取自典型生长曲线上（B）的培养液。A．延滞期 B．对数期 C．稳定期 D．衰亡期

20．最适生长温度简称最适温度，它的确切涵义是（A）最高时的培养温度。A．生长速率 B．生物量 C．发酵速率 D．积累代谢产物量

21．在微生物发酵过程中，为了更好降低发酵液的pH，可采取的“治本”的方法是（C）。A．加糖并提高通气量 B．加酸并提高通气量 C．加糖并降低通气量 D．加酸并降低通气量 22．在自然界中，大部分厌氧菌归属于（A）。

A．细菌 B．放线菌 C．酵母菌 D．霉菌 23．铜绿假单孢菌属于（A）。

A．专性好氧菌 B．兼性厌氧菌 C．微好氧菌 D．厌氧菌 24．大肠杆菌属于（B）。

A．专性好氧菌 B．兼性厌氧菌 C．耐氧菌 D．厌氧菌 25．酿酒酵母属于（B）。

A．专性好氧菌 B．兼性厌氧菌 C．耐氧菌 D．厌氧菌 26．产甲烷菌属于（D）。

A．专性好氧菌 B．兼性厌氧菌 C．耐氧菌 D．厌氧菌 27．光合细菌属于（D）。

A．专性好氧菌 B．兼性厌氧菌 C．耐氧菌 D．厌氧菌 28．梭菌属的微生物属于（D）。

A．微好氧菌 B．兼性厌氧菌 C．耐氧菌 D．厌氧菌 29．凡是厌氧菌，其细胞中都缺乏（A）。

A．超氧化物歧化酶 B．过氧化物酶 C．氧化还原酶 D．葡萄糖氧化酶 30．适用于作为厌氧环境指示剂的试剂是（C）。A．美蓝 B．孔雀绿 C．刃天青 D．天青 31．（C）细胞中缺乏SOD。

A．酿酒酵母 B．大肠杆菌 C．丙酮丁醇梭菌 D．铜绿假单孢菌 32．在大型发酵工厂中，培养基的灭菌大多采用时间短、效率高的连续加压蒸气灭菌法，一般可掌握在（D）温度下维持5~15s。

A．121℃ B．125℃ C．130℃ D．135～140℃ 33．青霉素的作用机制是（A）。

A．抑制细胞壁合成 B．干扰细胞膜的功能 C．抑制蛋白质合成 D．抑制DNA复制 34．多粘菌素的作用机制是（B）。

A．抑制细胞壁合成 B．干扰细胞膜的功能 C．抑制蛋白质合成 D．抑制DNA复制 35．四环素的作用机制是（C）。

A．抑制细胞壁合成 B．干扰细胞膜的功能 C．抑制蛋白质合成 D．抑制DNA复制 35．丝裂霉素的作用机制是（D）。

A．抑制细胞壁合成 B．抑制RNA合成 C．抑制蛋白质合成 D．抑制DNA复制 36．常用的一种广谱抗生素是（D）。

A．青霉素 B．链霉素 C．庆大霉素 D．金霉素

37．产氢产乙酸细菌（S细菌）与产甲烷细菌（MOH菌株）间的关系是（D）。A．互生 B．拮抗 C．寄生 D．共生

38．两种微生物之间形成共生关系具有下列特征中（A）。

A．形成一个特殊的共生体 B．在生理代谢上各不相干

C．一种微生物可以逐步杀害另一种微生物 D．其他微生物可以任意代替其中一种微生物 39．干燥可以（C）。

A、杀死微生物营养细胞，甚至其休眠体 B、为微生物提供能量。

C、保存微生物 D、作为一种简便的杀菌方法。40．生活用水通常用氯气或漂白粉消毒，原理是氯气或漂白粉（A）。A、氧化微生物细胞物质 B、增加水的渗透压以抑制微生物活动

C、能抑制微生物的呼吸作用 D、起到表面活性剂的作用，抑制细菌的繁殖 41．可见光（B）。

A、无论有氧无氧条件下，都可杀死微生物 B、为部分微生物提供能量 C、保护微生物免受病毒感染 D、刺激所有大型真菌子实体的分化 42.酸菜腌制后可以保存相当长的时间，这是人们利用了微生物之间的（C）A.捕食关系 B.寄生关系 C.非专一性拮抗关系 D.专一性拮抗关系。

43.弗来明发现青霉素是由于观察到在产黄青霉菌菌落周围不见有革兰阳性细菌生长，而再深入研究创 造奇迹的。这是人类首次观察到的微生物之间的（D）A.捕食关系 B.寄生关系 C.非专一性拮抗关系 D.专一性拮抗关系。

44.地衣中的藻类(或蓝细菌)为真菌提供碳源，能源和O2，而真菌则为藻类提供矿质营养，CO2和水分，它们之间构成了（B）

A.互利共栖关系 B.共生关系 C.偏利共栖关系 D.竞争关系 45.多种微生物生存于营养丰富条件良好的同一环境时，会竞争（D）A.营养物质 B.水 C.空气 D.空间 46.微生物之间的寄生关系有（C）

A.随意性 B.可代替性 C.高度专一性 D.适应性

47.纤维分解菌与自生固氮菌之间由于前者为后者提供碳源，后者为前者提供氮源而构成了（A）A.互生关系 B.竞争关系 C.共生关系 D.寄生关系

48.在活性污泥生物处理系统中，原生动物捕食细菌、酵母、放线菌和真菌孢子等可以（A）A.促进微生物各类群之间的平衡 B.原生动物的无节制繁殖 C.杀死除原生动物外的其他所有微生物 D.促进其他微生物的生长繁殖 49.微生物之间的捕食关系是指（D）

A.一种微生物的代谢产物对另一种微生物的抑制或毒害。

B.一种微生物与另一种微生物利用同一营养而造成一种微生物的生长不良，甚至死亡。C.一种微生物进入另一种微生物体内并依赖于后者生存。D.一 种微生物捕获吞食消化另一种微生物。

50.土壤淹水后有利于下列微生物的生长的是（B）

A.兼性厌氧细菌 B.专性厌氧细菌 C.好氧性细菌 D.放线菌和霉菌

三、填空题

1、测定微生物细胞总数的方法有 计算器直接计数、电子计数器计数 和 染色涂片计数 ；测定活细菌数的方法有 稀释培养计数、过滤计数 和 菌落计数 等。

2、在光学显微镜下使用 血球计数板 可直接对 藻类、原生动物 的细胞以及 细菌 和 真菌 的孢子进行记数。

3、用平板落菌计数法测定活菌的数量。通常可用两种制作平板的方法：一是 浇注平板法，适合于对 兼性厌氧菌进行计数；二是 涂布平板法，适合于对 好氧菌或放线菌 进行计数。菌落计数的单位一般用cfu表示，其英文全称是 colony forming units。

4、典型的细菌生长曲线是以 细菌数的对数 的对数值为纵坐标，以 培养时间 作为横坐标而绘成的曲线，大致由 停滞期、对数期、静止期 和 衰亡期 四个阶段组成。

5、影响延滞期长短的主要因素有 接种量、接种群体菌龄 和 营养。

6、指数生长期有三个重要的参数，即 代数、代时 和平均生长速率常数。指数期主要有三个特点：代谢旺盛、生长速率常数最大 和 细胞进行平衡生长，细胞形态和生理特性比较一致。

7、导致细菌进入静止期的主要原因是 营养物质浓度降低，代谢产物大量积累。

8、在典型的生长曲线中，细胞形态多变是在 衰亡期 期，细胞浓度最高是在 静止 期，细胞RNA含量最高是 停滞 期，代时最短是在 对数 期，细胞的体积最大是在 停滞 期。

9、在微生物的生产实践中，为获得优良接种体（“种子”），多取用 对数 期的培养物；为了获得大量菌体，到取用 静止 期的培养物；为了取得高产量的次生代谢产物，多取用 衰亡 期的培养物。

10、微生物的连续培养装置按其控制方式可以分为 恒浊连续培养 和 恒化连续培养 两类。

11、微生物生长温度三基点是指 最低温度、最适温度 和 最高温度。按照生长温度的不同，可将微生物分为 嗜冷菌、嗜中温菌、嗜热菌 和 嗜超热菌。

12、按照微生物与氧的关系可把它们分为五类： 专性好氧微生物、微量好氧微生物、兼性好氧微生物、耐氧厌氧微生物 和 专性厌氧微生物。13、1971年，McCord和 Fridocich提出了一个关于厌氧菌氧毒害机制的 超氧化物歧化酶 学说。其依据是厌氧菌缺乏 超氧化物歧化 酶，一般也缺乏 过氧化氢 酶，因此易受 H2O2和O2 等的毒害。

14、专性好氧菌能在较高浓度分子氧下生长，而未遭受超氧阴离子自由基的毒害，其原因是具有完整的 呼吸 链，还含有 超氧化物歧化 酶和 过氧化氢 酶。

15、耐氧菌之所以能在有氧的环境中生存，而不被超氧阴离子自由基的毒害，其原因是其细胞含有

过氧化氢酶和

超氧化物歧化

酶。

16、物理灭菌因素的种类很多，例如 高温、紫外辐射、电离辐射、微波、超声波和 干燥等。

17、对培养基进行加压蒸气灭菌时，一般采用温度为 121℃、时间为 15～20min ；对玻璃器皿进行干热灭菌时，一般采用温度为 160℃、时间维持 2h ；对牛奶进行巴氏消毒（低温维持法）时，一般在温度 63～65℃ 下维持 30min。

18、酒精消毒作用的最适浓度为 70%，苯酚（石炭酸）的最适消毒浓度为 3%～5%。

19、微生物接种时，所用的接种针一般采用 火焰灼烧 法进行灭菌。

20、青霉素、链霉素和溶菌酶的作用机制依次为 抑制微生物细胞壁合成、抑制蛋白质合成、破环微生物细胞壁。

21、大多数细菌、藻类和原生动物的最适pH值为 6.5～7.5、放线菌的最适pH值为 7～8、酵母和霉菌的最适pH值为 3～6。

22、微生物之间的相互关系有 竞争关系、互生关系、共生关系、偏害关系、捕食关系 等。

23、微生物之间的拮抗关系可以分为 专一性拮抗 和 非专一性拮抗。

24、微生物之间的竞争关系可以竞争 营养、溶解氧、空间 等。

四、判断题

1、在微生物生长的迟缓期，细胞快速分裂。（错）

2、微生物的生长的衰亡期，细胞死亡率超过细胞细胞分裂速率。（对）

3、消毒剂指的是消除所有生物包括微生物的孢子。（错）

4、干热灭菌法比湿热灭菌的效果好，原位干热适合于玻璃器皿、奶料物质等。（错）

5、巴氏消毒法是一种消毒方法，如牛奶、啤酒和果汁，但没有灭菌效果。（对）

6、氯是与蛋白质中的氨基酸反应的氧化剂，改变蛋白质的性质，所以可以杀死微生物。（对）

7、紫外线杀菌主要借助于热效应。（错）

8、当温度达到最低生长温度以下时，微生物将死亡。（错）

9、实验室通常使用血球计数板检测微生物的总数。（对）

10、血球计数板计数的是活菌数。（错）

11、处于迅速生长的微生物细胞抵抗物理化学因素的能力要强于静止期的细胞。（错）

12、因为耐氧菌的细胞内含有过氧化氢酶和过氧化物歧化酶，所以在一定的氧分压下，分子氧对其无毒害作用。（错）

13、在细菌的生长曲线中，稳定期的细胞数目处于稳定，细胞停止增殖。（错）

14、由于稳定期时的菌体产量最高，因此处于稳定期的微生物是发酵生产中用作“种子”的最佳种龄。（错）

15、最适生长温度是指生长量最高时的温度，或者指发酵速度最高时的温度。（错）

16、平板落菌计数法所测得的细菌数包括了环境样品中的所有的活菌数。（错）

17、巴氏消毒法是通过加热方式杀灭液体（啤酒、牛奶等）中的所有微生物。（错）18、95%的乙醇常用作皮肤和器械的表面消毒。（错）

19、在细菌的生长过程中，接种量的大小明显影响生长曲线延滞期的长短。一般而言，接种量越大，延滞期越短，反之则长。（对）

20、专性好氧菌必须在分子氧的条件下才能生长，有完全的呼吸链，以分子氧作为最终电子受体，其细胞中不含SOD和过氧化氢酶。（错）

21.微生物之间的竞争仅仅是为了营养。（错）

五、问答题

1、简述缩短延滞期可以采取哪些措施? 答：（1）适当加大接种量；（2）接种处于对数生长期的细胞；（3）接种到营养丰富的培养基；（4）接种没受到化学物理处理而受到损伤细胞的细菌。

2、温度与微生物的关系如何？高压蒸汽灭菌的原理是什么？

答：温度是微生物的重要生存因子。当在一定的温度范围内，随着温度的增加时，微生物的生长和代谢功能就会随之增加，但超过某一最大值后，失活反应开始发生，细胞功能急速下降到零。所以每种微生物都有3种基本温度：最低生长温度，低于这种温度以下不再生长；最适生长温度，在此温度时生长速度最快；最高生长温度，在此温度以上不可能生长。微生物的最适生长温度通常靠近最高生长温度。在适宜的温度范围内，温度毎升高10摄氏度，酶促反应速度将提高1～2倍，微生物的代谢速率和生长速率均可相应提高。

高压蒸汽灭菌的原理：蛋白质被高温严重破坏而发生凝固，呈不可逆变性，犹如鸡蛋煮熟后不能再孵化出小鸡一样。微生物经超高温处理必然死亡。同时，当用超高温处理时，使细胞质膜中的脂肪受热溶解使膜产生小孔，引起细胞内含物泄漏而致死。利用提高压力使水的沸点升高，以提高水蒸汽的温度，更加有效地杀灭微生物。

3．从对分子氧的要求来看，微生物可分为哪几类？它们各有何特点？

答：分为专性好氧型微生物、微量好氧型微生物、兼性好氧微生物、兼性耐氧型微生物、专性厌氧型微生物。特点：（1）专性好氧型微生物：在有氧条件下能正常生长繁殖，它们需要氧气作为呼吸中的最终电子受体，并参与部分物质河涌。同时，细胞内含有SOD和过氧化氢酶，又能抵抗在利用氧的过程中所产生的有毒物质，如过氧化物、过氧化氢和羟基自由基。通常，环境中的充氧量与好养微生物的生长成正比。代表性微生物包括大多数细菌、放线菌、霉菌、原生动物和微型后生动物、蓝藻、真核藻类等。

（2）微量好氧型微生物：在溶解氧的质量浓度为0.5mg/L时生长最好。细胞内也含有SOD和过氧化氢酶，代表微生物有贝日阿托世军、发硫菌、浮游球衣菌、游泳型纤毛虫、线虫等。

（3）兼性好氧微生物：细胞内也含有SOD和过氧化氢酶。既能在无氧条件下，又可在有氧条件下生存。在有氧存在下通常进行好氧代谢，但当氧缺乏时，可以转变为厌氧代谢，有氧条件下的生长比无氧条件下的生长更旺盛，因而可以看到菌体在整个培养基中都有分布。代表性微生物有酵母菌、肠道细菌、硝酸盐还原菌等

（4）兼性耐氧型微生物：尽管不需要氧，但可耐受氧，并在氧存在条件下仍能生长。

（5）专性厌氧型微生物：细胞内不含有SOD和过氧化氢酶，对氧敏感，只有在无氧条件下才能生存的微生物，只能生长在氧气几乎不能到达的培养基底部附近。代表性微生物有梭菌属、拟杆菌属、所杆菌属、脱硫弧菌属和所有产甲烷菌。

4、为什么常规活性污泥法用采用静止期的微生物呢？ 答：因为：（1）、对数生长期的微生物生长繁殖快，代谢活力强，能大量去除污水中的有机物。尽管微生物对有机物的去除能力很高，但相应要求进水有机物浓度高，则出水的绝对值也相应提高，不易达到排放标准。（2）、对数期的微生物生长繁殖旺盛，细胞表面的黏液层和荚膜尚未形成，活动很活跃，不易自行凝聚成菌胶团，沉淀性能差，致使出水水质差。（3）、静止期的微生物代谢活力虽比对数生长期的差，但仍有相当的代谢活力，去除有机物的效果仍较好，最大特点是微生物积累大量贮存物，强化了微生物的生物吸附能力，其自我絮凝、聚合能力强，在二沉池中泥水分离效果好，出水水质好。

5、pH过高或过低对微生物会产生哪里不良影响呢？用活性污泥法处理污水时为什么要使pH保持在6.5以上呢？ 答：pH过高或过低对微生物产生的不良影响包括：(1)pH过低，会引起微生物体表面由带负电变为带正电，进而影响微生物对营养物的吸收。(2)过高或者过低的pH还可影响培养基中的有机化合物的离子作用，从而间接影响微生物。因为细菌表面带负电，非离子状态化合物比离子状态化合物更容易渗入细胞。(3)酶只在最适宜的pH时才能发挥其最大活性，极端的pH使酶的活性降低，进而影响微生物细胞内的生物化学过程，甚至直接破坏微生物细胞。(4)过高或者过低的pH均降低微生物对高温的抵抗能力。

活性污泥法处理污水时要使pH保持在6.5以上的原因是：在6.5以下的酸性环境不利于细菌和原生动物生长，尤其对菌胶团细菌不利。相反，对霉菌及酵母菌有利。如果活性污泥中有大量霉菌繁殖，由于多数霉菌不像细菌那样分泌黏性物质于细胞外，其吸附能力和絮凝性能不如菌胶团，如果霉菌的数量在活性污泥中占优势，会造成活性污泥的结构松散，不易沉降，甚至导致活性污泥丝状膨胀，就会降低活性污泥整体处理效果，出水水质下降。

6、在培养微生物过程中，培养基的pH为什么会发生变化呢？在生产中如何调控pH？

答：在培养微生物过程中，培养基的pH发生变化的原因：1）微生物在培养基中分解葡萄糖，产生有机酸会引起培养基的pH下降，培养基变酸。2）微生物在含有蛋白质、蛋白胨及氨基酸等中性物质培养基中生长，这些物质可经微生物分解，产生NH3和胺类等碱性物质，使培养基pH上升。3）细胞选择性吸收阳离

+子或阴离子，也会改变培养基的pH。如用(NH4)2SO4作无机氮源，NH4被菌体吸收，培养基的pH下降；当以-NaNO3为氮源时，NO3被菌体吸收，培养基的pH上升。

生产中调控pH的方法：1）有治标和治本两种方法调控pH。治标方法：过酸加碱，过碱加酸，加缓冲物质-碳酸氢钠，碳酸钠、氢氧化钠及氨。治本方法：过酸加适当氮源，提高通气量；过碱加适量碳源，降低通气量。2）在污水生物过程中，如果处理城市生活污水、污泥中含有蛋白质，可不加缓冲性物质。如果不含蛋白质、氨等物质，处理前就要投加缓冲物质。缓冲物质有碳酸氢钠、碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化铵及氨等。以碳酸氢钠最佳。3）霉菌和酵母菌对有机物具有较强的分解能力。pH较低的工业废水可用霉菌和酵母菌处理，不需要碱调节pH，可节省费用。

7、在天然环境和人工环境中，微生物之间存在哪些关系？请举例说明。答：有种内关系和种间关系。种内关系有竞争和互助。不同种间关系包括：

(1)竞争关系：在好氧生物处理中，当溶解氧或营养成为限制因子时，菌胶团细菌和丝状菌表现出明显的竞争关系。

(2)原始合作关系（互生关系）：固氮菌具有固定空气中氮气的能力，但不能利用纤维素作碳源和能源，而纤维素分解菌分解纤维素为有机酸对他本身的生产繁殖不利，但当两者一起生活时，固氮菌固定的氮为纤维素分解菌提供氮源，纤维素分解菌分解纤维素的产物有机酸被固氮菌用作碳源和能源，也为纤维素分解菌解毒。

(3)共生关系：原生动物中的纤毛虫类、放射虫类、有孔虫类与藻类共生。(4)偏害关系：乳酸菌产生乳酸使pH下降，抑制腐败细菌生长。(5)捕食关系：大原生动物吞食小原生动物。

(6)寄生关系：蛭弧菌属有寄生在假单胞菌等菌体中的种。

8、抗生素是如何杀菌和抑菌的呢？

答：抗生素是通过四个方面杀菌和抑菌的：

(1)抑制微生物细胞壁合成；例如，青霉素先抑制G+菌中肽聚糖的合成，进而抑制细胞壁合成；G-菌细胞壁的肽聚糖含量很低，只受到部分损伤。多氧霉素阻碍真菌细胞壁中几丁质的合成，故抑制真菌生长。对藻类(细胞壁含纤维素)没有损害作用。

(2)破坏微生物的细胞质膜；多黏菌素中的游离氨基与G-菌细胞质膜中的磷酸根(PO43－)结合，损伤其细胞质膜，破坏了细胞质膜的正常渗透屏障功能，使菌体内核酸等重要成分泄出，导致细菌死亡。制霉菌素和两性霉素B是抗真菌剂，与真菌细胞质膜中麦角固醇结合，破坏细胞质膜透性。

(3)抑制蛋白质合成；氯霉素、金霉素、土霉素、四环素、链霉素、卡那霉素、新霉素、庆大霉素、嘌呤霉素及春日霉素等都能与核糖核蛋白结合，抑制微生物蛋白质合成。

(4)干扰核酸的合成。争光霉素〔即博来霉素〕与DNA结合，干扰 DNA复制。丝裂霉素(自力霉素)与DNA分子双链之间互补的碱基形成交联，影响DNA双链的分开，从而破坏 DNA的复制。放线菌素D(更生霉素)只与双链DNA结合，阻碍遗传信息的转录与RNA的合成。

9、氧气对好氧微生物有什么作用呢？充氧效率与微生物生长有什么关系呢？

答：氧对好氧微生物有两个作用：(1)作为微生物好养呼吸的最终电子受体；(2)参与甾醇类和不饱和脂 肪酸的生物合成。

充氧量与与好氧微生物的生长量、有机物浓度等成正相关性。

10、兼性厌氧微生物为什么能在有氧和无氧条件下都能生长呢？

答：兼性厌氧微生物的细胞内既有脱氢酶也有氧化酶，所以，其既能在无氧条件下，又能在有氧条件下生存。在好氧条件下生长时，氧化酶活性强，细胞色素及电子传递体系的其他组分正常存在。在无氧条件下，细胞色素和电子传递体系的其他组分减少或全部丧失，氧化酶无活性；一旦通入氧气，这些组分的合成很快恢复。

11、紫外辐射杀菌的作用机理是什么？何谓光复活现象和暗复活现象？ 答：紫外辐射的波长范围是200～390nm，紫外辐射对微生物有致死作用是由于微生物细胞中的核酸、嘌呤、嘧啶、及蛋白质对紫外辐射有特别强的吸收能力。DNA和RNA对紫外辐射的吸收峰在260nm处，蛋白质对紫外辐射的吸收峰在280nm处。紫外辐射能引起DNA链上两个邻近的胸腺嘧啶分子形成胸腺嘧啶二聚体，致使DNA不能复制，导致微生物死亡。

一部分受损伤的DNA在蓝色区域可见光波长510nm处的光照条件下，DNA修复酶将损伤区域两端的磷酸酯键水解，切割受损伤的DNA，将新的核苷酸插入，由连接酶连结成正常的DNA，叫光复活。受损伤的DNA也可能在黑暗时被修复成正常DNA，这叫暗复活。

六、论述题

1、什么是细菌的生长曲线？有什么特点？在废水生物处理中有什么应用？

答：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。以细菌个数或细菌数的对数或细菌干重为纵坐标，以培养时间为横坐标，连接坐标系上各点成一条曲线，即细菌的生长曲线。典型的细菌的生长繁殖期可分为4个时期：停滞期、对数期、静止期、衰亡期。

停滞期特点：（1）、生长速率常数为零；（2）、细胞形态变大或增长；（3）、细胞中RNA含量增加、嗜碱性强；（4）、合成代谢活跃，易产生诱导酶；（5）、对外界条件敏感。

对数期特点：（1）、生长速率常数最大，即代时最短；（2）、细胞代谢活力最强；（3）、酶系活跃；（4）、活细菌数和总细菌数大致接近；（5）、细胞的化学组成形态理化性质基本一致；（6）、对环境变化敏感。

静止期特点：（1）、新生的细菌数和死亡的细菌数相当，细菌总数达到最大值；（2）、活细菌数保持相对稳定；（3）、细胞分裂速度下降，开始积累内含物；（4）、开始产生次生代谢产物；（5）、是生产的收获期；（6）、芽孢杆菌开始形成芽孢。

衰亡期特点：（1）、细菌死亡速度大于新生成的速度；（2）、细菌少繁殖或不繁殖，或出现自溶现象；（3）、细胞出现多形态，呈畸形或衰退形；（4）、有的细菌产生芽孢。

在废水生物处理中的应用：水质和性质不同的污（废）水在生物处理过程中，其活性污泥中的微生物不仅种群不同，而且它们的生长状态也不同：或处于静止期，或处于对数生长期，或处于衰亡期，等等。

在污（废）水生物处理设计时，按污（废）水的水质情况可利用不同生长阶段的微生物处理污（废）水。如，常规活性污泥法利用生长速率下降阶段的微生物，包括减速期、静止期的微生物；生物吸附法利用生长速率下降阶段的微生物；高负荷活性污泥法利用生长速率上升阶段和生长速率下降阶段的微生物；而有机物含量低，其BOD5与CODCAr的比值小于0.3，可生化性差的污（废）水，则用延时曝气法处理，即利用内源呼吸阶段的微生物处理。

第二篇：微生物的生长与环境条件答案

第六章

微生物的生长与环境条件答案

一、选择题 60975.D

60976.B 60977.B 60978.A 60979.B 60980.A 60981.B 60982.B 60983.A 60984.A 60985.B 60986.B 60987.B 60988.C 60989.B

二、判断题 60990.对 60991.错 60992.错 60993.错 60994.错 60995.错 60996.对 60997.错 60998.错 60999.错 61000.错 61001.对 61002.对 61003.对 61004.对 61005.对

三、填空题

61006.专 性 嗜 冷, 兼 性 嗜 冷。61007.室 温 , 体 温。61008.6.5-7.5。61009.7.5-8。61010.5-6。

61011.98kpa, 121。C, 30min。61012.真 菌 和 放 线 菌。61013.代 时。61014.中。

61015.前 者 杀 死 微 生 物 的 营 养 体，后 者 杀 死 所 有 微 生 物 的 细 胞，细 菌 的 芽 胞。

61016.高 温 杀 菌，化 学 杀 菌，幅 射 杀 菌。61017.低 温 型，中 温 型，高 温 型。61018.慢，冰 冻。

61019.孢 子，菌 种 干 燥 保 藏。61020.烘 干，晒 干，熏 干。61021.不 同。

61022.70%，2-6ml/M3。

61023.发 生 质 壁 分 离，吸 水 膨 胀 甚 至 破 裂。

61024.分 裂 迟 缓，代 谢 活 跃，菌 数 增 长近于 零。

包 括 61025.细 菌 数 以 几 何 级 数 增 加。

61026.新 增 殖 的 细 胞 数 与 老 细 胞 的 死 亡 数 几 乎 相 等，此 时 活 菌 数 最

多。

61027.菌 体 的 死 亡 数 超 过 新 生 数。

61028.滞 留 适 应 期，对 数 生 长 期，最 高 稳 定 生 长 期，衰 亡 期。61029.对 数 生 长。61030.连 续 培 养 法。61031.最 高 稳 定。61032.好 氧，厌 氧。61033.20-25。

61034.加 大 接 种 量 和 采 用 处 于 对 数 生 长 期 的 菌 种 接 种。

。61035.62-63C，30min或 71C，15min。61036.常 压 80-100℃ 处 理 15-60 分 钟，37℃ 保 温 培 养 过 夜，再 同 上 蒸 煮，如 此

连 续 三 天。

61037.5℃，25-37℃，45-50℃。

61038.30 ℃，45-55 ℃，60-75 ℃，温 泉 和 堆 肥 中。61039.-5-0℃，10-20℃，25-30℃，冷 藏 食 品 上。

61040.-12℃，5-15℃，15-20℃，海 洋 深 处、雪 山 等 地。61041.中 温 型 的。

61042.中 温 型 的。

61043.计 数 板 计 数 法，涂 片 计 数 法，比 浊 法。

61044.稀 释平板 计 数 法，滤 膜 培 养 法，稀 释 培 养 法(MPN 法)。61045.化 学 吸 氧 法，密 闭 容 器 内 反 复 抽 真 空 后 充 N2。61046.10-15℃，25-37℃，45-50℃。61047.恒 浊 法，恒 化 法。

61048.好 氧，兼 性 厌 氧，厌 氧，微 好 氧。61049.乳 酸 菌，乳 酸，腐 生 细 菌。61050.杀 菌，防 腐。61051.低 温 防 腐，加 无 毒 的 化 学 防 腐 剂，干 燥 防 腐，利 用 微 生 物 产 酸 防

腐。

61052.是 细 胞 的 组 分，是 生 化 反 应 的 介 质，是 吸 收 营 养 物 质 和 分 泌 代 谢

物 的 良 好 溶 剂，能 有 效 地 控 制 细 胞 温 度。

61053.引 起 细 胞 膜 电 荷 的 变 化，从 而 影 响 微 生 物 对 营 养 物 质 的 吸 收，影 响 代 谢 过 程 中 酶 的 活 性，改 变 环 境 中 营 养 物 质 的 可 给 性 及 有 害 物 质 的 毒 性。

61054.25-30% 61055.丙 酸 钙

61056.苯 甲 酸 钠

四．名词解释

61057.生 长 是 指 微 生 物 的 细 胞 组 分 与 结 构 在 量 方 面 的 增 加 过

程。61058.从 生 长 到 繁 殖 是 一 个 量 变 到 质 变 的 过 程，这 个 过 程 就 是 发 育。61059.由 细 胞 分 裂 而 引 起 的 个 体 数 目 的 增 加，称 为 繁 殖。61060.在 有 氧 无 氧 条 件 下 均 能 生 长 的 细 菌。61061.指 在 空 气 或 氧 气 存 在 下 生 长 的 微 生 物。61062.在 没 有 空 气 或 氧 气 条 件 下 生 活 的 微 生 物。

61063.经 过 反 复 分 离 纯 化 后，在平板 上 挑 取 的 由 单 个 菌 落 繁 衍 的 微

生 物 后 代。

61064.单 个 细 胞 完 成 一 次 分 裂 所 需 的 时 间。

61065.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，可 以 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。

61066.在 一 定 条 件 下(如 10 分 钟)，杀 死 某 种 微 生 物 的 最 低 温 度。61067.在 一 定 条 件 下(如 60℃)杀 死 微 生 物 所 需 要 的 最 短 时 间。

61068.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。

61069.细 菌 纯 培 养 生 长 曲 线 表 明，细 菌 培 养 物 的 最 高 得 率 在 对 数 生

长 期。通 过 控 制 环 境 条 件，使 细 菌 的 生 长 始 终 保 持 在 对 数 生 长 期，从 而 可 以 获 得 更 多 的 细 菌 培 养 物，这 种 方 法 称 为 连 续

培 养。

61070.指 能 在 氧 分 压 低 于 正 常 大 气 环 境 中 表 现 最 大 生 长 速 度 的 细

菌。

61071.在 分 子 氧 存 在 下 也 能 生 活 的 厌 氧 菌。

61072.二 元 培 养 是 纯 培 养 的 一 种 特 殊 形 式。有 些 寄 生 微 生 物 只 能 在

寄 生 微 生 物 体 内 寄 生，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 苏 云 金 杆 菌 的 细 菌 坪，然 后 在 细 菌 坪 上

接 种 苏 云 金 杆 菌 的 噬 菌 体，经 培 养 后，在 苏 云 金 杆 菌 的 细 菌 坪 上 出 现 噬 菌 体 感 染 的 透

明 空 斑，这 种 培 养 方 法 称 为 二 元 培 养。

61073.在 15% 以 上 盐 浓 度 下 才 能 生 长，最 适 生 长 的 盐 浓 度 为 25-30% 的

嗜 盐 菌 称 为 极 端 嗜 盐 菌。

61074.采 用 物 理 或 者 化 学 的 方 法 使 微 生 物 处 于 比 较 一 致 的 生 长 发 育

阶 段 上 的 培

养 方 法 叫 同 步 培 养。例 如 利 用 孔 径 大 小 不 同 的 滤 膜，将 大 小 不 同 的 细 胞 分 开 培

养，可 使 同 一 大 小 的 细 胞 处 于 同 一 生 长 阶 段。

五．问答题

61075.温 度 对 微 生 物 的 影 响 可 概 括 为： 适 宜 的 温 度 有 利 于 微 生 物 的 生 长 高 温 可 使 菌 体 蛋 白 变 性，导 致 微 生 物 死 亡，常 用 高 温 进行 消 毒 灭 菌低 温 对 微 生 物 具 有 抑 制 或 杀 伤 作 用，故 低 温 用 于 保 藏 食 品

61076.秋 天 之 所 以 容 易 栽 培平菇 是 因 为： 秋 冬 病 虫 害 少平菇 子 实 体 形 成 温 度 比 菌 丝 生 长 温 度 要 低，当 菇 床 菌 丝 长 满 以 后，适 当 降 温，(秋 冬 天 降 温 容 易)，有 利 于平菇 子 实 体 的 形 成。

61077.细 菌 的 纯 培 养 生 长 曲 线 分 为 四 个 时 期，即 滞 留 期，对 数 生 长 期，最 高 稳 定 生 长 期 和 衰 亡 期。

滞 留 期 的 特 点 是： 分 裂 迟 缓，代 谢 活 跃。

对 数 生 长 期 的 特 点 是： 细 菌 数 量 以 几 何 级 数 增 加。

最 高 稳 定 生 长 期 的 特 点 是： 新 增 殖 的 细 胞 数 与 老 细 胞 的 死 亡 数 几 乎 相 等。

衰 亡 期 的 特 点 是； 活 菌 数 按 几 何 级 数 下 降。

61078.灭 菌 是 杀 死 所 有 微 生 物

消 毒 是 杀 死 或 消 除 所 有 病 原 微 生 物，达 到 防 止 病 原 菌 传 播 的 目的 防 腐 是 利 用 理 化 因 子 使 微 生 物 暂 不 生 长

化 疗 是 有 效 地 消 除 宿 主 体 内 的 微 生 物

61079.取 载 玻 片 一 块，用 蜡 笔 在 中 央 画 出 一平方 厘 米 的 面 积。将 待 测

样 品 稀 释 到 一 定 浓 度 后 取 0.01 毫 升 菌 液 滴 在 载 玻 片 上 的 一平方 厘 米 面 积 上。然 后 在 显 微 镜 下

计 数 每 个 视 野 的 菌 数(至 少 数 10 个 视 野，计 算平均 菌 数)。将 视 野 的 面 积 算 出 来

后，按 下 列 公 式 计 算 样 品 中 的 含 菌 数。

平方 厘 米

每克样品中的含菌数 ＝-------------------- 每个视野的平均菌数100稀释倍数

视 野 面 积

61080.干 重 法 主 要 用 来 测 发 酵 液 中 丝 状 真 菌 或 放 线 菌 的 生 长 量。

取 一 定 量 的 发 酵 液(如 100 毫 升)过 滤 后 连 同 滤 纸 一 道 烘 干 至 恒 重 后 称 重，然 后 再 减 去 滤 纸 的 干 重，即 为 100 毫 升 发 酵 液 中 某 种 微 生 物 干 物 质 的 量。

61081.为 了 防 止 微 生 物 在 培 养 过 程 中 因 自 身 的 代 谢 作 用 产 酸 或 产 碱

改 变 环 境 的 pH 值，通 常 在 配 制 培 养 基 时 预 先 加 入 缓 冲 物 质 如 磷 酸 盐 或 碳 酸 钙。

61082.用 比 浊 法 测 定 微 生 物 的 数 量 主 要 是 在 工 业 生 产 中 采 用，它 的

特 点 是 快 速。

在 测 定 前 首 先 必 需 绘 制 出 浊 度 与 数 量 的 相 关 曲 线，浊 度 用 光 电 比 色 计 测 定，菌 数 靠 用 稀 释平板 法 测 定 或 用 计 数 板 测 定。曲 线 绘 好 后，在 生 产 中，只 要 用 比 色

计 测 出 菌 液 的 任 一 浊 度 后 就 可 以 从 曲 线 上 查 出 相 应 的 菌 数。

61083.在 t0时 菌 数 X=100

在 t1 时 菌 数 Y=1000000000

92n(代 数)=3.3lg(y/x)= 3.3(lg100)÷23.1 = 17.3

在 上 述 培 养 中，该 菌 的 代 时 为 17.3 分 钟，400 分 钟 内 共 繁 殖 了23.1代。

61084.原 因 有 三 条：

蛋 白 质 在 有 水 的 条 件 下 变 性 温 度 比 无 水 时 的 变 性 温 度 要 低。水 蒸 汽 的 穿 透 力 比 热 空 气 的 穿 透 力 强。

水 蒸 汽 有 潜 热。

第三篇：环境微生物学讲稿-第六章 微生物的生长繁殖与遗传变异

第六章 微生物的生长繁殖与遗传变异

第一节 微生物生长的测定

 总菌数的测定

o 显微计数法

o 电子自动计数器法

o 比浊法

 活菌数的测定

o平皿菌落计数法

o 试管稀释法

o 薄膜过滤法

 霉菌生长的测定

o平皿培养法

o U型管培养法

 生物量的测定

o 菌体干重的测定

o 菌体含氮量的测定

o 菌体DNA含量的测定

第二节 微生物的生长 一.分批培养

分批培养：把微生物接种于一定容积的培养基中，培养后一次收获的培养方式。

 细菌生长曲线

生长曲线:将少量细菌接种到一定容积的新鲜培养液中，在适宜条件下培养，细菌会生长增殖。以培养时间为横座标，以细菌数的对数为纵座标作图，即绘得生长曲线。生长曲线可区分为延滞期、对数期、稳定期和衰亡期。

 缓慢生长期（lag phase）

亦称迟缓期、延迟期、停滞期、滞后期。

特点：细胞体积增长较快、易产生诱导酶、分裂迟缓；细胞中RNA含量增高，原生质嗜碱性加强；对不良环境条件较敏感。

 对数生长期（log phase）

又称指数期（exponential phase）。

细胞数以几何级数增加，代时稳定。

由于细菌个体数目与时间之间的关系服从对数规律，通常将这一生长时期称为对数生长期。

代时：细菌完成一次分裂所需的时间。

特点：个体高速增殖，代时最短；活性强，代谢旺盛；菌体大小、个体形态、化学组成和生理特性等相对一致。

 稳定生长期（stationary phase）

又称恒定期或最高生长期、静止期。细胞增殖与死亡达到动态平衡，总数不再增加。

 特点：个体数目达到最高；细菌活性下降，细胞内逐渐积累贮存物，菌体出现淀粉粒、脂肪球等。芽孢细菌则形成芽孢。

 衰亡生长期（decline phase）

在稳定期后，由于营养物质缺乏，代谢产物及有毒物质积累，细胞生长受到限制，细胞分裂由缓慢转而停

止，死亡率增加。

特点：菌体出现畸形或多形态，细胞内产生液泡和空泡，细胞甚至会自溶而消亡。

 基质浓度对细菌生长的影响

1940年Monod提出了描述比生长速率与限制性基质浓度之间关系的经验方程（Monod方程）。

μ－比生长速率常数；μ

max

－最大比生长速率常数；S－限制性基质浓度；

KS－半饱和常数（比生长速率达到最大比生长速率一半时的基质浓度）。

S<< KS S>> KS

细胞得率Y，即消耗单位基质所产生的菌体数量。

 霉菌生长曲线

o

期 停滞生长o

期 迅速生长o

期 衰亡生长



二.连续培养

连续培养：连续补料和出料的培养方法。

  恒浊连续培养

恒化连续培养

o 恒化器中培养液的稀释率

D－稀释率；F－新鲜培养基的输入速率；

V－恒化器内培养液的总体积。

o 恒化器中细菌浓度的变化

净生长速率 = 生长速率 － 流失速率

o 如果μ＞D，则(－dX/dt)净＞0，恒化器内的细菌浓度不断升高。

o 如果μ

o 如果μ= D，则(－dX/dt)净= 0，恒化器内的细菌浓度保持恒定，即细菌浓度处于生长速率等于流出速率的动态平衡状态。这就是连续培养所要求达到的。

o 恒化器中基质浓度的变化

基质变化 = 基质流入量 － 细菌对基质的消耗量 － 基质流失量

S0－流入的限制性基质浓度；

S－流出的限制性基质浓度。

恒化器中的基质浓度变化也有三种状况，只有当dS/dt = 0时，流出的基质浓度才能保持恒定。

三.好氧培养 

好氧培养方法

 实验室常用的好氧培养方法：平板培养；斜面培养；浅层液体培养；液体振荡培养；通气搅拌培养。

 工业生产上常用的方法：鼓风曝气和机械曝气



曝气充氧

双膜理论

在气-液界面上存在着气膜和液膜，气膜外和液膜外分别有空气和液体流动，处于紊流状态；气膜和液膜则处于层流状态，没有对流。如果存在氧浓度梯度，空气中的氧就会沿浓度梯度向气膜传递，气膜内的氧又会向液膜传递，最后进入液体。气膜和液膜是氧传递的主要屏障。

（1）

因为忽略气膜，液膜直接与空气接触，所以液膜外界面上的氧浓度为饱和溶解氧浓度（Cs）。又

因为液膜厚度（Xf）不大，故液膜内Cs与C之间的变化可用线性关系来近似。

（2）

将（2）代入（1）中

（3）

（3）两侧同时除以液体体积

（4）

用

取代

KLa－总氧传递系数

从式可看出，在曝气充氧中，要提高充氧速率（dC/dt），可以从两个方面着手：① 通过加强液体紊流运动（如搅拌）来减小液膜厚度和加快气-液界面的更新；选择适宜的曝气器来减小气泡的直径，增大气-液接触面积；最终提高KLa值。② 通过提高气相中的氧分压（如采用纯氧曝气、深井曝气等），提高液膜中的饱和溶解氧浓度（Cs）。



好氧微生物的生长

a(C6H12O6)+ b(NH3)+ c(O2)→ d(C5H7NO2)+ e(CO2)+ f(H2O)

四:厌氧培养 

创建厌氧环境

 物理法除氧

o 煮沸法

o 表面封闭法

o 抽真空法

o 无氧气体取代法

 化学法除氧 o 焦性末食子酸法

o 特种催化剂法

o 还原法

 生物学法除氧



厌氧微生物的生长

第三节 微生物的遗传

遗传性是指亲代生物具有将其特征传给子代的潜力。

变异性是指微生物的遗传既有稳定保守的一面，也有变异的一面，后者即为遗传的变异性。

微生物的遗传特性是通过脱氧核糖核酸(DNA)的生理学表现的。

 DNA与基因

o DNA的化学组成与结构

DNA是脱氧核糖核苷酸组成的大分子，分子量为2.3×10~1×10。

410 组成：腺嘌呤脱氧核糖核苷酸（A）、鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸（G）胞嘧啶脱氧

核糖核苷酸（C）、胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸（T）

 结构：在一级结构上，由脱氧核糖和碱基形成脱氧核糖核苷，再由脱氧核糖核

苷和磷酸形成单脱氧核糖核苷酸，最后由单脱氧核糖核苷酸通过3’,5’-磷酸二酯键连接成直链分子。DNA分子内四种碱基的排列顺序构成了生物的遗传信息。DNA二级结构

1953年Watson和Crick提出了双螺旋结构模型，其要点为：脱氧核糖与磷酸以3’,5’-磷酸二酯键交互连接，形成DNA的主链并充当DNA的骨架；两条主链再以反向平行的方式组成双螺旋；主链位于螺旋的外侧，碱基位于螺旋的内侧；螺旋具有固定且一致的直径。两条主链上的碱基互

补配对，即A与T相配，G与C相配。相邻的碱基对之间的距离为0.34nm，10个碱基对构成一个螺旋，因此螺距为3.4nm。

o DNA的存在形式

 原核生物中DNA的存在形式

 真核生物中DNA的存在形式

o 基因

基因（gene）是指生物体携带和传递遗传信息的基本单位。它是DNA分子上一段特定的核苷酸序列。按照功能，可分为：①结构基因，转录为mRNA、tRNA和rRNA的基因；② 操纵基因，一段可以与有活性的阻遏蛋白结合从而阻止转录起始的DNA序列。③ 调节基因，编码调节蛋白，控制结构基因表达的基因。

 DNA的复制

半保留复制

 RNA的合成



第四节 微生物的变异

蛋白质的合成

 非遗传型变异

非遗传型变异是在DNA没有改变的情况下发生的微生物某些性状的改变。这类变异是可逆的，一旦条件复原，变异亦消失。这类变异往往涉及细胞群体，即许多细胞同时变异。

 遗传型变异

遗传型变异是由于DNA发生改变而导致微生物某些性状的改变。这类变异仅涉及个别细胞，不可逆，能相对稳定地遗传。

基因突变是指DNA上的一对或少数几对碱基发生改变而引起的性状改变。o 基因突变的类型

    形态突变型

生化突变型

致死突变型

条件致死突变型

o 基因突变的机制

  自发突变

诱发突变

  

碱基对的置换

移码突变

染色体畸变

 原核微生物的基因重组

将两个不同性状的个体细胞的遗传基因转移至一个个体细胞内，使之发生遗传变异的过程，称为基因重组（gene recombination）。

o 转化（transformation）

受体菌直接吸收来自供体菌的游离DNA片段，并整合到自己的基因组中，从而获得供体菌的部分遗传性状的过程，称为转化。

o 转导（transduction）

通过温和噬菌体的介导，将供体菌DNA片段带入受体菌中，从而使受体菌获得供体菌的部分遗传性状的过程，称为转导。

o 接合（conjugation）通过两个完整的菌体细胞直接接触，将供体菌DNA片段（包括质粒）带入受体菌中，从而使受体菌获得供体菌的部分遗传性状的过程，称为接合。

1.何谓营养物质、营养和代谢？

2.按照生理需要划分，微生物需要哪些营养物质？

3.简述微生物的四种基本营养类型。

4.简述微生物摄取营养物质的四种基本方式。

5.何谓培养基？简述配制培养基的原则和培养基的种类。

6.试比较呼吸、厌氧呼吸和发酵的特点。

7.简述糖酵解途径和三羧酸循环。

8.简述测定微生物生长的各种方法。

9.什么叫细菌生长曲线？可分哪几个生长阶段？各有什么特点？

10.微生物有哪些温度类型？各有何特点？

11.为啥每种生物都有一定的生长温度范围？为何高温微生物耐高温？

12.简述高温消毒或灭菌的方法。

13.何谓嗜酸微生物和嗜碱微生物？

14.根据微生物与氧气的关系，可将微生物分为几种类型？为啥厌氧菌对氧气敏感？ 15.何谓DNA？何谓基因？何谓DNA的双螺旋结构？

16.简述原核微生物的基因重组方式。

第四篇：微生物的生长 教案

微生物的生长

教案

第二节《微生物的营养、代谢和生长》-微生物的生长

教学设计

【教学目标】

知识目标

1、微生物群体生长的规律及其在生产实践中的应用（理解）。

2、测定微生物群体生长的方法（识记）。

3、度、pH和氧等因素对微生物生长的影响（理解）。

能力目标

1.通过细菌生长曲线的学习，提高学生的的图表对比分析能力。

2.通过细菌生长曲线与种群生长曲线的对比，培养学生归纳与演绎的能力。

情感态度与价值观

通过微生物的一般生长规律与种群的生长规律的对比，培养学生正确看待一般问题与特殊问题，个性与共性的关系。【教学重点】

（1）微生物群体生长的规律及其在生产实践中的应用。

（2）温度、pH和氧等因素对微生物生长的影响。【教学难点】

微生物群体生长的规律及其在生产实践中的应用。

教学设计

【导入新课】

前面，我们已经学习了微生物的营养与代谢，知道了微生物需要不断从外界吸收营养物质，通过代谢，获取能量并合成自身的组成物质，以维持自身正常的生命活动。那么，从代谢的角度来看，当同化作用大于异化作用时，微生物将表现出怎样的特征？

学生回答：生长的现象。

那么什么是微生物的生长呢，我们一般是如何来研究微生物的生长的呢？

这就是本节课我们所要学习的内容——微生物的生长。【推进新课】

微生物的生长包括微生物细胞体积的扩大与细胞数目的增多，由于大多数微生物细胞体积较小，个体质量较轻，微生物的个体生长不易观察；同时由于微生物繁殖速度一般较快，因而通常以微生物的群体为单位来研究微生物的生长。

那么，微生物的群体生长会具有怎样的特征呢？群体生长状况是否具有一定的规律？假如有的话，这是怎样一种规律？研究这一规律具有怎样的现实意义呢？接下来我们一起来学习

学习目标一：微生物群体生长规律

教师分析：由于在自然环境下微生物群体生长受到非生物影响、种内关系、种间关系等多种因素的综合影响其群体生长的状况多变而复杂，往往难以描述，因而，从实际工作的角度出发，微生物的群体生长状况的研究一般是置于人工控制的条件下进行的。那么，我们如何来描述 细菌的生长曲线呢？

师生共同总结：从细菌接种到培养基中开始到培养基中的细菌群体死亡的动态变化，可以分为调整期、对数期、稳定期、衰亡期四个重要时期。

教师强调：微生物的群体生长曲线是种群内个体生长的一个频率统计，反应的是微生物种群概念上的数量变化特征，因而并非是该时期的所有个体均具有相应的特征。

教师设置问题情景，引导学生思考：细菌生长曲线是运用数学模型研究群体生长规律的一种方法。那么，我们一般是按怎样的标准来划分各区段的？具体而言，不同区段究竟蕴涵了怎样的生物学含义呢？

师生互动，教师利用投影，呈示下述表格，使学生明确需要研究的问题。

（1）调整期

细菌刚被接种到培养基上时，对新环境有一个短暂的调整或适应的过程，一般不立即进行分离的情景，同时反映细菌的形态结构等特征，教师对调整期的时间、群体生长速率、细胞的形态结构与生理特征、实践意义等方面的问题总结如下：

①时间：从细菌刚被接种到培养基上开始，到细菌开始进入快速分裂为止。②生长速率：几乎为零，细胞数目几乎不变。③细胞的形态结构：细菌细胞体积增长较快。

④细胞的生理特点：细菌代谢活跃，是合成初级代谢产物量最多的时期；细菌细胞内大量合成细胞分裂所需的酶、ATP及其他细胞成分，为下一阶段的细胞分裂作准备。

⑤影响该阶段长短的相关因素：

Ⅰ菌种：若把对数期的菌种接种到培养基上时，可相对缩短调整期；若把稳定期或其他时期的菌种接种到培养基上时，则调整期相对较长。

Ⅱ培养基：若培养基的理化性质与原先菌种的培养基比较相似，则调整期时间较短；若培养基的理化性质与原先菌种的培养基相差比较大，则调整期时间较长。

（2）对数期

学生分析观察、讨论： ①时间

教师提问：我们一般把哪一个阶段称为细菌群体生长的对数期呢？

学生回答：从细菌开始快速分裂开始，到培养基中细菌的群体数目不再增加，保持动态稳定为止。

②生长速率

教师提问：在细菌群体生长的对数期阶段，群体生长速率具有怎样的特征？ 学生回答：速率最快，细胞数目以几何级数增加；可以用Bn总=Bn×2来描述。③细胞的形态结构 教师提问：那么，大多数细菌的细胞在这一阶段具有怎样的形态结构与生理特征呢？

学生回答：形态特征最为稳定，细菌生理特征比较稳定，代谢旺盛，细菌细胞内各种组分，特别是核糖体数量剧增，此阶段的代谢容易受到周围环境条件的影响。

④影响阶段长短的相关因素

教师提问：影响这一阶段时间长短的相关因素有哪些呢？ 学生主要从以下几方面展开讨论： Ⅰ菌种：该种细菌的遗传特性；

Ⅱ培养基：培养基的各种理化性质（如培养基化学成分与PH、T、氧气）是否适宜； Ⅲ温度：温度通过影响酶活性来影响微生物的新陈代谢速率，从而影响对数期的长短。

⑤造成该阶段特征的主要原因 学生讨论：略。

教师提问：从生态学角度来看，造成细菌群体生长的对数期的主要原因有哪些呢？ 学生讨论：略。

总结：培养基中营养物质充分，空间充裕，种内斗争不剧烈；培养基中的PH、T、氧气等条件适宜，微生物新陈代谢旺盛，能量供应充足，培养基中一些有害的代谢产物尚未开始积累；微生物种群的出生率大于死亡率，种群密度增加。

⑥实践意义

教师讲述：这一阶段在生产实践上具有相当重要的意义，例如控制对数期。那么，为何要在生产过程中根据生产实际需要，控制微生物群体生长的对数期呢？

学生讨论：略。

教师分析：以酵母菌发酵产生酒精而言，如果对数期过长，营养物质量消耗过多，会导致下一个阶段微生物积累的代谢产物减少；如果对数期过短，培养基中的菌体数目比较少，也会导致下一个阶段微生物积累的代谢产物减少。

（3）稳定期

学生通过对信息的观察、分析与讨论，对稳定期的时间、群体生长速率、细胞的形态结构与生理特征等方面的问题总结如下：

①时间：从培养基中细菌的群体数目不再增加，保持动态稳定开始，到培养基中细菌群体数目开始减少为止。②生长速率：分裂速率相对对数期下降，死亡速率上升，细胞数目动态平衡，活细菌数目达到最高峰。

③细胞的形态结构：某些产芽孢细菌在这个时期开始产生芽孢。

细胞的生理特点：细菌细胞内开始大量积累代谢产物，特别是次级代谢产物。④影响该阶段长短的相关因素：菌种、培养基理化性质、温度等因素。⑤造成原因：

Ⅰ培养基中营养物质在对数期被大量消耗，同时由于培养基中细菌的种群数目达到最你 大，种内斗争剧烈，导致个体死亡率上升，出生率下降。

Ⅱ因为微生物长时间代谢，导致培养基中的PH、T、氧气等理化性质发生改变，微生物新陈代谢速率下降，能量供应不足，细菌细胞生长、分裂速度下降。

Ⅲ培养基中一些有害的代谢产物开始积累，影响微生物生长。⑥实践意义——延长稳定期：

教师提问：为什么延长稳定期可以提高发酵工程的产量呢？生产中该如何来进行合理控制，以延长稳定期呢？

学生小组讨论后，总结：Ⅰ进入稳定期以后，包括抗生素在内的多种次级代谢产物开始大量积累，如果适时补充营养物质，排出有害的代谢产物，则可延长稳定期，提高代谢产物的产量。Ⅱ延长稳定期的方法有很多，其中微生物的连续培养是一种比较常用的办法。

在稳定期后，细菌群体生长将进入什么时期呢？（4）衰亡期

教师提问：什么叫衰亡期？

学生回答：在稳定期之后，随着培养的继续进行，细菌群体的死亡速率大于繁殖速率，培养基中细菌群体的数目开始急剧下降，这一阶段称为衰亡期。

教师提问：该时期的微生物群体、微生物细胞个体有怎样的特点？在生产实践中有何应用价值？

学生总结：

时间：从培养基中细菌的群体数据急剧减少开始，到培养基中细菌种群消亡为止。生长速率：死亡速率超过繁殖速率，导致培养基中细菌群体的活细胞数目不断下降。细胞的形态结构：细胞出现了多种形态，甚至畸形。细胞的生理特点：有些细菌开始解体，释放出代谢产物。影响该阶段长短的相关因素：1菌种：产芽孢的细菌其芽孢比代谢活跃的营养细胞更易于存活。2培养基梨花性质、温度等因素

造成该阶段特征的原因：1.培养基中营养物质进一步被大量消耗，同时由于培养基中细菌的种内斗争进一步加剧，导致个体死亡率急剧上升，出生率急剧下降。

2.因为微生物长时间代谢，导致培养基中的PH、T、氧气等理化性质发生改变，微生物

微生物新陈代谢速率下降，能量供应不足，细菌细胞生长、分裂速度下降 3.随着部分细菌细胞的裂解，培养基中一些有害的代谢产物大量累积，影响微生物生长。

实践意义：延长衰亡期

通过补充营养和能源、中和环境毒性，可以减缓细胞死亡速率，延长细菌群体的存活时间。

学习目标二：微生物群体生长规律的应用

1.酒精生产中，设法缩短调整期，控制对数期，以便在短时间内获得最大的产量。2.医学上，要通过细菌染色来鉴定细菌，通常采用对数期的菌体，因为这一阶段的细菌细胞生理特征最稳定

3.工业上产生酵母，通常在稳定期收集菌体，因为这一时期菌体数目最大。学习目标三：影响微生物生长的环境因素 1．温度：

微生物生长最旺盛时的温度叫最适生长温度。

在最适生长温度范围内，微生物的生长速率随温度的上升而加快；超过最适生长温度后，微生物的生长速率会急剧下降，这是由于细胞内的蛋白质和核酸等发生了不可逆的破坏。2．pH：

超过最适pH范围以后，会影响酶的活性、细胞膜的稳定性等，从而影响微生物对营养物质的吸收等。多数细菌的最适pH为6.5～7.5，真菌的最适pH为5.0～6.0。3．氧：

环境中氧含量的状况，对不同代谢类型的微生物群体的生长，具有不同的影响。按照微生物对氧含量的要求可分为好氧型微生物、厌氧型微生物和兼性厌氧微生物。【反馈练习】

1．(2004广东生物)将少量的某种细菌接种到恒定容积的液体培养基中，并置于适宜的条件下培养，定期取样统计细菌的数目。如果以时间为横坐标，以细菌数目的对数为纵坐标作图，可以得到细菌的生长曲线。曲线中，细菌数量变化较大的时期为（）A．衰亡期和调整期 B．调整期和稳定期 C．对数期和衰亡期 D．稳定期和对数期

2、（2005北京春理综）将酵母分为a、b、c、d四组，用不同的方式培养，其种群增长曲线如图所示。请据图回答下列问题。

（1）a呈现____型增长，该种群的生长在20h之前处于____期，20h－40h处于_____期。（2）d呈现_______型增长，在100h－200h，d的增长率趋于______________。若在现有条件下继续培养，其种群数量趋于____________。（A增多 B减少）

（3）随着更换培养液的时间间隔的延长，酵母种群的增长率趋于_________，其可能的限制因素是________不足和__________的积累。

【答案】（1）J 调整 对数

（2）S 0（或零）B（或减小）

（3）降低（或减小）营养

有害代谢产物（或有害产物）【板书设计】

第二节 微生物的生长

一、微生物的的群体生长规律

1.调整期 2.对数期 3.稳定期 4.衰亡期

二、微生物群体生长规律的应用

三、影响微生物生长的环境因素

1.温度 2.PH 3.氧

第五篇：微生物的培养与生长

第四章

微生物的培养与生长

所有生物为了生存都必须不断地从外界环境中吸收所需的各种物质从中获得 原料和能量以便合成新的细胞物质，生物所需的这些物质称之为营养物质。生物吸收利用营养物质的过程一般称为营养。营养物质是生物进行一切生命活动的物质基础，失去这个基础，一切生物都无法生存，微生物也不例外。可见，营养对微生物的重要性。

第一节 微生物的营养

一、微生物细胞的化学组成

分析微生物细胞化学组成是了解微生物营养物质的基础。主要成分：C、H、N、O和无机成分。其中主要是水分、蛋白质、碳水化合物、脂肪、核酸和无机盐。水分占90-97，其余占3-10%。

二、营养物质及其生理功能

微生物所需的营养物质，主要包括碳素化合物、氮素化合物、水分、无机盐类和生长素。这些物质对微生物的生命活动主要有三方面的作用：

（1）、供给微生物合成细胞物质的原料；（2）、合成代谢和生命活动所需的能量；（3）、调节新陈代谢。

（一）、碳源

碳源主要用来供给菌体生命活动所需的能量，构成军菌体细胞及代谢产物。常用的碳源有：糖类、脂肪和某些有机酸、部分醇类。

在某些特殊情况（如碳源贫乏），蛋白质水解产物或氨基酸等也可以被某些菌种作为碳源使用。由于菌种所含煤系统并不完全相同，所以，各种菌能利用的碳源亦不相同。

葡萄糖、麦芽糖、乳糖等单糖和双糖是绝大部分细菌、酵母菌、放线菌及霉菌可利用的碳源，大多数霉菌、放线菌和部分细菌可直接利用糊精和淀粉作为碳源。

（二）、氮源

氮源主要用来构成菌体细胞物质（如氨基酸、核酸、蛋白质）和含氮代谢产物。常用的氮源可分为两类：有机氮源和无机氮源。黄豆饼粉、花生饼粉、棉籽饼粉、玉米浆、蛋白胨、鱼粉等属于有机氮源；氨水、硫酸铵、尿素、硝酸钠、硝酸铵和磷酸氢二铵等为无机氮源。

（三）、水

水是微生物体内外的溶媒，只有通过水，微生物所需要的营养物质才能进入细胞，也只有通过水其代谢产物才能排出体外。另外，水也可以直接参加代谢作用，如蛋白质、碳水化合物和脂肪的水解作用都是在水参与下才能进行的。

（四）、无机盐

无机盐也是微生物生长所必不可少的营养物，其中又可分为主要元素和微量元素两大类。主要元素微生物需要量大，有P、S、Mg、K、Ca、Na等，它们参与细胞结构物质的组成，有调节细胞质pH值和氧化还原电位的作用，有能量转移、控制原生质胶体和细胞透性的作用。微量元素有Fe、Cu、Zn、Mn、Co等，它们的需要量 虽然极微，但往往强烈地刺激微生物的生命活动。它们或是酶活性基的组成成分或酶的激活剂。

（五）、生长因子

有些微生物在含有碳源、氮源、无机盐的培养基中仍不能正常生长，如在培养基中加入某种组织（或细胞）提取液时，则微生物生长良好，说明这种组织中含有某些微生物生长所需的生长因子。凡是微生物生长所不可缺少的微量有机物都称为生长因子。包括维生素、氨基酸、嘌呤、嘧啶及其衍生物。

这些物质之所以称之为生长因子，是由于某些微生物自己不能合成之，必须由外界提供。它不是一切微生物所必需的。

第一类是不需要外源供给的微生物，像自养型细菌和广泛分布的一些腐生性细菌和霉菌，它们自己可以合成这些物质，以满足自身 的需要。

第二类是缺乏自制一种或两种能力的微生物，如金黄色葡萄球菌需要硫胺素，根瘤菌需要生物素。这类微生物中有些种类，当外界供给所需要的前体物质，亦能满足需要。

第三类为对多种维生素、氨基酸、碱基都缺乏合成能力的微生物，在培养基中提供水解蛋白质和织物组织液才能生长（如麦芽汁、酵母汁）。

维生素作为酶的活性基团起催化作用。氨基酸是组成蛋白质的结构物质，嘌呤、嘧啶是合成核苷酸的主要物质。

三、微生物的营养类型

由于各种微生物的生活环境和对物质的利用能力不同，它们对营养的需要和代谢方式也不尽相同，根据微生物所需要的营养和能量的不同，尤其是碳素营养来源的不同，可把它们分成自养微生物和异养微生物两大类。

自养型微生物：能利用简单的无机物作为营养物质进行生长繁殖，能以CO2或碳酸盐为碳源，以氨或硝酸盐为氮源，在体内合成有机物，不需要外界供给有机物。

异养型微生物：只能用现成的有机物作为碳源，如单糖、双糖、淀粉、纤维素、有机酸等，另外，根据能量来源不同，又可分为两种类型。即光能营养型和化能营养型。光能营养型能利用光能。化能营养型是来自物质氧化过程释放的能量。

根据碳素来源和能量来源可分四种类型。

（1）、光能自养型：这类微生物利用日光作为其生活所需的能源，利用CO2作为碳源，以无机物为供氢体来还原CO2,合成细胞有机物质。如蓝细菌（光合细菌）。

（2）、光能异养型：有少数微生物种类具有光合色素，能利用光能把CO2还原为碳水化合物，但必须以某种有机物为CO2同化中的供氢体。如红螺菌属利用丙醇作为供氢体，积累丙酮。

（3）、化能自养型：能利用氧化无机物时产生的能量，把CO2还原成有机碳水化合物。如硝化细菌、铁细菌等。

（4）、化能异养型： 能源来自有机物 的氧化或发酵产生的化学能，以有机物为碳源，以有机或无机氮为氮源。这类微生物的种类最多。

四、微生物对营养物质的吸收方式

微生物对营养物质的吸收取决于细胞膜的结构和生物功能。细胞膜是一层具有高度选择性的半透膜，控制营养物质及 代谢产物的进出细胞。细胞膜上有丰富的酶，这些酶与物质的吸收和排泄有关。微生物对营养物质吸收的机制有四种：

1、被动扩散：由高浓度向低浓度扩散。

2、助长扩散：有载体蛋白参加。

3、主动运输：从低浓度向高浓度扩散，需要能量和载体蛋白。

4、基因转移：通过磷酸化转移。

五、培养基

微生物的生长和繁殖需要一定的营养物质，根据微生物对营养物质的需要，经过人工配制适合比同微生物生长、繁殖或积累代谢产物的营养基质就成为培养基。培养基的主要用途为：促使微生物生长与繁殖，用于微生物纯种分离、鉴定 和制造微生物制品等。

（一）、培养基的类型

由于各种微生物所需要的营养物不同，所以培养基的种类也有很多种，估计可有数千种之多，但大致可以分为以下几类。

1、根据营养物质来分

（1）、合成培养基：是由已知化学成分及数量的化学药品配制而成的。这种培养基成分精确，重复性强。但价格高，一般多用于实验室内供研究有关微生物的营养、代谢、分离和鉴定生物制品及选育菌种用。

（2）、天然培养基：采用化学成分还不十分清楚或化学成分不恒定的天然有机物，可用组织提取液等。如牛肉膏、酵母膏、麦芽汁、蛋白胨、牛奶、血清等。玉米粉、马铃薯配制方便、经济，运用于实验室和生产。

（3）、半合成培养基：在天然有机物的基础上，加入一些化学药品，以补充无机盐成分，使其更能充分满足生长需要。该培养基是使用最多的培养基。

2、根据培养基物理性状分

（1）、固体培养基：在液体培养基中加入2%琼脂，成为固体状，用于菌种保藏、分离、菌落特征观察、计数等。

（2）、液体培养基：一般用于生产。

（3）、半固体培养基：加入0.35%-0.40%琼脂。

3、根据培养基的用途来分

（1）、基础培养基：满足一般微生物生长需要的营养物质。

（2）、加富培养基：在培养基中加入额外的营养物质，使某些微生物在其中生长，而不适合其它微生物生长。通常加入血、血清、动植物提取液。

（3）、选择培养基：在培养基中加入某些化学药品以抑制不需要的微生物生长，而促进需要的微生物生长，往往加入一些抑菌剂或杀菌剂。

（4）、鉴别培养基；根据微生物能否利用培养基中的某种成分，依靠指示剂的颜色反应，借以鉴别不同种类的微生物。

（二）、培养基配制的原则

1、根据微生物的营养要求配制；

2、注意营养成分的比例；

3、培养基的pH值；

4、氧化还原电位。

第二节

微生物的生长

一、微生物的生长

微生物在适宜的环境中，按照自己的代谢方式，不断地吸收营养物质，进行新陈代谢，即进行同化作用和异化作用。如果同化作用大于异化作用，细胞会增大，细胞的体积逐渐增加，这就是生长。细胞的生长有一定限度的，当增到一定限度时，细胞就开始分裂，形成两个基本相似的子细胞，子细胞又可重复进行生长和分裂。细胞分裂形成子细胞，使个体数目增加，这就是分裂。从生长到繁殖的过程也就是由量变到质变的 发展过程，这一质变过程叫发育。微生物在比较合适的条件下，能正常生长和繁殖。当环境发生某些变化，此变化超过了微生物能适应忍受的程度时，微生物的生命活动就会受到抑制而发生变异，甚至死亡。

细菌的生长的标志：以群体数目的增加作为生长标志。因为很难将生长与繁殖分开。

放线菌和霉菌：是以菌丝的伸长和分枝表现为生长的。

对于微生物的应用，不论是在食品和其他方面的应用，主要是利用它的菌体，及其产生的代谢产物和酶类，而这与微生物的生长是密切相关的。所以了解和掌握微生物的生长特性是很有必要的。

二、微生物的纯培养

目的是从混杂状态中纯化分离细菌，是研究利用微生物的基础，通常采用以下方法：

1、稀释平板法；

2、划线法；

3、单细胞分离法；

4、选择培养基分离法。

此部分试验指导中也有，在此简单介绍。

三、微生物生长的测定

（一）、单细胞的微生物是指细菌和酵母菌等，它们的生长量不是测定细胞大小，而是测定群体增长量。方法如下：

1、全数测定

所谓全数测定，即是培养一定时间后测定细胞的总数。其数量既包括活的细胞，也包括死的细胞。

（1）、计数器法：采用血球计数板。

（2）、染色涂片计数法：取定量菌液将其涂布于1cm2的面积内，染色、镜检、计数。

（3）、比浊法：是测定菌液中细胞数的快速方法，原理是菌液中细胞量越多，浊度越大。用未知细胞数的菌液和已知细胞数的菌液相比，来求出未知细胞数菌液中的细胞数。

2、活菌计数法：测定活菌数。（1）稀释平板法：取待测的细胞悬液作一系列的稀释，稀释级数越高，稀释液中含细胞数愈少，也就越易在培养皿上显出单个菌落。

（2）、液体稀释培养法：采用统计学原理进行测定，如大肠菌群的测定，采用此方法。

（二）、多细胞微生物生长的测定

以菌丝生长的长度或菌丝增加的重量作为生长指标。最简单的方法是将酶菌接种在培养皿内固体培养基中央，在一定时间内测定菌落的直径或面积。对生长速度快的霉菌，可每24h测量一次。可求出菌丝的平均生长速度。

（三）、细胞物质的测定

测量活菌或死菌。

1、干重法：过滤或离心，烘干称重。

2、含氮量法：细胞的蛋白质含量比较稳定。而氮又是蛋白质的重要组成。因此，测定微生物细胞的含氮量来表示其生长情况。

四、生长曲线

是指细菌等单细胞微生物，以细胞增长数的对数值为纵坐标，以培养时间为横坐标作图时，可以绘出一个曲线，此曲线称为生长曲线。

细菌纯培养的生长曲线：由于细菌各个时期生长繁殖速度不同，所以，生长曲线又可分为延迟期、对数期、稳定期和衰亡期。

（一）、延迟期

少量的细菌接种到新鲜培养基后，开始时，细胞一般不立即进行繁殖。因此，它们的细菌数几乎不增加，甚至还有减少。生长曲线中的这一段时间称为延迟期。

处于延迟期的细菌体积增长较快，特别是在此期的末期。

延迟期的出现可能是因为细胞在新的环境中，需要合成新的必需的酶、辅酶或某些中间代谢产物，或者为了适应新环境而出现的调整代谢的时间。延迟期的长短与菌种的遗传性、菌龄及移种到新鲜培养基前后所处的环境条件是否相同等因素有关。

繁殖速度较快的菌种接种时，其延迟期也较短，甚至检查不到延迟期；接种到同样组成的培养基比接种到组成不同的培养基中，其延迟期要短些；增大接种量可缩短甚至消除延迟期。

由于延迟期的长短能影响微生物的正常生长周期，在发酵工业生产中延长生产周期，会降低设备的利用率。所以，生产实践中总是设法缩短延迟期。为此，采取的措施有：

（1）、增加接种量；（2）、用对数生长期的菌种；（3）、用健壮的菌种；

（4）、在种子培养基中加入发酵培养基中的某些成分；（5）、采用最适种龄等。

（二）、对数期

在延迟期末，细胞开始出现较大量的分裂，培养基中的菌数急剧增加，进入了对数期。在此期内，如用菌数的对数与培养时间作图时，则该线呈一条直线，此期为对数期。

对数期的菌数按几何级数增加。即1个细菌繁殖几代，产生2n个细胞。对数生长期的菌体代谢活跃，消耗营养多，生长速率高，个体数目显著增多。另外，群体中的细胞化学组成与形态、生理特征等比较 一致，这一时期的菌种 很健壮，因此，在生产上常用它作为接种的种子。

实验室也多用对数期的细胞作为试验材料。通常对数期维持的时间较长，但它也受营养及环境条件所左右。

（三）、稳定期

在一定的培养液中，细菌不可能按对数期的高速率无限地生长繁殖，这是由于对数期中细菌的活跃生长已经消耗了大量的营养物质，所以，在对数期末，细菌生长速率逐渐下降，死亡率大量增加，以致使新增值的细胞数与死亡的细胞数趋于平衡，因此活菌数保持相对的稳定，成为稳定期。

处于这个期的细胞生活力逐渐减弱，开始大量储存代谢产物。同时，也积累了许多不利于微生物活动的代谢产物。由于微生物的生长改变了它自己的生活条件，出现了不利于细菌生长的因素，如pH值、氧化还原电位等，致使大都数芽孢杆菌在这个生长阶段形成芽孢。

由于稳定期有大量代谢产物积累，人们要获得其代谢物质，可在这一时期提取。在此稳定期内，活菌数达到最高水平。如要得到大量菌体，也应在此期开始收获。稳定期持续时间长短取决于菌种的繁殖与衰亡的数量之比。环境条件对稳定期的长短也有影响。

（四）、衰亡期

稳定期后，如再继续培养，细菌死亡率逐渐增加，以致使死亡数大大超过新生数，总的活菌数明显下降，即死亡期。其中，有一阶段活菌数以几何数下降。因此，也称为对数衰亡期。

这个时期，细菌菌体常出现多种形态，包括畸形和衰退型，因此，此期的菌种不宜作种子。

微生物中单细胞生长曲线，反映了一种微生物在某种生活环境中（试管、摇瓶、发酵罐）的生长、繁殖和死亡的规律。研究生长曲线既可为研究营养和环境条件提供理论依据，又可用来调控微生物的生长发育。

霉菌的生长也有延迟期、稳定期和衰亡期。由于它们不是单细胞微生物，所以它们的繁殖不按几何级数增加，故而没有对数生长阶段。

五、连续培养

1、分批培养：在培养微生物时。将微生物置于一定容积的定量培养基中培养，称为定量培养。

2、连续培养：是在微生物的培养过程中，不断地供给营养物质，并排除老菌液，让培养的微生物相对地维持较长时间的对数生长期，以利于提供较多的对数生长细胞。在发酵工业上，可提高发酵率和自动化水平，减少动力消耗并提高产品质量。有三种方法：

（1）、恒浊连续培养法；（2）、恒化连续培养法。

连续培养法在工业生产上称为连续发酵。我国在丙酮、丁醇、酒精的生产以及柠檬酸的发酵上已采取了连续发酵法，缩短了发酵周期，效果良好。连续发酵的最大优点是取消了分批发酵中各批之间的间断时间，缩短发酵周期，提高设备利用率。再者，连续发酵便于工业生产，自动化控制，产物均一，产量高。但是在工业化生产中连续发酵容易发生杂菌污染及菌种退化等问题。

第三节

环境条件对微生物的影响

外界环境对微生物的作用有三种情况：

（1）、外界环境条件适宜时，微生物生长旺盛，代谢作用加速；（2）、外界环境条件不太适宜时，微生物生长缓慢，代谢作用受到一定程度的抑制；

（3）、外界环境不适宜的情况达到微生物难以忍受的程度，这时，微生物生命活动受到严重的影响，可能发生变异或死亡。

人们控制和调节微生物所处的环境条件的目的是要促进某些有益微生物的生长，发挥它们的有益作用；抑制和杀死那些不利于人类的微生物，并清除它们的有害作用，如防止食品的腐败变质等。

了解以下常用的几个概念；

（1）、防腐（Antisepsis）：又叫抑菌，是防止或抑制微生物的生长繁殖。（2）、消毒（Disinfection）：是指杀死病原微生物的措施。

（3）、灭菌（Sterilization）：杀灭物体上所有的微生物，包括病原微生物及非病原微生物。

（4）、商业灭菌：是从商品的需要出发对食品进行的灭菌，指食品经过杀菌处理后，按一定的检验方法检不出活的微生物或者仅能检出极少数的非病原微生物，而且，它们在一定的保存期内不至于引起食品变质腐败。

（5）、无菌（Asepsis）：即无活的微生物存在。如无菌操作。

（6）、死亡（dead）：是指微生物不可逆的丧失了生长繁殖的能力，即使再放到合适的环境中也不再繁殖。

环境因素包括：物理条件、化学条件和生物条件

一、温度

温度是影响生物机体的最重要的因素之一。温度的变化影响着微生物的细胞中生化反应速度。

热力致死时间（Thermal Death Time TDT）：是指在特定的条件和特定的温度下，杀死一定数量微生物所需要的时间。

D值（Decimal reduction time）在一定温度下加热，活菌数减少一个对数周期（即90％的活菌被杀死）时，所需要的时间（min）。

Z值：如果在加热至死曲线中，时间降低一个对数周期（即缩短90％的加热时间）所需要升高的温度（oC）。

F值：在一定的基质中，其温度为121.1 oC，加热杀死一定数量微生物所需要的时间（min）。

高温灭菌分为干热灭菌和湿热灭菌。

（一）、干热灭菌（diy heat sterilization）

主要用于玻璃器皿和金属器械的灭菌。

1、火焰灭菌：直接利用火焰燃烧杀灭微生物。该方法灭菌迅速、彻底。

2、加热空气灭菌：将空气加热达140-160oC，保持1-2h。

（二）、湿热灭菌（moist heat sterilization）

1、煮沸灭菌：煮沸温度接近100 oC，保持15-30min，可杀死微生物的营养体，若要杀死芽孢，则需要2-3h，此法适用于可以浸泡在水中的物品，如食品、器材、衣物等。

2、间歇灭菌（vfractional sterillization或tyndallization）：用蒸汽加热灭菌温度不超过100 oC，每日一次，每次加热30min，连续三次。

3、巴氏消毒（pasteurization）：有些食品或物品在高温下会受到不同程度的损害，不宜用过高的温度灭菌，可采用较低的温度进行灭菌，条件是62-63 oC，30min；或72 oC，15s。适用于杀死食品中的病原菌。

4、高压蒸汽灭菌（normal autoclaving）：1kg/cm2，121.5 oC，15-30min。

5、超高温瞬时杀菌法（Ultra high temperature short time，UHT）：灭菌温度132-150 oC，3-5s，可杀死微生物的营养细胞和耐热性强的芽孢细菌，但污染严重的鲜乳在142 oC以上杀菌效果才好。

二、湿度

干燥能引起微生物细胞内蛋白质变性和盐浓度增高，这是抑制微生物生长或促进其死亡的主要原因。

三、渗透压

嗜盐微生物、嗜糖微生物的概念。

除以上耐高渗微生物之外，一般来说，18%-25%的盐浓度能完全阻止微生物的生长。

由于高渗透压对微生物有抑制作用，所以，在食品工业上，广泛地利用腌制和糖渍方法来保存食品。

四、氧化还原电位

不同的微生物需要的氧化还原电位不同。

五、辐射

1、紫外线：细胞中的核酸具有吸收紫外线的性能，紫外线的辐射能量作用于核酸时，能引起核酸的变化。妨碍蛋白质和酶的合成。紫外线杀菌作用常用于空气消毒和器材物体表面消毒。

2、x、γ射线：x射线不如γ射线，γ射线被空气吸收较少，射程远，穿透力强，可用于食品杀菌。

由于各种射线照射杀菌时不需要高温，所以这类杀菌又称为冷杀菌。

六、超声波与微波

超声波对微生物细胞内含物有强烈的震荡作用，可破坏细胞，另外，水溶液经处理后能产生过氧化氢，因而有杀菌能力，可以用来保藏食品。

微波是利用热效应对微生物有杀灭作用。微波产生热效应的特点是加热均匀，热能利用效率高，加热时间短。目前微波用于食品灭菌。

七、氢离子浓度

pH值对微生物生长影响较大，主要影响菌体细胞膜上的电荷，影响物质的吸收、代谢。每种微生物都有自己适宜的pH值范围。超过此一定范围后，生长就会停止。由于pH值不同会影响微生物的代谢活动，改变物质合成方向。

高浓度氢离子可引起菌体表面蛋白质和核酸的水解，破坏酶的活性。另外，某些有机酸可引起氧化作用，具有杀菌作用。如食品防腐剂苯甲酸和水杨酸等。高浓度的碱具有杀菌作用，如石灰水、氢氧化钠、碳酸钠等作为机器、工具以及冷库等的消毒剂。

八、化学物质

（一）、氧化剂：氧化剂杀菌的效果与作用和浓度成正比关系，杀菌的机理是氧化剂放出游离氧作用于微生物蛋白质的活性基团（氨基、羟基和其他化学基团），造成代谢障碍而死亡。主要有高锰酸钾、过氧化氢、漂白粉、过氧乙酸、碘等。

（二）、甲醛：杀菌机理是与蛋白质的氨基结合而使蛋白质变性至死。

（三）、酚类：机理是蛋白质变性。石炭酸（苯酚）、来苏儿。

（四）、醇类：脱水剂，乙醇：70%的乙醇杀菌能力最强。

（五）、新洁尔灭

（六）、毒性物质：SO2、H2S、CO、CN-。

（七）、染料：结晶紫、孔雀绿、复红、次甲基蓝、孟加拉红对微生物有抑制作用。

（八）、重金属盐类：重金属盐类对微生物都有毒害作用，其机理是金属离子容易和微生物的蛋白质结合而发生变形或沉淀。