第一篇：第五章_微生物的生長繁殖與生存因子(答案)

第五章 微生物的生長繁殖與生存因子

一、名詞解釋

1、生長曲線：將一定量的單細胞的純培養接種到一恒定容積的新鮮液體培養基中，在適宜條件下培養，微生物的數量由少變多，達到高峰后又由多變少，甚至死亡的變化規律。每隔一定時間取樣，測細胞數目，以培養時間為橫坐標，以細菌增長數目的對數為縱坐標，繪制所得的曲線。

2、分批培養：將一定量的微生物接種在一個封閉的、盛有一定體積液體培養基的容器內，保持一定的穩定、pH和溶解氧量，微生物在其中生長繁殖，最后一次收獲的培養方式。

3、連續培養：在微生物培養的過程中，不斷地供給新鮮的營養物質，同時排除含菌體及代謝產物的發酵液，讓培養的微生物長時間地處于對數生長期，以利于微生物的增殖速度和代謝活性處于某種穩定狀態。連續培養有恒濁連續培養和恒化連續培養。

4、代時：細菌兩次細胞分裂之間的時間。

5、恒濁連續培養：使細菌培養液的濃度恒定，以濁度為控制指標的一種連續培養方式。

6、恒化連續培養：維持進水中的營養成分恒定（其中對細菌生長有限制作用的成分要保持低濃度水平），以恒定流速進水，以相同流速流出代謝產物，使微生物處于最高生長效率狀態下生長的一種連續培養方式。

7、好氧微生物：在有氧存在的條件下才能生長的微生物。

8、兼性厭氧微生物：是一類既能在無氧條件下，又可以在有氧條件下生存的微生物。特點是在有氧條件下借呼吸產能，而在無氧條件下課借發酵或無氧呼吸產能；細胞內含有超氧化物歧化酶和過氧化氫酶。例如一些酵母菌和許多細菌等。

9、厭氧微生物：在無氧條件下才能生存的微生物。

10、消毒：用物理、化學方法殺死治病菌，或者殺死所有微生物的營養細胞和一部分芽孢。

11、滅菌：是通過超高溫或其他的物理、化學方法將所有微生物的營養細胞和所有的芽孢或孢子全部殺死的過程。

12、互生關系：指兩種可以單獨生活的生物共存于同一環境中，相互提供營養及其他生活條件，雙方互為有利，相互受益。

13、共生關系：指兩種不能單獨生活的微生物共同生活于同一環境中，各自執行優勢的生理功能，在營養上互為有利而所形成的共生體，這兩者之間的關系就叫共生關系。

14、偏害關系：共存于同一環境的兩種微生物，甲方對乙方有害，乙方對甲方無任何影響。一種微生物在代謝過程中產生一些代謝產物，其中有的產物對一種（或一類）微生物生長不利，或者抑制或者殺死對方。

二、選擇題

1．不同微生物的世代時間（A）。

A、是不同的 B、在30分鐘之內 C、為 3小時 D、為12小時 2．嗜堿微生物是指那些能夠（D）生長的微生物。

A、在冷的溫度下 B、在高壓下 C、在高溫下 D、在高pH值下 3．干燥可以（C）。

A、殺死微生物營養細胞，甚至其休眠體 B、為微生物提供能量。

C、保存微生物 D、作為一種簡便的殺菌方法。4．生活在pH 5～8.5范圍的那些微生物稱為（C）。

A、嗜熱微生物 B、嗜溫微生物 C、嗜中性菌 D、嗜二氧化碳的細菌 5．微生物分批培養時，在延遲期（B）。

A、微生物的代謝機能非常不活躍 B、菌體體積增大 C、菌體體積不變 D、菌體體積減小 6．可在空氣中存活較長時間的微生物是（B）

A．芽孢桿菌、霉菌、酵母菌、小球菌 B．芽孢桿菌、霉菌的孢子、原生動物的胞囊

C．細菌、放線菌、真菌、病毒 D．白色葡萄球菌、肺炎球菌、感冒病毒、衣原體 7．微生物分批培養過程中代謝活性最旺盛的時期是（D）。

A、延緩期 B、衰老期 C、穩定期 D、對數生長期 8．微生物分批培養時，在衰亡期（C）。

A、微生物的代謝機能非常不活躍 B、菌體體積增大 C、細胞增殖數大大小于死亡數 D、菌體體積減小 9．適宜細菌生長的pH值一般在（C）左右。A、3.2 B、5.2 C、7.2 D、9.2 10．實驗室常規高壓蒸汽滅菌的條件是（C）。

A．135℃~140℃，5~15秒 B．72℃，15秒

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

A.豆科植物的根中 B.空間的外緣

C.在人的腸中 D.與多數牛肉和魚產品有關

12．微生物純培養過程中，通常在（C）可以獲得最多的菌體或代謝產物。A．延滯期 B．對數期 C．穩定期末期 D．衰亡期 13．嗜冷菌是指適宜于生長（C）的細菌。

A．在無氧環境 B．在pH8或8以上 C．在低溫條件 D．只有病毒存在時 14.在化學消毒劑中，通過凝固蛋白作用殺菌的是(B)。A.新潔爾滅 B.乙醇 C.甲醛 D.拮抗 15．在典型生長曲線中，細胞形態最大的生長期是（A）。A．延滯期 B．對數期 C．穩定期 D．衰亡期 16．在典型生長曲線中，代時最短的生長期是（B）。A．延滯期 B．對數期 C．穩定期 D．衰亡期 17．在典型生長曲線中，細胞產量最高的生長期是（C）。A．延滯期 B．對數期 C．穩定期 D．衰亡期 18．在典型生長曲線中，細胞形態最不規則的生長期是（D）。A．延滯期 B．對數期 C．穩定期 D．衰亡期 19．作接種用的“種子”，最好取自典型生長曲線上（B）的培養液。A．延滯期 B．對數期 C．穩定期 D．衰亡期

20．最適生長溫度簡稱最適溫度，它的確切涵義是（A）最高時的培養溫度。A．生長速率 B．生物量 C．發酵速率 D．積累代謝產物量

21．在微生物發酵過程中，為了更好降低發酵液的pH，可采取的“治本”的方法是（C）。A．加糖并提高通氣量 B．加酸并提高通氣量 C．加糖并降低通氣量 D．加酸并降低通氣量 22．在自然界中，大部分厭氧菌歸屬于（A）。

A．細菌 B．放線菌 C．酵母菌 D．霉菌 23．銅綠假單孢菌屬于（A）。

A．專性好氧菌 B．兼性厭氧菌 C．微好氧菌 D．厭氧菌 24．大腸桿菌屬于（B）。

A．專性好氧菌 B．兼性厭氧菌 C．耐氧菌 D．厭氧菌 25．釀酒酵母屬于（B）。

A．專性好氧菌 B．兼性厭氧菌 C．耐氧菌 D．厭氧菌 26．產甲烷菌屬于（D）。

A．專性好氧菌 B．兼性厭氧菌 C．耐氧菌 D．厭氧菌 27．光合細菌屬于（D）。

A．專性好氧菌 B．兼性厭氧菌 C．耐氧菌 D．厭氧菌 28．梭菌屬的微生物屬于（D）。

A．微好氧菌 B．兼性厭氧菌 C．耐氧菌 D．厭氧菌 29．凡是厭氧菌，其細胞中都缺乏（A）。

A．超氧化物歧化酶 B．過氧化物酶 C．氧化還原酶 D．葡萄糖氧化酶 30．適用于作為厭氧環境指示劑的試劑是（C）。A．美藍 B．孔雀綠 C．刃天青 D．天青 31．（C）細胞中缺乏SOD。

A．釀酒酵母 B．大腸桿菌 C．丙酮丁醇梭菌 D．銅綠假單孢菌 32．在大型發酵工廠中，培養基的滅菌大多采用時間短、效率高的連續加壓蒸氣滅菌法，一般可掌握在（D）溫度下維持5~15s。

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

A．抑制細胞壁合成 B．干擾細胞膜的功能 C．抑制蛋白質合成 D．抑制DNA復制 34．多粘菌素的作用機制是（B）。

A．抑制細胞壁合成 B．干擾細胞膜的功能 C．抑制蛋白質合成 D．抑制DNA復制 35．四環素的作用機制是（C）。

A．抑制細胞壁合成 B．干擾細胞膜的功能 C．抑制蛋白質合成 D．抑制DNA復制 35．絲裂霉素的作用機制是（D）。

A．抑制細胞壁合成 B．抑制RNA合成 C．抑制蛋白質合成 D．抑制DNA復制 36．常用的一種廣譜抗生素是（D）。

A．青霉素 B．鏈霉素 C．慶大霉素 D．金霉素

37．產氫產乙酸細菌（S細菌）與產甲烷細菌（MOH菌株）間的關系是（D）。A．互生 B．拮抗 C．寄生 D．共生

38．兩種微生物之間形成共生關系具有下列特征中（A）。

A．形成一個特殊的共生體 B．在生理代謝上各不相干

C．一種微生物可以逐步殺害另一種微生物 D．其他微生物可以任意代替其中一種微生物 39．干燥可以（C）。

A、殺死微生物營養細胞，甚至其休眠體 B、為微生物提供能量。

C、保存微生物 D、作為一種簡便的殺菌方法。40．生活用水通常用氯氣或漂白粉消毒，原理是氯氣或漂白粉（A）。A、氧化微生物細胞物質 B、增加水的滲透壓以抑制微生物活動

C、能抑制微生物的呼吸作用 D、起到表面活性劑的作用，抑制細菌的繁殖 41．可見光（B）。

A、無論有氧無氧條件下，都可殺死微生物 B、為部分微生物提供能量 C、保護微生物免受病毒感染 D、刺激所有大型真菌子實體的分化 42.酸菜腌制后可以保存相當長的時間，這是人們利用了微生物之間的（C）A.捕食關系 B.寄生關系 C.非專一性拮抗關系 D.專一性拮抗關系。

43.弗來明發現青霉素是由于觀察到在產黃青霉菌菌落周圍不見有革蘭陽性細菌生長，而再深入研究創 造奇跡的。這是人類首次觀察到的微生物之間的（D）A.捕食關系 B.寄生關系 C.非專一性拮抗關系 D.專一性拮抗關系。

44.地衣中的藻類(或藍細菌)為真菌提供碳源，能源和O2，而真菌則為藻類提供礦質營養，CO2和水分，它們之間構成了（B）

A.互利共棲關系 B.共生關系 C.偏利共棲關系 D.競爭關系 45.多種微生物生存于營養豐富條件良好的同一環境時，會競爭（D）A.營養物質 B.水 C.空氣 D.空間 46.微生物之間的寄生關系有（C）

A.隨意性 B.可代替性 C.高度專一性 D.適應性

47.纖維分解菌與自生固氮菌之間由于前者為后者提供碳源，后者為前者提供氮源而構成了（A）A.互生關系 B.競爭關系 C.共生關系 D.寄生關系

48.在活性污泥生物處理系統中，原生動物捕食細菌、酵母、放線菌和真菌孢子等可以（A）A.促進微生物各類群之間的平衡 B.原生動物的無節制繁殖 C.殺死除原生動物外的其他所有微生物 D.促進其他微生物的生長繁殖 49.微生物之間的捕食關系是指（D）

A.一種微生物的代謝產物對另一種微生物的抑制或毒害。

B.一種微生物與另一種微生物利用同一營養而造成一種微生物的生長不良，甚至死亡。C.一種微生物進入另一種微生物體內并依賴于后者生存。D.一 種微生物捕獲吞食消化另一種微生物。

50.土壤淹水后有利于下列微生物的生長的是（B）

A.兼性厭氧細菌 B.專性厭氧細菌 C.好氧性細菌 D.放線菌和霉菌

三、填空題

1、測定微生物細胞總數的方法有 計算器直接計數、電子計數器計數 和 染色涂片計數 ；測定活細菌數的方法有 稀釋培養計數、過濾計數 和 菌落計數 等。

2、在光學顯微鏡下使用 血球計數板 可直接對 藻類、原生動物 的細胞以及 細菌 和 真菌 的孢子進行記數。

3、用平板落菌計數法測定活菌的數量。通常可用兩種制作平板的方法：一是 澆注平板法，適合于對 兼性厭氧菌進行計數；二是 涂布平板法，適合于對 好氧菌或放線菌 進行計數。菌落計數的單位一般用cfu表示，其英文全稱是 colony forming units。

4、典型的細菌生長曲線是以 細菌數的對數 的對數值為縱坐標，以 培養時間 作為橫坐標而繪成的曲線，大致由 停滯期、對數期、靜止期 和 衰亡期 四個階段組成。

5、影響延滯期長短的主要因素有 接種量、接種群體菌齡 和 營養。

6、指數生長期有三個重要的參數，即 代數、代時 和平均生長速率常數。指數期主要有三個特點：代謝旺盛、生長速率常數最大 和 細胞進行平衡生長，細胞形態和生理特性比較一致。

7、導致細菌進入靜止期的主要原因是 營養物質濃度降低，代謝產物大量積累。

8、在典型的生長曲線中，細胞形態多變是在 衰亡期 期，細胞濃度最高是在 靜止 期，細胞RNA含量最高是 停滯 期，代時最短是在 對數 期，細胞的體積最大是在 停滯 期。

9、在微生物的生產實踐中，為獲得優良接種體（“種子”），多取用 對數 期的培養物；為了獲得大量菌體，到取用 靜止 期的培養物；為了取得高產量的次生代謝產物，多取用 衰亡 期的培養物。

10、微生物的連續培養裝置按其控制方式可以分為 恒濁連續培養 和 恒化連續培養 兩類。

11、微生物生長溫度三基點是指 最低溫度、最適溫度 和 最高溫度。按照生長溫度的不同，可將微生物分為 嗜冷菌、嗜中溫菌、嗜熱菌 和 嗜超熱菌。

12、按照微生物與氧的關系可把它們分為五類： 專性好氧微生物、微量好氧微生物、兼性好氧微生物、耐氧厭氧微生物 和 專性厭氧微生物。13、1971年，McCord和 Fridocich提出了一個關于厭氧菌氧毒害機制的 超氧化物歧化酶 學說。其依據是厭氧菌缺乏 超氧化物歧化 酶，一般也缺乏 過氧化氫 酶，因此易受 H2O2和O2 等的毒害。

14、專性好氧菌能在較高濃度分子氧下生長，而未遭受超氧陰離子自由基的毒害，其原因是具有完整的 呼吸 鏈，還含有 超氧化物歧化 酶和 過氧化氫 酶。

15、耐氧菌之所以能在有氧的環境中生存，而不被超氧陰離子自由基的毒害，其原因是其細胞含有

過氧化氫酶和

超氧化物歧化

酶。

16、物理滅菌因素的種類很多，例如 高溫、紫外輻射、電離輻射、微波、超聲波和 干燥等。

17、對培養基進行加壓蒸氣滅菌時，一般采用溫度為 121℃、時間為 15～20min ；對玻璃器皿進行干熱滅菌時，一般采用溫度為 160℃、時間維持 2h ；對牛奶進行巴氏消毒（低溫維持法）時，一般在溫度 63～65℃ 下維持 30min。

18、酒精消毒作用的最適濃度為 70%，苯酚（石炭酸）的最適消毒濃度為 3%～5%。

19、微生物接種時，所用的接種針一般采用 火焰灼燒 法進行滅菌。

20、青霉素、鏈霉素和溶菌酶的作用機制依次為 抑制微生物細胞壁合成、抑制蛋白質合成、破環微生物細胞壁。

21、大多數細菌、藻類和原生動物的最適pH值為 6.5～7.5、放線菌的最適pH值為 7～8、酵母和霉菌的最適pH值為 3～6。

22、微生物之間的相互關系有 競爭關系、互生關系、共生關系、偏害關系、捕食關系 等。

23、微生物之間的拮抗關系可以分為 專一性拮抗 和 非專一性拮抗。

24、微生物之間的競爭關系可以競爭 營養、溶解氧、空間 等。

四、判斷題

1、在微生物生長的遲緩期，細胞快速分裂。（錯）

2、微生物的生長的衰亡期，細胞死亡率超過細胞細胞分裂速率。（對）

3、消毒劑指的是消除所有生物包括微生物的孢子。（錯）

4、干熱滅菌法比濕熱滅菌的效果好，原位干熱適合于玻璃器皿、奶料物質等。（錯）

5、巴氏消毒法是一種消毒方法，如牛奶、啤酒和果汁，但沒有滅菌效果。（對）

6、氯是與蛋白質中的氨基酸反應的氧化劑，改變蛋白質的性質，所以可以殺死微生物。（對）

7、紫外線殺菌主要借助于熱效應。（錯）

8、當溫度達到最低生長溫度以下時，微生物將死亡。（錯）

9、實驗室通常使用血球計數板檢測微生物的總數。（對）

10、血球計數板計數的是活菌數。（錯）

11、處于迅速生長的微生物細胞抵抗物理化學因素的能力要強于靜止期的細胞。（錯）

12、因為耐氧菌的細胞內含有過氧化氫酶和過氧化物歧化酶，所以在一定的氧分壓下，分子氧對其無毒害作用。（錯）

13、在細菌的生長曲線中，穩定期的細胞數目處于穩定，細胞停止增殖。（錯）

14、由于穩定期時的菌體產量最高，因此處于穩定期的微生物是發酵生產中用作“種子”的最佳種齡。（錯）

15、最適生長溫度是指生長量最高時的溫度，或者指發酵速度最高時的溫度。（錯）

16、平板落菌計數法所測得的細菌數包括了環境樣品中的所有的活菌數。（錯）

17、巴氏消毒法是通過加熱方式殺滅液體（啤酒、牛奶等）中的所有微生物。（錯）18、95%的乙醇常用作皮膚和器械的表面消毒。（錯）

19、在細菌的生長過程中，接種量的大小明顯影響生長曲線延滯期的長短。一般而言，接種量越大，延滯期越短，反之則長。（對）

20、專性好氧菌必須在分子氧的條件下才能生長，有完全的呼吸鏈，以分子氧作為最終電子受體，其細胞中不含SOD和過氧化氫酶。（錯）

21.微生物之間的競爭僅僅是為了營養。（錯）

五、問答題

1、簡述縮短延滯期可以采取哪些措施? 答：（1）適當加大接種量；（2）接種處于對數生長期的細胞；（3）接種到營養豐富的培養基；（4）接種沒受到化學物理處理而受到損傷細胞的細菌。

2、溫度與微生物的關系如何？高壓蒸汽滅菌的原理是什么？

答：溫度是微生物的重要生存因子。當在一定的溫度范圍內，隨著溫度的增加時，微生物的生長和代謝功能就會隨之增加，但超過某一最大值后，失活反應開始發生，細胞功能急速下降到零。所以每種微生物都有3種基本溫度：最低生長溫度，低于這種溫度以下不再生長；最適生長溫度，在此溫度時生長速度最快；最高生長溫度，在此溫度以上不可能生長。微生物的最適生長溫度通常靠近最高生長溫度。在適宜的溫度范圍內，溫度毎升高10攝氏度，酶促反應速度將提高1～2倍，微生物的代謝速率和生長速率均可相應提高。

高壓蒸汽滅菌的原理：蛋白質被高溫嚴重破壞而發生凝固，呈不可逆變性，猶如雞蛋煮熟后不能再孵化出小雞一樣。微生物經超高溫處理必然死亡。同時，當用超高溫處理時，使細胞質膜中的脂肪受熱溶解使膜產生小孔，引起細胞內含物泄漏而致死。利用提高壓力使水的沸點升高，以提高水蒸汽的溫度，更加有效地殺滅微生物。

3．從對分子氧的要求來看，微生物可分為哪幾類？它們各有何特點？

答：分為專性好氧型微生物、微量好氧型微生物、兼性好氧微生物、兼性耐氧型微生物、專性厭氧型微生物。特點：（1）專性好氧型微生物：在有氧條件下能正常生長繁殖，它們需要氧氣作為呼吸中的最終電子受體，并參與部分物質河涌。同時，細胞內含有SOD和過氧化氫酶，又能抵抗在利用氧的過程中所產生的有毒物質，如過氧化物、過氧化氫和羥基自由基。通常，環境中的充氧量與好養微生物的生長成正比。代表性微生物包括大多數細菌、放線菌、霉菌、原生動物和微型后生動物、藍藻、真核藻類等。

（2）微量好氧型微生物：在溶解氧的質量濃度為0.5mg/L時生長最好。細胞內也含有SOD和過氧化氫酶，代表微生物有貝日阿托世軍、發硫菌、浮游球衣菌、游泳型纖毛蟲、線蟲等。

（3）兼性好氧微生物：細胞內也含有SOD和過氧化氫酶。既能在無氧條件下，又可在有氧條件下生存。在有氧存在下通常進行好氧代謝，但當氧缺乏時，可以轉變為厭氧代謝，有氧條件下的生長比無氧條件下的生長更旺盛，因而可以看到菌體在整個培養基中都有分布。代表性微生物有酵母菌、腸道細菌、硝酸鹽還原菌等

（4）兼性耐氧型微生物：盡管不需要氧，但可耐受氧，并在氧存在條件下仍能生長。

（5）專性厭氧型微生物：細胞內不含有SOD和過氧化氫酶，對氧敏感，只有在無氧條件下才能生存的微生物，只能生長在氧氣幾乎不能到達的培養基底部附近。代表性微生物有梭菌屬、擬桿菌屬、所桿菌屬、脫硫弧菌屬和所有產甲烷菌。

4、為什么常規活性污泥法用采用靜止期的微生物呢？ 答：因為：（1）、對數生長期的微生物生長繁殖快，代謝活力強，能大量去除污水中的有機物。盡管微生物對有機物的去除能力很高，但相應要求進水有機物濃度高，則出水的絕對值也相應提高，不易達到排放標準。（2）、對數期的微生物生長繁殖旺盛，細胞表面的黏液層和莢膜尚未形成，活動很活躍，不易自行凝聚成菌膠團，沉淀性能差，致使出水水質差。（3）、靜止期的微生物代謝活力雖比對數生長期的差，但仍有相當的代謝活力，去除有機物的效果仍較好，最大特點是微生物積累大量貯存物，強化了微生物的生物吸附能力，其自我絮凝、聚合能力強，在二沉池中泥水分離效果好，出水水質好。

5、pH過高或過低對微生物會產生哪里不良影響呢？用活性污泥法處理污水時為什么要使pH保持在6.5以上呢？ 答：pH過高或過低對微生物產生的不良影響包括：(1)pH過低，會引起微生物體表面由帶負電變為帶正電，進而影響微生物對營養物的吸收。(2)過高或者過低的pH還可影響培養基中的有機化合物的離子作用，從而間接影響微生物。因為細菌表面帶負電，非離子狀態化合物比離子狀態化合物更容易滲入細胞。(3)酶只在最適宜的pH時才能發揮其最大活性，極端的pH使酶的活性降低，進而影響微生物細胞內的生物化學過程，甚至直接破壞微生物細胞。(4)過高或者過低的pH均降低微生物對高溫的抵抗能力。

活性污泥法處理污水時要使pH保持在6.5以上的原因是：在6.5以下的酸性環境不利于細菌和原生動物生長，尤其對菌膠團細菌不利。相反，對霉菌及酵母菌有利。如果活性污泥中有大量霉菌繁殖，由于多數霉菌不像細菌那樣分泌黏性物質于細胞外，其吸附能力和絮凝性能不如菌膠團，如果霉菌的數量在活性污泥中占優勢，會造成活性污泥的結構松散，不易沉降，甚至導致活性污泥絲狀膨脹，就會降低活性污泥整體處理效果，出水水質下降。

6、在培養微生物過程中，培養基的pH為什么會發生變化呢？在生產中如何調控pH？

答：在培養微生物過程中，培養基的pH發生變化的原因：1）微生物在培養基中分解葡萄糖，產生有機酸會引起培養基的pH下降，培養基變酸。2）微生物在含有蛋白質、蛋白胨及氨基酸等中性物質培養基中生長，這些物質可經微生物分解，產生NH3和胺類等堿性物質，使培養基pH上升。3）細胞選擇性吸收陽離

+子或陰離子，也會改變培養基的pH。如用(NH4)2SO4作無機氮源，NH4被菌體吸收，培養基的pH下降；當以-NaNO3為氮源時，NO3被菌體吸收，培養基的pH上升。

生產中調控pH的方法：1）有治標和治本兩種方法調控pH。治標方法：過酸加堿，過堿加酸，加緩沖物質-碳酸氫鈉，碳酸鈉、氫氧化鈉及氨。治本方法：過酸加適當氮源，提高通氣量；過堿加適量碳源，降低通氣量。2）在污水生物過程中，如果處理城市生活污水、污泥中含有蛋白質，可不加緩沖性物質。如果不含蛋白質、氨等物質，處理前就要投加緩沖物質。緩沖物質有碳酸氫鈉、碳酸鈉、氫氧化鈉、氫氧化銨及氨等。以碳酸氫鈉最佳。3）霉菌和酵母菌對有機物具有較強的分解能力。pH較低的工業廢水可用霉菌和酵母菌處理，不需要堿調節pH，可節省費用。

7、在天然環境和人工環境中，微生物之間存在哪些關系？請舉例說明。答：有種內關系和種間關系。種內關系有競爭和互助。不同種間關系包括：

(1)競爭關系：在好氧生物處理中，當溶解氧或營養成為限制因子時，菌膠團細菌和絲狀菌表現出明顯的競爭關系。

(2)原始合作關系（互生關系）：固氮菌具有固定空氣中氮氣的能力，但不能利用纖維素作碳源和能源，而纖維素分解菌分解纖維素為有機酸對他本身的生產繁殖不利，但當兩者一起生活時，固氮菌固定的氮為纖維素分解菌提供氮源，纖維素分解菌分解纖維素的產物有機酸被固氮菌用作碳源和能源，也為纖維素分解菌解毒。

(3)共生關系：原生動物中的纖毛蟲類、放射蟲類、有孔蟲類與藻類共生。(4)偏害關系：乳酸菌產生乳酸使pH下降，抑制腐敗細菌生長。(5)捕食關系：大原生動物吞食小原生動物。

(6)寄生關系：蛭弧菌屬有寄生在假單胞菌等菌體中的種。

8、抗生素是如何殺菌和抑菌的呢？

答：抗生素是通過四個方面殺菌和抑菌的：

(1)抑制微生物細胞壁合成；例如，青霉素先抑制G+菌中肽聚糖的合成，進而抑制細胞壁合成；G-菌細胞壁的肽聚糖含量很低，只受到部分損傷。多氧霉素阻礙真菌細胞壁中幾丁質的合成，故抑制真菌生長。對藻類(細胞壁含纖維素)沒有損害作用。

(2)破壞微生物的細胞質膜；多黏菌素中的游離氨基與G-菌細胞質膜中的磷酸根(PO43－)結合，損傷其細胞質膜，破壞了細胞質膜的正常滲透屏障功能，使菌體內核酸等重要成分泄出，導致細菌死亡。制霉菌素和兩性霉素B是抗真菌劑，與真菌細胞質膜中麥角固醇結合，破壞細胞質膜透性。

(3)抑制蛋白質合成；氯霉素、金霉素、土霉素、四環素、鏈霉素、卡那霉素、新霉素、慶大霉素、嘌呤霉素及春日霉素等都能與核糖核蛋白結合，抑制微生物蛋白質合成。

(4)干擾核酸的合成。爭光霉素〔即博來霉素〕與DNA結合，干擾 DNA復制。絲裂霉素(自力霉素)與DNA分子雙鏈之間互補的堿基形成交聯，影響DNA雙鏈的分開，從而破壞 DNA的復制。放線菌素D(更生霉素)只與雙鏈DNA結合，阻礙遺傳信息的轉錄與RNA的合成。

9、氧氣對好氧微生物有什么作用呢？充氧效率與微生物生長有什么關系呢？

答：氧對好氧微生物有兩個作用：(1)作為微生物好養呼吸的最終電子受體；(2)參與甾醇類和不飽和脂 肪酸的生物合成。

充氧量與與好氧微生物的生長量、有機物濃度等成正相關性。

10、兼性厭氧微生物為什么能在有氧和無氧條件下都能生長呢？

答：兼性厭氧微生物的細胞內既有脫氫酶也有氧化酶，所以，其既能在無氧條件下，又能在有氧條件下生存。在好氧條件下生長時，氧化酶活性強，細胞色素及電子傳遞體系的其他組分正常存在。在無氧條件下，細胞色素和電子傳遞體系的其他組分減少或全部喪失，氧化酶無活性；一旦通入氧氣，這些組分的合成很快恢復。

11、紫外輻射殺菌的作用機理是什么？何謂光復活現象和暗復活現象？ 答：紫外輻射的波長范圍是200～390nm，紫外輻射對微生物有致死作用是由于微生物細胞中的核酸、嘌呤、嘧啶、及蛋白質對紫外輻射有特別強的吸收能力。DNA和RNA對紫外輻射的吸收峰在260nm處，蛋白質對紫外輻射的吸收峰在280nm處。紫外輻射能引起DNA鏈上兩個鄰近的胸腺嘧啶分子形成胸腺嘧啶二聚體，致使DNA不能復制，導致微生物死亡。

一部分受損傷的DNA在藍色區域可見光波長510nm處的光照條件下，DNA修復酶將損傷區域兩端的磷酸酯鍵水解，切割受損傷的DNA，將新的核苷酸插入，由連接酶連結成正常的DNA，叫光復活。受損傷的DNA也可能在黑暗時被修復成正常DNA，這叫暗復活。

六、論述題

1、什么是細菌的生長曲線？有什么特點？在廢水生物處理中有什么應用？

答：將少量細菌接種到一種新鮮的、定量的液體培養基中進行分批培養，定時取樣。以細菌個數或細菌數的對數或細菌干重為縱坐標，以培養時間為橫坐標，連接坐標系上各點成一條曲線，即細菌的生長曲線。典型的細菌的生長繁殖期可分為4個時期：停滯期、對數期、靜止期、衰亡期。

停滯期特點：（1）、生長速率常數為零；（2）、細胞形態變大或增長；（3）、細胞中RNA含量增加、嗜堿性強；（4）、合成代謝活躍，易產生誘導酶；（5）、對外界條件敏感。

對數期特點：（1）、生長速率常數最大，即代時最短；（2）、細胞代謝活力最強；（3）、酶系活躍；（4）、活細菌數和總細菌數大致接近；（5）、細胞的化學組成形態理化性質基本一致；（6）、對環境變化敏感。

靜止期特點：（1）、新生的細菌數和死亡的細菌數相當，細菌總數達到最大值；（2）、活細菌數保持相對穩定；（3）、細胞分裂速度下降，開始積累內含物；（4）、開始產生次生代謝產物；（5）、是生產的收獲期；（6）、芽孢桿菌開始形成芽孢。

衰亡期特點：（1）、細菌死亡速度大于新生成的速度；（2）、細菌少繁殖或不繁殖，或出現自溶現象；（3）、細胞出現多形態，呈畸形或衰退形；（4）、有的細菌產生芽孢。

在廢水生物處理中的應用：水質和性質不同的污（廢）水在生物處理過程中，其活性污泥中的微生物不僅種群不同，而且它們的生長狀態也不同：或處于靜止期，或處于對數生長期，或處于衰亡期，等等。

在污（廢）水生物處理設計時，按污（廢）水的水質情況可利用不同生長階段的微生物處理污（廢）水。如，常規活性污泥法利用生長速率下降階段的微生物，包括減速期、靜止期的微生物；生物吸附法利用生長速率下降階段的微生物；高負荷活性污泥法利用生長速率上升階段和生長速率下降階段的微生物；而有機物含量低，其BOD5與CODCAr的比值小于0.3，可生化性差的污（廢）水，則用延時曝氣法處理，即利用內源呼吸階段的微生物處理。

第二篇：微生物的生長與環境條件答案

第六章

微生物的生長與環境條件答案

一、選擇題 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、判斷題 60990.對 60991.錯 60992.錯 60993.錯 60994.錯 60995.錯 60996.對 60997.錯 60998.錯 60999.錯 61000.錯 61001.對 61002.對 61003.對 61004.對 61005.對

三、填空題

61006.專 性 嗜 冷, 兼 性 嗜 冷。61007.室 溫 , 體 溫。61008.6.5-7.5。61009.7.5-8。61010.5-6。

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

61015.前 者 殺 死 微 生 物 的 營 養 體，后 者 殺 死 所 有 微 生 物 的 細 胞，細 菌 的 芽 胞。

61016.高 溫 殺 菌，化 學 殺 菌，幅 射 殺 菌。61017.低 溫 型，中 溫 型，高 溫 型。61018.慢，冰 凍。

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

61022.70%，2-6ml/M3。

61023.發 生 質 壁 分 離，吸 水 膨 脹 甚 至 破 裂。

61024.分 裂 遲 緩，代 謝 活 躍，菌 數 增 長近于 零。

包 括 61025.細 菌 數 以 幾 何 級 數 增 加。

61026.新 增 殖 的 細 胞 數 與 老 細 胞 的 死 亡 數 幾 乎 相 等，此 時 活 菌 數 最

多。

61027.菌 體 的 死 亡 數 超 過 新 生 數。

61028.滯 留 適 應 期，對 數 生 長 期，最 高 穩 定 生 長 期，衰 亡 期。61029.對 數 生 長。61030.連 續 培 養 法。61031.最 高 穩 定。61032.好 氧，厭 氧。61033.20-25。

61034.加 大 接 種 量 和 采 用 處 于 對 數 生 長 期 的 菌 種 接 種。

。61035.62-63C，30min或 71C，15min。61036.常 壓 80-100℃ 處 理 15-60 分 鐘，37℃ 保 溫 培 養 過 夜，再 同 上 蒸 煮，如 此

連 續 三 天。

61037.5℃，25-37℃，45-50℃。

61038.30 ℃，45-55 ℃，60-75 ℃，溫 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 處、雪 山 等 地。61041.中 溫 型 的。

61042.中 溫 型 的。

61043.計 數 板 計 數 法，涂 片 計 數 法，比 濁 法。

61044.稀 釋平板 計 數 法，濾 膜 培 養 法，稀 釋 培 養 法(MPN 法)。61045.化 學 吸 氧 法，密 閉 容 器 內 反 復 抽 真 空 后 充 N2。61046.10-15℃，25-37℃，45-50℃。61047.恒 濁 法，恒 化 法。

61048.好 氧，兼 性 厭 氧，厭 氧，微 好 氧。61049.乳 酸 菌，乳 酸，腐 生 細 菌。61050.殺 菌，防 腐。61051.低 溫 防 腐，加 無 毒 的 化 學 防 腐 劑，干 燥 防 腐，利 用 微 生 物 產 酸 防

腐。

61052.是 細 胞 的 組 分，是 生 化 反 應 的 介 質，是 吸 收 營 養 物 質 和 分 泌 代 謝

物 的 良 好 溶 劑，能 有 效 地 控 制 細 胞 溫 度。

61053.引 起 細 胞 膜 電 荷 的 變 化，從 而 影 響 微 生 物 對 營 養 物 質 的 吸 收，影 響 代 謝 過 程 中 酶 的 活 性，改 變 環 境 中 營 養 物 質 的 可 給 性 及 有 害 物 質 的 毒 性。

61054.25-30% 61055.丙 酸 鈣

61056.苯 甲 酸 鈉

四．名詞解釋

61057.生 長 是 指 微 生 物 的 細 胞 組 分 與 結 構 在 量 方 面 的 增 加 過

程。61058.從 生 長 到 繁 殖 是 一 個 量 變 到 質 變 的 過 程，這 個 過 程 就 是 發 育。61059.由 細 胞 分 裂 而 引 起 的 個 體 數 目 的 增 加，稱 為 繁 殖。61060.在 有 氧 無 氧 條 件 下 均 能 生 長 的 細 菌。61061.指 在 空 氣 或 氧 氣 存 在 下 生 長 的 微 生 物。61062.在 沒 有 空 氣 或 氧 氣 條 件 下 生 活 的 微 生 物。

61063.經 過 反 復 分 離 純 化 后，在平板 上 挑 取 的 由 單 個 菌 落 繁 衍 的 微

生 物 后 代。

61064.單 個 細 胞 完 成 一 次 分 裂 所 需 的 時 間。

61065.當 細 菌 在 適 宜 的 環 境 條 件 下 培 養 時，如 果 以 培 養 的 時 間 為 橫

座 標，以 細 菌 數 量 變 化 為 縱 坐 標，根 據 細 菌 數 量 變 化 與 相 應 時 間 變 化 之 間 的 關 系，可 以 作 出 一 條 反 應 細 菌 在 培 養 期

間 菌 數 變 化 規 律 的 曲 線，這 種 曲 線 稱 為 生 長 曲 線。

61066.在 一 定 條 件 下(如 10 分 鐘)，殺 死 某 種 微 生 物 的 最 低 溫 度。61067.在 一 定 條 件 下(如 60℃)殺 死 微 生 物 所 需 要 的 最 短 時 間。

61068.將 微 生 物 置 于 一 定 容 積 的 培 養 基 中，經 過 培 養 生 長，最 后

一

次 收 獲，此 稱 為 分 批 培 養。

61069.細 菌 純 培 養 生 長 曲 線 表 明，細 菌 培 養 物 的 最 高 得 率 在 對 數 生

長 期。通 過 控 制 環 境 條 件，使 細 菌 的 生 長 始 終 保 持 在 對 數 生 長 期，從 而 可 以 獲 得 更 多 的 細 菌 培 養 物，這 種 方 法 稱 為 連 續

培 養。

61070.指 能 在 氧 分 壓 低 于 正 常 大 氣 環 境 中 表 現 最 大 生 長 速 度 的 細

菌。

61071.在 分 子 氧 存 在 下 也 能 生 活 的 厭 氧 菌。

61072.二 元 培 養 是 純 培 養 的 一 種 特 殊 形 式。有 些 寄 生 微 生 物 只 能 在

寄 生 微 生 物 體 內 寄 生，必 須 將 寄 生 微 生 物 和 寄 主 微 生 物 培 養 在 一 起，同 時 排 除 其 它 雜 菌。例 如 培 養 蘇 云 金 桿 菌 及 其 噬 菌 體，需 先 在平板 培 養 基 上 培 養 蘇 云 金 桿 菌 的 細 菌 坪，然 后 在 細 菌 坪 上

接 種 蘇 云 金 桿 菌 的 噬 菌 體，經 培 養 后，在 蘇 云 金 桿 菌 的 細 菌 坪 上 出 現 噬 菌 體 感 染 的 透

明 空 斑，這 種 培 養 方 法 稱 為 二 元 培 養。

61073.在 15% 以 上 鹽 濃 度 下 才 能 生 長，最 適 生 長 的 鹽 濃 度 為 25-30% 的

嗜 鹽 菌 稱 為 極 端 嗜 鹽 菌。

61074.采 用 物 理 或 者 化 學 的 方 法 使 微 生 物 處 于 比 較 一 致 的 生 長 發 育

階 段 上 的 培

養 方 法 叫 同 步 培 養。例 如 利 用 孔 徑 大 小 不 同 的 濾 膜，將 大 小 不 同 的 細 胞 分 開 培

養，可 使 同 一 大 小 的 細 胞 處 于 同 一 生 長 階 段。

五．問答題

61075.溫 度 對 微 生 物 的 影 響 可 概 括 為： 適 宜 的 溫 度 有 利 于 微 生 物 的 生 長 高 溫 可 使 菌 體 蛋 白 變 性，導 致 微 生 物 死 亡，常 用 高 溫 進行 消 毒 滅 菌低 溫 對 微 生 物 具 有 抑 制 或 殺 傷 作 用，故 低 溫 用 于 保 藏 食 品

61076.秋 天 之 所 以 容 易 栽 培平菇 是 因 為： 秋 冬 病 蟲 害 少平菇 子 實 體 形 成 溫 度 比 菌 絲 生 長 溫 度 要 低，當 菇 床 菌 絲 長 滿 以 后，適 當 降 溫，(秋 冬 天 降 溫 容 易)，有 利 于平菇 子 實 體 的 形 成。

61077.細 菌 的 純 培 養 生 長 曲 線 分 為 四 個 時 期，即 滯 留 期，對 數 生 長 期，最 高 穩 定 生 長 期 和 衰 亡 期。

滯 留 期 的 特 點 是： 分 裂 遲 緩，代 謝 活 躍。

對 數 生 長 期 的 特 點 是： 細 菌 數 量 以 幾 何 級 數 增 加。

最 高 穩 定 生 長 期 的 特 點 是： 新 增 殖 的 細 胞 數 與 老 細 胞 的 死 亡 數 幾 乎 相 等。

衰 亡 期 的 特 點 是； 活 菌 數 按 幾 何 級 數 下 降。

61078.滅 菌 是 殺 死 所 有 微 生 物

消 毒 是 殺 死 或 消 除 所 有 病 原 微 生 物，達 到 防 止 病 原 菌 傳 播 的 目的 防 腐 是 利 用 理 化 因 子 使 微 生 物 暫 不 生 長

化 療 是 有 效 地 消 除 宿 主 體 內 的 微 生 物

61079.取 載 玻 片 一 塊，用 蠟 筆 在 中 央 畫 出 一平方 厘 米 的 面 積。將 待 測

樣 品 稀 釋 到 一 定 濃 度 后 取 0.01 毫 升 菌 液 滴 在 載 玻 片 上 的 一平方 厘 米 面 積 上。然 后 在 顯 微 鏡 下

計 數 每 個 視 野 的 菌 數(至 少 數 10 個 視 野，計 算平均 菌 數)。將 視 野 的 面 積 算 出 來

后，按 下 列 公 式 計 算 樣 品 中 的 含 菌 數。

平方 厘 米

每克樣品中的含菌數 ＝--------------------? 每個視野的平均菌數?100?稀釋倍數

視 野 面 積

61080.干 重 法 主 要 用 來 測 發 酵 液 中 絲 狀 真 菌 或 放 線 菌 的 生 長 量。

取 一 定 量 的 發 酵 液(如 100 毫 升)過 濾 后 連 同 濾 紙 一 道 烘 干 至 恒 重 后 稱 重，然 后 再 減 去 濾 紙 的 干 重，即 為 100 毫 升 發 酵 液 中 某 種 微 生 物 干 物 質 的 量。

61081.為 了 防 止 微 生 物 在 培 養 過 程 中 因 自 身 的 代 謝 作 用 產 酸 或 產 堿

改 變 環 境 的 pH 值，通 常 在 配 制 培 養 基 時 預 先 加 入 緩 沖 物 質 如 磷 酸 鹽 或 碳 酸 鈣。

61082.用 比 濁 法 測 定 微 生 物 的 數 量 主 要 是 在 工 業 生 產 中 采 用，它 的

特 點 是 快 速。

在 測 定 前 首 先 必 需 繪 制 出 濁 度 與 數 量 的 相 關 曲 線，濁 度 用 光 電 比 色 計 測 定，菌 數 靠 用 稀 釋平板 法 測 定 或 用 計 數 板 測 定。曲 線 繪 好 后，在 生 產 中，只 要 用 比 色

計 測 出 菌 液 的 任 一 濁 度 后 就 可 以 從 曲 線 上 查 出 相 應 的 菌 數。

61083.在 t0時 菌 數 X=100

在 t1 時 菌 數 Y=1000000000

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

在 上 述 培 養 中，該 菌 的 代 時 為 17.3 分 鐘，400 分 鐘 內 共 繁 殖 了23.1代。

61084.原 因 有 三 條：

蛋 白 質 在 有 水 的 條 件 下 變 性 溫 度 比 無 水 時 的 變 性 溫 度 要 低。水 蒸 汽 的 穿 透 力 比 熱 空 氣 的 穿 透 力 強。

水 蒸 汽 有 潛 熱。

第三篇：環境微生物學講稿-第六章 微生物的生長繁殖與遺傳變異

第六章 微生物的生長繁殖與遺傳變異

第一節 微生物生長的測定

? 總菌數的測定

o 顯微計數法

o 電子自動計數器法

o 比濁法

? 活菌數的測定

o平皿菌落計數法

o 試管稀釋法

o 薄膜過濾法

? 霉菌生長的測定

o平皿培養法

o U型管培養法

? 生物量的測定

o 菌體干重的測定

o 菌體含氮量的測定

o 菌體DNA含量的測定

第二節 微生物的生長 一.分批培養

分批培養：把微生物接種于一定容積的培養基中，培養后一次收獲的培養方式。

? 細菌生長曲線

生長曲線:將少量細菌接種到一定容積的新鮮培養液中，在適宜條件下培養，細菌會生長增殖。以培養時間為橫座標，以細菌數的對數為縱座標作圖，即繪得生長曲線。生長曲線可區分為延滯期、對數期、穩定期和衰亡期。

? 緩慢生長期（lag phase）

亦稱遲緩期、延遲期、停滯期、滯后期。

特點：細胞體積增長較快、易產生誘導酶、分裂遲緩；細胞中RNA含量增高，原生質嗜堿性加強；對不良環境條件較敏感。

? 對數生長期（log phase）

又稱指數期（exponential phase）。

細胞數以幾何級數增加，代時穩定。

由于細菌個體數目與時間之間的關系服從對數規律，通常將這一生長時期稱為對數生長期。

代時：細菌完成一次分裂所需的時間。

特點：個體高速增殖，代時最短；活性強，代謝旺盛；菌體大小、個體形態、化學組成和生理特性等相對一致。

? 穩定生長期（stationary phase）

又稱恒定期或最高生長期、靜止期。細胞增殖與死亡達到動態平衡，總數不再增加。

? 特點：個體數目達到最高；細菌活性下降，細胞內逐漸積累貯存物，菌體出現淀粉粒、脂肪球等。芽孢細菌則形成芽孢。

? 衰亡生長期（decline phase）

在穩定期后，由于營養物質缺乏，代謝產物及有毒物質積累，細胞生長受到限制，細胞分裂由緩慢轉而停

止，死亡率增加。

特點：菌體出現畸形或多形態，細胞內產生液泡和空泡，細胞甚至會自溶而消亡。

? 基質濃度對細菌生長的影響

1940年Monod提出了描述比生長速率與限制性基質濃度之間關系的經驗方程（Monod方程）。

μ－比生長速率常數；μ

max

－最大比生長速率常數；S－限制性基質濃度；

KS－半飽和常數（比生長速率達到最大比生長速率一半時的基質濃度）。

S<< KS S>> KS

細胞得率Y，即消耗單位基質所產生的菌體數量。

? 霉菌生長曲線

o

期 停滯生長o

期 迅速生長o

期 衰亡生長

?

二.連續培養

連續培養：連續補料和出料的培養方法。

? ? 恒濁連續培養

恒化連續培養

o 恒化器中培養液的稀釋率

D－稀釋率；F－新鮮培養基的輸入速率；

V－恒化器內培養液的總體積。

o 恒化器中細菌濃度的變化

凈生長速率 = 生長速率 － 流失速率

o 如果μ＞D，則(－dX/dt)凈＞0，恒化器內的細菌濃度不斷升高。

o 如果μ

o 如果μ= D，則(－dX/dt)凈= 0，恒化器內的細菌濃度保持恒定，即細菌濃度處于生長速率等于流出速率的動態平衡狀態。這就是連續培養所要求達到的。

o 恒化器中基質濃度的變化

基質變化 = 基質流入量 － 細菌對基質的消耗量 － 基質流失量

S0－流入的限制性基質濃度；

S－流出的限制性基質濃度。

恒化器中的基質濃度變化也有三種狀況，只有當dS/dt = 0時，流出的基質濃度才能保持恒定。

三.好氧培養 ?

好氧培養方法

? 實驗室常用的好氧培養方法：平板培養；斜面培養；淺層液體培養；液體振蕩培養；通氣攪拌培養。

? 工業生產上常用的方法：鼓風曝氣和機械曝氣

?

曝氣充氧

雙膜理論

在氣-液界面上存在著氣膜和液膜，氣膜外和液膜外分別有空氣和液體流動，處于紊流狀態；氣膜和液膜則處于層流狀態，沒有對流。如果存在氧濃度梯度，空氣中的氧就會沿濃度梯度向氣膜傳遞，氣膜內的氧又會向液膜傳遞，最后進入液體。氣膜和液膜是氧傳遞的主要屏障。

（1）

因為忽略氣膜，液膜直接與空氣接觸，所以液膜外界面上的氧濃度為飽和溶解氧濃度（Cs）。又

因為液膜厚度（Xf）不大，故液膜內Cs與C之間的變化可用線性關系來近似。

（2）

將（2）代入（1）中

（3）

（3）兩側同時除以液體體積

（4）

用

取代

KLa－總氧傳遞系數

從式可看出，在曝氣充氧中，要提高充氧速率（dC/dt），可以從兩個方面著手：① 通過加強液體紊流運動（如攪拌）來減小液膜厚度和加快氣-液界面的更新；選擇適宜的曝氣器來減小氣泡的直徑，增大氣-液接觸面積；最終提高KLa值。② 通過提高氣相中的氧分壓（如采用純氧曝氣、深井曝氣等），提高液膜中的飽和溶解氧濃度（Cs）。

?

好氧微生物的生長

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

四:厭氧培養 ?

創建厭氧環境

? 物理法除氧

o 煮沸法

o 表面封閉法

o 抽真空法

o 無氧氣體取代法

? 化學法除氧 o 焦性末食子酸法

o 特種催化劑法

o 還原法

? 生物學法除氧

?

厭氧微生物的生長

第三節 微生物的遺傳

遺傳性是指親代生物具有將其特征傳給子代的潛力。

變異性是指微生物的遺傳既有穩定保守的一面，也有變異的一面，后者即為遺傳的變異性。

微生物的遺傳特性是通過脫氧核糖核酸(DNA)的生理學表現的。

? DNA與基因

o DNA的化學組成與結構

DNA是脫氧核糖核苷酸組成的大分子，分子量為2.3×10~1×10。

410? 組成：腺嘌呤脫氧核糖核苷酸（A）、鳥嘌呤脫氧核糖核苷酸（G）胞嘧啶脫氧

核糖核苷酸（C）、胸腺嘧啶脫氧核糖核苷酸（T）

? 結構：在一級結構上，由脫氧核糖和堿基形成脫氧核糖核苷，再由脫氧核糖核

苷和磷酸形成單脫氧核糖核苷酸，最后由單脫氧核糖核苷酸通過3’,5’-磷酸二酯鍵連接成直鏈分子。DNA分子內四種堿基的排列順序構成了生物的遺傳信息。DNA二級結構

1953年Watson和Crick提出了雙螺旋結構模型，其要點為：脫氧核糖與磷酸以3’,5’-磷酸二酯鍵交互連接，形成DNA的主鏈并充當DNA的骨架；兩條主鏈再以反向平行的方式組成雙螺旋；主鏈位于螺旋的外側，堿基位于螺旋的內側；螺旋具有固定且一致的直徑。兩條主鏈上的堿基互

補配對，即A與T相配，G與C相配。相鄰的堿基對之間的距離為0.34nm，10個堿基對構成一個螺旋，因此螺距為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）是指生物體攜帶和傳遞遺傳信息的基本單位。它是DNA分子上一段特定的核苷酸序列。按照功能，可分為：①結構基因，轉錄為mRNA、tRNA和rRNA的基因；② 操縱基因，一段可以與有活性的阻遏蛋白結合從而阻止轉錄起始的DNA序列。③ 調節基因，編碼調節蛋白，控制結構基因表達的基因。

? DNA的復制

半保留復制

? RNA的合成

?

第四節 微生物的變異

蛋白質的合成

? 非遺傳型變異

非遺傳型變異是在DNA沒有改變的情況下發生的微生物某些性狀的改變。這類變異是可逆的，一旦條件復原，變異亦消失。這類變異往往涉及細胞群體，即許多細胞同時變異。

? 遺傳型變異

遺傳型變異是由于DNA發生改變而導致微生物某些性狀的改變。這類變異僅涉及個別細胞，不可逆，能相對穩定地遺傳。

基因突變是指DNA上的一對或少數幾對堿基發生改變而引起的性狀改變。o 基因突變的類型

? ? ? ? 形態突變型

生化突變型

致死突變型

條件致死突變型

o 基因突變的機制

? ? 自發突變

誘發突變

? ? ?

堿基對的置換

移碼突變

染色體畸變

? 原核微生物的基因重組

將兩個不同性狀的個體細胞的遺傳基因轉移至一個個體細胞內，使之發生遺傳變異的過程，稱為基因重組（gene recombination）。

o 轉化（transformation）

受體菌直接吸收來自供體菌的游離DNA片段，并整合到自己的基因組中，從而獲得供體菌的部分遺傳性狀的過程，稱為轉化。

o 轉導（transduction）

通過溫和噬菌體的介導，將供體菌DNA片段帶入受體菌中，從而使受體菌獲得供體菌的部分遺傳性狀的過程，稱為轉導。

o 接合（conjugation）通過兩個完整的菌體細胞直接接觸，將供體菌DNA片段（包括質粒）帶入受體菌中，從而使受體菌獲得供體菌的部分遺傳性狀的過程，稱為接合。

1.何謂營養物質、營養和代謝？

2.按照生理需要劃分，微生物需要哪些營養物質？

3.簡述微生物的四種基本營養類型。

4.簡述微生物攝取營養物質的四種基本方式。

5.何謂培養基？簡述配制培養基的原則和培養基的種類。

6.試比較呼吸、厭氧呼吸和發酵的特點。

7.簡述糖酵解途徑和三羧酸循環。

8.簡述測定微生物生長的各種方法。

9.什么叫細菌生長曲線？可分哪幾個生長階段？各有什么特點？

10.微生物有哪些溫度類型？各有何特點？

11.為啥每種生物都有一定的生長溫度范圍？為何高溫微生物耐高溫？

12.簡述高溫消毒或滅菌的方法。

13.何謂嗜酸微生物和嗜堿微生物？

14.根據微生物與氧氣的關系，可將微生物分為幾種類型？為啥厭氧菌對氧氣敏感？ 15.何謂DNA？何謂基因？何謂DNA的雙螺旋結構？

16.簡述原核微生物的基因重組方式。

第四篇：微生物的生長 教案

微生物的生長

教案

第二節《微生物的營養、代謝和生長》-微生物的生長

教學設計

【教學目標】

知識目標

1、微生物群體生長的規律及其在生產實踐中的應用（理解）。

2、測定微生物群體生長的方法（識記）。

3、度、pH和氧等因素對微生物生長的影響（理解）。

能力目標

1.通過細菌生長曲線的學習，提高學生的的圖表對比分析能力。

2.通過細菌生長曲線與種群生長曲線的對比，培養學生歸納與演繹的能力。

情感態度與價值觀

通過微生物的一般生長規律與種群的生長規律的對比，培養學生正確看待一般問題與特殊問題，個性與共性的關系。【教學重點】

（1）微生物群體生長的規律及其在生產實踐中的應用。

（2）溫度、pH和氧等因素對微生物生長的影響。【教學難點】

微生物群體生長的規律及其在生產實踐中的應用。

教學設計

【導入新課】

前面，我們已經學習了微生物的營養與代謝，知道了微生物需要不斷從外界吸收營養物質，通過代謝，獲取能量并合成自身的組成物質，以維持自身正常的生命活動。那么，從代謝的角度來看，當同化作用大于異化作用時，微生物將表現出怎樣的特征？

學生回答：生長的現象。

那么什么是微生物的生長呢，我們一般是如何來研究微生物的生長的呢？

這就是本節課我們所要學習的內容——微生物的生長。【推進新課】

微生物的生長包括微生物細胞體積的擴大與細胞數目的增多，由于大多數微生物細胞體積較小，個體質量較輕，微生物的個體生長不易觀察；同時由于微生物繁殖速度一般較快，因而通常以微生物的群體為單位來研究微生物的生長。

那么，微生物的群體生長會具有怎樣的特征呢？群體生長狀況是否具有一定的規律？假如有的話，這是怎樣一種規律？研究這一規律具有怎樣的現實意義呢？接下來我們一起來學習

學習目標一：微生物群體生長規律

教師分析：由于在自然環境下微生物群體生長受到非生物影響、種內關系、種間關系等多種因素的綜合影響其群體生長的狀況多變而復雜，往往難以描述，因而，從實際工作的角度出發，微生物的群體生長狀況的研究一般是置于人工控制的條件下進行的。那么，我們如何來描述 細菌的生長曲線呢？

師生共同總結：從細菌接種到培養基中開始到培養基中的細菌群體死亡的動態變化，可以分為調整期、對數期、穩定期、衰亡期四個重要時期。

教師強調：微生物的群體生長曲線是種群內個體生長的一個頻率統計，反應的是微生物種群概念上的數量變化特征，因而并非是該時期的所有個體均具有相應的特征。

教師設置問題情景，引導學生思考：細菌生長曲線是運用數學模型研究群體生長規律的一種方法。那么，我們一般是按怎樣的標準來劃分各區段的？具體而言，不同區段究竟蘊涵了怎樣的生物學含義呢？

師生互動，教師利用投影，呈示下述表格，使學生明確需要研究的問題。

（1）調整期

細菌剛被接種到培養基上時，對新環境有一個短暫的調整或適應的過程，一般不立即進行分離的情景，同時反映細菌的形態結構等特征，教師對調整期的時間、群體生長速率、細胞的形態結構與生理特征、實踐意義等方面的問題總結如下：

①時間：從細菌剛被接種到培養基上開始，到細菌開始進入快速分裂為止。②生長速率：幾乎為零，細胞數目幾乎不變。③細胞的形態結構：細菌細胞體積增長較快。

④細胞的生理特點：細菌代謝活躍，是合成初級代謝產物量最多的時期；細菌細胞內大量合成細胞分裂所需的酶、ATP及其他細胞成分，為下一階段的細胞分裂作準備。

⑤影響該階段長短的相關因素：

Ⅰ菌種：若把對數期的菌種接種到培養基上時，可相對縮短調整期；若把穩定期或其他時期的菌種接種到培養基上時，則調整期相對較長。

Ⅱ培養基：若培養基的理化性質與原先菌種的培養基比較相似，則調整期時間較短；若培養基的理化性質與原先菌種的培養基相差比較大，則調整期時間較長。

（2）對數期

學生分析觀察、討論： ①時間

教師提問：我們一般把哪一個階段稱為細菌群體生長的對數期呢？

學生回答：從細菌開始快速分裂開始，到培養基中細菌的群體數目不再增加，保持動態穩定為止。

②生長速率

教師提問：在細菌群體生長的對數期階段，群體生長速率具有怎樣的特征？ 學生回答：速率最快，細胞數目以幾何級數增加；可以用Bn總=Bn×2來描述。③細胞的形態結構 教師提問：那么，大多數細菌的細胞在這一階段具有怎樣的形態結構與生理特征呢？

學生回答：形態特征最為穩定，細菌生理特征比較穩定，代謝旺盛，細菌細胞內各種組分，特別是核糖體數量劇增，此階段的代謝容易受到周圍環境條件的影響。

④影響階段長短的相關因素

教師提問：影響這一階段時間長短的相關因素有哪些呢？ 學生主要從以下幾方面展開討論： Ⅰ菌種：該種細菌的遺傳特性；

Ⅱ培養基：培養基的各種理化性質（如培養基化學成分與PH、T、氧氣）是否適宜； Ⅲ溫度：溫度通過影響酶活性來影響微生物的新陳代謝速率，從而影響對數期的長短。

⑤造成該階段特征的主要原因 學生討論：略。

教師提問：從生態學角度來看，造成細菌群體生長的對數期的主要原因有哪些呢？ 學生討論：略。

總結：培養基中營養物質充分，空間充裕，種內斗爭不劇烈；培養基中的PH、T、氧氣等條件適宜，微生物新陳代謝旺盛，能量供應充足，培養基中一些有害的代謝產物尚未開始積累；微生物種群的出生率大于死亡率，種群密度增加。

⑥實踐意義

教師講述：這一階段在生產實踐上具有相當重要的意義，例如控制對數期。那么，為何要在生產過程中根據生產實際需要，控制微生物群體生長的對數期呢？

學生討論：略。

教師分析：以酵母菌發酵產生酒精而言，如果對數期過長，營養物質量消耗過多，會導致下一個階段微生物積累的代謝產物減少；如果對數期過短，培養基中的菌體數目比較少，也會導致下一個階段微生物積累的代謝產物減少。

（3）穩定期

學生通過對信息的觀察、分析與討論，對穩定期的時間、群體生長速率、細胞的形態結構與生理特征等方面的問題總結如下：

①時間：從培養基中細菌的群體數目不再增加，保持動態穩定開始，到培養基中細菌群體數目開始減少為止。②生長速率：分裂速率相對對數期下降，死亡速率上升，細胞數目動態平衡，活細菌數目達到最高峰。

③細胞的形態結構：某些產芽孢細菌在這個時期開始產生芽孢。

細胞的生理特點：細菌細胞內開始大量積累代謝產物，特別是次級代謝產物。④影響該階段長短的相關因素：菌種、培養基理化性質、溫度等因素。⑤造成原因：

Ⅰ培養基中營養物質在對數期被大量消耗，同時由于培養基中細菌的種群數目達到最你 大，種內斗爭劇烈，導致個體死亡率上升，出生率下降。

Ⅱ因為微生物長時間代謝，導致培養基中的PH、T、氧氣等理化性質發生改變，微生物新陳代謝速率下降，能量供應不足，細菌細胞生長、分裂速度下降。

Ⅲ培養基中一些有害的代謝產物開始積累，影響微生物生長。⑥實踐意義——延長穩定期：

教師提問：為什么延長穩定期可以提高發酵工程的產量呢？生產中該如何來進行合理控制，以延長穩定期呢？

學生小組討論后，總結：Ⅰ進入穩定期以后，包括抗生素在內的多種次級代謝產物開始大量積累，如果適時補充營養物質，排出有害的代謝產物，則可延長穩定期，提高代謝產物的產量。Ⅱ延長穩定期的方法有很多，其中微生物的連續培養是一種比較常用的辦法。

在穩定期后，細菌群體生長將進入什么時期呢？（4）衰亡期

教師提問：什么叫衰亡期？

學生回答：在穩定期之后，隨著培養的繼續進行，細菌群體的死亡速率大于繁殖速率，培養基中細菌群體的數目開始急劇下降，這一階段稱為衰亡期。

教師提問：該時期的微生物群體、微生物細胞個體有怎樣的特點？在生產實踐中有何應用價值？

學生總結：

時間：從培養基中細菌的群體數據急劇減少開始，到培養基中細菌種群消亡為止。生長速率：死亡速率超過繁殖速率，導致培養基中細菌群體的活細胞數目不斷下降。細胞的形態結構：細胞出現了多種形態，甚至畸形。細胞的生理特點：有些細菌開始解體，釋放出代謝產物。影響該階段長短的相關因素：1菌種：產芽孢的細菌其芽孢比代謝活躍的營養細胞更易于存活。2培養基梨花性質、溫度等因素

造成該階段特征的原因：1.培養基中營養物質進一步被大量消耗，同時由于培養基中細菌的種內斗爭進一步加劇，導致個體死亡率急劇上升，出生率急劇下降。

2.因為微生物長時間代謝，導致培養基中的PH、T、氧氣等理化性質發生改變，微生物

微生物新陳代謝速率下降，能量供應不足，細菌細胞生長、分裂速度下降 3.隨著部分細菌細胞的裂解，培養基中一些有害的代謝產物大量累積，影響微生物生長。

實踐意義：延長衰亡期

通過補充營養和能源、中和環境毒性，可以減緩細胞死亡速率，延長細菌群體的存活時間。

學習目標二：微生物群體生長規律的應用

1.酒精生產中，設法縮短調整期，控制對數期，以便在短時間內獲得最大的產量。2.醫學上，要通過細菌染色來鑒定細菌，通常采用對數期的菌體，因為這一階段的細菌細胞生理特征最穩定

3.工業上產生酵母，通常在穩定期收集菌體，因為這一時期菌體數目最大。學習目標三：影響微生物生長的環境因素 1．溫度：

微生物生長最旺盛時的溫度叫最適生長溫度。

在最適生長溫度范圍內，微生物的生長速率隨溫度的上升而加快；超過最適生長溫度后，微生物的生長速率會急劇下降，這是由于細胞內的蛋白質和核酸等發生了不可逆的破壞。2．pH：

超過最適pH范圍以后，會影響酶的活性、細胞膜的穩定性等，從而影響微生物對營養物質的吸收等。多數細菌的最適pH為6.5～7.5，真菌的最適pH為5.0～6.0。3．氧：

環境中氧含量的狀況，對不同代謝類型的微生物群體的生長，具有不同的影響。按照微生物對氧含量的要求可分為好氧型微生物、厭氧型微生物和兼性厭氧微生物。【反饋練習】

1．(2004廣東生物)將少量的某種細菌接種到恒定容積的液體培養基中，并置于適宜的條件下培養，定期取樣統計細菌的數目。如果以時間為橫坐標，以細菌數目的對數為縱坐標作圖，可以得到細菌的生長曲線。曲線中，細菌數量變化較大的時期為（）A．衰亡期和調整期 B．調整期和穩定期 C．對數期和衰亡期 D．穩定期和對數期

2、（2005北京春理綜）將酵母分為a、b、c、d四組，用不同的方式培養，其種群增長曲線如圖所示。請據圖回答下列問題。

（1）a呈現____型增長，該種群的生長在20h之前處于____期，20h－40h處于_____期。（2）d呈現_______型增長，在100h－200h，d的增長率趨于______________。若在現有條件下繼續培養，其種群數量趨于____________。（A增多 B減少）

（3）隨著更換培養液的時間間隔的延長，酵母種群的增長率趨于_________，其可能的限制因素是________不足和__________的積累。

【答案】（1）J 調整 對數

（2）S 0（或零）B（或減小）

（3）降低（或減小）營養

有害代謝產物（或有害產物）【板書設計】

第二節 微生物的生長

一、微生物的的群體生長規律

1.調整期 2.對數期 3.穩定期 4.衰亡期

二、微生物群體生長規律的應用

三、影響微生物生長的環境因素

1.溫度 2.PH 3.氧

第五篇：微生物的培養與生長

第四章

微生物的培養與生長

所有生物為了生存都必須不斷地從外界環境中吸收所需的各種物質從中獲得 原料和能量以便合成新的細胞物質，生物所需的這些物質稱之為營養物質。生物吸收利用營養物質的過程一般稱為營養。營養物質是生物進行一切生命活動的物質基礎，失去這個基礎，一切生物都無法生存，微生物也不例外。可見，營養對微生物的重要性。

第一節 微生物的營養

一、微生物細胞的化學組成

分析微生物細胞化學組成是了解微生物營養物質的基礎。主要成分：C、H、N、O和無機成分。其中主要是水分、蛋白質、碳水化合物、脂肪、核酸和無機鹽。水分占90-97，其余占3-10%。

二、營養物質及其生理功能

微生物所需的營養物質，主要包括碳素化合物、氮素化合物、水分、無機鹽類和生長素。這些物質對微生物的生命活動主要有三方面的作用：

（1）、供給微生物合成細胞物質的原料；（2）、合成代謝和生命活動所需的能量；（3）、調節新陳代謝。

（一）、碳源

碳源主要用來供給菌體生命活動所需的能量，構成軍菌體細胞及代謝產物。常用的碳源有：糖類、脂肪和某些有機酸、部分醇類。

在某些特殊情況（如碳源貧乏），蛋白質水解產物或氨基酸等也可以被某些菌種作為碳源使用。由于菌種所含煤系統并不完全相同，所以，各種菌能利用的碳源亦不相同。

葡萄糖、麥芽糖、乳糖等單糖和雙糖是絕大部分細菌、酵母菌、放線菌及霉菌可利用的碳源，大多數霉菌、放線菌和部分細菌可直接利用糊精和淀粉作為碳源。

（二）、氮源

氮源主要用來構成菌體細胞物質（如氨基酸、核酸、蛋白質）和含氮代謝產物。常用的氮源可分為兩類：有機氮源和無機氮源。黃豆餅粉、花生餅粉、棉籽餅粉、玉米漿、蛋白胨、魚粉等屬于有機氮源；氨水、硫酸銨、尿素、硝酸鈉、硝酸銨和磷酸氫二銨等為無機氮源。

（三）、水

水是微生物體內外的溶媒，只有通過水，微生物所需要的營養物質才能進入細胞，也只有通過水其代謝產物才能排出體外。另外，水也可以直接參加代謝作用，如蛋白質、碳水化合物和脂肪的水解作用都是在水參與下才能進行的。

（四）、無機鹽

無機鹽也是微生物生長所必不可少的營養物，其中又可分為主要元素和微量元素兩大類。主要元素微生物需要量大，有P、S、Mg、K、Ca、Na等，它們參與細胞結構物質的組成，有調節細胞質pH值和氧化還原電位的作用，有能量轉移、控制原生質膠體和細胞透性的作用。微量元素有Fe、Cu、Zn、Mn、Co等，它們的需要量 雖然極微，但往往強烈地刺激微生物的生命活動。它們或是酶活性基的組成成分或酶的激活劑。

（五）、生長因子

有些微生物在含有碳源、氮源、無機鹽的培養基中仍不能正常生長，如在培養基中加入某種組織（或細胞）提取液時，則微生物生長良好，說明這種組織中含有某些微生物生長所需的生長因子。凡是微生物生長所不可缺少的微量有機物都稱為生長因子。包括維生素、氨基酸、嘌呤、嘧啶及其衍生物。

這些物質之所以稱之為生長因子，是由于某些微生物自己不能合成之，必須由外界提供。它不是一切微生物所必需的。

第一類是不需要外源供給的微生物，像自養型細菌和廣泛分布的一些腐生性細菌和霉菌，它們自己可以合成這些物質，以滿足自身 的需要。

第二類是缺乏自制一種或兩種能力的微生物，如金黃色葡萄球菌需要硫胺素，根瘤菌需要生物素。這類微生物中有些種類，當外界供給所需要的前體物質，亦能滿足需要。

第三類為對多種維生素、氨基酸、堿基都缺乏合成能力的微生物，在培養基中提供水解蛋白質和織物組織液才能生長（如麥芽汁、酵母汁）。

維生素作為酶的活性基團起催化作用。氨基酸是組成蛋白質的結構物質，嘌呤、嘧啶是合成核苷酸的主要物質。

三、微生物的營養類型

由于各種微生物的生活環境和對物質的利用能力不同，它們對營養的需要和代謝方式也不盡相同，根據微生物所需要的營養和能量的不同，尤其是碳素營養來源的不同，可把它們分成自養微生物和異養微生物兩大類。

自養型微生物：能利用簡單的無機物作為營養物質進行生長繁殖，能以CO2或碳酸鹽為碳源，以氨或硝酸鹽為氮源，在體內合成有機物，不需要外界供給有機物。

異養型微生物：只能用現成的有機物作為碳源，如單糖、雙糖、淀粉、纖維素、有機酸等，另外，根據能量來源不同，又可分為兩種類型。即光能營養型和化能營養型。光能營養型能利用光能。化能營養型是來自物質氧化過程釋放的能量。

根據碳素來源和能量來源可分四種類型。

（1）、光能自養型：這類微生物利用日光作為其生活所需的能源，利用CO2作為碳源，以無機物為供氫體來還原CO2,合成細胞有機物質。如藍細菌（光合細菌）。

（2）、光能異養型：有少數微生物種類具有光合色素，能利用光能把CO2還原為碳水化合物，但必須以某種有機物為CO2同化中的供氫體。如紅螺菌屬利用丙醇作為供氫體，積累丙酮。

（3）、化能自養型：能利用氧化無機物時產生的能量，把CO2還原成有機碳水化合物。如硝化細菌、鐵細菌等。

（4）、化能異養型： 能源來自有機物 的氧化或發酵產生的化學能，以有機物為碳源，以有機或無機氮為氮源。這類微生物的種類最多。

四、微生物對營養物質的吸收方式

微生物對營養物質的吸收取決于細胞膜的結構和生物功能。細胞膜是一層具有高度選擇性的半透膜，控制營養物質及 代謝產物的進出細胞。細胞膜上有豐富的酶，這些酶與物質的吸收和排泄有關。微生物對營養物質吸收的機制有四種：

1、被動擴散：由高濃度向低濃度擴散。

2、助長擴散：有載體蛋白參加。

3、主動運輸：從低濃度向高濃度擴散，需要能量和載體蛋白。

4、基因轉移：通過磷酸化轉移。

五、培養基

微生物的生長和繁殖需要一定的營養物質，根據微生物對營養物質的需要，經過人工配制適合比同微生物生長、繁殖或積累代謝產物的營養基質就成為培養基。培養基的主要用途為：促使微生物生長與繁殖，用于微生物純種分離、鑒定 和制造微生物制品等。

（一）、培養基的類型

由于各種微生物所需要的營養物不同，所以培養基的種類也有很多種，估計可有數千種之多，但大致可以分為以下幾類。

1、根據營養物質來分

（1）、合成培養基：是由已知化學成分及數量的化學藥品配制而成的。這種培養基成分精確，重復性強。但價格高，一般多用于實驗室內供研究有關微生物的營養、代謝、分離和鑒定生物制品及選育菌種用。

（2）、天然培養基：采用化學成分還不十分清楚或化學成分不恒定的天然有機物，可用組織提取液等。如牛肉膏、酵母膏、麥芽汁、蛋白胨、牛奶、血清等。玉米粉、馬鈴薯配制方便、經濟，運用于實驗室和生產。

（3）、半合成培養基：在天然有機物的基礎上，加入一些化學藥品，以補充無機鹽成分，使其更能充分滿足生長需要。該培養基是使用最多的培養基。

2、根據培養基物理性狀分

（1）、固體培養基：在液體培養基中加入2%瓊脂，成為固體狀，用于菌種保藏、分離、菌落特征觀察、計數等。

（2）、液體培養基：一般用于生產。

（3）、半固體培養基：加入0.35%-0.40%瓊脂。

3、根據培養基的用途來分

（1）、基礎培養基：滿足一般微生物生長需要的營養物質。

（2）、加富培養基：在培養基中加入額外的營養物質，使某些微生物在其中生長，而不適合其它微生物生長。通常加入血、血清、動植物提取液。

（3）、選擇培養基：在培養基中加入某些化學藥品以抑制不需要的微生物生長，而促進需要的微生物生長，往往加入一些抑菌劑或殺菌劑。

（4）、鑒別培養基；根據微生物能否利用培養基中的某種成分，依靠指示劑的顏色反應，借以鑒別不同種類的微生物。

（二）、培養基配制的原則

1、根據微生物的營養要求配制；

2、注意營養成分的比例；

3、培養基的pH值；

4、氧化還原電位。

第二節

微生物的生長

一、微生物的生長

微生物在適宜的環境中，按照自己的代謝方式，不斷地吸收營養物質，進行新陳代謝，即進行同化作用和異化作用。如果同化作用大于異化作用，細胞會增大，細胞的體積逐漸增加，這就是生長。細胞的生長有一定限度的，當增到一定限度時，細胞就開始分裂，形成兩個基本相似的子細胞，子細胞又可重復進行生長和分裂。細胞分裂形成子細胞，使個體數目增加，這就是分裂。從生長到繁殖的過程也就是由量變到質變的 發展過程，這一質變過程叫發育。微生物在比較合適的條件下，能正常生長和繁殖。當環境發生某些變化，此變化超過了微生物能適應忍受的程度時，微生物的生命活動就會受到抑制而發生變異，甚至死亡。

細菌的生長的標志：以群體數目的增加作為生長標志。因為很難將生長與繁殖分開。

放線菌和霉菌：是以菌絲的伸長和分枝表現為生長的。

對于微生物的應用，不論是在食品和其他方面的應用，主要是利用它的菌體，及其產生的代謝產物和酶類，而這與微生物的生長是密切相關的。所以了解和掌握微生物的生長特性是很有必要的。

二、微生物的純培養

目的是從混雜狀態中純化分離細菌，是研究利用微生物的基礎，通常采用以下方法：

1、稀釋平板法；

2、劃線法；

3、單細胞分離法；

4、選擇培養基分離法。

此部分試驗指導中也有，在此簡單介紹。

三、微生物生長的測定

（一）、單細胞的微生物是指細菌和酵母菌等，它們的生長量不是測定細胞大小，而是測定群體增長量。方法如下：

1、全數測定

所謂全數測定，即是培養一定時間后測定細胞的總數。其數量既包括活的細胞，也包括死的細胞。

（1）、計數器法：采用血球計數板。

（2）、染色涂片計數法：取定量菌液將其涂布于1cm2的面積內，染色、鏡檢、計數。

（3）、比濁法：是測定菌液中細胞數的快速方法，原理是菌液中細胞量越多，濁度越大。用未知細胞數的菌液和已知細胞數的菌液相比，來求出未知細胞數菌液中的細胞數。

2、活菌計數法：測定活菌數。（1）稀釋平板法：取待測的細胞懸液作一系列的稀釋，稀釋級數越高，稀釋液中含細胞數愈少，也就越易在培養皿上顯出單個菌落。

（2）、液體稀釋培養法：采用統計學原理進行測定，如大腸菌群的測定，采用此方法。

（二）、多細胞微生物生長的測定

以菌絲生長的長度或菌絲增加的重量作為生長指標。最簡單的方法是將酶菌接種在培養皿內固體培養基中央，在一定時間內測定菌落的直徑或面積。對生長速度快的霉菌，可每24h測量一次。可求出菌絲的平均生長速度。

（三）、細胞物質的測定

測量活菌或死菌。

1、干重法：過濾或離心，烘干稱重。

2、含氮量法：細胞的蛋白質含量比較穩定。而氮又是蛋白質的重要組成。因此，測定微生物細胞的含氮量來表示其生長情況。

四、生長曲線

是指細菌等單細胞微生物，以細胞增長數的對數值為縱坐標，以培養時間為橫坐標作圖時，可以繪出一個曲線，此曲線稱為生長曲線。

細菌純培養的生長曲線：由于細菌各個時期生長繁殖速度不同，所以，生長曲線又可分為延遲期、對數期、穩定期和衰亡期。

（一）、延遲期

少量的細菌接種到新鮮培養基后，開始時，細胞一般不立即進行繁殖。因此，它們的細菌數幾乎不增加，甚至還有減少。生長曲線中的這一段時間稱為延遲期。

處于延遲期的細菌體積增長較快，特別是在此期的末期。

延遲期的出現可能是因為細胞在新的環境中，需要合成新的必需的酶、輔酶或某些中間代謝產物，或者為了適應新環境而出現的調整代謝的時間。延遲期的長短與菌種的遺傳性、菌齡及移種到新鮮培養基前后所處的環境條件是否相同等因素有關。

繁殖速度較快的菌種接種時，其延遲期也較短，甚至檢查不到延遲期；接種到同樣組成的培養基比接種到組成不同的培養基中，其延遲期要短些；增大接種量可縮短甚至消除延遲期。

由于延遲期的長短能影響微生物的正常生長周期，在發酵工業生產中延長生產周期，會降低設備的利用率。所以，生產實踐中總是設法縮短延遲期。為此，采取的措施有：

（1）、增加接種量；（2）、用對數生長期的菌種；（3）、用健壯的菌種；

（4）、在種子培養基中加入發酵培養基中的某些成分；（5）、采用最適種齡等。

（二）、對數期

在延遲期末，細胞開始出現較大量的分裂，培養基中的菌數急劇增加，進入了對數期。在此期內，如用菌數的對數與培養時間作圖時，則該線呈一條直線，此期為對數期。

對數期的菌數按幾何級數增加。即1個細菌繁殖幾代，產生2n個細胞。對數生長期的菌體代謝活躍，消耗營養多，生長速率高，個體數目顯著增多。另外，群體中的細胞化學組成與形態、生理特征等比較 一致，這一時期的菌種 很健壯，因此，在生產上常用它作為接種的種子。

實驗室也多用對數期的細胞作為試驗材料。通常對數期維持的時間較長，但它也受營養及環境條件所左右。

（三）、穩定期

在一定的培養液中，細菌不可能按對數期的高速率無限地生長繁殖，這是由于對數期中細菌的活躍生長已經消耗了大量的營養物質，所以，在對數期末，細菌生長速率逐漸下降，死亡率大量增加，以致使新增值的細胞數與死亡的細胞數趨于平衡，因此活菌數保持相對的穩定，成為穩定期。

處于這個期的細胞生活力逐漸減弱，開始大量儲存代謝產物。同時，也積累了許多不利于微生物活動的代謝產物。由于微生物的生長改變了它自己的生活條件，出現了不利于細菌生長的因素，如pH值、氧化還原電位等，致使大都數芽孢桿菌在這個生長階段形成芽孢。

由于穩定期有大量代謝產物積累，人們要獲得其代謝物質，可在這一時期提取。在此穩定期內，活菌數達到最高水平。如要得到大量菌體，也應在此期開始收獲。穩定期持續時間長短取決于菌種的繁殖與衰亡的數量之比。環境條件對穩定期的長短也有影響。

（四）、衰亡期

穩定期后，如再繼續培養，細菌死亡率逐漸增加，以致使死亡數大大超過新生數，總的活菌數明顯下降，即死亡期。其中，有一階段活菌數以幾何數下降。因此，也稱為對數衰亡期。

這個時期，細菌菌體常出現多種形態，包括畸形和衰退型，因此，此期的菌種不宜作種子。

微生物中單細胞生長曲線，反映了一種微生物在某種生活環境中（試管、搖瓶、發酵罐）的生長、繁殖和死亡的規律。研究生長曲線既可為研究營養和環境條件提供理論依據，又可用來調控微生物的生長發育。

霉菌的生長也有延遲期、穩定期和衰亡期。由于它們不是單細胞微生物，所以它們的繁殖不按幾何級數增加，故而沒有對數生長階段。

五、連續培養

1、分批培養：在培養微生物時。將微生物置于一定容積的定量培養基中培養，稱為定量培養。

2、連續培養：是在微生物的培養過程中，不斷地供給營養物質，并排除老菌液，讓培養的微生物相對地維持較長時間的對數生長期，以利于提供較多的對數生長細胞。在發酵工業上，可提高發酵率和自動化水平，減少動力消耗并提高產品質量。有三種方法：

（1）、恒濁連續培養法；（2）、恒化連續培養法。

連續培養法在工業生產上稱為連續發酵。我國在丙酮、丁醇、酒精的生產以及檸檬酸的發酵上已采取了連續發酵法，縮短了發酵周期，效果良好。連續發酵的最大優點是取消了分批發酵中各批之間的間斷時間，縮短發酵周期，提高設備利用率。再者，連續發酵便于工業生產，自動化控制，產物均一，產量高。但是在工業化生產中連續發酵容易發生雜菌污染及菌種退化等問題。

第三節

環境條件對微生物的影響

外界環境對微生物的作用有三種情況：

（1）、外界環境條件適宜時，微生物生長旺盛，代謝作用加速；（2）、外界環境條件不太適宜時，微生物生長緩慢，代謝作用受到一定程度的抑制；

（3）、外界環境不適宜的情況達到微生物難以忍受的程度，這時，微生物生命活動受到嚴重的影響，可能發生變異或死亡。

人們控制和調節微生物所處的環境條件的目的是要促進某些有益微生物的生長，發揮它們的有益作用；抑制和殺死那些不利于人類的微生物，并清除它們的有害作用，如防止食品的腐敗變質等。

了解以下常用的幾個概念；

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

（3）、滅菌（Sterilization）：殺滅物體上所有的微生物，包括病原微生物及非病原微生物。

（4）、商業滅菌：是從商品的需要出發對食品進行的滅菌，指食品經過殺菌處理后，按一定的檢驗方法檢不出活的微生物或者僅能檢出極少數的非病原微生物，而且，它們在一定的保存期內不至于引起食品變質腐敗。

（5）、無菌（Asepsis）：即無活的微生物存在。如無菌操作。

（6）、死亡（dead）：是指微生物不可逆的喪失了生長繁殖的能力，即使再放到合適的環境中也不再繁殖。

環境因素包括：物理條件、化學條件和生物條件

一、溫度

溫度是影響生物機體的最重要的因素之一。溫度的變化影響著微生物的細胞中生化反應速度。

熱力致死時間（Thermal Death Time TDT）：是指在特定的條件和特定的溫度下，殺死一定數量微生物所需要的時間。

D值（Decimal reduction time）在一定溫度下加熱，活菌數減少一個對數周期（即90％的活菌被殺死）時，所需要的時間（min）。

Z值：如果在加熱至死曲線中，時間降低一個對數周期（即縮短90％的加熱時間）所需要升高的溫度（oC）。

F值：在一定的基質中，其溫度為121.1 oC，加熱殺死一定數量微生物所需要的時間（min）。

高溫滅菌分為干熱滅菌和濕熱滅菌。

（一）、干熱滅菌（diy heat sterilization）

主要用于玻璃器皿和金屬器械的滅菌。

1、火焰滅菌：直接利用火焰燃燒殺滅微生物。該方法滅菌迅速、徹底。

2、加熱空氣滅菌：將空氣加熱達140-160oC，保持1-2h。

（二）、濕熱滅菌（moist heat sterilization）

1、煮沸滅菌：煮沸溫度接近100 oC，保持15-30min，可殺死微生物的營養體，若要殺死芽孢，則需要2-3h，此法適用于可以浸泡在水中的物品，如食品、器材、衣物等。

2、間歇滅菌（vfractional sterillization或tyndallization）：用蒸汽加熱滅菌溫度不超過100 oC，每日一次，每次加熱30min，連續三次。

3、巴氏消毒（pasteurization）：有些食品或物品在高溫下會受到不同程度的損害，不宜用過高的溫度滅菌，可采用較低的溫度進行滅菌，條件是62-63 oC，30min；或72 oC，15s。適用于殺死食品中的病原菌。

4、高壓蒸汽滅菌（normal autoclaving）：1kg/cm2，121.5 oC，15-30min。

5、超高溫瞬時殺菌法（Ultra high temperature short time，UHT）：滅菌溫度132-150 oC，3-5s，可殺死微生物的營養細胞和耐熱性強的芽孢細菌，但污染嚴重的鮮乳在142 oC以上殺菌效果才好。

二、濕度

干燥能引起微生物細胞內蛋白質變性和鹽濃度增高，這是抑制微生物生長或促進其死亡的主要原因。

三、滲透壓

嗜鹽微生物、嗜糖微生物的概念。

除以上耐高滲微生物之外，一般來說，18%-25%的鹽濃度能完全阻止微生物的生長。

由于高滲透壓對微生物有抑制作用，所以，在食品工業上，廣泛地利用腌制和糖漬方法來保存食品。

四、氧化還原電位

不同的微生物需要的氧化還原電位不同。

五、輻射

1、紫外線：細胞中的核酸具有吸收紫外線的性能，紫外線的輻射能量作用于核酸時，能引起核酸的變化。妨礙蛋白質和酶的合成。紫外線殺菌作用常用于空氣消毒和器材物體表面消毒。

2、x、γ射線：x射線不如γ射線，γ射線被空氣吸收較少，射程遠，穿透力強，可用于食品殺菌。

由于各種射線照射殺菌時不需要高溫，所以這類殺菌又稱為冷殺菌。

六、超聲波與微波

超聲波對微生物細胞內含物有強烈的震蕩作用，可破壞細胞，另外，水溶液經處理后能產生過氧化氫，因而有殺菌能力，可以用來保藏食品。

微波是利用熱效應對微生物有殺滅作用。微波產生熱效應的特點是加熱均勻，熱能利用效率高，加熱時間短。目前微波用于食品滅菌。

七、氫離子濃度

pH值對微生物生長影響較大，主要影響菌體細胞膜上的電荷，影響物質的吸收、代謝。每種微生物都有自己適宜的pH值范圍。超過此一定范圍后，生長就會停止。由于pH值不同會影響微生物的代謝活動，改變物質合成方向。

高濃度氫離子可引起菌體表面蛋白質和核酸的水解，破壞酶的活性。另外，某些有機酸可引起氧化作用，具有殺菌作用。如食品防腐劑苯甲酸和水楊酸等。高濃度的堿具有殺菌作用，如石灰水、氫氧化鈉、碳酸鈉等作為機器、工具以及冷庫等的消毒劑。

八、化學物質

（一）、氧化劑：氧化劑殺菌的效果與作用和濃度成正比關系，殺菌的機理是氧化劑放出游離氧作用于微生物蛋白質的活性基團（氨基、羥基和其他化學基團），造成代謝障礙而死亡。主要有高錳酸鉀、過氧化氫、漂白粉、過氧乙酸、碘等。

（二）、甲醛：殺菌機理是與蛋白質的氨基結合而使蛋白質變性至死。

（三）、酚類：機理是蛋白質變性。石炭酸（苯酚）、來蘇兒。

（四）、醇類：脫水劑，乙醇：70%的乙醇殺菌能力最強。

（五）、新潔爾滅

（六）、毒性物質：SO2、H2S、CO、CN-。

（七）、染料：結晶紫、孔雀綠、復紅、次甲基藍、孟加拉紅對微生物有抑制作用。

（八）、重金屬鹽類：重金屬鹽類對微生物都有毒害作用，其機理是金屬離子容易和微生物的蛋白質結合而發生變形或沉淀。