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1、第二节 环境因素对微生物生长的影响环境因素对微生物生长的影响最高温度 最低温度 最适温度 一一 、温度、温度（一）嗜冷微生物（一）嗜冷微生物最适生长温度为最适生长温度为-515，最高生长温度低于，最高生长温度低于20。嗜。嗜冷微生物只能生长在常年低温的环境中，如北极地区或海冷微生物只能生长在常年低温的环境中，如北极地区或海洋深处。室温能够杀死嗜冷微生物。嗜冷微生物在低温条洋深处。室温能够杀死嗜冷微生物。嗜冷微生物在低温条件下能够生长的原因主要是：件下能够生长的原因主要是：嗜冷微生酶在低温下具有嗜冷微生酶在低温下具有催化活性，较高温度如催化活性，较高温度如3040时易失活；时易失活；嗜冷微生物嗜
2、冷微生物原生质膜中含有较多不饱和脂肪酸，低温下仍可维持膜半原生质膜中含有较多不饱和脂肪酸，低温下仍可维持膜半流动性和主动转运过程，有效地吸收生长所需营养物质。流动性和主动转运过程，有效地吸收生长所需营养物质。（二）耐冷微生物（二）耐冷微生物能够在能够在07生长，但最适生长温度为生长，但最适生长温度为2030，最高，最高生长温度约生长温度约35。尽管耐冷微生物在。尽管耐冷微生物在0时能够生长，但时能够生长，但生长很慢。生长很慢。0时在培养基中需要几周才能观察到肉眼可时在培养基中需要几周才能观察到肉眼可见的生长。耐冷微生物大多数生长在冷水或土壤中。冰箱见的生长。耐冷微生物大多数生长在冷水或土壤中。
3、冰箱物品中常存在耐冷微生物，它们是引起冰箱食物腐败的主物品中常存在耐冷微生物，它们是引起冰箱食物腐败的主要微生物类群。要微生物类群。（三）嗜温微生物（三）嗜温微生物最适生长温度为最适生长温度为2545，大多数微生物属于这一类群。，大多数微生物属于这一类群。人类病原菌最适宜的生长温度为人类病原菌最适宜的生长温度为37左右，而栖息土壤中左右，而栖息土壤中的嗜温菌最适生长温度接近的嗜温菌最适生长温度接近30。（四）嗜热微生物（四）嗜热微生物最适生长温度为最适生长温度为4570。多存在于温泉、堆肥或发酵堆。多存在于温泉、堆肥或发酵堆料中，以及热电厂、家用或工业用热水器等环境中。嗜热料中，以及热电厂、家
4、用或工业用热水器等环境中。嗜热脂肪芽孢杆菌（脂肪芽孢杆菌（B. stearothermophilus）是嗜热微生物，）是嗜热微生物，6575时生长速率最大，时生长速率最大，30 时生长速率较小。时生长速率较小。（五）嗜高热微生物（五）嗜高热微生物最适生长温度在最适生长温度在70110，低于，低于55就不能生长。嗜高就不能生长。嗜高热微生物都是古生菌，通常生长在热泉、火山喷气口或海热微生物都是古生菌，通常生长在热泉、火山喷气口或海底火山喷气口附近环境中。从底火山喷气口附近环境中。从3，600米海洋深处的热液火米海洋深处的热液火山口壁分离得到的一种嗜高热菌，最大生长温度是山口壁分离得到的一种嗜高热
5、菌，最大生长温度是113，是目前已知的最高记录。，是目前已知的最高记录。二、二、pHpH影响微生物生长机制：影响微生物生长机制：（1）介介质质pH影影响响生生活活环环境境中中营营养养物物质质的的可可给给态态和和有有毒物质的毒性；毒物质的毒性；（2）介介质质pH影影响响菌菌体体细细胞胞膜膜的的带带电电荷荷性性质质、膜膜的的稳稳定性及膜对物质的吸收能力；定性及膜对物质的吸收能力；（3）一一定定范范围围的的介介质质pH还还可可造造成成菌菌体体表表面面蛋蛋白白变变性性或水解。或水解。微生物微生物最低最低 pH最适最适 pH最高最高 pH圆褐固氮菌圆褐固氮菌4.57.47.69.0大豆根瘤菌大豆根瘤菌4
6、.26.87.011.4亚硝酸细菌亚硝酸细菌7.07.88.69.4氧化硫硫杆菌氧化硫硫杆菌1.02.02.84.06.0嗜酸乳酸杆菌嗜酸乳酸杆菌4.04.65.86.66.8放线菌放线菌5.07.08.010.0酵母菌酵母菌3.05.06.08.0黑曲霉黑曲霉1.55.06.09.0多种微生物生长的最低、最适与最高多种微生物生长的最低、最适与最高pH值值 (一一) 嗜中性微生物嗜中性微生物 生生长长的的pH范范围围是是pH5.8.0，最最适适生生长长pH近近中中性性（pH7.0）。大多数细菌属于嗜中性微生物。）。大多数细菌属于嗜中性微生物。（二）嗜酸性微生物（二）嗜酸性微生物 最最适适生生长
7、长pH在在5.5以以下下生生长长的的微微生生物物称称之之为为嗜嗜酸酸性微生物。性微生物。 （三）嗜碱性微生物（三）嗜碱性微生物 生生长长的的pH范范围围是是pH7.011.5，最最适适生生长长pH在在8.0以上。以上。 三、氧三、氧氧毒害厌氧菌的机制：氧毒害厌氧菌的机制：超氧阴离子是活性氧的形式之一，带奇数电子，负超氧阴离子是活性氧的形式之一，带奇数电子，负电荷。它即有分子性质，也有离子性质，反应力极强，性质极不稳定。在电荷。它即有分子性质，也有离子性质，反应力极强，性质极不稳定。在体内可破坏各种重要生物高分子和膜，也可形成其他活性氧化物。在体内，体内可破坏各种重要生物高分子和膜，也可形成其他
8、活性氧化物。在体内，超氧阴离子自由基可以自由酶促超氧阴离子自由基可以自由酶促(如黄嘌呤氧化酶如黄嘌呤氧化酶) 或非酶促方式形成。或非酶促方式形成。O2+e O2 (O2). -生生物物体体的的针针对对措措施施：超超氧氧化化物物歧歧化化酶酶(superoxide dismutase,SOD)是是其中之一。其中之一。好氧、耐氧微生物的超氧化物歧化酶将超氧阴离子转化为毒性稍低的好氧、耐氧微生物的超氧化物歧化酶将超氧阴离子转化为毒性稍低的过氧化氢，过氧化氢酶再将过氧化氢转化为无毒的水。厌氧微生物因过氧化氢，过氧化氢酶再将过氧化氢转化为无毒的水。厌氧微生物因为没有超氧化物歧化酶，超氧阴离子自由基可造成其
9、损害。为没有超氧化物歧化酶，超氧阴离子自由基可造成其损害。 2 O2 .-+2HSOD好氧、耐氧微生物好氧、耐氧微生物 H2O2+O2过氧化氢酶过氧化氢酶过氧化物酶过氧化物酶好氧好氧菌菌H2O+O22H2O NADH2 NAD耐氧耐氧菌菌实验证明，大实验证明，大肠杆菌的超氧肠杆菌的超氧化物歧化酶突化物歧化酶突变，就变成变，就变成“严格厌氧菌严格厌氧菌”好氧微生物好氧微生物 兼性好氧微生物兼性好氧微生物 耐氧厌氧微生物耐氧厌氧微生物 厌氧微生物厌氧微生物 微好氧微生物微好氧微生物 含酶组成含酶组成catalase SOD/(低水平低水平)水活度（水活度（aw）是定量表示水的可利用度）是定量表示水
10、的可利用度,其定其定义为溶液蒸汽压（义为溶液蒸汽压（Ps）与纯水蒸汽压）与纯水蒸汽压(Pw)之比之比: aw = Ps/Pw该式中，假定纯水渗透压为该式中，假定纯水渗透压为1.0，盐或糖的加，盐或糖的加入将降低水活度。例如，海水含约入将降低水活度。例如，海水含约3.5%氯化钠，氯化钠，其水活度为其水活度为0.98，而，而18%蔗糖溶液具有同样的蔗糖溶液具有同样的水活度。水活度。 四、水活度四、水活度嗜高渗微生物：只能在高渗溶液中生长的微生物。嗜高渗微生物：只能在高渗溶液中生长的微生物。耐高渗微生物：能够忍耐高渗环境，并在高渗环境中耐高渗微生物：能够忍耐高渗环境，并在高渗环境中 生长离开了高渗环
11、境仍然能够生长的生长离开了高渗环境仍然能够生长的 微生物。微生物。 嗜盐微生物：需要在含高浓度氯化钠盐溶液中才嗜盐微生物：需要在含高浓度氯化钠盐溶液中才 能生长的微生物。能生长的微生物。 温和嗜盐微生物温和嗜盐微生物:仅需要在含大约仅需要在含大约3%氯化钠的介质氯化钠的介质 中生长，如很多海洋细菌。中生长，如很多海洋细菌。 极端嗜盐微生物：需要在极端嗜盐微生物：需要在9%甚至饱和氯化钠溶液甚至饱和氯化钠溶液 中生长，如某些古生菌，通常可在中生长，如某些古生菌，通常可在 饱和盐池中发现它们的踪影。饱和盐池中发现它们的踪影。 五、营养物质五、营养物质营养物质的组成决定了该环境条件下能够生长的微生营
12、养物质的组成决定了该环境条件下能够生长的微生物类群。物类群。培养基中营养物质的浓度对微生物生长有很大影响。培养基中营养物质的浓度对微生物生长有很大影响。 在一定浓度范围内，随着营养物浓度的增加微生物生在一定浓度范围内，随着营养物浓度的增加微生物生长速率增加。当某种基本营养物质被消耗饴尽时，微生长速率增加。当某种基本营养物质被消耗饴尽时，微生物的生长即停止，尽管此时培养基中没有任何毒性物质物的生长即停止，尽管此时培养基中没有任何毒性物质存在，而且其他营养物质仍很丰富。当添加少量这种营存在，而且其他营养物质仍很丰富。当添加少量这种营养物质时则微生物的生长可以重新开始。在微生物培养养物质时则微生物的
13、生长可以重新开始。在微生物培养中，首先被消耗完毕的营养物被称作限制性底物。中，首先被消耗完毕的营养物被称作限制性底物。微生物生长遵循如下规律：微生物生长遵循如下规律：1、Liebig 最低浓度定律：即微生物总生物量由环境中满最低浓度定律：即微生物总生物量由环境中满足于微生物生长所需营养物质的最低浓度所决定。当环足于微生物生长所需营养物质的最低浓度所决定。当环境中某种营养物质被消耗饴尽或至一定浓度以下时，可境中某种营养物质被消耗饴尽或至一定浓度以下时，可使微生物的生长停止，即使此时生长介质中没有任何毒使微生物的生长停止，即使此时生长介质中没有任何毒性物质存在，而且其他营养物质仍很丰富。当添加少量性物质存在，而且其他营养物质仍很丰富。当添加少量这种营养物质时则微生物的生长可以重新开始；这种营养物质时则微生物的生长可以重新开始；2、Shelford 耐受定律：当环境因子低于或高于某一个微耐受定律：当环境因子低于或高于某一个微生物不能生存或生长的阈值时，就成为生长限制因子，生物不能生存或生长的阈值时，就成为生长限制因子，而与营养物质的供给无关。而与营养物质的供给无关。
