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1、第三节第三节 影响微生物生影响微生物生长的主要因素长的主要因素物理因素：物理因素：温度、温度、pHpH和氧气和氧气（最主要）（最主要）微生物的六大类营养要素微生物的六大类营养要素碳源、氮源、能源、碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐、水生长因子、无机盐、水影响微生物生长的环境因素有很多，主要包括：影响微生物生长的环境因素有很多，主要包括： 环境条件的改变，在一定限度内，可引起微生环境条件的改变，在一定限度内，可引起微生物形态、生理、生长、繁殖等特征的改变，或抵抗、物形态、生理、生长、繁殖等特征的改变，或抵抗、适应环境条件方面的改变。当环境条件的变化超过适应环境条件方面的改变。当环境条件的变化超过
2、一定能够界限，则导致微生物的死亡。一定能够界限，则导致微生物的死亡。一、温度一、温度 温度是影响微生物细胞生长和存活的最重要温度是影响微生物细胞生长和存活的最重要的因素之一。的因素之一。最低生长温度最低生长温度最适生长温度最适生长温度最高生长温度最高生长温度3 3个个重重要要指指标标生长温度三基点生长温度三基点(three cardinal point) 微生物作为整体来言，其温度的三基点是极其宽的，微生物作为整体来言，其温度的三基点是极其宽的，堪称堪称“生物世界之最生物世界之最”。 最适生长温度最适生长温度（optimum growth temperature）简称）简称最适温度最适温度，是
3、指某菌分裂代时最，是指某菌分裂代时最短或生长速率最高时的培养温度。短或生长速率最高时的培养温度。二、氧气二、氧气氧对微生物的生命活动有着极其重要的影响。氧对微生物的生命活动有着极其重要的影响。好氧微生物好氧微生物（好氧菌好氧菌，aerobes）厌氧微生物厌氧微生物（厌氧菌厌氧菌，anaerobes）细细分分为为5 5类类微微生生物物与与氧氧的的关关系系 1971 1971年提出关于专性厌氧生活的年提出关于专性厌氧生活的超氧化物歧超氧化物歧化酶（化酶（SODSOD）学说）学说。关于厌氧菌的氧毒害机制关于厌氧菌的氧毒害机制菌类型菌类型超氧化物歧化酶超氧化物歧化酶（SOD）过氧化氢酶过氧化氢酶 细胞
4、色素系统细胞色素系统好氧菌好氧菌有活力有活力有活力有活力有有耐氧性厌氧菌耐氧性厌氧菌有活力有活力无活力无活力无无严格厌氧菌严格厌氧菌无活力无活力无活力无活力无无 经过广泛调查不同微生物中经过广泛调查不同微生物中SODSOD和过氧化氢酶的和过氧化氢酶的分布状况后得出：分布状况后得出：SODSOD的功能：的功能：保护好氧菌免受保护好氧菌免受超氧化物阴离子自由基超氧化物阴离子自由基的毒害，的毒害，从而提出了从而提出了缺乏缺乏SODSOD的微生物的微生物必然只能进行必然只能进行专性厌氧专性厌氧生活生活的学说。的学说。根据微生物与氧的关系可根据微生物与氧的关系可细分为细分为5 5类类1.1. 专性好氧菌
5、专性好氧菌（obligate or strict strictaerobe） 必须在较高浓度分子氧（必须在较高浓度分子氧（0.20.2巴）的条件下才能巴）的条件下才能生长，它们有完整的生长，它们有完整的呼吸链呼吸链，以，以分子氧分子氧作为最终氢受体，作为最终氢受体，含有含有超氧化物歧化酶超氧化物歧化酶（superoxide dismutase ，SODSOD）和）和过氧化氢酶过氧化氢酶（catalase）。）。绝大多数绝大多数真菌真菌和许多和许多细菌细菌、放线菌放线菌都是专性好氧菌，都是专性好氧菌，例如，例如，Acetobacter（醋杆菌属）、（醋杆菌属）、 Azotobacter（固氮菌属
6、）、（固氮菌属）、 Pseudomonas aeruginosa（铜绿假单胞菌，又称（铜绿假单胞菌，又称绿脓杆菌）、绿脓杆菌）、 Coeynebacterium diphtheriae（白喉棒杆菌）等。（白喉棒杆菌）等。2.2. 兼性厌氧菌兼性厌氧菌（facultative anaerobes） 是以在有氧条件下的生长为主也可兼在厌氧是以在有氧条件下的生长为主也可兼在厌氧条件下生长的微生物，有时也称条件下生长的微生物，有时也称“兼性好氧菌兼性好氧菌” ” （facultative aerobes）。它们能在有氧时靠它们能在有氧时靠呼吸呼吸产能；无氧时借产能；无氧时借发酵发酵或或无氧呼吸无氧呼吸
7、产能，细胞产能，细胞含含SODSOD和过氧化氢酶。和过氧化氢酶。许多许多酵母菌酵母菌和不少和不少细菌细菌都是兼性厌氧菌。都是兼性厌氧菌。例如，例如，Saccharomy cescerevisiae（酿酒酵母）、（酿酒酵母）、 Bacillus licheniformis（地衣芽孢杆菌）、（地衣芽孢杆菌）、 肠杆菌科的各种细菌包括肠杆菌科的各种细菌包括Ecoli、 Enterobacteraerogenes（产气肠杆菌，旧称产气（产气肠杆菌，旧称产气气杆菌或产气杆菌）、气杆菌或产气杆菌）、 Proteusvulgaris（普通变形杆菌）等。（普通变形杆菌）等。3.3. 微好氧菌微好氧菌（micr
8、oaerophilic bacteria） 只能在较低的氧分压（只能在较低的氧分压（0.010.010.030.03巴，正常大气中的巴，正常大气中的氧分压为氧分压为0.20.2巴）下才能正常生长的微生物。也是通过巴）下才能正常生长的微生物。也是通过呼呼吸链吸链并以并以氧氧为最终氢受体而产能。为最终氢受体而产能。例如，例如，Vibrio cholerae（霍乱弧菌）、（霍乱弧菌）、 Hydrogenomonas（氢单胞菌属）、（氢单胞菌属）、 Zymomonas（发酵单胞菌属）（发酵单胞菌属） 和和Campylobacter（弯曲菌属）等。（弯曲菌属）等。4.4. 耐氧菌耐氧菌（aerotole
9、rant anaerobes） 即即耐氧性厌氧菌耐氧性厌氧菌的简称。的简称。 是一类可在分子氧存在下进行发酵性厌氧生活的是一类可在分子氧存在下进行发酵性厌氧生活的厌氧菌。它们的生长不需要任何氧，但分子氧对它也厌氧菌。它们的生长不需要任何氧，但分子氧对它也无毒害。它们无毒害。它们不具有呼吸链不具有呼吸链，仅依靠，仅依靠专性发酵专性发酵和和底物底物水平磷酸化水平磷酸化而获得能量。耐氧机制是细胞内存在而获得能量。耐氧机制是细胞内存在SODSOD和过氧化物酶，但缺乏过氧化氢酶。和过氧化物酶，但缺乏过氧化氢酶。一般的一般的乳酸菌乳酸菌多数是耐氧菌，多数是耐氧菌，例如，例如，Streptococcus l
10、actis（乳链球菌）、（乳链球菌）、 Sfaecalis（粪链球菌）、（粪链球菌）、 Lactobacillus lactis（乳酸乳杆菌）、（乳酸乳杆菌）、 Leuconostoc mesenteroides（肠膜明串珠菌）等；（肠膜明串珠菌）等；非乳酸菌类耐氧菌，非乳酸菌类耐氧菌，例如，例如，Butyribacterium rettgeri（雷氏丁酸杆菌）等。（雷氏丁酸杆菌）等。5.5. 厌氧菌厌氧菌（anaerobes）严格厌氧菌严格厌氧菌（专性厌氧菌专性厌氧菌，strict or obligate anaerobes）一般厌氧菌一般厌氧菌特点：特点： 分子氧对它们有毒，即使短期接触也
11、会抑制甚至致死；分子氧对它们有毒，即使短期接触也会抑制甚至致死； 在空气或含在空气或含1010COCO2 2的空气中，它们在固体或半固体培养的空气中，它们在固体或半固体培养基的表面上不能生长，只有在其深层的无氧或低氧化还原基的表面上不能生长，只有在其深层的无氧或低氧化还原势的环境下才能生长；势的环境下才能生长； 生命活动所需能量是通过生命活动所需能量是通过发酵发酵、无氧呼吸无氧呼吸、循环光循环光合磷酸化合磷酸化或或甲烷发酵甲烷发酵等提供；等提供； 细胞内缺乏细胞内缺乏SODSOD和和细胞色素氧化酶细胞色素氧化酶，大多数还缺乏，大多数还缺乏过过氧化氢酶氧化氢酶。三、三、pHpHpHpH值表示某水
12、溶液中氢离子浓度的负对数值。值表示某水溶液中氢离子浓度的负对数值。纯水呈中性，其氢离子浓度为纯水呈中性，其氢离子浓度为1010-7-7mol/Lmol/L，定其，定其pHpH值为值为7 7。 微生物生长过程中机体内发生的绝大多数的反应是微生物生长过程中机体内发生的绝大多数的反应是酶促反应，而酶促反应都有一个最适酶促反应，而酶促反应都有一个最适pH范围，在此范围，在此范围内只要条件适合，酶促反应速率最高，微生物生范围内只要条件适合，酶促反应速率最高，微生物生长速率最大，因此微生物生长也有一个最适生长的长速率最大，因此微生物生长也有一个最适生长的pH范围。范围。 微生物微生物pH范围范围嗜酸性嗜酸
13、性5.4嗜中性嗜中性5.48.5嗜碱性嗜碱性7.011.5微生物的命名微生物的命名和其他生物一样，都按国际命名法命名，即采用林奈氏林奈氏 所创立的“双名法双名法”。每一种微生物的学名都依属与种而命名，由两个拉丁字或希腊字或者拉丁化了的其他文字组成。属名在前属名在前，规定用拉丁字名词表示，字首字母要大写，由微生物的构造、形状，或由著名的科学家名字而来，用以描述微生物的主要特征。种名在后种名在后，用拉丁字形容词表示，字首字母小写，为微生物的色素、形状、来源、病名或著名的科学家姓名等，用以描述微生物的次要特征。 例如。金黄色葡萄球菌的学名为： Staphylococcus aureus Rosenbach 1884 属名：葡萄球菌 种名：金黄色 命名人的姓 命名年份 微生物的命名 Staphylococcus aureus Rosenbach 1884 属名：葡萄球菌 种名：金黄色 命名人的姓 命名年份 但一般直接写属名种名属名种名即可 Staphylococcus aureus 免疫荧光抗体技术酶联免疫技术放射免疫分析测定技术单克隆抗体技术免疫金技术核酸探针技术PCR技术环介导等温扩增技术基因芯片技术
