第二節(jié)細(xì)菌的生理

1、異養(yǎng)型生物異養(yǎng)型生物自養(yǎng)型生物自養(yǎng)型生物生長所需要的營養(yǎng)物質(zhì)生長所需要的營養(yǎng)物質(zhì)生物生長過程中能量的來源生物生長過程中能量的來源光能營養(yǎng)型光能營養(yǎng)型化能營養(yǎng)型化能營養(yǎng)型三、微生物的營養(yǎng)類型三、微生物的營養(yǎng)類型1、水、水生理功能主要有生理功能主要有起到溶劑與運(yùn)輸介質(zhì)的作用；起到溶劑與運(yùn)輸介質(zhì)的作用；參與細(xì)胞內(nèi)一系列化學(xué)反應(yīng)；參與細(xì)胞內(nèi)一系列化學(xué)反應(yīng)；維持蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子穩(wěn)定的天然構(gòu)象；維持蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子穩(wěn)定的天然構(gòu)象；通過水合作用與脫水作用控制由多亞基組成的結(jié)構(gòu)。通過水合作用與脫水作用控制由多亞基組成的結(jié)構(gòu)。熱的良好導(dǎo)體；熱的良好導(dǎo)體； 2、碳源、碳源在微生物生長過程中能為微生

2、物提供碳素來源的物質(zhì)在微生物生長過程中能為微生物提供碳素來源的物質(zhì)碳源譜碳源譜有機(jī)碳無機(jī)碳異養(yǎng)微生物自養(yǎng)微生物目前在微生物工業(yè)發(fā)酵中所利用的碳源物質(zhì)主要是目前在微生物工業(yè)發(fā)酵中所利用的碳源物質(zhì)主要是單糖、淀粉、麩皮、米糠等。單糖、淀粉、麩皮、米糠等。對于為數(shù)眾多的化能異養(yǎng)微生物來說，有些碳源對于為數(shù)眾多的化能異養(yǎng)微生物來說，有些碳源（雙功能營養(yǎng)物質(zhì)）是兼有能源功能營養(yǎng)物。（雙功能營養(yǎng)物質(zhì)）是兼有能源功能營養(yǎng)物。 微生物利用的碳源物質(zhì)主要有糖類、有機(jī)酸、醇、微生物利用的碳源物質(zhì)主要有糖類、有機(jī)酸、醇、脂類、烴、脂類、烴、CO2及碳酸鹽等。及碳酸鹽等。凡是能被用來構(gòu)成菌體物質(zhì)中或代謝產(chǎn)物中氮素來源

3、凡是能被用來構(gòu)成菌體物質(zhì)中或代謝產(chǎn)物中氮素來源的營養(yǎng)物質(zhì)稱為氮源。的營養(yǎng)物質(zhì)稱為氮源。3、氮源、氮源氮源譜氮源譜有機(jī)氮無機(jī)氮NH3銨鹽硝酸鹽N2蛋白質(zhì)核酸氨基酸尿素4、無機(jī)鹽、無機(jī)鹽作用作用參與微生物中氨基酸和酶的組成（如參與微生物中氨基酸和酶的組成（如P、S等）等）調(diào)節(jié)微生物的原生質(zhì)膠體狀態(tài)，維持調(diào)節(jié)微生物的原生質(zhì)膠體狀態(tài)，維持細(xì)胞的滲透與平衡（如細(xì)胞的滲透與平衡（如Na）酶的激活劑（如酶的激活劑（如Mg2）微量元素是指那些在微生物生長過程中起重要作用，而機(jī)體對微量元素是指那些在微生物生長過程中起重要作用，而機(jī)體對這些元素的需要量極其微小的元素，通常需要量在這些元素的需要量極其微小的元素，通

4、常需要量在10-6-10-8mol/L：鋅、錳、鈉、氯、鉬、硒、鈷、銅、鎢、鎳、硼等。：鋅、錳、鈉、氯、鉬、硒、鈷、銅、鎢、鎳、硼等。 根據(jù)微生物對礦質(zhì)元素需要量大小可以把它分成根據(jù)微生物對礦質(zhì)元素需要量大小可以把它分成大量元素：大量元素：Na、K、Mg、Ca、S、P等。等。5、生長因子、生長因子 生長因子：那些微生物生長所必需而且需要量很生長因子：那些微生物生長所必需而且需要量很小，但微生物自身不能合成的或合成量不足以滿足機(jī)小，但微生物自身不能合成的或合成量不足以滿足機(jī)體生長需要的有機(jī)化合物體生長需要的有機(jī)化合物 。包括維生素、嘌呤、某些氨基酸、嘧啶等。包括維生素、嘌呤、某些氨基酸、嘧啶等。

5、2、適宜的溫度、適宜的溫度 嗜溫菌嗜溫菌 37 嗜熱菌嗜熱菌 50-60 嗜低溫嗜低溫 0-303、合適的酸堿度、合適的酸堿度4、必要的氣體環(huán)境、必要的氣體環(huán)境（1）需氧菌）需氧菌 如結(jié)核分枝桿菌、霍亂弧菌。如結(jié)核分枝桿菌、霍亂弧菌。（2）微需氧菌）微需氧菌 如空腸彎曲菌、幽門螺桿菌。如空腸彎曲菌、幽門螺桿菌。（3）兼性厭氧菌）兼性厭氧菌 大多數(shù)病原菌大多數(shù)病原菌（4）專性厭氧菌）專性厭氧菌 如破傷風(fēng)梭菌、脆弱類桿菌如破傷風(fēng)梭菌、脆弱類桿菌 細(xì)菌主要是通過無性繁殖產(chǎn)生后代。其繁殖細(xì)菌主要是通過無性繁殖產(chǎn)生后代。其繁殖方式是方式是二分裂二分裂，簡稱，簡稱裂殖裂殖。細(xì)菌的繁殖過程分為三個(gè)連續(xù)步驟：

6、細(xì)菌的繁殖過程分為三個(gè)連續(xù)步驟： 核的分裂和隔膜的形成；核的分裂和隔膜的形成； 橫隔壁形成；橫隔壁形成； 子細(xì)胞分裂。子細(xì)胞分裂。 另外有的細(xì)菌還存在：另外有的細(xì)菌還存在：三分裂三分裂和和復(fù)分裂復(fù)分裂。 （三）細(xì)菌的繁殖（三）細(xì)菌的繁殖1、裂殖、裂殖 （fission）1）、二分裂（）、二分裂（binary fission）（五）細(xì)菌生長繁殖的規(guī)律（五）細(xì)菌生長繁殖的規(guī)律 一、細(xì)菌群體生長規(guī)律一、細(xì)菌群體生長規(guī)律 在不補(bǔ)充營養(yǎng)物質(zhì)或移去培養(yǎng)物，保在不補(bǔ)充營養(yǎng)物質(zhì)或移去培養(yǎng)物，保持整個(gè)培養(yǎng)液體積不變條件下，以時(shí)持整個(gè)培養(yǎng)液體積不變條件下，以時(shí)間為橫坐標(biāo)，以菌數(shù)為縱坐標(biāo)，根據(jù)間為橫坐標(biāo)，以菌數(shù)為縱

7、坐標(biāo)，根據(jù)不同培養(yǎng)時(shí)間時(shí)細(xì)菌數(shù)量的變化，可不同培養(yǎng)時(shí)間時(shí)細(xì)菌數(shù)量的變化，可以作出一條反映細(xì)菌在整個(gè)培養(yǎng)期間以作出一條反映細(xì)菌在整個(gè)培養(yǎng)期間菌數(shù)變化規(guī)律的曲線。菌數(shù)變化規(guī)律的曲線。 生長曲線生長曲線生長曲線可分：生長曲線可分：延滯期延滯期對數(shù)期對數(shù)期 衰亡期衰亡期 穩(wěn)定期穩(wěn)定期 1.延緩期延緩期將少量菌種接入新鮮培養(yǎng)基后，在開始一段時(shí)間內(nèi)菌數(shù)將少量菌種接入新鮮培養(yǎng)基后，在開始一段時(shí)間內(nèi)菌數(shù)不立即增加，或增加很少，生長速度接近于零。也稱不立即增加，或增加很少，生長速度接近于零。也稱延延遲期遲期、適應(yīng)期適應(yīng)期。遲緩期的特點(diǎn)遲緩期的特點(diǎn)：分裂遲緩、代謝旺盛分裂遲緩、代謝旺盛2.對數(shù)期對數(shù)期 對數(shù)生長期

8、的細(xì)菌個(gè)體形態(tài)、化學(xué)組成和生理特性等均對數(shù)生長期的細(xì)菌個(gè)體形態(tài)、化學(xué)組成和生理特性等均較一致，代謝旺盛、生長迅速、代時(shí)穩(wěn)定，所以是研究較一致，代謝旺盛、生長迅速、代時(shí)穩(wěn)定，所以是研究微生物基本代謝的良好材料。微生物基本代謝的良好材料。以最大的速率生長和分裂，細(xì)菌數(shù)量呈對數(shù)增加。以最大的速率生長和分裂，細(xì)菌數(shù)量呈對數(shù)增加。細(xì)菌內(nèi)各成分按比例有規(guī)律地增加，表現(xiàn)為平衡生長。細(xì)菌內(nèi)各成分按比例有規(guī)律地增加，表現(xiàn)為平衡生長。3.穩(wěn)定期穩(wěn)定期 由于營養(yǎng)物質(zhì)消耗，代謝產(chǎn)物積累和由于營養(yǎng)物質(zhì)消耗，代謝產(chǎn)物積累和pH等環(huán)境等環(huán)境變化，逐步不適宜于微生物生長，導(dǎo)致生長速變化，逐步不適宜于微生物生長，導(dǎo)致生長速率降

9、低直至零率降低直至零(即細(xì)菌分裂增加的數(shù)量等于細(xì)菌即細(xì)菌分裂增加的數(shù)量等于細(xì)菌死亡數(shù)量死亡數(shù)量)，從而結(jié)束對數(shù)生長期，進(jìn)入穩(wěn)定生，從而結(jié)束對數(shù)生長期，進(jìn)入穩(wěn)定生長期。長期。 原因：原因：獲得更多的菌體物質(zhì)或代謝產(chǎn)物采取措施：獲得更多的菌體物質(zhì)或代謝產(chǎn)物采取措施：補(bǔ)充營養(yǎng)物質(zhì)或取走代謝產(chǎn)物或改善培養(yǎng)條補(bǔ)充營養(yǎng)物質(zhì)或取走代謝產(chǎn)物或改善培養(yǎng)條件，如對好氧菌進(jìn)行通氣、攪拌或振蕩等件，如對好氧菌進(jìn)行通氣、攪拌或振蕩等 。4.衰亡期衰亡期 細(xì)菌代謝活性降低，細(xì)菌衰老并出現(xiàn)細(xì)菌代謝活性降低，細(xì)菌衰老并出現(xiàn)自溶自溶，產(chǎn)生或釋放出一些產(chǎn)，產(chǎn)生或釋放出一些產(chǎn)物，物，如氨基酸、轉(zhuǎn)化酶、外肽酶或抗生素如氨基酸、轉(zhuǎn)化酶

10、、外肽酶或抗生素等。細(xì)胞呈現(xiàn)多種形態(tài)，等。細(xì)胞呈現(xiàn)多種形態(tài)，有時(shí)產(chǎn)生畸形，大小懸殊，有些革蘭氏染色反應(yīng)陽性菌變成陰性有時(shí)產(chǎn)生畸形，大小懸殊，有些革蘭氏染色反應(yīng)陽性菌變成陰性反應(yīng)等。反應(yīng)等。該時(shí)期死亡的細(xì)菌以對數(shù)方式增加，但在衰亡期的后期，由于該時(shí)期死亡的細(xì)菌以對數(shù)方式增加，但在衰亡期的后期，由于部分細(xì)菌產(chǎn)生抗性也會(huì)使細(xì)菌死亡的速率降低。部分細(xì)菌產(chǎn)生抗性也會(huì)使細(xì)菌死亡的速率降低。 現(xiàn)象：現(xiàn)象：特點(diǎn)：特點(diǎn)：二、細(xì)菌的人工培養(yǎng)二、細(xì)菌的人工培養(yǎng)（一）培養(yǎng)基（一）培養(yǎng)基培養(yǎng)基是人工配制的，適合微生物生長繁殖或產(chǎn)生代培養(yǎng)基是人工配制的，適合微生物生長繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物的營養(yǎng)基質(zhì)。謝產(chǎn)物的營養(yǎng)基質(zhì)。培養(yǎng)基

11、幾乎是一切對微生物進(jìn)行研究和利用工作的基礎(chǔ)培養(yǎng)基幾乎是一切對微生物進(jìn)行研究和利用工作的基礎(chǔ)任何培養(yǎng)基都應(yīng)該具備微生物生長所需要六大營養(yǎng)要素：任何培養(yǎng)基都應(yīng)該具備微生物生長所需要六大營養(yǎng)要素：碳源、氮源、無機(jī)鹽、能源、生長因子、水碳源、氮源、無機(jī)鹽、能源、生長因子、水任何培養(yǎng)基一旦配成，必須立即進(jìn)行滅菌處理；任何培養(yǎng)基一旦配成，必須立即進(jìn)行滅菌處理；常規(guī)高壓蒸汽滅菌：常規(guī)高壓蒸汽滅菌： 1.05kg/cm2, 121.3 15-30分鐘分鐘 培養(yǎng)基的類型及應(yīng)用培養(yǎng)基的類型及應(yīng)用培養(yǎng)基種類繁多，根據(jù)其成分、物理狀態(tài)和用培養(yǎng)基種類繁多，根據(jù)其成分、物理狀態(tài)和用途可將培養(yǎng)分成多種類型。途可將培養(yǎng)分成多

12、種類型。按成分不同劃分按成分不同劃分天然培養(yǎng)基天然培養(yǎng)基合成培養(yǎng)基合成培養(yǎng)基含用化學(xué)成分還不清楚或化含用化學(xué)成分還不清楚或化學(xué)成分不恒定的天然有機(jī)物學(xué)成分不恒定的天然有機(jī)物牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、麥芽牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、麥芽汁培養(yǎng)基汁培養(yǎng)基化學(xué)成分完全了解的物質(zhì)配化學(xué)成分完全了解的物質(zhì)配制而成的培養(yǎng)基制而成的培養(yǎng)基高氏高氏1 1號(hào)培養(yǎng)基、查氏培養(yǎng)號(hào)培養(yǎng)基、查氏培養(yǎng)基基高氏一號(hào)培養(yǎng)基查氏培養(yǎng)基查氏培養(yǎng)基 按物理狀態(tài)不同劃分按物理狀態(tài)不同劃分固體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基在液體培養(yǎng)基中加入一定量凝固在液體培養(yǎng)基中加入一定量凝固劑，使其成為固體狀態(tài)，瓊脂含劑，使其成為固體狀態(tài)，瓊脂含量一般為量

13、一般為1.5%-2.0%1.5%-2.0%瓊脂含量一般為瓊脂含量一般為0.2%-0.7%不加任何不加任何凝固劑凝固劑半固體培養(yǎng)基半固體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基常用來進(jìn)行微生物的分固體培養(yǎng)基常用來進(jìn)行微生物的分離、鑒定、活菌計(jì)數(shù)及菌種保藏離、鑒定、活菌計(jì)數(shù)及菌種保藏 觀察微生物的運(yùn)動(dòng)特征、分類鑒觀察微生物的運(yùn)動(dòng)特征、分類鑒定及噬菌體效價(jià)測定定及噬菌體效價(jià)測定 大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)及在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)及在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行微生物的基礎(chǔ)理論和應(yīng)用方面的微生物的基礎(chǔ)理論和應(yīng)用方面的研究研究 液體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基半固體培養(yǎng)基半固體培養(yǎng)基按用途不同劃分按用途不同劃分基礎(chǔ)培養(yǎng)基基礎(chǔ)培養(yǎng)基鑒別培養(yǎng)基鑒別

14、培養(yǎng)基含有一般微生物生長繁殖所含有一般微生物生長繁殖所需的基本營養(yǎng)物質(zhì)的培基。需的基本營養(yǎng)物質(zhì)的培基。用來將某種或某類微生物從混雜的用來將某種或某類微生物從混雜的微生物群體中分離出來的培養(yǎng)基微生物群體中分離出來的培養(yǎng)基用于鑒別不同類型微生物的培基。用于鑒別不同類型微生物的培基。選擇培養(yǎng)基選擇培養(yǎng)基在基礎(chǔ)培養(yǎng)基中加入某些特殊營養(yǎng)在基礎(chǔ)培養(yǎng)基中加入某些特殊營養(yǎng)物質(zhì)制成的一類營養(yǎng)豐富的培基。物質(zhì)制成的一類營養(yǎng)豐富的培基。微生物產(chǎn)生某種代謝產(chǎn)物，與培養(yǎng)微生物產(chǎn)生某種代謝產(chǎn)物，與培養(yǎng)基中的特殊化學(xué)物質(zhì)發(fā)生特定的化基中的特殊化學(xué)物質(zhì)發(fā)生特定的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生明顯的特征變化。學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生明顯的特征變化。加富培養(yǎng)基加富培養(yǎng)基在培養(yǎng)基中加入相應(yīng)的特殊營養(yǎng)物