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正文內(nèi)容

微生物的生長及其控制(4)(編輯修改稿)

2025-02-14 01:31 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 ?影響微生物生長的外界因素很多 , 除了營養(yǎng)因素之外 , 還有許多理化因素 , 如: O 溫度 、pH值 、 水活度 、 滲透壓 、 輻射 、 UV、 電離輻射 、超聲波 、 化學藥劑等 。 溫度對微生物的影響具體表現(xiàn)在直接影響細胞內(nèi)的各種生化反應: ?影響酶活性:溫度變化影響酶促反應速率,最終影響細胞合成。 ?影響細胞膜的流動性:溫度高,流動性大,有利于物質(zhì)的運輸,溫度低,流動性降低,不利于物質(zhì)運輸。 ?影響物質(zhì)的溶解度,對生長有影響。 一、溫度對微生物生長的影響 (一)微生物生長溫度的三基點 ? 從微生物整體來看 , 生長的溫度范圍一般在 10℃ ~ 100 ℃ ;極端下限為 30℃ , 極端上限為 105℃ 。 ? 特定的某一種微生物 , 只能在一定溫度范圍內(nèi)生長 ( 寬溫微生物 、 窄溫微生物 ) 。 ? 在這個范圍內(nèi) , 每種微生物都有自己的生長溫度三基點 ,即最低 、 最適 、 最高生長溫度 。 ? 最適生長溫度 :某菌分裂代時最短或 生長速率最高 時的培養(yǎng)溫度 。 菌 名 生長溫度 發(fā)酵溫度 累積產(chǎn)物溫度 ( ℃ ) ( ℃ ) ( ℃ ) (嗜熱鏈球菌) 37 47 37 (乳酸鏈球菌) 34 40 產(chǎn)細胞: 25~30 產(chǎn)乳酸: 30 S. griseus (灰色鏈霉菌) 37 28 _ Corenybacterium pekinense 32 33~35 _ Clostridium acetobutylicum 37 33 _ Penicilium chrysogenum 30 25 20 (二)不同生理生化過程的最適溫度 ?微生物不同生理活動要求不同溫度; ?最適生長溫度 ≠ 發(fā)酵速度快、積累代謝產(chǎn)物多。 ?以青霉素的生產(chǎn)為例: 培養(yǎng) 165小時采用分段控制溫度的方法,其青霉素產(chǎn)量比始終在 30 ℃ 培養(yǎng)提高了 %。 分段控制方式: 0~5小時, 30 ℃ ; 5~40小時, 25℃ ; 40~125小時, 20℃ ; 125~165小時, 25℃ 。 根據(jù)微生物與氧的關系 ,可把它們分為幾種類群 : 專性好氧菌 好氧菌 微好氧菌 兼性厭氧菌 耐氧厭氧菌 厭氧菌 (專性 )厭氧菌 二、氧氣對微生物生長的影響 ? 專性好氧菌:必須在有分子氧的條件下才能生長;細胞含有超氧物歧化酶 ( SOD) 和過氧化氫酶 。絕大多數(shù)真菌 、 多數(shù)細菌和放線菌 。 ? 兼性好氧菌:在有氧或無氧條件下均能生長 , 但有氧情況下生長得更好;細胞含有 SOD和 過氧化氫酶 。 許多酵母菌和不少細菌 。 ? 微好氧菌: 只能較低的氧分壓下才能正常生長 , ?;魜y弧菌 、 發(fā)酵單胞菌屬 、 彎曲菌屬等 。 ? 耐氧菌:生活不需要氧 , 分子氧也對它無毒害 。依靠專性發(fā)酵獲得能量 。 細胞內(nèi)存在 SOD和過氧化物酶 , 但缺乏過氧化氫酶 。 乳酸菌多為耐氧菌 。 ? 厭氧菌:分子氧對它有毒害 。 生命活動所需能量通過發(fā)酵 、 無氧呼吸 、 循環(huán)光合磷酸化或甲烷發(fā)酵提供;細胞內(nèi)缺乏 SOD和細胞色素氧化酶 , 大多數(shù)還缺乏過氧化氫酶 。 五類與氧關系不同的微生物在半固體瓊脂 柱中的生長狀態(tài)(模式圖) ?嚴格厭氧微生物并不是被氣態(tài)的氧所殺死 , 而是由于不能解除某些氧代謝產(chǎn)物的毒性而死亡 。 ?在氧還原為水的過程中 , 可形成某些有毒的中間產(chǎn)物 , 例如 , 過氧化氫 ( H2O2) 、 超氧陰離子 ( O2 ) 等 。 超氧陰離子為活性氧 , 兼有分子和離子的性質(zhì) , 反應力極強 , 極不穩(wěn)定 , 可破壞膜和重要生物大分子 , 對微生物造成毒害或致死 。 厭氧菌的氧毒害機制 —— SOD學說: H2O + O2 2 O2 + 2H+ O2 + H2O2 2H2O O2 + e O2 超氧陰離子在細胞內(nèi)可由酶促或非酶促形成。 超氧物陰離子歧化酶( SOD)是在生物進化中發(fā)展出來的一種自我保護方式。 生物體中超氧陰離子的形成與去除 1 2 SOD 好氧生物 和耐氧細菌 過氧化氫酶 好氧生物 過氧化物酶 NADH2 NAD 耐氧菌 各類菌所含對氧解毒酶 專性好氧菌 SOD,過氧化氫酶 兼性厭氧菌 SOD, 過氧化氫酶 專性厭氧菌 二種酶均無 微好氧菌 少量 SOD 耐氧菌 SOD, 過氧化物酶 在培養(yǎng)不同類型的微生物時 , 要采用相應的措施 : ?培養(yǎng)好氧微生物:需振蕩或通氣 , 保證充足的氧氣 。 ?培養(yǎng)專性厭氧微生物:需排除環(huán)境中的氧氣 ,同時在培養(yǎng)基中添加還原劑 , 降低培養(yǎng)基中的氧化還原電位勢 。 ?培養(yǎng)兼性厭氧或耐氧微生物:可深層靜止培養(yǎng) 。 ( 一 ) 環(huán)境 pH值 對微生物生長的影響 ?影響膜表面電荷的性質(zhì)及膜的通透性 , 進而影響對物質(zhì)的吸收能力 。 ?改變酶活 、 酶促反應的速率及代謝途徑:如:酵母菌在 ~ 5產(chǎn)乙醇 , 在 、酸 。 ?環(huán)境 pH值還影響培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)的離子化程度 , 從而影響營養(yǎng)物質(zhì)吸收 , 或 有 毒物質(zhì)的毒性 。 三、 pH值對 微生物生長影響 ?微生物的生長 pH值范圍極廣,從 pH2~10都有微生物能生長。但是絕大多數(shù)種類都生活在~。 ?微生物生長的 pH值三基點: 各種微生物都有其生長的最低、最適和最高 pH值。低于最低、或 超過 最高生長 pH值時,微生物生長受抑制或?qū)е滤劳觥? (二 ) 不同微生物對 pH要求不同 微生物名稱 pH值 最低 最適 最高 Thiobacillus thiooxidans 氧化硫硫桿菌 ~ Lactobacillus acidophilus 嗜酸乳桿菌 ~ ~ Rhizobium japonicum 大豆根瘤菌 ~ Azotobacter chroococcum 圓褐固氮 ~ Nitrosomonas sp. 硝化單胞菌 ~ Acetobacter aceti 醋化醋桿菌
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