微生物生長
「微」復是極小的意思。制微生物就是小到肉眼看不見,必須藉助於顯微鏡才能看見的生物。在空氣、陸地、河流和海洋里都有微生物分布,在人、畜和植物體內也有許多種微生物存在,有些是致病的,對人類有害,但是也有許多微生物對人類有益,如制酒用的酒麴就是用某些微生物做的,整個發酵工業都離不開微生物。存在於土壤中的微生物叫作土壤微生物,它的種類也很多,大致可以分成細菌、真菌、放線菌等幾大類,還有一些藻類、線蟲等也可歸入土壤微生物中。
微生物與土壤肥力有密切的關系,肥沃的土壤里微生物多,貧瘠的土壤里微生物少,沒有微生物的土壤就成了死土。這是因為土壤中有機物質的分解,植物所需各種營養成分的轉化都離不開微生物的活動。土壤微生物還能分泌出多種酶和生長刺激素,促進植物根系的生長,把土壤微生物比作植物的胃,並不為過。土壤微生物另一個重要作用是通過其生命活動形成腐殖質,從而把土壤無機顆粒粘結在一起成為團粒,既能保肥保水,又能通氣和便於根系生長,改善土壤物理性狀,是土壤改良的重要目標。
『貳』 影響微生物生長的四大因素是什麼
從經驗上來說,微生物生長的數量取決於眾多因素:
1、碳源的種類;
2、底物異化分解代謝的途徑;
3、復雜底物任意輔助因子的供應(避免了對合成代謝改進的需求);
4、吸收其他營養物質特別是氮的能量供應;
5、ATP生成反應的不同效率;
6、抑制第五的存在,不利離子的平衡,或者是轉運系統中媒介成分的強制額外需求;
7、生物體的生理學特徵,幾乎所有的微生物會根據外部環境來改變其生長狀況,並且不同的代謝過程(例如初級和次級代謝)會有大量的能量平衡.在細胞的生長速率幾營養狀況受到調控的培養基中,能夠得到進一步的影響因素;
8、限制基質的種類,碳限制性其他途徑,例如氮限制性怎長更有效率,其中多餘的分解代謝會成為積極的「浪費」途徑.(然而它們對生物技術來說是有用的);
9、所允許的生長速率:一旦細胞生長速率減慢,進行維持細胞的底物的比例就會上升,從而減小了通向其他途徑的底物.因為最後的因素決定了微生物所有的表現性狀,可以加上一條;
10、微生物學的作用。
『叄』 微生物生長分哪些時期,每個時期有何特點
典型的微生物生長曲線包括四個時期:遲緩期、對數期、穩定期、衰亡期。
1、遲緩期
該期菌體增大,代謝活躍,為細菌的分裂繁殖合成並積累充足的酶、輔酶和中間代謝產物;遲緩期長短不一,按菌種本身的遺傳特性、菌齡和菌量,以及營養物等不同而異,一般為1~ 4小時。
2、對數期
生長速率常數R最大,細胞每分裂一次所需要的時間——代時(generation time,G,又稱增代時間)最短;細胞進行平衡生長(balanced growth),菌體各部分的成分均勻;酶系活躍,代謝旺盛;細胞群體的形態與生理特性最一致;微生物細胞抗不良環境的能力最強。
3、穩定期
生長速率常數等於0,即新增細胞數和死亡細胞數幾乎相等,二者處於動態平衡,活菌數保持相對穩定並達到最高水平,菌體產量也達到最高點;細菌分裂速度降低,代時逐漸延長,細胞代謝活力逐漸減退,開始出現形態和生理特徵的改變;
細胞內開始積累貯藏物質,如肝糖粒、異染顆粒、脂肪粒等;多數芽孢細菌在此期形成芽孢;許多重要的發酵產物主要在此期間大量積累並達到最高峰。
4、衰亡期
細胞形態發生變化(表現為多形態,如膨大或不規則的退化形態),甚至畸形;細胞代謝活力明顯降低,有的微生物因蛋白水解酶活力的增強導致菌體死亡並伴隨著菌體自溶,釋放代謝產物;有些革蘭氏陽性菌染色反應反應變為陽性;
有的微生物在此期間進一步合成或釋放對人體有益的抗生素等次級代謝產物,而芽孢桿菌在此期間釋放芽孢。
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1、遲緩期
在生產實踐中,通常採取的措施有增加接種量、在種子培養中加入某些營養成分、採用最適種齡(即處於對數期的菌種)的健壯菌種接種以及選用繁殖快的菌種等措施,以縮短遲緩期,加速菌種生長周期,提高利用率。
2、對數期
由於對數期的群體細胞具有生理特性比較一致、細胞各成分平衡增長和生長速率恆定等優點,故是代謝、生理研究的良好材料,也是作為菌種的最佳材料。另外,亦可用於微生物培養,發酵工程等生物工程。
3、穩定期
穩定期產生的原因:營養素特別是生長限制因子的耗盡,營養物質的比例失調,例如C/N比值不合適等;酸、醇、毒素或過氧化氫等有害代謝產物的積累;pH、氧化還原勢等環境條件越來越不適應等。
4、衰亡期
產生的原因:主要是外界環境對細菌細胞繼續生長越來越不利,從而引起細胞內的分解代謝明顯超過合成代謝,繼而引起大量菌體死亡。
『肆』 微生物生長所需要的營養物質主要有哪些
微生物生長所需要的營養物質主要有哪些
微生物的營養物質有六大類要素,即水、碳源、氮源、無機鹽、生長因子和能源.
1. 水
水是微生物的重要組成部分,在代謝中佔有重要地位.水在細胞中有兩種存在形式:結合水和游離水.結合水與溶質或其他分子結合在一起,很難加以利用.游離水(或稱為非結合水)則可以被微生物利用.
2. 碳源
碳在細胞的干物質中約佔50%,所以微生物對碳的需求最大.凡是作為微生物細胞結構或代謝產物中碳架來源的營養物質,稱為碳源.
作為微生物營養的碳源物質種類很多,從簡單的無機物(CO2、碳酸鹽)到復雜的有機含碳化合物(糖、糖的衍生物、脂類、醇類、有機酸、芳香化合物及各種含碳化合物等).但不同微生物利用碳源的能力不同,假單孢菌屬可利用90種以上的碳源,甲烷氧化菌僅利用兩種有機物:甲烷和甲醇,某些纖維素分解菌只能利用纖維素.
大多數微生物是異養型,以有機化合物為碳源.能夠利用的碳源種類很多,其中糖類是最好的碳源.
異養微生物將碳源在體內經一系列復雜的化學反應,最終用於構成細胞物質,或為機體提供生理活動所需的能量.所以,碳源往往也是能源物質.
自養菌以CO2、碳酸鹽為唯一或主要的碳源.CO2是被徹底氧化的物質,其轉化成細胞成分是一個還原過程.因此,這類微生物同時需要從光或其他無機物氧化獲得能量.這類微生物的碳源和能源分別屬於不同物質.
3. 氮源
凡是構成微生物細胞的物質或代謝產物中氮元素來源的營養物質,稱為氮源.細胞干物質中氮的含量僅次於碳和氧.氮是組成核酸和蛋白質的重要元素,氮對微生物的生長發育有著重要作用.從分子態的N2到復雜的含氮化合物都能夠被不同微生物所利用,而不同類型的微生物能夠利用的氮源差異較大.
固氮微生物能利用分子態N2合成自己需要的氨基酸和蛋白質,也能利用無機氮和有機氮化物,但在這種情況下,它們便失去了固氮能力.此外,有些光合細菌、藍藻和真菌也有固氮作用.
許多腐生細菌和動植物的病原菌不能固氮,一般利用銨鹽或其他含氮鹽作氮源.硝酸鹽必須先還原為NH+4後,才能用於生物合成.以無機氮化物為唯一氮源的微生物都能利用銨鹽,但它們並不都能利用硝酸鹽.
有機氮源有蛋白腖、牛肉膏、酵母膏、玉米漿等,工業上能夠用黃豆餅粉、花生餅粉和魚粉等作為氮源.有機氮源中的氮往往是蛋白質或其降解產物.
氮源一般只提供合成細胞質和細胞中其他結構的原料,不作為能源.只有少數細菌,如硝化細菌利用銨鹽、硝酸鹽作氮源和能源.
4. 無機鹽
無機鹽也是微生物生長所不可缺少的營養物質.其主要功能是:
① 構成細胞的組成成分;
② 作為酶的組成成分;
③ 維持酶的活性;
④ 調節細胞的滲透壓、氫離子濃度和氧化還原電位;
⑤ 作為某些自氧菌的能源.
磷、硫、鉀、鈉、鈣、鎂等鹽參與細胞結構組成,並與能量轉移、細胞透性調節功能有關.微生物對它們的需求量較大(10-4~10-3 mol/L),稱為「宏量元素」.沒有它們,微生物就無法生長.鐵、錳、銅、鈷、鋅、鉬等鹽一般是酶的輔因子,需求量不大(10-8~10-6 mol/L),所以,稱為「微量元素」.不同微生物對以上各種元素的需求量各不相同.鐵元素介於宏量和微量元素之間.
在配製培養基時,可通過添加有關化學試劑來補充宏量元素,其中首選是K2HPO4和MgSO4,它們可提供需要量很大的元素:K、P、S和Mg.微量元素在一些化學試劑、天然水和天然培養基組分中都以雜質等狀態存在,在玻璃器皿等實驗用品上也有少量存在,所以,不必另行加入.
5. 生長因子
一些異養型微生物在一般碳源、氮源和無機鹽的培養基中培養不能生長或生長較差.當在培養基中加入某些組織(或細胞)提取液時,這些微生物就生長良好,說明這些組織或細胞中含有這些微生物生長所必須的營養因子,這些因子稱為生長因子.
生長因子可定義為:某些微生物本身不能從普通的碳源、氮源合成,需要額外少量加入才能滿足需要的有機物質,包括氨基酸、維生素、嘌呤、嘧啶及其衍生物,有時也包括一些脂肪酸及其他膜成分%A
『伍』 影響微生物生長的主要因素有哪些,及
影響微生物生長的主要因素有營養物質、水、溫度、pH和氣體等。不同微生物對各種環境條件的敏感性不同,通過分析微生物生長環境,不僅有助於掌握微生物生長繁殖規律,而且對生產實踐也有指導意義。(北納生物)