微生物生长
“微”复是极小的意思。制微生物就是小到肉眼看不见,必须借助于显微镜才能看见的生物。在空气、陆地、河流和海洋里都有微生物分布,在人、畜和植物体内也有许多种微生物存在,有些是致病的,对人类有害,但是也有许多微生物对人类有益,如制酒用的酒曲就是用某些微生物做的,整个发酵工业都离不开微生物。存在于土壤中的微生物叫作土壤微生物,它的种类也很多,大致可以分成细菌、真菌、放线菌等几大类,还有一些藻类、线虫等也可归入土壤微生物中。
微生物与土壤肥力有密切的关系,肥沃的土壤里微生物多,贫瘠的土壤里微生物少,没有微生物的土壤就成了死土。这是因为土壤中有机物质的分解,植物所需各种营养成分的转化都离不开微生物的活动。土壤微生物还能分泌出多种酶和生长刺激素,促进植物根系的生长,把土壤微生物比作植物的胃,并不为过。土壤微生物另一个重要作用是通过其生命活动形成腐殖质,从而把土壤无机颗粒粘结在一起成为团粒,既能保肥保水,又能通气和便于根系生长,改善土壤物理性状,是土壤改良的重要目标。
『贰』 影响微生物生长的四大因素是什么
从经验上来说,微生物生长的数量取决于众多因素:
1、碳源的种类;
2、底物异化分解代谢的途径;
3、复杂底物任意辅助因子的供应(避免了对合成代谢改进的需求);
4、吸收其他营养物质特别是氮的能量供应;
5、ATP生成反应的不同效率;
6、抑制第五的存在,不利离子的平衡,或者是转运系统中媒介成分的强制额外需求;
7、生物体的生理学特征,几乎所有的微生物会根据外部环境来改变其生长状况,并且不同的代谢过程(例如初级和次级代谢)会有大量的能量平衡.在细胞的生长速率几营养状况受到调控的培养基中,能够得到进一步的影响因素;
8、限制基质的种类,碳限制性其他途径,例如氮限制性怎长更有效率,其中多余的分解代谢会成为积极的“浪费”途径.(然而它们对生物技术来说是有用的);
9、所允许的生长速率:一旦细胞生长速率减慢,进行维持细胞的底物的比例就会上升,从而减小了通向其他途径的底物.因为最后的因素决定了微生物所有的表现性状,可以加上一条;
10、微生物学的作用。
『叁』 微生物生长分哪些时期,每个时期有何特点
典型的微生物生长曲线包括四个时期:迟缓期、对数期、稳定期、衰亡期。
1、迟缓期
该期菌体增大,代谢活跃,为细菌的分裂繁殖合成并积累充足的酶、辅酶和中间代谢产物;迟缓期长短不一,按菌种本身的遗传特性、菌龄和菌量,以及营养物等不同而异,一般为1~ 4小时。
2、对数期
生长速率常数R最大,细胞每分裂一次所需要的时间——代时(generation time,G,又称增代时间)最短;细胞进行平衡生长(balanced growth),菌体各部分的成分均匀;酶系活跃,代谢旺盛;细胞群体的形态与生理特性最一致;微生物细胞抗不良环境的能力最强。
3、稳定期
生长速率常数等于0,即新增细胞数和死亡细胞数几乎相等,二者处于动态平衡,活菌数保持相对稳定并达到最高水平,菌体产量也达到最高点;细菌分裂速度降低,代时逐渐延长,细胞代谢活力逐渐减退,开始出现形态和生理特征的改变;
细胞内开始积累贮藏物质,如肝糖粒、异染颗粒、脂肪粒等;多数芽孢细菌在此期形成芽孢;许多重要的发酵产物主要在此期间大量积累并达到最高峰。
4、衰亡期
细胞形态发生变化(表现为多形态,如膨大或不规则的退化形态),甚至畸形;细胞代谢活力明显降低,有的微生物因蛋白水解酶活力的增强导致菌体死亡并伴随着菌体自溶,释放代谢产物;有些革兰氏阳性菌染色反应反应变为阳性;
有的微生物在此期间进一步合成或释放对人体有益的抗生素等次级代谢产物,而芽孢杆菌在此期间释放芽孢。
(3)微生物生长扩展阅读
1、迟缓期
在生产实践中,通常采取的措施有增加接种量、在种子培养中加入某些营养成分、采用最适种龄(即处于对数期的菌种)的健壮菌种接种以及选用繁殖快的菌种等措施,以缩短迟缓期,加速菌种生长周期,提高利用率。
2、对数期
由于对数期的群体细胞具有生理特性比较一致、细胞各成分平衡增长和生长速率恒定等优点,故是代谢、生理研究的良好材料,也是作为菌种的最佳材料。另外,亦可用于微生物培养,发酵工程等生物工程。
3、稳定期
稳定期产生的原因:营养素特别是生长限制因子的耗尽,营养物质的比例失调,例如C/N比值不合适等;酸、醇、毒素或过氧化氢等有害代谢产物的积累;pH、氧化还原势等环境条件越来越不适应等。
4、衰亡期
产生的原因:主要是外界环境对细菌细胞继续生长越来越不利,从而引起细胞内的分解代谢明显超过合成代谢,继而引起大量菌体死亡。
『肆』 微生物生长所需要的营养物质主要有哪些
微生物生长所需要的营养物质主要有哪些
微生物的营养物质有六大类要素,即水、碳源、氮源、无机盐、生长因子和能源.
1. 水
水是微生物的重要组成部分,在代谢中占有重要地位.水在细胞中有两种存在形式:结合水和游离水.结合水与溶质或其他分子结合在一起,很难加以利用.游离水(或称为非结合水)则可以被微生物利用.
2. 碳源
碳在细胞的干物质中约占50%,所以微生物对碳的需求最大.凡是作为微生物细胞结构或代谢产物中碳架来源的营养物质,称为碳源.
作为微生物营养的碳源物质种类很多,从简单的无机物(CO2、碳酸盐)到复杂的有机含碳化合物(糖、糖的衍生物、脂类、醇类、有机酸、芳香化合物及各种含碳化合物等).但不同微生物利用碳源的能力不同,假单孢菌属可利用90种以上的碳源,甲烷氧化菌仅利用两种有机物:甲烷和甲醇,某些纤维素分解菌只能利用纤维素.
大多数微生物是异养型,以有机化合物为碳源.能够利用的碳源种类很多,其中糖类是最好的碳源.
异养微生物将碳源在体内经一系列复杂的化学反应,最终用于构成细胞物质,或为机体提供生理活动所需的能量.所以,碳源往往也是能源物质.
自养菌以CO2、碳酸盐为唯一或主要的碳源.CO2是被彻底氧化的物质,其转化成细胞成分是一个还原过程.因此,这类微生物同时需要从光或其他无机物氧化获得能量.这类微生物的碳源和能源分别属于不同物质.
3. 氮源
凡是构成微生物细胞的物质或代谢产物中氮元素来源的营养物质,称为氮源.细胞干物质中氮的含量仅次于碳和氧.氮是组成核酸和蛋白质的重要元素,氮对微生物的生长发育有着重要作用.从分子态的N2到复杂的含氮化合物都能够被不同微生物所利用,而不同类型的微生物能够利用的氮源差异较大.
固氮微生物能利用分子态N2合成自己需要的氨基酸和蛋白质,也能利用无机氮和有机氮化物,但在这种情况下,它们便失去了固氮能力.此外,有些光合细菌、蓝藻和真菌也有固氮作用.
许多腐生细菌和动植物的病原菌不能固氮,一般利用铵盐或其他含氮盐作氮源.硝酸盐必须先还原为NH+4后,才能用于生物合成.以无机氮化物为唯一氮源的微生物都能利用铵盐,但它们并不都能利用硝酸盐.
有机氮源有蛋白胨、牛肉膏、酵母膏、玉米浆等,工业上能够用黄豆饼粉、花生饼粉和鱼粉等作为氮源.有机氮源中的氮往往是蛋白质或其降解产物.
氮源一般只提供合成细胞质和细胞中其他结构的原料,不作为能源.只有少数细菌,如硝化细菌利用铵盐、硝酸盐作氮源和能源.
4. 无机盐
无机盐也是微生物生长所不可缺少的营养物质.其主要功能是:
① 构成细胞的组成成分;
② 作为酶的组成成分;
③ 维持酶的活性;
④ 调节细胞的渗透压、氢离子浓度和氧化还原电位;
⑤ 作为某些自氧菌的能源.
磷、硫、钾、钠、钙、镁等盐参与细胞结构组成,并与能量转移、细胞透性调节功能有关.微生物对它们的需求量较大(10-4~10-3 mol/L),称为“宏量元素”.没有它们,微生物就无法生长.铁、锰、铜、钴、锌、钼等盐一般是酶的辅因子,需求量不大(10-8~10-6 mol/L),所以,称为“微量元素”.不同微生物对以上各种元素的需求量各不相同.铁元素介于宏量和微量元素之间.
在配制培养基时,可通过添加有关化学试剂来补充宏量元素,其中首选是K2HPO4和MgSO4,它们可提供需要量很大的元素:K、P、S和Mg.微量元素在一些化学试剂、天然水和天然培养基组分中都以杂质等状态存在,在玻璃器皿等实验用品上也有少量存在,所以,不必另行加入.
5. 生长因子
一些异养型微生物在一般碳源、氮源和无机盐的培养基中培养不能生长或生长较差.当在培养基中加入某些组织(或细胞)提取液时,这些微生物就生长良好,说明这些组织或细胞中含有这些微生物生长所必须的营养因子,这些因子称为生长因子.
生长因子可定义为:某些微生物本身不能从普通的碳源、氮源合成,需要额外少量加入才能满足需要的有机物质,包括氨基酸、维生素、嘌呤、嘧啶及其衍生物,有时也包括一些脂肪酸及其他膜成分%A
『伍』 影响微生物生长的主要因素有哪些,及
影响微生物生长的主要因素有营养物质、水、温度、pH和气体等。不同微生物对各种环境条件的敏感性不同,通过分析微生物生长环境,不仅有助于掌握微生物生长繁殖规律,而且对生产实践也有指导意义。(北纳生物)