微生物如何繁衍生長

❶ 微生物生長繁殖的條件有哪些

適宜的溫度和酸鹼度，水分，含碳氮等元素的營養物質，適宜氧氣二氧化碳等空氣成分，其他。
每種微生物需求的條件不同。有些耐高溫，有些耐強酸。有自養型有異養型。。。

❷ 微生物復習-微生物的生長繁殖及其控制

第五章 微生物的生長繁殖及其控制
重點：細菌生長曲線的定義、各時期的特點、應用及生產指導意義。控制微生物生長繁殖及控制微生物生長的條件及原理。

微生物在適宜的環境條件下，不斷地吸收營養物質，並按照自己的代謝方式進行代謝活動，如果同化作用大於異化作用，則細胞質的量不斷增加，體積得以加大，於是表現為生長。簡單地說，生長就是有機體的細胞組分(constituent)與結構在量方面的增加。單細胞微生物如細菌，生長往往伴隨著細胞數目的增加。當細胞增長到一定程度時，就以二分裂方式，形式兩個基本相的子細胞，子細胞又重復以上過程。在單細胞微生物中，由於細胞分裂而引起的個體數目的增加，稱為繁殖。在多細胞微生物中，如某些黴菌，細胞數目的增加如不伴隨著個體數目的增加，只能叫生長，不能叫繁殖。例如菌絲細胞的不斷延長或分裂產生同類細胞均屬生長，只有通過形成無性孢子或有性孢子使得個體數目增加的過程才叫做繁殖。
在一般情況下，當環境條件適合，生長與繁殖始終是交替進行的。從生長到繁殖是一個由量變到質變的過程，這個過程就是發育。
微生物處於一定的物理、化學條件下,生長、發育正常，繁殖速率也高；如果某一或某些環境條件發生改變，並超出了生物可以適應的范圍時，就會對機體產生抑制乃至殺滅作用。
第一節細菌純培養的群體生長規律
大多數細菌的繁殖速度都很快。大腸桿菌的適宜條件下，每20分鍾左右便可分裂一次，如果始終保持這樣的繁殖速度，一個細菌48個小時內，其子代總重量可達2.2×10 31克，這是一個巨大的數字。然而，實際情況是不可能的。那麼，細菌的群體生長規律到底怎樣呢?
一、細菌純培養的群體生長規律（詳細講解，讓學生理解並掌握）
將少量單細胞純培養接種到一恆定容積的新鮮液體培養基中，在適宜的條件下培養，定時取樣測定細菌含量，可以看到以下現象：開始有一短暫時間，細菌數量並不增加，隨之細菌數目增加很快，繼而細菌數又趨穩定，最後逐漸下降。如果以培養時間為橫坐標，以細菌數目的對數或生長速度為縱坐標作圖，可以得到如圖6-6的曲線，稱為繁殖曲線，對單細胞微生物而言，雖然生長和繁殖是兩個不同的概念，但由於在測定方法上，多以細菌數增加(即繁殖)作為生長指標，它們的繁殖也可視為群體的生長，所以，繁新的適宜的環境中生長繁殖直至衰老死亡全過程的動態變化。根據細菌生長繁殖速率的不同，可將生長曲線大致分為延遲期、對數期、調整期或滯留適應期。
（一）延遲期 處於延遲期細菌細胞的特點可概括為8個字：分裂遲緩、代謝活躍。細胞體積增長較快，尤其是長軸，例如巨大芽孢桿菌，在延遲期末，細胞平均長度比剛接種時大6倍以上；細胞中RNA含量增高，原生質嗜鹼性加強；對不良環境條件較敏感，對氧的吸收、二氧化碳的釋放以及脫氨作用也很強，同時容易產生各種誘導酶等。這些都說明細胞處於活躍生長中，只是細胞分裂延遲。在此階段後期，少數細胞開始分裂，曲線略有上升。
延遲期出現的原因，可能是為了調整代謝。當細胞接種到新的環境(如從固體培養接種至液體培養基)後，需要重新合成必需量的酶、輔酶或某些中間代謝產物，以適應新的環境。
延遲期的長短與菌種的遺傳性、菌齡以及移種前後所處的環境條件等因素有關，短的只需幾分鍾，長的可達幾小時。因此，深入了解延遲期產生的原因，採取縮短延遲期的措施，在發酵工業上具有十分重要的意義。在生產實踐中，通常採取的措施有增加接種量，在種子培養中加入發酵培養基的某些營養成分，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，以縮短延遲期，加速發酵周期，提高設備利用率。
在延遲期末，每個細胞已開始分裂，但並非所有的機體都同時結束這一時期，所以細菌數逐漸增加，曲線稍有上升，直至這一階段結束，進入下一階段。
(二) 對數期(log phase) 對數期又稱指數期(exponential phase)。在此期中，細胞代謝活性最強，組成新細胞物質最快，所有分裂形成的新細胞都生活旺盛。這一階段的突出特點是細菌數以幾何級數增加，代時穩定，細菌數目的增加與原生質總量的增加，與菌液混濁度的增加均呈正相關性。這時，細菌純培養的生長速率也就是群體生長的速率，可用代時(generation time)表示。所謂代時，即單個細胞完成一次分裂所需的時間，亦即增加一代所需的時間(也叫增代時間或世代時間)。在此階段，由於代時穩定，因此，只要知道了對數期中任何兩個時間的菌數，就可求出細菌的代時。
不同的細菌，其對數期的代時不同，同一種細菌，由於培養基組成和物理條件的影響，如培養溫度、培養基pH、營養物的性質等，代時也不相同。但是，在一定條件下，各種菌的代時又是相對穩定的，多數種為20-30分鍾，有的長達33小時，而有的繁殖極快，增代時間只9.8分左右。表6-4示不同細菌的代時。
處於對數期的微生物，其個體形態、化學組成和生理特性等均較一致，代謝旺盛，生長迅速，代時穩定，所以是研究基本代謝的良好材料，也是發酵生產的良好種子，如果用作菌種，往往延遲期很短以至檢查不出，這樣可在短時間內得到大量微生物，以縮短發酵周期。
(三) 穩定期(stationary phase) 又稱恆定期或最高生長期。處於穩定期的微生物，新增殖的細胞數與老細胞的死亡數幾乎相等，整個培養物中二者處於動態平衡，此時生長速度，又逐漸趨向零。
在一定容積的培養基中，細菌為什麼不能按對數期的高速率無限生長呢?這是由於對數期細菌活躍生長引起周圍環境條件條件發生了一系列變化，某些營養物質消耗，有害代謝產物的積累，以及諸如pH、氧化還原電位、溫度等的改變，限制了菌體細胞繼續以高速度進行生長和分裂。
此階段初期，細菌分裂的間隔時間開始延長，曲線上升逐漸緩慢。隨後，部分細胞停止分裂，少數細胞開始死亡，致使細胞的新生與死亡速率處於動態平衡。這時培養物中細胞總數達到最高水平，接著死亡細胞數大大超過新增殖細胞數，曲線出現下降趨勢。
穩定期的細胞內開始積累貯藏物，如肝糖、異染顆粒、脂肪粒等，大多數芽孢細菌也在此階段形成芽孢。如果為了獲得大量菌體，就應在此階段收獲，因這時細胞總數量最高；這一時期也是發酵過程積累代謝產物的重要階段，某些放線菌抗生素的大量形成也在此時期。
從上可以看出，穩定期的微生物，在數量上的達到了最高水平，產物的積累也達到了高峰，此時，菌體的總產量與所消耗的營養物質之間存在著一定關系，這種關系，生產上稱為產量常數，可用下式表示：
γ=菌體總生長量/消耗營養物質總量
式中γ值的大小可說明該種細菌同化效率的高低。根據這一原理，可用適當的微生物作為指示，對維生素、氨基酸或核苷酸等進行定量的生物測定。穩定期的長短與菌種和外界環境條件有關。生產上常常通過補料、調節pH、調整溫度等措施，延長穩定期，以積累更多的代謝產物。
(四) 衰亡期(decline hpase) 穩定期後如再繼續培養，細菌死亡率逐漸增加，以致死亡數大大超過新生數，群體中活菌數目急劇下降，出現了"負生長"，此階段叫衰亡期。其中有一段時間，活菌數換幾何級數下降，故有人稱之為"對數死亡階段"。這一階段的細胞，有的開始自溶，產生或釋放出一些產物，如氨基酸、轉化酶、外肽酶或抗生素等。菌體細胞也呈現多種形態，有時產生畸形，細胞大小懸殊，有的細胞內多液泡，革蘭氏染色反應的陽性菌變成陰性反應等。在學習細菌生長曲線的有關知識時，應注意各生長期之間的過渡階段。從圖6-6可以看到培養物是逐步地從一個生長期進入到下了個生長期的。也就是說，並不是所有細胞在接近某一生長期的末尾時均處於完全相同的生理狀態，因此，在細菌生長的整個周期，細菌數和培養時間，若以線性關系表示，往往是一條緩慢上升以後又逐漸下降的曲線，而不是一個階段分明的直線。
認識和掌握細菌生長曲線，不僅對指導發酵生產具有很大作用，而且對科學研究也是十分必要的。例如，為了得到研究材料，往往少不了要預計一細胞群體生長到一定數量水平需要多長時間，這就必須計算生長速率和代時。另外，正確認識正常生長曲線的完整意思也很重要，在某個生長時期細胞年幼而代謝活躍，哪個時期細胞老化並瀕於死亡，因不同生長期的細胞在結構和生理上可能有很大差別，了解了這些，就能根據需要進取樣和收獲。同時，在不同的生長期里理化因子對微生物的影響了可能不同。一般來說，對數生長期的細胞較為一致，因此常用於研究細胞的新陳代謝。
二、微生物生長的測定（詳細講解，讓學生理解）
微生物特別是單細胞微生物，體積很小，個體的生長很難測定，而且也沒有什麼實際應用價值。因此，測定它們的生長不是依據細胞個體的大小，而是測定群體的增加量，即群體的生長。例如用直接或間接的方法測定群體的增加量；或測定群體的原生質量；或測定細胞中某些生理活性的變化等。就一般單細胞微生物而言，尤其在對數生長期，像細菌的生長量與細菌的數目之間完成是一種正比例關系。因此，某些情況下，細菌的數目就表示了它的生長量。測定生長量的方法很多，概括起來有以下幾種。
(一) 直接計數法(又稱全數法)
1. 塗片染色法 將已知體積的待測材料，均勻地塗布在載玻片的已知面積上，經固定染色後，在顯微鏡下計算染色塗片上的細菌數。一般在載玻片一平方厘米的面積上，均勻塗布0.01毫升樣品。很顯然，在顯微鏡下要觀察整個塗布區域是較困難的，因此，人們常常任意選擇幾個乃至十幾個視野來計算細胞的數量。如果藉助鏡台測微尺測得視野的直徑，就可計算了。視野的面積(面積=πr2，r為視野的半徑)，然後用一平方厘米內的視野數乘以每個視野中的細胞平均數，再乘以100(因只用了0.01毫升樣品塗布)，就等於每毫升菌液的細胞數。其計算公式如下：
每毫升原菌液含菌數=視野中的平均菌數×1cm 2/視野面積×100×稀釋倍數
2.計數器測定法 用特製的細菌計數器或血球計數器進行計數。取一定容積稀釋的單細胞微生物懸液置於計數器載玻片與蓋玻片之間的計數室內。由於計數室的容積是己知的(總面積為1平方毫米，高0.1毫米)，並有一定刻度。因此，可根據計數器刻度內的細菌數，計算出樣品中的含菌數。
根據計數器小格數目的不同，可概括成兩個換算公式：
(1) 16個中格×25個小格的計數器：每毫升原菌液含菌數=100小格內菌數100×400×10，000×稀釋倍數
(2) 25個中格×16個小格的計數器：每毫升原菌液含菌數=小格內菌數80×400×10：000×稀釋倍數
上述兩種計數器有一個共同特點，即每一個大方格均由16×25=400個小方格組成，故可將上面兩個公式歸納成一個通式：
每毫升原菌液含菌數=每小格平均菌數×4，000，000×稀釋倍數
3.比例計數法 將待測的細菌懸液與等體積血液混合後塗片，在顯微鏡下可以測得細菌數與紅細胞數的比例。由於每毫升血液中紅細胞數是已知的，如正常的男性每立方毫米血液中約含400-500萬個，女性約為350-450萬個。這樣，通過細菌數與紅細胞數的比例，就可計算出每毫升樣品中的細菌數。如果測定空氣和水中的微生物時，由於含菌數低，需將一定體積的樣品通過特製的濾器進行濃縮。
上述三種方法都屬於顯微鏡直接計數法。這些方法雖然較麻煩，但在許多有關微生物生長的研究工作中卻很重要。然而也有一定的局限性，主要表現在：死、活細胞不易區分；小的細胞很難在顯微鏡下觀察，有一些細胞可能被遺漏；濃度太低的細胞懸液也不能使用此法，可以計數的最低的群體細胞數與細胞大小有關，就大多靈敏細菌而言，群體數必須每毫升懸液中含菌10 6個以上；精確性也較差。
4.電子自動計數器計數法 電子計數器的工作原理，就是測定一個小孔中液體的電阻變化。
電子自動計數器具有一個特製的有孔玻璃薄膜，當定量的細胞懸液中的菌體高速地通過小孔時，由於懸液與菌體的導電性不同，使得小孔的電導下降，電阻強率明顯增加，並形成一個脈沖，自動記錄在電子記錄尺標裝置上。這樣，一份已知體知的含有待測細胞的菌懸液，讓其通過這一小孔，每當一個細胞通過時就就產一個脈沖被記錄下來。此設備可以高速測定菌數，而且結果也較精確。但是電子計數器不能區別其他顆粒，因此，菌懸液中應無其他碎片。
5.比濁法 這是測定懸液中細胞數的快速方法。其原理是懸液中細胞濃度與混濁度成正比，與透光度成反比。菌體是不透光的，光速通過菌懸液時則會引起光的散射或吸收，從而降低透光量。細菌越多，透光量越低。因此，測定菌懸液的光密度或透光度可以反映細胞的濃度。而光密度或透光度又可借光電池精確地測得。然後將未知細胞數的懸液與已知細胞數的懸
液相比，可以從已知懸液的稀釋倍數，求出未知懸液所含的細胞數。此法比較簡便。但使用時必須注意：樣品顏色不宜太深；樣品中不要混雜其他物質，否則不能使用；同時菌懸液濃度必須在10 7/毫升以上才能顯示可信的混濁度。
(二) 間接計數法(又叫活菌計數法)
直接計數法測定的是死、活細胞總數。在多數情況下，人們所關心的是計算活菌數。間接計數法是基於每個分散的有機體在適宜的培養基中具有生長繁殖的能力，並且一個活細胞能形成一個菌藩。因此，菌落數就是待測樣品的含的活菌數。此法所得的數值往往比直接法測定的數字小。
1.平皿菌落計數法 像稀釋平皿分離法一樣，先將待測菌液作一系列10倍稀釋，使平皿上長出的菌落數在30-300個之間。然後將最後三個稀釋度的稀釋液各取一定量(一般為0.2毫升)與融化並冷至45℃左右的瓊脂培養基一起，傾入無菌平皿中搖勻，靜置，待凝固後進行保溫培養，通過平皿上出現的菌落數，便可推算出原菌液含菌數。計算公式：
總活菌數/毫升=同一稀釋度三次重復的菌落平均數×稀釋倍數×5
此法由於個人掌握程度的不同，結果常不穩定。其成敗關鍵在於應使樣品充分均勻，而且每個稀釋度的菌液應各用一支無菌吸管，以減少吸管壁因存在油脂等物粘上細菌而影響計數的精確度(否則，有時誤差高達15%左右)。為克服這一弱點，近年來有人對此法作了改進。他們認為，對原菌液濃度為10-9/毫升的微生物來說，如果第一次稀釋採用10-4�級(即用毛細吸管吸菌液10微升至100毫升的無菌水中)，第二次稀釋則採用10-2�級(即吸1毫升上述稀釋菌液於100毫升無菌水中)，然後再吸0.2毫升此菌液進行平皿菌落計數(採用表面塗布法)，其結果較為精確可靠(圖6-4)。
平皿菌落計數法是教學、生產、科研中最常見的一種活菌計數法。它不僅適用於多種材料，而且，即使樣品中含菌數量極少也可以測出。常用於測定水、土壤、牛奶、食品及其他材料中的活菌數。必須注意的是：並非所有生活有機體都要在實驗條件下或實驗期間內生長並形成菌落，如果在待測樣品中含有不同生理類型的有機體時更是如此。此外，意外的損傷也可導致菌數減少，例如有些細菌，可能在稀釋和傾倒平皿等過程中遭到損傷，造成人為的誤差。處於融化狀態的瓊脂培養基溫度較高，某些易受熱力影響的微生物往往不能存活；加之人們無法看出產生菌落細胞，因而不能絕對肯定一個菌落僅來源於一個細胞，以致造成實驗誤差。
2.稀釋法 獎待測樣品作一系列稀釋，一直稀釋到該稀釋液的少量(如1毫升)接種到新鮮培養基中沒有或極少出現生長繁殖。根據沒有生長的最低稀釋度與出現生長的最高稀釋度(即臨界級數)，再用"或然率"理論，可以計算出樣品單位體積中細菌數的近似值。具體的說，菌液經多次稀釋後，一定量菌液中可以極少甚至無菌，然後將待測液於液體培養基中，按十倍稀釋度作一系列稀釋，每個稀釋度取3-5次重復，培養後，將有細胞生長的最的三個稀釋度中的出現細菌生長的管數作為數量指示，由統計分配表(表6-2)上查出近似值，再乘以數量指標第一位數的稀釋倍數，即為原菌液中的含菌數。例如：某一細菌在稀釋法中的生長情況如下：
根據上述結果，其數量指標為"541"，查統計分配表得近似值為17。然後乘以第一位數的稀釋倍數(10-5的稀釋倍數為100，000)。那麼，原菌液中的活菌數=17×100，000=10 5。即每毫升原菌液中含活菌數為1，700，000個。統計分配表根據重復次數不同分為三次重復測數統計表，四次重復測數統計表和五次重復測數統計表(又稱五管最或然數表)。
在實踐中，通常以五管重復為一個組，故這里僅列出了五次重復測數統計表。只要知道了數量指標，就可查知近似值。
例1 經巴斯德消毒的牛奶樣品作10 0、10-1、10-2稀釋，每個稀釋度作五管重復，每個重復管中加入1ml小份樣品接種，培養後，100五管均出現生長10-1有三管生長，而10-2�沒有生長，其數量指標為530，從表6-2查出近似值是7.9，則每毫升牛奶含活菌為：7.9×10個。
例2 牛奶樣品作10-3、10-4、10-5稀釋，同上法各取五個1毫升小份稀釋的樣口接種，經培養，10-3有四管生長，10-4有兩管生長，而10-5沒有生長。其數量指標為420。從表6-2查出近似值是2.2，由於數量指標的第一位數的稀釋倍數是1，000，故每毫升牛奶中含活菌為：2.2×10 3個。此方法只有因某種原因不能使用瓊脂平皿菌落計數時才採用。
從前面可看出，活菌計數法盡管有一定的局限性，但它卻能提供其他方法不能獲得的資料，所以在食品、奶品、醫學及衛生微生物學中經常採用。為了消除上述方法的復雜性，現在不論是培養基、培養條件或是稀釋方法、計算方法，以及結果分析和解釋等方面，通過多年的實踐，都制訂了嚴格的標准。
如果測定量大而且含菌濃度很低樣品(如空氣、水等)中的活菌數時，則應將待測樣品通過微孔薄膜(如硝化纖維素薄)過濾濃庥，再與膜一起放到培養基或浸透了培養液的支持物表面培養，然後根據菌藩數推知樣品含菌數。
(三) 測定細胞物質量
1.測定細胞總含氮量來確定細菌濃度 蛋白質是細胞的主要物質，含量比較穩定，而氮又是蛋白質的重要組成。其方法要點：從一定量培養物中分離出細菌，洗滌，以除去培養基帶入的含氮物質。再用凱氏定氮法法測定總含氮量，以表示原生質含量的多少。一般細菌的含氮量約為原生質乾重的14%。而總氮量與細胞蛋白質總含量的關系可用下式計算：
蛋白質總量=含氮量%×6.25
此法只適用於細胞濃度較高的樣品，同時操作過程也較麻煩，故主要用於科學研究。
2.DNA含量測定法 利用DNA與DABA-2HCl(即新配製的20%W/W，3，5-二氨基苯甲酸-鹽酸溶液)能顯示特殊熒光反應的原理而設計的。將一定容積培養物的菌懸液，通過熒光反應強度，求得DNA的含量，可以直接反映所含細胞物質的量。同時還可根據DNA含量計算出細菌的數量。因為每個細菌平均含DNA8.4×10-5納克。
3.測定細胞乾重法 單位體積培養物中，細胞的乾重可用來表示菌體的生長量。將單位體積培養液中的菌體，以清水洗凈，然後放入乾燥器內加熱或減壓乾燥。其菌體乾重可直接用精密儀器測定。一般來說，細菌的乾重約為濕重的20-25%，即1毫克干菌體=4-5毫克濕菌體=4-5×10 9個菌體。此法較為直接而又可靠，主要用於調查研究。但只適用於菌體濃度較高的樣品，而且要求樣品中不含非菌體的干物質。
4.基他生理指標測定法 微生物新陳代謝的結果，必然要消耗或產生一定量的物質，以表示微生物的生長量。一般生長旺盛時消耗的物質就多，或者積累的某種代謝產物也多。例如通過測定微生物對氧的吸收、發酵糖產酸量、或測定谷氨酸在氨基脫羧酶作用下產生CO2的多少來推知細菌生長情況。這是一種間接方法。使用時必須注意：作為生長指標的那些生理活動項目，應不受外界其他因素的影響或干擾。
可以看出，每種方法都各有優點和局限性。只有在考慮了這些因素同要著手解決的問題之間的關系以後，才能對具體的方法進行選擇。正如前面說過的，平皿菌落計數法是微生物學中應用最多的常規方法，掌握這一方法的原理和實際操作，很有必要。但此法在理論上僅能反映活細胞數。另外，當用兩種不同的方法測量細菌的生長量時，其結果不一致是完全可能的，例如對靜止期培養物進行顯微鏡計數時比平皿菌落計數法所得的數字高得多，因前者包括所有的活細胞與死細胞。而後者只能反映出活細胞數。
測定微生物生長量，在理論研究和實際應用中都十分重要。當我們要對細菌在不同培養基中或不同條件下的生長情況進行評價或解釋時，就必須用量的術語來表示生長。例如，可以通過細菌生長的快慢來判斷某一條件是否適合。生長快的條件，最終的細胞總收獲量可能沒有另一些條件下的收獲量大。在另一些條件下，生長速率雖然較低，但它卻可在一段較長的時間內不斷增加。這種情況可用釁6-5表示。這是同一種菌在兩種不同的培養基上生長情況的比較。這種菌在兩種培養里都能生長。假如在A時測量生長，可以斷定在培養基Ⅱ里生長快；若在B時測量，則在兩種培養基上都生長得很好；可是在C時測量，卻在培養基Ⅰ里生長好些。據此，我們就可以根據需要進行選擇了。如果培養目的是要機體生長得早而快，就選用培養基Ⅱ；如果是要得到大量的細胞，就應選用培養基Ⅰ。因此，只有具備了有關生長的定量方面的知識，才能在實際應用中作用正確的選擇，以利科研和生產。
三、連續培養（詳細講解，讓學生理解並掌握）
將微生物置於一定容積的培養基中，經過培養生長，最後一次收獲，此稱分批培養(batch culture)。通過對細菌純培養的生長曲線的分析可知，在分批培養中，培養基一次加入，不予補充，不再更換。隨著微生物的活躍生長，培養基中營養物質逐漸消耗，有害代謝產物不斷積累，細菌的對數生長期不可長時間維持。如果在培養器中不斷補充新鮮營養物質，並及時不斷地以同樣速度排出培養物(包括菌體及代謝產物)，理論上講，對數生長期就可無限延長。只要培養液的流支量能使分裂繁殖增加的新菌數相當於流出的老菌數，就可保證培養器中總菌量基本不變。50年代出現的連續培養(continuous cultivation)技術就是據此原理而設計的，這種方法就叫連續培養法。連續培養方法的出現，不僅可隨時為微生物的研究工作提供一定生理狀態的實驗材料，而且可提高發酵工業的生產效益和自動化水平。此法已成為當前發酵工業的發展方向。
最簡單的連續發酵裝置包括：培養室、無菌培養基容器以及可自動調節流速(培養基流入，培養物流出)的控制系統，必要時還裝有通氣、攪拌設備。連續培養裝置的一個主要參數是稀釋率(D)，它的定義為：D=FV=流動速率容積。控制連續培養的方法主要有兩種：

❸ 微生物的生長與繁殖需要一定的空氣和濕度對嗎

空氣：有的微生物需要在空氣中才能生長,稱為需氧菌；有的在無空氣的環境下生長,稱為厭氧菌；有的在有氧或無氧條件下均能生長,稱為兼性好氧菌或兼性厭氧菌.所有黴菌,大部分放線菌及部分細菌都是需氧菌.
濕度：微生物的生長、發育、繁殖,一切生命活動都離不開水,不同種類的微生物對相對濕度（或需水量）的要求有很大的差異.細菌的旺盛生長需要超過飽和濕度或有液體的環境條件；酵母需要接近飽和的濕度,而黴菌在相對濕度高於70%時就長得很好.所以水分的需要量是：細菌>酵母>黴菌.

❹ 微生物生長繁殖需要哪些營養要素各有何功能

在營養要素水平上則主要為碳源、氮源、能源、生長因子、礦質元素和水六大類。

功能：

1、碳源

碳是微生物細胞需要量最大的元素，占細胞乾重的50%。能提供微生物營養所需碳素或碳架的營養物質稱為碳源。能被微生物用作碳源的物質種類極其廣泛。簡單的無機含碳化合物、比較復雜的有機物、復雜的有機大分子，乃至復雜的天然含碳物質都可以被不同的微生物利用。

碳源物質通過細胞內的一系列化學變化,被微生物用於合成各代謝產物。

2、氮源

氮源的主要功能是提供細胞原生質和其他結構物質中的氮素，一般不作為能源使用。但化能自養細菌中的亞硝化細菌和硝化細菌能從NH₃和NO₂的氧化過程中獲得能量。

所以對於它們來說，NH₃和NO₂是兼有氮源和能源的雙功能營養物質。對於異養微生物而言，含有C、H、O、N的有機物是具有碳源、能源和氮源的多功能營養物質。

3、能源

能源是提供微生物生命活動所需能量的物質。絕大多數微生物的能源物質是化學物質，只有光合細菌利用光作為能源。對於絕大多數細菌和全部真核微生物來說，它們所利用的有機碳源在被微生物細胞分解代謝的過程中不僅提供微生物細胞的碳素和碳架。

而且還提供微生物生命活動所需的能量。有的微生物所需的能源與碳源不同。如光能自養微生物的能源是光，而碳源為CO₂；化能自養微生物的能源為NH₄、NO₂、S、H₂和Fe等還原態無機化合物，而碳源是CO₂。

4、礦質元素

它們的生理功能包括：是微生物細胞化學組成中的重要元素之一，如P和S分別為核酸與含硫氨基酸的重要組成元素：與酶的組成和活力有關，如Fe是細胞色素氧化酶的必要組分。

Mg、Cu和Zn等是許多酶的激活劑：調節和維持微生物的滲透壓、氫離子濃度和氧化還原電位等生長條件，如Na和K有調節細胞滲透壓的作用。

由磷酸鹽組成的緩沖劑能保持微生物生長過程中pH值的穩定：谷胱甘肽可降低氧化還原電位， 作為某些化能自養細菌的能源物質；作為呼吸鏈末端的氫受體。

5、生長因子

能提供生長因子的天然物質有酵母膏、蛋白腖、麥芽汁、玉米漿、動植物組織或細胞浸液以及微生物生長環境的提取液等。

多數真菌、放線菌和部分細菌在其生長過程中不需要從環境中獲取任何生長因子。而有的微生物需要從環境中獲取一種或幾種生長因子才能維持正常生長，如乳酸細菌補充需要多種維生素、氨基酸和鹼基。

6、水

實際上水本身並不是營養物質，但水是微生物營養中不可缺少的一種物質。因為水是微生物細胞的主要化學成分；水是營養物質和代謝產物的良好溶劑，營養物質與代謝產物都是通過溶解於水中而進出細胞的。

水是細胞中各種生物化學反應得以進行的介質，並參與許多生化反應：水還可維持各種生物大分子結構的穩定性；此外，水的比熱高，汽化熱高，是熱的良好導體，能有效地吸收代謝過程中產生的熱量並將熱迅速散發出體外，這保證了細胞內的溫度不會劇烈變化。

❺ 微生物繁殖快的條件是什麼

適宜的營養條件（充足的碳源、氮源）；適宜的氧含量（好氧的要震盪培養，厭氧的要厭氧培養，兼性的可以靜止培養）；合適的pH值（一般指培養基的pH值）；合適的環境溫度（細菌37度，真菌28度）；合適的接種量（一般接種量是1%）。

微生物包括：細菌、病毒、真菌以及一些小型的原生生物、顯微藻類等在內的一大類生物群體，它個體微小，與人類關系密切。涵蓋了有益跟有害的眾多種類，廣泛涉及食品、醫葯、工農業、環保、體育等諸多領域。

在我國教科書中，將微生物劃分為以下8大類：細菌、病毒、真菌、放線菌、立克次氏體、支原體、衣原體、螺旋體。有些微生物是肉眼可以看見的，像屬於真菌的蘑菇、靈芝、香菇等。還有微生物是一類由核酸和蛋白質等少數幾種成分組成的「非細胞生物」。

相比於大型動物，微生物具有極高的生長繁殖速度。大腸桿菌能夠在12.5-20分鍾內繁殖1次。不妨計算一下，1個大腸桿菌假設20分鍾分裂1次，1小時3次，1晝夜24小時分裂24×3=72次，大概可產生4722366500萬億個（2的72次方），這是非常巨大的數字。

❻ 控制微生物生長繁殖的主要方法及原理有哪些

物理方法和化學方法。
物理方法中主要是溫度控制、濕度控制。微生物生長繁殖必須具備一定的溫度和濕度。一般說，低溫、乾燥不利於微生物生長，甚至能夠殺滅微生物。所以可以用低溫和乾燥控制微生物生長繁殖。酸度過高或過低、滲透壓過高或過低也能控制微生物生長繁殖。
化學方法中主要有營養物質控制和化學物質抑制兩種。微生物沒有必須的營養物質就無法生長繁殖。如控制碳源、氮源、微量元素或必須的維生素等，都可以抑制或控制微生物的生長繁殖。
某些化學物質能夠抑制微生物生長甚至殺滅微生物。如砷、鉛等有毒元素，氰化鉀、氰化鈉等有毒化合物，殺菌葯物等。其原理是破壞微生物中大分子物質的結構，使這些物質失去活性或正常的生理功能，抑制微生物生長或致微生物死亡。
此外，高能輻射（如紫外線、高能電子束、高能中子束、X－射線、伽瑪射線等）也能致微生物死亡。其原理是破壞微生物遺傳物質DNA和RNA，使微生物無法正常生長。
其實，微生物生長繁殖與大型生物是一樣的，能讓大型生物（比如人類）活不了的東西，微生物也活不了。

❼ 微生物的生長與繁殖間的關系如何研究它們的生長繁殖有何理論與實踐意義

微生物的生長與繁殖間的關系如何
在說明微生物與人類之前，我們首先明確一下什麼是微生物。不了解何為微生物又從何談微生物與我們人類的關系呢？微生物主要是由一群肉眼看不見的單細胞生物所構成的，其種類之繁多，數目之龐大，超乎我們的相像。目前，微生物大致分類為細菌、真菌（包含酵母菌和微菌）、藻類和俗稱為寄生蟲的原蟲和蠕蟲。病毒是一種只能在活的生物細胞中復制的簡單有機體，嚴格說來並不能視為一種生物，不過，也被歸屬於微生物。
我們生活中的世界，其實是到處布滿微生物的世界，從遠古時期起人類就和微生物在地球上共處，人類在適應了微生物的同時，又不斷遭遇微生物所引起的各種疫病，因此人類與微生物之間就展開了戰爭。
1929年，英國細菌學家弗萊明，在研究培養葡萄球菌時，偶然發現了青黴素，這是人類歷史上第一個抗菌素類葯物的誕生。青黴素能抑制病菌細胞壁的形成，使菌體的新陳代謝失調，達到抑菌和殺菌的效用。之後又出現了很多抗菌素類葯物，如頭孢黴素、鏈黴素、氯黴素、四環素、卡那黴素、慶大黴素、紅黴素等。一時間，人們就覺得在人類與微生物的斗爭中，人類已經領先了，因為如結核菌、細菌性肺炎、敗血症、梅毒、淋病和其他細菌性傳染病慢慢被征服了。
但是，正是由於這些抗菌素類葯物有抑菌和殺菌的效用，人們大多數認為，不管患了什麼病，總是認為多吃點抗菌素葯物好，這就導致了以下問題：在多數情況下，抗菌素的作用只是抑制或削弱病原菌的活動，人最終還得靠機體本身來徹底戰勝病原菌。長期使用某種抗菌素，不但起不到應有的作用，相反，還會使病原菌產生"抗葯性"變異品種，從而使抗菌素失去它特有的效用。細菌的確很聰明的，一個細菌可在24小時內留下約l60多萬個後代，然後成群地更有效地帶著抗葯性來危害人類。因此，人類和細菌這場無宵煙的戰爭又開始了，一場領先者不斷變化的比賽就這樣持續下去。
正因為細菌有這種抗葯性，科學家們正在研究各種策略。例如，使抗葯性的細菌產生帶有影響其生存能力的基因，使它更難忍受溫度和酸度，使有抗葯性的細菌在與同類細菌的競爭中，總處於劣勢，這樣就可以有效地抑制抗葯性細菌的蔓延。即使這樣，與微生物的斗爭中，人類並不能說完全領先，因為到目前為止，有些疾病依然嚴重威脅著人類，如艾滋病，還有一些一度被控制的傳染病又開始死灰復燃。為了防除這些疾病，全世界雖然已經花費了成千上萬的美圓，但這些疾病的罪魁禍首卻仍然沒有被征服，甚至艾滋病還在每年呈指數增長。這不能不引起人們的高度重視。
鼠疫,艾滋病(AIDS),癌症,肺結核、虐疾、霍亂「卷土重來 」,埃博拉病毒,瘋牛病，還有近一段時間又出現了引起人們恐慌的新疾病SARS，禽流感等都是由一些極少部分的微生物所致，那鼠疫來說吧，1347年的一場由鼠疫桿菌(Yersinia pestis)引起的瘟疫幾乎摧毀了整個歐洲，有1/3 的人(約2500萬人)死於這場災難，在此後的80年間，這種疾病一再肆虐，實際上消滅了大約75%的歐洲人口，一些歷史學家認為這場災難甚至改變了歐洲文化。我國在解放前也曾多次流行鼠疫，死亡率極高。而且還證實，這些病毒還在變異，這就更加增加了對這些疾病研究的困難。而這些疾病的出現，又是跟人們的行為有關，由於發展的需要，人們對環境進行破壞，造成生態的不平衡，生態環境越來越嚴重，造成病毒能夠接觸到人們的機會大大增加，而且加快了它們變異的能力。這些無不是人類自身所種的惡果。
但這些禍只是由一極少部分的微生物所致，只有這一少數微生物也是人類的敵人。但並不是說一切的微生物對人類都有危害的，如果是這樣，人類或許早就滅亡了，因為上面已經講了，人類是生活在微生物的世界。那現在就談談微生物對人類有好處的一面。
微生物無處不在，我們無時不生活在「微生物的海洋」中。細菌數億/g土壤，土壤中的細菌總重量估計為：10034 × 10 12 噸；每張紙幣帶細菌：900萬個人體體表及體內存在大量的微生物：皮膚表面： 平均10萬個 細菌/平方厘米口腔：細菌種類超過500種腸道：微生物總量達100萬億糞便乾重的1/3是細菌，每克 糞便的細菌總數為： 1000 億個；每個噴嚏的飛沫含4500-150000個細菌。
時時刻刻與微生物「共舞」是 禍？是 福？微生物既是人類的敵人，更是人類的朋友！微生物在許多重要產品中所起的不可替代的作用，例如：麵包、乳酪、啤酒、抗生素、疫苗、維生素、酶等重要產品的生產.體內的正常菌群是人及動物健康的基本保證；幫助消化、提供必需的營養物質、組成生理屏障是人類生存環境中必不可少的成員，有了它們才使得地球上的物質進行循環.
因為這樣，現在有不少的國家正投資把優先發展微生物經濟作為發展生物產業的「火車頭」,這可是內有乾坤的。發展微生物經濟可以充分發揮比較優勢,投入少、產出多、見效快、應用廣,可以把其他生物產業帶動起來,催生大批高新產業,形成巨大的技術經濟優勢,佔領世界生物領域的制高點。具體地用微生物經濟帶動生物產業,也需要貫徹「有所為、有所不為」的方針,集中力量攻破難關,並與國內外大市場密切結合,利用強大的需求拉動產業的興起和擴張,使得自主創新與加快轉化形成互動機制。1、大力推廣已經成熟的微生物技術,盡快形成單獨產業,如抗生素、各種人畜疫苗、生物葯品、生物農葯、生物肥料等應當大力扶持,以優化質量為主線,提高核心競爭力,迅速佔領市場、引導市場。2、組織技術集成,使用微生物技術成為重要環節,同發展循環經濟的大趨勢結合起來。循環經濟的一個重要支柱,就是微生物技術。如果在循環經濟中的微生物技術有重大突破,那就會帶出一批新型綠色產業。較低層次的有 把作物秸稈製成沼氣、殘渣再製成肥料;污物、污水處理中製取再生用水和其他有用物質,更能保護環境。其高端層次,則可獲得新的資源和產品,進一步開拓防治微生物污染的領域。3、開展技術創新,利用微生物研究和開發新的生物技術,取得技術突破,獲得自主知識產權,打破國外對某些關鍵性產業的壟斷。特別是同中醫中葯結合,對預防醫治人類的疑難病症 如癌症、艾滋病、惡性傳染病 有所突破,就會形成產業。生物能源也應當作為一個重點,集中力量加以攻關。4、在支持性軟硬環境方面,應考慮多培養一些應用微生物技術人才,充實微生物研究機構,廣泛開展多種形式的產學研結合,國家、社會和企業給予更多的投入,鼓勵發展應用微生物的研發企業。
微生物對人類的好處，除了製造食物和生產有用的物質外，環境中的微生物，其實是地球上所有生物所構成的食物鏈中極重要的一環。若不是微生物所扮演的分解者，忠心地把死亡的生物體不斷分解成活生物體成長所需的營養物質，地球上的生物很快就會面臨食物短缺而停止繁衍。此外，人類所製造的垃圾和各類毒性物質對環境造成的污染，如果不是靠著微生物的分解，對人類的危害將不只是現今的千百倍而已。
人類既然生活在微生物的世界裡，那麼一些和我們緊密生活在一起的微生物通常對人體無害，甚至可以幫助我們消化食物和產生人體所需的物質，如維生素等。更重要的是，當有致病性微生物入侵的時候，人體往往還得靠這些共生菌一起將它們驅逐出去。只是當人體的免疫力因先天或後天的種種因素而變差時，有些共生菌就會立刻翻臉，露出猙獰的面目，進一步侵入宿主體內的組織和器官，造成致命的感染。因此，保持身體健康有一部分也意味著維持人體和共生菌之間的微妙平衡，而達到一種互利的關系。我們應該時刻意識到,在我們的周圍和機體內都有其他生命體與我們共存。雖然人類與微生物的斗爭會無止境地持續下去，但只要我們充分認識到我們所處的環境，認識到生態平衡對人類的好處，不要為了發展而犧牲環境，而堅持可持續發展戰略，那麼，人類就能夠在這微生物的世界裡更好地生存下去