影響微生物生長的三個實驗

學院：生命科學學院

專業：生物科學類

年級：20xx級

姓名：

學號：1007040085

20xx年6月16日

實驗九環境因素對微生物生長的影響

一、實驗目的

1、瞭解滲透壓及生物因素（抗生素）對微生物生長的影響。

2、瞭解抗生素對微生物生長的影響，學習抗菌譜實驗的基本方法。

3、進一步掌握培養基的製備及劃線操作。

二、實驗原理

微生物的生長繁殖受外界環境因素的影響，環境條件適宜時微生物生長良好，環境條件不適宜時微生物生長受到抑制，甚至導致微生物死亡。物理、化學、生物及營養等不同環境因素影響微生物生長繁殖的機制不盡相同，而不同型別微生物對同一環境因素的適應能力也有差別。

1、滲透壓

微生物在等滲溶液中可正常生長繁殖；在高滲溶液中細胞失水，生長受到抑制；在低滲溶液中細胞失水膨脹，因為大多數微生物具有堅硬的細胞壁，細胞一般不會裂解，可以正常生長，但低滲溶液中溶質含量低，在某些情況下也會影響微生物的生長。另一方面，不同型別微生物對滲透壓變化的適應能力不盡相同，大多數微生物在0.5%~3%NaCl濃度條件下生長受到抑制，但某些極端嗜鹽菌可在30%以上NaCl濃度條件下正常生長。

2、生物因素（抗生素）

在自然界中普遍存在微生物間的拮抗現象，許多微生物可以產生抗生素，能選擇性地抑制或殺死其他微生物。不同抗生素的抗菌譜是不同的。瞭解某種抗生素的抗菌譜在臨床治療上有重要的意義，利用濾紙條法可初步測定抗生素的抗菌譜。當濾紙條上的抗生素溶液在瓊脂平板上想四周擴散後可形成抗生素濃度由高到低的梯度，將不同實驗菌與濾紙條垂直劃線接種、培養後，根據抑菌帶的長短可判斷改抗生素對不同實驗菌生長的影響的程度，初步確定其抗菌譜。

三、實驗器材及實試劑

1、菌種

大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌。

2、試劑

培養基牛肉膏蛋白腖液體培養基，裝有牛肉膏蛋白腖的5支試管中中分別含有0.5%、2%、5%、7.5%及10%的NaCl。無菌蒸餾水、氨苄青黴素溶液（80萬單位/ml）。儀器和其他用品

酒精燈、接種環、鑷子、培養皿、無菌吸管、試管、三角瓶、無菌濾紙條。

四、實驗方法及步驟

1.培養基和培養液的配置

⑴全班分組共同配製下列五組溶液：

①牛肉膏蛋白腖瓊脂培養基＋0.5%NaCl3000mL

②牛肉膏蛋白腖液體培養基＋3.0%NaCl100mL

③牛肉膏蛋白腖液體培養基＋5.0%NaCl100mL

④牛肉膏蛋白腖液體培養基＋7.5%NaCl100mL

⑤牛肉膏蛋白腖液體培養基＋10%NaCl100mL

⑵用移液管把液體培養基均勻各取5mL放入試管中，把加熱融化後的固體培養基分裝到12個三角瓶中。

⑶把平板、試管、移液管等用品包裝好並放入滅菌鍋滅菌30min。

2.抗生素對微生物的影響

⑴倒平板：無菌操作，將牛肉膏瓊脂蛋白腖培養基溶化後倒平板，注意平板的厚度均勻。

⑵貼濾紙條：無菌操作，將鑷子去濾紙入氨苄青黴素溶液中溼潤，在容器內壁瀝去多餘溶液，再將濾紙條貼在平板上。

⑶接種:無菌操作，用接種環分別取埃希氏大腸桿菌、枯草桿菌、金黃色葡萄球菌，從濾紙邊緣分別垂直向外劃線接種，並用首字母做好標記。

⑷培養觀察：放入37℃的溫箱中培養，觀察生長情況並記錄。

3.滲透壓對微生物生長的影響

⑴取培養液：從各小組取到各濃度培養液做好標記，按濃度梯度順序排列好擺放在試管架上。

⑵接種：每一個試管中分別取一環枯草桿菌接入溶液中，輕輕搖一下放好就不再動。⑶培養、觀察：培養一段時間後觀察生長情況並記錄。

五、實驗結果及分析

結果觀察(1):滲透壓對實驗的影響

2.0%NaCl試管液麵有菌膜，中部有沉澱物

5.0%NaCl試管中部有少量沉澱

7.5%NaCl試管底部有少量沉澱，液體少許渾濁

10%NaCl試管液體比較清澈

結果分析：在2.0%NaCl的培養基中培養，菌體長勢良好，表明2.0%NaCl適合枯草桿菌的生長。但隨著NaCl的濃度的升高，枯草桿菌的生長也逐漸受到抑制，當濃度升高到10%時，菌體幾乎完全不能生長。因為環境滲透壓過高，這樣就直接作用細胞壁、細胞膜，導致細胞內的滲透壓的改變，當滲透壓很大時，細胞會嚴重的脫水，因失水其代謝功能會下降，甚至喪失而不能存活。

結果觀察(2):生物因素（抗生素）對微生物生長的影響

結果分析：

埃希氏大腸桿菌（Escherichiacoli）、枯草桿菌（Bacillussubtilis）金黃色葡萄球菌（Staphylococcusareus）分別是革蘭氏G-桿菌、革蘭氏G+桿菌、革蘭氏G+球菌的代表，由觀察圖可知，革蘭氏G+菌的生長受到抑制，因為革蘭氏G+的細胞壁含有大量的磷壁酸。所以金黃色葡萄球菌（Staphylococcusareus）埃希氏大腸桿菌

（Escherichiacoli）產生的菌株普帶比枯草桿菌（Bacillussubtilis）的短，其中金黃色葡萄球菌（Staphylococcusareus）產生的譜帶最短。同時這也是區別革蘭氏陰性菌和陽性菌的重要指標，革蘭氏G+菌對抗生素過敏，當其生長環境中有抗生素存在時，抗生素會破壞其細胞壁，使其細胞壁透性改變，不能正常維持其細胞內正常代謝功能，因此就會影響其生長繁殖。因此，革蘭氏陽性菌不能存活或存活微弱。在圖中生長良好的是埃希氏大腸桿菌（Escherichiacoli），它是革蘭氏G-菌，其細胞壁中不含磷壁酸，因而其生長不受抗生素抑制，所以能在培養基看到起菌落。

環境對(轉載於:RNA等。例如在氮、碳源缺乏時，機體內蛋白質降解速率比正常條件下的細胞增加了7倍，同時減少tRNA合成和降低DNA複製的速率，導致生長停止。

2、水的活性

水是機體中的重要組成成分，它是一種起著溶劑和運輸介質作用的物質，參與機體內水解、縮合、氧化與還原等反應

1005100524蔣瑋

關鍵詞：微生物生長高溫低溫酶原生質層脂質

摘要：溫度對微生物的影響是廣泛的，改變溫度必然會影響微生物體內所進行的多種生物化學反應。適宜的溫度能刺激生長，不適的溫度會改變微生物的形態、代謝、毒力等，甚至導致死亡。

由於溫度對微生物有重要影響，因此微生物分類學上常用“最適生長溫度”、“最高生長溫度”、“最低生長溫度”及溫度存活試驗作為鑑定菌種的一項生理特徵，配合其它形態與生理特性，以區別不同溫度範圍的種、屬。生物體完成其生命機能的溫度區，稱為生物動力區。本文主要闡述了動力區之外的溫度對微生物生長繁殖、脂質組成等的影響。

一、高溫對微生物的影響

微生物在高於生物動力區的溫度，即高於100℃會被殺死，實際上，就大多數微生物來講，在溫度高於大約50℃條件下即引起死亡。大家知道，有機體的生命活動主要是由酶催化的，酶又是由易發生熱變性的蛋白質構成的，所以，微生物的熱致死多是因細胞酶的熱鈍化所引起的。已知呼吸酶，特別是在催化三羧酸迴圈反應中的那些酶對熱變性是特別敏感的，這些呼吸酶的變效能導致生物體的死亡。另外，微生物在高溫下死亡也很可能起因於部分RNA熱鈍化以及損壞原生質膜所引起。一般來說當溫度升高到破壞呼吸酶的程度時，細菌即不能生長。

二、低溫對微生物的影響

低溫會減少或停止微生物的代謝作用。溫度低於冰點時，可以使原生質內的水分結冰，導致細胞死亡。凍死與熱死一樣，其生物化學根據也未完全瞭解。一般認為凍死是由於細胞內水分結冰形成冰晶擾亂了原生質膠體狀態和對原生質膜與細胞壁的結構產生機械破壞所致。另一方面，當微生物的懸液被冰凍時，儘管懸液中形成冰，而細胞內的水分仍保持過冷的液體狀態，懸液中結冰後，細胞外溶液濃度上升，細胞內水分外滲而使細胞內溶質濃度增加，以致於質壁分離，造成死亡。而真空冷凍乾燥保藏菌種時，為什麼菌體不會死亡呢?這是因為真空冷凍千燥時，由於冷凍迅速，菌體溶液中水分不形成結晶，而呈不定形玻璃狀，當被迅速融化時，玻璃狀水分也不形成結晶，這就是冷凍乾燥保藏菌種的依據。

三、溫度對微生物脂質組成的.影響

幾乎所有的微生物，包括原核生物和真核生物的脂質組成都隨生長溫度的變化而改變。大量的研究表明，外界溫度下降時，微生物細胞脂質不飽和脂肪酸的含量增加。已知脂質的熔點與其飽和脂肪酸的含量相關，因而在特定的溫度下，膜脂質中脂肪酸的飽和度決定細胞膜的流動性程度和膜的功能。對於專性嗜熱微生物來說，因其膜脂質的脂肪酸飽和度比中溫菌的膜脂質要大，所以嗜熱菌的凝固溫度較高。這可能是嗜熱菌最低生長溫度較高的原因。此外，嗜熱細菌脂質的脂肪酸碳鏈長度也不同於中溫細菌，中溫細菌的脂肪酸大多是15碳的，嗜熱細菌大多數是16-17碳的，高度嗜熱細菌碳鏈還要長。另外普通脂肪酸與支鏈脂肪酸的比率也隨著溫度的改變而明顯改變。高度嗜熱細菌的複合類脂構造與中溫菌的類脂構造也有不同，大都為結合有糖的類脂質。而且，嗜熱細菌一般具有異型脂肪酸、穩定型脂肪酸和環己烷型脂肪酸，而不存在不飽和脂肪酸。

四、溫度對微生物的其它影響

除了對生長和脂質的影響外，溫度還能影響微生物的其它效能。首先一些微生物

的毒力是受到溫度的左右的。例如，炭疽桿菌在42℃培養數代後，失去生成芽胞的能力，並變為永久性的無毒株。單核細胞增生利斯特氏菌在小雞胚胎中於低溫生長時比在高溫生長時毒性更大。根癌土壤桿菌當接種溫度在31.5至37℃時，會喪失其誘導蕃茄生瘤的毒力。其次一些微生物色素的產生也受溫度影響，粘質賽氏桿菌在20-25℃生長時比在37℃能產生更大量的紅色靈桿菌素。此外，微生物的其它代謝活動也為溫度所影響，許多微生物合成多糖的能力在低溫區比在高溫區要強。生長溫度的下降還可引起細菌和酵母菌核糖核酸/蛋白質比率的增加，反之亦然。

小結：微生物生長繁殖必須有其適宜的溫度範圍，最適生長溫度可能是由溫度對生物體內無數個酶反應的綜合作用決定的。微生物在最適生長溫度以上生長速率下降，又可能是一些限速酶或其它酶的變性導致的。根據微生物生長所需的溫度範圍不同，可分為低溫菌，中溫菌和高溫菌三類，它們都有各自的最低、最適合、最高生長溫度範圍。大多數微生物屬於中溫菌。微生物對高溫的耐受性差，高溫往往引起蛋白質的凝固、變性，最終導致微生物死亡，故可用熱力滅菌。低溫時微生物的生長繁殖會受到抑制，但是多數使生理活動下降，生長緩慢、停滯或處於休眠狀態。絕大部分微生物耐低溫（10℃以下）。在低溫條件下，微生物的代謝活動降低或接近停止，不再繁殖。但能較長時間維持生命，故常用低溫儲存菌種。低溫、乾燥、真空是用於菌種保藏的重要手段。細菌、放線菌、酵母菌等的菌種保藏溫度為4-6℃。溫度過低，也會導致微生物死亡。在最適溫度下，如果其它條件適宜，則微生物生長繁殖最快。利用溫度對微生物的影響，便能很好的控制人工培養微生物的條件，培養出所需菌種。

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