微生物生長(zhǎng)環(huán)境要點(diǎn)課件

1、Chapter 6微生物的生長(zhǎng)與環(huán)境條件掌握：1、微生物生長(zhǎng)的測(cè)定方式2、細(xì)菌純培養(yǎng)生長(zhǎng)曲線各個(gè)時(shí)期的主要特點(diǎn)3、物理、化學(xué)手段控制微生物生長(zhǎng)的方法及原理重點(diǎn)：細(xì)菌純培養(yǎng)生長(zhǎng)曲線難點(diǎn)：利用細(xì)菌純培養(yǎng)生長(zhǎng)曲線的對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期計(jì)算代時(shí)第一節(jié) 微生物生長(zhǎng)的測(cè)定 第二節(jié) 細(xì)菌的群體生長(zhǎng)繁殖 第五節(jié) 微生物生長(zhǎng)繁殖的控制 第三節(jié) 微生物的培養(yǎng)第四節(jié) 真菌的生長(zhǎng)二. 細(xì)菌群體生長(zhǎng)的測(cè)定三. 獲得純培養(yǎng)的方法一. 微生物生長(zhǎng)概述第一節(jié) 微生物生長(zhǎng)的測(cè)定一、微生物生長(zhǎng)概述微生物生長(zhǎng)是群體生長(zhǎng): 表現(xiàn)為細(xì)胞數(shù)量的增加和生物量的增長(zhǎng) !一般情況下，當(dāng)環(huán)境條件適合時(shí)，生長(zhǎng)與繁殖始終是交替進(jìn)行的。從生長(zhǎng)到繁殖是一個(gè)由量變

2、到質(zhì)變的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程就是發(fā)育（development） 多細(xì)胞微生物（如某些霉菌）細(xì)胞數(shù)目的增加（菌絲細(xì)胞的不斷延長(zhǎng)或分裂）如不伴隨著個(gè)體數(shù)目的增加，只能叫生長(zhǎng)。只有通過(guò)形成無(wú)性孢子或有性孢子使得個(gè)體數(shù)目增加的過(guò)程才叫做繁殖。 單細(xì)胞微生物如細(xì)菌，生長(zhǎng)往往伴隨著細(xì)胞數(shù)目的增加。二、細(xì)菌群體生長(zhǎng)的測(cè)定 細(xì)菌的生長(zhǎng)和繁殖難以分開(kāi)，因此，常以群體生長(zhǎng)作為細(xì)菌生長(zhǎng)的指標(biāo) 細(xì)菌群體生長(zhǎng)測(cè)定一般采用細(xì)胞數(shù)量和生物量?jī)煞N方法（一）細(xì)胞數(shù)量的測(cè)定細(xì)胞總數(shù)的測(cè)定（包括活的和已喪失活力的細(xì)菌，又名直接計(jì)數(shù)法） 1、顯微直接計(jì)數(shù)法 2、比濁法 3、染色涂片計(jì)數(shù)法 采用細(xì)菌計(jì)數(shù)板或血球計(jì)數(shù)板，在顯微鏡下對(duì)微生物數(shù)量

3、進(jìn)行直接計(jì)數(shù)（計(jì)算一定容積里樣品中微生物的數(shù)量）。1、顯微直接計(jì)數(shù)法不能區(qū)分死菌與活菌不適于對(duì)運(yùn)動(dòng)細(xì)菌的計(jì)數(shù)需要相對(duì)高的細(xì)菌濃度個(gè)體小的細(xì)菌在顯微鏡下難以觀察缺點(diǎn)2、比濁法 比濁法的原理是利用細(xì)菌細(xì)胞在溶液中數(shù)量越多，濁度越大，在光電比色計(jì)中測(cè)定時(shí)所吸收的光線越多3、染色涂片計(jì)數(shù)法 取0.01ml的菌懸液放在1cm2 的玻片上，讓其干燥，然后固定染色，再置顯微鏡下計(jì)數(shù)每一視野中的菌數(shù)，算出視野面積，按下列公式即可求出每ml原菌液中的含菌數(shù)。 每ml原菌液中的含菌數(shù)=視野中的平均菌數(shù)1cm2/視野面積100稀釋倍數(shù) 活菌數(shù)量的測(cè)定（間接計(jì)數(shù)法） 1、稀釋平板測(cè)數(shù)法 2、最大概率法（MPN法） 3

4、、薄膜過(guò)濾計(jì)數(shù)法1、稀釋平板測(cè)數(shù)法以CFU(colony forming units)表示 傾注平板法涂布平板法操作較麻煩，對(duì)好氧菌、熱敏感菌效果不好！使用較多的常規(guī)方法，但有時(shí)涂布不均勻！采用培養(yǎng)平板計(jì)數(shù)法要求操作熟練、準(zhǔn)確，否則難以得到正確的結(jié)果：樣品充分混勻每支移液管及涂棒只能接觸一個(gè)稀釋度的菌液同一稀釋度三個(gè)重復(fù), 取平均值每個(gè)平板上的菌落數(shù)目合適，便于準(zhǔn)確計(jì)數(shù)2、最大概率法方法是：將待測(cè)菌液于液體中作十倍系列稀釋?zhuān)肯♂尪茸?5個(gè)重復(fù)，經(jīng)培養(yǎng)后，檢查細(xì)菌的生長(zhǎng)，以有細(xì)菌生長(zhǎng)的最后三個(gè)稀釋度的管數(shù)作數(shù)量指標(biāo)，由數(shù)理統(tǒng)計(jì)表查出近似值，再乘以數(shù)量指標(biāo)第一位的稀釋倍數(shù)，即為原菌液中的菌數(shù)。例

5、如：某細(xì)菌在稀釋培養(yǎng)法中生長(zhǎng)情況如下：稀釋度： 103，104，105，106，107，108重復(fù)數(shù)： 5 5 5 5 5 5有菌生長(zhǎng)管數(shù)： 5 5 5 4 1 0根據(jù)上述結(jié)果，數(shù)量指標(biāo)為“541”，查表得近似值為17，乘以第一位數(shù)的稀釋倍數(shù)，得出原始培養(yǎng)物的活菌數(shù)=17105個(gè)菌數(shù)低樣品（如水）膜過(guò)濾培養(yǎng)菌落計(jì)數(shù)如何對(duì)菌數(shù)低的樣品，如水，中的細(xì)菌數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)？用于計(jì)數(shù)空氣或水中的含菌數(shù)3、薄膜過(guò)濾計(jì)數(shù)法測(cè)定細(xì)胞干重法 單位體積培養(yǎng)物中細(xì)胞物質(zhì)的干重 含氮量測(cè)定法 微生物細(xì)胞中蛋白質(zhì)的含量是比較穩(wěn)定的，測(cè)出微生物細(xì)胞中的含N量后再換算出蛋白質(zhì)的含量，可用凱氏定N法 。 蛋白質(zhì)的含量=氮量6.2

6、5核酸含量的測(cè)定ATP含量的測(cè)定代謝活性法(生理指標(biāo)法)（二）細(xì)胞生物量的測(cè)定三、獲得純培養(yǎng)的方法 在自然界微生物總是混雜地生活，要想研究某一種微生物，必須把研究對(duì)象從混雜群體中分離出來(lái)。在實(shí)驗(yàn)條件下，從一個(gè)細(xì)胞或一種細(xì)胞群繁殖得到的后代稱(chēng)為純培養(yǎng)（pure culture）稀釋分離法 1. 稀釋平皿分離法 2. 平皿劃線分離法單細(xì)胞挑取法純培養(yǎng)分離中選擇性培養(yǎng)基的利用富集培養(yǎng)的利用獲得純培養(yǎng)的方法1、稀釋平皿分離法由一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)細(xì)菌在固體培養(yǎng)基上形成的肉眼可見(jiàn)的集落菌落涂布平皿法傾注平皿法稀釋平皿分離法2、平皿劃線分離法分區(qū)劃線法連續(xù)劃線法劃線分離稀釋分離法 1. 稀釋平皿分離法 2. 平

7、皿劃線分離法單細(xì)胞挑取法純培養(yǎng)分離中選擇性培養(yǎng)基的利用富集培養(yǎng)的利用獲得純培養(yǎng)的方法 抑制大多數(shù)其它微生物的生長(zhǎng) 使待分離的微生物生長(zhǎng)更快使待分離的微生物在群落中的數(shù)量上升，方便用稀釋法對(duì)其進(jìn)行純化。微生物群落中數(shù)量占少數(shù)的微生物的分離純化選擇性培養(yǎng)基的利用沒(méi)有一種培養(yǎng)基或一種培養(yǎng)條件能夠滿(mǎn)足自然界中一切生物生長(zhǎng)的要求，在一定程度上所有的培養(yǎng)基都是選擇性的直接挑取待分離的微生物的菌落獲得純培養(yǎng) !根據(jù)所要分離的菌種的特性選用培養(yǎng)基：分離真菌用馬丁培養(yǎng)基，pH偏酸；分離放線菌用高氏1號(hào)，pH中性偏堿。根據(jù)不同菌對(duì)化學(xué)試劑的敏感性：分離放線菌，培養(yǎng)基中加10%酚，抑制細(xì)菌、真菌；從土壤中分離真菌，

8、加孟加拉紅，抑制細(xì)菌生長(zhǎng)。根據(jù)分離對(duì)象的營(yíng)養(yǎng)特征：分離能發(fā)酵纖維素的菌株，培養(yǎng)基以纖維素為唯一碳源。分離固氮菌，用無(wú)氮培養(yǎng)基。將少量純培養(yǎng)微生物置于一定容積的培養(yǎng)基中，經(jīng)過(guò)培養(yǎng)生長(zhǎng)，最后一次收獲。分批培養(yǎng)（batch culture）or封閉培養(yǎng)（closed culture）生長(zhǎng)：遲緩期、對(duì)數(shù)期、穩(wěn)定期、衰亡期第二節(jié) 細(xì)菌的群體生長(zhǎng)繁殖 批量培養(yǎng)是實(shí)驗(yàn)室常采用的方法，即細(xì)菌在一定體積的培養(yǎng)基中生長(zhǎng)，經(jīng)歷了消長(zhǎng)的生活周期 以少量的純培養(yǎng)細(xì)菌接種有限的液體培養(yǎng)基，并在培養(yǎng)過(guò)程中定時(shí)取樣測(cè)數(shù)，可以發(fā)現(xiàn)細(xì)菌群體的生長(zhǎng)有一定的規(guī)律。若以時(shí)間為橫坐標(biāo)，以活菌數(shù)的對(duì)數(shù)為縱坐標(biāo)，可以繪出一條類(lèi)似于S形的曲線

9、，該曲線稱(chēng)為細(xì)菌純培養(yǎng)的生長(zhǎng)曲線菌數(shù)的對(duì)數(shù)細(xì)菌純培養(yǎng)的生長(zhǎng)曲線延緩期對(duì)數(shù)期穩(wěn)定期衰亡期 一個(gè)典型的生長(zhǎng)曲線分為延緩期，對(duì)數(shù)期，穩(wěn)定期和衰亡期四個(gè)時(shí)期 在這個(gè)時(shí)期內(nèi),菌體體積增長(zhǎng)較快,如巨大芽孢桿菌可以從3.4m增長(zhǎng)到9.119.8m。細(xì)胞內(nèi)原生質(zhì)比較均勻一致，貯藏物質(zhì)消耗，DNA含量提高，產(chǎn)生各種誘導(dǎo)酶，在這個(gè)時(shí)期的后階段，菌體細(xì)胞逐步進(jìn)入生理活躍期，少量菌體開(kāi)始分裂，曲線稍有上升。 滯留期的長(zhǎng)短，因菌種和培養(yǎng)條件不同而異，幾分鐘到幾小時(shí)不等。不同微生物的適應(yīng)期不同 延緩期lag phase （滯留適應(yīng)期）對(duì)數(shù)期logarithmic growth phase 細(xì)菌生長(zhǎng)旺盛，代謝活力強(qiáng)。分裂速

10、度快，菌數(shù)以指數(shù)級(jí)數(shù)增加生長(zhǎng)曲線表現(xiàn)為一條上升的直線，代時(shí)穩(wěn)定。細(xì)胞在形態(tài)、生理等方面較為一致，是研究微生物生理代謝和遺傳變異的好材料。在工業(yè)生產(chǎn)中也用對(duì)數(shù)期細(xì)胞作為擴(kuò)大培養(yǎng)的種子液在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期內(nèi)，細(xì)菌數(shù)目的增加是按指數(shù)級(jí)數(shù)增加的，即 20 2 1 22 23 2n 這里的指數(shù) n 為細(xì)菌分裂的次數(shù)或者增殖的代數(shù)，也就是一個(gè)細(xì)菌繁殖n代產(chǎn)生2n 個(gè)細(xì)菌如果在對(duì)數(shù)期開(kāi)始時(shí)間 t1的菌數(shù)為 x1，繁殖 n 代后到對(duì)數(shù)期后期t2的菌數(shù)為 x2，則x2 = x1 2n代時(shí)(Generation time, G)（即每增加一代所需要的時(shí)間）: G =（t2 - t1）/ n x2 = x1 2n lgx

11、2 = lgx1 + nlg2 n =（lgx2 - lgx1）/ lg2 n = 3.3 lg (x2 / x1 ) G =t2 - t1 / 3.3 lg (x2 /x1) 例如：在一細(xì)菌培養(yǎng)液中第一次測(cè)得的細(xì)菌數(shù)為 104 /ml，經(jīng)過(guò)培養(yǎng) 4 h后，又測(cè)得菌液中的細(xì)菌數(shù)為 108 /ml，求此菌的世代時(shí)間和在此時(shí)間內(nèi)繁殖的代數(shù)根據(jù)公式：G = t2 - t1 / 3.3 lg (x2 /x1) t2 - t1 = （4 - 0） 60 min = 240 min x2 = 108 x1 = 104 lg (x2 / x1 ) = lg108 lg104 = 8 - 4 = 4 G =

12、240 / (3.3 4) = 240/13.2 = 18 min 即在上述培養(yǎng)液中，世代時(shí)間為 18 min 代數(shù) n = (t2 - t1) / G = 240 / 18 = 13.3 穩(wěn)定生長(zhǎng)期特點(diǎn)：又稱(chēng)恒定期或最高生長(zhǎng)期。處于穩(wěn)定期的微生物，新增殖的細(xì)胞數(shù)與老細(xì)胞的死亡數(shù)幾乎相等，整個(gè)培養(yǎng)物中二者處于動(dòng)態(tài)平衡，此時(shí)生長(zhǎng)速度，又逐漸趨向零(stationary phase)在一定容積的培養(yǎng)基中，細(xì)菌為什么不能按對(duì)數(shù)期的高速率無(wú)限生長(zhǎng)呢?由于對(duì)數(shù)期細(xì)菌活躍生長(zhǎng)引起周?chē)h(huán)境條件條件發(fā)生了一系列變化，某些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消耗，有害代謝產(chǎn)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(xì)胞

13、繼續(xù)以高速度進(jìn)行生長(zhǎng)和分裂穩(wěn)定期的細(xì)胞內(nèi)開(kāi)始積累貯藏物，如肝糖、異染顆粒、脂肪粒等，大多數(shù)芽胞細(xì)菌也在此階段形成芽胞。如果為了獲得大量菌體，就應(yīng)在此階段收獲，因這時(shí)細(xì)胞總數(shù)量最高也是發(fā)酵過(guò)程積累代謝產(chǎn)物的重要階段，某些放線菌抗生素的大量形成也在此時(shí)期穩(wěn)定期的微生物，在數(shù)量上達(dá)到了最高水平，產(chǎn)物的積累也達(dá)到了高峰，此時(shí)，菌體的總產(chǎn)量與所消耗的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之間存在著一定關(guān)系，這種關(guān)系生產(chǎn)上稱(chēng)為產(chǎn)量常數(shù) 細(xì)菌死亡率逐漸增加，群體中活菌數(shù)目急劇下降，出現(xiàn)了“負(fù)生長(zhǎng)”。其中有一段時(shí)間，活菌數(shù)呈幾何級(jí)數(shù)下降，故有人稱(chēng)之為“對(duì)數(shù)死亡階段” 細(xì)胞有的開(kāi)始自溶，產(chǎn)生或釋放出一些產(chǎn)物，如氨基酸、轉(zhuǎn)化酶、外肽酶或抗生素

14、等。菌體細(xì)胞也呈現(xiàn)多種形態(tài)，有時(shí)產(chǎn)生畸形，細(xì)胞大小懸殊，有的細(xì)胞內(nèi)多液泡，革蘭氏染色反應(yīng)的陽(yáng)性菌變成陰性反應(yīng)等衰亡期(decline phase)不是所有細(xì)胞均處于完全相同的生理狀態(tài)，因此，在細(xì)菌生長(zhǎng)的整個(gè)周期，細(xì)菌數(shù)和培養(yǎng)時(shí)間，往往是一條緩慢上升以后又逐漸下降的曲線認(rèn)識(shí)和掌握細(xì)菌生長(zhǎng)曲線，對(duì)發(fā)酵生產(chǎn)的指導(dǎo)意義：計(jì)算生長(zhǎng)速率和代時(shí)不同生長(zhǎng)期的細(xì)胞在結(jié)構(gòu)和生理上有很大差別，了解生長(zhǎng)曲線，就能根據(jù)需要進(jìn)取樣和收獲不同的生長(zhǎng)期理化因子對(duì)微生物的影響可能不同。對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的細(xì)胞較為一致，因此常用于研究細(xì)胞的新陳代謝第四節(jié) 微生物的培養(yǎng) 在分批培養(yǎng)中，各個(gè)細(xì)胞的生理狀態(tài)、代謝活動(dòng)并不完全一樣。如果以群體測(cè)

15、定結(jié)果的平均值來(lái)代表單個(gè)細(xì)胞的生長(zhǎng)或生理特性是不符合客觀實(shí)際的，然而利用單個(gè)細(xì)胞進(jìn)行研究又是很困難的。為了解決這一問(wèn)題，就必須設(shè)法使群體處于同一發(fā)育階段，使群體和個(gè)體行為變得一致，因而發(fā)展了單細(xì)胞的同步培養(yǎng)技術(shù) 同步培養(yǎng) synchronous culture同步培養(yǎng)法synchronous culture 能使培養(yǎng)的微生物處于比較一致的生長(zhǎng)發(fā)育階段上的培養(yǎng)方法 微生物的子細(xì)胞與成熟細(xì)胞，通過(guò)機(jī)械法就可使它們?cè)谝欢ǔ潭壬戏珠_(kāi)來(lái)。然后用同樣大小的細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)便可獲得同步培養(yǎng) 機(jī)械法過(guò)濾分離法離心沉降分離法硝酸纖維薄膜法(請(qǐng)結(jié)合教材自學(xué)) 機(jī)械法同步培養(yǎng)物是在不影響細(xì)菌代謝的情況下獲得的，因而菌體

16、的生命活必然較為正常。但此法有其局限性，有些微生物即使在相同的發(fā)育階段，個(gè)體大小也不一致，甚至差別很大，這樣的微生物不宜采用這類(lèi)方法 溫度調(diào)整法： 將微生物的培養(yǎng)溫度控制在亞適溫度條件下一段時(shí)間，使細(xì)胞的生長(zhǎng)在分裂前不久的階段稍微受到抑制，然后將培養(yǎng)溫度提高或降低到最適生長(zhǎng)溫度，大多數(shù)細(xì)胞就會(huì)進(jìn)行同步分裂營(yíng)養(yǎng)條件調(diào)整法： 即控制營(yíng)養(yǎng)物的濃度或培養(yǎng)基的組成以達(dá)到同步生長(zhǎng)。例如限制碳源或其他營(yíng)養(yǎng)物，使細(xì)胞只能一次分裂而不能繼續(xù)生長(zhǎng)，從而獲得了剛分裂的細(xì)胞群體，然后再轉(zhuǎn)入適宜的培養(yǎng)基中，它們則進(jìn)入同步生長(zhǎng)誘導(dǎo)法 利用代謝抑制劑阻礙DNA合成相當(dāng)一段時(shí)間，然后再解除其抑制，也可達(dá)到同步化的目的。 試驗(yàn)

17、證明：氨甲蝶呤、5-氟脫氧尿苷、羥基尿素、胸腺苷、脫氧腺苷和脫氧鳥(niǎo)苷等，對(duì)細(xì)胞DNA合成的同步化均有作用。解除抑制法機(jī)械法對(duì)細(xì)胞正常生理代謝影響很少；而誘導(dǎo)同步分裂雖然方法多，應(yīng)用較廣，但對(duì)正常代謝有時(shí)有影響，而且對(duì)其誘導(dǎo)同步化的生化基礎(chǔ)了解很少，化學(xué)誘導(dǎo)同步化的本質(zhì)還是一個(gè)尚待研究的問(wèn)題。必須根據(jù)待試微生物的形態(tài)、生理性狀來(lái)選擇適當(dāng)?shù)姆椒ā?同步生長(zhǎng)的時(shí)間，因菌種和條件而變化，由于同步群體的個(gè)體差異，同步生長(zhǎng)不能無(wú)限地維持，往往會(huì)逐漸破壞，最多能維持 23 個(gè)世代，又逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殡S機(jī)生長(zhǎng)，即非同步化。在微生物的整個(gè)培養(yǎng)期間，通過(guò)一定的方式使微生物能以恒定的比生長(zhǎng)速率生長(zhǎng)并能持續(xù)生長(zhǎng)下去的一種培

18、養(yǎng)方法培養(yǎng)過(guò)程中不斷的補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和以同樣的速率移出培養(yǎng)物是實(shí)現(xiàn)微生物連續(xù)培養(yǎng)的(Continuous culture ）連續(xù)培養(yǎng)控制連續(xù)培養(yǎng)方法恒濁連續(xù)培養(yǎng)不斷調(diào)節(jié)流速而使細(xì)菌培養(yǎng)液濁度保持恒定恒化連續(xù)培養(yǎng)保持恒定的流速以保持恒定生長(zhǎng)速度和養(yǎng)料成分（一）恒濁連續(xù)培養(yǎng)用于菌體以及與菌體生長(zhǎng)平行的代謝產(chǎn)物生產(chǎn)的發(fā)酵工業(yè)連續(xù)發(fā)酵與單批發(fā)酵相比的優(yōu)點(diǎn) 縮短發(fā)酵周期，提高設(shè)備利用率 便于自動(dòng)控制 降低動(dòng)力消耗及體力勞動(dòng)強(qiáng)度 產(chǎn)品質(zhì)量較穩(wěn)定缺點(diǎn)：雜菌污染和菌種退化不斷調(diào)節(jié)流速而使細(xì)菌培養(yǎng)物濁度保持恒定的連續(xù)培養(yǎng)叫恒濁連續(xù)培養(yǎng)由光電裝置檢測(cè)培養(yǎng)容器中的濁度，根據(jù)濁度變化控制新鮮培養(yǎng)液流入和舊培養(yǎng)物流出速度

19、，使容器內(nèi)菌液濃度恒定工業(yè)發(fā)酵中用此法可獲得大量菌體及代謝產(chǎn)物恒濁連續(xù)培養(yǎng)（二）恒化連續(xù)培養(yǎng)使培養(yǎng)液流速保持不變，并使微生物始終在低于其最高生長(zhǎng)速率下進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖。恒化培養(yǎng)控制恒定流速，使由于細(xì)菌生長(zhǎng)而耗去的營(yíng)養(yǎng)物及時(shí)得到補(bǔ)充，又叫恒組成連續(xù)培養(yǎng)。這樣，細(xì)菌的生長(zhǎng)速率將取決于限制性因子的濃度。多用于科研遺傳學(xué)：突變株分離生理學(xué)：不同條件下的代謝變化生態(tài)學(xué)：模擬自然營(yíng)養(yǎng)條件建立實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷谒墓?jié) 真菌的生長(zhǎng) 一、菌絲的生長(zhǎng)繁殖 菌絲的生長(zhǎng)是頂端生長(zhǎng)，菌絲各個(gè)部分都有極性之分，即位于前端的為幼齡菌絲，位于后面的為老齡菌絲。 菌絲生長(zhǎng)與營(yíng)養(yǎng)有關(guān)，營(yíng)養(yǎng)豐富則分支點(diǎn)與菌絲生長(zhǎng)頂端的距離短，即分支多而頻繁；營(yíng)

20、養(yǎng)貧乏分支點(diǎn)同菌絲生長(zhǎng)頂端距離長(zhǎng)，即分支少。菌絲在固體培養(yǎng)基或在液體培養(yǎng)中靜止培養(yǎng)時(shí)形成菌落，在液體培養(yǎng)中振蕩培養(yǎng)時(shí)則形成菌絲球。二、孢子生長(zhǎng)繁殖 無(wú)性孢子繁殖孢子腫脹（外源腫脹，不需營(yíng)養(yǎng)；內(nèi)源腫脹，需要營(yíng)養(yǎng)）萌發(fā)管形成菌絲生長(zhǎng) 有性孢子繁殖第一階段是質(zhì)配（plasmogamy） 第二階段為核配（karyogamy） 第三階段是減數(shù)分裂（meiosis） 三、真菌在培養(yǎng)基中的生長(zhǎng)以菌絲重量為考察指標(biāo)具有與細(xì)菌相似的生長(zhǎng)曲線，可劃分為延滯期、迅速生長(zhǎng)期和衰退期三個(gè)時(shí)期絲狀真菌在固體培養(yǎng)基上的生長(zhǎng) 常以菌絲長(zhǎng)度、菌落直徑或面積來(lái)表示真菌在液體培養(yǎng)基中的生長(zhǎng) 第五節(jié)環(huán)境對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響 微生物的生

21、活條件是環(huán)境因素的綜合，只有各種因素配合適當(dāng)時(shí)，微生物才能旺盛的生長(zhǎng)發(fā)育，影響微生物生長(zhǎng)的因子除了必備的營(yíng)養(yǎng)條件外還有：溫度水分和滲透壓 pH值 氧氣和Eh值 光線、射線、超聲波 化學(xué)藥劑一、 溫度對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響 不同的微生物以及同一種微生物在生長(zhǎng)發(fā)育的不同階段，對(duì)溫度的要求不一樣。 根據(jù)微生物所適應(yīng)的最適生長(zhǎng)溫度通常把微生物分為高溫型、中溫型和低溫型又稱(chēng)嗜冷微生物，可分為專(zhuān)性嗜冷和兼性嗜冷分布：冰凍的水域和土壤中, 5左右的海洋, 或分布在只有12的海洋深處, 冷泉。冷藏食物的腐敗往往由這類(lèi)微生物引起機(jī)理：細(xì)胞內(nèi)的酶在低溫下仍能有效地發(fā)揮作用；細(xì)胞膜中不飽和脂肪酸含量較高，細(xì)胞膜在低溫下

22、仍保持半流動(dòng)狀態(tài)，從而能進(jìn)行活躍的物質(zhì)代謝低溫型微生物 psychrophiles室溫性微生物和體溫性微生物室溫性微生物適于2030生長(zhǎng), 體溫性微生物多為人及溫血?jiǎng)游锏牟≡鼈兩L(zhǎng)的極限范圍在1045中溫型微生物不能在低于10的條件下生長(zhǎng)：與蛋白質(zhì)的合成和反饋抑制有關(guān)。低于10時(shí)蛋白質(zhì)的合成過(guò)程不能啟動(dòng)；10以下的低溫，使很多酶對(duì)反饋抑制變得異常敏感。中溫型微生物 mesophiles它們適于在4550以上的溫度中生長(zhǎng), 分布于溫泉中的細(xì)菌，有的可在近于100的高溫中生長(zhǎng)這些耐高溫的微生物，經(jīng)常給罐頭工業(yè)、發(fā)酵工業(yè)帶來(lái)麻煩高溫型微生物 themophiles高溫型微生物能在高溫下生存和生

23、長(zhǎng)，是由于菌體內(nèi)的酶和蛋白質(zhì)比起中溫型微生物蛋白質(zhì)對(duì)熱更穩(wěn)定；同時(shí)核糖體和其他成分對(duì)高溫也具較大的抗性；細(xì)胞膜中飽和脂肪酸含量高，可以形成更強(qiáng)的疏水鍵，從而使膜在高溫下能保持其穩(wěn)定性并具正常的功能。 同一種微生物在生長(zhǎng)發(fā)育的不同階段，對(duì)溫度的要求不一樣。如：青霉素產(chǎn)生菌菌體的最適生長(zhǎng)溫度為30度，而產(chǎn)生青霉素的最適溫度為23度黑曲霉菌體的最適生長(zhǎng)溫度為37度，而產(chǎn)酶的最適溫度為28度食用菌菌絲的生長(zhǎng)溫度為25度，子實(shí)體分化溫度則多在18度左右灰色鏈霉菌的菌體最適生長(zhǎng)溫度為37度，而產(chǎn)生鏈霉素的最適生長(zhǎng)溫度為28度不同的微生物對(duì)高溫的敏感性不同：多數(shù)細(xì)菌，酵母，霉菌的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞和病毒：5065 1

24、0分鐘可致死放線菌，霉菌的孢子比較耐熱 7680 10分鐘致死細(xì)菌的芽孢有抗熱性，致死溫度和時(shí)間視菌而定：炭疽芽孢桿菌 105 510分鐘致死枯草芽孢桿菌 100 617分鐘致死肉毒梭菌 120121 10分鐘致死高溫對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響同一個(gè)菌的不同菌齡其抗熱性也不相同，一般幼齡菌比老齡菌對(duì)溫度敏感 微生物的致死溫度：在一定時(shí)間內(nèi)（如10分鐘）殺死微生物所需要的最低溫度稱(chēng)為微生物的致死溫度微生物的致死時(shí)間：在一定溫度下，殺死微生物所需要的時(shí)間；溫度越高，致死時(shí)間越短 高溫能殺死微生物，因此在微生物方法中常采用加熱培養(yǎng)器皿和培養(yǎng)基方法殺菌 干熱滅菌焚燒滅菌法 此法滅菌徹底，迅速簡(jiǎn)便，但使用范圍有

25、限。常用于接種工具、污染物品以及實(shí)驗(yàn)動(dòng)物尸體等廢棄物的處理干熱滅菌法 主要在干燥箱中利用熱空氣進(jìn)行滅菌。通常160170 處理 2 h 便可達(dá)到滅菌的目的。只適用于玻璃器皿、金屬用具等耐熱物品的滅菌。優(yōu)點(diǎn)是可保持物品干燥高溫殺菌煮沸消毒法 在水中煮沸15 min以上，可殺死細(xì)菌的所有營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞和部分芽孢。這種方法適用于注射器、解剖用具等的消毒濕熱滅菌 實(shí)驗(yàn)室及生產(chǎn)中常用的滅菌方法。加壓則可提供高于100的蒸汽。加之蒸汽熱穿透力強(qiáng)，可迅速引起蛋白質(zhì)凝固變性。在濕熱滅菌法中效果最佳、應(yīng)用較廣。一般培養(yǎng)基、各種緩沖溶液、玻璃器皿等，常采用121處理1530 min即可達(dá)到滅菌的目的高壓蒸汽滅菌法 常壓

26、下100處理15-30 min，以殺死其中的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞。冷卻后，置于一定溫度(28-37)保溫過(guò)夜，使其中可能殘存的芽孢萌發(fā)營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞，再以同樣方法加熱處理。反復(fù)三次，可殺滅所有芽孢和營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞，以達(dá)到滅菌的目的缺點(diǎn)是比較費(fèi)時(shí)，一般只用于不耐熱的藥品、營(yíng)養(yǎng)物、特殊培養(yǎng)基等的滅菌。在缺乏高壓蒸汽滅菌設(shè)備時(shí)亦可用于一般物品滅菌間歇滅菌法 用較低的溫度處理牛奶、酒類(lèi)等飲料，以殺死其中的病原菌如結(jié)核桿菌、傷寒桿菌等，但又不損害營(yíng)養(yǎng)與風(fēng)味。 如用6263則處理 30 min，若以71，只需15 min。處理后的物品應(yīng)迅速冷卻至10左右即可飲用 這種方法只能殺死大多數(shù)腐生菌的營(yíng)養(yǎng)體而對(duì)芽孢無(wú)損害。此法是基于結(jié)核

27、桿菌的致死溫度6215 min而規(guī)定的巴斯德消毒法抑制(Inhibition)：生長(zhǎng)停止，但不死亡與防腐(Antisepsis)化療(Chemotherapy)死亡(Death)：生長(zhǎng)能力不可逆喪失消毒(Disinfection)滅菌(Sterilization)殺菌相關(guān)的幾個(gè)概念 防腐antisepsis 一種抑菌作用，利用某些理化因子，使物體內(nèi)外的微生物暫時(shí)處于不生長(zhǎng)繁殖但又未死亡的狀態(tài)。這是一種防止食品腐敗和其他物質(zhì)霉變的技術(shù)措施。如低溫、干燥、鹽腌、糖漬等等。消毒disinfection是指殺死或消除所有病原微生物的措施，可達(dá)到防止傳染病傳播的目的。例如將物體煮沸10 min，就可殺死

28、病原菌的營(yíng)養(yǎng)體，但絕非殺死所有的芽孢，常用于牛奶、食品以及某些物體表面的消毒。利用消毒劑（disinfectant），也可進(jìn)行皮膚、體膜或體內(nèi)的處理。化學(xué)治療chemotherapy是指利用某些具有選擇毒性的化學(xué)藥物(如磺胺)或抗生素，對(duì)生物體的深部感染進(jìn)行治療，可以有效地消除宿主體內(nèi)的病原體，但對(duì)宿主卻沒(méi)有或基本上沒(méi)有損害。 滅菌sterilization 是指用物理或化學(xué)因子，殺滅物體中的所有活微生物，包括最耐熱的細(xì)菌芽孢。這是一種徹底的殺菌措施。通過(guò)滅菌的物品不再存在任何有生命的有機(jī)體。二、氫離子濃度（pH值） 幾乎所有的微生物在pH4.09.0之間都可以生長(zhǎng)，但不同的微生物都有其最適的

29、生長(zhǎng)pH值范圍細(xì)菌、藻類(lèi)、原生動(dòng)物最適pH6.57.5，但pH4.010.0也可以生長(zhǎng)，特殊的硫化菌在pH1.2.0下生長(zhǎng)，硝化菌在pH11生長(zhǎng)放線菌最適pH7.58.0，pH5.010也可生長(zhǎng)霉菌、酵母最適pH5.06.0，pH1.510都可生長(zhǎng) pH值影響微生物生長(zhǎng)的主要作用在于： 引起細(xì)胞膜電荷的變化，從而影響了微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收。 影響代謝過(guò)程中酶的活性。 改變生長(zhǎng)環(huán)境中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的可給性以及有害物質(zhì)的毒性。 另一方面，微生物代謝活動(dòng)常改變氫離子濃度 如：乳酸菌分解葡萄糖產(chǎn)生乳酸，pH值下降，基質(zhì)被酸化。尿素細(xì)菌分解尿素產(chǎn)氨使pH上升。 為了防止基質(zhì)中的pH值發(fā)生過(guò)大的變化影響微生物

30、生長(zhǎng)，在配制培養(yǎng)基時(shí)通常加入緩沖劑 黑曲霉在pH 23的環(huán)境中發(fā)酵蔗糖以產(chǎn)檸檬酸為主，產(chǎn)草酸極少。在pH近中性時(shí)發(fā)酵蔗糖產(chǎn)生大量的草酸，檸檬酸產(chǎn)量很低 酵母菌在pH4.55.0生長(zhǎng)進(jìn)行乙醇發(fā)酵，不產(chǎn)甘油和醋酸，在pH8時(shí)生長(zhǎng)發(fā)酵產(chǎn)物除乙醇外，還有甘油和醋酸。 在生產(chǎn)實(shí)踐中還可利用pH值防止雜菌生長(zhǎng)。 如生產(chǎn)面包時(shí)加丙酸鈣作防腐劑，抑制細(xì)菌生長(zhǎng) 微生物生長(zhǎng)繁殖的最適pH與其合成某種代謝產(chǎn)物的pH通常是不一樣的。例如：丙酮丁醇梭菌生長(zhǎng)繁殖最適pH是5.57.0 丙酮丁醇梭菌合成丙酮丁醇的最適pH是4.35.3微生物在不同的pH下積累的代謝產(chǎn)物不一樣，如：三、水份和滲透壓 水是微生物生活的必要條件，

31、微生物生長(zhǎng)所需要的水份用水活度來(lái)表示，即在一定的溫度和壓力條件下，溶液中的蒸汽壓與純水蒸汽壓之比aw = P solution / P water 微生物生長(zhǎng)的最低aw值：細(xì)菌aw 酵母 霉菌 耐鹽細(xì)菌和耐旱真菌大部分的細(xì)菌，藻類(lèi)和一些真菌，如毛霉，根霉，擔(dān)子菌類(lèi)為0.90.99嗜鹽細(xì)菌、曲霉 為0.76地衣和絲狀真菌及一些酵母種類(lèi)為0.60微生物生長(zhǎng)的aw值在0.660.99之間水份與干燥 干燥會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞失水而造成代謝停止以至死亡。不同微生物種類(lèi)、干燥時(shí)微生物所處的環(huán)境條件、干燥的程度均影響干燥對(duì)微生物的效果 結(jié)核分枝桿菌特別耐干燥，100 20 min仍能生存；鏈球菌用干燥法保存幾年而不喪

32、失致病性。休眠孢子抗干燥能力也很強(qiáng)，在干燥條件下可長(zhǎng)期不死，這一特性已用于菌種保藏生產(chǎn)或科研中常用真空干燥法來(lái)保藏細(xì)菌、病毒及立克次氏體達(dá)數(shù)年之久在日常生活中常用烘干、曬干和熏干等方法來(lái)保存食物滲透壓 一般微生物生長(zhǎng)所適應(yīng)的溶液滲透壓在36大氣壓之間微生物在等滲溶液中生長(zhǎng)時(shí)，維持細(xì)胞形態(tài)不變（0.850.9%NaCl溶液）微生物在高滲溶液中生長(zhǎng)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)質(zhì)壁分離現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起細(xì)胞死亡；日常生活中常用高滲溶液（1015的鹽濃度和5070%的糖濃度）來(lái)保藏食品微生物在低滲溶液中生長(zhǎng)時(shí)，細(xì)胞會(huì)吸水膨脹，至破裂死亡四、氧氣和氧化還原電位根據(jù)微生物與氧的關(guān)系，將微生物分成以下種類(lèi)：專(zhuān)性好氧微生物 S

33、trict aerobes 專(zhuān)性厭氧微生物 Strict anaerobes 兼性好氧微生物 facultative aerobes 微需氧微生物 microaerophilic bacteria耐氧微生物 aerotolerant anaerobes好氧微生物要求Eh值在0.1伏以上，以0.30.4為宜兼性好氧微生物Eh值在0.1伏以上好氧性呼吸，Eh值在0.1伏以下，厭氧性呼吸專(zhuān)性厭氧微生物Eh值在0.1伏以下為宜微需氧微生物Eh值在0.1和0.1伏之間氧化還原電位（Eh）培養(yǎng)基中的溶氧和氧化還原態(tài)物質(zhì)影響培養(yǎng)基的Eh值不同的微生物對(duì)氧化還原電位的要求不一樣 電磁輻射包括可見(jiàn)光、紅外線、紫

34、外線、X射線和射線等 可見(jiàn)光光能營(yíng)養(yǎng)型微生物需要 400-800 nm 可見(jiàn)光進(jìn)行光合作用。有的微生物對(duì)光有趨光性，如閃光須霉。擔(dān)子菌形成子實(shí)體也需要散射光。微生物細(xì)胞經(jīng)照射后，在有氧情況下，產(chǎn)生光化學(xué)氧化反應(yīng)，生成H2O2，能發(fā)生強(qiáng)烈氧化作用，引起細(xì)胞死亡。五、光和輻射紫外線對(duì)微生物有殺傷作用，UV 的波長(zhǎng)在 136-400 nm 之間，以波長(zhǎng)為 265-266 nm 的殺菌力最強(qiáng)。在醫(yī)療衛(wèi)生和無(wú)菌操作中廣泛應(yīng)用紫外線穿透能力差，只適用于空氣及物體表面消毒紫外線 UV殺菌機(jī)制復(fù)雜，最明顯的是形成胸腺嘧啶二聚體，另外UV使O2O3（臭氧），O3放出氧化能力強(qiáng)的新生態(tài)氧O，O也有殺菌作用 UV照

35、射引起的微生物損傷在有光時(shí)可在 DNA 修復(fù)酶的作用下進(jìn)行修復(fù)，此稱(chēng)為光復(fù)合作用，所以微生物經(jīng) UV 照射后應(yīng)放在黑暗處，特別是在誘變育種中 超聲波(頻率在 20000 Hz以上)具有強(qiáng)烈的生物學(xué)作用。使細(xì)胞破裂，幾乎所有微生物都能受其破壞，其效果與頻率、處理時(shí)間、微生物種類(lèi)、細(xì)胞大小、形狀及數(shù)量等均有關(guān)系六、超聲波淋病奈氏球菌對(duì)其極為敏感，而發(fā)光細(xì)胞卻要處理1.5 h才死亡。病毒的抗性較強(qiáng)。一般來(lái)說(shuō)，高頻率比低頻率殺菌效果好，球菌較桿菌抗性強(qiáng)。細(xì)胞芽孢具更強(qiáng)的抗性，大多數(shù)情況下不受其影響科研中常用此法破碎細(xì)胞七、化學(xué)殺菌劑和抑菌劑控制微生物的化學(xué)物質(zhì)化學(xué)物質(zhì)抗微生物能力測(cè)定液體培養(yǎng)法最低抑制

36、濃度(MIC)實(shí)驗(yàn)平板培養(yǎng)法抑菌圈（zone of inhibition）試驗(yàn)抗微生物劑抑菌劑 (Bacteriostatic agent)殺菌劑 (Bactericide)溶菌劑 (Bacteriolysis)待測(cè)化學(xué)物質(zhì) 對(duì)數(shù)生長(zhǎng)培養(yǎng)物定時(shí)測(cè)定總菌數(shù)和活菌數(shù)抗微生物劑能夠殺死或抑制微生物的生長(zhǎng)抗微生物劑非選擇性（對(duì)所有細(xì)胞均有毒性）有選擇性（對(duì)病原微生物毒性更強(qiáng)）消毒劑 (Disinfectant)防腐劑 (Antisepsis)抗代謝藥物抗生素中草藥有效成分（化學(xué)治療劑）抗微生物劑應(yīng)用范圍作用機(jī)理防腐劑：酒精（60-85%乙醇或異丙醇水溶液）皮膚脂溶劑和蛋白質(zhì)變性含苯酚的物質(zhì)（六氯酚、雙

37、氯苯雙胍已烷、氯二甲苯）肥皂、洗液、化妝品、除臭劑破壞細(xì)胞質(zhì)膜陽(yáng)離子洗滌劑（季銨化合物）肥皂、洗液與膜上磷脂相互作用過(guò)氧化氫（3%溶液）皮膚氧化劑碘液皮膚與酪氨酸結(jié)合，氧化劑有機(jī)汞（水銀紅藥水）皮膚與蛋白質(zhì)的巰基結(jié)合硝酸銀眼睛發(fā)炎蛋白質(zhì)沉淀消毒劑：酒精（65-80%乙醇或異丙醇水溶液）消毒、滅菌醫(yī)用儀器與實(shí)驗(yàn)用品脂溶劑和蛋白質(zhì)變性陽(yáng)離子洗滌劑（季銨化合物）消毒醫(yī)用儀器，食品和日常用品與磷脂相互作用氯氣消毒、凈化供水氧化劑含氯化合物（氯胺，次氯酸鈉）消毒日常用品、食品設(shè)備、供水氧化劑CuSO4游泳池、供水池消毒蛋白質(zhì)沉淀乙烯氧化物滅菌溫度敏感的實(shí)驗(yàn)材料，如塑料 烷化劑甲醛（3-8%溶液）表面消毒劑 烷化劑過(guò)氧化氫蒸汽消毒氧化劑碘液消毒醫(yī)用儀器，消毒表面與酪氨酸結(jié)合HgCl2消毒表面與蛋白質(zhì)的巰基結(jié)合臭氧消毒食用水強(qiáng)氧化劑酚化合物消毒表面蛋白質(zhì)變性化學(xué)治療劑對(duì)微生物的作用 能直接干擾病原微生物的生長(zhǎng)生繁殖并可用于治療感染性疾病的化學(xué)藥物即為化學(xué)治療劑。它能選擇性地作用于病原微生物新陳代謝的某個(gè)環(huán)節(jié)，使其生長(zhǎng)受到抑制或致死抗代謝藥物抗生素中草藥有效成分化學(xué)治