微生物的生長繁殖

微生物的生長繁殖第一頁，共五十頁，2022年，8月28日生物個體由小到大的增長，即表現(xiàn)為細胞組分與結構在量方面的增加生長指生物個體數(shù)目的增加繁殖在單細胞微生物中，生長繁殖的速度很快，而且兩者始終交替進行，個體生長與繁殖的界限難以劃清，因此實際上常群體生長作為衡量微生物生長的指標。群體生長的實質(zhì)是包含著個體細胞生長與繁殖交替進行的過程第二頁，共五十頁，2022年，8月28日第一節(jié)微生物純培養(yǎng)的獲得

平板劃線分離法

稀釋倒平板法單孢子或單細胞分離法利用選擇性培養(yǎng)基分離法第三頁，共五十頁，2022年，8月28日1.平板劃線分離法

用接種環(huán)以菌操作沾取少許待分離的材料，在無菌平板表面進行平行劃線、扇形劃線或其他形式的連續(xù)劃線，如果劃線適宜的話，微生物能一一分散，經(jīng)培養(yǎng)后，可在平板表面得到單菌落。第四頁，共五十頁，2022年，8月28日2.稀釋倒平板法第五頁，共五十頁，2022年，8月28日3.單孢子或單細胞分離法采取顯微分離法從混雜群體中直接分離單個細胞或單個個體進行培養(yǎng)以獲得純培養(yǎng)。在顯微鏡下使用單孢子分離器進行機械操作，挑取單孢子或單細胞進行培養(yǎng)。也可以采用特制的毛細管在載玻片的瓊脂涂層上選取單孢子并切割下來，然后移到合適的培養(yǎng)基進行培養(yǎng)。第六頁，共五十頁，2022年，8月28日4.選擇性培養(yǎng)基分離法各種微生物對不同的化學試劑、染料、抗生素等具有不同的抵抗能力，利用這些特性可配制合適某種微生物而限制其它微生物生長的選擇培養(yǎng)基，用它來培養(yǎng)微生物以獲得純培養(yǎng)。微生物純培養(yǎng)分離方法的比較分離方法應用范圍平皿劃線法方法簡便，多用于分離細菌稀釋倒平皿法即可定性，又可定量，用途廣泛單細胞挑取法局限于高度專業(yè)化的科學研究利用選擇培養(yǎng)基法適用于分離某些生理類型較特殊的第七頁，共五十頁，2022年，8月28日第二節(jié)微生物生長的測定評價不同的抗菌物質(zhì)對微生物產(chǎn)生抑制(或殺死)作用的效果；客觀地反映微生物生長的規(guī)律；評價培養(yǎng)條件、營養(yǎng)物質(zhì)等對微生物生長的影響；微生物生長第八頁，共五十頁，2022年，8月28日微生物生長測量方法個體計數(shù)法重量法生理指標法第九頁，共五十頁，2022年，8月28日1.個體計數(shù)法a.直接法利用血球計數(shù)板，在顯微鏡下計算一定容積里樣品中微生物的數(shù)量。缺點：不能區(qū)分死菌與活菌；不適于對運動細菌的計數(shù)；需要相對高的細菌濃度；個體小的細菌在顯微鏡下難以觀察；第十頁，共五十頁，2022年，8月28日b.簡接法原理是每個活細菌在適宜的培養(yǎng)基和良好的生長條件下可以通過生長形成菌落。第十一頁，共五十頁，2022年，8月28日2.重量法通過樣品中蛋白質(zhì)、核酸含量的測定間接推算微生物群體的生物量；測定多細胞及絲狀真菌生長情況的有效方法以干重、濕重直接衡量微生物群體的生物量；第十二頁，共五十頁，2022年，8月28日3.生理指標測定法樣品中微生物數(shù)量多或生長旺盛，這些指標愈明顯，因此可以借助特定的儀器如瓦勃氏呼吸儀、微量量熱計等設備來測定相應的指標。常用于對微生物的快速鑒定與檢測微生物的生理指標，如呼吸強度，耗氧量、酶活性、生物熱等與其群體的規(guī)模成正相關。第十三頁，共五十頁，2022年，8月28日第三節(jié)微生物的生長規(guī)律一、細菌群體生長規(guī)律

在不補充營養(yǎng)物質(zhì)或移去培養(yǎng)物，保持整個培養(yǎng)液體積不變條件下，以時間為橫坐標，以菌數(shù)為縱坐標，根據(jù)不同培養(yǎng)時間時細菌數(shù)量的變化，可以作出一條反映細菌在整個培養(yǎng)期間菌數(shù)變化規(guī)律的曲線。生長曲線第十四頁，共五十頁，2022年，8月28日生長曲線可分：延滯期對數(shù)期衰亡期穩(wěn)定期第十五頁，共五十頁，2022年，8月28日1.延滯期將少量菌種接入新鮮培養(yǎng)基后，在開始一段時間內(nèi)菌數(shù)不立即增加，或增加很少，生長速度接近于零。也稱延遲期、適應期。遲緩期的特點：分裂遲緩、代謝活躍①通過遺傳學方法改變種的遺傳特性使遲緩期縮短；②利用對數(shù)生長期的細胞作為“種子”；③盡量使接種前后所使用的培養(yǎng)基組成不要相差太大；④適當擴大接種量等方式縮短遲緩期，克服不良的影響。在工業(yè)發(fā)酵和科研中通常采取一定的措施縮短延滯期：第十六頁，共五十頁，2022年，8月28日2.對數(shù)期

對數(shù)生長期的細菌個體形態(tài)、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(wěn)定，所以是研究微生物基本代謝的良好材料。它也常在生產(chǎn)上用作種子，使微生物發(fā)酵的遲緩期縮短，提高經(jīng)濟效益。以最大的速率生長和分裂，細菌數(shù)量呈對數(shù)增加，細菌內(nèi)各成分按比例有規(guī)律地增加，表現(xiàn)為平衡生長。第十七頁，共五十頁，2022年，8月28日3.穩(wěn)定期

由于營養(yǎng)物質(zhì)消耗，代謝產(chǎn)物積累和pH等環(huán)境變化，逐步不適宜于細菌生長，導致生長速率降低直至零(即細菌分裂增加的數(shù)量等于細菌死亡數(shù)量)，結束對數(shù)生長期，進入穩(wěn)定生長期。原因：獲得更多的菌體物質(zhì)或代謝產(chǎn)物采取措施：補充營養(yǎng)物質(zhì)或取走代謝產(chǎn)物或改善培養(yǎng)條件，如對好氧菌進行通氣、攪拌或振蕩等第十八頁，共五十頁，2022年，8月28日4.衰亡期

細菌代謝活性降低，細菌衰老并出現(xiàn)自溶，產(chǎn)生或釋放出一些產(chǎn)物，如氨基酸、轉(zhuǎn)化酶、外肽酶或抗生素等。細胞呈現(xiàn)多種形態(tài)，有時產(chǎn)生畸形，細胞大小懸殊，有些革蘭氏染色反應陽性菌變成陰性反應等。該時期死亡的細菌以對數(shù)方式增加，但在衰亡期的后期，由于部分細菌產(chǎn)生抗性也會使細菌死亡的速率降低?，F(xiàn)象：特點：第十九頁，共五十頁，2022年，8月28日二、同步培養(yǎng)

1.概念同步培養(yǎng)(synchronousculture)：是一種培養(yǎng)方法，它能使群體中不同步的細胞轉(zhuǎn)變成能同時進行生長或分裂的群體細胞。同步生長：以同步培養(yǎng)方法使群體細胞能處于同一生長階段，并同時進行分裂的生長方式同步培養(yǎng)物常被用來研究在單個細胞上難以研究的生理與遺傳特性和作為工業(yè)發(fā)酵的種子，它是一種理想的材料。第二十頁，共五十頁，2022年，8月28日同步培養(yǎng)方法機械方法環(huán)境條件控制技術離心方法過濾分離法硝酸纖維素濾膜法溫度培養(yǎng)基成份控制光照和黑暗交替培養(yǎng)第二十一頁，共五十頁，2022年，8月28日硝酸纖維素濾膜法離心法第二十二頁，共五十頁，2022年，8月28日三、連續(xù)培養(yǎng)

連續(xù)培養(yǎng)(continouscultureofmicroorganisms)是在微生物的整個培養(yǎng)期間，通過一定的方式使微生物能以恒定的比生長速率生長并能持續(xù)生長下去的一種培養(yǎng)方法。

連續(xù)培養(yǎng)的基本原則：微生物培養(yǎng)過程中不斷的補充營養(yǎng)物質(zhì)和以同樣的速率移出培養(yǎng)物連續(xù)培養(yǎng)類型恒濁連續(xù)培養(yǎng)恒化連續(xù)培養(yǎng)第二十三頁，共五十頁，2022年，8月28日(一)恒化連續(xù)培養(yǎng)在整個培養(yǎng)過程中通過控制培養(yǎng)基中某種營養(yǎng)物質(zhì)的濃度基本恒定的方式，保持細菌的比生長速率恒定，使生長“不斷”進行。生長速率的控制因子：一般是氨基酸、氨和銨鹽等氮源，或是葡萄糖、麥芽糖等碳源或者是無機鹽，生長因子等物質(zhì)恒化器連續(xù)培養(yǎng)通常用于微生物學的研究，篩選不同的變種。第二十四頁，共五十頁，2022年，8月28日第二十五頁，共五十頁，2022年，8月28日(二)恒濁連續(xù)培養(yǎng)通過連續(xù)培養(yǎng)裝置中的光電系統(tǒng)控制培養(yǎng)液中菌體濃度恒定、使細菌生長連續(xù)進行的一種培養(yǎng)方式。用于菌體以及與菌體生長平行的代謝產(chǎn)物生產(chǎn)的發(fā)酵工業(yè)第二十六頁，共五十頁，2022年，8月28日第二十七頁，共五十頁，2022年，8月28日(三)連續(xù)發(fā)酵與單批發(fā)酵相比優(yōu)點：縮短發(fā)酵周期，提高設備利用率；便于自動控制；降低動力消耗及體力勞動強度；產(chǎn)品質(zhì)量較穩(wěn)定；缺點：雜菌污染和菌種退化第二十八頁，共五十頁，2022年，8月28日第四節(jié)環(huán)境因素對微生物的影響影響因素：氧溫度PH值第二十九頁，共五十頁，2022年，8月28日(一)溫度根據(jù)微生物生長的最適溫度不同，可以將微生物分為嗜冷、兼性嗜冷、嗜溫、嗜熱和超嗜熱等五種不同的類型。它們都有各自的最低、最適和最高生長溫度范圍。

微生物類型

生長溫度／℃最低最適最高嗜冷微生物0以下1520兼性嗜冷微生物020-3035；嗜溫微生物15-2020-4545以上嗜熱微生物4555-6580超嗜熱或嗜高溫微生物6580-90100以上最適生長溫度：某菌分裂代時最短或生長速率最高時的培養(yǎng)溫度

微生物類型

生長溫度／℃最低最適最高嗜冷微生物0以下1520兼性嗜冷微生物020-3035；嗜溫微生物15-2020-4545以上嗜熱微生物4555-6580超嗜熱或嗜高溫微生物6580-90100以上第三十頁，共五十頁，2022年，8月28日(二)PH微生物最低PH最適PH最高PH細菌3-56.5-7.58-10酵母菌2-34.5-5.57-8霉菌1-34.5-5.57-8微生物生長過程中機體內(nèi)發(fā)生的絕大多數(shù)的反應是酶促反應，而酶促反應都有一個最適pH范圍，在此范圍內(nèi)只要條件適合，酶促反應速率最高，微生物生長速率最大，因此微生物生長也有一個最適生長的pH范圍。第三十一頁，共五十頁，2022年，8月28日(三)氧根據(jù)氧與微生物生長的關系可將微生物分為好氧微好氧耐氧型兼性厭氧專性厭氧微生物類型最適生長的O2體積分數(shù)好氧微好氧氧的忍耐型兼性厭氧專性厭氧等于或大于20％2％一lO％2％以下有氧或無氧不需要氧、有氧時死亡第三十二頁，共五十頁，2022年，8月28日第三十三頁，共五十頁，2022年，8月28日自由基是一種強氧化劑，它與生物大分子互相作用，可導致產(chǎn)生生物分子自由基，從而對機體產(chǎn)生損傷或突變作用，直至死亡。氧之所以對專性厭氧微生物以外的其他四種類型微生物不產(chǎn)生致死作用，是因為它們具有超氧物歧化酶，可催化起氧化基化合物分解，最終分解成水。氧對于好氧微生物生長雖然可以通過好氧呼吸產(chǎn)生更多的能量，滿足機體的生長需要，但另一方面，氧對一切生物都會使其產(chǎn)生有毒害作用的代謝產(chǎn)物，如超氧基化合物與H2O2，這兩種代謝產(chǎn)物互相作用還會產(chǎn)生毒性很強的自由基OH.。第三十四頁，共五十頁，2022年，8月28日第五節(jié)微生物生長繁殖的控制一、基本概念防腐(antisepsis)：在某些化學物質(zhì)或物理因子作用下，能防止或抑制微生物生長的一種措施消毒(disinfection)：利用某種方法殺死或滅活物質(zhì)或物體中所有病原微生物的一種措施滅菌(sterilization)：指利用某種方法殺死物體中包括芽孢在內(nèi)的所有微生物的一種措施化療(chemotherapy)：利用具有選擇毒性的化學物質(zhì)如磺胺、抗生素等對生物體內(nèi)部被微生物感染的組織成病受細胞進行治療，以殺死組織內(nèi)的病原微生物或病變細胞，但對機體本身無毒害作用的治療措施。第三十五頁，共五十頁，2022年，8月28日二、控制微生物的化學物質(zhì)

1．抗微生物劑

抗微生物劑(antimicrobialagcnt)是一類能夠殺死微生物或抑制微生物生長的化學物質(zhì)根據(jù)它們抗微生物的特性可分為：

抑菌劑

殺菌劑

溶菌劑

用機理是這類物質(zhì)結合到核糖體上抑制蛋白質(zhì)合成，導致生長停止，由于它們同核糖體結合不緊，它們在濃度降低時又會游離出來，核糖體合成蛋白質(zhì)的能力恢復，使生長恢復它們是緊緊地結合到細胞的作用靶上，即使在濃度降低時也不能游離出來，因此生長不能恢復能抑制細胞壁合成或損傷細胞質(zhì)膜第三十六頁，共五十頁，2022年，8月28日抗微生物劑通常又將它們分為消毒劑：可殺死微生物，通常用于非生物材料的滅菌或消毒。防腐劑：能殺死微生物或抑制其生長，但對人及動物的體表組織無毒性或毒性低，可作為外用抗微生物藥物。HgCl2、CuSO4、碘液、氯氣、乙烯氧化物、甲醛劑、臭氧有機汞、0.1%-1％硝酸銀、碘液、70%乙醇、3％過氧化氫第三十七頁，共五十頁，2022年，8月28日各種抗微生物化學制劑殺菌能力的比較標準：石炭酸系數(shù)：指在一定時間內(nèi)被試藥劑能殺死全部供試菌的最高稀釋度和達到同效的石炭酸的最高稀釋度的比率。一般規(guī)定處理時間為10分鐘，而供試菌定為Salmonellatyphi（傷寒沙門氏菌）。在臨床上最早使用的消毒劑----石炭酸第三十八頁，共五十頁，2022年，8月28日2．抗代謝物

(Antimetabolite)有些化合物在結構上與生物體所必需的代謝物很相似，以至可以和特定的酶結合，從而阻礙了酶的功能，干擾了代謝的正常進行，這些物質(zhì)稱為抗代謝物。葉酸對抗物（磺胺）、嘌呤對抗物（6-巰基嘌呤）、苯丙氨酸對抗物（對氟苯丙氨酸）、尿嘧啶對抗物（5-氟尿嘧啶）胸腺嘧啶對抗物（5-溴胸腺嘧啶）第三十九頁，共五十頁，2022年，8月28日磺胺藥物是最早發(fā)現(xiàn)，也是最常見的化學療劑，抗菌譜廣，能治療多種傳染性疾病。大多數(shù)革蘭氏陽性細菌（如肺炎球菌、溶血性鏈球菌等）某些革蘭氏陰性細菌（如痢疾桿菌、腦膜炎球菌、流感桿菌等）對放線菌也有一定的作用。作用機理：磺胺是葉酸組成部分對氨基苯甲酸的結構類似物磺胺的抑菌作用是因為很多細菌需要自己合成葉酸而生長?；前穼θ梭w細胞無毒性，因為人缺乏從對氨基苯甲酸合成葉酸的相關酶----二氫葉酸合成酶，不能用外界提供的對氨基苯甲酸自行合成葉酸，而必須直接利用葉酸為生長因子進行生長。第四十頁，共五十頁，2022年，8月28日3．抗生素

抗生素(Antibiotic)是由某些生物合成或半合成的一類次級代謝產(chǎn)物或衍生物，它們在很低濃度時就能抑制或影響它種生物的生命活動，如殺死微生物或抑制其生長。(1)概念自本世紀40年代以來，已找到上萬種新抗生素，合成了近10萬種半合成抗生素，但其中在臨床上常用的僅幾十種。第四十一頁，共五十頁，2022年，8月28日(2)作用機制抑制細菌細胞壁合成破壞細胞質(zhì)膜作用于呼吸鏈以干擾氧化磷酸化抑制蛋白質(zhì)和核酸合成第四十二頁，共五十頁，2022年，8月28日第四十三頁，共五十頁，2022年，8月28日(3)細菌抗藥性的產(chǎn)生抗性菌株特點：細胞質(zhì)膜透性改變，使抗生素不進入細胞或進入細胞后被細胞主動排出；藥物作用靶改變；合成了修飾抗生素的酶；抗性菌株發(fā)生遺傳變異，導致合成新的多聚體，以取代或部分取原來的多聚體；第四十四頁，共五十頁，2022年，8月28日(4)應