微生物的生長(zhǎng)與繁殖

微生物的生長(zhǎng)與繁殖第1頁(yè)/共57頁(yè)第四章微生物的生長(zhǎng)與繁殖第2頁(yè)/共57頁(yè)本章目錄第一節(jié)微生物的生長(zhǎng)第二節(jié)微生物的生長(zhǎng)規(guī)律第三節(jié)微生物生長(zhǎng)繁殖的控制第3頁(yè)/共57頁(yè)第一節(jié)微生物的生長(zhǎng)一、微生物生長(zhǎng)的概念一個(gè)微生物細(xì)胞在合適的外界環(huán)境條件下，不斷吸收營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)行新陳代謝，若同化作用的速度大于異化的，則其原生質(zhì)的總量（質(zhì)量、體積、大小）就不斷增加，即個(gè)體生長(zhǎng)。若是一種平衡生長(zhǎng)，即各細(xì)胞組分是按恰當(dāng)比例增長(zhǎng)時(shí)，達(dá)到一定程度后就會(huì)發(fā)生繁殖。從而引起個(gè)體數(shù)目的增加。隨著群體中各個(gè)個(gè)體的進(jìn)一步生長(zhǎng)，就引起這一群體的生長(zhǎng)?；乇菊履夸浀?頁(yè)/共57頁(yè)個(gè)體生長(zhǎng)→個(gè)體繁殖→群體生長(zhǎng)群體生長(zhǎng)=個(gè)體生長(zhǎng)+個(gè)體繁殖回本章目錄第5頁(yè)/共57頁(yè)二、微生物的個(gè)體繁殖（一）世代時(shí)間Generationtime

世代時(shí)間是指單個(gè)細(xì)胞從新生細(xì)胞生長(zhǎng)到再次產(chǎn)生新的個(gè)體細(xì)胞所需要的時(shí)間?；乇菊履夸浀?頁(yè)/共57頁(yè)（二）代表微生物的個(gè)體繁殖方式細(xì)菌酵母菌霉菌噬菌體兩分裂Binaryfision芽殖有性或無(wú)性孢子復(fù)制回本章目錄第7頁(yè)/共57頁(yè)回本章目錄第8頁(yè)/共57頁(yè)三、微生物細(xì)胞數(shù)量的測(cè)量（一）稀釋平板菌落計(jì)數(shù)法最常用的活菌計(jì)數(shù)法回本章目錄第9頁(yè)/共57頁(yè)測(cè)量方法：

取一定體積的稀釋菌液（1毫升）與合適的固體培養(yǎng)基在其凝固前均勻混合，或涂布于已凝固的固體培養(yǎng)基平板上。在最適條件下培養(yǎng)后，從平板上（內(nèi)）出現(xiàn)的菌落數(shù)乘上菌液的稀釋度，即可計(jì)算出原菌液的含菌數(shù)?；乇菊履夸浀?0頁(yè)/共57頁(yè)回本章目錄第11頁(yè)/共57頁(yè)（二）計(jì)數(shù)板總菌計(jì)數(shù)法

取一滴適度稀釋的樣品，滴于計(jì)數(shù)板的計(jì)數(shù)室內(nèi)，蓋上蓋玻片后置于顯微鏡下直接觀察計(jì)數(shù)。回本章目錄第12頁(yè)/共57頁(yè)回本章目錄第13頁(yè)/共57頁(yè)（三）質(zhì)量法

根據(jù)微生物生長(zhǎng)后細(xì)胞原生質(zhì)增加的原理，直接稱取菌體質(zhì)量的方法。濕重或干重（四）比濁法根據(jù)菌體懸濁液的透光度間接測(cè)量菌體的數(shù)量。使用光電比色計(jì)或分光光度計(jì)。（五）生理指標(biāo)法測(cè)定呼吸強(qiáng)度、耗氧量、酶活性及生物熱進(jìn)行換算。回本章目錄第14頁(yè)/共57頁(yè)第二節(jié)微生物的生長(zhǎng)規(guī)律回本章目錄第15頁(yè)/共57頁(yè)

把一定微生物接種到一定的液體培養(yǎng)基中后，在一定條件下培養(yǎng)，定時(shí)取樣測(cè)量活菌數(shù)，以活菌數(shù)的對(duì)數(shù)值為縱坐標(biāo)，以培養(yǎng)時(shí)間為橫坐標(biāo)，就可以畫(huà)出一條有規(guī)律的曲線，即微生物的典型生長(zhǎng)曲線（growthcurve）?；乇菊履夸浀?6頁(yè)/共57頁(yè)回本章目錄典型生長(zhǎng)曲線分為適應(yīng)期，對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期（指數(shù)期），穩(wěn)定期和衰亡期四個(gè)階段。第17頁(yè)/共57頁(yè)一、適應(yīng)期(又稱延滯期、遲緩期、調(diào)整期)1.該時(shí)期的特點(diǎn)：（1）生長(zhǎng)繁殖的速度幾乎等于零（2）細(xì)胞形態(tài)增大，桿菌的長(zhǎng)度增加。（3）細(xì)胞內(nèi)核酸含量增加，原生質(zhì)呈嗜堿性。（4）合成代謝活躍，核糖體、酶類合成加快，易產(chǎn)生誘導(dǎo)酶。（5）對(duì)外界不良條件，如溫度和抗生素等反應(yīng)敏感?；乇菊履夸浀?8頁(yè)/共57頁(yè)2.影響適應(yīng)期長(zhǎng)短的因素：（1）菌種的種類。（2）菌種的菌齡。（3）接種量。（4）培養(yǎng)基成分?；乇菊履夸浀?9頁(yè)/共57頁(yè)二、對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期又稱指數(shù)增長(zhǎng)期，是指在生長(zhǎng)曲線中，緊接著適應(yīng)期的一個(gè)細(xì)胞以幾何級(jí)數(shù)速度分裂的時(shí)期。回本章目錄第20頁(yè)/共57頁(yè)1.該時(shí)期的特點(diǎn)：（1）生長(zhǎng)繁殖速度快，活菌的數(shù)目呈對(duì)數(shù)增長(zhǎng)，世代時(shí)間最短，且在這個(gè)時(shí)期內(nèi)均勻一致。（2）細(xì)胞進(jìn)行平衡生長(zhǎng)，菌體內(nèi)各種成分最為均勻。（3）酶系活躍，代謝旺盛。（4）在此時(shí)期內(nèi)，菌細(xì)胞的形態(tài)特征均勻一致，最代表種的特征。（5）微生物的生化特性均勻一致，并且典型?；乇菊履夸浀?1頁(yè)/共57頁(yè)設(shè)在時(shí)間t0的活菌數(shù)為X0，經(jīng)培養(yǎng)時(shí)間t后的菌數(shù)為X則有:X=X0·２ｎ→lgX=lgX0+nlg2→n=(lgX-lgX0)/lg2=3.3(lgX-lgX0)世代時(shí)間G=t-t0/n=t-t0/3.3(lgX-lgX0)

回本章目錄第22頁(yè)/共57頁(yè)2.影響指數(shù)期微生物增代時(shí)間的因素（1）菌種。（2）營(yíng)養(yǎng)成分。（3）營(yíng)養(yǎng)物濃度。（4）培養(yǎng)溫度?；乇菊履夸浀?3頁(yè)/共57頁(yè)

凡是處于較低濃度范圍內(nèi)，可影響生長(zhǎng)速率和菌體產(chǎn)量的營(yíng)養(yǎng)物，就稱為生長(zhǎng)限制因子?；乇菊履夸浀?4頁(yè)/共57頁(yè)三、穩(wěn)定期又稱恒定期或最高生長(zhǎng)期回本章目錄第25頁(yè)/共57頁(yè)穩(wěn)定期的特點(diǎn)：

生長(zhǎng)速率常數(shù)R等于0，即處于正生長(zhǎng)和負(fù)生長(zhǎng)相等的動(dòng)態(tài)平衡中，此時(shí)菌體產(chǎn)量與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗間呈現(xiàn)出一定的比例關(guān)系，即生長(zhǎng)產(chǎn)量常數(shù)Y（生長(zhǎng)得率growthyield）。Y=菌體總生長(zhǎng)量（菌細(xì)胞干重）/消耗營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)總量回本章目錄第26頁(yè)/共57頁(yè)四、衰亡期

細(xì)胞形態(tài)出現(xiàn)不正常，呈多樣性，細(xì)胞種的特征典型、生理生化出現(xiàn)異?，F(xiàn)象?；乇菊履夸浀?7頁(yè)/共57頁(yè)第三節(jié)微生物生長(zhǎng)繁殖的控制回本章目錄第28頁(yè)/共57頁(yè)一、微生物生長(zhǎng)的控制途徑遺傳學(xué)特性培養(yǎng)基組成培養(yǎng)條件回本章目錄第29頁(yè)/共57頁(yè)二、微生物生長(zhǎng)的控制因素回本章目錄（一）微生物生長(zhǎng)控制的化學(xué)因素1.殺菌劑又稱為抗微生物劑，是一類能夠殺死或抑制微生物生長(zhǎng)的化學(xué)物質(zhì)?？煞譃橐志鷦⒕鷦┖腿芫鷦?。第30頁(yè)/共57頁(yè)防腐

antisepsis又叫抑菌，是防止或抑制微生物的生長(zhǎng)繁殖。消毒

disinfection是指殺死病原微生物的措施。滅菌

sterilization殺滅物體上所有的微生物，包括病原微生物及非病原微生物。回本章目錄第31頁(yè)/共57頁(yè)2.抗代謝劑3.抗生素

它是與生長(zhǎng)因子類似的特殊化學(xué)物質(zhì)，干擾微生物的正常代謝。回本章目錄

抑制細(xì)菌細(xì)胞壁合成、破壞細(xì)胞膜、干擾氧化磷酸化以及抑制蛋白質(zhì)和核酸合成。第32頁(yè)/共57頁(yè)4.酸堿度種類最低生長(zhǎng)pH最適生長(zhǎng)pH最高生長(zhǎng)pH細(xì)菌和放線菌5.07.0~8.010.酵母菌2.53.8~6.08.0霉菌1.53.0~6.010.0回本章目錄第33頁(yè)/共57頁(yè)5.氧化還原電勢(shì)6.鹽、堿和金屬離子

對(duì)好氧菌的影響較大?；乇菊履夸?/p>

影響滲透壓微量的金屬離子對(duì)微生物的生命活動(dòng)有著重要作用。第34頁(yè)/共57頁(yè)（二）微生物生長(zhǎng)控制的

物理因素回本章目錄1.溫度

每種微生物都有自己的生長(zhǎng)溫度三基點(diǎn)：最低生長(zhǎng)溫度、最適生長(zhǎng)溫度和最高生長(zhǎng)溫度；此外還有致死溫度。第35頁(yè)/共57頁(yè)

根據(jù)微生物最適生長(zhǎng)溫度的高低，將微生物分為三類。類型最低溫度最適溫度最高溫度嗜低溫微生物psychrophiles0℃10~15℃20℃嗜中溫微生物mesophiles10~20℃35~40℃45℃嗜高溫微生物thermophiles25~45℃50~60℃70~95℃回本章目錄第36頁(yè)/共57頁(yè)溫度對(duì)生長(zhǎng)速率的影響為曲線型。溫度升高時(shí)，生長(zhǎng)速率倍增，但超過(guò)最適生長(zhǎng)溫度時(shí)，生長(zhǎng)速率都很快下降。大多數(shù)微生物對(duì)低溫有較強(qiáng)的抵抗力，低溫下微生物生長(zhǎng)代謝緩慢甚至停止。微生物對(duì)高溫較敏感，高溫對(duì)菌體蛋白質(zhì)、核酸、酶有破壞作用?；乇菊履夸浀?7頁(yè)/共57頁(yè)2.電磁輻射非電力輻射——紫外線電力輻射——X,α,β,γ射線回本章目錄第38頁(yè)/共57頁(yè)3.滲透壓等滲透壓：適合微生物生長(zhǎng)低滲透壓：細(xì)菌吸水，細(xì)胞破裂，胞漿壓出高滲透壓：細(xì)菌失水，質(zhì)壁分離回本章目錄第39頁(yè)/共57頁(yè)4.干燥水分活度AW=P/P0一般細(xì)菌AWmin=0.90酵母菌AWmin=0.88嗜鹽細(xì)菌AWmin=0.75霉菌AWmin=0.80耐滲透壓酵母菌AWmin=0.60回本章目錄第40頁(yè)/共57頁(yè)回本章目錄第41頁(yè)/共57頁(yè)四、微生物生長(zhǎng)的控制方法回本章目錄（一）微生物生長(zhǎng)的控制理論1.微生物生長(zhǎng)速率與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度2.微生物生長(zhǎng)的連續(xù)培養(yǎng)理論第42頁(yè)/共57頁(yè)（二）微生物生長(zhǎng)的控制方法回本章目錄1.同步培養(yǎng)同步培養(yǎng)法：使培養(yǎng)基中所有微生物細(xì)胞處于相同的生長(zhǎng)階段的培養(yǎng)方法。同步生長(zhǎng)：培養(yǎng)物中所有的微生物細(xì)胞都處于同一生長(zhǎng)階段，并能同時(shí)分裂的生長(zhǎng)方式。第43頁(yè)/共57頁(yè)同步培養(yǎng)的方法：

誘導(dǎo)法：采用物理、化學(xué)因子使微生物細(xì)胞進(jìn)行到某個(gè)生長(zhǎng)階段而停下來(lái)，然后再去處該因子，以達(dá)到誘導(dǎo)微生物細(xì)胞同步生長(zhǎng)的目的。

選擇法：膜過(guò)濾和密度梯度離心法?；乇菊履夸浀?4頁(yè)/共57頁(yè)回本章目錄第45頁(yè)/共57頁(yè)2.分批培養(yǎng)

分批培養(yǎng)：指將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)，最后一次收獲的培養(yǎng)方式?；乇菊履夸浀?6頁(yè)/共57頁(yè)3.連續(xù)培養(yǎng)

連續(xù)培養(yǎng)：在一個(gè)恒定容積的流動(dòng)系統(tǒng)中培養(yǎng)微生物，一方面以一定速率不斷地加入新的培養(yǎng)基，另一方面又以相同的速率流出培養(yǎng)物(菌體和代謝產(chǎn)物)，以使培養(yǎng)系統(tǒng)中的細(xì)胞數(shù)量和營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)保持穩(wěn)定?；乇菊履夸浀?7頁(yè)/共57頁(yè)回本章目錄第48頁(yè)/共57頁(yè)4.補(bǔ)料分批培養(yǎng)回本章目錄

補(bǔ)料分批培養(yǎng)是指在發(fā)酵培養(yǎng)過(guò)程中連續(xù)或間歇補(bǔ)加一種或幾種培養(yǎng)基成分，但發(fā)酵培養(yǎng)過(guò)程中不取出發(fā)酵液的發(fā)酵培養(yǎng)方法。第49頁(yè)/共57頁(yè)回本章目錄第50頁(yè)/共57頁(yè)回本章目錄第51頁(yè)/共57頁(yè)（三）質(zhì)量法

根據(jù)微生物生長(zhǎng)后細(xì)胞原生質(zhì)增加的原理，直接稱取菌體質(zhì)量的方法。濕重或干重（四）比濁法根據(jù)菌體懸濁液的透光度間接測(cè)量菌體的數(shù)量。使用光電比色計(jì)或分光光度計(jì)。（五）生理指標(biāo)法測(cè)定呼吸強(qiáng)度、耗氧量、酶活性及生物熱進(jìn)行換算?；乇菊履夸浀?2頁(yè)/共57頁(yè)1.該時(shí)期的特點(diǎn)：（1）生長(zhǎng)繁殖速度快，活菌的數(shù)目呈對(duì)數(shù)增長(zhǎng)，世代時(shí)間最短，且在這個(gè)時(shí)期內(nèi)均勻一致。（2）細(xì)胞進(jìn)行平衡生長(zhǎng)，菌體內(nèi)各種成分最為均勻。（3）酶系活躍，代謝旺盛。（4）在此時(shí)期內(nèi)，菌細(xì)胞的形態(tài)特征均勻一致，最代表種的特征。（5）微生物的生化特性均勻一致，并且典型。回本章目錄第53頁(yè)/共57頁(yè)設(shè)在時(shí)間t0的活菌數(shù)為X0，經(jīng)培養(yǎng)時(shí)間t后的菌數(shù)為X則有:X=X0·２ｎ→lgX=lgX0+nlg2→n=(lgX-lgX0)/lg2=3.3(lgX-lgX0)世代時(shí)間G=t-t0/n