微生物微生物的生長講課文檔

微生物課件微生物的生長第一頁，共84頁。二.以數(shù)量變化對(duì)微生物生長情況進(jìn)行測(cè)定三.以生物量為指標(biāo)測(cè)定微生物的生長一.微生物生長概述要求：掌握微生物生長的概念及常規(guī)測(cè)定方法

（原理和操作）

第一節(jié)微生物生長的測(cè)定第二頁，共84頁。生長growth：有機(jī)體的細(xì)胞組分與結(jié)構(gòu)在量方面的增加。表現(xiàn)為細(xì)胞質(zhì)的量不斷增加，體積加大。繁殖reproduction由于細(xì)胞分裂而引起的個(gè)體數(shù)目的增加。單細(xì)胞微生物如細(xì)菌，生長往往伴隨著細(xì)胞數(shù)目的增加。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)胞的不斷延長或分裂）如不伴隨著個(gè)體數(shù)目的增加，只能叫生長。只有通過形成無性孢子或有性孢子使得個(gè)體數(shù)目增加的過程才叫做繁殖。一般情況下，當(dāng)環(huán)境條件適合時(shí)，生長與繁殖始終是交替進(jìn)行的。從生長到繁殖是一個(gè)由量變到質(zhì)變的過程，這個(gè)過程就是發(fā)育development。一.微生物生長概述第三頁，共84頁。微生物在自然界總是混雜地生活在一起，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。獲得純培養(yǎng)的方法稀釋倒平板法pourplatemethod涂布平板法spreadplatemethod平板劃線分離法streakplatemethod利用選擇培養(yǎng)基分離單細(xì)胞（單孢子）分離法純培養(yǎng)技術(shù)純培養(yǎng)(pureculture)——微生物學(xué)中把從一個(gè)細(xì)胞或一群相同的細(xì)胞經(jīng)過培養(yǎng)繁殖而得到的后代,稱純培養(yǎng).第四頁，共84頁。1、稀釋倒平板法2、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！第五頁，共84頁。3、平板劃線分離法（StreakPlate）特點(diǎn)：快速、方便。

分區(qū)劃線（適用于濃度較大的樣品）

連續(xù)劃線（適用于濃度較小的樣品）第六頁，共84頁。4、選擇培養(yǎng)分離抑制大多數(shù)其它微生物的生長，使待分離的微生物生長更快,數(shù)量上升直接挑取待分離的微生物的菌落獲得純培養(yǎng)。為了從混雜的微生物群體中分離出某種微生物，可以根據(jù)該微生物的特點(diǎn)，包括營養(yǎng)、生理、生長條件等，采用選擇培養(yǎng)的方法進(jìn)行分離。＊利用選擇培養(yǎng)基進(jìn)行直接分離＊富集培養(yǎng)第七頁，共84頁。利用選擇培養(yǎng)基分離根據(jù)所要分離的菌種的特性選用培養(yǎng)基：①分離真菌用馬丁氏培養(yǎng)基，pH偏酸；分離放線菌用高氏1號(hào)，pH中性偏堿。②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，加鏈霉素，抑制細(xì)菌生長。③根據(jù)分離對(duì)象的營養(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，用無氮培養(yǎng)基。第八頁，共84頁。5、單細(xì)胞（單孢子）分離法采用顯微分離法在顯微鏡下從混雜群體中直接分離單個(gè)細(xì)胞或單個(gè)個(gè)體進(jìn)行培養(yǎng)以獲得純培養(yǎng)。毛細(xì)管法：用毛細(xì)管提取微生物個(gè)體，適于較大微生物顯微操作儀：用顯微針、鉤、環(huán)等挑取單個(gè)細(xì)胞或孢子小液滴法：將經(jīng)過適當(dāng)稀釋后的樣品制成小液滴，在顯微鏡下選取只含一個(gè)細(xì)胞的液滴來進(jìn)行純培養(yǎng)物的分離。第九頁，共84頁。第一節(jié)微生物生長的測(cè)定二.以數(shù)量變化對(duì)微生物生長情況進(jìn)行測(cè)定1、培養(yǎng)平板計(jì)數(shù)法2、膜過濾培養(yǎng)法3、顯微鏡直接計(jì)數(shù)法三.以生物量為指標(biāo)測(cè)定微生物的生長1、比濁法2、重量法3、生理指標(biāo)法在微生物學(xué)中提到的“生長”，一般均指群體生長。第十頁，共84頁。1、培養(yǎng)平板計(jì)數(shù)法二.以數(shù)量變化對(duì)微生物生長情況進(jìn)行測(cè)定測(cè)定微生物的活菌數(shù)viablecount

稀釋平板測(cè)數(shù)法diluteplatecount以CFU(colonyformingunits)表示

稀釋培養(yǎng)測(cè)數(shù)法（又稱最大概率法，MPNmostprobablenumber）（參見實(shí)驗(yàn)教材）第十一頁，共84頁。2、膜過濾培養(yǎng)法測(cè)定含菌較少的空氣和水中的微生物數(shù)目水中的細(xì)菌總數(shù)：124個(gè)/100ml將定量的樣品通過濾膜過濾，菌體被阻留在濾膜上，取下濾膜進(jìn)行培養(yǎng)，然后計(jì)算菌落數(shù)，可求出樣品中所含菌數(shù)。菌數(shù)低的樣品（如水）→膜過濾→培養(yǎng)→菌落計(jì)數(shù)第十二頁，共84頁。（二）以數(shù)量變化對(duì)微生物生長情況進(jìn)行測(cè)定3、顯微鏡直接計(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）。缺點(diǎn)：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。第十三頁，共84頁。三.以生物量為指標(biāo)測(cè)定微生物的生長1、比濁法在一定范圍內(nèi)，菌懸液中的細(xì)胞濃度與混濁度成正比，即與光密度成正比，菌數(shù)越多，光密度越大。因此，在一定波長下測(cè)定菌懸液的光密度，就可反映菌液的濃度。2、重量法細(xì)胞干重測(cè)定：單位體積的培養(yǎng)液中的微生物細(xì)胞的干重。3、生理指標(biāo)法①總氮量：用化學(xué)分析方法測(cè)出微生物細(xì)胞中蛋白質(zhì)或氮元素的含量。②DNA含量：用熒光法測(cè)定微生物細(xì)胞中DNA含量。

③代謝活性：根據(jù)微生物生命活動(dòng)的強(qiáng)度來估算生物量。 如單位體積培養(yǎng)物在單位時(shí)間內(nèi)的O2消耗、糖消耗或產(chǎn)酸產(chǎn)CO2量等。特點(diǎn)：快速、簡便；但易受干擾。第十四頁，共84頁。細(xì)菌生長繁殖的規(guī)律（標(biāo)準(zhǔn)生長曲線）及控制技術(shù)（連續(xù)培養(yǎng)的概念與方法）

第二節(jié)細(xì)菌的群體生長繁殖第十五頁，共84頁。一、生長曲線一條典型的生長曲線至少可以分為

遲緩期，對(duì)數(shù)期，穩(wěn)定期和衰亡期等四個(gè)生長時(shí)期第十六頁，共84頁。①遲緩期lagphase（滯留適應(yīng)期）菌種初接入新鮮培養(yǎng)液內(nèi)，微生物細(xì)胞需要通過自身生理機(jī)能的調(diào)節(jié)逐步適應(yīng)新環(huán)境。表現(xiàn)為細(xì)胞數(shù)量不增加了但細(xì)胞個(gè)體體積增大，代謝活躍菌種：繁殖速度較快的菌種的延遲期一般較短菌齡：用對(duì)數(shù)生長期的菌種接種時(shí)，其延遲期較短，甚至檢查不到延遲期接種量：一般接種量增大可縮短甚至消除延遲期（發(fā)酵工業(yè)上一般采用1/10的接種量）培養(yǎng)基成分：在營養(yǎng)成分豐富的天然培養(yǎng)基上生長的延滯期比在合成培養(yǎng)基上生長時(shí)短；接種后培養(yǎng)基成分有較大變化時(shí)，會(huì)使延滯期加長，所以發(fā)酵工業(yè)上盡量使發(fā)酵培養(yǎng)基的成分與種子培養(yǎng)基接近?！镉绊懷舆t期長短的因素：第十七頁，共84頁。認(rèn)識(shí)延遲期的特點(diǎn)及原因?qū)?shí)踐的指導(dǎo)意義：◆在發(fā)酵工業(yè)上需設(shè)法盡量縮短延遲期；采取的縮短lagphase的措施有：①增加接種量；（群體優(yōu)勢(shì)----適應(yīng)性增強(qiáng)）②采用對(duì)數(shù)生長期的健壯菌種；③調(diào)整培養(yǎng)基的成分，在種子基中加入發(fā)酵培養(yǎng)基的某些成分。④選用繁殖快的菌種◆在食品工業(yè)上，盡量在此期進(jìn)行消毒或滅菌第十八頁，共84頁。②對(duì)數(shù)期logarithmicgrowthphase

細(xì)菌生長旺盛，代謝活力強(qiáng)。分裂速度快，菌數(shù)以指數(shù)級(jí)數(shù)增加，代時(shí)穩(wěn)定。應(yīng)用意義：①由于此時(shí)期的菌種比較健壯，生產(chǎn)上用作接種的最佳菌齡；②發(fā)酵工業(yè)上盡量延長該期，以達(dá)到較高的菌體密度③食品工業(yè)上盡量使有害微生物不能進(jìn)入此期④是生理代謝及遺傳研究或進(jìn)行染色、形態(tài)觀察等的良好材料。第十九頁，共84頁。在對(duì)數(shù)生長期內(nèi)，細(xì)菌數(shù)目的增加是按指數(shù)級(jí)數(shù)增加的，即20→21→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，則代時(shí)(Generationtime，G)（即每增加一代所需要的時(shí)間）

G=（t2-t1）/n 先求代數(shù)n 由于x2=x1·2n lgx2=lgx1+nlg2； n=（lgx2-lgx1）/lg2 n=3.3·lg(x2/x1) G=（t2-t1）/3.3·lg(x2/x1)

第二十頁，共84頁。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)過培養(yǎng)4h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）×60min=240min

x2=108x1=104

lg(x2/x1)=lg108~lg104=8-4=4代入上式G=240/3.3×4=240/13.2=18min即在上述培養(yǎng)液中，世代時(shí)間為18min。細(xì)菌繁殖代數(shù)n=(t2-t1)/G=240/18=13.3繁代。第二十一頁，共84頁。③穩(wěn)定期(stationaryphase)又稱恒定期或最高生長期。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)生長速度，又逐漸趨向零。

在一定容積的培養(yǎng)基中，細(xì)菌為什么不能按對(duì)數(shù)期的高速率無限生長呢?這是由于對(duì)數(shù)期細(xì)菌活躍生長引起周圍環(huán)境條件條件發(fā)生了一系列變化，某些營養(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)胞繼續(xù)以高速度進(jìn)行生長和分裂。

第二十二頁，共84頁。穩(wěn)定期的細(xì)胞內(nèi)開始積累貯藏物，如肝糖、異染顆粒、脂肪粒等，大多數(shù)芽孢細(xì)菌也在此階段形成芽孢。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。這一時(shí)期也是發(fā)酵過程積累代謝產(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，對(duì)于發(fā)酵生產(chǎn)來說，一般在穩(wěn)定期的后期產(chǎn)物積累達(dá)到高峰，是最佳的收獲時(shí)期。應(yīng)用意義：1）發(fā)酵生產(chǎn)形成的重要時(shí)期（抗生素、氨基酸等），生產(chǎn)上應(yīng)盡量延長此期，提高產(chǎn)量，措施如下：補(bǔ)充營養(yǎng)物質(zhì)（補(bǔ)料）調(diào)pH

調(diào)整溫度2）穩(wěn)定期細(xì)胞數(shù)目及產(chǎn)物積累達(dá)到最高。第二十三頁，共84頁。④衰亡期(declinephase)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”。其中有一段時(shí)間，活菌數(shù)呈幾何級(jí)數(shù)下降，故有人稱之為“對(duì)數(shù)死亡階段”。這一階段的細(xì)胞，有的開始自溶，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)的陽性菌變成陰性反應(yīng)等。第二十四頁，共84頁。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)菌生長曲線，對(duì)發(fā)酵生產(chǎn)的指導(dǎo)意義：1）計(jì)算生長速率和代時(shí)；2）不同生長期的細(xì)胞在結(jié)構(gòu)和生理上可能有很大差別，了解生長曲線，就能根據(jù)需要進(jìn)取樣和收獲；3）不同的生長期理化因子對(duì)微生物的影響可能不同。對(duì)數(shù)生長期的細(xì)胞較為一致，因此常用于研究細(xì)胞的新陳代謝。第二十五頁，共84頁。三、連續(xù)培養(yǎng)（continuousculture）分批培養(yǎng)（batchculture）：將微生物置于一定容積的定量的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，培養(yǎng)基一次性加入。不再補(bǔ)充和更換，最后一次性收獲。連續(xù)培養(yǎng)（continuousculture）：在微生物培養(yǎng)的過程中，不斷供給新鮮的營養(yǎng)液，同時(shí)排除含菌體及代謝產(chǎn)物的發(fā)酵液，讓培養(yǎng)的微生物長時(shí)間地處于對(duì)數(shù)生長期。連續(xù)培養(yǎng)理論基礎(chǔ)：基于對(duì)典型生長曲線中穩(wěn)定期形成原因的認(rèn)識(shí)，采取相應(yīng)有效措施推遲其來臨，從而發(fā)展出連續(xù)培養(yǎng)技術(shù)。第二十六頁，共84頁。原理：當(dāng)微生物在單批培養(yǎng)方式下生長達(dá)到對(duì)數(shù)期后期時(shí)，一方面以一定的速度流進(jìn)新鮮培養(yǎng)基并攪拌，另一方面以溢流方式流出培養(yǎng)液，使培養(yǎng)物達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，其中的微生物就能長期保持對(duì)數(shù)期的平衡生長狀態(tài)和穩(wěn)定的生長速率。單批培養(yǎng)恒濁法恒化法單批培養(yǎng) 連續(xù)培養(yǎng) 時(shí)間連續(xù)流入新鮮培養(yǎng)液lg細(xì)胞數(shù)（個(gè)/ml）連續(xù)培養(yǎng)連續(xù)培養(yǎng)原理第二十七頁，共84頁。概念：通過調(diào)節(jié)培養(yǎng)基流速，使培養(yǎng)液濁度保持恒定的連續(xù)培養(yǎng)方法。原理：調(diào)節(jié)新鮮培養(yǎng)基流入的速度和培養(yǎng)物流出的速度來維持菌濃度不變,即濁度不變。采用光電裝置檢測(cè)培養(yǎng)容器中的濁度，當(dāng)濁度高時(shí)，使新鮮培養(yǎng)基的流速加快，濁度降低，則減慢培養(yǎng)基的流速。特點(diǎn)：基質(zhì)過量，微生物始終以最高速率進(jìn)行生長；但工藝復(fù)雜，煩瑣。連續(xù)培養(yǎng)技術(shù)——恒濁連續(xù)培養(yǎng)使用范圍：用于生產(chǎn)大量菌體、生產(chǎn)與菌體生長相平行的某些代謝產(chǎn)物，如乳酸、乙醇等。第二十八頁，共84頁。連續(xù)培養(yǎng)技術(shù)——恒化連續(xù)培養(yǎng)概念：以恒定流速使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)濃度恒定并保持細(xì)菌生長速率恒定，使微生物始終在低于其最高生長速率下進(jìn)行生長繁殖的方法。原理：通過控制某一種營養(yǎng)物濃度（如碳、氮源、生長因子等），使其始終成為生長限制因子，而達(dá)到控制培養(yǎng)液流速保持不變，細(xì)菌的生長速率將取決于限制性因子的濃度。特點(diǎn)：維持營養(yǎng)成分的亞適量，控制微生物生長速率。菌體生長速率恒定，菌體均一、密度穩(wěn)定，產(chǎn)量低于最高菌體產(chǎn)量。應(yīng)用范圍：實(shí)驗(yàn)室科學(xué)研究第二十九頁，共84頁。裝置控制對(duì)象培養(yǎng)基培養(yǎng)基流速生長速率產(chǎn)物應(yīng)用范圍恒濁器菌體密度（內(nèi)控制）無限制生長因子不恒定最高大量菌體或與菌體形成相平行的產(chǎn)物生產(chǎn)為主恒化器培養(yǎng)基流速（外控制）有限制生長因子恒定低于最高不同生長速率的菌體實(shí)驗(yàn)室為主恒濁器恒化器的比較第三十頁，共84頁。連續(xù)發(fā)酵（continuousfermentation）連續(xù)培養(yǎng)在生產(chǎn)上的應(yīng)用，相對(duì)于單批發(fā)酵而言。優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：連續(xù)發(fā)酵的生產(chǎn)時(shí)間受以上因素限制，一般只能維持?jǐn)?shù)月~1年。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。雜菌污染菌種退化營養(yǎng)物利用率低于單批培養(yǎng)第三十一頁，共84頁。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。為了解決這一問題，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)法synchronousculture：能使培養(yǎng)的微生物處于比較一致的生長發(fā)育階段上的培養(yǎng)方法。同步生長的概念：一個(gè)細(xì)胞群體中各個(gè)細(xì)胞都在同一時(shí)間進(jìn)行分裂的狀態(tài)，稱為同步生長（synchronousgrowth），進(jìn)行同步分裂的細(xì)胞稱為同步細(xì)胞。同步細(xì)胞群體在任何一時(shí)刻都處在細(xì)胞周期的同一相，彼此間形態(tài)、生化特征都很一致，因而是細(xì)胞學(xué)、生理學(xué)和生物化學(xué)等研究的良好材料。四、同步培養(yǎng)第三十二頁，共84頁。獲得同步生長的方法：獲得同步生長的方法主要有兩類：環(huán)境條件誘導(dǎo)法：變換溫度、光線、培養(yǎng)基等，造成與正常細(xì)胞周期不同的周期變化。選擇法：選擇性過濾、梯度離心。物理方法，隨機(jī)選擇，不影響細(xì)胞代謝。第三十三頁，共84頁。機(jī)械法又稱選擇法微生物的子細(xì)胞與成熟細(xì)胞，通過機(jī)械法就可使它們?cè)谝欢ǔ潭壬戏珠_來。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)物。

離心沉降分離法過濾分離法硝酸纖維薄膜法機(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，因而菌體的生命活必然較為正常。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方法。第三十四頁，共84頁。Helmstetter-Cummings法原理：一些細(xì)菌細(xì)胞會(huì)緊緊粘附于硝酸纖維微孔濾膜上。步驟：菌懸液通過微孔濾膜，細(xì)胞吸附其上；反置濾膜，以新鮮培養(yǎng)液通過濾膜，洗掉浮游細(xì)胞；除去起始洗脫液后就可以得到剛剛分裂下來的新生細(xì)胞，即為同步培養(yǎng)。第三十五頁，共84頁。調(diào)整生理?xiàng)l件的同步法（誘導(dǎo)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溫度，大多數(shù)細(xì)胞就會(huì)進(jìn)行同步分裂。營養(yǎng)條件調(diào)整法即控制營養(yǎng)物的濃度或培養(yǎng)基的組成以達(dá)到同步生長。例如限制碳源或其他營養(yǎng)物，使細(xì)胞只能一次分裂而不能繼續(xù)生長，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，它們例進(jìn)入了同步生長。用最高穩(wěn)定期的培養(yǎng)物接種抑制DNA合成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)證明：氨甲蝶呤、5-氟脫氧尿苷、羥基尿素、胸腺苷、脫氧腺苷和脫氧鳥苷等，對(duì)細(xì)胞DNA合成的同步化均有作用。

第三十六頁，共84頁。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。必須根據(jù)待試微生物的形態(tài)、生理性狀來選擇適當(dāng)?shù)姆椒āＭ缴L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，同步生長不能無限地維持，往往會(huì)逐漸破壞，最多能維持2~3個(gè)世代，又逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殡S機(jī)生長，即非同步化。第三十七頁，共84頁。第三節(jié)真菌的生長

一、菌絲的生長繁殖

菌絲的生長是頂端生長，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。菌絲生長與營養(yǎng)有關(guān)，營養(yǎng)豐富則分支點(diǎn)與菌絲生長頂端的距離短，即分支多而頻繁；營養(yǎng)貧乏分支點(diǎn)同菌絲生長頂端距離長，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。第三十八頁，共84頁。二、孢子生長

無性孢子繁殖孢子的生長包括:孢子腫脹（外源腫脹，不需營養(yǎng)；內(nèi)源腫脹，需要營養(yǎng)）萌發(fā)管形成菌絲生長。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）第三十九頁，共84頁。絲狀微生物的群體生長絲狀微生物的純培養(yǎng)采用孢子接種，在液體培養(yǎng)基中震蕩培養(yǎng)或深層通氣加攪拌培養(yǎng)，菌絲體通過斷裂繁殖不形成產(chǎn)孢結(jié)構(gòu)?？梢杂镁z干重作為衡量生長的指標(biāo)，即以時(shí)間為橫坐標(biāo)，以菌絲干重為縱坐標(biāo)，繪制生長曲線。可分為三個(gè)階段：1、生長停滯期2、迅速生長期3、衰退期第四十頁，共84頁。1、生長停滯期:造成生長停滯的原因一是孢子萌發(fā)前真正的停滯狀態(tài)，另一種是生長已經(jīng)開始，但還無法測(cè)定。2、迅速生長期:菌絲體干重迅速增加，其立方根與時(shí)間呈直線關(guān)系，菌絲干重不以幾何級(jí)數(shù)增加，沒有對(duì)數(shù)生長期。生長主要表現(xiàn)在菌絲尖端的伸長和出現(xiàn)分支、斷裂等，此時(shí)期的菌體呼吸強(qiáng)度達(dá)到高峰，有的開始積累代謝產(chǎn)物。3、衰退期:菌絲體干重下降，到一定時(shí)期不再變化。大多數(shù)次級(jí)代謝產(chǎn)物在此期合成，大多數(shù)細(xì)胞都出現(xiàn)大的空泡。有些菌絲體還會(huì)發(fā)生自溶菌絲體，這與菌種和培養(yǎng)條件有關(guān)。絲狀微生物的群體生長第四十一頁，共84頁。第四節(jié)微生物生長繁殖的控制控制（有害）微生物的生長速率或消滅不需要的微生物，在實(shí)際應(yīng)用中具有重要的意義。抑制(Inhibition)：生長停止，但不死亡；死亡(Death)：生長能力不可逆喪失；防腐(Antisepsis)：防止或抑制霉腐微生物在食品等物質(zhì)上的生長；化療(Chemotherapy)：殺死或抑制宿主體內(nèi)的病原微生物；消毒(Disinfection)：殺死或滅活病原微生物（營養(yǎng)體細(xì)胞）；滅菌(Sterilization)：殺死包括芽孢在內(nèi)的所有微生物；第四十二頁，共84頁。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10min，就可殺死病原菌的營養(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。第四十三頁，共84頁。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。通過滅菌的物品不再存在任何有生命的有機(jī)體。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)宿主卻沒有或基本上沒有損害。第四十四頁，共84頁。一、控制微生物的化學(xué)物質(zhì)化學(xué)物質(zhì)的抗微生物能力的測(cè)定液體培養(yǎng)法最低抑制濃度（minimuminhibitoryConcentration（MIC））實(shí)驗(yàn)平板培養(yǎng)法抑菌圈（zoneofinhibition）試驗(yàn)第四十五頁，共84頁。微生物生長繁殖的控制一、控制微生物的化學(xué)物質(zhì)抗微生物劑抑菌：抑菌劑(Bacteriostaticagent)殺菌殺菌劑(Bactericide)溶菌劑(Bacteriolysis)待測(cè)化學(xué)物質(zhì)對(duì)數(shù)生長培養(yǎng)物定時(shí)測(cè)定總菌數(shù)和活菌數(shù)第四十六頁，共84頁。類型名稱及使用方法作用原理應(yīng)用范圍醇類70%—75%乙醇脫水、蛋白質(zhì)變性皮膚、器皿醛類0.5%—10%甲醛2%戊二醛（pH=8）36%甲醛溶液（6ml/m3）＋高錳酸鉀適量產(chǎn)氣熏蒸蛋白質(zhì)變性房間、物品消毒（不適合食品廠）酚類3%—5%石炭酸0.5—1%2%來蘇兒3%—5%來蘇兒破壞細(xì)胞膜、蛋白質(zhì)變性桌面、地面、器具皮膚消毒皮膚地面、器具氧化劑0.1%高錳酸鉀3%過氧化氫0.2%—0.5%過氧乙酸氧化蛋白質(zhì)活性基團(tuán)，酶失活皮膚、尿道、水果、蔬菜皮膚、物品表面皮膚、塑料、玻璃、人造纖維、水果、蔬菜等常用的消毒防腐劑及其應(yīng)用

第四十七頁，共84頁。常用的消毒防腐劑及其應(yīng)用類型名稱及使用方法作用原理應(yīng)用范圍重金屬鹽類0.05%—0.1%升汞2%紅汞0.1%—1%硝酸銀0.1%—0.5%硫酸銅蛋白質(zhì)變性、酶失活變性、沉淀蛋白蛋白質(zhì)變性、酶失活非金屬器皿皮膚、粘膜、傷口皮膚、新生兒眼睛防治植物病害表面活性劑0.05%—0.1%新潔爾滅0.05%—0.1%杜滅芬蛋白變性、破壞細(xì)胞膜皮膚、粘膜、器械皮膚、金屬、棉織品、塑料鹵素及其化合物0.2—0.5mg/L氯氣10%—20%漂白粉0.5%—1%漂白粉2.5%碘酒破壞細(xì)胞膜、蛋白質(zhì)飲水、游泳池水地面和廁所消毒

水、空氣及飲水消毒皮膚染料2%—4%龍膽紫與蛋白質(zhì)的羧基結(jié)合皮膚、傷口酸類

0.1%苯甲酸

0.1%山梨酸食品防腐食品防腐第四十八頁，共84頁。（一）抗代謝類藥物（生長因子類似物）:概念：有些化合物在結(jié)構(gòu)上與生物體所必需的代謝物很相似，以致于可以和特定的酶結(jié)合，從而阻礙酶的功能，干擾代謝的正常進(jìn)行，這些物質(zhì)叫抗代謝物，用于疾病治療，稱抗代謝類藥物，如：磺胺類藥物。機(jī)理：作為細(xì)菌細(xì)胞基本生長因子的競(jìng)爭性抑制劑（與相應(yīng)酶競(jìng)爭性結(jié)合）而阻止微生物對(duì)生長因子的利用，因而可以抑制微生物的生長。只有當(dāng)正常代謝產(chǎn)物的量少或不存在時(shí)，抗代謝物才有用。種類：磺胺藥——對(duì)氨基本甲酸

；

6-巰基嘌呤——嘌呤；

5-甲基色氨酸——氨基酸；異煙肼——吡哆醇。第四十九頁，共84頁。上次課知識(shí)點(diǎn)回顧1、微生物生長量的測(cè)定2、細(xì)菌純培養(yǎng)生長曲線3、分批培養(yǎng)與連續(xù)培養(yǎng)（恒化法與恒濁法）4、微生物生長的控制。第五十頁，共84頁。第三節(jié)微生物生長繁殖的控制一、控制微生物的化學(xué)物質(zhì)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）第五十一頁，共84頁。二.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繁殖并可用于治療感染性疾病的化學(xué)藥物。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)，使其生長受到抑制或致死?？勾x藥物抗生素中草藥有效成分化學(xué)治療劑種類第五十二頁，共84頁。（一）抗代謝物磺胺藥物是最早發(fā)現(xiàn)，也是最常見的化學(xué)治療劑，抗菌譜廣，能治療多種傳染性疾病。大多數(shù)革蘭氏陽性細(xì)菌（如肺炎球菌、溶血性鏈球菌等）某些革蘭氏陰性細(xì)菌（如痢疾桿菌、腦膜炎球菌、流感桿菌等）對(duì)放線菌也有一定的作用。1934年，德國I.G.Farben染料廠的G.Domagkprontosil在體內(nèi)轉(zhuǎn)化成了具有抑菌作用的磺胺G.Domagk因發(fā)明第一種治療微生物疾病的“神藥”獲得了1939年的諾貝爾生理和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)一種紅色染料（prontosil），白鼠靜脈注射可治療因鏈球菌引起的感染，但在體外卻無作用。1935年，進(jìn)一步證明prontosil對(duì)人的鏈球菌病也有效。第五十三頁，共84頁。二氫蝶啶

+對(duì)氨基苯甲酸二氫葉酸四氫葉酸

磺胺藥核酸合成二氫葉酸合成酶二氫葉酸還原酶磺胺藥作用機(jī)理：細(xì)菌需要利用對(duì)氨基苯甲酸合成生長所需的葉酸：磺胺對(duì)人體無毒性，因?yàn)槿巳狈膶?duì)氨基苯甲酸合成葉酸的相關(guān)酶----二氫葉酸合成酶，不能用外界提供的對(duì)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(jìn)行生長。磺胺是對(duì)氨基苯甲酸的結(jié)構(gòu)類似物，在一定條件下它們竟?fàn)幮缘嘏c二氫葉酸合成酶結(jié)合，阻止或取代了PABA進(jìn)入葉酸分子中，從而阻止了葉酸的合成。（PABA）第五十四頁，共84頁?？勾x物與抗代謝類藥物有些化合物在結(jié)構(gòu)上與生物體所必需的代謝物很相似，以致可以和特定的酶結(jié)合，從而阻礙酶的功能，干擾代謝的正常進(jìn)行，這些物質(zhì)叫抗代謝物，用于疾病治療，稱抗代謝類藥物。機(jī)理：作為細(xì)菌細(xì)胞基本生長因子的競(jìng)爭性抑制劑（與相應(yīng)酶競(jìng)爭性結(jié)合）而阻止微生物對(duì)生長因子的利用，因而可以抑制微生物的生長。第五十五頁，共84頁。（二）抗生素概念：微生物在其生命過程中產(chǎn)生的一類低分子量代謝產(chǎn)物，在很低濃度下就能抑制或殺死其它微生物的生長。最小抑制濃度（MinimalInhibitoryConcentration,MIC）表示抗生素的抗菌活性，單位是

g/ml.抗菌譜：抗生素的作用范圍。廣譜抗生素：對(duì)多種微生物有作用（如土霉素、四環(huán)素）窄譜抗生素：僅對(duì)某一類微生物有作用（如多粘菌素）第五十六頁，共84頁?？股氐淖饔脵C(jī)理1）作用于細(xì)胞壁青霉素類、頭孢菌素類、桿菌肽、環(huán)絲氨酸、萬古霉素；多氧霉素2）干擾細(xì)胞膜功能多粘菌素、短桿菌素；制霉菌素、兩性霉素；纈氨霉素、莫能菌素；殺螨素。3）作用于蛋白質(zhì)合成卡那霉素、鏈霉素、四環(huán)素等主要作用于30S亞基；氯霉素、林可霉素、紅霉素等則作用于50S亞基。4）抑制核酸復(fù)制與轉(zhuǎn)錄絲裂霉素C(自力霉素)、博萊霉素(爭光霉素)、放線菌素D(更生霉素)、蒽環(huán)類；新生霉素、香豆霉素；喹諾酮類；利福霉素5）作用于能量代謝系統(tǒng)抗霉素、寡霉素第五十七頁，共84頁。微生物的抗藥性：①使抗生素向無活性的形式轉(zhuǎn)化；②抗生素作用靶位的修飾；③微生物對(duì)抗生素通透性的改變；④主動(dòng)外排系統(tǒng)的產(chǎn)生。第五十八頁，共84頁。二、控制微生物的物理因素殺滅或抑制微生物的物理因素溫度輻射過濾滲透壓干燥超聲波第五十九頁，共84頁。一、溫度對(duì)微生物生長的影響（一）微生物生長的溫度類型第六十頁，共84頁。低溫型微生物psychrophiles可分為專性嗜冷和兼性嗜冷兩種。冷藏食物的腐敗往往由這類微生物引起。分布：地球兩極5℃左右的海洋中1~2℃的海洋深處冷泉機(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)胞膜在低溫下仍保持半流動(dòng)狀態(tài)，從而能進(jìn)行活躍的物質(zhì)代謝。第六十一頁，共84頁。中溫型微生物mesophiles又可分為室溫性微生物和體溫性微生物。室溫性微生物適于20~30℃生長，如土壤微生物、植物病原微生物。主要為腐生或植物寄生，存在植物或土壤中。體溫性微生物多為人及溫血?jiǎng)游锏牟≡?，最適生長溫度與其宿主體溫相近，在25~40℃之間，人體寄生菌為37℃左右。第六十二頁，共84頁。高溫型微生物themophiles適于在45~50℃以上的溫度中生長，常見類群有Bacillus、Methanobacterium等，常給罐頭工業(yè)、發(fā)酵工業(yè)帶來麻煩。分布：局限于堆肥、溫泉、火山等。耐高溫的原因：菌體內(nèi)的酶和蛋白質(zhì)對(duì)熱更穩(wěn)定；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，使膜在高溫下能保持其穩(wěn)定性并具正常的功能。第六十三頁，共84頁。不同微生物的致死溫度不同，同一菌種不同菌株或不同菌齡，其抗熱性也可能不同：一般幼齡的比老齡的對(duì)熱敏感。一般原核生物能在比真核生物更耐高溫；非光合微生物能在比光合微生物耐溫；噬菌體較其宿主細(xì)胞抗熱；放線菌和霉菌孢子比營養(yǎng)細(xì)胞的抗熱性強(qiáng)；細(xì)菌芽孢抗熱性最強(qiáng)。

第六十四頁，共84頁。

高溫殺菌干熱滅菌①焚燒滅菌法此法滅菌徹底，迅速簡便，但使用范圍有限。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。②干熱滅菌法160~170℃處理2h主要在干燥箱中利用熱空氣進(jìn)行滅菌,只適用于玻璃器皿、金屬用具等耐熱物品的滅菌。其優(yōu)點(diǎn)是可保持物品干燥。第六十五頁，共84頁。濕熱滅菌①煮沸消毒法在水中煮沸15min以上，可殺死細(xì)菌的所有營養(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。②高壓蒸汽滅菌法

√是實(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，熱穿透力強(qiáng)，可迅速引起蛋白質(zhì)凝固變性。所以高壓蒸汽滅菌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1kg/cm2(121℃)處理15~30min即可達(dá)到滅菌的目的。第六十六頁，共84頁。③間歇滅菌法常壓下100℃處理15~30min，以殺死其中的營養(yǎng)細(xì)胞。冷卻后，置于一定溫度(28~37℃)保溫過夜，使其中可能殘存的芽孢萌發(fā)營養(yǎng)細(xì)胞，再以同樣方法加熱處理。如此反復(fù)三次，可殺滅所有芽孢和營養(yǎng)細(xì)胞，以達(dá)到滅菌的目的。此法的缺點(diǎn)是滅菌比較費(fèi)時(shí)，一般只用于不耐熱的藥品、營養(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)亦可用于一般物品的滅菌。

④巴斯德消毒法即用較低的溫度處理牛奶、酒類等飲料，以殺死其中的病原菌如結(jié)核桿菌、傷寒桿菌等，但又不損害營養(yǎng)與風(fēng)味。如用62~63℃則處理30min，若以71℃，只需15min。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)腐生菌的營養(yǎng)體而對(duì)芽孢無損害。此法是基于結(jié)核桿菌的致死溫度62℃15min而規(guī)定的。

第六十七頁，共84頁。微生物的致死溫度在一定時(shí)間內(nèi)（如10min）殺死微生物所需要的最低溫度稱為微生物的致死溫度。生物的致死時(shí)間在一定溫度下殺死微生物所需要的最短時(shí)間稱為微生物的致死時(shí)間。溫度愈高，致死時(shí)間愈短。D值decimusvalue在特定溫度下使微生物菌數(shù)減少10倍所需的時(shí)間。第六十八頁，共84頁?！粲绊懩け砻骐姾傻男再|(zhì)及膜的通透性，進(jìn)而影響對(duì)物質(zhì)的吸收能力?！舾淖兠富?、酶促反應(yīng)的速率及代謝途徑◆影響培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)的吸收或有毒物質(zhì)的毒性。二、pH值與微生物生長的相互影響（一）環(huán)境pH值對(duì)微生物生長的影響第六十九頁，共84頁。微生物的生長pH值范圍極廣，但是絕大多數(shù)種類都生活在pH5.0~9.0之間。細(xì)菌、藻類、原生動(dòng)物 最適pH為6.5~7.5放線菌 最適pH7.5~8.0霉菌、酵母 最適pH5~6（二)不同微生物對(duì)pH要求不同第七十頁，共84頁。同一種微生物在其不同的生長階段和不同的生理生化過程中，對(duì)pH值的要求也不同。在發(fā)酵工業(yè)中，控制pH值尤其重要。

微生物 生長最適pH 合成抗生素最適pH灰色鏈霉菌 6.3~6.9 6.7~7.3紅霉素鏈霉菌 6.6~7.0 6.8~7.3產(chǎn)黃青霉 6.5~7.2 6.2~6.8金霉素鏈霉菌 6.1~6.6 5.9~6.3龜裂鏈霉菌 6.0~6.6 5.8~6.1灰黃青霉 6.4~7.0 6.2~6.5（三）生長的最適pH值與發(fā)酵的最適pH值第七十一頁，共84頁。同一種微生物在不同的生長階段和不同生理生化過程中，對(duì)環(huán)境pH值要求不同。例如：丙酮丁醇梭菌

在pH值=5.5—7.0時(shí)，以菌體生長為主在pH值=4.3—5.3時(shí)，進(jìn)行丙酮丁醇發(fā)酵同一種微生物由于環(huán)境pH值不同，可能積累不同的代謝產(chǎn)物。例如：黑曲霉pH值=2-2.5時(shí)，有利于合成檸檬酸，只產(chǎn)少量草酸pH2.5-6.5時(shí)，以菌體生長為主pH值在7左右時(shí)，合成草酸為主，只產(chǎn)少量檸檬酸第七十二頁，共84頁?？衫梦⑸飳?duì)pH要求的不同，控制雜菌的污染。無機(jī)酸如硫酸、鹽酸等殺菌力雖強(qiáng)，但腐蝕性大；某些有機(jī)酸如苯甲酸可用作防腐劑；酸菜、飼料青貯則是利用乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸抑制腐敗性微生物的生長。強(qiáng)堿可用作殺菌劑，但由于其毒性大，用途局限于對(duì)排泄物及倉庫、棚舍等環(huán)境的消毒。強(qiáng)堿對(duì)G+與病毒比對(duì)G-作用強(qiáng)。結(jié)核分枝桿菌抗堿力特強(qiáng)。第七十三頁，共84頁。根據(jù)微生物與氧的關(guān)系,可把它們分為幾種類群:

專性好氧菌好氧菌

微好氧菌兼性厭氧菌耐氧厭氧菌

厭氧菌專性厭氧菌三、氧氣對(duì)微生物生長的影響第七十四頁，共84頁。專性好氧菌（strictaerobe）必須在有分子氧的條件下才能生長。在有氧或無氧條件下均能生長，但有氧情況下生長得更好，在有氧時(shí)靠呼吸產(chǎn)能，無氧時(shí)經(jīng)發(fā)酵或無氧呼吸產(chǎn)能。微好氧菌（microaerophilicbacteria）只能較低的氧分壓下才能正常生長，通過呼吸鏈并以氧為最終氫受體而產(chǎn)能。兼性好氧菌（facultativeaerobe）耐氧菌（aerotolerantanaerobe）可在分