第七章 微生物的 生长 繁殖与及其控制bqqx.docx

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1、第七章微微生物的的生长繁繁殖及其其控制第一节微微生物生生长繁殖殖及其测测定一、微生生物生长长繁殖l 个体生长长：原生生质总量量增加，个个体增大大l 繁殖：个个体数目目增加l 群体生长长：个体体生长个体繁繁殖代代谢产物物增多二、纯培培养的分分离方法法l 纯培养：在实验验条件下下从一个个细胞繁繁殖得到到纯种群群体l 分离原理理：稀释释样品，使使各种细细胞分开开，再培培养，使使单个细细胞生长长繁殖成成单菌落落.挑取单单菌落，再再在平板板上加以以35次划线线纯化。l 稀释混合合倒平板板法l 涂布法l 划线法l 单细胞挑挑取法：用显微微挑取器器l 选择培养养基分离离法l 其它分离离方法:产孢菌分分离：可

2、可先加热热，杀死死营养细细胞，再再分离病原微生生物分离离：选取取敏感组组织细胞数量量少样品品分离：先富集集培养或或浓缩样样品三、微生生物生长长的测定定（一）测测生长量量1 直接接法：称重量法法：离心心沉降物物干重测体积法法：离心心沉降物物体积2 间接接法比浊法：分光光光度计，450650nm波长生理指标标法：含含氮量；核酸；好氧量量等（二）计计繁殖数数1 直接接法：计计数板计计数法（如如血球计计数板）2 间接接法：平平板菌落落计数法法为活菌计计数法把菌液稀稀释后，取取一定量量混合倒倒平板或或涂布平平板，培培养后，每每一个活活细胞就就形成一一个菌落落，此即即菌落形形成单位位（coolonny f

3、formmingg unnit,cfuu）。根根据每皿皿上cfu数数推算出出样品含含活菌数数稀释倒平平皿菌落落计数法法:第二节微微生物的的生长规规律一、同步步生长(synnchrronoous groowthh)使培养基基中细菌菌同时分分裂，处处于相同同的生长长阶段叫叫同步生生长。获获得同步步生长(synnchrronoous groowthh)的方方法：诱诱导法：如芽孢孢诱导萌萌发、藻藻类光照照控制机械选择择法过滤法离心法二、单细细胞微生生物的典典型生长长曲线生长曲线线（grrowtth ccurvve）:定量描描述液体体培养基基中微生生物群体体生长规规律的曲曲线单细胞微微生物的的典型生生长

4、曲线线：把少少量纯种种单细胞胞微生物物接种到到恒容积积的液体体培养基基中，在在适宜条条件下培培养，以以细胞数数目的对对数对时时间作图图所得曲曲线。根根据生长长速率不不同可分分为延滞滞期、指指数生长长期、稳稳定期和和衰亡期期单细胞微微生物典典型生长长曲线:（一）延延滞期(lagg phhasee)1 延滞滞期特点点l 净生长等等于零或或略有下下降l 菌体粗大大l 含含量增加加l 代谢活力力强l 对不良条条件抵抗抗能力降降低2 延滞滞期出现现原因l 适应新环环境；需需要合成成多种酶酶，尤其其是胞外外酶；DDNA复复制l 影响延滞滞期限长长短因素素接种龄接种量培养基成成分4 生产产上：缩缩短延滞滞期

5、可以缩短短生产周周期，提提高设备备利用率率。l 接种对数数生长期期的菌种种，采用用最适菌菌龄l 加大接种种量。一一般100l 用与培养养菌种接接近的组组分的培培养基（二）指指数期(对数期期)(eexpoonenntiaal pphasse)1 特点点l 活菌数和和总菌数数接近l 酶系活跃跃，代谢谢旺盛l 生长速率率最大，代代时（ggeneerattionn tiime）最最短l 细胞的化化学组成成及形态态，生理理特性比比较一致致生产上：多利用用做该期期的细菌菌种子和和科学试试验材料料2 出现现原因l 细胞适应应了新环环境，开开始大量量分裂l 营养充足足l pH值EEH值等等理化条条件适宜宜l

6、有害代谢谢产物少少（三）稳稳定期(staatioonarry pphasse)1 稳定定期特点点l 活菌数保保持相对对稳定，总总菌数达达最高水水平。l 细菌次级级代谢物物和代谢谢副产物物大量积积累l 芽孢杆菌菌这时开开始形成成芽孢l 稳定期中中后期是是生产收收获时期期：需要要菌体在在中期收收获；需需要发酵酵产物，尽尽量延长长此期2 出现现原因l 营养的消消耗l 营养物比比例失调调l 有害代谢谢产物积积累l pH值、EHH值、温温度等理理化条件件变化3 生产产上：延延长稳定定期l 补料：补补充营养养l 在线调节节pH值、EHH值等理理化条件件l 取走产物物l 以上方法法连续在在线进行行连续培培养

7、（四）衰衰亡期(decclinne pphasse/ddeatth pphasse)1 特点点l 细菌死亡亡数大于于增殖数数,活菌数数明显减减少,群体衰衰落l 细胞出现现多形态态,大小不不等的畸畸形,变成衰衰退型l 细胞死亡亡,出现自自溶现象象2 生产产上：避避免衰亡亡期要连续监监测发酵酵情况，最最好在稳稳定期中中后期停停止发酵酵，避免免进入衰衰亡期。一一可缩短短周期，二二可避免免细胞溶溶解物造造成产物物提取困困难三、分批批培养（batch culture)和连续培养(continuous culture)（一）分分批培养养：将微微生物置置于一定定容积的的培养基基中培养养，最后后一次收收获（二

8、）连连续培养养：将微微生物放放在恒定定容积的的流动系系统中培培养，连连续添加加培养基基，并以以相同速速度取走走培养物物优点：缩缩短发酵酵周期；便于自自动控制制；产物物质量均均一缺点：菌菌种易退退化；易易染杂菌菌第三节影影响微生生物生长长的主要要因素l 物理因素素：温度度、湿度度、渗透透压、射射线、超超声波l 化学因素素：营养养条件、O2、pH值、化学药物l 生物因素素：在混混杂群体体中受其其它微生生物影响响一、温度度l 最适生长长温度和和最适发发酵温度度往往不不一致l 低于最低低生长温温度时停停止生长长：低温温菌种保保藏l 高于最高高耐受温温度时死死亡：酶酶失活，高高温杀菌菌根据最适适生长温温

9、度（ooptiimumm grrowtth ttempperaaturre）分分类实验室培培养中温温微生物物常用温温度：l 细菌：337 l 放线菌、酵酵母菌：28 l 霉菌：226 l低温对微微生物的的影响：酶活力力下降，代代谢下降降，繁殖殖停止，进进入休眠眠菌种低温温保藏：l 冷藏：4，冰箱箱l 冻藏：20 ，冰箱箱l 超低温：80 ，超低低温冰箱箱u 1966 ，液氮氮，液氮氮罐二、pHH值l 影响酶活活性l 影响细胞胞膜透性性与稳定定性l 影响物质质溶解度度l 影响细胞胞表面电电荷分布布l 最适生长长pH值与与最适发发酵pHH值往往往不一致致l 微生物的的活动也也能改变变环境中中的pH

10、H值l 低酸保存存食物：酸菜根据氢离离子浓度度对微生生物分类类嗜酸微生生物嗜碱微生生物耐酸及耐耐碱微生生物三、溶解解氧（OO2）l 好氧菌（obligate or strict aerobes）l 厌氧菌（anaerobes）l 兼性厌氧氧菌（ffacuultaativve aanaeerobbes）l 微好氧菌菌（miicrooaerrophhiliic bbactteriia）l 耐氧菌（aerotolerant anaerobes）l 微生物与与氧的关关系第四节有有害微生生物的控控制一、几个个概念灭菌（ssterriliitioon）：杀死物物体上全全部微生生物的方方法消毒(ddisii

11、nfeectiion)：杀死或或消除物物体上的的病原微微生物的的方法防腐(aantiiseppsiss)：用理化化方法防防止/抑制微微生物生生长的方方法化疗(cchemmothheraapy)：利用对对病源菌菌具有高高度毒力力而对宿宿主基本本无毒的的化学物物质来抑抑制宿主主体内病病源微生生物的生生长繁殖殖二、控制制微生物物的物理理因素(一)高高温灭菌菌l 多数细菌菌，酵母母菌和霉霉菌的营营养细胞胞和病毒毒在500-655 10 minn可以致致死。l 一般噬菌菌体65580 致致死，l 放线菌霉霉菌的孢孢子比营营养细胞胞抗热性性强，77680 10mmin可可以杀死死l 细菌芽孢孢，在1121

12、 下下515mmin才才能致死死高温灭菌菌l 湿热灭菌菌(moosisst hheatt stteriilizzatiion) l 干热灭菌菌(drry hheatt stteriilizzatiion) l 焚烧灭菌菌法：常常用于废废弃物动动物尸体体等处理理l 烘烤灭菌菌法：实实验室用用干燥箱箱烘烤金金属、玻玻璃器皿皿，1700 2hh1 湿热热灭菌(mosst hheatt stteriilizzatiion) 该法比干干热灭菌菌效果好好，因为为蛋白质质在有水水的情况况下容易易凝固，如如含水550，蛋蛋白质凝凝固温度度为566；含水66蛋白白质凝固固温度为为1600-1770l 煮沸灭菌菌

13、法（煮煮沸消毒毒法）l 高压蒸汽汽灭菌法法l 间歇灭菌菌法l 巴斯德消消毒法：（巴氏氏消毒法法）煮沸灭菌菌法（煮煮沸消毒毒法）：物品在在水中煮煮沸 115miin，可可杀死所所有营养养细胞和和一部分分芽孢。高压蒸汽汽灭菌(norrmall auutocclviing)：l 是湿热灭灭中最好好方法，通通常在11.055kg/cm22的压力力下面（此此时温度度1211）处处理15530mmin。l 要排冷空空气，否否则会形形成假压压，虽然然压力达达到要求求，温度度却达不不到相应应高度，而而影响灭灭菌效果果（二）紫紫外线不能穿透透2mmm的玻璃璃，常用用于空气气和表面面灭菌杀菌机制制：诱导核酸酸形成

14、胸胸腺嘧啶啶二聚体体，从而而干扰了了核酸的的复制紫外外线O（三）高高渗作用用l 高盐/高高糖保藏藏食品l 等渗溶液液对微生生物生长长有利l 细菌处于于低渗液液中会吸吸水膨胀胀乃至破破裂l 细胞处于于高渗液液中会脱脱水引起起质壁分分离l 和蛋白质质变性，导导致死亡亡l 耐低不耐耐高（三）干干燥l 干燥使蛋蛋白质变变性、酶酶活力下下降、盐盐浓度上上升，代代谢下降降甚至细细胞死亡亡l 干燥保藏藏菌种、食食品（四）超超声波超声波破破碎细胞胞，用于细细胞内容容物提取取二、控制制微生物物的化学学物质(因素)l 表面消毒毒剂l 溶液状态态l 气体状态态l 化学治疗疗剂l 抗代谢物物l 抗生素l 生物药物物素

15、（一）表表面消毒毒剂(ssurffacee diisinnfacctannt)酸和碱重金属极极其盐类类有机化合合物氧化剂卤素染色剂表面活性性剂1 酸和和碱微生物细细胞中的的DNAA，RNAA，E只有在在中性条条件下才才能体现现活性，因此强酸碱具杀菌作用。医院病房常用乙酸消毒。2 重金金属极其其盐类是杀菌剂剂和防腐腐剂，作作用最强强的是HHg,AAg,CCu,作用机理理：使蛋蛋白质变变性，使使酶失活活。（与与E的SHH结合。）0022022HgCCl2（升汞汞）溶液液对大多多数细菌菌有致死死作用。011AgNNO3可消毒毒皮肤另外还有有砷，铋铋、锑的的化合物物是治疗疗梅毒的的特效药药3 有机机化

16、合物物醇、醛、酚酚是常用用的杀菌菌剂l 杀菌机制制l 损伤细胞胞壁l 使蛋白质质变性（细细胞膜，E失活）l 抑制脱氢氢酶，氧氧化酶活活性l 甲醛：纯纯甲醛为为气体，3740水液为福尔马林l 醇是脱水水剂和蛋蛋白质变变性剂,70乙醇杀杀菌效果果最好l 酚：35的石石碳酸溶溶液几分分钟即可可致死细细菌，甲甲酚杀菌菌力最强强，煤酚酚皂液（来来苏尔）为为甲酚和和肥皂的的混合液液4氧化剂剂K2MnnO4使使菌体蛋蛋白质氧氧化，使使酶失活活。 0113浓度度可用于于皮肤，果果品、餐餐具、消消毒。H2O22清洗伤伤口。5卤素氯，碘是是常用的的消毒剂剂碘杀菌力力强，337碘溶溶于70083的的乙醇中成成碘酒。

17、氯及氯化化物常用用于水及及食品消消毒与水水结合放出原原子氧（O）用于消毒。6染色剂剂如紫药水水为结晶晶紫的乙乙醇溶液液l 干扰菌体体氧化还还原电位位l 阻碍芽孢孢的形成成。7表面活活性剂具有降低低表面张张力效应应的物质质叫表面面活性剂剂。常用的有有新吉尔尔灭，去去污剂，肥肥皂、洗洗涤剂等等。表面张力力降低可可抑菌或或杀菌（二）抗抗代谢物物(anntimmetaabollitee)有些化合合物在结结构上与与生物体体所必需需的代谢谢物很相相似，以以至可以以和特定定的酶结结合，从从而阻碍碍了酶的的功能。干干扰代谢谢的正常常代谢。这这些物质质称为抗抗代谢物物。（三）抗抗生素(anttibiiotiic

18、) 是由微生生物产生生（有的的可人工工合成）具具有抑制制或杀死死其他微微生物作作用的有有机化合合物每种种抗生素素都有一一定的杀杀菌范围围，称为为抗菌谱谱神奇的抗抗生素l 抑制细胞胞壁的形形成：青青霉素l 干扰蛋白白质合成成：链霉霉素、金金霉素、土土霉素、四四环素l 抑制核酸酸复制：增光霉霉素、丝丝裂霉素素、放线线菌素DDl 影响细胞胞膜的功功能:多粘菌菌素破坏坏 G-细胞膜膜；制霉菌菌素破坏坏真菌细细胞膜（四）生生物药物物素(bbioppharrmacceuttin)具有多种种生理活活性的比比抗生素素疗效更更为广泛泛的微生生物次生生代谢产产物l 酶抑制剂剂l 免疫调节节剂l 受体拮抗抗剂l 抗

19、氧化剂剂附：抗药药性(aantiibiooticc reesisstannce)l 菌体内产产生了钝钝化l 或分解药药物的酶酶l 改变细胞胞膜的透透l 性而导致致抗药性性l 泵出机制制l 细胞内被被药物作作用的部部位发生生了改变变，目前前典型的的例子是是核糖体体发生了了改变。抗生素核糖体体结合 蛋白质质不能合合成应对抗药药性：l 第一次用用药剂量量要足l 避免在一一个时期期或长期期多次使使用同种种抗生素素l 不同抗生生素（或或其他药药物）混混合使用用l 对现有抗抗生素改改造l 筛选新抗抗生素思考题1 名词词解释：灭菌、消消毒、分分批培养养、连续续培养、效效应巴斯斯德、代代时、微微生物生生长、耐

20、耐氧菌、巴巴氏消毒毒法、间间歇灭菌菌法、抗抗生素、防防腐、2 试述述主要灭灭菌方法法及其原原理、优优缺点、应应用范围围3 试述述微生物物液体培培养过程程中pHH值变化化原因及及控制措措施4 兼性性厌氧微微生物为为什么在在有氧和和厌氧条条件下都都能生长长5 试举举例说明明抗生素素杀菌机机理6 试述述稀释倒倒平皿菌菌落计数数法的原原理并图图示操作作步骤7 什么么叫生长长曲线？图示并并说明单单细胞微微生物典典型生长长曲线的的特点、成成因及其其对发酵酵生产的的指导作作用8 利用用酒精酵酵母液体体发酵生生产乙醇醇，是否否要求整整个过程程通气？是否采采用相同同pH值和和温度？为什么么？9 从1966到1700 ，与微微生物学学工作关关系密切切的温度度（范围围），有哪些些？(提示：生长、抑抑制、杀杀灭、菌菌种保藏藏)