第五章-微生物的生长繁殖与生长因子I优秀PPT.ppt

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1、第五章第五章 微生物的生长繁殖与生存因子微生物的生长繁殖与生存因子 理解微生物的连续培育理解微生物的连续培育驾驭单细胞微生物的生长曲线和在污驾驭单细胞微生物的生长曲线和在污水处理中的应用水处理中的应用理解温度和理解温度和pHpH对微生物的影响对微生物的影响理解溶解氧对微生物的影响理解溶解氧对微生物的影响理解有机物及抗生素对微生物的影响理解有机物及抗生素对微生物的影响理解高温对微生物的影响理解高温对微生物的影响了解微生物与微生物的一般关系了解微生物与微生物的一般关系驾驭互生和共生关系驾驭互生和共生关系了解菌种的退化和复壮了解菌种的退化和复壮理解菌种的保藏方法理解菌种的保藏方法重点：重点：重点：重

2、点：微生物的生长繁殖规律和生长影响因子，微生物的生长繁殖规律和生长影响因子，难点：难点：难点：难点：单细胞微生物的生长曲线单细胞微生物的生长曲线第一节第一节 微生物微生物的生长繁殖的生长繁殖一、微生物生长繁殖的概念一、微生物生长繁殖的概念 细细菌菌两两次次细细胞胞分分裂裂之之间间的的时时间间称称为为世世代代时时间间（代代时时）。在在确确定定培培育育条条件件下下，世世代代时时间间是是确确定定的的。假假如如养养分分成成分分不不同同，世世代代时时间间不不同同。不不同同种种的的微微生生物物，世世代代时时间间不不同同。原原核核微微生生物物的的繁繁殖殖速速度度比比真真核核快快，专专性性厌厌氧氧菌菌的的世世

3、代代时时间间多多数数比比好好氧氧菌的长。菌的长。生长生长微生物细胞吸取养分物质，进行新陈代谢，当同化微生物细胞吸取养分物质，进行新陈代谢，当同化作用作用 异化作用时，生命个体的重量和体积不断增大的过程。异化作用时，生命个体的重量和体积不断增大的过程。繁殖繁殖生命个体生长到确定阶段，通过特定方式产生新的生命个体生长到确定阶段，通过特定方式产生新的生命个体，即引起生命个体数量增加的生物学过程。生命个体，即引起生命个体数量增加的生物学过程。发育发育从生长到繁殖，是生物的构造和机能从简洁到困难、从生长到繁殖，是生物的构造和机能从简洁到困难、从量变到质变的发展变更过程，这一过程称为发育。从量变到质变的发

4、展变更过程，这一过程称为发育。一些细菌的代时一些细菌的代时菌名菌名培育基培育基培育温度培育温度 代时代时E.coli（大肠杆菌）（大肠杆菌）肉汤肉汤 3717minE.coli 牛奶牛奶 3712.5Enterobacter aerogenes（产气肠细菌）（产气肠细菌）肉汤或牛奶肉汤或牛奶 371618E.aerogenes 组合组合 372944B.Cereus（蜡状芽孢杆菌）（蜡状芽孢杆菌）肉汤肉汤3018B.thermophilus（嗜热芽孢杆菌）（嗜热芽孢杆菌）肉汤肉汤5518.3Lactobacillus acidophilus（嗜酸乳杆菌）（嗜酸乳杆菌）牛奶牛奶376687Str

5、eptococcus lactis（乳酸链球菌）（乳酸链球菌）牛奶牛奶3726S.lactis乳糖肉汤乳糖肉汤3748Salmonella typhi（伤寒沙门氏菌）（伤寒沙门氏菌）肉汤肉汤3723.5Azotobacter chroococcum（褐球固氮菌）（褐球固氮菌）葡萄糖葡萄糖2534446Mycobacterium tuberculosis（结核分枝杆菌）组合（结核分枝杆菌）组合3779293Nitrobacter agilis（活跃硝化杆菌）（活跃硝化杆菌）组合组合271200 二、探讨微生物生长的方法二、探讨微生物生长的方法微生物生长分个体生长和群体生长：微生物生长分个体生长和

6、群体生长：个体生长个体生长个体生长个体生长微生物细胞个体吸取养分物质，进行新陈代谢，微生物细胞个体吸取养分物质，进行新陈代谢，微生物细胞个体吸取养分物质，进行新陈代谢，微生物细胞个体吸取养分物质，进行新陈代谢，原生质与细胞组分的增加为个体生长。原生质与细胞组分的增加为个体生长。原生质与细胞组分的增加为个体生长。原生质与细胞组分的增加为个体生长。群体生长群体生长群体生长群体生长群体中个体数目的增加。可以用重量、体积、群体中个体数目的增加。可以用重量、体积、群体中个体数目的增加。可以用重量、体积、群体中个体数目的增加。可以用重量、体积、密度或浓度来衡量。（由于微生物的个体微小，所以常用密度或浓度来

7、衡量。（由于微生物的个体微小，所以常用密度或浓度来衡量。（由于微生物的个体微小，所以常用密度或浓度来衡量。（由于微生物的个体微小，所以常用群体生长来反映个体生长的状况）群体生长来反映个体生长的状况）群体生长来反映个体生长的状况）群体生长来反映个体生长的状况）培培育育方方法法有有两两种种，一一种种是是分分批批培培育育（间间歇歇式式培培育育），另另一一种种是是连连续续培培育育。一一般般通通过过测测定定细细菌菌重重量量或或数数量量随随培培育育时时间间持持续续的的曲曲线线关关系系来来考考察察细细菌菌的的生生长特性。长特性。（一）分批培育（一）分批培育 分分批批培培育育是是在在一一个个封封闭闭的的、有有

8、确确定定体体积积的的液液体体培培育育基基的的容容器器中中接接种种确确定定量量的的微微生生物物，在在特特定定条条件件下下进进行行培培育育,并并定定时时取取样样测测定定活活微微生生物物数数目目的的变变更更。在在分分批批培培育育中中微微生生物物只只完完成一次生长循环。成一次生长循环。微微生生物物生生长长曲曲线线：在在分分批批培培育育过过程程中中，微微生生物物的的数数量量由由少少变变多多，达达到到高高峰峰后后又又由由多多变变少少，甚甚至至死死亡亡的的变变更更规规律律。用用坐坐标标法法作作图图,以以时时间间为为横横坐坐标标,以以单单细细胞胞微微生生物物数数量量的的对对数数为为纵纵坐坐标标,可可以以绘绘出

9、出一一条条有有规规律律的的曲曲线线,称称为为生生长曲线。长曲线。生长曲线生长曲线 稳定期稳定期 衰衰亡亡期期 细细胞胞数数目目的的对对数数值值 0时间时间t t微生物的数量很大，都是微生物的数量很大，都是微生物的数量很大，都是微生物的数量很大，都是1010的的的的n n次方，取对数作图时便利。次方，取对数作图时便利。次方，取对数作图时便利。次方，取对数作图时便利。总细胞数总细胞数总细胞数总细胞数活细胞数活细胞数活细胞数活细胞数为什么微生物数目用为什么微生物数目用为什么微生物数目用为什么微生物数目用对对对对数值数值数值数值作图？作图？作图？作图？缓缓 慢慢 期期对对数数期期1 1、停滞期（延迟期

10、或适应期）（、停滞期（延迟期或适应期）（lag phaselag phase）:当细菌被接种到簇新培育基中，起先一段时间内，通当细菌被接种到簇新培育基中，起先一段时间内，通常不马上进行细胞分裂、增殖，生长速率近于零，细胞常不马上进行细胞分裂、增殖，生长速率近于零，细胞数目几乎保持不变，甚至稍有削减，这段时间被称为停数目几乎保持不变，甚至稍有削减，这段时间被称为停滞期。滞期。特点：特点：生长速率生长速率=0细胞形态变大或增长细胞形态变大或增长细胞内细胞内RNA特殊是特殊是rRNA含量增高含量增高合成代谢活跃（核糖体、酶类、合成代谢活跃（核糖体、酶类、ATP合成加快），易产生诱导合成加快），易产生

11、诱导酶酶对外界不良条件敏感，（如氯化钠浓度、温度、抗生素等化学对外界不良条件敏感，（如氯化钠浓度、温度、抗生素等化学药物）药物）缘由：适应新的环境条件，合成新的酶，积累必要的中间产物缘由：适应新的环境条件，合成新的酶，积累必要的中间产物 菌种菌种 ：繁殖速度较快繁殖速度较快(世代时间短世代时间短)的的菌种的延迟期一般较短；菌种的延迟期一般较短；接种物菌龄接种物菌龄 ：用对数生长期的菌种接用对数生长期的菌种接种时，其延迟期较短，甚至检查不到延迟种时，其延迟期较短，甚至检查不到延迟期；期；接种量：一般来说，接种量：一般来说，接种量增大可缩短接种量增大可缩短甚至消退延迟期（发酵工业上一般接受甚至消退

12、延迟期（发酵工业上一般接受1/101/10的接种量）；的接种量）；养分：培育基成分养分：培育基成分 在养分成分丰富的在养分成分丰富的自然培育基上生长的延滞期比在合成培育自然培育基上生长的延滞期比在合成培育基上生长时短；基上生长时短；接种后培育基成分有较接种后培育基成分有较大变更时，会使延滞期加长，所以发酵工大变更时，会使延滞期加长，所以发酵工业上尽量使发酵培育基的成分与种子培育业上尽量使发酵培育基的成分与种子培育基接近。基接近。影响停滞期长短的因素影响停滞期长短的因素影响停滞期长短的因素影响停滞期长短的因素相识停滞期的特点及形成缘由对实践的指导意义：相识停滞期的特点及形成缘由对实践的指导意义：

13、相识停滞期的特点及形成缘由对实践的指导意义：相识停滞期的特点及形成缘由对实践的指导意义：在工业上需设法尽量缩短延迟期，实行的缩短在工业上需设法尽量缩短延迟期，实行的缩短lag phase lag phase 的措施有：的措施有：增加接种量；增加接种量；（群体优势（群体优势-适应性增加）适应性增加）接受对数生长期的健壮菌种；接受对数生长期的健壮菌种；调整培育基的成分，在种子基中加入发酵培育基调整培育基的成分，在种子基中加入发酵培育基的某些成分；的某些成分；选用繁殖快的菌种。选用繁殖快的菌种。2 2、对数期（指数期）、对数期（指数期）logarithmic phase logarithmic ph

14、ase 细细菌菌生生长长速速度度达达到到最最大大，细细胞胞数数目目以以几几何何级级数数增增加加，其对数与时间呈直线关系。其对数与时间呈直线关系。特点：特点：特点：特点：（1 1 1 1）细菌快速分裂，菌数按几何级数增加；）细菌快速分裂，菌数按几何级数增加；）细菌快速分裂，菌数按几何级数增加；）细菌快速分裂，菌数按几何级数增加；（2 2 2 2）世代时间最短，而且恒定；）世代时间最短，而且恒定；）世代时间最短，而且恒定；）世代时间最短，而且恒定；（3 3 3 3）生长速度最高而且恒定；）生长速度最高而且恒定；）生长速度最高而且恒定；）生长速度最高而且恒定；（4 4 4 4）代谢活力强无死亡；）代

15、谢活力强无死亡；）代谢活力强无死亡；）代谢活力强无死亡；（5 5 5 5）菌体整齐，体积复原到原来大小；）菌体整齐，体积复原到原来大小；）菌体整齐，体积复原到原来大小；）菌体整齐，体积复原到原来大小；（6 6 6 6）对环境敏感，生理性状及菌体成分较一样）对环境敏感，生理性状及菌体成分较一样）对环境敏感，生理性状及菌体成分较一样）对环境敏感，生理性状及菌体成分较一样细菌代时细菌代时(generation time;G)(generation time;G)的计算的计算细细菌菌的的代代时时即即世世代代时时间间，或或称称倍倍增增时时间间是是指指细细菌菌繁繁殖殖一一代代即即个个体体数数目目增增加加一

16、一倍倍的的时时间间。细细菌菌代代时时的测定必需以对数期的生长细胞作为对象。的测定必需以对数期的生长细胞作为对象。世代时间的计算世代时间的计算(P167)：x2=x12n以对数表示：以对数表示：lgx2=lgx1+nlg2生长速率常数生长速率常数平均世代时间平均世代时间影响因素：影响因素：（1 1）温温度度。在在适适温温范范围围内内，每每增增加加1010，生生长长速速度提高度提高1 1倍；倍；（2 2）养分；）养分；（3 3）氧气。好氧菌若能供应足够的氧，可能使对数）氧气。好氧菌若能供应足够的氧，可能使对数期延长。期延长。延长措施：定时定量加入养分物质，同时排出代谢产物，延长措施：定时定量加入养

17、分物质，同时排出代谢产物，延长措施：定时定量加入养分物质，同时排出代谢产物，延长措施：定时定量加入养分物质，同时排出代谢产物，或运用连续培育。或运用连续培育。或运用连续培育。或运用连续培育。应用意义：应用意义：应用意义：应用意义：由于此时期的菌种比较健壮，生产上用作接种的最佳菌由于此时期的菌种比较健壮，生产上用作接种的最佳菌由于此时期的菌种比较健壮，生产上用作接种的最佳菌由于此时期的菌种比较健壮，生产上用作接种的最佳菌龄和增殖噬菌体的最适宿主菌龄龄和增殖噬菌体的最适宿主菌龄龄和增殖噬菌体的最适宿主菌龄龄和增殖噬菌体的最适宿主菌龄 ；发酵工业上尽量延长该期，以达到较高的菌体密度发酵工业上尽量延长

18、该期，以达到较高的菌体密度发酵工业上尽量延长该期，以达到较高的菌体密度发酵工业上尽量延长该期，以达到较高的菌体密度;食品工业上尽量使有害微生物不能进入此期食品工业上尽量使有害微生物不能进入此期食品工业上尽量使有害微生物不能进入此期食品工业上尽量使有害微生物不能进入此期;是生理代谢及遗传探讨或进行染色、形态视察等的良好是生理代谢及遗传探讨或进行染色、形态视察等的良好是生理代谢及遗传探讨或进行染色、形态视察等的良好是生理代谢及遗传探讨或进行染色、形态视察等的良好材料。材料。材料。材料。3 3、静止期、静止期 stationary phase stationary phase又称：稳定期或最高生长期

19、。由于养分消耗，供应又称：稳定期或最高生长期。由于养分消耗，供应不足及代谢产物的积累，这时一部分菌死亡，细菌不足及代谢产物的积累，这时一部分菌死亡，细菌进入静止期。进入静止期。特点：特点：新增殖的细胞数与老细胞的死亡数几新增殖的细胞数与老细胞的死亡数几乎相等，微生物的生长速率处于动态平乎相等，微生物的生长速率处于动态平衡，培育物中的活细胞数目达到最高值。衡，培育物中的活细胞数目达到最高值。细胞分裂速度下降，起先积累内含物，细胞分裂速度下降，起先积累内含物，产芽孢的细菌起先产芽孢。产芽孢的细菌起先产芽孢。此时期的微生物起先合成次生代谢产此时期的微生物起先合成次生代谢产物，对于发酵生产来说，一般在

20、稳定期物，对于发酵生产来说，一般在稳定期的后期产物积累达到高峰，是最佳的收的后期产物积累达到高峰，是最佳的收获时期。若目标是菌体，则在静止期初获时期。若目标是菌体，则在静止期初期就要刚好收获菌体。期就要刚好收获菌体。产生缘由：产生缘由：1 1）养分物尤其是生长限制因子的耗尽；）养分物尤其是生长限制因子的耗尽；2 2）养分物的比例失调，例如）养分物的比例失调，例如C CN N比值不合比值不合适等；适等；3 3）酸、醇、毒素或）酸、醇、毒素或H2O2H2O2等有害代谢产物的等有害代谢产物的累积；累积；4 4）pHpH、氧化还原势等物化条件越来越不适、氧化还原势等物化条件越来越不适宜；宜；5 5）溶

21、解氧供应不足。）溶解氧供应不足。应用意义：应用意义：发酵生产形成的重要时期（抗生素、氨发酵生产形成的重要时期（抗生素、氨基酸等），生产上应尽量延长此期，提高基酸等），生产上应尽量延长此期，提高产量。产量。措施如下：措施如下：补充养分物质（补料）补充养分物质（补料）调调pH pH 调整温度调整温度 4 4、衰亡期、衰亡期 decline phase decline phase 由于养分缺乏和代谢产物积累造由于养分缺乏和代谢产物积累造成自身中毒，细胞生长受阻，时间和成自身中毒，细胞生长受阻，时间和菌数对数呈反比，生长曲线直线下降。菌数对数呈反比，生长曲线直线下降。特点：特点：特点：特点：细胞死亡数

22、增加，死亡数大大超过新增殖的细胞数，群体细胞死亡数增加，死亡数大大超过新增殖的细胞数，群体细胞死亡数增加，死亡数大大超过新增殖的细胞数，群体细胞死亡数增加，死亡数大大超过新增殖的细胞数，群体中的活菌数目急剧下降，出现中的活菌数目急剧下降，出现中的活菌数目急剧下降，出现中的活菌数目急剧下降，出现“负生长负生长负生长负生长”。细胞进行内源性呼吸（因为养分缺乏），出现多形态、畸细胞进行内源性呼吸（因为养分缺乏），出现多形态、畸细胞进行内源性呼吸（因为养分缺乏），出现多形态、畸细胞进行内源性呼吸（因为养分缺乏），出现多形态、畸形或衰退形，芽孢起先释放。形或衰退形，芽孢起先释放。形或衰退形，芽孢起先释放

23、。形或衰退形，芽孢起先释放。因菌体本身产生的酶及代谢产物的作用，使菌体死亡。因菌体本身产生的酶及代谢产物的作用，使菌体死亡。因菌体本身产生的酶及代谢产物的作用，使菌体死亡。因菌体本身产生的酶及代谢产物的作用，使菌体死亡。衰亡期比其他各时期时间长，它的长短也与菌种和环境条件衰亡期比其他各时期时间长，它的长短也与菌种和环境条件衰亡期比其他各时期时间长，它的长短也与菌种和环境条件衰亡期比其他各时期时间长，它的长短也与菌种和环境条件有关。有关。有关。有关。产生缘由：产生缘由：产生缘由：产生缘由：生长条件的进一步恶化，使细胞内的分解代谢大大超过合生长条件的进一步恶化，使细胞内的分解代谢大大超过合生长条件

24、的进一步恶化，使细胞内的分解代谢大大超过合生长条件的进一步恶化，使细胞内的分解代谢大大超过合成代谢，继而导致菌体的死亡成代谢，继而导致菌体的死亡成代谢，继而导致菌体的死亡成代谢，继而导致菌体的死亡（二）连续培育（二）连续培育（continuous culturecontinuous culture）连续培育：在微生物培育的过程中，不断地供应簇连续培育：在微生物培育的过程中，不断地供应簇连续培育：在微生物培育的过程中，不断地供应簇连续培育：在微生物培育的过程中，不断地供应簇新的养分物质，同时解除含菌体及代谢产物的发酵新的养分物质，同时解除含菌体及代谢产物的发酵新的养分物质，同时解除含菌体及代谢产

25、物的发酵新的养分物质，同时解除含菌体及代谢产物的发酵液，让培育的微生物长时间地处于对数生长期，以液，让培育的微生物长时间地处于对数生长期，以液，让培育的微生物长时间地处于对数生长期，以液，让培育的微生物长时间地处于对数生长期，以利于微生物的增殖速度和代谢活性处于某种稳定状利于微生物的增殖速度和代谢活性处于某种稳定状利于微生物的增殖速度和代谢活性处于某种稳定状利于微生物的增殖速度和代谢活性处于某种稳定状态。态。态。态。恒化培养器恒化培养器 恒浊培养器恒浊培养器 新鲜培养基新鲜培养基 新鲜培养基新鲜培养基 光电池光电池 光源光源 流速控制阀流速控制阀 流速控制阀流速控制阀 流出物流出物 连续培育与

26、间歇培育不同，它的特点是一方面连续进料，连续培育与间歇培育不同，它的特点是一方面连续进料，另一方面又连续出料。它又分为两种：恒浊连续培育和恒化另一方面又连续出料。它又分为两种：恒浊连续培育和恒化连续培育。连续培育。原理：当微生物在单批培育方式下生长达到对数期后期时，原理：当微生物在单批培育方式下生长达到对数期后期时，一方面以确定的速度流进簇新培育基并搅拌，另一方面以溢一方面以确定的速度流进簇新培育基并搅拌，另一方面以溢流方式流出培育液，使培育物达到动态平衡，其中的微生物流方式流出培育液，使培育物达到动态平衡，其中的微生物就能长期保持对数期的平衡生长状态和稳定的生长速率。就能长期保持对数期的平衡

27、生长状态和稳定的生长速率。单批培育单批培育 恒浊法恒浊法恒化法恒化法 单批培育单批培育连续培育连续培育时间时间连续流入连续流入簇新培育液簇新培育液lg细胞数（个细胞数（个/ml）连续培育连续培育（1 1）连续培育原理）连续培育原理 1 1、恒浊连续培育、恒浊连续培育 概念：调整培育基流速，使培概念：调整培育基流速，使培育液浊度保持恒定的连续培育育液浊度保持恒定的连续培育方法。方法。原理：通过调整簇新培育基流原理：通过调整簇新培育基流入的速度和培育物流出的速度入的速度和培育物流出的速度来维持菌浓度不变来维持菌浓度不变,即浊度不即浊度不变。主要接受恒浊器，当浊度变。主要接受恒浊器，当浊度高时，使簇

28、新培育基的流速加高时，使簇新培育基的流速加快，浊度降低，则减慢培育基快，浊度降低，则减慢培育基的流速。的流速。特点：基质过量，微生物始终特点：基质过量，微生物始终以最高速率进行生长，并可在以最高速率进行生长，并可在允许范围内限制不同的菌体密允许范围内限制不同的菌体密度；但工艺困难，烦琐。度；但工艺困难，烦琐。运用范围：用于生产大量菌运用范围：用于生产大量菌体、生产与菌体生长相平行体、生产与菌体生长相平行的某些代谢产物，如乳酸、的某些代谢产物，如乳酸、乙醇等。乙醇等。2 2、恒化连续培育、恒化连续培育概念：以恒定流速使养分物质浓度恒定而保持细菌生长速概念：以恒定流速使养分物质浓度恒定而保持细菌生

29、长速概念：以恒定流速使养分物质浓度恒定而保持细菌生长速概念：以恒定流速使养分物质浓度恒定而保持细菌生长速率恒定的方法。率恒定的方法。率恒定的方法。率恒定的方法。原理：通过限制某一种养分物浓度（如碳、氮源、生长因原理：通过限制某一种养分物浓度（如碳、氮源、生长因原理：通过限制某一种养分物浓度（如碳、氮源、生长因原理：通过限制某一种养分物浓度（如碳、氮源、生长因子等）子等）子等）子等），使其始终成为生长限制因子，而达到限制培育液，使其始终成为生长限制因子，而达到限制培育液，使其始终成为生长限制因子，而达到限制培育液，使其始终成为生长限制因子，而达到限制培育液流速保持不变，并使微生物始终在低于其最高

30、生长速率条流速保持不变，并使微生物始终在低于其最高生长速率条流速保持不变，并使微生物始终在低于其最高生长速率条流速保持不变，并使微生物始终在低于其最高生长速率条件下进行生长繁殖。件下进行生长繁殖。件下进行生长繁殖。件下进行生长繁殖。特点：维持养分成分的亚适量，限制微生物生长速率。菌特点：维持养分成分的亚适量，限制微生物生长速率。菌特点：维持养分成分的亚适量，限制微生物生长速率。菌特点：维持养分成分的亚适量，限制微生物生长速率。菌体生长速率恒定，菌体均一、密度稳定，产量低于最高菌体生长速率恒定，菌体均一、密度稳定，产量低于最高菌体生长速率恒定，菌体均一、密度稳定，产量低于最高菌体生长速率恒定，菌

31、体均一、密度稳定，产量低于最高菌体产量。体产量。体产量。体产量。应用范围：试验室科学探讨及污水生物处理。应用范围：试验室科学探讨及污水生物处理。应用范围：试验室科学探讨及污水生物处理。应用范围：试验室科学探讨及污水生物处理。常用的限制性养分物质有作为常用的限制性养分物质有作为N N源的氨、氨基酸；作为源的氨、氨基酸；作为C C源的葡萄糖、麦芽糖、乳酸；生长因子、无机盐等。源的葡萄糖、麦芽糖、乳酸；生长因子、无机盐等。恒化器恒化器Chemostat 或或bactogen 稀稀释释率率/稀稀释释度度（D D）：簇簇新新培培育育基基流流入入的的速速度度为为f f，培培育育器器中中培培育育液液体体积积

32、为为V V，稀稀释释度度为为D=f/VD=f/V，表表示示单单位位时时间间内内，新新加加入入的的培培育育基基体体积积与与培培育育器器内内培培育育基总体积之比。基总体积之比。随随着着D D增增大大，细细菌菌浓浓度度先先升升后后降降，但但在在相相当当大大范范围围内内这这种种变变更更不不明明显显。当当稀稀释释度度增增大大到到最最大大比比生生长长速速率率时时，微微生生物物的的增增长长速速率率赶赶不不上上流流出出速速率率，结结果果必必定定是是到到某某一一时时刻刻，微微生生物物浓浓度度降降到到维维持持生生长长所所必必需需的的最最低低浓浓度度（临临界界浓浓度度）之之下下，这这时时培培育育器器内内微微生物浓度

33、趋于零。这时的生物浓度趋于零。这时的D D为临界稀释度。为临界稀释度。装置装置控制对象控制对象培养培养基基培养基培养基流速流速生长速生长速率率产物产物应用应用范围范围恒浊器恒浊器 菌体密度菌体密度（内控制）（内控制）无限无限制生制生长因长因子子不恒定不恒定最高最高大量菌体大量菌体或与菌体或与菌体形成相平形成相平行的产物行的产物生产生产为主为主恒化器恒化器 培养基流培养基流速（外控速（外控制）制）有限有限制生制生长因长因子子恒定恒定低于最低于最高高不同生长不同生长速率的菌速率的菌体体实验实验室为室为主主恒浊器与恒化器的比较恒浊器与恒化器的比较三、细菌生长曲线在废水处理中的应用三、细菌生长曲线在废

34、水处理中的应用 在在废废水水生生物物处处理理时时，可可利利用用不不同同生生长长阶阶段段的的微生物处理废水：微生物处理废水：常规活性污泥法：减速期，静止期常规活性污泥法：减速期，静止期生物吸附法：生长下降阶段（静止期）生物吸附法：生长下降阶段（静止期）高负荷活性污泥法：对数期、减速期高负荷活性污泥法：对数期、减速期延时曝气法：衰亡期延时曝气法：衰亡期 利用对数期进行废水生物处理，虽然反应速率快，利用对数期进行废水生物处理，虽然反应速率快，但想取得稳定的出水及较高的处理效果亦比较困难。故但想取得稳定的出水及较高的处理效果亦比较困难。故一般在废水生物处理工程中，常利用减速生长期或内源一般在废水生物处

35、理工程中，常利用减速生长期或内源呼吸初期的微生物的生长、活动，使废水中的有机物稳呼吸初期的微生物的生长、活动，使废水中的有机物稳定化，并取得较好的处理效果。定化，并取得较好的处理效果。四、微生物生长量的测定方法四、微生物生长量的测定方法 可可依依据据菌菌体体细细胞胞量量、菌菌体体体体积积、重重量量干干脆脆测测定定，也也可可以以依依据据某某种种细细胞胞物物质质的的含含量量或或某某个个代代谢谢活活动动速速度度间间接接测测定定（比比浊浊法法，碳碳、氮氮含含量量法，法，DNADNA测定法等）。测定法等）。微微生生物物生生长长测测量量方方法法个体计数法个体计数法重重 量量 法法生理指标法生理指标法1.1

36、.血球计数板法血球计数板法原理：将原理：将1mm20.02mm的薄层空间划分为的薄层空间划分为400小格，小格，从中匀整分布地选取从中匀整分布地选取80小格，计数其中的细胞数目，小格，计数其中的细胞数目，换算成单位体积中的细胞数。换算成单位体积中的细胞数。适用范围：个体较大细胞或颗粒，如血球、酵母菌适用范围：个体较大细胞或颗粒，如血球、酵母菌等。不适用于细菌等个体较小的细胞，因为（等。不适用于细菌等个体较小的细胞，因为（1）细）细菌细胞太小，不易沉降；（菌细胞太小，不易沉降；（2）在油镜下看不清网格）在油镜下看不清网格线，超出油镜工作距离。线，超出油镜工作距离。特点：快速，精确，对酵母菌可同时

37、测定出芽率，特点：快速，精确，对酵母菌可同时测定出芽率，或在菌悬液中加入少量美蓝可以区分死活细胞。或在菌悬液中加入少量美蓝可以区分死活细胞。2.2.涂片染色法涂片染色法应用：可同时计数不同微生物的菌数，适于土壤、牛应用：可同时计数不同微生物的菌数，适于土壤、牛奶中细菌计数。奶中细菌计数。方法：用镜台测微尺计算出视野面积；取方法：用镜台测微尺计算出视野面积；取 0.1ml 0.1ml菌液菌液涂于涂于1cm1cm2 2面积上，计数后代入公式：面积上，计数后代入公式：每每mlml原菌液含菌数原菌液含菌数=视野中平均菌数视野中平均菌数涂布面积涂布面积/视野面积视野面积1010稀释倍稀释倍数数3.平板菌

38、落计数法平板菌落计数法技术要求：样品充分混匀，操作娴熟快速（技术要求：样品充分混匀，操作娴熟快速（1520min完完成操作），严格无菌操作；成操作），严格无菌操作；留意事项：每一支吸管只能用于一个稀释度，样品混匀留意事项：每一支吸管只能用于一个稀释度，样品混匀处理，倾注平板时的培育基温度；处理，倾注平板时的培育基温度；适用范围：中温、好氧和兼性厌氧、能在养分琼脂上生适用范围：中温、好氧和兼性厌氧、能在养分琼脂上生长的微生物，长的微生物，误差：多次稀释造成的误差是主要来源，其次还有由于误差：多次稀释造成的误差是主要来源，其次还有由于样品内菌体分布不匀整、以及不当操作样品内菌体分布不匀整、以及不当

39、操作4、薄膜过滤计数法薄膜过滤计数法 常用该法测定含菌量较少的空气和水中的常用该法测定含菌量较少的空气和水中的微生物数目。微生物数目。将定量的样品通过薄膜（硝化纤维素薄膜、将定量的样品通过薄膜（硝化纤维素薄膜、醋酸纤维薄膜）过滤，菌体被阻留在滤膜上，醋酸纤维薄膜）过滤，菌体被阻留在滤膜上，取下滤膜进行培育，然后计算菌落数，可求出取下滤膜进行培育，然后计算菌落数，可求出样品中所含菌数。样品中所含菌数。5.干重法干重法 将确定量的菌液中的菌体通过离心或过滤将确定量的菌液中的菌体通过离心或过滤分别出来分别出来,然后烘干然后烘干(干燥温度可接受干燥温度可接受105105、100100或或80)80)、

40、称重。一般干重为湿重的、称重。一般干重为湿重的10%-10%-20%20%，而一个细菌细胞一般重约，而一个细菌细胞一般重约10-12-10-13g10-12-10-13g。该法适合菌浓度较高的样品。该法适合菌浓度较高的样品。举例：大肠杆菌一个细胞一般重约举例：大肠杆菌一个细胞一般重约1012-1012-1013g1013g，液体培育物中细胞浓度达到，液体培育物中细胞浓度达到21092109个个/ml/ml时，时，100ml100ml培育物可得培育物可得10-90mg10-90mg干重的细干重的细胞。胞。6.比浊法比浊法原理：是在确定范围内，菌悬液中的细胞浓度与混浊度原理：是在确定范围内，菌悬液

41、中的细胞浓度与混浊度成正比，即与光密度成正比，菌数越多，光密度越大。成正比，即与光密度成正比，菌数越多，光密度越大。因此，借助于分光光度计，在确定波长下测定菌悬液的因此，借助于分光光度计，在确定波长下测定菌悬液的光密度，就可反应出菌液的浓度。光密度，就可反应出菌液的浓度。特点：快速、简便；但易受干扰。特点：快速、简便；但易受干扰。7.生理指标法生理指标法测含氮量测含氮量蛋白质是细胞的主要物质，含量稳定，而氮是蛋白质的蛋白质是细胞的主要物质，含量稳定，而氮是蛋白质的主要成分，通过测含氮量就可推知微生物的浓度。主要成分，通过测含氮量就可推知微生物的浓度。一般细菌含氮量为干重的一般细菌含氮量为干重的

42、12.5%12.5%，酵母菌为，酵母菌为7.5%7.5%，霉菌为，霉菌为6.0%6.0%，依据确定体积培育液中的含氮量再乘以，依据确定体积培育液中的含氮量再乘以6.256.25，就可，就可测得粗蛋白的含量。测得粗蛋白的含量。其他方法其他方法含碳、磷、含碳、磷、DNADNA、RNARNA、耗氧量、消耗底物量、产二氧化、耗氧量、消耗底物量、产二氧化碳、产酸、产热、粘度等，都可用于生长量的测定。碳、产酸、产热、粘度等，都可用于生长量的测定。五、获得纯培育的方法五、获得纯培育的方法纯培育纯培育(pure culture)(pure culture)微生物学中把从一个细胞或一群相同的微生物学中把从一个细

43、胞或一群相同的细胞经过培育繁殖而得到的后代细胞经过培育繁殖而得到的后代,称纯培育称纯培育.（1 1）液体稀释法）液体稀释法（2 2）平板划线分别法（）平板划线分别法（Streak PlateStreak Plate）（3 3）平板涂布分别法（）平板涂布分别法（Spread PlateSpread Plate）（4 4）选择性培育分别法）选择性培育分别法（5 5）单细胞（单孢子）分别法）单细胞（单孢子）分别法 首先将待分别的样品进行连续稀释首先将待分别的样品进行连续稀释,目的是得到高度目的是得到高度稀释的效果稀释的效果,使一支试管中安排不到一个微生物使一支试管中安排不到一个微生物.假如经假如经过

44、稀释后的大多数试管中没有微生物生长过稀释后的大多数试管中没有微生物生长,那么有微生物那么有微生物生长的试管得到的培育物可能就是由一个微生物个体繁生长的试管得到的培育物可能就是由一个微生物个体繁殖而来的纯培育物殖而来的纯培育物.这种方法适合于细胞较大的微生物这种方法适合于细胞较大的微生物.（1 1）液体稀释法液体稀释法（2 2）平板划线分别法（）平板划线分别法（Streak Streak PlatePlate）特点：快速、便利。特点：快速、便利。分区划线（适用于浓度较大的样品）分区划线（适用于浓度较大的样品）连续划线（适用于浓度较小的样品）连续划线（适用于浓度较小的样品）（3 3）平板涂布分别法

45、（）平板涂布分别法（Spread PlateSpread Plate）简洁易行，但易造成机械损伤简洁易行，但易造成机械损伤（4 4）选择性培育分别法）选择性培育分别法 为了从混杂的微生物群体中分别出某种微生物，为了从混杂的微生物群体中分别出某种微生物，可以依据该微生物的特点，包括养分、生理、生长可以依据该微生物的特点，包括养分、生理、生长条件等，接受选择培育的方法进行分别。条件等，接受选择培育的方法进行分别。利用选择培育基进行干脆分别利用选择培育基进行干脆分别富集培育富集培育（5 5）单细胞（单孢子）分别法）单细胞（单孢子）分别法 接受显微分别法从混杂群体中干脆分别单个细胞接受显微分别法从混杂

46、群体中干脆分别单个细胞或单个个体进行培育以获得纯培育的方法。该方法要或单个个体进行培育以获得纯培育的方法。该方法要在显微镜下进行。在显微镜下进行。毛细管法：用毛细管提取微生物个体，适合于较大微毛细管法：用毛细管提取微生物个体，适合于较大微生物。生物。显微操作仪：用显微针、钩、环等挑取单个细胞或孢显微操作仪：用显微针、钩、环等挑取单个细胞或孢子以获得纯培育。子以获得纯培育。小液滴法：将经过适当稀释后的样品制成小液滴，在小液滴法：将经过适当稀释后的样品制成小液滴，在显微镜下选取只含一个细胞的液滴来进行纯培育物的显微镜下选取只含一个细胞的液滴来进行纯培育物的分别。分别。其次节其次节微生物的生存因子微

47、生物的生存因子 微生物与所处的环境之间具有困难的相互影微生物与所处的环境之间具有困难的相互影响和相互作用响和相互作用:一方面一方面,各种各样的环境因素对微各种各样的环境因素对微生物的生长和繁殖有影响生物的生长和繁殖有影响,另一方面另一方面,微生物生长微生物生长繁殖也会影响和变更环境繁殖也会影响和变更环境.探讨环境因素与微生物探讨环境因素与微生物之间的关系之间的关系,可以通过限制环境条件来利用微生物可以通过限制环境条件来利用微生物有益的一面有益的一面,同时防止它有害的一面。同时防止它有害的一面。温度是影响微生物生长的最重要因素之一。温度是影响微生物生长的最重要因素之一。温度对微生物的影响具体表现

48、在：温度对微生物的影响具体表现在：影响酶活性。温度变更影响酶促反应速率，最终影响酶活性。温度变更影响酶促反应速率，最终影响细胞合成。影响细胞合成。影响细胞膜的流淌性。温度高，流淌性大，有利影响细胞膜的流淌性。温度高，流淌性大，有利于物质的运输，温度低，流淌性降低，不利于于物质的运输，温度低，流淌性降低，不利于物质运输，因此，温度变更影响养分物质的吸物质运输，因此，温度变更影响养分物质的吸取与代谢产物的分泌。取与代谢产物的分泌。影响物质的溶解度。对生长有影响。影响物质的溶解度。对生长有影响。一、温度一、温度最低生长温度最低生长温度:指微生物能进行繁殖的最低温度界限。指微生物能进行繁殖的最低温度界

49、限。最适生长温度：最适生长温度：指使微生物快速生长的温度指使微生物快速生长的温度 。最高生长温度：最高生长温度：指微生物生长繁殖的最高温度界限。指微生物生长繁殖的最高温度界限。处于最适生长温度时，生长速度最快，代时最短。处于最适生长温度时，生长速度最快，代时最短。超过最低生长温度时，微生物不生长，温度过低，甚至会死亡。超过最低生长温度时，微生物不生长，温度过低，甚至会死亡。超过最高生长温度时，微生物不生长，温度过高，甚至会死亡。超过最高生长温度时，微生物不生长，温度过高，甚至会死亡。微生物微生物依据微生物的最适生长温度分类依据微生物的最适生长温度分类嗜冷微生物嗜冷微生物嗜温微生物嗜温微生物嗜热

50、微生物嗜热微生物超嗜热或嗜高温微生物超嗜热或嗜高温微生物 微生物类型微生物类型 最低温度最低温度o oC C 最适温度最适温度o oC C 最高温度最高温度o oC C嗜冷微生物嗜冷微生物-5-0-5-05-105-10 20-30 20-30嗜温微生物嗜温微生物5-105-1025-4025-4045-5045-50嗜热微生物嗜热微生物303050-6050-6070-8070-80超嗜热或嗜高温微生物超嗜热或嗜高温微生物555570-10570-105110-113110-113嗜冷微生物嗜冷机制：嗜冷微生物嗜冷机制：专性嗜冷菌：最适专性嗜冷菌：最适5-155-15，最低，最低-12-12