《微生物的生长繁殖》PPT课件.ppt
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1、微生物的生长繁殖微生物的生长繁殖及其控制及其控制第六章生物个体由小到大的增长,即表现生物个体由小到大的增长,即表现为细胞组分与结构在量方面的增加为细胞组分与结构在量方面的增加生长生长指生物个体数目的增加指生物个体数目的增加繁殖繁殖在单细胞微生物中,生长繁殖的速度很快,而在单细胞微生物中,生长繁殖的速度很快,而且两者始终交替进行,个体生长与繁殖的界限难且两者始终交替进行,个体生长与繁殖的界限难以划清,因此实际上常群体生长作为衡量微生物以划清,因此实际上常群体生长作为衡量微生物生长的指标。生长的指标。群体生长的实质是包含着个体细胞生长与繁殖群体生长的实质是包含着个体细胞生长与繁殖交替进行的过程交替
2、进行的过程个体生长个体生长个体繁殖个体繁殖群体生长群体生长群体生长群体生长个体生长个体生长+个体繁殖个体繁殖由于微生物的个体极小,所以常用群体由于微生物的个体极小,所以常用群体生长来反映个体生长的状况生长来反映个体生长的状况第一节第一节微生物纯培养的获得微生物纯培养的获得 平板划线分离法平板划线分离法 稀释倒平板法稀释倒平板法单孢子或单细胞分离法单孢子或单细胞分离法利用选择性培养基分离法利用选择性培养基分离法1.平板划线分离平板划线分离法法 用接种环以菌操作沾取少许待分离的材料,在无菌平用接种环以菌操作沾取少许待分离的材料,在无菌平板表面进行平行划线、扇形划线或其他形式的连续划线板表面进行平行
3、划线、扇形划线或其他形式的连续划线,如果划线适宜的话,微生物能一一分散,经培养后,可,如果划线适宜的话,微生物能一一分散,经培养后,可在平板表面得到单菌落。在平板表面得到单菌落。2.稀释倒平板稀释倒平板法法3.单孢子或单细胞分离法单孢子或单细胞分离法采取显微分离法从混杂群体中直接分离单个细胞或单采取显微分离法从混杂群体中直接分离单个细胞或单个个体进行培养以获得纯培养个个体进行培养以获得纯培养。在显微镜下使用单孢子分离器进行机械操作,挑取单在显微镜下使用单孢子分离器进行机械操作,挑取单孢子或单细胞进行培养。也可以采用特制的毛细管在孢子或单细胞进行培养。也可以采用特制的毛细管在载玻片的琼脂涂层上选
4、取单孢子并切割下来,然后移载玻片的琼脂涂层上选取单孢子并切割下来,然后移到合适的培养基进行培养。到合适的培养基进行培养。4.选择性培养基分离法选择性培养基分离法各种微生物对不同的化学试剂、染料、抗生素等具有不同的抵各种微生物对不同的化学试剂、染料、抗生素等具有不同的抵抗能力,利用这些特性可配制合适某种微生物而限制其它微生抗能力,利用这些特性可配制合适某种微生物而限制其它微生物生长的选择培养基,用它来培养微生物以获得纯培养。物生长的选择培养基,用它来培养微生物以获得纯培养。微生物纯培养分离方法的比较微生物纯培养分离方法的比较分离方法分离方法应用范围应用范围平皿划线法平皿划线法方法简便,多用于分离
5、细菌方法简便,多用于分离细菌稀释倒平皿法稀释倒平皿法即可定性,又可定量,用途广泛即可定性,又可定量,用途广泛单细胞挑取法单细胞挑取法局限于高度专业化的科学研究局限于高度专业化的科学研究利用选择培养基法利用选择培养基法适适用用于于分分离离某某些些生生理理类类型型较较特特殊殊的的第二节第二节微生物生长的测定微生物生长的测定评价不同的抗菌物质对微生物产评价不同的抗菌物质对微生物产生抑制生抑制(或杀死或杀死)作用的效果;作用的效果;客观地反映微生物生长的规律;客观地反映微生物生长的规律;评价培养条件、营养物质评价培养条件、营养物质等对微生物生长的影响;等对微生物生长的影响;微微生生物物生生长长微微生生
6、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.个体计数法个体计数法a.直接法直接法利用血球计数利用血球计数板,在显微镜板,在显微镜下计算一定容下计算一定容积里样品中微积里样品中微生物的数量生物的数量。缺点:缺点:不能区分死菌与活菌;不能区分死菌与活菌;不适于对运动细菌的计数;不适于对运动细菌的计数;需要相对高的细菌浓度;需要相对高的细菌浓度;个体小的细菌在显微镜下难以观察个体小的细菌在显微镜下难以观察;b.简接法简接法原理是每个活细菌在适宜的培养基和良好的生长条件下可原理是每个活细菌在适宜的培养基和良好的生长条件下可以通过生长形成菌落。以通过生长形成菌落。
7、2.重量法重量法通过样品中蛋白质、核酸含量的测定间接推算通过样品中蛋白质、核酸含量的测定间接推算微生物群体的生物量;微生物群体的生物量;测定多细胞及丝状真菌生长情况的有效方法测定多细胞及丝状真菌生长情况的有效方法以干重、湿重直接衡量微生物群体的生物量;以干重、湿重直接衡量微生物群体的生物量;3.生理指标测定法生理指标测定法样品中微生物数量多或生长旺盛,这些指标愈明显,样品中微生物数量多或生长旺盛,这些指标愈明显,因此可以借助特定的仪器如瓦勃氏呼吸仪、微量量因此可以借助特定的仪器如瓦勃氏呼吸仪、微量量热计等设备来测定相应的指标。热计等设备来测定相应的指标。常用于对微生物的快速鉴定与检测常用于对微
8、生物的快速鉴定与检测微生物的生理指标,如呼吸强度,耗氧量、酶活性、微生物的生理指标,如呼吸强度,耗氧量、酶活性、生物热等与其群体的规模成正相关。生物热等与其群体的规模成正相关。第三节第三节微生物的生长规律微生物的生长规律一、细菌群体生长规律一、细菌群体生长规律 在不补充营养物质或移去培养物,在不补充营养物质或移去培养物,保持整个培养液体积不变条件下,保持整个培养液体积不变条件下,以时间为横坐标,以菌数为纵坐以时间为横坐标,以菌数为纵坐标,根据不同培养时间时细菌数标,根据不同培养时间时细菌数量的变化,可以作出一条反映细量的变化,可以作出一条反映细菌在整个培养期间菌数变化规律菌在整个培养期间菌数变
9、化规律的曲线。的曲线。生长曲线生长曲线生长曲线可分:生长曲线可分:延滞期延滞期对数期对数期衰亡期衰亡期稳定期稳定期1.延滞期延滞期将少量菌种接入新鲜培养基后,在开始一段时间内菌数将少量菌种接入新鲜培养基后,在开始一段时间内菌数不立即增加,或增加很少,生长速度接近于零。也称不立即增加,或增加很少,生长速度接近于零。也称延延迟期、适应期。迟期、适应期。迟缓期的特点迟缓期的特点:分裂迟缓、代谢活跃分裂迟缓、代谢活跃通过遗传学方法改变种的遗传特性使迟缓期缩短;通过遗传学方法改变种的遗传特性使迟缓期缩短;利用对数生长期的细胞作为利用对数生长期的细胞作为“种子种子”;尽量使接种前后所使用的培养基组成不要相
10、差太大;尽量使接种前后所使用的培养基组成不要相差太大;适当扩大接种量等方式缩短迟缓期,克服不良的影响适当扩大接种量等方式缩短迟缓期,克服不良的影响。在工业发酵和科研中通常采取一定的措施缩短延滞期:在工业发酵和科研中通常采取一定的措施缩短延滞期:2.对数期对数期指数期的特点细菌数量呈对数增加细菌数量呈对数增加生长速度常数R最大细胞进行平衡生长酶系活跃,代谢旺盛影响指数期微生物增代时间的因素菌种营养成分营养物的浓度 发酵工业上尽量延长该期,以达到较高的菌体密度 细菌研究中常用的三个参数细菌研究中常用的三个参数(1)繁殖代数()繁殖代数(n)指数生长方式:指数生长方式:12482n设接种时细胞数为设
11、接种时细胞数为x1,时间为时间为t1,到时间到时间t2后,繁殖后,繁殖n代,代,细胞数为细胞数为x2,它们之间的相互关系为:它们之间的相互关系为:x2=x1*2n以对数表示:以对数表示:x2=x1+n2x2-x1n=3.322(x2-x1)2(2)生长速度常数()生长速度常数(R)nx2-x1R=t2t1log2(t2t1)(3)代时)代时(G)1t2t1G=R3.322(x2-x1)特点:特点:1生长速率常数生长速率常数R等于等于02菌体产量达到了最高值菌体产量达到了最高值3合成次生代谢产物合成次生代谢产物4细胞内出现储藏物质,芽孢菌内开始细胞内出现储藏物质,芽孢菌内开始产生芽孢产生芽孢产生
12、原因:产生原因:营养物尤其是生长限制因子的耗尽营养物尤其是生长限制因子的耗尽营养物的比例失调,如碳氮比不合适营养物的比例失调,如碳氮比不合适有害代谢废物的积累(酸、醇、毒素等)有害代谢废物的积累(酸、醇、毒素等)物化条件(物化条件(pH、氧化还原势等)不合适、氧化还原势等)不合适通过补充营养物质或取走代谢产物或改善培通过补充营养物质或取走代谢产物或改善培养条件,如对好氧菌进行通气、搅拌或振荡养条件,如对好氧菌进行通气、搅拌或振荡等等获得更多的代谢产物获得更多的代谢产物3.稳定期稳定期4.衰亡期衰亡期特点:特点:1R为负值为负值2细胞的形态发生变化,出现不规则的衰退形细胞的形态发生变化,出现不规
13、则的衰退形3释放次生代谢产物,芽孢等释放次生代谢产物,芽孢等4菌体开始自溶菌体开始自溶产生原因:产生原因:生长条件的进一步恶化,使细胞内的分解代谢大大超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过合成代谢,继而导致菌体的死亡二、同步培养二、同步培养 1.概念概念同步培养同步培养(synchronousculture):是一种培养方法,:是一种培养方法,它能使群体中不同步的细胞转变成能同时进行生长或它能使群体中不同步的细胞转变成能同时进行生长或分裂的群体细胞。分裂的群体细胞。同步生长:以同步培养方法使群体细胞能处于同一生同步生长:以同步培养方法使群体细胞能处于同
14、一生长阶段,并同时进行分裂的生长方式长阶段,并同时进行分裂的生长方式同步培养物常被用来研究在单个细胞上难以研究的同步培养物常被用来研究在单个细胞上难以研究的生理与遗传特性和作为工业发酵的种子,它是一种生理与遗传特性和作为工业发酵的种子,它是一种理想的材料。理想的材料。同步培养方法同步培养方法机械方法环境条件控制技术离心方法离心方法过滤分离法过滤分离法硝酸纤维素滤膜法硝酸纤维素滤膜法温度温度培养基成份控制培养基成份控制光照和黑暗交替培养光照和黑暗交替培养硝硝酸酸纤纤维维素素滤滤膜膜法法离离心心法法三、连续培养三、连续培养 连续培养连续培养(continouscultureofmicroorgan
15、isms)是在微生物是在微生物的整个培养期间,通过一定的方式使微生物能以恒定的比的整个培养期间,通过一定的方式使微生物能以恒定的比生长速率生长并能持续生长下去的一种培养方法。生长速率生长并能持续生长下去的一种培养方法。连续培养的基本原则:微生物培养过程中不断的补充营养连续培养的基本原则:微生物培养过程中不断的补充营养物质和以同样的速率移出培养物物质和以同样的速率移出培养物连续培养类型连续培养类型恒浊连续培养恒浊连续培养恒化连续培养恒化连续培养(一一)恒化连续培养恒化连续培养在整个培养过程中通过控制培养基中某种营养物质在整个培养过程中通过控制培养基中某种营养物质的浓度基本恒定的方式,保持细菌的比
16、生长速率恒的浓度基本恒定的方式,保持细菌的比生长速率恒定,使生长定,使生长“不断不断”进行。进行。生长速率的控制因子:一般是氨基酸、氨和铵盐等生长速率的控制因子:一般是氨基酸、氨和铵盐等氮源,或是葡萄糖、麦芽糖等碳源或者是无机盐,氮源,或是葡萄糖、麦芽糖等碳源或者是无机盐,生长因子等物质生长因子等物质恒化器连续培养通常用于微生物学的研究,筛选不恒化器连续培养通常用于微生物学的研究,筛选不同的变种。同的变种。(二二)恒浊连续培养恒浊连续培养通过连续培通过连续培养装置中的养装置中的光电系统控光电系统控制培养液中制培养液中菌体浓度恒菌体浓度恒定、使细菌定、使细菌生长连续进生长连续进行的一种培行的一种
17、培养方式。养方式。用于菌体以及与菌体生长平行的代谢产物生产的发酵工业(三三)连续发酵与单批发酵相比连续发酵与单批发酵相比优点:优点:缩短发酵周期,提高设备利用率;缩短发酵周期,提高设备利用率;便于自动控制;便于自动控制;降低动力消耗及体力劳动强度;降低动力消耗及体力劳动强度;产品质量较稳定;产品质量较稳定;缺点:杂菌污染和菌种退化缺点:杂菌污染和菌种退化第四节第四节环境因素对微生物的影响环境因素对微生物的影响影响因素:影响因素:氧 温 度 PH 值(一一)温温度度根据微生物生长的最适温度不同,可以将微生物分根据微生物生长的最适温度不同,可以将微生物分为为嗜冷、兼性嗜冷、嗜温、嗜热和超嗜热嗜冷、
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