《微生物生长》课件.ppt

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1、第六章 微生物的生长微生物的生长Chapter 6 microbial growthChapter 6 microbial growthYeliminYelimin 2023/2/25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growth指生物个体数目的增加指生物个体数目的增加繁殖繁殖repro-duction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

2、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进行的过程2023/2/25本 章 目 录l第一节第一节微生物纯培养的生长微生物纯培养的生长l第二节第二节理化因素对微生物生长的影响理化因素对微生物生长的影响l第三节第三节微生物生长的控制微生物生长的控制2023/2/25平板划线法平板划线法 稀释倒平皿法稀释倒平皿法单细胞挑取法单细胞挑取法选择培养基分离法选择培养基分离法第一节第一节 微生物纯培养的生长微生物纯培养的生长一纯培养的分离方法一纯培养的分离方法2023/2/251.

3、平板平板划线法划线法2023/2/252023/2/252023/2/252023/2/252023/2/252.稀释倒平皿法稀释倒平皿法2023/2/252023/2/25采取显微分离法从混杂群体中直接分离单个细胞进行采取显微分离法从混杂群体中直接分离单个细胞进行培养以获得纯培养培养以获得纯培养。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。也可以采用极细的毛细管在孢子或单细胞进行培养。也可以采用极细的毛细管在载玻片的琼脂涂层上选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。

4、到合适的培养基进行培养。3.单细胞分离法单细胞分离法2023/2/25各种微生物对不同的化学试剂、染料、抗生素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物生长的选择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。培养基，用它来培养微生物以获得纯培养。4.选择培养基分离法选择培养基分离法2023/2/25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应用范围平板划线法方法简便，多用于分离细菌稀释倒平皿法即可定性，又可定量，用途广泛单细胞挑取法局限于

5、高度专业化的科学研究选择培养基分离分离法 适用于分离某些生理类型较特殊2023/2/25平板菌落计数法平板菌落计数法直接计数法直接计数法薄膜过滤计数法薄膜过滤计数法比浊法比浊法称重称重法法生理指标法生理指标法二二 微生物的群体生长微生物的群体生长（一）微生物群体生长测量方法（一）微生物群体生长测量方法2023/2/25这类方法是利用特定的细菌计数板或血细胞计数这类方法是利用特定的细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下计算一定容积里样品中微生物的板，在显微镜下计算一定容积里样品中微生物的数量。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；

6、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；每毫升原液所含细菌数每毫升原液所含细菌数每小格平均细菌数每小格平均细菌数400l000稀释倍数稀释倍数1 直接计数法直接计数法2023/2/252023/2/252023/2/25此法又称活菌计数法，其原理是每个活细菌在此法又称活菌计数法，其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。长形成菌落。每毫升原菌液活菌数每毫升原菌液活菌数同一稀释度三个以上重复平皿菌落平均数同一稀释度三个以上重复平皿菌落平均数稀释稀释倍数倍数平板

7、菌落计数法平板菌落计数法2023/2/252023/2/25薄膜过滤计数法l常用微孔薄膜过滤法测定空气和水中的微生物数量。2023/2/25l此法适用于测定量大、含菌浓度很低的流体样品，如水、空气等。2023/2/254比浊法l为测定菌悬液中细胞数的快速方法。原理是悬液中细胞浓度与混浊度成正比，与透光度成反比，可用分光光度计测定光密度，对照标准曲线求出菌液浓度。l此法适用于菌液浓度在107个/ml以上、无杂物、颜色较浅的样品。2023/2/252023/2/25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；此法的原理是根

8、据每个细胞有一定的重量而设此法的原理是根据每个细胞有一定的重量而设计的。计的。5.称重法称重法2023/2/25蛋白质总量蛋白质总量蛋白质总量含氮量蛋白质总量含氮量6.25细胞总量蛋白质总量细胞总量蛋白质总量(50%80%(或或65%)蛋白质总量蛋白质总量1.54DNA含量含量核酸核酸DNA是微生物的重要遗传物质，每是微生物的重要遗传物质，每个细菌的个细菌的DNA含量相当恒定，平均为含量相当恒定，平均为8.410-5ng.细菌细胞的干重细菌细胞的干重约为湿重的约为湿重的2025%。2023/2/25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

9、可以借助特定的仪器如瓦勃氏呼吸仪、微量量热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。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。6.生理指标测定法生理指标测定法2023/2/25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

10、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化规律的曲线。的曲线。生长曲线生长曲线growthcurve（二）细菌群体生长规律（二）细菌群体生长规律2023/2/25生长曲线可生长曲线可分：分：延滞期延滞期lagphase对数期对数期logphase衰亡期衰亡期declinephase稳定期稳定期stationaryphase2023/2/25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，

11、或增加很少，生长速度接近于零。也称延延迟期迟期、适应期、调整期适应期、调整期。延迟期的特点延迟期的特点：分裂迟缓、代谢活跃、细分裂迟缓、代谢活跃、细胞体积增长快、细胞质均匀、细胞中蛋白胞体积增长快、细胞质均匀、细胞中蛋白质和质和RNA含量高，对不良环境抵抗力降低，含量高，对不良环境抵抗力降低，容易产生各种诱导酶等。容易产生各种诱导酶等。1.延滞期延滞期 lag phase2023/2/25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：l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；l利用对数生长期的细胞

12、作为利用对数生长期的细胞作为“种子种子”（接种菌）；（接种菌）；l尽量使接种前后所使用的培养基组成不要相差太尽量使接种前后所使用的培养基组成不要相差太大；大；l适当扩大接种量等方式缩短迟缓期，克服不良的适当扩大接种量等方式缩短迟缓期，克服不良的影响。影响。2023/2/25对数生长期的细菌个体形态、化学组成和生理特性等均对数生长期的细菌个体形态、化学组成和生理特性等均较一致，代谢旺盛、生长迅速、代时稳定，所以是研究较一致，代谢旺盛、生长迅速、代时稳定，所以是研究微生物基本代谢的良好材料。它也常在生产上用作种子，微生物基本代谢的良好材料。它也常在生产上用作种子，使微生物发酵的迟缓期缩短，提高经济

13、效益。使微生物发酵的迟缓期缩短，提高经济效益。以最大的速率生长和分裂，细菌数量呈对数增加，以最大的速率生长和分裂，细菌数量呈对数增加，细菌内各成分按比例有规律地增加，表现为平衡生长。细菌内各成分按比例有规律地增加，表现为平衡生长。2.对数期对数期 log phase2023/2/25对数期生长特点l细胞代谢活性最强，酶活力高而稳定，组成新细胞物质最快，生长速率最大，代时最短，对环境变化敏感。2023/2/25代时的计算l以二分裂的细菌为代表，假设细菌培养体在对数期to时的总菌数为No，那么到时的菌数NtNo2n；式中为to到这段时间内细菌的繁殖代数。如果用G来表示世代时间(或倍增时间):即群体

14、细胞数量增加一倍需要的时间，则：G(t-to)/n (1)NtNo2nlgNtlg2lg NollgNtlgNo/lg2=lgNt/N0/0.301 (2)l将(2)代入(1)式得：G0.301(t-t0)/lgNt/N0 (3)l通过实验可测得No、Nt和时间o、，由(3)式可计算出供试微生物的世代时间G。2023/2/25温度温度（）代时代时（min）温度温度（）代时（代时（min）101520253086012090402935404547.52217.52077大肠杆菌在不同温度下的代时大肠杆菌在不同温度下的代时2023/2/25原因：原因：营养物尤其是生长限制因子的耗尽营养物的比例失

15、调，例如CN比值不合适等酸、醇、毒素或H2O2等有害代谢产物的累积pH、氧化还原势等物化条件越来越不适宜特点:生长速率常数R等于0菌体产量达到了最高点 菌体产量与营养物质的消耗间呈现出一定的比例关系，3.稳定期稳定期 stationary phase2023/2/25l获得更多的菌体物质或代谢产物采取措施：获得更多的菌体物质或代谢产物采取措施：l补充营养物质或取走代谢产物或改善培养条件，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、搅拌或振荡等如对好氧菌进行通气、搅拌或振荡等2023/2/25稳定期的细胞行为细胞开始贮存糖原、异染颗粒和脂肪等贮藏物多数芽孢杆菌在这时开始形成芽孢

16、有的微生物在稳定期时还开始合成抗生素等次生代谢产物 是乳酸等发酵生产的最佳收获期 2023/2/25现象：现象：细菌代谢活性降低，细菌衰老并出现细菌代谢活性降低，细菌衰老并出现自溶自溶，产生，产生或释放出一些产物，或释放出一些产物，如氨基酸、转化酶、外肽酶或抗生如氨基酸、转化酶、外肽酶或抗生素等。素等。细胞呈现多种形态，有时产生畸形，细胞大小悬细胞呈现多种形态，有时产生畸形，细胞大小悬殊，有些革兰氏染色反应阳性菌变成阴性反应等。殊，有些革兰氏染色反应阳性菌变成阴性反应等。特点：细胞形态多样，例如会产生很多膨大、不规则的退化形态有的微生物因蛋白水解酶活力的增强就发生自溶（autolysis）有的

17、微生物在这时产生或释放对人类有用的抗生素等次生代谢产物在芽孢杆菌中，芽孢释放往往也发生在这一时期 4.衰亡期衰亡期 decline phase2023/2/25连续培养连续培养(continuousculture)是在微生物的整个培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生养期间，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。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补充营养物质和以同样的速率移出培养物将微生物置于一定容积的

18、培养基中，经过培养生长，最后一次收获，此称分批培养(Batch culture)。最简单的连续发酵装置包括：培养室、无菌培养基容器以及可自动调节流速(培养基流入，培养物流出)的控制系统三、连续培养三、连续培养continuous culture2023/2/25恒浊器（turbidostat）l连续培养的两种方法：恒浊器和恒化器l恒浊器:控制培养液流速，以取得菌体密度高、生长速度恒定的微生物细胞的连续培养器l 可达到恒密度的目的l 使微生物在最高生长速率下生长l 为了获得大量菌体或与菌体生长相平行的某些代谢产物如乳酸、乙醇时，都可以利用恒浊器2023/2/25恒化器（chemostat）l一种

19、设法使培养液流速保持不变，并使微生物一种设法使培养液流速保持不变，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始终在低于其最高生长速率条件下进行生长繁殖的一种连续培养装置殖的一种连续培养装置l通过控制某一种营养物的浓度，使其始终通过控制某一种营养物的浓度，使其始终成为生长限制因子，控制生长速率成为生长限制因子，控制生长速率l可获得一定生长速率的均一菌体，又可获可获得一定生长速率的均一菌体，又可获得虽低于最高菌体产量，却能保持稳定菌体密得虽低于最高菌体产量，却能保持稳定菌体密度的菌体度的菌体2023/2/252023/2/25恒化器 2023/2/25恒化器与恒浊器的比较 2023/2/2

20、5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；降低劳动力消耗及体力劳动强度；降低劳动力消耗及体力劳动强度；有利于研究生长速率对细胞形态、组有利于研究生长速率对细胞形态、组成和代谢活动的影响；成和代谢活动的影响；缺点：缺点：杂菌污染和菌种退化、营养物质利用率低杂菌污染和菌种退化、营养物质利用率低连续培养与分批培养的比较连续培养与分批培养的比较2023/2/25影响因素：影响因素：物理因素：温 度辐射 氧氧化还原电位水分 化学因素：PH 值重金属及其化合物 卤素及其化合物有机化合物染料第二节第二节 理化因素对微生物生长的影响理化因素对微生物生

21、长的影响2023/2/25一、温度 l生长温度的三基点 l 最低生长温度、最适生长温度和最高生长温度l“最适温度”，其意义是某菌分裂代时最短或生长速率最高时的培养温度 2023/2/25微生物类型微生物类型生长温度生长温度最低最低最适最适最高最高嗜冷微生物嗜冷微生物0以下以下1520兼性嗜冷微生物兼性嗜冷微生物020-3035嗜温微生物嗜温微生物15-2020-4545以上以上嗜热微生物嗜热微生物4555-6580超嗜热或嗜高温微生物超嗜热或嗜高温微生物6580-90100以上以上2023/2/25微生物微生物生长温度范围生长温度范围(）最低最低最适最适最高最高枯草芽孢杆菌枯草芽孢杆菌破伤风梭

22、菌破伤风梭菌白喉棒状杆菌白喉棒状杆菌大肠杆菌大肠杆菌肺炎克氏杆菌肺炎克氏杆菌干酪乳细菌干酪乳细菌嗜热乳杆菌嗜热乳杆菌结核分枝杆菌结核分枝杆菌金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌嗜热放线菌嗜热放线菌嗜热链霉菌嗜热链霉菌黑曲霉黑曲霉酵母菌酵母菌151514141515101012121010303030301515282820207 70.50.530303737373738383434363630303737373730305050636337373737505040404545303039392525303055555050404043434040404065654242555565655353474

23、740402023/2/25二、辐射l（1）紫外线）紫外线(UV)l波长范围是波长范围是136397nm最强作用波段为最强作用波段为265266nm l作用机理作用机理:使细胞核酸和原生质发生光化学反应，使细胞核酸和原生质发生光化学反应，导致相邻的胸腺嘧啶导致相邻的胸腺嘧啶(T)形成二聚体，形成嘧啶水形成二聚体，形成嘧啶水合物和使合物和使DNA发生断裂和交联，从而发生断裂和交联，从而l干扰核酸的复制。进而导致微生物的变异和死亡。干扰核酸的复制。进而导致微生物的变异和死亡。l紫外线穿透能力很弱，多用作空气或器皿的表面灭紫外线穿透能力很弱，多用作空气或器皿的表面灭菌及微生物育种的诱变剂。菌及微生物

24、育种的诱变剂。2023/2/25（2）电离辐射）电离辐射 l包括包括X射线、射线、射线、射线、射线和射线和射线等。射线等。波长短、能量大波长短、能量大l能使被照射的物质分子发生电离作用产能使被照射的物质分子发生电离作用产生自由基，自由基能与细胞内的大分子生自由基，自由基能与细胞内的大分子化合物作用使之变性失活。化合物作用使之变性失活。2023/2/25根据氧与微生物生长的关系可将微生物分为根据氧与微生物生长的关系可将微生物分为好氧好氧微好氧微好氧耐氧型耐氧型兼性厌氧兼性厌氧专性厌氧专性厌氧三、三、氧氧2023/2/252023/2/25自由基是一种强氧化剂，它与生物大分子互相作自由基是一种强氧

25、化剂，它与生物大分子互相作用，可导致产生生物分子自由基，从而对机体产用，可导致产生生物分子自由基，从而对机体产生损伤或突变作用，直至死亡。氧之所以对专性生损伤或突变作用，直至死亡。氧之所以对专性厌氧微生物以外的其他四种类型微生物不产生致厌氧微生物以外的其他四种类型微生物不产生致死作用，是因为它们具有超氧化物歧化酶，可催死作用，是因为它们具有超氧化物歧化酶，可催化起氧化基化合物分解，最终分解成水。化起氧化基化合物分解，最终分解成水。氧对于好氧微生物生长虽然可以通过好氧呼吸产氧对于好氧微生物生长虽然可以通过好氧呼吸产生更多的能量，满足机体的生长需要，但另一方生更多的能量，满足机体的生长需要，但另一

26、方面，氧对一切生物都会使其产生有毒害作用的代面，氧对一切生物都会使其产生有毒害作用的代谢产物，如超氧基化合物与谢产物，如超氧基化合物与H2O2，这两种代谢产这两种代谢产物互相作用还会产生毒性很强的自由基物互相作用还会产生毒性很强的自由基OH.。2023/2/25四、氧化还原电位氧化还原电位不同类型微生物生长对氧化还原电位的要求不同不同类型微生物生长对氧化还原电位的要求不同好氧性微生物：好氧性微生物：+0.1+0.1伏以上时可正常生长伏以上时可正常生长,以以 +0.3 +0.3+0.4+0.4伏为宜；伏为宜；厌氧性微生物：低于厌氧性微生物：低于+0.1+0.1伏条件下生长；伏条件下生长；兼性厌氧

27、微生物：兼性厌氧微生物：+0.1+0.1伏以上时进行好氧呼吸伏以上时进行好氧呼吸,+0.1 +0.1伏以下时进行发酵。伏以下时进行发酵。2023/2/25五、水分l（1）水的活度）水的活度l用来表示环境中水对微生物生长可给性高低的用来表示环境中水对微生物生长可给性高低的指标，用指标，用aw表示。表示。law值实质上是以小数来表示与溶液或含水物质值实质上是以小数来表示与溶液或含水物质平衡时的空气的相对湿度，即在相同温度和压平衡时的空气的相对湿度，即在相同温度和压力条件下，密闭容器中该溶液的水饱和蒸汽压力条件下，密闭容器中该溶液的水饱和蒸汽压（）与纯水饱和蒸汽压（）与纯水饱和蒸汽压（0）的比值。）

28、的比值。aw/0RH100 2023/2/25（2）渗透压）渗透压 l低渗溶液除能破坏去壁的细胞原生质体的稳低渗溶液除能破坏去壁的细胞原生质体的稳定性以外，一般不对微生物的生存带来威胁。定性以外，一般不对微生物的生存带来威胁。l高渗环境会使细胞原生质脱水而发生质壁分高渗环境会使细胞原生质脱水而发生质壁分离，因而能抑制大多数微生物的生长。离，因而能抑制大多数微生物的生长。2023/2/25影响因素：影响因素：物理因素：物理因素：温 度辐射 氧氧化还原电位水分 化学因素：化学因素：PH 值重金属及其化合物 卤素及其化合物有机化合物染料2023/2/25微生物微生物最低最低PH最适最适PH最高最高P

29、H细菌细菌3-56.5-7.58-10酵母菌酵母菌2-34.5-5.57-8霉菌霉菌1-34.5-5.57-8微生物生长过程中机体内发生的绝大多数的反应微生物生长过程中机体内发生的绝大多数的反应是酶促反应，而酶促反应都有一个最适是酶促反应，而酶促反应都有一个最适pH范围，在范围，在此范围内只要条件适合，酶促反应速率最高，微生物此范围内只要条件适合，酶促反应速率最高，微生物生长速率最大，因此微生物生长也有一个最适生长的生长速率最大，因此微生物生长也有一个最适生长的pH范围。范围。一、一、PH2023/2/25微生物微生物pHpH值值最低最低最适最适最高最高氧化硫硫杆菌氧化硫硫杆菌嗜酸乳杆菌嗜酸乳

30、杆菌大豆根瘤菌大豆根瘤菌原褐固氮菌原褐固氮菌亚硝酸细菌亚硝酸细菌硝化细菌硝化细菌放线菌放线菌酵母菌酵母菌黑曲霉黑曲霉1.01.04.04.04.64.64.24.24.54.57.07.03.83.85.05.03.03.01.51.52.02.02.82.85.85.86.66.66.86.87.07.07.47.47.67.67.87.88.68.66.56.57.57.57.07.08.08.04.84.86.06.05.05.06.06.04.04.06.06.06.86.811.011.09.09.09.49.412.012.010.010.08.08.09.09.02023/2/2

31、5二、重金属及其化合物二、重金属及其化合物l重金属离子具有很强的杀菌效力，其中重金属离子具有很强的杀菌效力，其中尤以尤以H、A和和C2最强。重金属最强。重金属离子进入细胞后主要与酶或蛋白质上的离子进入细胞后主要与酶或蛋白质上的SH基结合而使之失活或变性。此外，基结合而使之失活或变性。此外，微量的重金属离子还能在细胞内不断累微量的重金属离子还能在细胞内不断累积并最终对生物发生毒害作用。积并最终对生物发生毒害作用。2023/2/25三、卤素及其化合物l按杀菌力排列的顺序是：按杀菌力排列的顺序是：FCLBrI。其其中以碘和氯最常用。中以碘和氯最常用。l碘酒在医疗上广泛用作皮肤、伤口和粘膜的表碘酒在医

32、疗上广泛用作皮肤、伤口和粘膜的表面消毒剂。碘可能通过与细胞中酶和蛋白质中面消毒剂。碘可能通过与细胞中酶和蛋白质中的酪氨酸的结合而发挥作用，它对细菌、真菌、的酪氨酸的结合而发挥作用，它对细菌、真菌、病毒和芽孢均有较好的杀菌效果。氯主要包括病毒和芽孢均有较好的杀菌效果。氯主要包括氯气和氯化物。氯气和氯化物。l氯气广泛用于饮水、游泳池和垃圾场的消毒。氯气广泛用于饮水、游泳池和垃圾场的消毒。漂白粉和次氯酸钠中有效成分是次氯酸根离子。漂白粉和次氯酸钠中有效成分是次氯酸根离子。l次氯酸易分解产生新生态次氯酸易分解产生新生态O，O的杀菌力较的杀菌力较强。强。2023/2/25四、有机化合物l主要有酚、醇、醛

33、 等。l（1）酚类酚类化合物是医学上普遍使用的一种消毒剂。其作用主要是损伤微生物的细胞质膜，钝化酶和使蛋白质变性。使用最早的是苯酚，有效杀菌浓度25 l（2）醇类 能溶解细胞质膜中的类脂而破坏膜结构，脱水使蛋白质变性。l（3）醛类 能与蛋白质氨基酸中的多种基团(如NH2、OH、COOH和SH 等)共价结合而使其变性。福尔马林是3740的甲醛水溶液，加热后易挥发，常用 于保存生物标本和空气消毒。2023/2/25五、染料l许多生物染色剂，尤其是碱性染料许多生物染色剂，尤其是碱性染料(如结如结晶紫、亚甲蓝、孔雀绿、亮绿、吖啶黄晶紫、亚甲蓝、孔雀绿、亮绿、吖啶黄等等)在低浓度下具有明显的抑菌效果并表

34、在低浓度下具有明显的抑菌效果并表现出一定的特异性；现出一定的特异性；l作用机理：碱性染料的阳离子基团能与作用机理：碱性染料的阳离子基团能与细胞蛋白质氨基酸上的羧基或核酸上的细胞蛋白质氨基酸上的羧基或核酸上的磷酸基结合阻断正常的细胞代谢过程。磷酸基结合阻断正常的细胞代谢过程。2023/2/25一、基本概念一、基本概念防腐防腐(antisepsis)：在某些化学物质或物理因子在某些化学物质或物理因子作用下，能防止或抑制微生物生长的一种措施作用下，能防止或抑制微生物生长的一种措施消毒消毒(disinfection)：利用某种方法杀死或灭活利用某种方法杀死或灭活物质或物体中所有病原微生物的一种措施物质

35、或物体中所有病原微生物的一种措施第三节第三节 微生物生长的控制微生物生长的控制2023/2/25一、基本概念一、基本概念灭菌灭菌(sterilization)：指利用某种方法杀死物指利用某种方法杀死物体中包括芽孢在内的所有微生物的一种措施体中包括芽孢在内的所有微生物的一种措施化疗化疗(chemotherapy)：利用具有选择毒性的化学利用具有选择毒性的化学物质如磺胺、抗生素等对生物体内部被微生物物质如磺胺、抗生素等对生物体内部被微生物感染的组织成病受细胞进行治疗，以杀死组织感染的组织成病受细胞进行治疗，以杀死组织内的病原微生物或病变细胞，但对机体本身无内的病原微生物或病变细胞，但对机体本身无毒

36、害作用的治疗措施。毒害作用的治疗措施。2023/2/25温度温度辐射作用辐射作用过滤过滤干燥和渗透压干燥和渗透压超声波超声波二、控制微生物生长的物理因素二、控制微生物生长的物理因素 2023/2/25高压蒸汽灭菌法高压蒸汽灭菌法高温的致死作用，主要是它可引起蛋白质、核酸和脂类等重要生物高分子发生降解或改变其空间结构等，从而变性或破坏。高压蒸汽灭菌的温度越高，微生物死亡越快。高压蒸汽灭菌的温度越高，微生物死亡越快。通通常情况下温度为常情况下温度为121.3。压力为1kg/cm2 或15磅/英寸2，时间维持2030 min1.高温灭菌高温灭菌2023/2/25干热灭菌干热灭菌烘箱内热空气灭菌烘箱内

37、热空气灭菌火焰灼烧火焰灼烧干热灭菌干热灭菌温度温度：150-170；时间时间：1-2h对象对象：金属器械、玻璃器皿金属器械、玻璃器皿等等2023/2/25将待消毒物品如注射器、金属用具、解剖用具等将待消毒物品如注射器、金属用具、解剖用具等在水中煮沸在水中煮沸15min或更长时间，以杀死细菌或其或更长时间，以杀死细菌或其他微生物的营养体和少部分的芽孢或孢子。他微生物的营养体和少部分的芽孢或孢子。煮沸消毒煮沸消毒如果在水中适当加如果在水中适当加1碳酸钠或碳酸钠或2一一5的石炭酸的石炭酸则杀菌效果更好则杀菌效果更好干热灭菌法：150170维持12小时湿热灭菌法：比干热灭菌更有效，原因是1 有水的条件

38、下，菌体蛋白容易凝固；2 热蒸汽穿透力大；3 蒸汽有潜热，当蒸汽在物体表面凝结为水时放出大量热量，可提高灭菌物品的温度。2023/2/25对对于于某某些些培培养养基基，由由于于高高压压蒸蒸汽汽灭灭菌菌会会破破坏坏某某些些营营养养成成分分，可可用用间间隙隙灭灭菌菌法法灭灭菌菌，即即流流通通蒸蒸汽汽(或蒸煮或蒸煮)反复灭菌几次，反复灭菌几次，间隙灭菌法间隙灭菌法例如第一次蒸煮后杀死微生物营养体，冷却，培养例如第一次蒸煮后杀死微生物营养体，冷却，培养过夜，孢子萌发，又第二次蒸煮，杀死营养体。这样过夜，孢子萌发，又第二次蒸煮，杀死营养体。这样反复反复23次就可以完全杀死营养体和芽孢，也可保持次就可以完

39、全杀死营养体和芽孢，也可保持某些营养物质不被破坏。某些营养物质不被破坏。2023/2/25高高温温对对牛牛奶奶及及其其热热敏敏感感物物质质不不适适宜宜，因因为为高高热热破坏了食品的营养与风味。破坏了食品的营养与风味。巴氏消毒法巴氏消毒法具具体体方方法法低温维持法：只要在低温维持法：只要在63下维持下维持30min高温瞬时法：只要在高温瞬时法：只要在72下维持下维持15s超高温法：只要在超高温法：只要在135-150下维持下维持2-6s2023/2/25辐射灭菌是利用电磁辐射产生的电磁波杀死大多数辐射灭菌是利用电磁辐射产生的电磁波杀死大多数物质上的微生物的一种有效力法。物质上的微生物的一种有效力

40、法。电磁波电磁波:微波微波:通过热产生杀死微生物的作用；通过热产生杀死微生物的作用；紫外线紫外线(UV):使使DNA分子中相邻的嘧啶形成嘧啶二聚分子中相邻的嘧啶形成嘧啶二聚体，抑制体，抑制DNA复制与转录等功能，杀死微生物；复制与转录等功能，杀死微生物；X射线和射线和射线射线:使其他物质氧化或产生自由基使其他物质氧化或产生自由基(OH、H)破坏和改变生物大分子的结构，以抑制或杀死微生破坏和改变生物大分子的结构，以抑制或杀死微生物。物。2辐射作用辐射作用(radiation Sterilization)2023/2/25不不耐耐热热的的液液体体培培养养基基的的灭灭菌菌3过滤作用过滤作用2023/

41、2/254、干燥和渗透压、干燥和渗透压l（1）干燥）干燥主要作用是抑菌，使细胞主要作用是抑菌，使细胞失水，代谢停止。失水，代谢停止。l（2）渗透压）渗透压一般微生物都不耐高渗，一般微生物都不耐高渗，微生物在高渗环境中，水从细胞中流出，微生物在高渗环境中，水从细胞中流出，使细胞脱水。使细胞脱水。2023/2/255、超声波超声波l它致死微生物主要是通过探头的高频振动引起周围水溶液的高频振动，当探头和水溶液的高频振动不同步时，能在溶液内产生空穴，只要菌体接近或进入空穴，由于细胞内外压力差，导致细胞破裂，内含物外溢实现的。2023/2/25抗微生物剂抗微生物剂(antimicrobialagcnt)

42、是一类能够杀死是一类能够杀死微生物或抑制微生物生长的化学物质微生物或抑制微生物生长的化学物质根据它们抗微生物的特性可分为：根据它们抗微生物的特性可分为：抑菌剂抑菌剂 杀菌剂杀菌剂 溶菌剂溶菌剂 用机理是这类物质结合到核糖体上抑用机理是这类物质结合到核糖体上抑制蛋白质合成，导致生长停止，由于制蛋白质合成，导致生长停止，由于它们同核糖体结合不紧，它们在浓度它们同核糖体结合不紧，它们在浓度降低时又会游离出来，核糖体合成蛋降低时又会游离出来，核糖体合成蛋白质的能力恢复，使生长恢复白质的能力恢复，使生长恢复它们是紧紧地结合到细胞的作用靶上，它们是紧紧地结合到细胞的作用靶上，即使在浓度降低时也不能游离出来

43、，即使在浓度降低时也不能游离出来，因此生长不能恢复因此生长不能恢复能抑制细胞壁合成或损伤细胞质膜能抑制细胞壁合成或损伤细胞质膜二、控制微生物的化学物质二、控制微生物的化学物质 1抗微生物剂抗微生物剂 2023/2/25抗微生物剂通常又将它们分为：抗微生物剂通常又将它们分为：消毒剂：消毒剂：可杀死微生物，通常用于非生物材料的灭菌可杀死微生物，通常用于非生物材料的灭菌或消毒。或消毒。防腐剂：防腐剂：能杀死微生物或抑制其生长，但对人及动物能杀死微生物或抑制其生长，但对人及动物的体表组织无毒性或毒性低，可作为外用抗微生物药的体表组织无毒性或毒性低，可作为外用抗微生物药物。物。HgCl2、CuSO4、碘

44、液、氯气、乙烯氧化物、甲醛碘液、氯气、乙烯氧化物、甲醛剂、臭氧剂、臭氧有机汞、有机汞、0.1%-1硝酸银、碘液、硝酸银、碘液、70%乙醇、乙醇、3过氧化氢过氧化氢2023/2/25各种抗微生物化学制剂杀菌能力的比较标准：各种抗微生物化学制剂杀菌能力的比较标准：石炭酸系数：石炭酸系数：是表示表面消毒剂的相对杀菌强度，指在一定时间内被试药剂能杀死全部供试菌指在一定时间内被试药剂能杀死全部供试菌的最高稀释度和达到同效的石炭酸的最高稀释度的的最高稀释度和达到同效的石炭酸的最高稀释度的比率。一般规定处理时间为比率。一般规定处理时间为10分钟，而供试菌定为分钟，而供试菌定为Salmonella typhi

45、（伤寒沙门氏菌）。伤寒沙门氏菌）。在临床上最早使用的消毒剂在临床上最早使用的消毒剂-石炭酸石炭酸2023/2/25有些化合物在结构上与生物体所必需的代谢物很相似，有些化合物在结构上与生物体所必需的代谢物很相似，以至可以和特定的酶结合，从而阻碍了酶的功能，干扰以至可以和特定的酶结合，从而阻碍了酶的功能，干扰了代谢的正常进行，这些物质称为抗代谢物了代谢的正常进行，这些物质称为抗代谢物。叶酸对抗物（叶酸对抗物（磺胺磺胺）、）、嘌呤对抗物（嘌呤对抗物（6-巯基嘌呤巯基嘌呤）、）、苯丙氨酸对抗物（苯丙氨酸对抗物（对氟苯丙氨酸对氟苯丙氨酸）、尿嘧啶对抗物）、尿嘧啶对抗物（5-氟尿嘧啶氟尿嘧啶）、胸腺嘧啶对

46、抗物（）、胸腺嘧啶对抗物（5-溴胸腺嘧啶溴胸腺嘧啶）2抗代谢物抗代谢物(Antimetabolite)2023/2/25磺胺药物是最早发现，也是最常见的化学疗剂，抗菌磺胺药物是最早发现，也是最常见的化学疗剂，抗菌谱广，能治疗多种传染性疾病。谱广，能治疗多种传染性疾病。作用机理：作用机理：磺胺是叶酸组成部分磺胺是叶酸组成部分对氨基苯甲酸对氨基苯甲酸的结构的结构类似物类似物磺胺的抑菌作用是因为很多细菌需要自己合成叶酸而磺胺的抑菌作用是因为很多细菌需要自己合成叶酸而生长。生长。大多数革兰氏阳性细菌大多数革兰氏阳性细菌（如肺炎球菌、溶血性链球菌（如肺炎球菌、溶血性链球菌等）等）某些革兰氏阴性细菌某些革

47、兰氏阴性细菌（如痢疾杆菌、脑膜炎球菌、（如痢疾杆菌、脑膜炎球菌、流感杆菌等）对流感杆菌等）对放线菌放线菌也有一定的作用。也有一定的作用。磺胺对人体细胞无毒性，因为人缺乏从对氨基苯甲酸合磺胺对人体细胞无毒性，因为人缺乏从对氨基苯甲酸合成叶酸的相关酶成叶酸的相关酶-二氢叶酸合成酶，不能用外界提供二氢叶酸合成酶，不能用外界提供的对氨基苯甲酸自行合成叶酸，的对氨基苯甲酸自行合成叶酸，而必须直接利用叶酸为而必须直接利用叶酸为生长因子进行生长。生长因子进行生长。2023/2/25磺胺的作用机制l 磺胺的结构与细菌的生长因子对氨基苯甲酸（PABA）高度相似），因而两者发生了竞争性拮抗作用，而PABA是叶酸的

48、一个组分 l 不少细菌要求外界提供PABA作为生长因子以合成其代谢中所必不可少的重要辅酶二氢蝶酸合成酶等酶l 人类因为没有二氢蝶酸合成酶等酶，故必须在营养物中直接提供四氢叶酸，因而对二氢蝶酸合成酶的竞争性抑制剂磺胺不敏感。2023/2/25抗生素抗生素(Antibiotic)是由某些生物合成或半合成的一是由某些生物合成或半合成的一类次级代谢产物或衍生物，它们在很低浓度时就能抑类次级代谢产物或衍生物，它们在很低浓度时就能抑制或影响它种生物的生命活动，如杀死微生物或抑制制或影响它种生物的生命活动，如杀死微生物或抑制其生长。其生长。(1)概念概念自本世纪自本世纪40年代以来，已找到上万种新抗生素，合

49、成年代以来，已找到上万种新抗生素，合成了近了近10万种半合成抗生素，但其中在临床上常用的仅万种半合成抗生素，但其中在临床上常用的仅几十种。几十种。3抗生素抗生素2023/2/25(2)作用机制作用机制抑制细菌细胞壁合成抑制细菌细胞壁合成破坏细胞质膜破坏细胞质膜作用于呼吸链以干扰氧化磷酸化作用于呼吸链以干扰氧化磷酸化抑制蛋白质和核酸合成抑制蛋白质和核酸合成2023/2/25(3)细菌抗药性的产生细菌抗药性的产生抗性菌株特点：抗性菌株特点：细胞质膜透性改变细胞质膜透性改变，使抗生素不进入细胞或进入细胞，使抗生素不进入细胞或进入细胞后被细胞主动排出；后被细胞主动排出；药物作用靶改变药物作用靶改变；合

50、成了修饰抗生素的酶合成了修饰抗生素的酶；抗性菌株发生遗传变异抗性菌株发生遗传变异，导致合成新的多聚体，以取，导致合成新的多聚体，以取代或部分取原来的多聚体；代或部分取原来的多聚体；2023/2/25(4)应用抗生素注意应用抗生素注意(1)第一次使用的药物剂量要足；第一次使用的药物剂量要足；(2)避免在一个时期或长期多次使用同种抗生素；避免在一个时期或长期多次使用同种抗生素；(3)不同的抗生素不同的抗生素(或与其他药物或与其他药物)混合使用；混合使用；(4)对现有抗生素进行改造；对现有抗生素进行改造；(5)筛选新的更有效的抗生素；筛选新的更有效的抗生素；2023/2/25QUESTIONSl 什