节微生物的生长及其控制放映.pptx

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1、u 群体的生长可用其重量、体积、个体浓度或密度等作指标来测定。所以个体和群体间有以下关系：个体生长 个体繁殖 群体生长群体生长=个体生长个体繁殖第1页/共71页第一节测定生长繁殖的方法 u一测生长量u适用于一切微生物u（一）直接法 有粗放的测体积法（在刻度离心管中测沉降量）和精确的称干重法。微生物的干重一般为其湿重的10%20%。第2页/共71页（二）间接法u1，比浊法分光光度法对无色的微生物悬浮液测定，波长450650 nm波段。若要连续跟踪某一培养物的生长动态，可用带有侧臂的三角烧瓶作原位测定。第3页/共71页u 2生理指标法 与微生物生长量相平行的生理指标，根据实验目的和条件适当选用。最

2、重要的如测含量氮法第4页/共71页二、计繁殖数u测定繁殖一定要一一计算各个体的数目。u计繁殖数只适宜于测定处于单细胞状态的细菌和酵母菌，u而对放线菌和霉菌等丝状生长的微生物而言，则只能计算其孢子数。第5页/共71页（一）直接法（一）直接法uu 指用计数板在光学显微镜下直接观察细胞并进行计数的方法。指用计数板在光学显微镜下直接观察细胞并进行计数的方法。uu此法得到的数目是包括死细胞在内的总菌数。此法得到的数目是包括死细胞在内的总菌数。uu解决方法，已有用特殊染料作活菌染色后再用光学显微镜计数的方法，解决方法，已有用特殊染料作活菌染色后再用光学显微镜计数的方法，(酵母菌美蓝液染色、细菌丫啶橙染色酵

3、母菌美蓝液染色、细菌丫啶橙染色 ）。）。第6页/共71页血球计数板在光学显微镜下直接进行计数的方法。血球计数板在光学显微镜下直接进行计数的方法。第7页/共71页（二）间接法u 是一种活菌计数法。这是一种依据活菌在液体培养基中会使其变混或在固体培养基上（内）形成菌落的原理而设计的。u最常用的方法是利用固体培养基上（内）形成菌落的菌落计数法。第8页/共71页u 1平板菌落计数法 可用浇注平板或涂布平板等方法进行。此法适用于各种好氧菌或厌氧菌。操作：把稀释后的菌样分散在琼脂平板上（内），培养后，形成一个个单菌落，此即“菌落形成单位”（cfu），根据每皿上形成的cfu数乘上稀释度就可推算出菌样的含菌数

4、。第9页/共71页第10页/共71页u 2.厌氧菌的菌落计数法 采用亨盖特滚管培养法进行。第11页/共71页第二节第二节 微生物的生长规律微生物的生长规律uu一、微生物的个体生长和同步生长一、微生物的个体生长和同步生长uu1 1、用电子显微镜观察细胞的超薄切片、用电子显微镜观察细胞的超薄切片uu2 2、使用同步培养技术、使用同步培养技术 同步培养技术同步培养技术:即设法使某一群体中的所有个体细胞尽可能都处于同样细胞生长和分裂即设法使某一群体中的所有个体细胞尽可能都处于同样细胞生长和分裂周期中，然后通过分析此群体在各阶段的生物化学特性变化，来间接了解单周期中，然后通过分析此群体在各阶段的生物化学

5、特性变化，来间接了解单个细胞的相应变化规律。个细胞的相应变化规律。同步生长同步生长:这种通过同步培养的手段而使细胞群体中各个体处于分裂步调一致的生这种通过同步培养的手段而使细胞群体中各个体处于分裂步调一致的生长状态长状态.第12页/共71页获得微生物同步生长的方法主要有两类u获得微生物同步生长的方法主要有两类：环境条件诱导法 用氯霉素抑制细菌蛋白质合成；细菌芽孢诱导发芽；藻类细胞的光照、黑暗控制用EDTA或离子载体处理酵母菌；以及短期热休克（40 T）法用于原生动物（梨形四膜虫）等。第13页/共71页机械筛选法 利用处于同一生长阶段细胞的体积、大小的相同性，用过滤法、密度梯度梯度离心法或膜洗脱

6、法收集同步生长的细胞。其中以的膜洗脱法较有效和常用 第14页/共71页二、单细胞微生物的典型生长曲线 u 定量描述液体培养基中微生物群体生长规律的实验曲线，称为生长曲线。u以细胞数目的对数值作纵坐标，以培养时间作横坐标，就可画出一条由延滞期、指数期、稳定期和衰亡期4个阶段组成的曲线，第15页/共71页延滞期的特点为：u生长速率常数为零；u细胞形态变大或增长，许多杆菌可长成丝状.；u细胞内的RNA尤其是rRNA含量增高，原生质呈嗜碱性；u合成代谢十分活跃，核糖体、酶类和ATP的合成加速，易产生各种诱导酶；u对外界不良条件如NaCl溶液浓度、温度和抗生素等理、化因素反应敏感。第16页/共71页u影

7、响延滞期长短的因素很多 除菌种外，主要有3种：(1)接种龄指接种物或种子的生长年龄 (2）接种接种量的大小明显影响延滞期的长短。(3）培养基成分 第17页/共71页（二）指数期u 指数期：又称对数期，指在生长曲线中，紧接着延滞期的一段细胞数以几何级数增长的时期。指数期的特点是：生长速率常数R最大，因而细胞每分裂一次所需的时间代时 细胞进行平衡生长，酶系活跃，代谢旺盛。第18页/共71页 影响指数期微生物代时长短的因素 u 菌种 u营养成分 u 营养物浓度 u培养温度 第19页/共71页（三）稳定期u 稳定期又称恒定期或最高生长期。特点:生长速率常数R等于零，即处于新繁殖的细胞数与衰亡的细胞数相

8、等，或正生长与负生长相等的动态平衡之中。第20页/共71页（四）衰亡期 u 在衰亡期中，微生物的个体死亡速度超过新生速度，整个群体呈现负生长状态（R为负值）。u特点:细胞形态发生多形化，例如会发生退化形态；发生自溶合成或释放次生代谢物；芽孢杆菌中释放芽孢.第21页/共71页三、微生物的连续培养 u 连续培养的实现:当微生物以单批培养的方式培养到指数期的后期时，一方面以一定速度连续流入新鲜培养基和通人无菌空气，并立即搅拌均匀；另一方面，利用溢流的方式，以同样的流速不断流出培养物。u容器内的培养物达到动态平衡，其中的微生物可长期保持在指数期的平衡生长状态和衡定的生长速率上，形成了连续生长。第22页

9、/共71页两种连续培养器 u 恒浊器：根据培养器内微生物的生长密度，并借光电控制系统来控制培养液流速，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。(1）按控制方式分第23页/共71页u 恒化器：与恒浊器相反，恒化器是一种设法使培养液的流速保持不变，并使微生物始终在低于其最高生长速率的条件下进行生长繁殖的连续培养装置。第24页/共71页（2）按培养器级分u单级连续培养器 代谢产物的产生速率与菌体生长速率相平行.u多级连续培养器 生产的产物恰与菌体生长不平行，应根据两者的产生规律，设计与其相适应的多级连续培养装置。第25页/共71页四、微生物的高密度培养 u微生物的高密度培养:也称高密

10、度发酵，一般是指微生物在液体培养中细胞群体密度超过常规培养10倍以上时的生长状态或培养技术。第26页/共71页进行高密度培养的具体方法u 选取最佳培养基成分和各成分含量u 补料 u 提高溶解氧的浓度 u 防止有害代谢产物的生成 第27页/共71页 第三节 影响微生物生长的主要因素 u一、温度 u 最适生长温度经常简称为“最适温度”，其涵义为某菌分裂代时最短或生长速率最高时的培养温度。第28页/共71页二、氧气 u(1)专性好氧菌u(2)兼性厌氧菌u(3)微好氧菌u(4耐氧菌u(5)厌氧菌第29页/共71页第30页/共71页 三、pH upH值:表示某水溶液中氢离子浓度的负对数值，它源于法文“p

11、uissance hudrogene”（氢的强度）。u纯水呈中性，氢离子浓度为10-7 mol/L,因此定其pH值为7.0,u7，呈酸性，upH7者呈碱性。第31页/共71页u虽然微生物外环境的pH变化很大，但细胞内环境中的pH却相当稳定，一般都接近中性。第32页/共71页调整pH 第33页/共71页第四节微生物培养法概论 u一个良好的微生物培养装置的基本条件是：按微生物的生长规律进行科学的设计丰富而均匀营养物质适宜的温度和良好的通气条件适宜的物理化学条件和严防杂菌的污染等。第34页/共71页微生物培养技术发展的轨迹有以下特点：u从少量培养到大规模培养；u从浅层培养发展到厚层（固体制曲）或深层

12、（液体搅拌）培养；u从以固体培养技术为主到以液体培养技术为主；u从静止式液体培养发展到通气搅拌式的液体培养；u从单批培养发展到连续培养以至多级连续培养；u从利用聚散的微生物细胞发展到利用固定化细胞；u从单纯利用微生物细胞到利用动物、植物细胞进行大规模培养；u从利用野生型菌种发展到利用变异株直至遗传工程菌株；从单菌发酵发展到混菌发酵；u从低密度培养发展到高密度培养；u从人工控制的发酵罐到多传感器、计算机在线控制的自动化发酵罐；第35页/共71页一、实验室培养法 u(一)固体培养法 1好氧菌的固体培养 试管斜面 培养皿琼脂平板 克氏扁瓶 茄子瓶等 进行培养。第36页/共71页2.厌氧菌的固体培养(

13、1)高层琼脂柱 含有还原剂，表层溶氧，深层氧化还原势低，有利于生长。(2)厌氧培养皿 特制皿盖创造狭窄空间，再加上还原性培养基.(3)亨盖特滚管技术 划时代意义的创造.第37页/共71页(4）厌氧罐技术u采用抽气换气法驱走空气。第38页/共71页5)厌氧手套箱技术u厌氧手套箱技术箱体气体成分为N2:CO2:H2=85:5:10(V/V)，并有钯催化剂保证高度无氧状态。第39页/共71页（二）液体培养法 1好氧菌的液体培养u(1)试管液体培养u(2)三角瓶浅层液体培养u(3)摇瓶培养(振荡培养)u(4)台式发酵罐 2厌氧菌的液体培养 第40页/共71页二、生产实践中培养微生物的装置u（一）固态培

14、养法 1好氧菌的曲法培养 曲的定义 解释：第41页/共71页u 2厌氧菌的堆积培养法 生产名优大曲酒（蒸馏白酒）第42页/共71页u(1）浅盘培养:好氧菌浅层液体静止培养方法。u(2)深层液体通气培养 发酵罐深层液体通气搅拌的培养技术(二)液体培养法 第43页/共71页 发酵罐 u培养基配制系统u蒸气灭菌系统u空气压缩和过滤系统u营养物流加系统u传感器和自动记录、调控系统u发酵产物的后处理系统 第44页/共71页第五节有害微生物的控制 一、几个基本概念 控制有害微生物的措施 第45页/共71页（一）灭菌u灭菌:采用强烈的理化因素使任何物体内外部的一切微生物永远丧失其生长繁殖能力的措施，称为灭菌

15、，例如高温灭菌、辐射灭菌等。.灭菌实质上可分杀菌和溶菌两种第46页/共71页u消毒:是一种采用较温和的理化因素，仅杀死物体表面或内部一部分对人体或动、植物有害的病原菌，而对被消毒的对象基本无害的措施。第47页/共71页（三）防腐u 防腐:是利用某种理化因素完全抑制霉腐微生物的生长繁殖，即通过制菌作用防止食品、生物制品等对象发生霉腐的措施。u防腐的方法 低温 缺氧 干燥 高渗 高酸度 高醇度加防腐剂 第48页/共71页（四）化疗u化疗:即化学治疗，是指利用具有高度选择毒力即对病原菌具高度毒力而对其宿主基本无毒的化学物质来抑制宿主体内病原微生物的生长繁殖，借以达到治疗该宿主传染病的一种措施。u使用

16、药剂:磺胺类等化学合成药物、抗生素、生物药物素和若干中草药中有效成分等.第49页/共71页u 四个概念的比较:第50页/共71页二、物理灭菌因素的代表高温u（一）高温灭菌的种类 原理：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。第51页/共71页1干热灭菌法u干热灭菌法：把金属器械或洗净的玻璃器皿放入电热烘箱内，在150170下维持12h后，可达到彻底灭菌（包括细菌的芽孢）的目的。第52页/共71页2湿热灭菌法u湿热灭菌法是指用100以上的加压蒸气进行灭菌。（1)常压法 巴氏消毒法煮沸消毒法间歇灭菌法 第53页/共71页（2）加压

17、法 常规加压蒸气灭菌法连续加压蒸气灭菌法培养基一般加热至135140下维持5、15 s。（3）温度杀菌的两个指标热死时间：指在某一温度下，杀死某微生物的水悬浮液群体所需的最短时间。热死温度：又称热死点，指在一定时间内（一般为10 min)，杀死某微生物的水悬浮液群体所需的最低温度。第54页/共71页（二）影响加压蒸气灭菌效果的因素 u 1灭菌物体含菌量 u 2.灭菌锅内空气排除程度 u 3灭菌对象的pH u 4灭菌对象的体积 u 5加热与散热速度 第55页/共71页（三）高温对培养基成分的有害影响及其防止 u 1有害影响梅拉特反应：主要是由氨基化合物（氨基酸、肽、蛋白质）与羰基化合物（糖类）间

18、发生复杂的反应，产生褐变的机制第56页/共71页2防止法 u（1)采用特殊加热灭菌法 u (2）过滤除菌法u (3)其他方法 第57页/共71页u三、化学杀菌剂、消毒剂和治疗剂 u 药效和毒性评价指标：u最低抑制浓度（MIC）：是评定某化学药物药效强弱的指标，指在一定条件下，某化学药剂抑制特定微生物的最低浓度；u半致死剂（LD50。）：是评定某药物毒性强弱的指标，指在一定条件下，某化学药剂能杀死50%试验动物时的剂量；u最低致死剂（MLD）：是评定某药物毒性强弱的另一指标，指在一定条件下，某化学药物能引起试验动物群体100%死亡率的最低剂量。第58页/共71页u（一）表面消毒剂 u表面消毒剂：

19、是指对一切活细胞都有毒性，不能用作活细胞或机体内治疗用的化学药剂。u比较的标准：石炭酸系数 P.C.第59页/共71页第60页/共71页（二）抗代谢药物的代表磺胺类药物 1、抗代谢药物:又称代谢拮抗物或代谢类似物，是指一类在化学结构上与细胞内必要代谢物的结构相似，并可干扰正常代谢活动的化学物质。第61页/共71页2、磺胺的作用抑制:u磺胺会抑制2氨4-羟7,8二氢蝶啶酰焦磷酸与PABA的缩合反应。u这是因为磺胺为PABA的结构类似物，两者发生竞争性拮抗作用，即二氢蝶酸合成酶会错把磺胺作底物，结果合成了无功能的“假二氢叶酸”2氨4羟-7,8二氢蝶酸的类似物细菌无法合成叶酸，受到了抑制。第62页/

20、共71页（三）抗生素u 1定义 抗生素：是一类由微生物或其他生物生命活动过程中合成的次生代谢产物或其人工衍生物，它们在很低浓度时就能抑制或干扰它种生物的生命活动，因而可用作优良的化学治疗剂。第63页/共71页2.种类、活力单位与制菌谱（1）种类及作用机制第64页/共71页抗生素及其作用机制第65页/共71页u 抗生素及其作用机制第66页/共71页抗生素及其作用机制第67页/共71页（2）效价和抗菌谱u效价：抗生素的活力称为效价，其计量一般用“单位”表示。u抗菌谱：各种抗生素有其不同的制菌范围，此即抗菌谱。u青霉素和红霉素主要抗G细菌；u链霉素和新霉素以抗G细菌为主，也抗结核分枝杆菌；庆大霉素、

21、万古霉素和头孢霉素兼抗G和G细菌；u氯霉素、四环素、金霉素和土霉素等因能同时抗G、G细菌以及立克次氏体和衣原体，故称广谱型抗生素；u放线菌酮、两性霉素B、灰黄霉素和制霉素对真菌有抑制作用；第68页/共71页3半合成抗生素与生物药物素u为解决抗药性或耐药性采取的两类措施。(1)天然抗生素的结构改造 对天然抗生素的结构进行人为改造后的抗生素，称为半合成抗生素。(2)发展生物药物素第69页/共71页4.微生物的抗药性原因u(1)产生一种能使药物失去活性的酶 u(2）把药物作用的靶位加以修饰和改变 u(3)形成“救护途径”u(4）使药物不能透过细胞膜u(5)通过主动外排系统把进入细胞内的药物泵出细胞外 第70页/共71页感谢您的观看。第71页/共71页