化生专业微生物微生物的生长上传

1、会计学1化生专业微生物微生物的生长上传化生专业微生物微生物的生长上传第1页/共90页生长（生长（growth）：）：生物个体物质生物个体物质有规律地、不可逆增加，导致个体有规律地、不可逆增加，导致个体体积扩大的生物学过程。体积扩大的生物学过程。繁殖（繁殖（reproduction）：）：生物个生物个体生长到一定阶段，通过特定方体生长到一定阶段，通过特定方式产生新的生命个体，引起生命式产生新的生命个体，引起生命个体数量增加的生物学过程。个体数量增加的生物学过程。微生物生长（微生物生长（microbial growth）：）：在一定时间和条件下在一定时间和条件下微生物细胞数量的增加。微生物细胞数量

2、的增加。第1页/共90页第2页/共90页 微生物的生长情况通过测定单位时间里微生物数量微生物的生长情况通过测定单位时间里微生物数量或生物量（或生物量（biomass）的变化来评价。的变化来评价。 通过对生长的测定可以客观地评价培养条件、营养通过对生长的测定可以客观地评价培养条件、营养物质等对微生物生长的影响，或评价不同的抗菌物质对物质等对微生物生长的影响，或评价不同的抗菌物质对微生物作用的效果，也能客观地反映微生物生长的规律。微生物作用的效果，也能客观地反映微生物生长的规律。第2页/共90页第3页/共90页 通常用来测定细菌、酵母通常用来测定细菌、酵母菌等单细胞微生物的生长情况菌等单细胞微生物

3、的生长情况或样品中所含微生物个体的数或样品中所含微生物个体的数量（细菌、孢子、酵母菌）。量（细菌、孢子、酵母菌）。第3页/共90页第4页/共90页第4页/共90页第5页/共90页准备平板计数的平板的准备平板计数的平板的方法方法涂布法（涂布法（spread plate）混菌法（混菌法（pour plate） 一个菌落可能是多个细胞一起形成，所以一般用菌落形成一个菌落可能是多个细胞一起形成，所以一般用菌落形成单位（单位（colony forming units， CFU）来表示，而不是直接表来表示，而不是直接表示为细胞数。示为细胞数。 最常用的活菌计数法，原理是每个活细菌在适宜的培养条最常用的活菌

4、计数法，原理是每个活细菌在适宜的培养条件下可以通过生长形成肉眼可见的菌落。件下可以通过生长形成肉眼可见的菌落。第5页/共90页第6页/共90页厌氧菌的菌落计数可以采用厌氧菌的菌落计数可以采用半固体深层琼脂法半固体深层琼脂法。 当样品中菌数很低时，可以将一定体积的样品（湖水当样品中菌数很低时，可以将一定体积的样品（湖水、海水或饮用水等）通过膜过滤器，然后将将膜转到相应、海水或饮用水等）通过膜过滤器，然后将将膜转到相应的培养基上进行培养，对形成的菌落进行统计，这种方法的培养基上进行培养，对形成的菌落进行统计，这种方法称为称为膜过滤培养法膜过滤培养法。第6页/共90页第7页/共90页第7页/共90页

5、第8页/共90页 没有计数板时，可将已知颗粒浓度的样品与待测细没有计数板时，可将已知颗粒浓度的样品与待测细胞细胞浓度的样品混匀后在显微镜下根据二者之间的比胞细胞浓度的样品混匀后在显微镜下根据二者之间的比例直接推算待测微生物细胞浓度。例直接推算待测微生物细胞浓度。 当样品中菌数很低时，可将一定体积的样品通过膜当样品中菌数很低时，可将一定体积的样品通过膜过滤器。然后将滤膜干燥、染色，并经处理使膜透明，过滤器。然后将滤膜干燥、染色，并经处理使膜透明，再在显微镜下计算膜上的菌数；再在显微镜下计算膜上的菌数； 采用特定的染色技术（如美蓝染色）可分别对活采用特定的染色技术（如美蓝染色）可分别对活菌和死菌进

6、行分别计数；菌和死菌进行分别计数；第8页/共90页第9页/共90页 通过对微生物群体浓通过对微生物群体浓度、重量和一些生理指标的度、重量和一些生理指标的测定来间接判断微生物的生测定来间接判断微生物的生长情况，对多细胞微生物也长情况，对多细胞微生物也可以测定。可以测定。第9页/共90页第10页/共90页 原理是一定范围内，菌悬液原理是一定范围内，菌悬液中的细胞浓度与浑浊度成正比，中的细胞浓度与浑浊度成正比，与透光度成反比。与透光度成反比。 在一定波长下，测定菌悬液在一定波长下，测定菌悬液的光密度，以光密度（的光密度，以光密度（optical density, 即即OD）表示菌量。表示菌量。第10

7、页/共90页第11页/共90页以干重、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；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3、 生理指标法生理指标法（physiological index） 选择测定与微生物生长选择测定与微生物生长量平行的生理指标，如蛋白量平行的生理指标，如蛋白质、核酸含量，呼吸强度，质、核酸含量，呼吸强度，耗氧量、酶活性、生物热等，耗氧量、酶活性、生物热等，来间接判断微生物生长量。来间接判断微生物生长量。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第11页/共90页第12页/共90页 微生物能在

8、各种环境条件下很快地生长繁殖，但微生物能在各种环境条件下很快地生长繁殖，但受到各种因素的影响，其生长速率并不是稳定的，因受到各种因素的影响，其生长速率并不是稳定的，因此，并不能够无限制地繁殖。在一个密闭容器中，微此，并不能够无限制地繁殖。在一个密闭容器中，微生物的群体生长显示了一定的规律性。生物的群体生长显示了一定的规律性。第12页/共90页第13页/共90页生长曲线（生长曲线（Growth curve）：）：定定量描述液体培养基中微生物群体量描述液体培养基中微生物群体生长规律的实验曲线。生长规律的实验曲线。 把少量纯种单细胞微生物接种到定量的液体培养基中，把少量纯种单细胞微生物接种到定量的液

9、体培养基中，定时取样测定细胞数量，以培养时间为横座标，以菌数定时取样测定细胞数量，以培养时间为横座标，以菌数的对的对数数为纵座标作图，得到的一条反映细菌在整个培养期间菌数为纵座标作图，得到的一条反映细菌在整个培养期间菌数变化规律的曲线。变化规律的曲线。第13页/共90页第14页/共90页根据微生物的生长速率常数，生长曲线可以分为：根据微生物的生长速率常数，生长曲线可以分为： 延滞期，对数期，稳定期和衰亡期等延滞期，对数期，稳定期和衰亡期等4个生长时期个生长时期第14页/共90页第15页/共90页 也称调整期、适应期，指也称调整期、适应期，指将少量菌种接入新鲜培养基后，将少量菌种接入新鲜培养基后

10、，在开始一段时间内菌数不立即增在开始一段时间内菌数不立即增加，或增加很少的一段时期。加，或增加很少的一段时期。第15页/共90页第16页/共90页（1）延滞期）延滞期的特点的特点分裂迟缓、代谢分裂迟缓、代谢活跃活跃 生长速率常数为生长速率常数为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，尤其是尤其是rRNA含量增高；含量增高； 合成代谢活跃，核糖体、酶类和合成代谢活跃，核糖体、酶类和ATP的合成加快，的合成加快，易产生诱导酶。易产生诱导酶。 对外界不良条件反应敏感。对外界不良条件反应敏感。 例如巨大芽孢杆菌，在延滞期末，细胞的平均长度比例如巨大芽孢杆菌，在延滞期末，细胞

11、的平均长度比刚接种时长刚接种时长6倍。一般来说处于延滞期的细菌细胞体积最倍。一般来说处于延滞期的细菌细胞体积最大。大。第16页/共90页第17页/共90页（2）延滞期出现）延滞期出现的原因的原因 微生物接种到一个新的环微生物接种到一个新的环境，暂时缺乏分解和催化有关境，暂时缺乏分解和催化有关底物的酶，或是缺乏充足的中底物的酶，或是缺乏充足的中间代谢产物等。为产生诱导酶间代谢产物等。为产生诱导酶或合成中间代谢产物，就需要或合成中间代谢产物，就需要一段适应期。一段适应期。 调整代调整代谢谢第17页/共90页第18页/共90页（3）缩短延滞期）缩短延滞期的方法的方法 通过遗传学方法改变种的遗传特性；

12、通过遗传学方法改变种的遗传特性； 利用对数生长期的细胞作为种子；利用对数生长期的细胞作为种子； 接种前后所使用的培养基组成不要相差太大；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。适当扩大接种量。 延滞期的长短与菌种的遗传性、菌龄以及移种前后延滞期的长短与菌种的遗传性、菌龄以及移种前后所处的环境条件等因素有关，短的只需要几分钟，长的所处的环境条件等因素有关，短的只需要几分钟，长的需数小时。需数小时。第18页/共90页第19页/共90页 又称指数生长期又称指数生长期（exponential phase），），指在生指在生长曲线中，紧接着延滞期的一段长曲线中，紧接着延滞期的一段细胞数

13、以几何级数增长的时期。细胞数以几何级数增长的时期。第19页/共90页第20页/共90页 生长速率常数最大，代时最短；生长速率常数最大，代时最短； 细胞进行平衡生长，菌内各成分十分均匀；细胞进行平衡生长，菌内各成分十分均匀； 酶系活跃，代谢旺盛。酶系活跃，代谢旺盛。（1）对数期的）对数期的特点特点 对数生长期的细菌个体形态、化学组成和生理特性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，所以是研等均较一致，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究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

14、的迟缓期缩短，提高经济效益。，使微生物发酵的迟缓期缩短，提高经济效益。第20页/共90页第21页/共90页繁殖代数（繁殖代数（n）：）：一定时间内细胞分裂的次数。一定时间内细胞分裂的次数。生长速率常数（生长速率常数（growth rate constant，R）：）：单位时间内单位时间内细胞分裂的次数。细胞分裂的次数。代时（代时（Generation time，G）：）：在细菌个体生长里，每个在细菌个体生长里，每个细菌分裂繁殖一代所需的时间。细菌分裂繁殖一代所需的时间。倍增时间（倍增时间（Doubling time）：）：在群体生长里细菌数量增加在群体生长里细菌数量增加一倍所需的时间。一倍所需

15、的时间。（2）对数期的重）对数期的重要参数要参数第21页/共90页第22页/共90页（3）影响代时的因素）影响代时的因素 菌种：不同的微生物及微生菌种：不同的微生物及微生物的不同菌物的不同菌 株代时不同；株代时不同； 营养成分：在营养丰富的培营养成分：在营养丰富的培养基中生长代时短；养基中生长代时短； 营养物浓度：一定范围内，营养物浓度：一定范围内，营养物浓度既影响生长速率也营养物浓度既影响生长速率也影响总生长量；影响总生长量； 温度：一定范围，生长速率温度：一定范围，生长速率与培养温度呈正相关。与培养温度呈正相关。第22页/共90页第23页/共90页 又称恒定期或最高生长期，又称恒定期或最高

16、生长期，生长速率常数降为生长速率常数降为0（即细菌分（即细菌分裂增加的数量等于细菌死亡数），裂增加的数量等于细菌死亡数），菌体产量达到最高点。菌体产量达到最高点。第23页/共90页第24页/共90页 生长速率常数为生长速率常数为0，菌体产量达到最高点；，菌体产量达到最高点； 储存糖原等细胞质内含物；储存糖原等细胞质内含物； 积累代谢产物的重要阶段，某些放线菌抗生素的大量形成也积累代谢产物的重要阶段，某些放线菌抗生素的大量形成也在此时期；在此时期； 芽孢杆菌在此阶段形成芽孢或建立自然感受态等。芽孢杆菌在此阶段形成芽孢或建立自然感受态等。（1）稳定期）稳定期的特点的特点 生产上常通过补充营养物质或

17、取走代谢产物、调节生产上常通过补充营养物质或取走代谢产物、调节pH、调节温度、对好氧菌增加通气、搅拌或振荡等措施延长稳定调节温度、对好氧菌增加通气、搅拌或振荡等措施延长稳定生长期，以获得更多的菌体物质或积累更多的代谢产物。生长期，以获得更多的菌体物质或积累更多的代谢产物。第24页/共90页第25页/共90页（2）稳定期出现）稳定期出现的原因的原因 营养物特别是生长限制因子的耗尽；营养物特别是生长限制因子的耗尽； 营养物比例失调；营养物比例失调； 酸、醇、毒素等有害代谢物的积累；酸、醇、毒素等有害代谢物的积累； pH、氧化还原电位等物理化学条件不适宜；氧化还原电位等物理化学条件不适宜；第25页/

18、共90页第26页/共90页 细菌个体死亡速率超过新生细菌个体死亡速率超过新生速率，整个群体呈现出负增长速率，整个群体呈现出负增长（R为负值）。为负值）。第26页/共90页第27页/共90页 R为负值；为负值； 细胞呈现多种形态，如产生畸形，大小悬殊，革兰氏染细胞呈现多种形态，如产生畸形，大小悬殊，革兰氏染色反应变化等；色反应变化等； 细菌衰老并出现自溶，产生或释放出一些产物，如氨基细菌衰老并出现自溶，产生或释放出一些产物，如氨基酸、转化酶、外肽酶或抗生素等。酸、转化酶、外肽酶或抗生素等。 （1）衰亡期出现）衰亡期出现的原因的原因营养物质耗尽和有毒代谢产物的大量积累；营养物质耗尽和有毒代谢产物的

19、大量积累；（2）衰亡期的）衰亡期的特点特点第27页/共90页第28页/共90页连续培养（连续培养（continuous culture ） ： 又称开放培养（又称开放培养（open culture），），是指在一个恒定容积是指在一个恒定容积的流动体系中培养微生物，一方的流动体系中培养微生物，一方面以一定流速不断加入新的培养面以一定流速不断加入新的培养基，另一方面又以同样的流速流基，另一方面又以同样的流速流出培养物，使体系中的细胞数量出培养物，使体系中的细胞数量和营养状态保持恒定的培养方法和营养状态保持恒定的培养方法。第28页/共90页第29页/共90页 培养过程中不断的补充营养物质和以同样的速

20、率移出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是实现微生物连续培养的基本原则。培养物是实现微生物连续培养的基本原则。控制连续培养的控制连续培养的方法方法恒浊连续培养恒浊连续培养菌体浓度菌体浓度恒化连续培养恒化连续培养营养物质浓度营养物质浓度第29页/共90页第30页/共90页同步培养（同步培养（Synchronous culture） ：使群体中的细胞处使群体中的细胞处于比较一致的，生长发育均处于于比较一致的，生长发育均处于同一阶段上，即大多数细胞能同同一阶段上，即大多数细胞能同时进行生长或分裂的培养方法。时进行生长或分裂的培养方法。高密度培养（高密度培养（HCDC）：）：也称高也

21、称高密度发酵，一般是指微生物在液密度发酵，一般是指微生物在液体培养中细胞群体密度超过常规体培养中细胞群体密度超过常规培养培养10倍以上时的生长状态或培倍以上时的生长状态或培养技术。养技术。第30页/共90页第31页/共90页 不同微生物有不同培养条件不同微生物有不同培养条件的需求，良好的微生物培养装置的需求，良好的微生物培养装置的基本条件是：按微生物的生长的基本条件是：按微生物的生长规律进行科学设计，能在提供丰规律进行科学设计，能在提供丰富而均匀的营养物质的基础上，富而均匀的营养物质的基础上，保证微生物获得适宜的理化条件保证微生物获得适宜的理化条件，以及严防杂菌污染。，以及严防杂菌污染。第31

22、页/共90页第32页/共90页微生物培养技术的发展微生物培养技术的发展l 从小规模培养到大规模培养；从小规模培养到大规模培养；l 从固体培养到液体培养；从固体培养到液体培养；l 从单批培养到连续培养；从单批培养到连续培养；l 从利用微生物细胞到利用动植物细胞培养；从利用微生物细胞到利用动植物细胞培养；l 从利用野生型菌株到变异菌株和遗传工程菌株；从利用野生型菌株到变异菌株和遗传工程菌株；l 从单菌发酵到混菌发酵；从单菌发酵到混菌发酵；l 从低密度培养到高密度培养；从低密度培养到高密度培养；l 从人工控制的发酵罐到自动化发酵罐。从人工控制的发酵罐到自动化发酵罐。第32页/共90页第33页/共90

23、页（1）好氧菌（）好氧菌（aerobes） 主要用试管斜面（主要用试管斜面（test-tube slant）、）、培养皿琼脂平培养皿琼脂平板（板（agar plate）及较大型的及较大型的克氏扁瓶（克氏扁瓶（kolle flask）、）、茄茄子瓶等进行平板培养。子瓶等进行平板培养。第33页/共90页第34页/共90页（2）厌氧菌（）厌氧菌（anaerobes） 培养厌氧菌需要特殊的培培养厌氧菌需要特殊的培养装置和特殊的培养基。养装置和特殊的培养基。 用培养厌氧菌的方法主要用培养厌氧菌的方法主要有：有： 高层琼脂柱、厌氧培养皿、高层琼脂柱、厌氧培养皿、Hungate滚管技术滚管技术、厌氧罐厌氧罐

24、（anaerobic jar）技术技术、厌氧手套箱（厌氧手套箱（anaerobic glove box） 。第34页/共90页第35页/共90页（1）好氧菌（）好氧菌（aerobes） 氧的供应是好氧菌生长繁氧的供应是好氧菌生长繁殖的限制因子，为保证溶解氧殖的限制因子，为保证溶解氧浓度，必须增加培养液和氧的浓度，必须增加培养液和氧的接触面或提高氧分压：浅层培接触面或提高氧分压：浅层培养；振荡培养；深层液体培养养；振荡培养；深层液体培养器的底部通入加压空气；对培器的底部通入加压空气；对培养液进行机械搅拌。养液进行机械搅拌。第35页/共90页第36页/共90页（2）厌氧菌（）厌氧菌（anaerob

25、es） 在培养基中加还原剂（如巯在培养基中加还原剂（如巯基乙酸、半胱氨酸、维生素基乙酸、半胱氨酸、维生素C或或庖肉等、铁丝等）；庖肉等、铁丝等）； 用深层培养并或在液面上封用深层培养并或在液面上封以凡士林以凡士林-石蜡层；石蜡层； 放入厌氧罐或厌氧手套箱中放入厌氧罐或厌氧手套箱中培养。培养。第36页/共90页第37页/共90页好氧菌的曲法培养；厌氧好氧菌的曲法培养；厌氧菌菌的堆积培养法的堆积培养法 2、液体培养法（、液体培养法（in liquid medium）好氧菌的浅盘培养好氧菌的浅盘培养（shallow pan cultivation）深层液体培养深层液体培养 发酵罐（发酵罐（ferme

26、nter）第37页/共90页第38页/共90页 生长是微生物与外界环境生长是微生物与外界环境因素共同作用的结果。环境条因素共同作用的结果。环境条件的改变，在一定限度内，可件的改变，在一定限度内，可引起微生物形态、生理、生长引起微生物形态、生理、生长、繁殖等特征的改变。当环境、繁殖等特征的改变。当环境条件的变化超过一定极限，则条件的变化超过一定极限，则导致微生物的死亡。导致微生物的死亡。主要因素：营养条件、理化因素、生物因素主要因素：营养条件、理化因素、生物因素第38页/共90页第39页/共90页 不同微生物的生长温度范不同微生物的生长温度范围有宽有窄，但都有最低生长围有宽有窄，但都有最低生长温

27、度，最适生长温度，最高生温度，最适生长温度，最高生长温度这长温度这3个重要指标，即生个重要指标，即生长温度三基点（长温度三基点（three cardinal point）。）。 把微生物作为一个整体来把微生物作为一个整体来看，其温度的三基点极其宽。看，其温度的三基点极其宽。第39页/共90页第40页/共90页 根据生长温度的范围，根据生长温度的范围，可把微生物分为宽温微生物可把微生物分为宽温微生物和窄温微生物。和窄温微生物。最适生长温度最适生长温度（optimum growth temperature）：）： 某种微生物分裂代时最短某种微生物分裂代时最短或生长速率最高时的培养温度或生长速率最高

28、时的培养温度。第40页/共90页第41页/共90页嗜冷嗜冷微生微生物物兼性嗜兼性嗜冷冷微生物微生物嗜温嗜温微生微生物物嗜热嗜热微生微生物物超嗜超嗜热热微生微生物物第41页/共90页第42页/共90页好氧菌好氧菌（aerobes）厌氧菌厌氧菌（anaerobes）专性好氧菌（专性好氧菌（obligate aerobes） 兼性厌氧菌（兼性厌氧菌（facultative anaerobes） 微好氧菌（微好氧菌（microaerophilic bacteria） 耐氧菌（耐氧菌（aerotolenrant anaerobes）厌氧菌（厌氧菌（anaerobes）第42页/共90页第43页/共90页

29、氧对不同微生物在半固体琼脂柱中生长氧对不同微生物在半固体琼脂柱中生长的影响的影响effect of oxygen concentration on the growth of various bacteria in tubes of semi-solid medium 第43页/共90页第44页/共90页厌氧菌的氧毒害机制厌氧菌的氧毒害机制 超氧化物歧化酶（超氧化物歧化酶（SOD）学说）学说严格厌氧菌无严格厌氧菌无SOD活力，无过氧化氢酶活力；活力，无过氧化氢酶活力；好氧菌有好氧菌有SOD活力，有过氧化氢酶活力；活力，有过氧化氢酶活力；耐氧菌有耐氧菌有SOD活力，有过氧化物酶活力；活力，有过氧

30、化物酶活力；O2+ 2H+H2O2 + O2H2O + 1/2O22H2O过氧化氢过氧化氢酶酶过氧化物过氧化物酶酶SOD第44页/共90页第45页/共90页 微生物作为一个整体来说微生物作为一个整体来说，其生长的，其生长的pH范围极广（范围极广（2 10），少数种类还可以超出此），少数种类还可以超出此范围。但绝大多数微生物的生范围。但绝大多数微生物的生长长pH在在5 9之间，不同微生之间，不同微生物生长的物生长的pH也存在最高、最也存在最高、最适和最低适和最低3个数值。个数值。 第45页/共90页第46页/共90页微生物类微生物类型型pH范围范围举例举例嗜酸微生嗜酸微生物物2.04.0氧化硫硫

31、杆菌、嗜酸热硫氧化硫硫杆菌、嗜酸热硫化叶菌、化叶菌、隐蔽热网菌；隐蔽热网菌；耐酸微生耐酸微生物物3.56.0醋杆菌属、乳杆菌属、多醋杆菌属、乳杆菌属、多类真菌；类真菌；嗜中性嗜中性微生物微生物6.08.0 多数微生物在中性多数微生物在中性pH的环境中生长良好；但多的环境中生长良好；但多数细菌宜偏碱性（数细菌宜偏碱性（pH 8 左左右）；右）； 例如产碱菌属、假单例如产碱菌属、假单胞菌属、根瘤菌属、硝化胞菌属、根瘤菌属、硝化细菌、放线菌等；细菌、放线菌等；嗜碱性嗜碱性微生物微生物嗜盐碱杆菌属、外硫红螺嗜盐碱杆菌属、外硫红螺菌属菌属、某些芽孢杆菌；某些芽孢杆菌；第46页/共90页第47页/共90页

32、 在我们周围的环境中，到在我们周围的环境中，到处都有各种微生物存在，其中有处都有各种微生物存在，其中有一部分是对人类有害的。它们通一部分是对人类有害的。它们通过多种方式传播到合适的基质上过多种方式传播到合适的基质上造成种种危害，所以控制（有害）造成种种危害，所以控制（有害）微生物的生长速率或消灭不需要微生物的生长速率或消灭不需要的微生物，在实际应用中具有重的微生物，在实际应用中具有重要的意义。要的意义。第47页/共90页第48页/共90页 抑制宿主抑制宿主体内的病原体内的病原菌菌杀死所有微杀死所有微生物（包括生物（包括芽孢）芽孢） 杀死病原微杀死病原微生物（营养生物（营养体细胞）体细胞） 抑制

33、霉腐微生物抑制霉腐微生物抑制（抑制（inhibition）：）：生长停止生长停止杀死（杀死（killing）：）：生长能力不可逆丧失生长能力不可逆丧失控制措控制措施施 防腐（防腐（antisepsis） 化疗（化疗（chemotherapy） 消毒（消毒（disinfection） 灭菌（灭菌（sterilization）第48页/共90页第49页/共90页 采用强烈的理化因素使任采用强烈的理化因素使任何物体内外部的一切微生物永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远丧失其生长繁殖能力的措施。例如高温灭菌和辐射灭菌。例如高温灭菌和辐射灭菌。第49页/共90页第50页/共90页 采

34、用较温和的理化因素，采用较温和的理化因素，杀死物体表面或内部一部分对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，人体或动植物有害的病原菌，而对被处理对象基本无害的措而对被处理对象基本无害的措施。施。 例如一些常用的对皮肤、例如一些常用的对皮肤、水果、饮用水进行药剂消毒的水果、饮用水进行药剂消毒的方法和对啤酒、牛奶、果汁等方法和对啤酒、牛奶、果汁等进行的巴氏消毒法。进行的巴氏消毒法。第50页/共90页第51页/共90页 利用某种理化因素完全抑制霉腐微生物的生长繁利用某种理化因素完全抑制霉腐微生物的生长繁殖，即通过制菌作用殖，即通过制菌作用（bacteriostasis）防止食品、生防止食

35、品、生物制品等对象发生霉腐的措施。物制品等对象发生霉腐的措施。低温：冰箱；低温：冰箱； 缺氧：抽真空、充氮缺氧：抽真空、充氮干燥：晒干、烘干；干燥：晒干、烘干； 高渗：盐腌、糖渍高渗：盐腌、糖渍高醇度：用酒泡；高醇度：用酒泡； 高酸度：泡菜；高酸度：泡菜；加防腐剂：苯甲酸、山梨酸加防腐剂：苯甲酸、山梨酸第51页/共90页第52页/共90页 即化学治疗，是指利用具有高选择毒力即对病即化学治疗，是指利用具有高选择毒力即对病原菌具有高度毒力而对宿主基本无毒的化学物质来抑原菌具有高度毒力而对宿主基本无毒的化学物质来抑制宿主体内的病原微生物的生长繁殖，借以达到治疗制宿主体内的病原微生物的生长繁殖，借以达

36、到治疗该宿主传染病的措施。该宿主传染病的措施。 用于化疗的化学物质称为化学治疗剂，有化学合用于化疗的化学物质称为化学治疗剂，有化学合成药物、抗生素、生物药物素和中草药有效成分等。成药物、抗生素、生物药物素和中草药有效成分等。第52页/共90页第53页/共90页 物理灭菌因素的种类物理灭菌因素的种类很多，主要是高温、辐射、很多，主要是高温、辐射、超声波、微波、激光和静电超声波、微波、激光和静电压等。另外通过稀释、过滤压等。另外通过稀释、过滤等物理措施也能除菌。其中，等物理措施也能除菌。其中，高温是最常用、方便、有效高温是最常用、方便、有效的方法。的方法。第53页/共90页第54页/共90页 高温

37、的致死作用，主要是高温的致死作用，主要是引起蛋白质、核酸和脂类等重要引起蛋白质、核酸和脂类等重要生物大分子发生降解或空间结构生物大分子发生降解或空间结构改变，从而变性或破坏。改变，从而变性或破坏。干热灭菌（干热灭菌（dry heat sterilization）湿热灭菌（湿热灭菌（moist heat sterilization） 第54页/共90页第55页/共90页 一种最彻底的干热灭菌法，破坏力很强，应用范一种最彻底的干热灭菌法，破坏力很强，应用范围只局限于接种环、接种针的灭菌或带病原菌的材料围只局限于接种环、接种针的灭菌或带病原菌的材料和动物尸体的烧毁。和动物尸体的烧毁。（1）灼烧法（）

38、灼烧法（incineration） 把金属器械和洗净的玻璃器皿放在电热烘箱中，把金属器械和洗净的玻璃器皿放在电热烘箱中，连续在连续在160下处理下处理2个小时以上，可达到彻底灭菌的个小时以上，可达到彻底灭菌的目的。目的。 （2）烘箱灭菌法（）烘箱灭菌法（dry heat in oven）第55页/共90页第56页/共90页 在相同作用温度和时间下，湿热灭菌比干热灭菌在相同作用温度和时间下，湿热灭菌比干热灭菌更有效，因为蒸汽穿透性力强更有效，因为蒸汽穿透性力强，能破坏保持蛋白质空，能破坏保持蛋白质空间结构和稳定性的氢键，加速变性，而且还存在潜热间结构和稳定性的氢键，加速变性，而且还存在潜热。湿热

39、灭菌对一般营养体和孢子的杀灭条件：湿热灭菌对一般营养体和孢子的杀灭条件： 多数细菌和真菌的营养细胞：多数细菌和真菌的营养细胞：60左右，左右，5-10分钟；分钟； 酵母菌和真菌的孢子：酵母菌和真菌的孢子：80以上，以上， 5-10分钟；分钟； 细菌的芽孢：细菌的芽孢：121，15分钟以上；分钟以上；第56页/共90页第57页/共90页（3）巴氏消毒法（）巴氏消毒法（pasteurization） 是一种低温湿热消毒法，一般是是一种低温湿热消毒法，一般是60-85处理处理15秒秒至至30分钟。具体方法可以分为两类：低温维持法（分钟。具体方法可以分为两类：低温维持法（LTH）是在是在63 维持维持

40、30min，高温瞬时法（，高温瞬时法（HTST）是在）是在72 下保持下保持15s。 专门用于啤酒、牛奶、果酒和酱油等不宜进行高温专门用于啤酒、牛奶、果酒和酱油等不宜进行高温灭菌的液态风味食品或调料的消毒，可杀灭物料中的无灭菌的液态风味食品或调料的消毒，可杀灭物料中的无芽孢病原菌而不影响风味。芽孢病原菌而不影响风味。第57页/共90页第58页/共90页（4）煮沸消毒法（）煮沸消毒法（boiling） 100 下煮沸几分钟。用于饮用水的消毒。下煮沸几分钟。用于饮用水的消毒。（5）间歇灭菌法）间歇灭菌法（intermittent boiling） 将待灭菌的培养基在将待灭菌的培养基在80100 下

41、蒸煮下蒸煮15 60min，然后室温保存或然后室温保存或37 保温过夜，第二天再同法蒸煮并保温过夜，第二天再同法蒸煮并保温过夜，连续重复保温过夜，连续重复3天即可在较低温度下达到彻底灭天即可在较低温度下达到彻底灭菌的效果。用于不耐热培养基的灭菌。菌的效果。用于不耐热培养基的灭菌。第58页/共90页第59页/共90页（6）常规加压蒸汽灭）常规加压蒸汽灭菌法菌法 （normal autoclaving） 也称为也称为“高压蒸汽灭菌法高压蒸汽灭菌法”，操作简便、效果可靠，被，操作简便、效果可靠，被广泛使用。广泛使用。 待灭菌物件放在盛有适量水的加压灭菌锅内，加热煮沸待灭菌物件放在盛有适量水的加压灭菌

42、锅内，加热煮沸，当蒸汽将锅内的空气驱尽，锅盖的阀门关闭后，温度可以，当蒸汽将锅内的空气驱尽，锅盖的阀门关闭后，温度可以上升到上升到100 以上，达到较好的灭菌效果。以上，达到较好的灭菌效果。 一般条件是一般条件是121，15分钟或分钟或115，30分钟。分钟。第59页/共90页第60页/共90页（7）连续加压灭菌）连续加压灭菌 （continuous autoclaving ） 也称也称“连消法连消法”， 用于大型发酵厂的大批用于大型发酵厂的大批培养基灭菌。培养基灭菌。 让培养基在管道的流动过程中快速升温、让培养基在管道的流动过程中快速升温、维持和冷却，然后流进发酵罐。维持和冷却，然后流进发酵

43、罐。 一般条件是一般条件是135-150，5-15秒。秒。第60页/共90页第61页/共90页十倍致死时间（十倍致死时间（decimal reduction time，DRT）：）： 在一定温度条件下，微生物数量十倍减少所需要的时间在一定温度条件下，微生物数量十倍减少所需要的时间。热致死时间（热致死时间（thermal death time，TDT）：）： 在某温度下，杀死某微生物的水悬浮液群体所需的最短在某温度下，杀死某微生物的水悬浮液群体所需的最短时间。时间。热致死温度（热致死温度（thermal death point，TDP）：）： 在在10min内，杀死某微生物的水悬浮液群体所需的最

44、内，杀死某微生物的水悬浮液群体所需的最低温度。低温度。第61页/共90页第62页/共90页l 灭菌物体含菌量灭菌物体含菌量l 灭菌锅内空气排除的程度灭菌锅内空气排除的程度l 灭菌对象的灭菌对象的pHl 灭菌对象的体积灭菌对象的体积l 加热与散热的速度加热与散热的速度第62页/共90页第63页/共90页 能够制菌和杀菌的化学物能够制菌和杀菌的化学物质很多，有生物合成的天然产质很多，有生物合成的天然产物，也有人工合成的化合物。物，也有人工合成的化合物。 根据对宿主细胞毒力的选根据对宿主细胞毒力的选择性，可以分为表面消毒剂和择性，可以分为表面消毒剂和抗代谢药物、抗生素、抗代谢药物、抗生素、 生物药生

45、物药物素两大类。物素两大类。第63页/共90页第64页/共90页评价化学物质的药效和毒性的评价化学物质的药效和毒性的3个主要指标个主要指标最低抑制浓度（最低抑制浓度（minimum inhibitory concentration，MIC）：一定条件下，某化学药剂抑制指定微生物的最低浓度。一定条件下，某化学药剂抑制指定微生物的最低浓度。半致死剂量（半致死剂量（50% lethal dose，LD50）：一定条件下，某一定条件下，某化学药剂能杀死化学药剂能杀死50%试验生物时的剂量。试验生物时的剂量。最低致死剂量（最低致死剂量（minimum lethal dose，MLD）：一定条件一定条件下

46、，某化学药剂能引起试验生物群下，某化学药剂能引起试验生物群100%死亡率的最低剂量死亡率的最低剂量。第64页/共90页第65页/共90页药效测定方法药效测定方法 最低抑制浓度试验（液体培养法）最低抑制浓度试验（液体培养法）第65页/共90页第66页/共90页药效测定方法药效测定方法 抑菌圈（抑菌圈（zone of inhibition）试验试验 （平板培养法）（平板培养法）第66页/共90页第67页/共90页 是指对一切活细胞都有毒性，不能用于活细胞或机是指对一切活细胞都有毒性，不能用于活细胞或机体内治疗用的化学药剂。体内治疗用的化学药剂。 为比较各种表面消毒剂的相对杀菌强度，常用在临为比较各

47、种表面消毒剂的相对杀菌强度，常用在临床上最早使用的消毒剂床上最早使用的消毒剂 石炭酸作为比较标准。石炭酸作为比较标准。 石炭酸系数（石炭酸系数（phenol coefficient，P.C.）：）：指在一定时间内被试药剂能杀死全部供试菌的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的比率。一般规定处理时间为10分钟，供试菌分钟，供试菌为为Salmonella typhi（伤寒沙门氏菌）。伤寒沙门氏菌）。 第67页/共90页第68页/共90页常用消毒剂按杀菌作用强弱可分为常用消毒剂按杀菌作用强弱

48、可分为3大类：大类： 1、高效消毒剂：过氧乙酸和含氯消毒剂等。、高效消毒剂：过氧乙酸和含氯消毒剂等。2、中效杀毒剂：乙醇、碘伏（强力碘）、碘酊和煤酚皂液、中效杀毒剂：乙醇、碘伏（强力碘）、碘酊和煤酚皂液（来苏儿）等。（来苏儿）等。3、低效消毒剂：氯已定（洗必泰）、苯扎溴胺（新洁尔灭、低效消毒剂：氯已定（洗必泰）、苯扎溴胺（新洁尔灭）、玉洁新（三氯散）和高锰酸钾等。）、玉洁新（三氯散）和高锰酸钾等。 杀菌能力越强的消毒剂，其刺激性、毒性和腐蚀性往杀菌能力越强的消毒剂，其刺激性、毒性和腐蚀性往往也随之增大。在家庭中一般是使用中效和低效的消毒剂往也随之增大。在家庭中一般是使用中效和低效的消毒剂。第6

49、8页/共90页第69页/共90页化学消毒剂的作用机制主要有化学消毒剂的作用机制主要有3个方面：个方面：1、改变细胞膜通透性：表面活性剂、酚类及醇类、改变细胞膜通透性：表面活性剂、酚类及醇类 。2、蛋白变性或凝固、蛋白变性或凝固失去生物活性，导致细菌死亡失去生物活性，导致细菌死亡：如乙醇、：如乙醇、大多数重金属盐、氧化剂、醛类、染料和酸碱等。大多数重金属盐、氧化剂、醛类、染料和酸碱等。3、改变蛋白与核酸功能基团，、改变蛋白与核酸功能基团，使菌体酶蛋白失去酶的活性使菌体酶蛋白失去酶的活性： 某些氧化剂和重金属盐类能与细菌的某些氧化剂和重金属盐类能与细菌的-SH基结合并使之失去基结合并使之失去活性。

50、活性。第69页/共90页第70页/共90页 又称代谢拮抗物或代谢类似物，是一类在化学结构又称代谢拮抗物或代谢类似物，是一类在化学结构上与生物体所必需的代谢物很相似，并可干扰正常代谢上与生物体所必需的代谢物很相似，并可干扰正常代谢活动的化学物质。有良好的选择毒力，是重要的化学治活动的化学物质。有良好的选择毒力，是重要的化学治疗剂。疗剂。叶酸对抗物（磺胺）；嘌呤对抗物（叶酸对抗物（磺胺）；嘌呤对抗物（6-巯基嘌呤）；巯基嘌呤）；苯丙氨酸对抗物（对氟苯丙氨酸）；苯丙氨酸对抗物（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）；胸腺嘧啶对抗物（胸腺嘧啶对抗物（5-溴胸腺嘧啶）。溴

51、胸腺嘧啶）。第70页/共90页第71页/共90页 磺胺药物是最早发现，也是最常见的化学疗剂，抗菌谱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。对大多数革兰氏阳性细菌（如广，能治疗多种传染性疾病。对大多数革兰氏阳性细菌（如肺炎球菌、溶血性链球菌等），某些革兰氏阴性细菌（如痢肺炎球菌、溶血性链球菌等），某些革兰氏阴性细菌（如痢疾杆菌、脑膜炎球菌、流感杆菌等），对放线菌也有一定的疾杆菌、脑膜炎球菌、流感杆菌等），对放线菌也有一定的作用。作用。 1934年，德国年，德国I. G. Farben染料厂的染料厂的G. Domagk发现用一种红色染料（发现用一种红色染料（pro

52、ntosil）给小白鼠静脉注射，可治疗因链球菌引起的感给小白鼠静脉注射，可治疗因链球菌引起的感染，但在体外却无作用。染，但在体外却无作用。1935年，进一步证年，进一步证明明prontosil对人的链球菌病也有效。后来法对人的链球菌病也有效。后来法国人国人Trefouel和英国人和英国人Fuller发现发现 prontosil在在体内转化成了具有抑菌作用的磺胺。体内转化成了具有抑菌作用的磺胺。第71页/共90页第72页/共90页 磺胺的结构与细菌的一种生长因子对氨基苯甲酸（磺胺的结构与细菌的一种生长因子对氨基苯甲酸（PABA）类似，很多细菌需要外界提供类似，很多细菌需要外界提供PABA合成重要

53、的辅酶四氢叶合成重要的辅酶四氢叶酸；人体缺乏自行合成四氢叶酸的相关酶，必须直接摄取为酸；人体缺乏自行合成四氢叶酸的相关酶，必须直接摄取为营养物质。营养物质。 第72页/共90页第73页/共90页 是一类由某些生物合成的次是一类由某些生物合成的次级代谢产物或其人工衍生物，它级代谢产物或其人工衍生物，它们在很低浓度时就能抑制或影响们在很低浓度时就能抑制或影响它种生物的生命活动，它种生物的生命活动， 可作为优可作为优良的化学治疗剂。良的化学治疗剂。l Fleming1929年发现第一种广泛用于医疗的年发现第一种广泛用于医疗的抗生素抗生素-青霉素；青霉素；l 至今已找到上万种新抗生素，合成了近至今已找

54、到上万种新抗生素，合成了近10万万种半合成抗生素，但其中在临床上常用的仅几种半合成抗生素，但其中在临床上常用的仅几十种。十种。第73页/共90页第74页/共90页 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； 抑制蛋白质合成；抑制蛋白质合成； 抑制核酸复制和转录等。抑制核酸复制和转录等。（1）抗生素的作用部位）抗生素的作用部位第74页/共90页第75页/共90页抑制细胞壁合成：青霉素、头孢霉素、杆菌肽和抑制细胞壁合成：青霉素、头孢霉素、杆菌肽和万古霉素等；万古霉素等；破坏细胞破坏细胞膜：多粘膜：多粘菌素菌素 抑制蛋白质合成：氯抑制蛋白质合成：氯霉素、霉素、红霉素、四环

55、素、链红霉素、四环素、链霉素；霉素； 抑制细核酸复制和抑制细核酸复制和转录：喹诺酮、利转录：喹诺酮、利福平等；福平等；第75页/共90页第76页/共90页第76页/共90页第77页/共90页 由于不同微生物之间的细胞化学结构和代谢的差异，由于不同微生物之间的细胞化学结构和代谢的差异，不同的抗生素的抗菌谱各异。不同的抗生素的抗菌谱各异。分枝杆分枝杆菌菌四环四环素素链霉链霉素素青霉青霉素素异烟异烟肼肼无环鸟无环鸟苷苷第77页/共90页第78页/共90页（2）微生物的抗药性（）微生物的抗药性（antibiotic resistance）第78页/共90页第79页/共90页抗性产生的原因可能是：抗性产

56、生的原因可能是： 细胞质膜透性改变；细胞质膜透性改变； 药物作用靶改变；药物作用靶改变； 合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； 第79页/共90页第80页/共90页避免出现细菌的耐药性的措施：避免出现细菌的耐药性的措施： 第一次使用的药物剂量要足；第一次使用的药物剂量要足； 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； 不同的抗生素（或与其他药物）混合使用；不同的抗生素（或与其他药物）混合使用； 对现有抗生素进行改造；对现有抗生素进行改造； 筛选新的更有效的抗生素；筛选新的更有效的抗生素；第80页/共90页第81页/共90页本章小结本章小结 测定生长的方法很多，分为计数和测生物量测定生长的方法很多，分为计数和测生物量两类，适用于不同类型的微生物和工作要求；两类，适用于不同类型的微生物和工作要求； 典型生长