《微生物学教程》(第二版)课件1

第6章微生物的生长及其控制第1节测定生长繁殖的方法第2节微生物的生长规律第3节影响微生物生长的主要因素第4节微生物培养法概论第5节有害微生物的控制1a第6章微生物的生长及其控制第1节测定生

微生物不论在自然条件下还是在人为条件下发生作用，都需要达到一定的数量才能实现。

微生物生长的定义是指微生物个体数目的增加，即繁殖。

微生物死亡的定义是指细胞永久失去繁殖的能力。2a微生物不论在自然条件下还是在人为条件下第1节测定生长繁殖的方法一、测生长量（一）直接法测细胞干重测细胞湿重（二）间接法比浊法测生理指标3a第1节测定生长繁殖的方法3a二、计个体数（一）直接法用计数板在光学显微镜下直接观察并计数。4a二、计个体数4a

荧光染料染色：活菌为绿色，死菌为红色5a荧光染料染色：活菌为绿色，死菌为红色5a（二）间接计数法比法浊平板菌落计数法（1）浇注平板法（pourplate）（2）涂布平板法（spreadplate）厌氧菌的菌落计数滚管培养法（教材P168）6a（二）间接计数法6a7a7a第2节微生物的生长规律一、微生物的个体生长和同步生长研究单细胞微生物的个体生长很困难。1、同步培养（synchronousculture）：

使某一群体中的所有个体细胞尽可能都处于同样的细胞生长和分裂周期的培养方法。2、同步生长（synchronousgrowth）：某细胞群体中所有个体细胞处于分裂步调一致的生长状态。8a第2节微生物的生长规律8a获得同步生长的方法（1）环境条件诱导法（2）机械筛选法膜洗脱法薄膜洗脱法收集的大肠杆菌在葡萄糖基础培养基中的同步生长。9a获得同步生长的方法膜洗脱法薄膜洗脱法二、单细胞微生物的典型生长曲线（同步，封闭）单细胞微生物的典型生长曲线10a二、单细胞微生物的典型生长曲线（同步，封闭）11a11a（一）延滞期（lagphase）培养开始最初细胞数目没有增加的一段时期。特点：生长速率常数为零，但合成代谢十分活跃。细胞形态变大或增长。细胞内RNA（尤其是rRNA）含量增高。对外界不良条件反应敏感。生长速率常数（R）：单位时间内细胞数目或细胞量的变化。12a（一）延滞期（lagphase）生长速率常数（R）：单位时影响延滞期长短的主要因素（1）菌种生长快的菌比生长缓慢的菌延滞期短。（2）接种菌菌龄采用对数生长期的菌作为接种菌可缩短延滞期。（3）接种量适当提高接种量可缩短延滞期。（4）培养基成分营养丰富，与种子培养条件接近的培养基可缩短延滞期。13a影响延滞期长短的主要因素13a（二）指数期（对数生长期）（exponentialphase）紧接延滞期后细胞数目以几何级数增长的一段时期。特点：生长速率常数R最大，代时G最短。细胞进行平衡生长。酶系活跃，代谢旺盛。代时（G）：1个细胞分裂为2个所需要的时间。14a（二）指数期（对数生长期）（exponentialphas影响指数期微生物代时长短的主要因素：菌种原核比真核短，小的真核比大的真核短。营养成分营养物浓度生长限制因子（growth-limitedfacter）4.培养温度（教材表6-1）15a影响指数期微生物代时长短的主要因素：15a（三）稳定期（stationaryphase）是在对数生长之后细胞群体进入的生长与死亡处于动态平衡的一段时期。特点：生长速率常数R=0菌体产量达到最高某些细胞开始启动一些特殊的代谢途径:形成芽孢，形成贮存颗粒，形成次级代谢产物。16a（三）稳定期（stationaryphase）16a稳定期到来的原因：营养物质的耗尽。营养物比例失调。有害代谢产物的积累。pH、氧化还原势等条件越来越不适宜。17a稳定期到来的原因：17a（四）衰亡期（declinephase,deathphase）整个群体生长速率R为负值的时期。特点：个体死亡速度超过新生速度，R为负值。细胞形态发生多形化。细胞开始自溶。产生衰亡期的主要原因：环境对继续生长越来越不利。18a（四）衰亡期（declinephase,deathpha三、微生物的连续培养连续培养的目的长时间地保持微生物的对数生长状态以提高经济效益。连续培养的方式恒浊器恒化器单级多级单级多级19a三、微生物的连续培养单级单级19a20a20a21a21a连续培养的利弊利：高效节约，自控，产品质量稳定弊：菌种易退化，易污染，营养物利用率低于单批培养。4.连续培养时间是有限制的四、微生物的高密度培养自学教材P159-16022a连续培养的利弊四、微生物的高密度培养22a第3节影响微生物生长的主要因素影响微生物生长的因素很多，但主要的因素有4个：水分、温度、氧气和pH值。23a第3节影响微生物生长的主要因素影响微一、水分对微生物生长的影响水活度水活度（wateractivity，aw）：它表示在天然或人工环境中，微生物可实际利用的自由水或游离水的含量。aw=PP0（教材P93）农业土壤中的aw一般在0.9—1之间。24a一、水分对微生物生长的影响P（教材P93）农业土壤中的aw生长最低aw细菌一般：0.90—0.98嗜盐菌：0.75（约5.5MNaCl）酵母菌一般：0.87—0.91高渗酵母：0.61—0.65鲁氏酵母：0.60霉菌一般：0.80—0.87耐旱菌：0.65—0.75双孢旱霉：0.6025a生长最低aw细菌一般：0.90—0.98酵母菌一般：0.调剂溶质（compatiblesolutes）

生活在水活度低（渗透压高）的环境中的微生物如何获得水分（细胞处于正态水平衡positivewaterbalance）？

靠提高细胞内部溶质的浓度：（1）泵入无机离子（2）合成或提高某种有机溶质的浓度（直接合成或从环境中积累）。

26a调剂溶质（compatiblesolutes）26a

用来调节细胞内水活度或溶质浓度的溶质叫调剂溶质（compatiblesolutes）。它必须不阻碍细胞内其他生化过程。细胞内调剂溶质的浓度取决于外部溶质浓度。每种生物合成或积累调剂溶质的最大量是由每种生物的基因决定的一种特性。这决定了不同的生物对水活度的不同耐受性。27a27a

微生物的调剂溶质

微生物

积累的主要溶质

生长最低aw细菌甜菜碱，脯氨酸（G+）0.97-0.90淡水蓝藻蔗糖，海藻糖0.98海水蓝藻α-葡萄糖基甘油0.92盐湖蓝藻甜菜碱0.90-0.75嗜盐厌氧甜菜碱，ectoine，海藻糖0.90-0.75光合细菌极端嗜盐古菌

KCl

0.75和一些细菌28a

微生物的调剂溶质

微生物

积累的主要溶质

生长最低aw海洋藻类甘露醇，各种糖苷，0.92

脯氨酸，二甲基巯基丙酸杜氏藻甘油0.75(嗜盐绿藻)耐干旱酵母甘油0.83-0.62耐旱丝状真菌甘油0.72-0.61杜氏藻:Dunaliella29a

微生物中几种主要的有机调剂溶质甜菜碱海藻糖蔗糖甘油甘露醇二甲基巯基丙酸30a微生物中几种主要甜菜碱海藻糖蔗糖甘油甘露醇二甲基巯基丙酸30二、温度对微生物生长的影响微生物生长的三个温度常数——温度三基点最低生长温度（minimumtemperature）

最适生长温度（optimumtemperature）

最高生长温度（maximumtemperature）

三基点对于每种微生物一般是其特有的，但又不完全固定，它们能被其他的环境因子轻微地改变，尤其是生长的培养基质对基本温度的影响大。

31a二、温度对微生物生长的影响31a最低生长温度：在此温度下，生长不会发生。细胞膜不能保持流动状态，影响营养物质的运输和质子动力的形成。最高生长温度：超过这一温度，不可能生长。高温使一些分子失活，细胞膜破裂。最适生长温度：生长最快。32a最低生长温度：在此温度下，生长不会发生。32a33a33a微生物生长的温度范围根据微生物的最适温度可将它们划分为4大群：（1）嗜冷菌（psychrophiles）Topt≤15℃

永久寒冷的地区。（2）嗜温菌（mesophiles）Topt≤45℃

温血动物，热带与温带土壤、水域。（3）嗜热菌（thermophiles）

很热的环境中：堆肥。Topt＞45℃（4）超嗜热菌（hyperthermophiles）Topt＞80℃

极端热的环境：火山口，硫磺热泉，自燃煤堆。34a微生物生长的温度范围34aGrowthrate35aGrowthrate35a3.嗜冷菌冷适应的分子机理酶在冷的条件下能发挥最佳功能。膜中含有较高浓度的不饱和脂肪酸4.嗜热菌热适应的分子机理酶和其他蛋白质对热的稳定性更高，在高温有最好的功能（增加盐桥、大量的疏水内核）。

细胞内特殊的溶质（环2,3-二磷酸甘油）。细胞内存在大量的分子伴侣。膜中含饱和脂肪酸、植烷和醚形成的单层膜。

36a3.嗜冷菌冷适应的分子机理36a三、氧气对微生物生长的影响1.按照微生物与氧的关系，可将它们分为2大类：

好氧微生物（aerobes）

厌氧微生物（anaerobes）2大类又可进一步分为5类：专性好氧（obligateorstrictaerobes）兼性厌氧（facultativeanaerobes）微好氧（microaerophilicbacteria）耐氧菌（aerotolerantanaerobes）专性厌氧菌（obligateanaerobes）好氧

厌氧37a三、氧气对微生物生长的影响好氧厌氧37a5类细菌在含有巯基乙醇的培养基中的生长和分布。

38a5类细菌在含有巯基乙醇的培养基中的生长和分布。3氧的毒性形式的产生和消除

羟自由基（OH·）

超氧化物（O2-）

单一态氧（‥O2）

过氧化氢（H2O2）在呼吸过程中O2还原成H2O中产生的不可逆副产物氧的毒性形式：39a氧的毒性形式的产生和消除在呼吸过程中O2还原成H2O中产生的（1）过氧化氢（hydrogenperoxide，H2O2）O2氧化黄素蛋白无一例外地要产生一种有毒的化合物——H2O2O2+e-+H+H2O2

FPH2O2+H2O22H2O+O2CatalaseH2O2+NADH+H+2H2O+NAD+Peroxidase过氧化氢酶

过氧化物酶40a（1）过氧化氢（hydrogenperoxide，H2O2（2）超氧化物（superoxide，O2-）由H2O2的氧化作用以及其他酶（黄素蛋白，Q，铁硫蛋白）催化的氧化作用或加氧作用产生。

2O2-

+2H+O2+H2O2超氧化物岐化酶（SOD）2H2O22H2O+O2过氧化氢酶（catalase）

O2+e-O2-

FP，FeS,Q等41a（2）超氧化物（superoxide，O2-）超氧化物岐（3）羟自由基（hydroylradical，OH·）由离子辐射产生，少量的羟自由基可由于细胞内H2O2的积累而产生：

H2O2+e-+H+H2O+OH·42a42a（4）单一态氧（singletoxygen，‥O2）

能量很高，外围电子高度活化。产生方式：光化学反应（细胞含光敏色素P）：P+hvP*P*+O2‥O2

生物化学反应：各种过氧化物酶。

类胡萝卜素能淬灭单一态氧。43a（4）单一态氧（singletoxygen，‥O2）43a小结：毒性氧形式的产生O2+e-O2-O2-+e-+2H+H2O2H2O2+e-+H+OH·OH·+e-+H+H2OO2+光+光敏色素过氧化物酶

‥O244a小结：O2+光+光敏色素‥O244a有毒氧的消除：超过氧化物岐化酶酶

superoxidedismutase2O2-

+2H+O2+H2O2过氧化氢酶catalaseH2O2+H2O22H2O+O2过氧化物酶peroxidaseH2O2+NADH+H+2H2O+NAD+

类胡萝卜素淬灭单一态氧45a有毒氧的消除：45a四、pH值对微生物生长的影响

每一种生物都有一生长的pH值范围，一般有相当固定的最佳pH值。

绝大多数自然环境的pH值在5—9之间。

只有少数生物能在低于2或高于10的pH中生长。46a四、pH值对微生物生长的影响46a47a47a真菌最适pH≤5细菌最适pH一般为中性6.0—7.5放线菌最适pH7.0—8.048a48a专性嗜酸菌（obligateacidophilicbacteria）在pH2.0—4.0生长，但不能在中性条件下生长。专性嗜酸菌的细胞膜在中性pH时溶解，细胞裂解死亡。专性嗜酸菌包括：硫杆菌属（Thiobacillus），硫化叶菌（Sulfolobus），嗜热支原体（Thermoplasm）等。49a专性嗜酸菌（obligateacidophilicbac嗜碱微生物（alkaliphilicmicroorganisms）

生长最适pH10—11，在中性条件下不生长。嗜碱微生物包括：细菌：芽孢杆菌，外硫红螺菌（Ectothiorhodospira）放线菌：链霉菌，棒状杆菌蓝细菌古细菌真菌参阅《土壤与环境微生物学》第20章50a嗜碱微生物（alkaliphilicmicroorgani必须记住：这里讲的pH值是指外部pH值，细胞内的pH值一般都是保持中性左右的。在极端嗜酸或极端嗜碱菌中，细胞内的pH值可能比中性偏移1—1.5pH单位。大多数微生物的最适pH是在6—8之间，它们叫嗜中性微生物，细胞质pH保持中性或与中性非常接近。51a必须记住：51a缓冲剂（Buffers）

培养基中常需要加缓冲剂来维持pH的相对稳定。缓冲剂的有效pH范围很窄。不同的pH范围需要不同的缓冲剂。磷酸盐（常用KH2PO4）是接近中性的pH（6-7.5）范围的极好的缓冲剂52a缓冲剂（Buffers）52a第4节微生物培养法概论一、实验室培养法（一）固体培养法1、好氧菌的固体培养琼脂平板，试管斜面，克氏扁瓶。2、厌氧菌的固体培养（1）高层琼脂柱（4）厌氧罐（2）厌氧培养皿（5）厌氧手套箱（3）亨盖特滚管技术53a第4节微生物培养法概论53a厌氧菌的分离：稀释摇管法54a厌氧菌的分离：稀释摇管法54a55a55a56a56a57a57a58a58a（二）液体培养法1、好氧菌的液体培养在液体培养中，氧的供应始终是好氧菌生长繁殖的限制因子。提高氧浓度的措施有：（1）浅层液体静止培养（2）摇瓶培养（3）深层液体底部通气（4）对培养液进行机械搅拌59a（二）液体培养法59a2、好氧菌液体培养法（1）试管液体培养（2）三角瓶浅层液体培养（3）摇瓶培养（4）台式发酵罐3、厌氧菌的液体培养法（1）在培养液中加入还原剂：巯基乙醇，半胱氨酸，VC，疱肉。（2）将培养物放入厌氧罐或厌氧手套箱中。（3）在液面封上石蜡油，凡士林-石蜡油。60a2、好氧菌液体培养法60a二、生产实践中培养微生物的装置（一）固态培养法1、好氧菌的曲法培养2、厌氧菌的堆积培养（二）液体培养法1、浅盘培养2、深层液体通气培养发酵罐61a二、生产实践中培养微生物的装置61a62a62a63a63a第5节有害微生物的控制一、几个基本概念控制害菌的措施杀灭抑制灭菌——彻底杀灭（一切微生物）消毒——部分杀灭（仅杀灭病原菌）防腐——抑制霉腐微生物化疗——抑制宿主体内的病原菌sterilizationdisinfectionantisepsischemotherapy64a第5节有害微生物的控制控制害菌二、物理灭菌因素的代表——高温

高温，辐射，超声波，微波，激光，静高压。过滤。（一）高温灭菌的种类高温灭菌干热灭菌湿热灭菌灼烧烘箱内热空气灭菌法常压加压：常规加压灭菌，连续加压灭菌巴氏消毒法煮沸消毒法间歇灭菌法65a二、物理灭菌因素的代表——高温高温灭菌干热灭菌灼烧常压巴氏消1、干热灭菌（dryheatsteriliazayion）

灼烧（烧红）——接种环、针烘箱（150-170℃，1-2h）——干燥培养皿、移液管等玻璃器皿2、湿热灭菌（moistheatsterilization）

用100℃以上的加压蒸汽进行灭菌。（1）常规加压蒸气灭菌法（normalautoclaving）121℃（1kg/cm2）15-20min115℃（0.7kg/cm2）30-35min66a1、干热灭菌（dryheatsteriliazayion（2）连续加压蒸气灭菌（continuousautoclaving）

仅用于大型发酵厂的大批培养基灭菌。让培养基在管道的流动过程中快速升温（135—140℃）、维持（5—15s）和冷却，然后流进发酵罐。（3）间歇灭菌（fractionalsterilization,tyndallization）

适用于不耐热的培养基的灭菌。80—100℃，15—60min。37℃保温过夜。重复3天67a（2）连续加压蒸气灭菌（continuousautocla（4）巴氏消毒法（pasteurization）

专用于液态风味食品或调料。60—63℃30minLTH72℃15sHTST（5）煮沸消毒法100℃数分钟。热死时间（thermaldeathtime）热死温度（thermaldeathpoint）68a（4）巴氏消毒法（pasteurization）热死时间（t（二）影响加压蒸气灭菌效果的因素1、灭菌物体含菌量含菌量越高，需要的灭菌时间越长。2、灭菌锅内空气排除程度3、灭菌对象的pH值pH＜6.0时，微生物易死pH60.-8.0时，不易死亡4、灭菌对象的体积69a（二）影响加压蒸气灭菌效果的因素69a（三）高温对培养基成分的有害影响及其防止1、有害影响形成沉淀破坏营养改变pH2、防止方法分别灭菌低压间歇灭菌过滤除菌其他方法70a（三）高温对培养基成分的有害影响及其防止2、防止方法70a三、化学杀菌剂、消毒剂和治疗剂化学因素表面消毒剂化学治疗剂液体气体抗代谢药物：黄胺抗生素生物药物素71a三、化学杀菌剂、消毒剂和治疗剂化学因素表面消毒剂化学治疗（一）表面消毒剂（二）化学治疗剂化学治疗（chemotherapy）：是应用对寄生生物有专门作用的化学合成药物，这种药物能够杀死寄生物或抑制寄生物在机体内增殖，而对宿主没有或很小毒性。化学治疗剂（chemotherapeutant）：用于化学治疗的化学物质。包括化学合成的药物，抗生素等。自学教材178-182页72a（一）表面消毒剂自学教材178-182页72a73a73a化学治疗剂对微生物的作用范围74a化学治疗剂对微生物的作用范围74a75a75a氮二烯五环，吡咯多烯（烃）亚胺环己酮，放线菌酮76a氮二烯五环，吡咯多烯（烃）亚胺环己酮，放线菌酮76a77a77a抗生素（antibiotics）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干扰它种生物的生命活动。78a抗生素（anti2、产抗生素的生物种类大多数抗生素是三种主要的微生物：细菌、放线菌和丝状真菌的次级代谢产物。只有少数抗生素是较高级的真菌、藻类和植物所产生，而且这些抗生素都普遍具有较低的抗菌活性和较低的专一性。放线菌产生了数量最多、品种最多的抗生素。细菌产生的抗生素大多为多肽类。粘细菌研究较少，但已经显示出产生抗生素的频率很高。《抗生素——多学科研究入门》[美]GiancarloLancini编，王以光译，人民卫生出版社，199879a2、产抗生素的生物种类《抗生素——多学科研究入门》[美]Gi3、抗生素的作用部位（靶位）（1）细胞壁（2）细胞膜（3）特殊代谢过程（4）核糖体（5）DNA（6）RNA的合成80a3、抗生素的作用部位（靶位）80a4、抗细菌的抗生素81a4、抗细菌的抗生素81a（1）青霉素——主要抗G+青霉素G：对G+菌有强效，对G-菌效果差一点，对酸敏感，对青霉素酶敏感。6-APA82a（1）青霉素——主要抗G+青霉素G：对G+菌有强效，对G-菌青霉素V：比青霉素G对酸稳定氨苄青霉素：对酸稳定，抗G+和G-。羧苄青霉素：抗G-，对酸稳定，吸收差。83a青霉素V：比青霉素G对酸稳定氨苄青霉素：对酸稳定，抗G+和甲氧西林：抗青霉素酶，效果不如青霉素G，对酸不稳定。Ticarcillin：类似羧苄青霉素，但对假单胞菌更有效。84a甲氧西林：抗青霉素酶，效果不如Ticarcillin：类似羧红霉素erythromicin

（2）红霉素——主要抗G+是最常用的大环内脂类抗生素，由红霉素链霉菌（Streptomycinerythraeus）产生。与核糖体50S亚基作用，抑制蛋白质的合成。对军团菌尤其有效。85a红霉素erythromicin（2）红霉素——

（3）链霉素——抗G—菌为主，也抗结核分枝杆菌。链霉素，卡那霉素（kanamycin），庆大霉素（gentamycin），新霉素（neomycin）等都是氨基苷类抗生素。过去临床上常用来抗G-细菌，现在一般作为保留药物，只有当其他抗生素无效时才起用。链霉素与细菌30S亚基反应，抑制细菌蛋白质的合成。86a（3）链霉素——抗G—菌为主，也抗结核分枝杆菌。86a链霉素streptomycin链霉胍链霉糖与30S亚基反应，抑制蛋白质的合成。87a链霉素streptomycin链霉胍链霉糖与30庆大霉素Gentamicin庆大霉素由紫红小单胞菌Micromonosporapurpurea

产生。抗G+和G-。88a庆大霉素Gentamicin庆大霉素88a（4）万古霉素——抗G+和G-。万古霉素（vancomycin）由东方链霉菌Streptomycinorientalis产生。阻断新生肽聚糖单位的聚合，抑制细菌细胞壁的合成。89a（4）万古霉素——抗G+和G-。万古霉素（vancomyci（5）头孢霉素——抗G+和G-。

头孢霉素（Cephalosporins）从真菌顶头孢霉（Cephalosporiumacremonium）中发现。抗菌谱广，一般需注射。7-氨基头孢霉素烷酸第一代头孢对G+菌疗效好。90a（5）头孢霉素——抗G+和G-。7-氨基头孢霉素烷酸第二代头孢对G+菌疗效好，对很多G-菌疗效也好。91a第二代头孢对G+菌疗效好，对很多G-菌疗效也好。91a第三代头孢对许多G-菌（如铜绿假单胞菌）具有抗性且不被内酰胺酶所破坏，常能达到中枢神经系统。92a第三代头孢对许多G-菌（如铜绿假单胞菌）具有抗性且不被内酰胺（6）广谱抗生素——氯霉素，四环素，金霉素，土霉素氯霉素Chloramphenicol氯霉素（Chloramphenicol）：最早由委内瑞拉链霉菌Streptomycinvenezuelae生产，现由化学合成。毒性大，只在不得已时应用。93a（6）广谱抗生素——氯霉素，四环素，金霉素，土霉素四环素（Tetracycline）：由链霉菌产生，或由半合成而来。主要是抑菌。高剂量会产生恶心、腹泻、小儿黄牙，并对肝肾造成损害。94a四环素（Tetracycline）：94a5、抗真菌的抗生素95a5、抗真菌的抗生素95a

（1）与麦角甾醇结合——多烯烃（polyene）类抗生素

两性霉素B（AmphotericinB）制霉菌素（Nystatin）

作用机制：与细胞膜上麦角甾醇结合，破坏细胞膜的结构，影响细胞膜的透性，使细胞裂解。疗效与副作用相当。仅用于危及生命的感染。都由链霉菌产生96a（1）与麦角甾醇结合——多烯烃（polyene）97a97a（2）抑制麦角甾醇合成——吡咯类（azole）抗生素和丙烯胺（allylamines）咪唑（imidazole）

酮康唑（Ketoconazole）

作用机制：抑制麦角甾醇的合成，使细胞裂解。几乎没有严重的副作用，具有广谱的抗真菌效果。一般用于表面感染。98a（2）抑制麦角甾醇合成——吡咯类（azole）抗生素98a咪康唑99a咪康唑99a酮康唑100a酮康唑100a（3）其他抗真菌药物

灰黄霉素（Griseofulvin）：

由青霉菌产生。抑制细胞分裂，抑制蛋白质和核酸的合成。口服，治疗慢性皮肤真菌感染。101a（3）其他抗真菌药物101a5-氟胞嘧啶：化学合成。使RNA失去功能。是一种有效的抗真菌药物。用于治疗绝大多数系统真菌感染。副作用：红疹，腹泻，恶心，贫血，肝损伤。102a5-氟胞嘧啶：102aPolyoxins（多氧菌素）：抑制几丁质的合成从而抑制真菌细胞壁的合成。在临床上尚未使用。长春花碱（vinblastine

）长春花新碱（vincristine）103aPolyoxins（多氧菌素）：103a6、抗生素的活力单位抗生素的活力单位称为抗生素的效价（titre）。抗生素效价一般用“单位”表示。各种抗生素的1mg游离碱=1000单位最低抑制浓度（minimuminhibitoryconcentration）：在一定条件下，某化学药剂抑制特定微生物的最低浓度。是评定某化学药物药效强弱的指标。104a6、抗生素的活力单位104a

最低抑菌浓度(MIC)的测定105a最低抑菌浓度(MIC)的测定105a

抑菌圈106a抑菌圈106a7、半合成抗生素对天然抗生素的结构进行人为的改造后的抗生素叫做半合成抗生素。8、微生物的抗药性（1）阻止药物进入改变细胞膜的透性；改变药物的透性（2）将进入细胞内的药物破坏或排出细胞（3）改变药物作用的靶子（4）形成“救护途径”107a7、半合成抗生素107a小结第6章微生物的生长及其控制第1节测定生长繁殖的方法一、测生长量二、计个体数

108a小结第2节微生物的生长规律一、微生物的个体生长和同步生长二、单细胞微生物的典型生长曲线（同步，封闭）三、微生物的连续培养四、微生物的高密度培养自学教材P159-160109a第2节微生物的生长规律109a第3节影响微生物生长的主要因素一、水分对微生物生长的影响二、温度对微生物生长的影响三、氧气对微生物生长的影响1、按照微生物与氧的关系，可将它们分为2大类2、氧的毒性形式的产生和消除四、pH值对微生物生长的影响1、专性嗜酸菌2、嗜碱微生物3、缓冲剂110a第3节影响微生物生长的主要因素110a第4节微生物培养法概论一、实验室培养法二、生产实践中培养微生物的装置第5节有害微生物的控制一、几个基本概念二、物理灭菌因素的代表——高温三、化学杀菌剂、消毒剂和治疗剂111a第4节微生物培养法概论111a第6章微生物的生长及其控制第1节测定生长繁殖的方法第2节微生物的生长规律第3节影响微生物生长的主要因素第4节微生物培养法概论第5节有害微生物的控制112a第6章微生物的生长及其控制第1节测定生

微生物不论在自然条件下还是在人为条件下发生作用，都需要达到一定的数量才能实现。

微生物生长的定义是指微生物个体数目的增加，即繁殖。

微生物死亡的定义是指细胞永久失去繁殖的能力。113a微生物不论在自然条件下还是在人为条件下第1节测定生长繁殖的方法一、测生长量（一）直接法测细胞干重测细胞湿重（二）间接法比浊法测生理指标114a第1节测定生长繁殖的方法3a二、计个体数（一）直接法用计数板在光学显微镜下直接观察并计数。115a二、计个体数4a

荧光染料染色：活菌为绿色，死菌为红色116a荧光染料染色：活菌为绿色，死菌为红色5a（二）间接计数法比法浊平板菌落计数法（1）浇注平板法（pourplate）（2）涂布平板法（spreadplate）厌氧菌的菌落计数滚管培养法（教材P168）117a（二）间接计数法6a118a7a第2节微生物的生长规律一、微生物的个体生长和同步生长研究单细胞微生物的个体生长很困难。1、同步培养（synchronousculture）：

使某一群体中的所有个体细胞尽可能都处于同样的细胞生长和分裂周期的培养方法。2、同步生长（synchronousgrowth）：某细胞群体中所有个体细胞处于分裂步调一致的生长状态。119a第2节微生物的生长规律8a获得同步生长的方法（1）环境条件诱导法（2）机械筛选法膜洗脱法薄膜洗脱法收集的大肠杆菌在葡萄糖基础培养基中的同步生长。120a获得同步生长的方法膜洗脱法薄膜洗脱法二、单细胞微生物的典型生长曲线（同步，封闭）单细胞微生物的典型生长曲线121a二、单细胞微生物的典型生长曲线（同步，封闭）122a11a（一）延滞期（lagphase）培养开始最初细胞数目没有增加的一段时期。特点：生长速率常数为零，但合成代谢十分活跃。细胞形态变大或增长。细胞内RNA（尤其是rRNA）含量增高。对外界不良条件反应敏感。生长速率常数（R）：单位时间内细胞数目或细胞量的变化。123a（一）延滞期（lagphase）生长速率常数（R）：单位时影响延滞期长短的主要因素（1）菌种生长快的菌比生长缓慢的菌延滞期短。（2）接种菌菌龄采用对数生长期的菌作为接种菌可缩短延滞期。（3）接种量适当提高接种量可缩短延滞期。（4）培养基成分营养丰富，与种子培养条件接近的培养基可缩短延滞期。124a影响延滞期长短的主要因素13a（二）指数期（对数生长期）（exponentialphase）紧接延滞期后细胞数目以几何级数增长的一段时期。特点：生长速率常数R最大，代时G最短。细胞进行平衡生长。酶系活跃，代谢旺盛。代时（G）：1个细胞分裂为2个所需要的时间。125a（二）指数期（对数生长期）（exponentialphas影响指数期微生物代时长短的主要因素：菌种原核比真核短，小的真核比大的真核短。营养成分营养物浓度生长限制因子（growth-limitedfacter）4.培养温度（教材表6-1）126a影响指数期微生物代时长短的主要因素：15a（三）稳定期（stationaryphase）是在对数生长之后细胞群体进入的生长与死亡处于动态平衡的一段时期。特点：生长速率常数R=0菌体产量达到最高某些细胞开始启动一些特殊的代谢途径:形成芽孢，形成贮存颗粒，形成次级代谢产物。127a（三）稳定期（stationaryphase）16a稳定期到来的原因：营养物质的耗尽。营养物比例失调。有害代谢产物的积累。pH、氧化还原势等条件越来越不适宜。128a稳定期到来的原因：17a（四）衰亡期（declinephase,deathphase）整个群体生长速率R为负值的时期。特点：个体死亡速度超过新生速度，R为负值。细胞形态发生多形化。细胞开始自溶。产生衰亡期的主要原因：环境对继续生长越来越不利。129a（四）衰亡期（declinephase,deathpha三、微生物的连续培养连续培养的目的长时间地保持微生物的对数生长状态以提高经济效益。连续培养的方式恒浊器恒化器单级多级单级多级130a三、微生物的连续培养单级单级19a131a20a132a21a连续培养的利弊利：高效节约，自控，产品质量稳定弊：菌种易退化，易污染，营养物利用率低于单批培养。4.连续培养时间是有限制的四、微生物的高密度培养自学教材P159-160133a连续培养的利弊四、微生物的高密度培养22a第3节影响微生物生长的主要因素影响微生物生长的因素很多，但主要的因素有4个：水分、温度、氧气和pH值。134a第3节影响微生物生长的主要因素影响微一、水分对微生物生长的影响水活度水活度（wateractivity，aw）：它表示在天然或人工环境中，微生物可实际利用的自由水或游离水的含量。aw=PP0（教材P93）农业土壤中的aw一般在0.9—1之间。135a一、水分对微生物生长的影响P（教材P93）农业土壤中的aw生长最低aw细菌一般：0.90—0.98嗜盐菌：0.75（约5.5MNaCl）酵母菌一般：0.87—0.91高渗酵母：0.61—0.65鲁氏酵母：0.60霉菌一般：0.80—0.87耐旱菌：0.65—0.75双孢旱霉：0.60136a生长最低aw细菌一般：0.90—0.98酵母菌一般：0.调剂溶质（compatiblesolutes）

生活在水活度低（渗透压高）的环境中的微生物如何获得水分（细胞处于正态水平衡positivewaterbalance）？

靠提高细胞内部溶质的浓度：（1）泵入无机离子（2）合成或提高某种有机溶质的浓度（直接合成或从环境中积累）。

137a调剂溶质（compatiblesolutes）26a

用来调节细胞内水活度或溶质浓度的溶质叫调剂溶质（compatiblesolutes）。它必须不阻碍细胞内其他生化过程。细胞内调剂溶质的浓度取决于外部溶质浓度。每种生物合成或积累调剂溶质的最大量是由每种生物的基因决定的一种特性。这决定了不同的生物对水活度的不同耐受性。138a27a

微生物的调剂溶质

微生物

积累的主要溶质

生长最低aw细菌甜菜碱，脯氨酸（G+）0.97-0.90淡水蓝藻蔗糖，海藻糖0.98海水蓝藻α-葡萄糖基甘油0.92盐湖蓝藻甜菜碱0.90-0.75嗜盐厌氧甜菜碱，ectoine，海藻糖0.90-0.75光合细菌极端嗜盐古菌

KCl

0.75和一些细菌139a

微生物的调剂溶质

微生物

积累的主要溶质

生长最低aw海洋藻类甘露醇，各种糖苷，0.92

脯氨酸，二甲基巯基丙酸杜氏藻甘油0.75(嗜盐绿藻)耐干旱酵母甘油0.83-0.62耐旱丝状真菌甘油0.72-0.61杜氏藻:Dunaliella140a

微生物中几种主要的有机调剂溶质甜菜碱海藻糖蔗糖甘油甘露醇二甲基巯基丙酸141a微生物中几种主要甜菜碱海藻糖蔗糖甘油甘露醇二甲基巯基丙酸30二、温度对微生物生长的影响微生物生长的三个温度常数——温度三基点最低生长温度（minimumtemperature）

最适生长温度（optimumtemperature）

最高生长温度（maximumtemperature）

三基点对于每种微生物一般是其特有的，但又不完全固定，它们能被其他的环境因子轻微地改变，尤其是生长的培养基质对基本温度的影响大。

142a二、温度对微生物生长的影响31a最低生长温度：在此温度下，生长不会发生。细胞膜不能保持流动状态，影响营养物质的运输和质子动力的形成。最高生长温度：超过这一温度，不可能生长。高温使一些分子失活，细胞膜破裂。最适生长温度：生长最快。143a最低生长温度：在此温度下，生长不会发生。32a144a33a微生物生长的温度范围根据微生物的最适温度可将它们划分为4大群：（1）嗜冷菌（psychrophiles）Topt≤15℃

永久寒冷的地区。（2）嗜温菌（mesophiles）Topt≤45℃

温血动物，热带与温带土壤、水域。（3）嗜热菌（thermophiles）

很热的环境中：堆肥。Topt＞45℃（4）超嗜热菌（hyperthermophiles）Topt＞80℃

极端热的环境：火山口，硫磺热泉，自燃煤堆。145a微生物生长的温度范围34aGrowthrate146aGrowthrate35a3.嗜冷菌冷适应的分子机理酶在冷的条件下能发挥最佳功能。膜中含有较高浓度的不饱和脂肪酸4.嗜热菌热适应的分子机理酶和其他蛋白质对热的稳定性更高，在高温有最好的功能（增加盐桥、大量的疏水内核）。

细胞内特殊的溶质（环2,3-二磷酸甘油）。细胞内存在大量的分子伴侣。膜中含饱和脂肪酸、植烷和醚形成的单层膜。

147a3.嗜冷菌冷适应的分子机理36a三、氧气对微生物生长的影响1.按照微生物与氧的关系，可将它们分为2大类：

好氧微生物（aerobes）

厌氧微生物（anaerobes）2大类又可进一步分为5类：专性好氧（obligateorstrictaerobes）兼性厌氧（facultativeanaerobes）微好氧（microaerophilicbacteria）耐氧菌（aerotolerantanaerobes）专性厌氧菌（obligateanaerobes）好氧

厌氧148a三、氧气对微生物生长的影响好氧厌氧37a5类细菌在含有巯基乙醇的培养基中的生长和分布。

149a5类细菌在含有巯基乙醇的培养基中的生长和分布。3氧的毒性形式的产生和消除

羟自由基（OH·）

超氧化物（O2-）

单一态氧（‥O2）

过氧化氢（H2O2）在呼吸过程中O2还原成H2O中产生的不可逆副产物氧的毒性形式：150a氧的毒性形式的产生和消除在呼吸过程中O2还原成H2O中产生的（1）过氧化氢（hydrogenperoxide，H2O2）O2氧化黄素蛋白无一例外地要产生一种有毒的化合物——H2O2O2+e-+H+H2O2

FPH2O2+H2O22H2O+O2CatalaseH2O2+NADH+H+2H2O+NAD+Peroxidase过氧化氢酶

过氧化物酶151a（1）过氧化氢（hydrogenperoxide，H2O2（2）超氧化物（superoxide，O2-）由H2O2的氧化作用以及其他酶（黄素蛋白，Q，铁硫蛋白）催化的氧化作用或加氧作用产生。

2O2-

+2H+O2+H2O2超氧化物岐化酶（SOD）2H2O22H2O+O2过氧化氢酶（catalase）

O2+e-O2-

FP，FeS,Q等152a（2）超氧化物（superoxide，O2-）超氧化物岐（3）羟自由基（hydroylradical，OH·）由离子辐射产生，少量的羟自由基可由于细胞内H2O2的积累而产生：

H2O2+e-+H+H2O+OH·153a42a（4）单一态氧（singletoxygen，‥O2）

能量很高，外围电子高度活化。产生方式：光化学反应（细胞含光敏色素P）：P+hvP*P*+O2‥O2

生物化学反应：各种过氧化物酶。

类胡萝卜素能淬灭单一态氧。154a（4）单一态氧（singletoxygen，‥O2）43a小结：毒性氧形式的产生O2+e-O2-O2-+e-+2H+H2O2H2O2+e-+H+OH·OH·+e-+H+H2OO2+光+光敏色素过氧化物酶

‥O2155a小结：O2+光+光敏色素‥O244a有毒氧的消除：超过氧化物岐化酶酶

superoxidedismutase2O2-

+2H+O2+H2O2过氧化氢酶catalaseH2O2+H2O22H2O+O2过氧化物酶peroxidaseH2O2+NADH+H+2H2O+NAD+

类胡萝卜素淬灭单一态氧156a有毒氧的消除：45a四、pH值对微生物生长的影响

每一种生物都有一生长的pH值范围，一般有相当固定的最佳pH值。

绝大多数自然环境的pH值在5—9之间。

只有少数生物能在低于2或高于10的pH中生长。157a四、pH值对微生物生长的影响46a158a47a真菌最适pH≤5细菌最适pH一般为中性6.0—7.5放线菌最适pH7.0—8.0159a48a专性嗜酸菌（obligateacidophilicbacteria）在pH2.0—4.0生长，但不能在中性条件下生长。专性嗜酸菌的细胞膜在中性pH时溶解，细胞裂解死亡。专性嗜酸菌包括：硫杆菌属（Thiobacillus），硫化叶菌（Sulfolobus），嗜热支原体（Thermoplasm）等。160a专性嗜酸菌（obligateacidophilicbac嗜碱微生物（alkaliphilicmicroorganisms）

生长最适pH10—11，在中性条件下不生长。嗜碱微生物包括：细菌：芽孢杆菌，外硫红螺菌（Ectothiorhodospira）放线菌：链霉菌，棒状杆菌蓝细菌古细菌真菌参阅《土壤与环境微生物学》第20章161a嗜碱微生物（alkaliphilicmicroorgani必须记住：这里讲的pH值是指外部pH值，细胞内的pH值一般都是保持中性左右的。在极端嗜酸或极端嗜碱菌中，细胞内的pH值可能比中性偏移1—1.5pH单位。大多数微生物的最适pH是在6—8之间，它们叫嗜中性微生物，细胞质pH保持中性或与中性非常接近。162a必须记住：51a缓冲剂（Buffers）

培养基中常需要加缓冲剂来维持pH的相对稳定。缓冲剂的有效pH范围很窄。不同的pH范围需要不同的缓冲剂。磷酸盐（常用KH2PO4）是接近中性的pH（6-7.5）范围的极好的缓冲剂163a缓冲剂（Buffers）52a第4节微生物培养法概论一、实验室培养法（一）固体培养法1、好氧菌的固体培养琼脂平板，试管斜面，克氏扁瓶。2、厌氧菌的固体培养（1）高层琼脂柱（4）厌氧罐（2）厌氧培养皿（5）厌氧手套箱（3）亨盖特滚管技术164a第4节微生物培养法概论53a厌氧菌的分离：稀释摇管法165a厌氧菌的分离：稀释摇管法54a166a55a167a56a168a57a169a58a（二）液体培养法1、好氧菌的液体培养在液体培养中，氧的供应始终是好氧菌生长繁殖的限制因子。提高氧浓度的措施有：（1）浅层液体静止培养（2）摇瓶培养（3）深层液体底部通气（4）对培养液进行机械搅拌170a（二）液体培养法59a2、好氧菌液体培养法（1）试管液体培养（2）三角瓶浅层液体培养（3）摇瓶培养（4）台式发酵罐3、厌氧菌的液体培养法（1）在培养液中加入还原剂：巯基乙醇，半胱氨酸，VC，疱肉。（2）将培养物放入厌氧罐或厌氧手套箱中。（3）在液面封上石蜡油，凡士林-石蜡油。171a2、好氧菌液体培养法60a二、生产实践中培养微生物的装置（一）固态培养法1、好氧菌的曲法培养2、厌氧菌的堆积培养（二）液体培养法1、浅盘培养2、深层液体通气培养发酵罐172a二、生产实践中培养微生物的装置61a173a62a174a63a第5节有害微生物的控制一、几个基本概念控制害菌的措施杀灭抑制灭菌——彻底杀灭（一切微生物）消毒——部分杀灭（仅杀灭病原菌）防腐——抑制霉腐微生物化疗——抑制宿主体内的病原菌sterilizationdisinfectionantisepsischemotherapy175a第5节有害微生物的控制控制害菌二、物理灭菌因素的代表——高温

高温，辐射，超声波，微波，激光，静高压。过滤。（一）高温灭菌的种类高温灭菌干热灭菌湿热灭菌灼烧烘箱内热空气灭菌法常压加压：常规加压灭菌，连续加压灭菌巴氏消毒法煮沸消毒法间歇灭菌法176a二、物理灭菌因素的代表——高温高温灭菌干热灭菌灼烧常压巴氏消1、干热灭菌（dryheatsteriliazayion）

灼烧（烧红）——接种环、针烘箱（150-170℃，1-2h）——干燥培养皿、移液管等玻璃器皿2、湿热灭菌（moistheatsterilization）

用100℃以上的加压蒸汽进行灭菌。（1）常规加压蒸气灭菌法（normalautoclaving）121℃（1kg/cm2）15-20min115℃（0.7kg/cm2）30-35min177a1、干热灭菌（dryheatsteriliazayion（2）连续加压蒸气灭菌（continuousautoclaving）

仅用于大型发酵厂的大批培养基灭菌。让培养基在管道的流动过程中快速升温（135—140℃）、维持（5—15s）和冷却，然后流进发酵罐。（3）间歇灭菌（fractionalsterilization,tyndallization）

适用于不耐热的培养基的灭菌。80—100℃，15—60min。37℃保温过夜。重复3天178a（2）连续加压蒸气灭菌（continuousautocla（4）巴氏消毒法（pasteurization）

专用于液态风味食品或调料。60—63℃30minLTH72℃15sHTST（5）煮沸消毒法100℃数分钟。热死时间（thermaldeathtime）热死温度（thermaldeathpoint）179a（4）巴氏消毒法（pasteurization）热死时间（t（二）影响加压蒸气灭菌效果的因素1、灭菌物体含菌量含菌量越高，需要的灭菌时间越长。2、灭菌锅内空气排除程度3、灭菌对象的pH值pH＜6.0时，微生物易死pH60.-8.0时，不易死亡4、灭菌对象的体积180a（二）影响加压蒸气灭菌效果的因素69a（三）高温对培养基成分的有害影响及其防止1、有害影响形成沉淀破坏营养改变pH2、防止方法分别灭菌低压间歇灭菌过滤除菌其他方法181a（三）高温对培养基成分的有害影响及其防止2、防止方法70a三、化学杀菌剂、消毒剂和治疗剂化学因素表面消毒剂化学治疗剂液体气体抗代谢药物：黄胺抗生素生物药物素182a三、化学杀菌剂、消毒剂和治疗剂化学因素表面消毒剂化学治疗（一）表面消毒剂（二）化学治疗剂化学治疗（chemotherapy）：是应用对寄生生物有专门作用的化学合成药物，这种药物能够杀死寄生物或抑制寄生物在机体内增殖，而对宿主没有或很小毒性。化学治疗剂（chemothe