微生物的生长繁殖及其控制课件

第六章微生物的生长繁殖及其控制细菌的个体生长细菌的群体生长繁殖真菌的生长与繁殖环境对生长的影响及生长的测定微生物生长繁殖的控制第六章微生物的生长繁殖及其控制细菌的个体生长1第一节细菌的个体生长染色体DNA的复制和分离细胞壁扩增细菌的分裂与调节第一节细菌的个体生长染色体DNA的复制和分离2一、染色体DNA的复制和分离细菌的染色体为环形的双链DNA分子。细菌在个体生长过程中通过染色体DNA的复制，使其遗传特性能保持高度的连续性和稳定性。一、染色体DNA的复制和分离细菌的染色体为环形的双链DNA分3二、细胞壁扩增细菌在生长过程中，细胞壁只有通过扩增，才能使其细胞体积扩增。研究表明：杆菌在生长过程中，新合成的肽聚糖不是在一个位点而是在多个位点插入，新老细胞壁呈间隔分布。球菌在生长过程中，新合成的肽聚糖是固定在赤道板附近插入，导致新老细胞壁能明显地分开，原来的细胞壁被推向两端。

二、细胞壁扩增细菌在生长过程中，细胞壁只有通过扩增，才能使其4三、细菌的分裂与调节当细菌的各种结构复制完成之后就进入分裂时期。此时在细菌长度的中间位置，通过细胞质膜内陷并伴随新合成的肽聚糖插入，导致横隔壁向心生长，最后在中心会合，完成一次分裂，将一个细菌分裂成两个大小相等的子细菌。

三、细菌的分裂与调节当细菌的各种结构复制完成之后就进入分裂时5第二节细菌的群体生长繁殖细菌群体生长规律

同步培养

连续培养

第二节细菌的群体生长繁殖细菌群体生长规律6一、细菌群体生长规律生长曲线：细菌接种到均匀的液体培养基后，当细菌以二分裂法繁殖，分裂后的子细胞都具有生活能力。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，以时间为横坐标，以菌数为纵坐标，根据不同培养时间里细菌数量的变化，可以作出一条反映细菌在整个培养期间菌数变化规律的曲线，这种曲线称为生长曲线。一、细菌群体生长规律生长曲线：细菌接种到均匀的液体培养基后，7生长曲线一条典型的生长曲线可以分为四个时期：（一）迟缓期（二）对数期（三）稳定期（四）衰亡期

生长曲线一条典型的生长曲线可以分为四个时期：8典型的生长曲线

（Growthcurve）延滞期对数期稳定期衰亡期时期的划分：按照生长速率常数（growthraceconstant）不同生长曲线(growthcurve)描述细菌生长规律典型的生长曲线

（Growthcurve）延滞期对数期稳9缩短延滞期的意义和方法延滞期(lagphase)出现原因本期特点影响本期限长短因素缩短延滞期的意义和方法延滞期(lagphase)出现原因本10延滞期出现原因把细菌接种到新鲜的培养基中培养时，并不立即进行分裂繁殖，细菌增殖数为０，这时需要合成多种酶，辅酶和某些中间代谢产物，要经过一个调整和适应过程。延滞期出现原因把细菌接种到新鲜的培养基中培养时，并不11延滞期特点生长速率常数等于零菌体粗大代谢活力强对不良条件抵抗能力降低ＲＮＡ含量增加延滞期特点生长速率常数等于零菌体粗大代谢活力强对不良条件抵12★影响延迟期长短的因素◆菌种：繁殖速度较快的菌种的延迟期一般较短；◆接种物菌龄：用对数生长期的菌种接种时，其延迟期较短，甚至检查不到延迟期；◆接种量：一般来说，接种量增大可缩短甚至消除延迟期（发酵工业上一般采用1/10的接种量）；◆培养基成分：

在营养成分丰富的天然培养基上生长的延滞期比在合成培养基上生长时短；

接种后培养基成分有较大变化时，会使延滞期加长，所以发酵工业上尽量使发酵培养基的成分与种子培养基接近。★影响延迟期长短的因素◆菌种：繁殖速度较快的菌种的延迟期13缩短延滞期的意义和方法意义：可以缩短生产周期，提高设备利用率。接种对数生长期的菌种，采用最适菌龄

加大接种量:（群体优势----适应性增强）

用与培养菌种相同组成分的培养基通过遗传学方法改变种的遗传特性使迟缓期缩短

缩短延滞期的意义和方法意义：可以缩短生产周期，提高设备利用率14指数期(对数期)(exponentialphase)特点该期的细菌生产中多被用做种子和科学试验材料①活菌数和总菌数接近②酶系活跃，代谢旺盛。③生长速率最大，代时(generationtime)最短。④细胞的化学组成及形态，生理特性比较一致指数期(对数期)(exponentialphase)特点15x2x1t2t1培养时间Lg细胞数/mlt2-t13.322(lgx2-lgx1)生长速率常数R=t2-t13.322(lgx2-lgx1)代时G=指数期生长的数学模型繁殖代数n=3.322(lgx2-lgx1)x2x1t2t1培养时间Lg细胞数/mlt2-16影响指数期的因素菌种营养成分营养物浓度培养温度影响指数期的因素菌种营养成分营养物浓度培养温度17应用意义由于此时期的菌种比较健壮，增殖噬菌体的最适菌龄；生产上用作接种的最佳菌龄；②发酵工业上尽量延长该期，以达到较高的菌体密度③食品工业上尽量使有害微生物不能进入此期④是生理代谢及遗传研究或进行染色、形态观察等的良好材料。应用意义由于此时期的菌种比较健壮，增殖噬菌体的最适菌龄；生产18稳定期（stationaryphase）又称：恒定期或最高生长期特点：①新增殖的细胞数与老细胞的死亡数几乎相等，微生物的生长速率处于动态平衡，培养物中的细胞数目达到最高值。②细胞分裂速度下降，开始积累内含物，产芽孢的细菌开始产芽孢。③此时期的微生物开始合成次生代谢产物，对于发酵生产来说，一般在稳定期的后期产物积累达到高峰，是最佳的收获时期。产生原因：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;有害代谢废物的积累（酸、醇、毒素等）物化条件（pH、氧化还原势等）不合适;稳定期（stationaryphase）又称：恒定期或最高19稳定期特点活菌数保持相对稳定，总菌数达最高水平。细菌代谢物积累达到最高峰。芽孢杆菌这时开始形成芽孢。这是生产收获时期。稳定期特点活菌数保持相对稳定，总菌数达最高水平。细菌代谢物积20衰亡期（declinephase）特点：①细胞死亡数增加，死亡数大大超过新增殖的细胞数，群体中的活菌数目急剧下降，出现“负生长”。②细胞内颗粒更明显，细胞出现多形态、畸形或衰退形，芽孢开始释放。③因菌体本身产生的酶及代谢产物的作用，使菌体死亡、自溶等，发生自溶的菌生长曲线表现为向下跌落的趋势。衰亡期比其他各时期时间长，它的长短也与菌种和环境条件有关。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过合成代谢，继而导致菌体的死亡。衰亡期（declinephase）特点：①细胞死亡数增加，21同步生长由于微生物细胞极其微小，研究其个体生长存在着技术上的困难。同步生长的概念：一个细胞群体中各个细胞都在同一时间进行分裂的状态，称为同步生长（synchronousgrowth），进行同步分裂的细胞称为同步细胞。同步细胞群体在任何一时刻都处在细胞周期的同一相，彼此间形态、生化特征都很一致，因而是细胞学、生理学和生物化学等研究的良好材料。同步生长由于微生物细胞极其微小，研究其个体生长存在着技术上的22机械方法

离心方法过滤分离法硝酸纤维素滤膜法环境条件控制技术

温度培养基成分控制

其他

获得同步生长(synchronousgrowth)的方法机械方法获得同步生长(synchronousgrowth23离心方法将不同步的细胞培养物悬浮在不被这种细菌利用的糖或葡聚糖的不同梯度溶液里，通过密度梯度离心将不同细胞分布成不同的细胞带，每一细胞带的细胞大致是处于同一生长期的细胞，分别将它们取出进行培养，就可以获得同步细胞。离心方法将不同步的细胞培养物悬浮在不被这种细菌利用的糖或葡聚24过滤分离法将不同步的细胞培养物通过孔径大小不同的微孔滤器，从而将大小不同的细胞分开，分别将滤液中的细胞取出进行培养，获得同步细胞。过滤分离法将不同步的细胞培养物通过孔径大小不同的微孔滤器，从25硝酸纤维素滤膜法根据细菌能紧紧结合到硝酸纤维素滤膜上的特点，将细菌悬液通过垫有硝酸纤维素滤膜的过滤器，然后将滤膜颠倒过来，再将培养基流过滤器，以洗去未结合的细菌，然后将滤器放入适宜条件下培养一段时间，其后仍将培养基流过滤器，这时新分裂产生的细菌被洗下，分部收集并通过培养获得同步细胞。硝酸纤维素滤膜法根据细菌能紧紧结合到硝酸纤维素滤膜上的特点，26Helmstetter-Cummings法Helmstetter-Cummings法27温度最适生长温度有利于细胞生长与分裂，不适宜温度如低温不利于细菌生长与分裂。通过适宜与不适宜温度的交替处理之后，通过培养可获得同步细胞。温度最适生长温度有利于细胞生长与分裂，不适宜温度如低温不利于28培养基成分控制培养基中的碳、氮源或生长因子不足，可导致细菌缓慢生长直至生长停止。将不同步的细菌在营养不足的条件下培养一段时间，然后转移到营养丰富的培养基里培养，能获得同步细胞。培养基成分控制培养基中的碳、氮源或生长因子不足，可导致细菌缓29连续培养（continuousculture）分批培养（batchculture）：将微生物置于一定容积的定量的培养基中培养，培养基一次性加入。不再补充和更换，最后一次性收获。连续培养（continuousculture）：在微生物培养的过程中，不断地供给新鲜的营养物质，同时排除含菌体及代谢产物的发酵液，让培养的微生物长时间地处于对数生长期，以利于微生物的增殖速度和代谢活性处于某种稳定状态。连续培养理论基础：由于对典型生长曲线中稳定期到来原因的认识，采取相应有效措施推迟其来临，从而发展出现在的连续培养技术。连续培养（continuousculture）分批培养（b30连续培养有两种类型：恒化器连续培养恒浊器连续培养连续培养连续培养有两种类型：连续培养31发酵罐的结构示意图

发酵罐的结构示意图32连续培养(continuousculture)(openculture)将微生物置于一定容积的培养基中培养，最后一次收获，叫分批培养，将微生物放在恒定的容积的流动系统中培养称为连续培养。优点：缩短发酵周期；便于自动控制；产物质量均一

缺点：菌种易退化；易染杂菌连续培养(continuousculture)(open33恒化器连续培养恒化器是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殖的一种连续培养装置。这是一种通过控制某一种营养物(如氨基酸、氨、葡萄糖、麦芽糖、无机盐及生长因子等)的浓度，使其始终成为生长限制因子的条件下达到的，因而可称为外控制式的连续培养装置。恒化器连续培养恒化器是一种设法使培养液流速保持不变，并使微生34恒化器连续培养在恒化器中，一方面菌体密度会随时间的延长而增高，另一方面，限制生长因子的浓度又会随时间的延长而降低，两者互相作用的结果，出现微生物的生长速率正好与恒速流入的新鲜培养基流速相平衡。恒化器连续培养在恒化器中，一方面菌体密度会随时间的延长而增高35恒化器连续培养主要用于实验室科学研究中，尤其用于与生长速率相关的各种理论研究中。恒化器连续培养主要用于实验室科学研究中，尤其用于与生长速率相36恒化器Chemostat或bactogen恒化器Chemostat或bactogen37连续培养技术——恒浊培养概念：通过调节培养基流速，使培养液浊度保持恒定的连续培养方法。原理：通过调节新鲜培养基流入的速度和培养物流出的速度来维持菌浓度不变,即浊度不变。主要采用恒浊器，当浊度高时，使新鲜培养基的流速加快，浊度降低，则减慢培养基的流速。特点：基质过量，微生物始终以最高速率进行生长，并可在允许范围内控制不同的菌体密度；但工艺复杂，烦琐。使用范围：用于生产大量菌体、生产与菌体生长相平行的某些代谢产物，如乳酸、乙醇等。连续培养技术——恒浊培养概念：通过调节培养基流速，使培养液浊38恒浊器与恒化器的比较装置控制对象培养基培养基流速生长速率产物应用范围恒浊器菌体密度（内控制）无限制生长因子不恒定最高大量菌体或与菌体形成相平行的产物生产为主恒化器培养基流速（外控制）有限制生长因子恒定低于最高不同生长速率的菌体实验室为主恒浊器与恒化器的比较装置控制对象培养基培养基流速生长速率产物39微生物的高密度培养（highcell-densityculture,HCDC）指微生物在液体培养基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。现代高密度培养技术主要是用于基因工程菌生产多肽类药物。选取最佳培养基成分和各成分含量补料提高溶解氧的浓度防止有害代谢产物的生成微生物的高密度培养指微生物在液体培养基中细胞群体密度超过常规40第三节真菌的生长与繁殖丝状真菌的生长繁殖

酵母菌的生长繁殖

第三节真菌的生长与繁殖丝状真菌的生长繁殖41丝状真菌的生长繁殖断裂繁殖无性孢子繁殖有性孢子繁殖丝状真菌的生活史丝状真菌的生长繁殖断裂繁殖42无性孢子厚垣孢子：总状毛霉节孢子：白地霉分生孢子：青霉、曲霉孢囊孢子：根霉、毛霉游动孢子：水霉、壶菌无性孢子厚垣孢子：总状毛霉43无性孢子青霉、曲霉曲霉无性孢子青霉、曲霉曲霉44有性孢子卵孢子：同丝水霉接合孢子：葡枝根霉子囊孢子：子囊菌纲：虫草、酵母等。有性孢子卵孢子：同丝水霉45有性孢子虫草有性孢子虫草46丝状真菌的生活史丝状真菌从一种孢子开始，经过一定的生长繁殖，其中包括无性繁殖和有性繁殖两个阶段，最后又产生同一种孢子，这一循环称为丝状真菌的生活史。丝状真菌的生活史丝状真菌从一种孢子开始，经过一定的生长繁殖，47真菌的生活史真菌的生活史48酵母菌的生长繁殖酵母菌的生长繁殖49酵母菌的生长繁殖酵母菌的生长繁殖50酵母菌的生长繁殖酵母菌的生长繁殖51第四节环境对生长的影响及生长的测定环境对微生物生长的影响微生物生长的测定第四节环境对生长的影响及生长的测定环境对微生物生长的影响52一、环境对微生物生长的影响营养物质水的活性温度pH氧一、环境对微生物生长的影响营养物质53营养物质不足导致微生物生长所需要的能量、碳、氮源、无机盐等成分不足，此时机体一方面降低或停止细胞物质合成，避免能量的消耗，或者通过诱导合成特定的运输系统，充分吸收环境中微量的营养物质以维持机体的生存。营养物质营养物质不足导致微生物生长所需要的能量、碳、氮源、无机盐等成54另一方面机体对胞内某些非必要成分或失效的成分进行降解以重新利用，这些非必需成分是指胞内贮存的物质、无意义的蛋白质与酶、mRNA等。营养物质另一方面机体对胞内某些非必要成分或失效的成分进行降解以重新利55水的活性微生物在生长过程中，对培养基的aw有一定的要求，每种微生物生长都有最适的aw，高于或低于所要求的aw值，都会通过影响培养基的渗透压变化而影响微生物的生长速率。微生物不同，生长所需要的最适aw值也不同。水的活性微生物在生长过程中，对培养基的aw有一定的要求，每种56从微生物整体来看:生长的温度范围一般在-10℃~100℃极端下限为-30℃，极端上限为105~300℃但对于特定的某一种微生物：只能在一定温度范围内生长，在这个范围内，每种微生物都有自己的生长温度三基点，即最低、最适、最高生长温度处于最适生长温度时，生长速度最快，代时最短。超过最低生长温度时，微生物不生长，温度过低，甚至会死亡。超过最高生长温度时，微生物不生长，温度过高，甚至会死亡。微生物生长的三个温度基点从微生物整体来看:处于最适生长温度时，生长速度最快，代时最短57温度生长速度温度停此生长致死最低最高最适嗜冷微生物（低温微生物）中温微生物嗜热微生物（高温微生物）低温对微生物的影响温度生长速度温度停此生长致死最低最高最适嗜冷微生物（低温微58低温型微生物:最适生长温度在5~20℃,主要分布在地球的两极、冷泉、深海、冷冻场所及冷藏食品中。例：假单孢菌中的某些嗜冷菌在低温下生长，常引起冷藏食品的腐败。嗜冷微生物在低温下生长的机理，目前还不清楚，据推测有两种原因：①它们体内的酶能在低温下有效地催化，在高温下酶活丧失②细胞膜中的不饱和脂肪酸含量高，低温下也能保持半流动状态，可以进行物质的传递。低温型微生物:59

当环境温度低于微生物的最适生长温度时，微生物的生长繁殖停止，当微生物的原生质结构并未破坏时，不会很快造成死亡并能在较长时间内保持活力，当温度提高时，可以恢复正常的生命活动。低温保藏菌种就是利用这个原理。一些细菌、酵母菌和霉菌的琼脂斜面菌种通常可以长时间地保藏在4℃的冰箱中。当温度过低，造成微生物细胞冻结时，有的微生物会死亡，有些则并不死亡。低温对微生物的影响当环境温度低于微生物的最适生长温度时，微生物的60造成死亡的原因：①冻结时细胞水分变成冰晶，冰晶对细胞膜产生机械损伤，膜内物质外漏。②冻结过程造成细胞脱水。冻结速度对冰晶形成有很大影响，缓慢冻结，形成的冰晶大，对细胞损伤大；快速冻结，形成的冰晶小、分布均匀，对细胞的损伤小，因此，利用快速冻结可以对一些菌种进行冻结保藏，一般情况下在菌悬液中再加一些甘油、糖、牛奶、保护剂等可对菌种进行长期保藏。造成死亡的原因：61中温型微生物：最适生长温度为20℃~40℃，大多数微生物属于此类。室温型主要为腐生或植物寄生，在植物或土壤中。体温型主要为寄生，在人和动物体内。高温型微生物：最适生长温度为50℃~60℃,主要分布在温泉、堆肥和土壤中。在高温下能生长的原因：①酶蛋白以及核糖体有较强的抗热性②核酸具有较高的热稳定性（核酸中G+C含量高（tRNA），可提供形成氢键，增加热稳定性）。③细胞膜中饱和脂肪酸含量高，较高温度下能维持正常的液晶状态。④产生的多胺，热亚胺和高温精胺物质对蛋白质等组织结构具有保护作用。一一中温型微生物：62微生物的生长繁殖及其控制课件63高温微生物的特点:生长速度快，合成大分子迅速，可及时修复高温对其造成的分子损伤。耐高温菌具应用优势：在减少能源消耗、减少染菌、缩短发酵周期等方面具重要意义。高温微生物的特点:64pH影响细胞膜透性与稳定性影响物质溶解度影响细胞表面电荷分布影响微生物生长、繁殖，发育。各类微生物能够生长的pH值较宽，但细胞内部pH值却接近中性。微生物的活动也能改变环境中的pH值pH影响细胞膜透性与稳定性影响物质溶解度影响细胞表面电65嗜酸性微生物嗜碱性微生物耐酸及耐碱微生物根据氢离子浓度对微生物分类嗜酸性微生物嗜碱性微生物耐酸及耐碱微生物根据氢离子浓度对微生66

微生物对氧的需要和耐受力在不同的类群中变化很大，根据微生物与氧的关系,可把它们分为几种类群:专性好氧菌:好氧菌

微好氧菌：兼性厌氧菌耐氧厌氧菌：

厌氧菌(专性)厌氧菌：氧气对微生物生长的影响微生物对氧的需要和耐受力在不同的类群中变化很大，根据67氧气专性好氧菌：等于或大于20%兼性厌氧菌：10%－20%耐氧菌：2%以下厌氧菌：不需要氧、有氧时死亡微好氧菌2%－10%超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶氧气专性好氧菌：兼性厌氧菌：10%－20%耐氧菌：2%以下厌68氧对其有毒,将环境中氧吸掉；抽真空；深层培养能量来源于发酵、无氧呼吸、环式光合磷酸化或甲烷发酵细胞内缺泛SOD、细胞色素氧化酶和过氧化氢酶厌氧菌（anaerobes）氧对其有毒,将环境中氧吸掉；抽真空；深层培养厌氧菌（anae69二、微生物生长的测定计数法直接计数法间接计数法重量法干重湿重

生理指标法

二、微生物生长的测定计数法70直接计数法用细菌计数板或血球计数板计数室面积1mm2，高为0.1mm。体积为0.1mm3。1ml=1000mm3。计数室内有25个中格，每个中格有16个小格，共400个小格。五个中方格中总菌数为A，菌液的稀释倍数为B，则一个大方格中的总菌数A×5×B故1ml菌液中的总菌数＝A×5×B×10×1000＝50000A•B（个）直接计数法用细菌计数板或血球计数板71直接计数法适用范围：个体较大细胞或颗粒，如血球、酵母菌等。不适用于细菌等个体较小的细胞，因为（1）细菌细胞太小，不易沉降；（2）在油镜下看不清网格线，超出油镜工作距离。特点：快速，准确，对酵母菌可同时测定出芽率，或在菌悬液中加入少量美蓝可以区分死活细胞。直接计数法适用范围：个体较大细胞或颗粒，如血球、酵母菌等。不72间接法活菌计数法比浊法间接法活菌计数法733.平板菌落计数法3.平板菌落计数法74比浊法原理是在一定范围内，菌悬液中的细胞浓度与混浊度成正比，即与光密度成正比，菌数越多，光密度越大。因此，借助于分光光度计，在一定波长下测定菌悬液的光密度，就可反应出菌液的浓度。特点：快速、简便；但易受干扰。比浊法原理是在一定范围内，菌悬液中的细胞浓度与混浊度成正比，75重量法和生理指标法称重量法：干重、湿重测体积法菌体内重要组成测定法含N量法DNA/RNA法叶绿素法等重量法和生理指标法称重量法：干重、湿重76测含氮量蛋白质是细胞的主要物质，含量稳定，而氮是蛋白质的主要成分，通过测含氮量就可推知微生物的浓度。一般细菌含氮量为干重的12.5%，酵母菌为7.5%，霉菌为6.0%，根据一定体积培养液中的含氮量再乘以6.25，就可测得粗蛋白的含量。N×6.25=Pr测含氮量蛋白质是细胞的主要物质，含量稳定，而氮是蛋白质的主要77第五节微生物生长繁殖的控制灭菌（sterilition）：杀死物体上全部微生物的方法消毒(disinfection)：杀死或消除物体上的病原微生物的方法防腐(antisepsis)：用理化方法防止抑制微生物生长的方法化疗(chemotherapy)：利用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制宿主体内病原微生物的生长繁殖第五节微生物生长繁殖的控制灭菌（sterilition）：78微生物生长繁殖的控制

控制微生物的化学物质

控制微生物的物理因素

微生物生长繁殖的控制控制微生物的化学物质79控制微生物的化学物质抗微生物剂抗代谢剂抗生素

控制微生物的化学物质抗微生物剂80控制微生物的化学物质(因素)表面消毒剂化学治疗剂溶液状态气体状态抗代谢物抗生素生物药物素控制微生物的化学物质(因素)表面消毒剂化学治疗剂溶液状态气体81表面消毒剂(surfacedisinfactant)酸和碱重金属极其盐类有机化合物氧化剂卤素染色剂表面活性剂表面消毒剂(surfacedisinfactant)酸和碱82酸和碱前面讲过微生物细胞中的DNA，RNA，E只有在中性条件下才能体现活性，因此强酸碱具杀菌作用。医院病房常用乙酸消毒。酸和碱前面讲过微生物细胞中的DNA，RNA，E只有83重金属极其盐类是杀菌剂和防腐剂，作用最强的是Hg,Ag,Cu,作用机理：使蛋白质变性，使酶失活。（与E的－SH结合。）0·02－0·2％Hgcl2（升汞）溶液对大多数细菌有致死作用。CuSO4对真菌、藻类有强杀伤力，波尔多（CuSO4＋碳）防植物病害。另外还有砷，铋、锑的化合物是治疗梅毒的特效药。0·1－1％AgNO3可消毒皮肤，1％浓度新生儿点眼预防眼炎重金属极其盐类是杀菌剂和防腐剂，作用最强的是Hg,Ag,Cu84有机化合物醇、醛、酚是常用的杀菌剂。杀菌机制损伤CW使蛋白质变性（细胞膜，E失活）抑制脱氢酶，氧化酶活性有机化合物醇、醛、酚是常用的杀菌剂。杀菌机制85有机化合物甲醛：纯甲醛为气体，37－40％水液为福尔马林。醇是脱水剂蛋白质变性剂,70％乙醇杀菌效果最好。酚：3－5％的石碳酸溶液几分钟即可致死细菌。甲酚杀菌力最强，煤酚皂液（来苏尔）为甲酚和肥皂的混合液。有机化合物甲醛：纯甲醛为气体，37－40％水液为福尔马林。86氧化剂K2MnO4(pp粉)使菌体蛋白质氧化，使酶失活。0·1－3％浓度可用于皮肤，果品、餐具、消毒。H2O2清洗伤口。氧化剂K2MnO4(pp粉)使菌体蛋白质氧化，使酶失活。87

卤素

碘杀菌力强，3－7％碘溶于70－83％的乙醇中成碘酒。氯及氯化物常用于水及食品消毒与水结合放出原子氧（O）用于消毒。氯，碘是常用的消毒剂卤素碘杀菌力强，3－7％碘溶于70－83％的88染色剂干扰菌体氧化还原电位阻碍芽孢的形成。染色剂干扰菌体氧化还原电位阻碍芽孢的形成。89表面活性剂具有降低表面张力效应的物质叫表面活性剂。常用的有新吉尔灭，去污剂，肥皂等。一落表面张力降低可抑菌或杀菌。五彩缤纷表面活性剂具有降低表面张力效应的物质叫表面活性剂。90抗代谢物(antimetabolite)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。干扰代谢的正常代谢。这些物质称为抗代谢物。叶酸磺胺类药物氨基酸5－甲基色氨酸吡哆醇异烟肼嘌呤6－巯基嘌呤抗代谢物代谢物抗代谢物(antimetabolite)有些化合物在结构上与91抗生素的诞生神奇的抗生素抗药性抗生素(antibiotic)是由微生物在代谢过程中产生（有的可人工合成）具有一定浓度下抑制或杀死其他微生物的有机化合物。抗生素的诞生神奇的抗生素抗药性抗生素(antibioti92抗生素的诞生1928年A.Fleming发现青霉素1940弗罗里提纯出青霉素各种抗生素被相继发现并应用

人工合成半合成抗生素被相继开发出来青霉素（penicillin）抗生素的诞生1928年A.Fleming发现青霉素194093英国科学家A.Fleming爵士英国科学家A.Fleming爵士94与弗莱明共同获得1945年诺贝尔生理学和医学奖.1940提纯出青霉素澳大利亚病理学家霍华德.弗罗里与弗莱明共同获得1945年诺贝尔生理学和医学奖.1940提纯95微生物的生长繁殖及其控制课件96人工合成半合成抗生素被相继开发出来6-氨基青霉烷酸人工合成半合成抗生素被相继开发出来97神奇的抗生素抑制细胞壁的形成影响细胞膜的功能干扰蛋白质合成抑制核酸复制和固醇结合影响细胞膜透性作用于呼吸链影响能量利用氨苄青霉素（ampicillin）和蛋白结合影响膜屏蔽作用神奇的抗生素抑制细胞壁的形成影响细胞膜的功能干扰蛋白质合成98可怕的抗药性(antibioticresistance)第一次用药剂量要足避免在一个时期或长期多次使用同种抗生素不同抗生素（或其他药物）混合使用对现有抗生素改造筛选新抗生素可怕的抗药性(antibioticresistance)第99生物药物素(biopharmaceutin)具有多种生理活性的比抗生素疗效更为广泛的微生物次生代谢产物酶抑制剂免疫调节剂受体拮抗剂抗氧化剂…...生物药物素(biopharmaceutin)具有多种生理活性100控制微生物的物理因素高温灭菌辐射作用过滤作用高渗作用干燥超声波

控制微生物的物理因素高温灭菌101高温灭菌多数细菌，酵母菌和霉菌的营养细胞和病毒在50-65ºＣ10min可以致死。F

一般噬菌体65－80ºＣ致死，放线菌霉菌的孢子比营养细胞抗热性强，76－80ºＣ10min可以杀死B

嗜热脂肪芽孢杆菌可在80ºＣ条件下生活，在120ºＣ，12min才能杀死，BBBBBBBBBBB同种微生物老龄菌比幼菌耐热。高温灭菌多数细菌，酵母菌和霉菌的营养细胞和病毒在一般噬菌体6102高温灭菌湿热灭菌干热灭菌焚烧灭菌法：常用于废弃物动物尸体等处理。烘烤灭菌法；实验室用干燥箱烘烤接种工具。高温灭菌湿热灭菌焚烧灭菌法：常用于废弃物动物尸体等处理。烘103湿热灭菌(mosistheatsterilization)

煮沸灭菌法（煮沸消毒法）高压蒸汽灭菌法间歇灭菌法巴斯德消毒法：（巴氏消毒法）该法比干热灭菌效果好，因为蛋白质在有水的情况下容易凝固，如含水50％，蛋白质凝固温度为56ºＣ；含水６％蛋白质凝固温度为160-170ºＣ湿热灭菌(mosistheatsterilization104煮沸灭菌法（煮沸消毒法）物品在水中煮沸15min，可杀死所有营养细胞和一部分芽孢。在水中加入１％的Ｎa2CO3或２－５％的碳酸效果更好。此法适合注射器和解剖用具的消毒。煮沸灭菌法（煮沸消毒法）物品在水中煮沸15min，可杀死105高压蒸汽灭菌(normalautoclving)是湿热灭中最好方法，通常在1.05kg/cm2,的压力下面（此时温度121ºＣ）处理15－30min。要排冷，否则会形成假压，虽然压力达到要求，温度却达不到相应高度，而影响灭菌效果。高压蒸汽灭菌是湿热灭中最好方法，通常在1.05kg/cm2,106高压蒸汽灭菌锅注意事项：排净冷空气；灭菌终了，缓慢降压；灭菌结束，趁热取出物品。高压蒸汽灭菌锅注意事项：107间歇灭菌法(fractionalsterilization)是用常压蒸汽反复几次进行灭菌的方法。主要用于不宜高压灭菌的培养基，不耐热的药物和营养物等方法是将待灭菌物品置于蒸锅内加热到沸腾维持15-30min杀死营养细胞，取出冷却后在37ºＣ恒温培养24小时，使芽孢萌发，再用此法灭菌，反复三次，即可达到灭菌目的。间歇灭菌法(fractionalsterilization108巴氏消毒法(pasteurization)是食品（牛奶）酿造（啤酒）工业中常用的方法。具体做法是61.7－62.8℃处理30min或71.6º℃度处理15min，这样即可杀死病原微生物。又不致损坏营养，可保留食品饮料原有风味。根据结核杆菌在62ºＣ下15min被致死。低温维持法;高温瞬时灭菌巴氏消毒法(pasteurization)是食品（牛奶）酿造109辐射可见光紫外线（非电离辐射）X射线与γ射线辐射可见光紫外线（非电离辐射）X射线与γ射线110Ｏ２

紫外线０３０２＋｛O｝紫外线（非电离辐射）杀菌机制：诱导核酸形成胸腺嘧啶二聚体，从而干扰了核酸的复制HＯ２紫外线０３０２＋｛O｝紫外线（非电离辐射111各种微生物对紫外线抗性干细胞强于湿细胞芽孢，孢子强于营养细胞多倍体＞二倍体＞单倍体各种微生物对紫外线抗性干细胞强于湿细胞芽孢，孢子强于营养细112X射线与γ射线γ射线是放射性元素Co60发射出的高能射线，具强穿透能力，500－干伦琴剂量用于诱变育种，10万伦琴以上具杀菌作用。X射线与γ射线γ射线是放射性元素Co60发射出的高能射线，113高渗作用等渗溶液对微生物生长有利细菌处于低渗液中会吸水膨胀乃至破裂细胞处于高渗液中会脱水引起质壁分离导致死亡。J

高渗作用等渗溶液对微生物生长有利细菌处于低渗液中会吸水膨胀乃114类型名称及使用方法作用原理应用范围醇类70%—75%乙醇脱水、蛋白质变性皮肤、器皿醛类0.5%—10%甲醛2%戊二醛（pH=8）蛋白质变性房间、物品消毒（不适合食品厂）酚类3%—5%石炭酸2%来苏儿3%—5%来苏儿破坏细胞膜、蛋白质变性地面、器具皮肤地面、器具氧化剂0.1%高锰酸钾3%过氧化氢0.2%—0.5%过氧乙酸氧化蛋白质活性基团，酶失活皮肤、水果、蔬菜皮肤、物品表面水果、蔬菜、塑料等常用的消毒防腐剂及其应用类型名称及使用方法作用原理应用范围115常用的消毒防腐剂及其应用类型名称及使用方法作用原理应用范围重金属盐类0.05%—0.1%升汞2%红汞0.1%—1%硝酸银0.1%—0.5%硫酸铜蛋白质变性、酶失活变性、沉淀蛋白蛋白质变性、酶失活非金属器皿皮肤、粘膜、伤口皮肤、新生儿眼睛防治植物病害表面活性剂0.05%—0.1%新洁尔灭0.05%—0.1%杜灭芬蛋白变性、破坏细胞膜皮肤、粘膜、器械皮肤、金属、棉织品、塑料常用的消毒防腐剂及其应用类型名称及使用方法作用原理116常用的消毒防腐剂及其应用类型名称及使用方法作用原理应用范围卤素及其化合物0.2—0.5mg/L氯气10%—20%漂白粉0.5%—1%漂白粉2.5%碘酒破坏细胞膜、蛋白质饮水、游泳池水地面水、空气等皮肤染料2%—4%龙胆紫与蛋白质的羧基结合皮肤、伤口酸类0.1%苯甲酸

0.1%山梨酸食品防腐食品防腐常用的消毒防腐剂及其应用类型名称及使用方法作用原理117第六章微生物的生长繁殖及其控制细菌的个体生长细菌的群体生长繁殖真菌的生长与繁殖环境对生长的影响及生长的测定微生物生长繁殖的控制第六章微生物的生长繁殖及其控制细菌的个体生长118第一节细菌的个体生长染色体DNA的复制和分离细胞壁扩增细菌的分裂与调节第一节细菌的个体生长染色体DNA的复制和分离119一、染色体DNA的复制和分离细菌的染色体为环形的双链DNA分子。细菌在个体生长过程中通过染色体DNA的复制，使其遗传特性能保持高度的连续性和稳定性。一、染色体DNA的复制和分离细菌的染色体为环形的双链DNA分120二、细胞壁扩增细菌在生长过程中，细胞壁只有通过扩增，才能使其细胞体积扩增。研究表明：杆菌在生长过程中，新合成的肽聚糖不是在一个位点而是在多个位点插入，新老细胞壁呈间隔分布。球菌在生长过程中，新合成的肽聚糖是固定在赤道板附近插入，导致新老细胞壁能明显地分开，原来的细胞壁被推向两端。

二、细胞壁扩增细菌在生长过程中，细胞壁只有通过扩增，才能使其121三、细菌的分裂与调节当细菌的各种结构复制完成之后就进入分裂时期。此时在细菌长度的中间位置，通过细胞质膜内陷并伴随新合成的肽聚糖插入，导致横隔壁向心生长，最后在中心会合，完成一次分裂，将一个细菌分裂成两个大小相等的子细菌。

三、细菌的分裂与调节当细菌的各种结构复制完成之后就进入分裂时122第二节细菌的群体生长繁殖细菌群体生长规律

同步培养

连续培养

第二节细菌的群体生长繁殖细菌群体生长规律123一、细菌群体生长规律生长曲线：细菌接种到均匀的液体培养基后，当细菌以二分裂法繁殖，分裂后的子细胞都具有生活能力。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，以时间为横坐标，以菌数为纵坐标，根据不同培养时间里细菌数量的变化，可以作出一条反映细菌在整个培养期间菌数变化规律的曲线，这种曲线称为生长曲线。一、细菌群体生长规律生长曲线：细菌接种到均匀的液体培养基后，124生长曲线一条典型的生长曲线可以分为四个时期：（一）迟缓期（二）对数期（三）稳定期（四）衰亡期

生长曲线一条典型的生长曲线可以分为四个时期：125典型的生长曲线

（Growthcurve）延滞期对数期稳定期衰亡期时期的划分：按照生长速率常数（growthraceconstant）不同生长曲线(growthcurve)描述细菌生长规律典型的生长曲线

（Growthcurve）延滞期对数期稳126缩短延滞期的意义和方法延滞期(lagphase)出现原因本期特点影响本期限长短因素缩短延滞期的意义和方法延滞期(lagphase)出现原因本127延滞期出现原因把细菌接种到新鲜的培养基中培养时，并不立即进行分裂繁殖，细菌增殖数为０，这时需要合成多种酶，辅酶和某些中间代谢产物，要经过一个调整和适应过程。延滞期出现原因把细菌接种到新鲜的培养基中培养时，并不128延滞期特点生长速率常数等于零菌体粗大代谢活力强对不良条件抵抗能力降低ＲＮＡ含量增加延滞期特点生长速率常数等于零菌体粗大代谢活力强对不良条件抵129★影响延迟期长短的因素◆菌种：繁殖速度较快的菌种的延迟期一般较短；◆接种物菌龄：用对数生长期的菌种接种时，其延迟期较短，甚至检查不到延迟期；◆接种量：一般来说，接种量增大可缩短甚至消除延迟期（发酵工业上一般采用1/10的接种量）；◆培养基成分：

在营养成分丰富的天然培养基上生长的延滞期比在合成培养基上生长时短；

接种后培养基成分有较大变化时，会使延滞期加长，所以发酵工业上尽量使发酵培养基的成分与种子培养基接近。★影响延迟期长短的因素◆菌种：繁殖速度较快的菌种的延迟期130缩短延滞期的意义和方法意义：可以缩短生产周期，提高设备利用率。接种对数生长期的菌种，采用最适菌龄

加大接种量:（群体优势----适应性增强）

用与培养菌种相同组成分的培养基通过遗传学方法改变种的遗传特性使迟缓期缩短

缩短延滞期的意义和方法意义：可以缩短生产周期，提高设备利用率131指数期(对数期)(exponentialphase)特点该期的细菌生产中多被用做种子和科学试验材料①活菌数和总菌数接近②酶系活跃，代谢旺盛。③生长速率最大，代时(generationtime)最短。④细胞的化学组成及形态，生理特性比较一致指数期(对数期)(exponentialphase)特点132x2x1t2t1培养时间Lg细胞数/mlt2-t13.322(lgx2-lgx1)生长速率常数R=t2-t13.322(lgx2-lgx1)代时G=指数期生长的数学模型繁殖代数n=3.322(lgx2-lgx1)x2x1t2t1培养时间Lg细胞数/mlt2-133影响指数期的因素菌种营养成分营养物浓度培养温度影响指数期的因素菌种营养成分营养物浓度培养温度134应用意义由于此时期的菌种比较健壮，增殖噬菌体的最适菌龄；生产上用作接种的最佳菌龄；②发酵工业上尽量延长该期，以达到较高的菌体密度③食品工业上尽量使有害微生物不能进入此期④是生理代谢及遗传研究或进行染色、形态观察等的良好材料。应用意义由于此时期的菌种比较健壮，增殖噬菌体的最适菌龄；生产135稳定期（stationaryphase）又称：恒定期或最高生长期特点：①新增殖的细胞数与老细胞的死亡数几乎相等，微生物的生长速率处于动态平衡，培养物中的细胞数目达到最高值。②细胞分裂速度下降，开始积累内含物，产芽孢的细菌开始产芽孢。③此时期的微生物开始合成次生代谢产物，对于发酵生产来说，一般在稳定期的后期产物积累达到高峰，是最佳的收获时期。产生原因：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;有害代谢废物的积累（酸、醇、毒素等）物化条件（pH、氧化还原势等）不合适;稳定期（stationaryphase）又称：恒定期或最高136稳定期特点活菌数保持相对稳定，总菌数达最高水平。细菌代谢物积累达到最高峰。芽孢杆菌这时开始形成芽孢。这是生产收获时期。稳定期特点活菌数保持相对稳定，总菌数达最高水平。细菌代谢物积137衰亡期（declinephase）特点：①细胞死亡数增加，死亡数大大超过新增殖的细胞数，群体中的活菌数目急剧下降，出现“负生长”。②细胞内颗粒更明显，细胞出现多形态、畸形或衰退形，芽孢开始释放。③因菌体本身产生的酶及代谢产物的作用，使菌体死亡、自溶等，发生自溶的菌生长曲线表现为向下跌落的趋势。衰亡期比其他各时期时间长，它的长短也与菌种和环境条件有关。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过合成代谢，继而导致菌体的死亡。衰亡期（declinephase）特点：①细胞死亡数增加，138同步生长由于微生物细胞极其微小，研究其个体生长存在着技术上的困难。同步生长的概念：一个细胞群体中各个细胞都在同一时间进行分裂的状态，称为同步生长（synchronousgrowth），进行同步分裂的细胞称为同步细胞。同步细胞群体在任何一时刻都处在细胞周期的同一相，彼此间形态、生化特征都很一致，因而是细胞学、生理学和生物化学等研究的良好材料。同步生长由于微生物细胞极其微小，研究其个体生长存在着技术上的139机械方法

离心方法过滤分离法硝酸纤维素滤膜法环境条件控制技术

温度培养基成分控制

其他

获得同步生长(synchronousgrowth)的方法机械方法获得同步生长(synchronousgrowth140离心方法将不同步的细胞培养物悬浮在不被这种细菌利用的糖或葡聚糖的不同梯度溶液里，通过密度梯度离心将不同细胞分布成不同的细胞带，每一细胞带的细胞大致是处于同一生长期的细胞，分别将它们取出进行培养，就可以获得同步细胞。离心方法将不同步的细胞培养物悬浮在不被这种细菌利用的糖或葡聚141过滤分离法将不同步的细胞培养物通过孔径大小不同的微孔滤器，从而将大小不同的细胞分开，分别将滤液中的细胞取出进行培养，获得同步细胞。过滤分离法将不同步的细胞培养物通过孔径大小不同的微孔滤器，从142硝酸纤维素滤膜法根据细菌能紧紧结合到硝酸纤维素滤膜上的特点，将细菌悬液通过垫有硝酸纤维素滤膜的过滤器，然后将滤膜颠倒过来，再将培养基流过滤器，以洗去未结合的细菌，然后将滤器放入适宜条件下培养一段时间，其后仍将培养基流过滤器，这时新分裂产生的细菌被洗下，分部收集并通过培养获得同步细胞。硝酸纤维素滤膜法根据细菌能紧紧结合到硝酸纤维素滤膜上的特点，143Helmstetter-Cummings法Helmstetter-Cummings法144温度最适生长温度有利于细胞生长与分裂，不适宜温度如低温不利于细菌生长与分裂。通过适宜与不适宜温度的交替处理之后，通过培养可获得同步细胞。温度最适生长温度有利于细胞生长与分裂，不适宜温度如低温不利于145培养基成分控制培养基中的碳、氮源或生长因子不足，可导致细菌缓慢生长直至生长停止。将不同步的细菌在营养不足的条件下培养一段时间，然后转移到营养丰富的培养基里培养，能获得同步细胞。培养基成分控制培养基中的碳、氮源或生长因子不足，可导致细菌缓146连续培养（continuousculture）分批培养（batchculture）：将微生物置于一定容积的定量的培养基中培养，培养基一次性加入。不再补充和更换，最后一次性收获。连续培养（continuousculture）：在微生物培养的过程中，不断地供给新鲜的营养物质，同时排除含菌体及代谢产物的发酵液，让培养的微生物长时间地处于对数生长期，以利于微生物的增殖速度和代谢活性处于某种稳定状态。连续培养理论基础：由于对典型生长曲线中稳定期到来原因的认识，采取相应有效措施推迟其来临，从而发展出现在的连续培养技术。连续培养（continuousculture）分批培养（b147连续培养有两种类型：恒化器连续培养恒浊器连续培养连续培养连续培养有两种类型：连续培养148发酵罐的结构示意图

发酵罐的结构示意图149连续培养(continuousculture)(openculture)将微生物置于一定容积的培养基中培养，最后一次收获，叫分批培养，将微生物放在恒定的容积的流动系统中培养称为连续培养。优点：缩短发酵周期；便于自动控制；产物质量均一

缺点：菌种易退化；易染杂菌连续培养(continuousculture)(open150恒化器连续培养恒化器是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殖的一种连续培养装置。这是一种通过控制某一种营养物(如氨基酸、氨、葡萄糖、麦芽糖、无机盐及生长因子等)的浓度，使其始终成为生长限制因子的条件下达到的，因而可称为外控制式的连续培养装置。恒化器连续培养恒化器是一种设法使培养液流速保持不变，并使微生151恒化器连续培养在恒化器中，一方面菌体密度会随时间的延长而增高，另一方面，限制生长因子的浓度又会随时间的延长而降低，两者互相作用的结果，出现微生物的生长速率正好与恒速流入的新鲜培养基流速相平衡。恒化器连续培养在恒化器中，一方面菌体密度会随时间的延长而增高152恒化器连续培养主要用于实验室科学研究中，尤其用于与生长速率相关的各种理论研究中。恒化器连续培养主要用于实验室科学研究中，尤其用于与生长速率相153恒化器Chemostat或bactogen恒化器Chemostat或bactogen154连续培养技术——恒浊培养概念：通过调节培养基流速，使培养液浊度保持恒定的连续培养方法。原理：通过调节新鲜培养基流入的速度和培养物流出的速度来维持菌浓度不变,即浊度不变。主要采用恒浊器，当浊度高时，使新鲜培养基的流速加快，浊度降低，则减慢培养基的流速。特点：基质过量，微生物始终以最高速率进行生长，并可在允许范围内控制不同的菌体密度；但工艺复杂，烦琐。使用范围：用于生产大量菌体、生产与菌体生长相平行的某些代谢产物，如乳酸、乙醇等。连续培养技术——恒浊培养概念：通过调节培养基流速，使培养液浊155恒浊器与恒化器的比较装置控制对象培养基培养基流速生长速率产物应用范围恒浊器菌体密度（内控制）无限制生长因子不恒定最高大量菌体或与菌体形成相平行的产物生产为主恒化器培养基流速（外控制）有限制生长因子恒定低于最高不同生长速率的菌体实验室为主恒浊器与恒化器的比较装置控制对象培养基培养基流速生长速率产物156微生物的高密度培养（highcell-densityculture,HCDC）指微生物在液体培养基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。现代高密度培养技术主要是用于基因工程菌生产多肽类药物。选取最佳培养基成分和各成分含量补料提高溶解氧的浓度防止有害代谢产物的生成微生物的高密度培养指微生物在液体培养基中细胞群体密度超过常规157第三节真菌的生长与繁殖丝状真菌的生长繁殖

酵母菌的生长繁殖

第三节真菌的生长与繁殖丝状真菌的生长繁殖158丝状真菌的生长繁殖断裂繁殖无性孢子繁殖有性孢子繁殖丝状真菌的生活史丝状真菌的生长繁殖断裂繁殖159无性孢子厚垣孢子：总状毛霉节孢子：白地霉分生孢子：青霉、曲霉孢囊孢子：根霉、毛霉游动孢子：水霉、壶菌无性孢子厚垣孢子：总状毛霉160无性孢子青霉、曲霉曲霉无性孢子青霉、曲霉曲霉161有性孢子卵孢子：同丝水霉接合孢子：葡枝根霉子囊孢子：子囊菌纲：虫草、酵母等。有性孢子卵孢子：同丝水霉162有性孢子虫草有性孢子虫草163丝状真菌的生活史丝状真菌从一种孢子开始，经过一定的生长繁殖，其中包括无性繁殖和有性繁殖两个阶段，最后又产生同一种孢子，这一循环称为丝状真菌的生活史。丝状真菌的生活史丝状真菌从一种孢子开始，经过一定的生长繁殖，164真菌的生活史真菌的生活史165酵母菌的生长繁殖酵母菌的生长繁殖166酵母菌的生长繁殖酵母菌的生长繁殖167酵母菌的生长繁殖酵母菌的生长繁殖168第四节环境对生长的影响及生长的测定环境对微生物生长的影响微生物生长的测定第四节环境对生长的影响及生长的测定环境对微生物生长的影响169一、环境对微生物生长的影响营养物质水的活性温度pH氧一、环境对微生物生长的影响营养物质170营养物质不足导致微生物生长所需要的能量、碳、氮源、无机盐等成分不足，此时机体一方面降低或停止细胞物质合成，避免能量的消耗，或者通过诱导合成特定的运输系统，充分吸收环境中微量的营养物质以维持机体的生存。营养物质营养物质不足导致微生物生长所需要的能量、碳、氮源、无机盐等成171另一方面机体对胞内某些非必要成分或失效的成分进行降解以重新利用，这些非必需成分是指胞内贮存的物质、无意义的蛋白质与酶、mRNA等。营养物质另一方面机体对胞内某些非必要成分或失效的成分进行降解以重新利172水的活性微生物在生长过程中，对培养基的aw有一定的要求，每种微生物生长都有最适的aw，高于或低于所要求的aw值，都会通过影响培养基的渗透压变化而影响微生物的生长速率。微生物不同，生长所需要的最适aw值也不同。水的活性微生物在生长过程中，对培养基的aw有一定的要求，每种173从微生物整体来看:生长的温度范围一般在-10℃~100℃极端下限为-30℃，极端上限为105~300℃但对于特定的某一种微生物：只能在一定温度范围内生长，在这个范围内，每种微生物都有自己的生长温度三基点，即最低、最适、最高生长温度处于最适生长温度时，生长速度最快，代时最短。超过最低生长温度时，微生物不生长，温度过低，甚至会死亡。超过最高生长温度时，微生物不生长，温度过高，甚至会死亡。微生物生长的三个温度基点从微生物整体来看:处于最适生长温度时，生长速度最快，代时最短174温度生长速度温度停此生长致死最低最高最适嗜冷微生物（低温微生物）中温微生物嗜热微生物（高温微生物）低温对微生物的影响温度生长速度温度停此生长致死最低最高最适嗜冷微生物（低温微175低温型微生物:最适生长温度在5~20℃,主要分布在地球的两极、冷泉、深海、冷冻场所及冷藏食品中。例：假单孢菌中的某些嗜冷菌在低温下生长，常引起冷藏食品的腐败。嗜冷微生物在低温下生长的机理，目前还不清楚，据推测有两种原因：①它们体内的酶能在低温下有效地催化，在高温下酶活丧失②细胞膜中的不饱和脂肪酸含量高，低温下也能保持半流动状态，可以进行物质的传递。低温型微生物:176

当环境温度低于微生物的最适生长温度时，微生物的生长繁殖停止，当微生物的原生质结构并未破坏时，不会很快造成死亡并能在较长时间内保持活力，当温度提高时，可以恢复正常的生命活动。低温保藏菌种就是利用这个原理。一些细菌、酵母菌和霉菌的琼脂斜面菌种通常可以长时间地保藏在4℃的冰箱中。当温度过低，造成微生物细胞冻结时，有的微生物会死亡，有些则并不死亡。低温对微生物的影响当环境温度低于微生物的最适生长温度时，微生物的177造成死亡的原因：①冻结时细胞水分变成冰晶，冰晶对细胞膜产生机械损伤，膜内物质外漏。②冻结过程造成细胞脱水。冻结速度对冰晶形成有很大影响，缓慢冻结，形成的冰晶大，对细胞损伤大；快速冻结，形成的冰晶小、分布均匀，对细胞的损伤小，因此，利用快速冻结可以对一些菌种进行冻结保藏，一般情况下在菌悬液中再加一些甘油、糖、牛奶、保护剂等可对菌种进行长期保藏。造成死亡的原因：178中温型微生物：最适生长温度为20℃~40℃，大多数微生物属于此类。室温型主要为腐生或植物寄生，在植物或土壤中。体温型主要为寄生，在人和动物体内。高温型微生物：最适生长温度为50℃~60℃,主要分布在温泉、堆肥和土壤中。在高温下能生长的原因：①酶蛋白以及核糖体有较强的抗热性②核酸具有较高的热稳定性（核酸中G+C含量高（tRNA），可提供形成氢键，增加热稳定性）。③细胞膜中饱和脂肪酸含量高，较高温度下能维持正常的液晶状态。④产生的多胺，热亚胺和高温精胺物质对蛋白质等组织结构具有保护作用。一一中温型微生物：179微生物的生长繁殖及其控制课件180高温微生物的特点:生长速度快，合成大分子迅速，可及时修复高温对其造成的分子损伤。耐高温菌具应用优势：在减少能源消耗、减少染菌、缩短发酵周期等方面具重要意义。高温微生物的特点:181pH影响细胞膜透性与稳定性影响物质溶解度影响细胞表面电荷分布影响微生物生长、繁殖，发育。各类微生物能够生长的pH值较宽，但细胞内部pH值却接近中性。微生物的活动也能改变环境中的pH值pH影响细胞膜透性与稳定性影响物质溶解度影响细胞表面电182嗜酸性微生物嗜碱性微生物耐酸及耐碱微生物根据氢离子浓度对微生物分类嗜酸性微生物嗜碱性微生物耐酸及耐碱微生物根据氢离子浓度对微生183

微生物对氧的需要和耐受力在不同的类群中变化很大，根据微生物与氧的关系,可把它们分为几种类群:专性好氧菌:好氧菌

微好氧菌：兼性厌氧菌耐氧厌氧菌：

厌氧菌(专性)厌氧菌：氧气对微生物生长的影响微生物对氧的需要和耐受力在不同的类群中变化很大，根据184氧气专性好氧菌：等于或大于20%兼性厌氧菌：10%－20%耐氧菌：2%以下厌氧菌：不需要氧、有氧时死亡微好氧菌2%－10%超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶氧气专性好氧菌：兼性厌氧菌：10%－20%耐氧菌：2%以下厌185氧对其有毒,将环境中氧吸掉；抽真空；深层培养能量来源于发酵、无氧呼吸、环式光合磷酸化或甲烷发酵细胞内缺泛SOD、细胞色素氧化酶和过氧化氢酶厌氧菌（anaerobes）氧对其有毒,将环境中氧吸掉；抽真空；深层培养厌氧菌（anae186二、微生物生长的测定计数法直接计数法间接计数法重量法干重湿重

生理指标法

二、微生物生长的测定计数法187直接计数法用细菌计数板或血球计数板计数室面积1mm2，高为0.1mm。体积为0.1mm3。1ml=1000mm3。计数室内有25个中格，每个中格有16个小格，共400个小格。五个中方格中总菌数为A，菌液的稀释倍数为B，则一个大方格中的总菌数A×5×B故1ml菌液中的总菌数＝A×5×B×10×1000＝50000A•B（个）直接计数法用细菌计数板或血球计数板188直接计数法适用范围：个体较大细胞或颗粒，如血球、酵母菌等。不适用于细菌等个体较小的细胞，因为（1）细菌细胞太小，不易沉降；（2）在油镜下看不清网格线，超出油镜工作距离。特点：快速，准确，对酵母菌可同时测定出芽率，或在菌悬液中加入少量美蓝可以区分死活细胞。直接计数法适用范围：个体较大细胞或颗粒，如血球、酵母菌等。不189间接法活菌计数法比浊法间接法活菌计数法1903.平板菌落计数法3.平板菌落计数法191比浊法原理是在一定范围内，菌悬液中的细胞浓度与混浊度成正比，即与光密度成正比，菌数越多，光密度越大。因此，借助于分光光度计，在一定波长下测定菌悬液的光密度，就可反应出菌液的浓度。特点：快速、简便；但易受干扰。比浊法原理是在一定范围内，菌悬液中的细胞浓度与混浊度成正比，192重量法和生理指标法称重量法：干重、湿重测体积法菌体内重要组成测定法含N量法DNA/RNA法叶绿素法等重量法和生理指标法称重量法：干重、湿重193测含氮量蛋白质是细胞的主要物质，含量稳定，而氮是蛋白质的主要成分，通过测含氮量就可推知微生物的浓度。一般细菌含氮量为干重的12.5%，酵母菌为7.5%，霉菌为6.0%，根据一定体积培养液中的含氮量再乘以6.25，就可测得粗蛋白的含量。N×6.25=Pr测含氮量蛋白质是细胞的主要物质，含量稳定，而氮是蛋白质的主要194第五节微生物生长繁殖的控制灭菌（sterilition）：杀死物体上全部微生物的方法消毒(disinfection)：杀死或消除物体上的病原微生物的方法防腐(antisepsis)：用理化方法防止抑制微生物生长的方法化疗(chemotherapy)：利用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制宿主体内病原微生物的生长繁殖第五节微生物生长繁殖的控制灭菌（sterilition）：195微生物生长繁殖的控制

控制微生物的化学物质

控制微生物的物理因素

微生物生长繁殖的控制控制微生物的化学物质196控制微生物的化学物质抗微生物剂抗代谢剂抗生素

控制微生物的化学物质抗微生物剂197控制微生物的化学物质(因素)表面消毒剂化学治疗剂溶液状态气体状态抗代谢物抗生素生物药物素控制微生物的化学物质(因素)表面消毒剂化学治疗剂溶液状态气体198表面消毒剂(surfacedisinfactant)酸和碱重金属极其盐类有机化合物氧化剂卤素染色剂表面活性剂表面消毒剂(surfacedisinfactant)酸和碱199酸和碱前面讲过微生物细胞中的DNA，RNA，E只有在中性条件下才能体现活性，因此强酸碱具杀菌作用。医院病房常用乙酸消毒。酸和碱前面讲过微生物细胞中的DNA，RNA，E只有200重金属极其盐类是杀菌剂和防腐剂，作用最强的是Hg,Ag,Cu,作用机理：使蛋白质变性，使酶失活。（与E的－SH结合。）0·02－0·2％Hgcl2（升汞）溶液对大多数细菌有致死作用。CuSO4对真菌、藻类有强杀伤力，波尔多（CuSO4＋碳）防植物病害。另外还有砷，铋、锑的化合物是治疗梅毒的特效药。0·1－1％AgNO3可消毒皮肤，1％浓度新生儿点眼预防眼炎重金属极其盐类是杀菌剂和防腐剂，作用最强的是Hg,Ag,Cu201有机化合物醇、醛、酚是常用的杀菌剂。杀菌机制损伤CW使蛋白质变性（细胞膜，E失活）抑制脱氢酶，氧化酶活性有机化合物醇、醛、酚是常用的杀菌剂。杀菌机制202有机化合物甲醛：纯甲醛为气体，37－40％水液为福尔马林。醇是脱水剂蛋白质变性剂,70％乙醇杀菌效果最好。酚：3－5％的石碳酸溶液几分钟即可致死细菌。甲酚杀菌力最强，煤酚皂液（来苏尔）为甲酚和肥皂的混合液。有机化合物甲醛：纯甲醛为气体，37－40％水液为福尔马林。203氧化剂K2MnO4(pp粉)使菌体蛋白质氧化，使酶失活。0·1－3％浓度可用于皮肤，果品、餐具、消毒。H2O2清洗伤口。氧化剂K2MnO4(pp粉)使菌体蛋白质氧化，使酶失活。204

卤素

碘杀菌力强，3－7％碘溶于70－83％的乙醇中成碘酒。氯及氯化物常用于水及食品消毒与水结合放出原子氧（O）用于消毒。氯，碘是常用的消毒剂卤素碘杀菌力强，3－7％碘溶于70－83％的205染色剂干扰菌体氧化还原电位阻碍芽孢的形成。染色剂干扰菌体氧化还原电位阻碍芽孢的形成。206表面活性剂具有降低表面张力效应的物质叫表面活性剂。常用的有新吉尔灭，去污剂，肥皂等。一落表面张力降低可抑菌或杀菌。五彩缤纷表面活性剂具有降低表面张力效应的物质叫表面活性剂。207抗代谢物(antimetabolite)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。干扰代谢的正常代谢。这些物质称为抗代谢物。叶酸磺胺类药物氨基酸5－甲基色氨酸吡哆醇异烟肼嘌呤6－巯基嘌呤抗代谢物代谢物抗代谢物(antimetabolite)有些化合物在结构上与208抗生素的诞生神奇的抗生素抗药性抗生素(antibiotic)是由微生物在代谢过程中产生（有的可人工合成）具有一定浓度下抑制或杀死其他微生物的有机化合物。抗生素的诞生神奇的抗生素抗药性抗生素(antibioti209抗生素的诞生1928年A.Fleming发现青霉素1940弗罗里提纯出青霉素各种抗生素被相继发现并应用

人工合成半合成抗生素被相继开发出来青霉素（penicillin）抗生素的诞生1928年A.Fleming发现青霉素1940210英国科学