微生物的生长与环境条件

微生物的生长与环境条件演示文稿当前1页，总共70页。优选微生物的生长与环境条件当前2页，总共70页。第一节、微生物群体的生长一、获的纯培养的方法1、纯培养的定义：从一个细胞繁殖所得到的后代细胞群体称为纯培养。2、获得纯培养的方法：（1）稀释---液体培养法（2）单细胞挑取法（3）平板培养分离法当前3页，总共70页。当前4页，总共70页。（3）平板培养分离法：A、平板划线分离法B、涂布平板法C、倾注（混合）平板法划线分离法步骤：划线挑菌灼烧划线灼烧划线当前5页，总共70页。当前6页，总共70页。二、细菌群体数量的测量1、显微直接计数法当前7页，总共70页。优点：快速、方便缺点：不能区分死菌与活菌；不适于对运动细菌的计数；（甲醛或适度加热（不能把计数板加热））需要相对高的细菌浓度；（107cell/ml）个体小的细菌在显微镜下难以观察；当前8页，总共70页。2、比浊法在一定波长下，测定菌悬液的光密度，以光密度(opticaldensity,即O.D.)表示菌量。波长一般选定在450~650nm当前9页，总共70页。培养基颜色颗粒杂质实验测量时应控制在菌浓度与光密度成正比的线性范围内，否则不准确。一般OD在1.0以下时和微生物数量呈正比当前10页，总共70页。3、稀释平板法（1）倾注平板法(混合平板法)（2）涂布平板法菌落计数稀释到适量浓度倾注或涂布平板培养当前11页，总共70页。当前12页，总共70页。混合平板和涂布平板的区别当前13页，总共70页。一般用菌落形成单位（colonyformingunits，CFU）来表示原样品中的细胞数。当前14页，总共70页。4、膜过滤培养法当样品中菌数很低时，可以将一定体积的湖水、海水或饮用水等样品通过膜过滤器，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。当前15页，总共70页。当前16页，总共70页。主要适用于只能进行液体培养的微生物，或采用液体鉴别培养基进行直接鉴定并计数的微生物。5、MPN法：mostprobablenumber对未知样品进行十倍稀释，然后根据估算取三个连续的稀释度平行接种多支试管，对这些平行试管的微生物生长情况进行统计，长菌的为阳性，未长菌的为阴性，然后根据数学统计计算出样品中的微生物数目。当前17页，总共70页。当前18页，总共70页。三、分批生长中细菌群体的生长当前19页，总共70页。(一)生长曲线生长曲线(GrowthCurve)：细菌接种到定量的液体培养基中，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。当前20页，总共70页。细菌的生长曲线一般用菌数的对数为纵坐标作图当前21页，总共70页。一条典型的生长曲线至少可以分为

延滞期，对数期，稳定期和衰亡期四个生长时期当前22页，总共70页。延滞期(Lagphase)：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。延滞期的特点：分裂迟缓、代谢活跃细胞形态变大或增长，例如巨大芽孢杆菌，在迟缓期末，细胞的平均长度比刚接种时长6倍。一般来说处于迟缓期的细菌细胞体积最大细胞内RNA尤其是rRNA含量增高，合成代谢活跃，核糖体、酶类和ATP的合成加快，易产生诱导酶。对外界不良条件反应敏感。当前23页，总共70页。当前24页，总共70页。迟缓期出现的原因：微生物接种到一个新的环境，暂时缺乏分解和催化有关底物的酶，或是缺乏充足的中间代谢产物等。为产生诱导酶或合成中间代谢产物，就需要一段适应期。在生产实践中缩短迟缓期的常用手段：(1)利用对数生长期的细胞作为种子；(2)尽量使接种前后所使用的培养基组成不要相差太大；(3)适当扩大接种量当前25页，总共70页。对数生长期(Logphase)：又称指数生长期(Exponentialphase)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。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。当前26页，总共70页。在细菌个体生长里，每个细菌分裂繁殖一代所需的时间为代时(Generationtime)，在群体生长里细菌数量增加一倍所需的时间称为倍增时间（Doublingtime)。代时通常以G表示。当前27页，总共70页。稳定生长期(Stationaryphase)：由于营养物质消耗，代谢产物积累和pH等环境变化，逐步不适宜于细菌生长，导致生长速率降低直至零(即细菌分裂增加的数量等于细菌死亡数)。稳定生长期又称恒定期或最高生长期，此时培养液中活细菌数最高并维持稳定。生长得率:每摩尔底物产生的菌体干重当前28页，总共70页。衰亡期(Decline或Deathphase)：营养物质耗尽和有毒代谢产物的大量积累，细菌死亡速率超过新生速率，整个群体呈现出负增长。当前29页，总共70页。同步培养(Synchronousculture)：使群体中的细胞处于比较一致的，生长发育均处于同一阶段上，即大多数细胞能同时进行生长或分裂的培养方法。(二)同步培养同步培养物常被用来研究在单个细胞上难以研究的生理与遗传特性，它是一种理想的材料。当前30页，总共70页。机械方法离心方法过滤分离法硝酸纤维素滤膜洗脱法环境条件诱导温度培养基成份控制其它（如光照和黑暗交替培养）当前31页，总共70页。密度梯度离心法获得同步细胞的基本步骤分部收集各层细胞细胞分层离心后不同步群体细菌10%蔗糖↓30%梯度利用各部细胞接种当前32页，总共70页。硝酸纤维素滤膜法是最经典的获得同步生长的方法由于细胞的个体差异，同步生长往往只能维持2-3个世代，随后又逐渐转变为随机生长。当前33页，总共70页。连续培养(Continousculture）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长速率生长并能持续生长下去的一种培养方法。四、细菌群体生长的连续培养当前34页，总共70页。控制连续培养的方法恒浊连续培养不断调节流速而使细菌培养液浊度保持恒定恒化连续培养保持恒定的流速当前35页，总共70页。（一）恒浊连续培养测定所培养微生物的光密度值自动调节新鲜培养基流入和培养物流出培养室的流速使培养物维持在某一恒定浊度当培养室中的浊度超过预期数值时，流速加快，使浊度降低；当培养室中的浊度低于预期数值时，流速减慢，使浊度升高；恒浊培养器的工作精度是由光电控制系统的灵敏度来决定的当前36页，总共70页。（二）恒化连续培养使培养液流速保持不变，并使微生物在恒定的生长速率下进行生长繁殖。当前37页，总共70页。连续培养的简化流程图当前38页，总共70页。稀释率：每小时流加的新鲜培养液占总培养液体积的百分比当前39页，总共70页。第二节、微生物个体生长和分化第三节、环境条件对微生物生长和代谢的影响当前40页，总共70页。1、温度低温型微生物：专性低温微生物和兼性低温微生物中温型微生物：分布最广高温型微生物：嗜热微生物和极端嗜热微生物一、控制微生物的物理因素最低温度最适温度最高温度当前41页，总共70页。低温型微生物中温型微生物高温型微生物当前42页，总共70页。(1)干热灭菌烘箱内热空气灭菌火焰灼烧干热灭菌160-170℃，2小时高温使蛋白质、核酸等重要生物大分子发生变性、破坏，以及破坏细胞膜上的类脂成分，导致微生物死亡。高温杀菌当前43页，总共70页。(2)湿热灭菌湿热比干热灭菌更好：水蒸汽的气化热高，更易于传递热量；湿热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：在60℃左右处理5-10分钟；酵母菌和真菌的孢子：用80℃以上温度处理；细菌的芽孢：121℃处理10分钟以上；当前44页，总共70页。各种细菌的芽孢在湿热中的

致死温度和致死时间菌种100oC105oC110oC115oC121oC炭疽芽孢杆菌5~10____枯草芽孢杆菌6~17____嗜热脂肪芽孢杆菌____12肉毒梭状芽孢杆菌33010032104破伤风梭菌5~155~10___当前45页，总共70页。蒸气压力温度（℃）磅/平方厘米公斤/平方厘米kPa50.3533.78108.880.5754.04113.0100.7067.55115.6151.0101.33121.3201.46135.10126.2251.77168.88130.4302.10202.66134.6当前46页，总共70页。当前47页，总共70页。空气排除程度与温度的关系压力表读数灭菌器内温度/℃/Pa未排除空气排除1/3空气排除1/2空气排除2/3空气完全排除气35701051401752107290941001099010010510911510010911211512110911511812112611512112412613012l126128130135当前48页，总共70页。（3）其它湿热灭菌方式1）巴斯德消毒（pasteurization）60-85℃处理15秒至30分钟2）煮沸消毒3）间歇灭菌（fractionalsterilizationORtyndallization）4）瞬间加压灭菌（continuousautoclaving）135-150℃，5-15秒，工业上发酵培养基135-150℃，2-6秒，牛奶或其它液态食品（超高温灭菌）当前49页，总共70页。UTH超高温灭菌乳是在本世纪60年代出现的一种产品，首先是由英国的巴顿等研究者提出。其原理是根据牛奶在加热中细菌的灭菌效果（SE），也就是杀孢子效率随着温度的上升，大大快于牛乳中的化学变化（褐变、维生素破坏、蛋白质变性等）。

在温度有效范围内，热处理温度每升高10℃，牛乳中所含细菌孢子的破坏速度性提高11-30倍，而牛乳中化学变化褐变速度仅提高2.5-3倍，Q10=2.5-3。这意味着温度越高，其灭菌效果越大，而引起的化学变化很小。当前50页，总共70页。低温保藏菌种，实践中，采用低温保藏食品，防止杂菌生长

斜面:4℃

石蜡油:4℃

沙土管:4℃

甘油管:-70℃,液氮

冻干管:4℃

水:常温

当前51页，总共70页。2、辐射作用辐射灭菌(RadiationSterilization)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方法。用于灭菌的电磁波有紫外线(UV)、X-射线和γ-射线等当前52页，总共70页。电磁波灭菌的机理：当前53页，总共70页。UV引起DNA的断裂、DNA分子双链的交联以及嘧啶二聚体的形成等，其中形成胸腺嘧啶二聚体是最主要的作用。胸腺嘧啶二聚体会阻碍双链的解链与复制、碱基的正常配对，引起突变。生成臭氧胸腺嘧啶二聚体

当前54页，总共70页。电离辐射诱变剂:x射线、γ射线、快中子、α射线、β射线和超声波等，在微生物诱变育种中以前面四种用得比较多。直接作用:辐射的量子击中染色体，导致发生直接的原始损伤。间接作用:辐射作用使得细胞中的分子尤其是大量的水分子产生电离，进而形成各种自由基，这些自由基团再进一步与细胞内活性大分子产生一系列生物化学反应，造成染色体损伤，导致突变。当前55页，总共70页。可见光（400-760nm）：紫外线（200-400nm）：电离辐射：杀菌效果不明显杀菌效果明显，但穿透能力不强，只能用于表面灭菌。波长短，能量高，穿透能力强，杀菌效果很明显当前56页，总共70页。3、氧气氧气对微生物的毒害机制：产生活性氧（超氧负离子、过氧化氢、羟基自由基）据微生物对氧气的敏感性：好氧微生物、厌氧微生物O2+e-→O2-2O2-+2H+→H2O2+O2O2-+H2O2→O2+OH-+OH·当前57页，总共70页。好氧菌消除活性氧伤害的机制：产生SOD、过氧化氢酶和过氧化物酶消除活性氧2O2-+2H+→H2O22H2O2→O2+2H2O2H2O2+NADH+H+→NAD++2H2O超氧化物歧化酶接触酶过氧化物酶当前58页，总共70页。二、控制微生物的化学因素：各种有机或无机杀菌剂或抑菌剂当前59页，总共70页。机理：蛋白质变性代表：苯酚（石炭酸）（1）酚：1、有机化合物应用范围：地面，家具，皮肤等石炭酸系数：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比率。一般规定处理时间为10分钟，而供试菌定为Salmonellatyphi（伤寒沙门氏菌）。当前60页，总共70页。（2）醇机理：蛋白质变性、细胞脱水代表：乙醇（75%）应用范围：器械、皮肤当前61页，总共70页。（3）醛机理：蛋白质变性代表：福尔马林液（40%甲醛）应用范围：熏蒸、标本保藏当前62页，总共70页。（4）酸机理：蛋白质变性代表：醋酸、苯甲酸、山梨酸应用范围：房间消毒、防腐剂当前63页，总共70页。（5）表面活性剂机理：破坏细胞膜代表：新洁尔灭、洗衣粉、洗涤剂等应用范围：器械、皮肤当前64页，总共70页。2、无机化合物:卤化物、重金属、氧化剂等（1）卤化物：碘、和氯机理：破坏细胞膜代表：碘酒