第七章微生物的生长繁殖及其控制1

生物个体物质有规律地、不可逆增加，导致个体体积扩大的生物学过程。生长:生物个体生长到一定阶段,通过特定方式产生新的生命个体,即引起生命个体数量增加的生物学过程。繁殖:生长是一个逐步发生的量变过程，繁殖是一个产生新的生命个体的质变过程.

在高等生物里这两个过程可以明显分开,但在低等特别是在单细胞的生物里,由于细胞小,这两个过程是紧密联系又很难划分的过程。本文档共51页；当前第1页；编辑于星期三\9点34分一个微生物细胞合适的外界条件,吸收营养物质,进行代谢.如果同化作用的速度超过了异化作用个体的生长原生质的总量(重量、体积、大小)不断增加如果各细胞组分是按恰当的比例增长时,则达到一定程度后就会发生繁殖,引起个体数目增加.群体内各个个体的进一步生长群体的生长本文档共51页；当前第2页；编辑于星期三\9点34分群体生长=个体生长+个体繁殖个体生长→个体繁殖→群体生长在一定时间和条件下细胞数量的增加（微生物群体生长）微生物生长:在微生物学中提到的“生长”,一般均指群体生长,这一点与研究大生物时有所不同。本文档共51页；当前第3页；编辑于星期三\9点34分第一节微生物纯培养的获得平板划线分离法

稀释倒平板法单孢子或单细胞分离法利用选择性培养基分离法本文档共51页；当前第4页；编辑于星期三\9点34分1.平板划线分离法

用接种环以无菌操作沾取少许待分离的样品，在无菌平板表面进行平行划线、扇形划线或其他形式的连续划线，如果划线适宜的话，微生物能一一分散，经培养后，可在平板表面得到单菌落。本文档共51页；当前第5页；编辑于星期三\9点34分2.稀释倒平板法本文档共51页；当前第6页；编辑于星期三\9点34分3.单孢子或单细胞分离法采取显微分离法从混杂群体中直接分离单个细胞或单个个体进行培养以获得纯培养。在显微镜下使用单孢子分离器进行机械操作，挑取单孢子或单细胞进行培养。本文档共51页；当前第7页；编辑于星期三\9点34分4.选择性培养基分离法各种微生物对不同的化学试剂、染料、抗生素等具有不同的抵抗能力，利用这些特性可配制合适某种微生物而限制其它微生物生长的选择培养基，用它来培养微生物以获得纯培养。

另：富集培养微生物纯培养分离方法的比较分离方法应用范围平皿划线法方法简便，多用于分离细菌稀释倒平皿法即可定性，又可定量，用途广泛单细胞挑取法局限于高度专业化的科学研究利用选择培养基法适用于分离某些生理类型较特殊的本文档共51页；当前第8页；编辑于星期三\9点34分第二节微生物生长的测定评价不同的抗菌物质对微生物产生抑制(或杀死)作用的效果；客观地反映微生物生长的规律；评价培养条件、营养物质等对微生物生长的影响；微生物生长本文档共51页；当前第9页；编辑于星期三\9点34分微生物生长测量方法个体计数法重量法生理指标法本文档共51页；当前第10页；编辑于星期三\9点34分1.个体计数法a.直接法利用血球计数板，在显微镜下计算一定容积里样品中微生物的数量。缺点：不能区分死菌与活菌；不适于对运动细菌的计数；需要相对高的细菌浓度；个体小的细菌在显微镜下难以观察；本文档共51页；当前第11页；编辑于星期三\9点34分b.简接法原理是每个活细菌在适宜的培养基和良好的生长条件下可以通过生长形成菌落。本文档共51页；当前第12页；编辑于星期三\9点34分2.重量法通过样品中蛋白质、核酸含量的测定间接推算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以干重、湿重直接衡量微生物群体的生物量；本文档共51页；当前第13页；编辑于星期三\9点34分3.生理指标测定法样品中微生物数量多或生长旺盛，这些指标愈明显，因此可以借助特定的仪器如瓦勃氏呼吸仪、微量量热计等设备来测定相应的指标。常用于对微生物的快速鉴定与检测微生物的生理指标，如呼吸强度，耗氧量、酶活性、生物热等与其群体的规模成正相关。本文档共51页；当前第14页；编辑于星期三\9点34分第三节微生物的生长规律一、细菌群体生长规律

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，根据不同培养时间时细菌数量的变化，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。生长曲线本文档共51页；当前第15页；编辑于星期三\9点34分生长曲线可分：延滞期对数期衰亡期稳定期本文档共51页；当前第16页；编辑于星期三\9点34分1.延滞期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。也称延迟期、适应期。迟缓期的特点：分裂迟缓、代谢活跃①通过遗传学方法改变种的遗传特性使迟缓期缩短；②利用对数生长期的细胞作为“种子”；③尽量使接种前后所使用的培养基组成不要相差太大；④适当扩大接种量等方式缩短迟缓期，克服不良的影响。在工业发酵和科研中通常采取一定的措施缩短延滞期：本文档共51页；当前第17页；编辑于星期三\9点34分2.对数期

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，使微生物发酵的迟缓期缩短，提高经济效益。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。本文档共51页；当前第18页；编辑于星期三\9点34分3.稳定期

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量)，结束对数生长期，进入稳定生长期。原因：获得更多的菌体物质或代谢产物采取措施：补充营养物质或取走代谢产物或改善培养条件，如对好氧菌进行通气、搅拌或振荡等本文档共51页；当前第19页；编辑于星期三\9点34分4.衰亡期

细菌代谢活性降低，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。细胞呈现多种形态，有时产生畸形，细胞大小悬殊，有些革兰氏染色反应阳性菌变成阴性反应等。该时期死亡的细菌以对数方式增加，但在衰亡期的后期，由于部分细菌产生抗性也会使细菌死亡的速率降低。现象：特点：本文档共51页；当前第20页；编辑于星期三\9点34分二、同步培养

1.概念同步培养(synchronousculture)：是一种培养方法，它能使群体中不同步的细胞转变成能同时进行生长或分裂的群体细胞。同步生长：以同步培养方法使群体细胞能处于同一生长阶段，并同时进行分裂的生长方式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和作为工业发酵的种子，它是一种理想的材料。本文档共51页；当前第21页；编辑于星期三\9点34分同步培养方法机械方法环境条件控制技术离心方法过滤分离法硝酸纤维素滤膜法温度培养基成份控制光照和黑暗交替培养本文档共51页；当前第22页；编辑于星期三\9点34分硝酸纤维素滤膜法离心法本文档共51页；当前第23页；编辑于星期三\9点34分三、连续培养

连续培养(continouscultureofmicroorganisms)是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。

连续培养的基本原则：微生物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连续培养类型恒浊连续培养恒化连续培养本文档共51页；当前第24页；编辑于星期三\9点34分(一)恒化连续培养在整个培养过程中通过控制培养基中某种营养物质的浓度基本恒定的方式，保持细菌的比生长速率恒定，使生长“不断”进行。生长速率的控制因子：一般是氨基酸、氨和铵盐等氮源，或是葡萄糖、麦芽糖等碳源或者是无机盐，生长因子等物质恒化器连续培养通常用于微生物学的研究，筛选不同的变种。本文档共51页；当前第25页；编辑于星期三\9点34分本文档共51页；当前第26页；编辑于星期三\9点34分(二)恒浊连续培养通过连续培养装置中的光电系统控制培养液中菌体浓度恒定、使细菌生长连续进行的一种培养方式。用于菌体以及与菌体生长平行的代谢产物生产的发酵工业本文档共51页；当前第27页；编辑于星期三\9点34分本文档共51页；当前第28页；编辑于星期三\9点34分(三)连续发酵与单批发酵相比优点：缩短发酵周期，提高设备利用率；便于自动控制；降低动力消耗及体力劳动强度；产品质量较稳定；缺点：杂菌污染和菌种退化本文档共51页；当前第29页；编辑于星期三\9点34分第四节环境因素对微生物的影响影响因素：氧温度PH值本文档共51页；当前第30页；编辑于星期三\9点34分(一)温度根据微生物生长的最适温度不同，可以将微生物分为嗜冷、兼性嗜冷、嗜温、嗜热和超嗜热等五种不同的类型。它们都有各自的最低、最适和最高生长温度范围。

微生物类型

生长温度／℃最低最适最高嗜冷微生物0以下1520兼性嗜冷微生物020-3035；嗜温微生物15-2020-4545以上嗜热微生物4555-6580超嗜热或嗜高温微生物6580-90100以上最适生长温度：某菌分裂代时最短或生长速率最高时的培养温度

微生物类型

生长温度／℃最低最适最高嗜冷微生物0以下1520兼性嗜冷微生物020-3035；嗜温微生物15-2020-4545以上嗜热微生物4555-6580超嗜热或嗜高温微生物6580-90100以上本文档共51页；当前第31页；编辑于星期三\9点34分(二)pH微生物最低PH最适PH最高PH细菌3-56.5-7.58-10酵母菌2-34.5-5.57-8霉菌1-34.5-5.57-8微生物生长过程中机体内发生的绝大多数的反应是酶促反应，而酶促反应都有一个最适pH范围，在此范围内只要条件适合，酶促反应速率最高，微生物生长速率最大，因此微生物生长也有一个最适生长的pH范围。本文档共51页；当前第32页；编辑于星期三\9点34分(三)氧根据氧与微生物生长的关系可将微生物分为好氧微好氧耐氧型兼性厌氧专性厌氧微生物类型最适生长的O2体积分数好氧微好氧氧的忍耐型兼性厌氧专性厌氧等于或大于20％2％一lO％2％以下有氧或无氧不需要氧、有氧时死亡本文档共51页；当前第33页；编辑于星期三\9点34分本文档共51页；当前第34页；编辑于星期三\9点34分自由基是一种强氧化剂，它与生物大分子互相作用，可导致产生生物分子自由基，从而对机体产生损伤或突变作用，直至死亡。氧之所以对专性厌氧微生物以外的其他四种类型微生物不产生致死作用，是因为它们具有超氧物歧化酶，可催化起氧化基化合物分解，最终分解成水。氧对于好氧微生物生长虽然可以通过好氧呼吸产生更多的能量，满足机体的生长需要，但另一方面，氧对一切生物都会使其产生有毒害作用的代谢产物，如超氧基化合物与H2O2，这两种代谢产物互相作用还会产生毒性很强的自由基OH.。本文档共51页；当前第35页；编辑于星期三\9点34分第五节微生物生长繁殖的控制一、基本概念防腐(antisepsis)：在某些化学物质或物理因子作用下，能防止或抑制微生物生长的一种措施消毒(disinfection)：利用某种方法杀死或灭活物质或物体中所有病原微生物的一种措施灭菌(sterilization)：指利用某种方法杀死物体中包括芽孢在内的所有微生物的一种措施化疗(chemotherapy)：利用具有选择毒性的化学物质如磺胺、抗生素等对生物体内部被微生物感染的组织成病受细胞进行治疗，以杀死组织内的病原微生物或病变细胞，但对机体本身无毒害作用的治疗措施。本文档共51页；当前第36页；编辑于星期三\9点34分二、控制微生物的化学物质

1．抗微生物剂

抗微生物剂(antimicrobialagcnt)是一类能够杀死微生物或抑制微生物生长的化学物质根据它们抗微生物的特性可分为：

抑菌剂

杀菌剂

溶菌剂

用机理是这类物质结合到核糖体上抑制蛋白质合成，导致生长停止，由于它们同核糖体结合不紧，它们在浓度降低时又会游离出来，核糖体合成蛋白质的能力恢复，使生长恢复它们是紧紧地结合到细胞的作用靶上，即使在浓度降低时也不能游离出来，因此生长不能恢复能抑制细胞壁合成或损伤细胞质膜本文档共51页；当前第37页；编辑于星期三\9点34分抗微生物剂通常又将它们分为消毒剂：可杀死微生物，通常用于非生物材料的灭菌或消毒。防腐剂：能杀死微生物或抑制其生长，但对人及动物的体表组织无毒性或毒性低，可作为外用抗微生物药物。HgCl2、CuSO4、碘液、氯气、乙烯氧化物、甲醛剂、臭氧有机汞、0.1%-1％硝酸银、碘液、70%乙醇、3％过氧化氢本文档共51页；当前第38页；编辑于星期三\9点34分各种抗微生物化学制剂杀菌能力的比较标准：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）。在临床上最早使用的消毒剂----石炭酸本文档共51页；当前第39页；编辑于星期三\9点34分2．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，干扰了代谢的正常进行，这些物质称为抗代谢物。叶酸对抗物（磺胺）、嘌呤对抗物（6-巯基嘌呤）、苯丙氨酸对抗物（对氟苯丙氨酸）、尿嘧啶对抗物（5-氟尿嘧啶）胸腺嘧啶对抗物（5-溴胸腺嘧啶）本文档共51页；当前第40页；编辑于星期三\9点34分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。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。作用机理：磺胺是叶酸组成部分对氨基苯甲酸的结构类似物磺胺的抑菌作用是因为很多细菌需要自己合成叶酸而生长。磺胺对人体细胞无毒性，因为人缺乏从对氨基苯甲酸合成叶酸的相关酶----二氢叶酸合成酶，不能用外界提供的对氨基苯甲酸自行合成叶酸，而必须直接利用叶酸为生长因子进行生长。本文档共51页；当前第41页；编辑于星期三\9点34分3．抗生素

抗生素(Antibiotic)是由某些生物合成或半合成的一类次级代谢产物或衍生物，它们在很低浓度时就能抑制或影响它种生物的生命活动，如杀死微生物或抑制其生长。(1)概念自本世纪40年代以来，已找到上万种新抗生素，合成了近10万种半合成抗生素，但其中在临床上常用的仅几十种。本文档共51页；当前第42页；编辑于星期三\9点34分(2)作用机制抑制细菌细胞壁合成破坏细胞质膜作用于呼吸链以干扰氧化磷酸化抑制蛋白质和核酸合成本文档共51页；当前第43页；编辑于星期三\9点34分本文档共51页；当前第44页；编辑于星期三\9点34分(3)细菌抗药性的产生抗性菌株特点：细胞质膜透性改变，使抗生素不进入细胞或进入细胞后被细胞主动排出；药物作用靶改变；合成了修饰抗生素的酶；抗性菌株发生遗传变异，导致合成新的多聚体，以取代或部分取原来的多聚体；本