微生物微生物的生长讲课文档

微生物课件微生物的生长第一页，共84页。二.以数量变化对微生物生长情况进行测定三.以生物量为指标测定微生物的生长一.微生物生长概述要求：掌握微生物生长的概念及常规测定方法

（原理和操作）

第一节微生物生长的测定第二页，共84页。生长growth：有机体的细胞组分与结构在量方面的增加。表现为细胞质的量不断增加，体积加大。繁殖reproduction由于细胞分裂而引起的个体数目的增加。单细胞微生物如细菌，生长往往伴随着细胞数目的增加。多细胞微生物（如某些霉菌）细胞数目的增加（菌丝细胞的不断延长或分裂）如不伴随着个体数目的增加，只能叫生长。只有通过形成无性孢子或有性孢子使得个体数目增加的过程才叫做繁殖。一般情况下，当环境条件适合时，生长与繁殖始终是交替进行的。从生长到繁殖是一个由量变到质变的过程，这个过程就是发育development。一.微生物生长概述第三页，共84页。微生物在自然界总是混杂地生活在一起，要想研究某一种微生物，必须把研究对象从混杂群体中分离出来。获得纯培养的方法稀释倒平板法pourplatemethod涂布平板法spreadplatemethod平板划线分离法streakplatemethod利用选择培养基分离单细胞（单孢子）分离法纯培养技术纯培养(pureculture)——微生物学中把从一个细胞或一群相同的细胞经过培养繁殖而得到的后代,称纯培养.第四页，共84页。1、稀释倒平板法2、涂布平板法操作较麻烦，对好氧菌、热敏感菌效果不好！使用较多的常规方法，但有时涂布不均匀！第五页，共84页。3、平板划线分离法（StreakPlate）特点：快速、方便。

分区划线（适用于浓度较大的样品）

连续划线（适用于浓度较小的样品）第六页，共84页。4、选择培养分离抑制大多数其它微生物的生长，使待分离的微生物生长更快,数量上升直接挑取待分离的微生物的菌落获得纯培养。为了从混杂的微生物群体中分离出某种微生物，可以根据该微生物的特点，包括营养、生理、生长条件等，采用选择培养的方法进行分离。＊利用选择培养基进行直接分离＊富集培养第七页，共84页。利用选择培养基分离根据所要分离的菌种的特性选用培养基：①分离真菌用马丁氏培养基，pH偏酸；分离放线菌用高氏1号，pH中性偏碱。②根据不同菌对化学试剂的敏感性：分离放线菌，培养基中加10%酚，抑制细菌、真菌；从土壤中分离真菌，加链霉素，抑制细菌生长。③根据分离对象的营养特征：分离能发酵纤维素的菌株，培养基以纤维素为唯一碳源。分离固氮菌，用无氮培养基。第八页，共84页。5、单细胞（单孢子）分离法采用显微分离法在显微镜下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。毛细管法：用毛细管提取微生物个体，适于较大微生物显微操作仪：用显微针、钩、环等挑取单个细胞或孢子小液滴法：将经过适当稀释后的样品制成小液滴，在显微镜下选取只含一个细胞的液滴来进行纯培养物的分离。第九页，共84页。第一节微生物生长的测定二.以数量变化对微生物生长情况进行测定1、培养平板计数法2、膜过滤培养法3、显微镜直接计数法三.以生物量为指标测定微生物的生长1、比浊法2、重量法3、生理指标法在微生物学中提到的“生长”，一般均指群体生长。第十页，共84页。1、培养平板计数法二.以数量变化对微生物生长情况进行测定测定微生物的活菌数viablecount

稀释平板测数法diluteplatecount以CFU(colonyformingunits)表示

稀释培养测数法（又称最大概率法，MPNmostprobablenumber）（参见实验教材）第十一页，共84页。2、膜过滤培养法测定含菌较少的空气和水中的微生物数目水中的细菌总数：124个/100ml将定量的样品通过滤膜过滤，菌体被阻留在滤膜上，取下滤膜进行培养，然后计算菌落数，可求出样品中所含菌数。菌数低的样品（如水）→膜过滤→培养→菌落计数第十二页，共84页。（二）以数量变化对微生物生长情况进行测定3、显微镜直接计数法采用细菌计数板或血球计数板，在显微镜下对微生物数量进行直接计数（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。第十三页，共84页。三.以生物量为指标测定微生物的生长1、比浊法在一定范围内，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，在一定波长下测定菌悬液的光密度，就可反映菌液的浓度。2、重量法细胞干重测定：单位体积的培养液中的微生物细胞的干重。3、生理指标法①总氮量：用化学分析方法测出微生物细胞中蛋白质或氮元素的含量。②DNA含量：用荧光法测定微生物细胞中DNA含量。

③代谢活性：根据微生物生命活动的强度来估算生物量。 如单位体积培养物在单位时间内的O2消耗、糖消耗或产酸产CO2量等。特点：快速、简便；但易受干扰。第十四页，共84页。细菌生长繁殖的规律（标准生长曲线）及控制技术（连续培养的概念与方法）

第二节细菌的群体生长繁殖第十五页，共84页。一、生长曲线一条典型的生长曲线至少可以分为

迟缓期，对数期，稳定期和衰亡期等四个生长时期第十六页，共84页。①迟缓期lagphase（滞留适应期）菌种初接入新鲜培养液内，微生物细胞需要通过自身生理机能的调节逐步适应新环境。表现为细胞数量不增加了但细胞个体体积增大，代谢活跃菌种：繁殖速度较快的菌种的延迟期一般较短菌龄：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：第十七页，共84页。认识延迟期的特点及原因对实践的指导意义：◆在发酵工业上需设法尽量缩短延迟期；采取的缩短lagphase的措施有：①增加接种量；（群体优势----适应性增强）②采用对数生长期的健壮菌种；③调整培养基的成分，在种子基中加入发酵培养基的某些成分。④选用繁殖快的菌种◆在食品工业上，尽量在此期进行消毒或灭菌第十八页，共84页。②对数期logarithmicgrowthphase

细菌生长旺盛，代谢活力强。分裂速度快，菌数以指数级数增加，代时稳定。应用意义：①由于此时期的菌种比较健壮，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。第十九页，共84页。在对数生长期内，细菌数目的增加是按指数级数增加的，即20→21→22→23……2n

这里的指数n为细菌分裂的次数或者增殖的代数，也就是一个细菌繁殖n代产生2n

个细菌。如果在对数期开始时间t1的菌数为x1，繁殖n代后到对数期后期t2的菌数为x2，则代时(Generationtime，G)（即每增加一代所需要的时间）

G=（t2-t1）/n 先求代数n 由于x2=x1·2n lgx2=lgx1+nlg2； n=（lgx2-lgx1）/lg2 n=3.3·lg(x2/x1) G=（t2-t1）/3.3·lg(x2/x1)

第二十页，共84页。例如：在一细菌培养液中第一次测得的细菌数为104/ml，经过培养4h后，又测得菌液中的细菌数为108/ml，求此菌的世代时间和在此时间内繁殖的代数。根据公式：G=（t2-t1）/3.3·lg(x2/x1)t2-t1=（4-0）×60min=240min

x2=108x1=104

lg(x2/x1)=lg108~lg104=8-4=4代入上式G=240/3.3×4=240/13.2=18min即在上述培养液中，世代时间为18min。细菌繁殖代数n=(t2-t1)/G=240/18=13.3繁代。第二十一页，共84页。③稳定期(stationaryphase)又称恒定期或最高生长期。处于稳定期的微生物，新增殖的细胞数与老细胞的死亡数几乎相等，整个培养物中二者处于动态平衡，此时生长速度，又逐渐趋向零。

在一定容积的培养基中，细菌为什么不能按对数期的高速率无限生长呢?这是由于对数期细菌活跃生长引起周围环境条件条件发生了一系列变化，某些营养物质消耗，有害代谢产物的积累，以及诸如pH、氧化还原电位、温度等的改变，限制了菌体细胞继续以高速度进行生长和分裂。

第二十二页，共84页。稳定期的细胞内开始积累贮藏物，如肝糖、异染颗粒、脂肪粒等，大多数芽孢细菌也在此阶段形成芽孢。如果为了获得大量菌体，就应在此阶段收获，因这时细胞总数量最高。这一时期也是发酵过程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。稳定期的微生物，在数量上达到了最高水平，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。应用意义：1）发酵生产形成的重要时期（抗生素、氨基酸等），生产上应尽量延长此期，提高产量，措施如下：补充营养物质（补料）调pH

调整温度2）稳定期细胞数目及产物积累达到最高。第二十三页，共84页。④衰亡期(declinephase)细菌死亡率逐渐增加，群体中活菌数目急剧下降，出现了“负生长”。其中有一段时间，活菌数呈几何级数下降，故有人称之为“对数死亡阶段”。这一阶段的细胞，有的开始自溶，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。菌体细胞也呈现多种形态，有时产生畸形，细胞大小悬殊，有的细胞内多液泡，革兰氏染色反应的阳性菌变成阴性反应等。第二十四页，共84页。不是所有细胞均处于完全相同的生理状态，因此，在细菌生长的整个周期，细菌数和培养时间，往往是一条缓慢上升以后又逐渐下降的曲线。认识和掌握细菌生长曲线，对发酵生产的指导意义：1）计算生长速率和代时；2）不同生长期的细胞在结构和生理上可能有很大差别，了解生长曲线，就能根据需要进取样和收获；3）不同的生长期理化因子对微生物的影响可能不同。对数生长期的细胞较为一致，因此常用于研究细胞的新陈代谢。第二十五页，共84页。三、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，不断供给新鲜的营养液，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。连续培养理论基础：基于对典型生长曲线中稳定期形成原因的认识，采取相应有效措施推迟其来临，从而发展出连续培养技术。第二十六页，共84页。原理：当微生物在单批培养方式下生长达到对数期后期时，一方面以一定的速度流进新鲜培养基并搅拌，另一方面以溢流方式流出培养液，使培养物达到动态平衡，其中的微生物就能长期保持对数期的平衡生长状态和稳定的生长速率。单批培养恒浊法恒化法单批培养 连续培养 时间连续流入新鲜培养液lg细胞数（个/ml）连续培养连续培养原理第二十七页，共84页。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：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。采用光电装置检测培养容器中的浊度，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；但工艺复杂，烦琐。连续培养技术——恒浊连续培养使用范围：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。第二十八页，共84页。连续培养技术——恒化连续培养概念：以恒定流速使营养物质浓度恒定并保持细菌生长速率恒定，使微生物始终在低于其最高生长速率下进行生长繁殖的方法。原理：通过控制某一种营养物浓度（如碳、氮源、生长因子等），使其始终成为生长限制因子，而达到控制培养液流速保持不变，细菌的生长速率将取决于限制性因子的浓度。特点：维持营养成分的亚适量，控制微生物生长速率。菌体生长速率恒定，菌体均一、密度稳定，产量低于最高菌体产量。应用范围：实验室科学研究第二十九页，共84页。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恒化器的比较第三十页，共84页。连续发酵（continuousfermentation）连续培养在生产上的应用，相对于单批发酵而言。优点：缺点：连续发酵的生产时间受以上因素限制，一般只能维持数月~1年。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。杂菌污染菌种退化营养物利用率低于单批培养第三十一页，共84页。在分批培养中，各个细胞的生理状态、代谢活动并不完全一样。为了解决这一问题，就必须设法使群体处于同一发育阶段，使群体和个体行为变得一致，因而发展了单细胞的同步培养技术。同步培养法synchronousculture：能使培养的微生物处于比较一致的生长发育阶段上的培养方法。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。四、同步培养第三十二页，共84页。获得同步生长的方法：获得同步生长的方法主要有两类：环境条件诱导法：变换温度、光线、培养基等，造成与正常细胞周期不同的周期变化。选择法：选择性过滤、梯度离心。物理方法，随机选择，不影响细胞代谢。第三十三页，共84页。机械法又称选择法微生物的子细胞与成熟细胞，通过机械法就可使它们在一定程度上分开来。然后用同样大小的细胞进行培养便可获得同步培养物。

离心沉降分离法过滤分离法硝酸纤维薄膜法机械法同步培养物是在不影响细菌代谢的情况下获得的，因而菌体的生命活必然较为正常。局限性：有些微生物即使在相同的发育阶段，个体大小也不一致，甚至差别很大，这样的微生物不宜采用这类方法。第三十四页，共84页。Helmstetter-Cummings法原理：一些细菌细胞会紧紧粘附于硝酸纤维微孔滤膜上。步骤：菌悬液通过微孔滤膜，细胞吸附其上；反置滤膜，以新鲜培养液通过滤膜，洗掉浮游细胞；除去起始洗脱液后就可以得到刚刚分裂下来的新生细胞，即为同步培养。第三十五页，共84页。调整生理条件的同步法（诱导法）温度调整法将微生物的培养温度控制在亚适温度条件下一段时间，使细胞的生长在分裂前不久的阶段稍微受到抑制，然后将培养温度提高或降低到最适生长温度，大多数细胞就会进行同步分裂。营养条件调整法即控制营养物的浓度或培养基的组成以达到同步生长。例如限制碳源或其他营养物，使细胞只能一次分裂而不能继续生长，从而获得了刚分裂的细胞群体，然后再转入适宜的培养基中，它们例进入了同步生长。用最高稳定期的培养物接种抑制DNA合成法利用代谢抑制剂阻碍DNA合成相当一段时间，然后再解除其抑制，也可达到同步化的目的。试验证明：氨甲蝶呤、5-氟脱氧尿苷、羟基尿素、胸腺苷、脱氧腺苷和脱氧鸟苷等，对细胞DNA合成的同步化均有作用。

第三十六页，共84页。机械法对细胞正常生理代谢影响很少；而诱导同步分裂虽然方法多，应用广，但对正常代谢有时有影响，而且对其诱导同步化的生化基础了解很少。必须根据待试微生物的形态、生理性状来选择适当的方法。同步生长的时间，因菌种和条件而变化，由于同步群体的个体差异，同步生长不能无限地维持，往往会逐渐破坏，最多能维持2~3个世代，又逐渐转变为随机生长，即非同步化。第三十七页，共84页。第三节真菌的生长

一、菌丝的生长繁殖

菌丝的生长是顶端生长，菌丝各个部分都有极性之分，即位于前端的为幼龄菌丝，位于后面的为老龄菌丝。菌丝生长与营养有关，营养丰富则分支点与菌丝生长顶端的距离短，即分支多而频繁；营养贫乏分支点同菌丝生长顶端距离长，即分支少。菌丝在固体培养基或在液体培养中静止培养时形成菌落，在液体培养中振荡培养时则形成菌丝球。第三十八页，共84页。二、孢子生长

无性孢子繁殖孢子的生长包括:孢子肿胀（外源肿胀，不需营养；内源肿胀，需要营养）萌发管形成菌丝生长。有性孢子繁殖第一阶段是质配（plasmogamy）第二阶段为核配（karyogamy）第三阶段是减数分裂（meiosis）第三十九页，共84页。丝状微生物的群体生长丝状微生物的纯培养采用孢子接种，在液体培养基中震荡培养或深层通气加搅拌培养，菌丝体通过断裂繁殖不形成产孢结构。可以用菌丝干重作为衡量生长的指标，即以时间为横坐标，以菌丝干重为纵坐标，绘制生长曲线。可分为三个阶段：1、生长停滞期2、迅速生长期3、衰退期第四十页，共84页。1、生长停滞期:造成生长停滞的原因一是孢子萌发前真正的停滞状态，另一种是生长已经开始，但还无法测定。2、迅速生长期:菌丝体干重迅速增加，其立方根与时间呈直线关系，菌丝干重不以几何级数增加，没有对数生长期。生长主要表现在菌丝尖端的伸长和出现分支、断裂等，此时期的菌体呼吸强度达到高峰，有的开始积累代谢产物。3、衰退期:菌丝体干重下降，到一定时期不再变化。大多数次级代谢产物在此期合成，大多数细胞都出现大的空泡。有些菌丝体还会发生自溶菌丝体，这与菌种和培养条件有关。丝状微生物的群体生长第四十一页，共84页。第四节微生物生长繁殖的控制控制（有害）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要的意义。抑制(Inhibition)：生长停止，但不死亡；死亡(Death)：生长能力不可逆丧失；防腐(Antisepsis)：防止或抑制霉腐微生物在食品等物质上的生长；化疗(Chemotherapy)：杀死或抑制宿主体内的病原微生物；消毒(Disinfection)：杀死或灭活病原微生物（营养体细胞）；灭菌(Sterilization)：杀死包括芽孢在内的所有微生物；第四十二页，共84页。防腐antisepsis一种抑菌作用，利用某些理化因子，使物体内外的微生物暂时处于不生长繁殖但又未死亡的状态。这是一种防止食品腐败和其他物质霉变的技术措施。如低温、干燥、盐腌、糖渍等等。消毒disinfection是指杀死或消除所有病原微生物的措施，可达到防止传染病传播的目的。例如将物体煮沸10min，就可杀死病原菌的营养体，但绝非杀死所有的芽孢，常用于牛奶、食品以及某些物体表面的消毒。利用消毒剂（disinfectant），也可进行皮肤、体膜或体内的处理。第四十三页，共84页。灭菌sterilization是指用物理或化学因子，杀灭物体中的所有活微生物，包括最耐热的细菌芽孢。这是一种彻底的杀菌措施。通过灭菌的物品不再存在任何有生命的有机体。化学治疗chemotherapy是指利用某些具有选择毒性的化学药物(如磺胺)或抗生素，对生物体的深部感染进行治疗，可以有效地消除宿主体内的病原体，但对宿主却没有或基本上没有损害。第四十四页，共84页。一、控制微生物的化学物质化学物质的抗微生物能力的测定液体培养法最低抑制浓度（minimuminhibitoryConcentration（MIC））实验平板培养法抑菌圈（zoneofinhibition）试验第四十五页，共84页。微生物生长繁殖的控制一、控制微生物的化学物质抗微生物剂抑菌：抑菌剂(Bacteriostaticagent)杀菌杀菌剂(Bactericide)溶菌剂(Bacteriolysis)待测化学物质对数生长培养物定时测定总菌数和活菌数第四十六页，共84页。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）36%甲醛溶液（6ml/m3）＋高锰酸钾适量产气熏蒸蛋白质变性房间、物品消毒（不适合食品厂）酚类3%—5%石炭酸0.5—1%2%来苏儿3%—5%来苏儿破坏细胞膜、蛋白质变性桌面、地面、器具皮肤消毒皮肤地面、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、尿道、水果、蔬菜皮肤、物品表面皮肤、塑料、玻璃、人造纤维、水果、蔬菜等常用的消毒防腐剂及其应用

第四十七页，共84页。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、游泳池水地面和厕所消毒

水、空气及饮水消毒皮肤染料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第四十八页，共84页。（一）抗代谢类药物（生长因子类似物）:概念：有些化合物在结构上与生物体所必需的代谢物很相似，以致于可以和特定的酶结合，从而阻碍酶的功能，干扰代谢的正常进行，这些物质叫抗代谢物，用于疾病治疗，称抗代谢类药物，如：磺胺类药物。机理：作为细菌细胞基本生长因子的竞争性抑制剂（与相应酶竞争性结合）而阻止微生物对生长因子的利用，因而可以抑制微生物的生长。只有当正常代谢产物的量少或不存在时，抗代谢物才有用。种类：磺胺药——对氨基本甲酸

；

6-巯基嘌呤——嘌呤；

5-甲基色氨酸——氨基酸；异烟肼——吡哆醇。第四十九页，共84页。上次课知识点回顾1、微生物生长量的测定2、细菌纯培养生长曲线3、分批培养与连续培养（恒化法与恒浊法）4、微生物生长的控制。第五十页，共84页。第三节微生物生长繁殖的控制一、控制微生物的化学物质抗微生物剂非选择性（对所有细胞均有毒性）有选择性（对病原微生物毒性更强）消毒剂(Disinfectant)防腐剂(Antisepsis)抗代谢药物抗生素中草药有效成分（化学治疗剂）第五十一页，共84页。二.化学治疗剂对微生物的作用

能直接干扰病原微生物的生长繁殖并可用于治疗感染性疾病的化学药物。它能选择性地作用于病原微生物新陈代谢的某个环节，使其生长受到抑制或致死。抗代谢药物抗生素中草药有效成分化学治疗剂种类第五十二页，共84页。（一）抗代谢物磺胺药物是最早发现，也是最常见的化学治疗剂，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。1934年，德国I.G.Farben染料厂的G.Domagkprontosil在体内转化成了具有抑菌作用的磺胺G.Domagk因发明第一种治疗微生物疾病的“神药”获得了1939年的诺贝尔生理和医学奖一种红色染料（prontosil），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。1935年，进一步证明prontosil对人的链球菌病也有效。第五十三页，共84页。二氢蝶啶

+对氨基苯甲酸二氢叶酸四氢叶酸

磺胺药核酸合成二氢叶酸合成酶二氢叶酸还原酶磺胺药作用机理：细菌需要利用对氨基苯甲酸合成生长所需的叶酸：磺胺对人体无毒性，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。磺胺是对氨基苯甲酸的结构类似物，在一定条件下它们竟争性地与二氢叶酸合成酶结合，阻止或取代了PABA进入叶酸分子中，从而阻止了叶酸的合成。（PABA）第五十四页，共84页。抗代谢物与抗代谢类药物有些化合物在结构上与生物体所必需的代谢物很相似，以致可以和特定的酶结合，从而阻碍酶的功能，干扰代谢的正常进行，这些物质叫抗代谢物，用于疾病治疗，称抗代谢类药物。机理：作为细菌细胞基本生长因子的竞争性抑制剂（与相应酶竞争性结合）而阻止微生物对生长因子的利用，因而可以抑制微生物的生长。第五十五页，共84页。（二）抗生素概念：微生物在其生命过程中产生的一类低分子量代谢产物，在很低浓度下就能抑制或杀死其它微生物的生长。最小抑制浓度（MinimalInhibitoryConcentration,MIC）表示抗生素的抗菌活性，单位是

g/ml.抗菌谱：抗生素的作用范围。广谱抗生素：对多种微生物有作用（如土霉素、四环素）窄谱抗生素：仅对某一类微生物有作用（如多粘菌素）第五十六页，共84页。抗生素的作用机理1）作用于细胞壁青霉素类、头孢菌素类、杆菌肽、环丝氨酸、万古霉素；多氧霉素2）干扰细胞膜功能多粘菌素、短杆菌素；制霉菌素、两性霉素；缬氨霉素、莫能菌素；杀螨素。3）作用于蛋白质合成卡那霉素、链霉素、四环素等主要作用于30S亚基；氯霉素、林可霉素、红霉素等则作用于50S亚基。4）抑制核酸复制与转录丝裂霉素C(自力霉素)、博莱霉素(争光霉素)、放线菌素D(更生霉素)、蒽环类；新生霉素、香豆霉素；喹诺酮类；利福霉素5）作用于能量代谢系统抗霉素、寡霉素第五十七页，共84页。微生物的抗药性：①使抗生素向无活性的形式转化；②抗生素作用靶位的修饰；③微生物对抗生素通透性的改变；④主动外排系统的产生。第五十八页，共84页。二、控制微生物的物理因素杀灭或抑制微生物的物理因素温度辐射过滤渗透压干燥超声波第五十九页，共84页。一、温度对微生物生长的影响（一）微生物生长的温度类型第六十页，共84页。低温型微生物psychrophiles可分为专性嗜冷和兼性嗜冷两种。冷藏食物的腐败往往由这类微生物引起。分布：地球两极5℃左右的海洋中1~2℃的海洋深处冷泉机理：细胞内的酶在低温下仍能有效地发挥作用；细胞膜中不饱和脂肪酸含量较高，细胞膜在低温下仍保持半流动状态，从而能进行活跃的物质代谢。第六十一页，共84页。中温型微生物mesophiles又可分为室温性微生物和体温性微生物。室温性微生物适于20~30℃生长，如土壤微生物、植物病原微生物。主要为腐生或植物寄生，存在植物或土壤中。体温性微生物多为人及温血动物的病原菌，最适生长温度与其宿主体温相近，在25~40℃之间，人体寄生菌为37℃左右。第六十二页，共84页。高温型微生物themophiles适于在45~50℃以上的温度中生长，常见类群有Bacillus、Methanobacterium等，常给罐头工业、发酵工业带来麻烦。分布：局限于堆肥、温泉、火山等。耐高温的原因：菌体内的酶和蛋白质对热更稳定；核糖体和其他成分对高温也具较大的抗性；细胞膜中饱和脂肪酸含量高，使膜在高温下能保持其稳定性并具正常的功能。第六十三页，共84页。不同微生物的致死温度不同，同一菌种不同菌株或不同菌龄，其抗热性也可能不同：一般幼龄的比老龄的对热敏感。一般原核生物能在比真核生物更耐高温；非光合微生物能在比光合微生物耐温；噬菌体较其宿主细胞抗热；放线菌和霉菌孢子比营养细胞的抗热性强；细菌芽孢抗热性最强。

第六十四页，共84页。

高温杀菌干热灭菌①焚烧灭菌法此法灭菌彻底，迅速简便，但使用范围有限。常用于接种工具、污染物品以及实验动物尸体等废弃物的处理。②干热灭菌法160~170℃处理2h主要在干燥箱中利用热空气进行灭菌,只适用于玻璃器皿、金属用具等耐热物品的灭菌。其优点是可保持物品干燥。第六十五页，共84页。湿热灭菌①煮沸消毒法在水中煮沸15min以上，可杀死细菌的所有营养细胞和部分芽孢。这种方法适用于注射器、解剖用具等的消毒。②高压蒸汽灭菌法

√是实验室及生产中常用的灭菌方法。加压则可提供高于100℃的蒸汽，热穿透力强，可迅速引起蛋白质凝固变性。所以高压蒸汽灭菌在湿热灭菌法中效果最佳、应用较广。一般培养基、各种缓冲溶液、玻璃器皿等，常采用1kg/cm2(121℃)处理15~30min即可达到灭菌的目的。第六十六页，共84页。③间歇灭菌法常压下100℃处理15~30min，以杀死其中的营养细胞。冷却后，置于一定温度(28~37℃)保温过夜，使其中可能残存的芽孢萌发营养细胞，再以同样方法加热处理。如此反复三次，可杀灭所有芽孢和营养细胞，以达到灭菌的目的。此法的缺点是灭菌比较费时，一般只用于不耐热的药品、营养物、特殊培养基等的灭菌。在缺乏高压蒸汽灭菌设备时亦可用于一般物品的灭菌。

④巴斯德消毒法即用较低的温度处理牛奶、酒类等饮料，以杀死其中的病原菌如结核杆菌、伤寒杆菌等，但又不损害营养与风味。如用62~63℃则处理30min，若以71℃，只需15min。处理后的物品应迅速冷却至10℃左右即可饮用。这种方法只能杀死大多数腐生菌的营养体而对芽孢无损害。此法是基于结核杆菌的致死温度62℃15min而规定的。

第六十七页，共84页。微生物的致死温度在一定时间内（如10min）杀死微生物所需要的最低温度称为微生物的致死温度。生物的致死时间在一定温度下杀死微生物所需要的最短时间称为微生物的致死时间。温度愈高，致死时间愈短。D值decimusvalue在特定温度下使微生物菌数减少10倍所需的时间。第六十八页，共84页。◆影响膜表面电荷的性质及膜的通透性，进而影响对物质的吸收能力。◆改变酶活、酶促反应的速率及代谢途径◆影响培养基中营养物质的吸收或有毒物质的毒性。二、pH值与微生物生长的相互影响（一）环境pH值对微生物生长的影响第六十九页，共84页。微生物的生长pH值范围极广，但是绝大多数种类都生活在pH5.0~9.0之间。细菌、藻类、原生动物 最适pH为6.5~7.5放线菌 最适pH7.5~8.0霉菌、酵母 最适pH5~6（二)不同微生物对pH要求不同第七十页，共84页。同一种微生物在其不同的生长阶段和不同的生理生化过程中，对pH值的要求也不同。在发酵工业中，控制pH值尤其重要。

微生物 生长最适pH 合成抗生素最适pH灰色链霉菌 6.3~6.9 6.7~7.3红霉素链霉菌 6.6~7.0 6.8~7.3产黄青霉 6.5~7.2 6.2~6.8金霉素链霉菌 6.1~6.6 5.9~6.3龟裂链霉菌 6.0~6.6 5.8~6.1灰黄青霉 6.4~7.0 6.2~6.5（三）生长的最适pH值与发酵的最适pH值第七十一页，共84页。同一种微生物在不同的生长阶段和不同生理生化过程中，对环境pH值要求不同。例如：丙酮丁醇梭菌

在pH值=5.5—7.0时，以菌体生长为主在pH值=4.3—5.3时，进行丙酮丁醇发酵同一种微生物由于环境pH值不同，可能积累不同的代谢产物。例如：黑曲霉pH值=2-2.5时，有利于合成柠檬酸，只产少量草酸pH2.5-6.5时，以菌体生长为主pH值在7左右时，合成草酸为主，只产少量柠檬酸第七十二页，共84页。可利用微生物对pH要求的不同，控制杂菌的污染。无机酸如硫酸、盐酸等杀菌力虽强，但腐蚀性大；某些有机酸如苯甲酸可用作防腐剂；酸菜、饲料青贮则是利用乳酸菌发酵产生的乳酸抑制腐败性微生物的生长。强碱可用作杀菌剂，但由于其毒性大，用途局限于对排泄物及仓库、棚舍等环境的消毒。强碱对G+与病毒比对G-作用强。结核分枝杆菌抗碱力特强。第七十三页，共84页。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

厌氧菌专性厌氧菌三、氧气对微生物生长的影响第七十四页，共84页。专性好氧菌（strictaerobe）必须在有分子氧的条件下才能生长。在有氧或无氧条件下均能生长，但有氧情况下生长得更好，在有氧时靠呼吸产能，无氧时经发酵或无氧呼吸产能。微好氧菌（microaerophilicbacteria）只能较低的氧分压下才能正常生长，通过呼吸链并以氧为最终氢受体而产能。兼性好氧菌（facultativeaerobe）耐氧菌（aerotolerantanaerobe）可在分