第六章 微生物的生长繁殖及其控制.ppt

1、第六章微生物的生长繁殖及其控制、生物个体物质规律、不可逆地增加，导致个体体积扩大的生物学过程。 生长：生物个体生长到某个阶段，以特定的方式产生新的生命个体，即引起生命个体数的增加的生物学过程。 繁殖：生长是阶段性发生的量化过程，繁殖是产生新生命个体的质的变化过程。 在高等生物中这两个过程是明显分开的，但在下等，特别是单细胞生物中，由于细胞较小，这两个过程是密切相关而难以分开的过程。 吸收、代谢营养物质、适当的外界条件、微生物细胞、 同化作用的速度超过异化作用后，个体原形质的总量(重量、体积、大小)增加，各细胞成分以适当的比例增加后，在一定程度上繁殖，引起个体数的增加。 客观地反映了微生物的生长

2、规律，用于评价群体内各个个体的进一步生长、群体的生长、不同抗菌物质对微生物的抑制(或灭绝)作用的效果。 评价培养条件、营养物质等对微生物生长的影响的微生物生长，第一节微生物生长的测定，微生物生长：每单位时间的微生物数和生物量的变化，微生物生长测定方法，个体订正数法，重量法，比浊法，生理指标法，通常是细菌， 用于测定酵母菌等单细胞微生物的生长状况和样品中微生物个体的数量(细菌、孢子、酵母菌)、1、培养平板修正数法，原理：各活细菌可在合适的培养基和良好的生长条件下生长形成菌落。 采用培养平板修正数法要求操作熟练、准确，否则无法得到准确的结果：样品充分混合，各移液管和涂布棒只能接触一种稀释度的菌液，

3、同一稀释度重复3个以上，取平均值的各平板上的菌落数适当，准确的修正数容易， 由于一个菌落可能是由多个细胞一起形成的，所以在科学研究中，一般不用细胞数，而用菌落形成单位(colony forming units，CFU )来表示。 在超滤培养法中，样品中菌数低时，可以使一定体积的湖水、海水、饮用水等样品通过超滤器，然后将膜转移到对应的培养基中进行培养，对形成的菌落进行修订。 液体稀释法，主要适用于只能液体培养的微生物，以及使用液体鉴别培养基直接鉴定修订数的微生物。 将未知样品稀释10倍，然后估计3个连续稀释度平行接种的多根试管，统一这些平行试管的微生物生长状况，长菌为阳性，未长菌为阴性，根据数学

4、统一计算样品中的微生物数量。 1 .使用血细胞校正板法、血细胞校正板，在显微镜下校正一定容积的样品中的微生物的数量。 缺点：不适合对死菌和活菌进行鉴别的运动细菌的校正数，需要较高的细菌浓度，个体小细菌很难用显微镜观察，4，显微镜直接校正数法，、2 )其他方法：粒子浓度已知的样品(例如血液)和被测定细胞的细胞浓度的样品混合，用显微镜下比例修正数：过滤修正数：样品中菌数低时，一定体积的湖水、海水或饮用水等样品可以通过膜过滤器。然后，对滤膜进行干燥、染色，处理使膜透明，在显微镜下校正膜上(或一定面积中)的细菌数，生菌计数：也可以使用特定的染色技术，分别计数生菌和死菌，以生物量为指标测定微生物的生长用

5、一定波长测定菌悬浊液的光密度，在实验测定时使菌浓度控制在与光密度成正比的线性范围内。 不那样做的话是不正确的。 在干重、湿重下直接测定微生物群的生物量。 通过测定试样中蛋白质、核酸含量间接推定微生物群的生物量，测定多细胞及丝状真菌的生长状况的有效方法有、3、生理指标法、微生物的生理指标，例如呼吸强度、耗氧量、酶活性、生物热等与该集团的规模正相关。 样品中的微生物数量越多，或者生长旺盛，这些指标越明确，就越能够通过特定的仪器，例如钟形呼吸器、微量热量校正等设备来测量相应的指标。 常用于微生物的快速鉴定和检测，、第二节细菌的集体生长繁殖，微生物的特征：个体微小、肉眼可见或接触的微生物是由数千万个单

6、一微生物组成的集体。 微生物接种为群体接种，接种后生长为微生物群体繁殖生长。 了解细菌群体的生长规律是研究和利用它们的基础，、一、生长曲线，生长曲线(Growth Curve ) :细菌在定量液体培养基中接种，定时对细胞数进行采样测定的微生物学中提到的“生长”都是指群体生长。 生长曲线通常以细菌数的对数为纵轴绘制，、生长曲线，典型的生长曲线至少可以分为延迟、对数期、稳定期() 生长0速率(-)总菌数Lg细胞数生菌数I II III IV培养时间(h ) (I .延迟II .指数期III .稳定期IV分裂慢，代谢活跃，细胞形态变大或生长，如巨大芽胞杆菌，在慢期末，细胞平均长度为刚接种后的6倍。

7、一般处于较晚期的细菌细胞体积最大的细胞内RNA，特别是rRNA含量增高，合成代谢活跃，核糖体、酶类和ATP合成加快，易产生诱导酶。 对外界的恶劣条件敏感地作出反应。 细胞在活跃地成长，分裂延迟在这个阶段的后期少数的细胞开始分裂，曲线稍微上升。 例如：、迟期的出现的原因：微生物接种新的环境，暂时分解底物催化酶不足，或者缺乏足够的中间代谢产物等。 为了产生诱导酶或合成中间代谢产物，需要适应期。 调整代谢，延迟的长度与菌种的遗传性、菌龄及移种前后的环境条件等因素有关，短的只需几分钟，长的只需几小时。 在生产实践中缩短延迟的常用手段： (1)根据遗传学方法改变种的遗传特性，缩短延迟；(2)将对数生长期

8、的细胞作为种子利用；(3)尽量使接种前后使用的培养基组成不存在大的差异。 (4)适当扩大接种量，指数期特征： a增长速度最大，世代最短。 b细胞进行平衡生长的c酶系活跃，代谢旺盛。影响、微生物增代时间(代时)的因素：1 )菌种、微生物及微生物不同菌株的代时不同，2 )营养成分在营养丰富的培养基中生长的时期短，3 )营养物浓度，在一定范围内，生长速度与营养物浓度成正比，在低浓度范围内，影响生长速度4 )在温度、一定范围内，生长速度与培养温度呈正相关。 稳定期的特征： a生长速率常数等于零，细胞处于正生长与负生长相等的动态平衡。 b菌体的产量达到峰值，、稳定生长期(Stationary pHase

9、 ) :营养物质消耗、代谢产物积累和ph等环境变化导致细菌不适合生长，生长速度降低到零(即生长速度降低)。 细胞重要的分化调节阶段储藏糖原等细胞质内包物，芽孢杆菌在该阶段形成芽孢或形成自然接受状态。 也是发酵过程中代谢产物积累的重要阶段，某些放线菌抗生素的大量形成也处于这个时期。 生产上通过补充营养物质(辅料)、提取代谢产物、调节pH、调节温度、增加好氧菌通气、搅拌、振动等措施延长稳定生长期，获得更多菌体物质、积累更多代谢产物。、衰退期(Decline或Death phase ) :营养物质的枯竭和有毒代谢产物的大量积累，细菌的死亡速度超过新生速度，整个集团显示负增长。 在这个时期死亡的细菌对

10、数增加，但在衰退期的后期，一部分细菌产生抵抗性，细菌的死亡速度也降低，存在一部分活菌。 不同的微生物或同一微生物对不同物质的利用能力不同。 有些可以直接利用(例如葡萄糖或NH 4等)。 为了得到利用能力(乳糖和NO3-等)，也有必要经过一定的适应期。 前者通常被称为速效碳源(或氮气源)，后者被称为迟效碳源(或氮气源)。 培养基中同时含有这两种碳源(或氮源)时，微生物在生长过程中会形成二次生长现象。 培养方法：使群体中的细胞比较一致，使生长发育全部处于同一阶段，即多个细胞可以同时生长或分裂。 同步培养法可使集体细胞处于同一生长阶段，同时进行分裂生长。 同步生长：由同步培养法得到的细胞称为同步细胞

11、或同步培养物、同步培养：同步培养物常被用作单一细胞难以研究的生理和遗传特性及工业发酵的种子，是理想的材料。 机械方法、离心法过滤分离法硝酸纤维素过滤法、环境条件控制技术(诱导法)、温度培养基成分控制其他(例如光和暗的交替培养)、同步培养、硝酸纤维素过滤法是最典型的，a .使菌液通过硝酸纤维素薄膜， 因为细菌和过滤膜带有不同的电荷，所以在不同的生长阶段，反转可以在过滤膜上附着细菌的b膜，用新鲜的培养液过滤培养的c膜上附着的细菌分裂，分裂的子细胞不与膜直接接触，除菌体自身的重量外，根据附着的培养液的重量落入捕集器内的d .陷阱在短时间内收集的细菌处于同一分裂阶段，通过用该细菌接种培养，可以得到同时

12、培养物。 机械法同步培养物可在不影响细菌代谢的情况下获得，菌体的生命活动必然正常。 但是，该方法存在局限性，部分微生物在同一发育阶段个体大小不一，甚至差异较大。 这样的微生物不应该采用这样的方法。 诱导同期增长的环境条件多种多样。任何诱导因子都不影响微生物的生长，但必须具有特异性抑制细胞分裂，消除(或消除)这种抑制条件，微生物就会同时分裂的特性。 也可以添加培养基中的抑制蛋白质合成的物质(例如氯霉素)和抑制DNA合成的物质(例如5-氟脱氧尿苷)，诱导一定时间后转移到其他完全培养基中进行培养。 或者用紫外线处理； 芽孢杆菌通过诱导芽孢杆菌同时发芽的方法，可以得到同时培养物。 然而，环境条件调控方

13、法对细胞产生不良影响，有时会扰乱细胞的正常代谢。 研究同期生长诱导生的作用，有助于揭示微生物细胞分裂的机制。 在上述方法的基础上，也可以使用最高稳定期的培养物进行接种。 从细菌的生长曲线可以看出，处于最高稳定期的细胞，由于环境条件差，细胞都处于老化状态，如果转移到新鲜的培养基，同样可以同时生长。 连续培养，将微生物放入一定容积的培养基中，经过培养生长，最后收获。 分批培养(batch culture )或封闭培养(closed culture )，培养基一次性加入，不补充，不更换。 连续培养(Continous culture )是在微生物全培养期间，能够以一定的方法使微生物以一定的相对生长速

14、度生长、持续生长的培养方法。 培养过程中不断补充营养物质，以相同的速度移动培养物是实现微生物连续培养的基本原则。 连续培养、连续培养的控制方法，恒浊连续培养、不断调节流速使细菌培养液的浊度保持一定、恒化连续培养、保持一定流速的培养室中的浊度低于期望值时，流速变慢、浊度上升的恒浊培养器的工作精度取决于光电控制系统的灵敏度，使用的培养基是必要的(1)恒浊连续培养，与菌体和菌体生长平行的代谢产物生产的发酵工业，(连续发酵)，连续发酵与单批发酵相比有优点：缩短发酵循环，提高设备利用率，自动控制容易，动力消耗和体力劳动强度降低，产品质量稳定， 缺点：杂菌污染和菌种退化，、二)恒化连续培养，使培养液的流速保持一定，使微生物总是以低于其最高生长速度的速度生长繁殖。 通过将某种营养素的浓度控制在经常成为生长限制因子来实现。 控制第三节微生物的生长繁殖，控制(有害)微生物的生长速度，消灭不需要的微生物，在实用上有重要的意义。 抑制：生长停止，但不死亡，死亡：生长能力不可逆丢失，防腐：防止