七 微生物的 生長(zhǎng) 繁殖與及其控制

1、 可修改 歡送下載 精品 Word 可修改 歡送下載 精品 Word 可修改 歡送下載 精品 Word第七章 微生物的生長(zhǎng)(shngzhng)繁殖及其控制(kngzh)第一節(jié) 微生物生長(zhǎng)繁殖(fnzh)及其測(cè)定一、 微生物生長(zhǎng)(shngzhng)繁殖個(gè)體生長(zhǎng)：原生質(zhì)總量增加(zngji)，個(gè)體增大繁殖：個(gè)體數(shù)目增加群體生長(zhǎng)：個(gè)體生長(zhǎng)個(gè)體繁殖代謝產(chǎn)物增多二、純培養(yǎng)的別離方法 純培養(yǎng)：在實(shí)驗(yàn)條件下從一個(gè)細(xì)胞繁殖得到純種群體別離原理：稀釋樣品，使各種細(xì)胞分開，再培養(yǎng)，使單個(gè)細(xì)胞生長(zhǎng)繁殖成單菌落.挑取單菌落，再在平板上加以35次劃線純化。稀釋混合倒平板法涂布法 劃線法 單細(xì)胞挑取法：用顯微挑取器 選擇

2、培養(yǎng)基別離法 其它別離方法:產(chǎn)孢菌別離：可先加熱，殺死營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞，再別離病原微生物別離：選取敏感組織細(xì)胞數(shù)量少樣品別離：先富集培養(yǎng)或濃縮樣品三、微生物生長(zhǎng)的測(cè)定一測(cè)生長(zhǎng)量1 直接法：稱重量法：離心沉降物干重測(cè)體積法：離心沉降物體積2 間接法比濁法：分光光度計(jì)，450650nm波長(zhǎng)生理指標(biāo)法：含氮量；核酸；好氧量等二計(jì)繁殖(fnzh)數(shù)1 直接(zhji)法：計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)法如血球(xuqi)計(jì)數(shù)板2 間接(jin ji)法：平板菌落計(jì)數(shù)法為活菌計(jì)數(shù)法把菌液稀釋后，取一定量混合倒平板或涂布平板，培養(yǎng)后，每一個(gè)活細(xì)胞就形成(xngchng)一個(gè)菌落，此即菌落形成單位colony forming unit

3、,cfu。根據(jù)每皿上cfu數(shù)推算出樣品含活菌數(shù)稀釋倒平皿菌落計(jì)數(shù)法:第二節(jié) 微生物的生長(zhǎng)規(guī)律一、同步生長(zhǎng)(synchronous growth)使培養(yǎng)基中細(xì)菌同時(shí)分裂，處于相同的生長(zhǎng)階段叫同步生長(zhǎng)。獲得同步生長(zhǎng)(synchronous growth)的方法：誘導(dǎo)法：如芽孢誘導(dǎo)萌發(fā)、藻類光照控制機(jī)械選擇法過(guò)濾法離心法二、單細(xì)胞微生物的典型生長(zhǎng)曲線生長(zhǎng)曲線growth curve:定量描述液體培養(yǎng)基中微生物群體生長(zhǎng)規(guī)律的曲線單細(xì)胞微生物的典型生長(zhǎng)曲線：把少量純種單細(xì)胞微生物接種到恒容積的液體培養(yǎng)基中，在適宜條件下培養(yǎng)，以細(xì)胞數(shù)目的對(duì)數(shù)對(duì)時(shí)間作圖所得曲線。根據(jù)生長(zhǎng)速率不同可分為延滯期、指數(shù)(zhsh

4、)生長(zhǎng)期、穩(wěn)定期和衰亡期單細(xì)胞微生物典型(dinxng)生長(zhǎng)曲線:一 延滯(yn zh)期(lag phase)1 延滯(yn zh)期特點(diǎn)凈生長(zhǎng)等于零或略有(l yu)下降菌體粗大含量增加代謝活力強(qiáng)對(duì)不良條件抵抗能力降低2 延滯期出現(xiàn)原因適應(yīng)新環(huán)境；需要合成多種酶，尤其是胞外酶；DNA復(fù)制影響延滯期限長(zhǎng)短因素接種齡接種量培養(yǎng)基成分4 生產(chǎn)(shngchn)上：縮短延滯期可以縮短(sudun)生產(chǎn)周期，提高設(shè)備利用率。接種(jizhng)對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的菌種，采用最適菌齡 加大接種(jizhng)量。一般10用與培養(yǎng)菌種接近(jijn)的組分的培養(yǎng)基二 指數(shù)期(對(duì)數(shù)期)(exponential p

5、hase)1 特點(diǎn)活菌數(shù)和總菌數(shù)接近 酶系活潑，代謝旺盛生長(zhǎng)速率最大，代時(shí)generation time最短細(xì)胞的化學(xué)組成及形態(tài)，生理特性比擬一致生產(chǎn)上：多利用做該期的細(xì)菌種子和科學(xué)試驗(yàn)材料 2 出現(xiàn)原因細(xì)胞適應(yīng)了新環(huán)境，開始大量分裂營(yíng)養(yǎng)充足pH值EH值等理化條件適宜有害代謝產(chǎn)物少三 穩(wěn)定期(stationary phase)1 穩(wěn)定期特點(diǎn)活菌數(shù)保持相對(duì)穩(wěn)定，總菌數(shù)達(dá)最高水平。細(xì)菌次級(jí)代謝物和代謝副產(chǎn)物大量積累芽孢桿菌這時(shí)開始形成芽孢穩(wěn)定期中后期是生產(chǎn)收獲時(shí)期：需要菌體在中期收獲；需要發(fā)酵產(chǎn)物，盡量延長(zhǎng)此期2 出現(xiàn)原因營(yíng)養(yǎng)的消耗營(yíng)養(yǎng)物比例失調(diào)有害代謝產(chǎn)物積累pH值、EH值、溫度等理化條件變化3

6、 生產(chǎn)(shngchn)上：延長(zhǎng)穩(wěn)定期補(bǔ)料：補(bǔ)充(bchng)營(yíng)養(yǎng)在線(zi xin)調(diào)節(jié)pH值、EH值等理化(lhu)條件取走產(chǎn)物(chnw)以上方法連續(xù)在線進(jìn)行連續(xù)培養(yǎng)四 衰亡期(decline phase/death phase)1 特點(diǎn)細(xì)菌死亡數(shù)大于增殖數(shù),活菌數(shù)明顯減少,群體衰落 細(xì)胞出現(xiàn)多形態(tài),大小不等的畸形,變成衰退型 細(xì)胞死亡,出現(xiàn)自溶現(xiàn)象2 生產(chǎn)上：防止衰亡期 要連續(xù)監(jiān)測(cè)發(fā)酵情況，最好在穩(wěn)定期中后期停止發(fā)酵，防止進(jìn)入衰亡期。一可縮短周期，二可防止細(xì)胞溶解物造成產(chǎn)物提取困難三、分批培養(yǎng)batch culture)和連續(xù)培養(yǎng)(continuous culture)一分批培養(yǎng)： 將

7、微生物置于一定容積的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，最后一次收獲 二連續(xù)培養(yǎng)：將微生物放在恒定容積的流動(dòng)系統(tǒng)中培養(yǎng)，連續(xù)添加培養(yǎng)基，并以相同速度取走培養(yǎng)物優(yōu)點(diǎn)：縮短發(fā)酵周期；便于自動(dòng)控制；產(chǎn)物質(zhì)量均一 缺點(diǎn)：菌種易退化；易染雜菌第三節(jié) 影響微生物生長(zhǎng)的主要因素物理因素：溫度、濕度、滲透壓、射線、超聲波化學(xué)因素：營(yíng)養(yǎng)條件、O2、pH值、化學(xué)藥物生物因素：在混雜群體中受其它微生物影響一、溫度 最適生長(zhǎng)溫度和最適發(fā)酵溫度往往不一致 低于最低生長(zhǎng)溫度時(shí)停止生長(zhǎng)：低溫菌種保藏高于最高耐受溫度時(shí)死亡：酶失活，高溫殺菌根據(jù)最適生長(zhǎng)(shngzhng)溫度optimum growth temperature分類(fn li)實(shí)

8、驗(yàn)室培養(yǎng)(piyng)中溫微生物常用溫度：細(xì)菌(xjn)：37 放線菌、酵母菌： 28 霉菌(mjn)：26 低溫對(duì)微生物的影響：酶活力下降，代謝下降，繁殖停止，進(jìn)入休眠菌種低溫保藏：冷藏：4，冰箱凍藏：20 ，冰箱超低溫： 80 ，超低溫冰箱196 ，液氮，液氮罐二、pH值 影響酶活性影響細(xì)胞膜透性與穩(wěn)定性 影響物質(zhì)溶解度 影響細(xì)胞外表電荷分布 最適生長(zhǎng)pH值與最適發(fā)酵pH值往往不一致微生物的活動(dòng)也能改變環(huán)境中的pH值低酸保存食物：酸菜根據(jù)(gnj)氫離子濃度對(duì)微生物分類 嗜酸微生物嗜堿微生物耐酸(nai sun)及耐堿微生物三、溶解氧O2好氧菌obligate or strict aero

9、bes厭氧菌anaerobes 兼性厭氧菌facultative anaerobes 微好氧菌microaerophilic bacteria耐氧菌aerotolerant anaerobes 微生物與氧的關(guān)系(gun x)第四節(jié) 有害微生物的控制(kngzh)一、幾個(gè)(j )概念滅菌sterilition：殺死物體上全部微生物的方法消毒(disinfection)：殺死或消除物體上的病原微生物的方法防腐(antisepsis)：用理化方法防止/抑制微生物生長(zhǎng)的方法化療(chemotherapy)：利用對(duì)病源菌具有高度毒力而對(duì)宿主根本無(wú)毒的化學(xué)物質(zhì)來(lái)抑制宿主體內(nèi)病源微生物的生長(zhǎng)繁殖 二、控制微

10、生物的物理因素(一)高溫滅菌多數(shù)細(xì)菌，酵母菌和霉菌的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞(xbo)和病毒在50-65 10 min可以(ky)致死。一般(ybn)噬菌體6580 致死(zh s)， 放線菌霉菌的孢子比營(yíng)養(yǎng)(yngyng)細(xì)胞抗熱性強(qiáng)，7680 10min可以殺死 細(xì)菌芽孢，在121 下515min才能致死高溫滅菌濕熱滅菌(mosist heat sterilization) 干熱滅菌(dry heat sterilization) 燃燒滅菌法：常用于廢棄物動(dòng)物尸體等處理烘烤滅菌法：實(shí)驗(yàn)室用枯燥箱烘烤金屬、玻璃器皿，170 2h1 濕熱滅菌(most heat sterilization) 該法比干熱滅菌效

11、果好，因?yàn)榈鞍踪|(zhì)在有水的情況下容易凝固，如含水50，蛋白質(zhì)凝固溫度為56；含水6蛋白質(zhì)凝固溫度為160-170煮沸滅菌法煮沸消毒法 高壓蒸汽滅菌法間歇滅菌法巴斯德消毒法：巴氏消毒法煮沸滅菌法煮沸消毒法： 物品在水中煮沸 15min，可殺死所有營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞和一局部芽孢。高壓蒸汽滅菌(normal autoclving)：是濕熱滅中最好方法，通常在1.05kg/cm2的壓力下面此時(shí)溫度121處理1530min。要排冷空氣，否那么會(huì)形成假壓，雖然壓力到達(dá)要求，溫度卻達(dá)不到相應(yīng)高度，而影響滅菌效果二紫外線不能穿透2mm的玻璃，常用于空氣和外表滅菌殺菌機(jī)制： 誘導(dǎo)核酸形成胸腺嘧啶二聚體，從而干擾了核酸的復(fù)制

12、 紫外線 O三高滲作用(zuyng)高鹽/高糖保藏(bocng)食品等滲溶液對(duì)微生物生長(zhǎng)(shngzhng)有利細(xì)菌處于低滲液中會(huì)(zhn hu)吸水膨脹乃至破裂細(xì)胞(xbo)處于高滲液中會(huì)脫水引起質(zhì)壁別離和蛋白質(zhì)變性，導(dǎo)致死亡 耐低不耐高三枯燥枯燥使蛋白質(zhì)變性、酶活力下降、鹽濃度上升，代謝下降甚至細(xì)胞死亡枯燥保藏菌種、食品四超聲波超聲波破碎細(xì)胞，用于細(xì)胞內(nèi)容物提取二、控制微生物的化學(xué)物質(zhì)(因素)外表消毒劑溶液狀態(tài)氣體狀態(tài)化學(xué)治療劑抗代謝物抗生素生物藥物素一外表消毒劑(surface disinfactant)酸和堿 重金屬極其鹽類有機(jī)化合物 氧化劑 鹵素 染色劑外表活性劑 1 酸和堿 微生物

13、細(xì)胞(xbo)中的DNA，RNA，E只有在中性(zhngxng)條件下才能表達(dá)(biod)活性， 因此強(qiáng)酸堿具殺菌作用。醫(yī)院(yyun)病房常用乙酸消毒。2 重金屬極其(jq)鹽類是殺菌劑和防腐劑，作用最強(qiáng)的是Hg,Ag,Cu,作用機(jī)理：使蛋白質(zhì)變性，使酶失活。與E的SH結(jié)合。00202HgCl2升汞溶液對(duì)大多數(shù)細(xì)菌有致死作用。 011AgNO3 可消毒皮膚另外還有砷，鉍、銻的化合物是治療梅毒的特效藥3 有機(jī)化合物醇、醛、酚是常用的殺菌劑殺菌機(jī)制 損傷細(xì)胞壁 使蛋白質(zhì)變性細(xì)胞膜，E失活 抑制脫氫酶，氧化酶活性甲醛：純甲醛為氣體，3740水液為福爾馬林醇是脫水劑和蛋白質(zhì)變性劑,70乙醇?xì)⒕Ч?/p>

14、好 酚：35的石碳酸溶液幾分鐘即可致死細(xì)菌，甲酚殺菌力最強(qiáng)，煤酚皂液來(lái)蘇爾為甲酚和肥皂的混合液 4 氧化劑K2MnO4使菌體蛋白質(zhì)氧化，使酶失活。 013濃度可用于皮膚，果品、餐具、消毒。H2O2清洗傷口。 5 鹵素 氯，碘是常用的消毒劑 碘殺菌力強(qiáng)，37碘溶于7083的乙醇中成碘酒。 氯及氯化物常用于水及食品消毒與水結(jié)合放出(fn ch)原子氧O用于消毒(xio d)。6 染色劑如紫藥水為結(jié)晶(jijng)紫的乙醇溶液干擾(gnro)菌體氧化復(fù)原(f yun)電位 阻礙芽孢的形成。 7 外表活性劑具有降低外表張力效應(yīng)的物質(zhì)叫外表活性劑。常用的有新吉爾滅，去污劑，肥皂、洗滌劑等。外表張力降低可

15、抑菌或殺菌二 抗代謝物(antimetabolite)有些化合物在結(jié)構(gòu)上與生物體所必需的代謝物很相似，以至可以和特定的酶結(jié)合，從而阻礙了酶的功能。干擾代謝的正常代謝。這些物質(zhì)稱為抗代謝物。三 抗生素(antibiotic) 是由微生物產(chǎn)生有的可人工合成具有抑制或殺死其他微生物作用的有機(jī)化合物每種抗生素都有一定的殺菌范圍，稱為抗菌譜神奇的抗生素 抑制細(xì)胞壁的形成：青霉素干擾蛋白質(zhì)合成：鏈霉素、金霉素、土霉素、四環(huán)素抑制核酸復(fù)制：增光霉素、絲裂霉素、放線菌素D影響細(xì)胞膜的功能:多粘菌素破壞 G-細(xì)胞膜；制霉菌素破壞真菌細(xì)胞膜四 生物藥物素(biopharmaceutin)具有多種生理活性的比抗生素

16、療效更為廣泛的微生物次生代謝產(chǎn)物酶抑制劑免疫調(diào)節(jié)劑受體拮抗劑抗氧化劑附：抗藥性(antibiotic resistance)菌體內(nèi)產(chǎn)生(chnshng)了鈍化或分解(fnji)藥物的酶改變(gibin)細(xì)胞膜的透性而導(dǎo)致(dozh)抗藥性泵出機(jī)制(jzh)細(xì)胞內(nèi)被藥物作用的部位發(fā)生了改變，目前典型的例子是核糖體發(fā)生了改變。 抗生素 核糖體結(jié)合 蛋白質(zhì)不能合成應(yīng)對(duì)抗藥性：第一次用藥劑量要足 防止在一個(gè)時(shí)期或長(zhǎng)期屢次使用同種抗生素 不同抗生素或其他藥物混合使用 對(duì)現(xiàn)有抗生素改造 篩選新抗生素 思考題1 名詞解釋：滅菌、消毒、分批培養(yǎng)、連續(xù)培養(yǎng)、效應(yīng)巴斯德、代時(shí)、微生物生長(zhǎng)、耐氧菌、巴氏消毒法、間歇滅菌法、抗生素、防腐、2 試述主要滅菌方法及其原理、優(yōu)缺點(diǎn)、應(yīng)用范圍3 試述微生物液體培養(yǎng)過(guò)程中pH值變化原因及控制措施 4 兼性厭氧微生物為什么在有氧和厭氧條件下都能生長(zhǎng)5 試舉例說(shuō)明抗生素殺菌機(jī)理6 試述稀釋倒平皿菌落計(jì)數(shù)法的原理并圖示操作步驟7 什么叫生長(zhǎng)曲線？圖示并說(shuō)明單細(xì)胞微生物典型生長(zhǎng)曲線的特點(diǎn)、成因及其對(duì)發(fā)酵生產(chǎn)的指導(dǎo)作用8 利用酒精酵母液體發(fā)酵生產(chǎn)乙醇，是否要求整個(gè)過(guò)程(guchng)通氣？是否采用相同pH值和溫度(wnd