第七章微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制1

生物個(gè)體物質(zhì)有規(guī)律地、不可逆增加，導(dǎo)致個(gè)體體積擴(kuò)大的生物學(xué)過(guò)程。生長(zhǎng):生物個(gè)體生長(zhǎng)到一定階段,通過(guò)特定方式產(chǎn)生新的生命個(gè)體,即引起生命個(gè)體數(shù)量增加的生物學(xué)過(guò)程。繁殖:生長(zhǎng)是一個(gè)逐步發(fā)生的量變過(guò)程，繁殖是一個(gè)產(chǎn)生新的生命個(gè)體的質(zhì)變過(guò)程.

在高等生物里這兩個(gè)過(guò)程可以明顯分開(kāi),但在低等特別是在單細(xì)胞的生物里,由于細(xì)胞小,這兩個(gè)過(guò)程是緊密聯(lián)系又很難劃分的過(guò)程。第一頁(yè)，共五十一頁(yè)。一個(gè)微生物細(xì)胞合適的外界條件,吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),進(jìn)行代謝.如果同化作用的速度超過(guò)了異化作用個(gè)體的生長(zhǎng)原生質(zhì)的總量(重量、體積、大小)不斷增加如果各細(xì)胞組分是按恰當(dāng)?shù)谋壤鲩L(zhǎng)時(shí),則達(dá)到一定程度后就會(huì)發(fā)生繁殖,引起個(gè)體數(shù)目增加.群體內(nèi)各個(gè)個(gè)體的進(jìn)一步生長(zhǎng)群體的生長(zhǎng)第二頁(yè)，共五十一頁(yè)。群體生長(zhǎng)=個(gè)體生長(zhǎng)+個(gè)體繁殖個(gè)體生長(zhǎng)→個(gè)體繁殖→群體生長(zhǎng)在一定時(shí)間和條件下細(xì)胞數(shù)量的增加（微生物群體生長(zhǎng)）微生物生長(zhǎng):在微生物學(xué)中提到的“生長(zhǎng)”,一般均指群體生長(zhǎng),這一點(diǎn)與研究大生物時(shí)有所不同。第三頁(yè)，共五十一頁(yè)。第一節(jié)微生物純培養(yǎng)的獲得平板劃線分離法

稀釋倒平板法單孢子或單細(xì)胞分離法利用選擇性培養(yǎng)基分離法第四頁(yè)，共五十一頁(yè)。1.平板劃線分離法

用接種環(huán)以無(wú)菌操作沾取少許待分離的樣品，在無(wú)菌平板表面進(jìn)行平行劃線、扇形劃線或其他形式的連續(xù)劃線，如果劃線適宜的話，微生物能一一分散，經(jīng)培養(yǎng)后，可在平板表面得到單菌落。第五頁(yè)，共五十一頁(yè)。2.稀釋倒平板法第六頁(yè)，共五十一頁(yè)。3.單孢子或單細(xì)胞分離法采取顯微分離法從混雜群體中直接分離單個(gè)細(xì)胞或單個(gè)個(gè)體進(jìn)行培養(yǎng)以獲得純培養(yǎng)。在顯微鏡下使用單孢子分離器進(jìn)行機(jī)械操作，挑取單孢子或單細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)。第七頁(yè)，共五十一頁(yè)。4.選擇性培養(yǎng)基分離法各種微生物對(duì)不同的化學(xué)試劑、染料、抗生素等具有不同的抵抗能力，利用這些特性可配制合適某種微生物而限制其它微生物生長(zhǎng)的選擇培養(yǎng)基，用它來(lái)培養(yǎng)微生物以獲得純培養(yǎng)。

另：富集培養(yǎng)微生物純培養(yǎng)分離方法的比較分離方法應(yīng)用范圍平皿劃線法方法簡(jiǎn)便，多用于分離細(xì)菌稀釋倒平皿法即可定性，又可定量，用途廣泛?jiǎn)渭?xì)胞挑取法局限于高度專業(yè)化的科學(xué)研究利用選擇培養(yǎng)基法適用于分離某些生理類型較特殊的第八頁(yè)，共五十一頁(yè)。第二節(jié)微生物生長(zhǎng)的測(cè)定評(píng)價(jià)不同的抗菌物質(zhì)對(duì)微生物產(chǎn)生抑制(或殺死)作用的效果；客觀地反映微生物生長(zhǎng)的規(guī)律；評(píng)價(jià)培養(yǎng)條件、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響；微生物生長(zhǎng)第九頁(yè)，共五十一頁(yè)。微生物生長(zhǎng)測(cè)量方法個(gè)體計(jì)數(shù)法重量法生理指標(biāo)法第十頁(yè)，共五十一頁(yè)。1.個(gè)體計(jì)數(shù)法a.直接法利用血球計(jì)數(shù)板，在顯微鏡下計(jì)算一定容積里樣品中微生物的數(shù)量。缺點(diǎn)：不能區(qū)分死菌與活菌；不適于對(duì)運(yùn)動(dòng)細(xì)菌的計(jì)數(shù)；需要相對(duì)高的細(xì)菌濃度；個(gè)體小的細(xì)菌在顯微鏡下難以觀察；第十一頁(yè)，共五十一頁(yè)。b.簡(jiǎn)接法原理是每個(gè)活細(xì)菌在適宜的培養(yǎng)基和良好的生長(zhǎng)條件下可以通過(guò)生長(zhǎng)形成菌落。第十二頁(yè)，共五十一頁(yè)。2.重量法通過(guò)樣品中蛋白質(zhì)、核酸含量的測(cè)定間接推算微生物群體的生物量；測(cè)定多細(xì)胞及絲狀真菌生長(zhǎng)情況的有效方法以干重、濕重直接衡量微生物群體的生物量；第十三頁(yè)，共五十一頁(yè)。3.生理指標(biāo)測(cè)定法樣品中微生物數(shù)量多或生長(zhǎng)旺盛，這些指標(biāo)愈明顯，因此可以借助特定的儀器如瓦勃氏呼吸儀、微量量熱計(jì)等設(shè)備來(lái)測(cè)定相應(yīng)的指標(biāo)。常用于對(duì)微生物的快速鑒定與檢測(cè)微生物的生理指標(biāo)，如呼吸強(qiáng)度，耗氧量、酶活性、生物熱等與其群體的規(guī)模成正相關(guān)。第十四頁(yè)，共五十一頁(yè)。第三節(jié)微生物的生長(zhǎng)規(guī)律一、細(xì)菌群體生長(zhǎng)規(guī)律

在不補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)或移去培養(yǎng)物，保持整個(gè)培養(yǎng)液體積不變條件下，以時(shí)間為橫坐標(biāo)，以菌數(shù)為縱坐標(biāo)，根據(jù)不同培養(yǎng)時(shí)間時(shí)細(xì)菌數(shù)量的變化，可以作出一條反映細(xì)菌在整個(gè)培養(yǎng)期間菌數(shù)變化規(guī)律的曲線。生長(zhǎng)曲線第十五頁(yè)，共五十一頁(yè)。生長(zhǎng)曲線可分：延滯期對(duì)數(shù)期衰亡期穩(wěn)定期第十六頁(yè)，共五十一頁(yè)。1.延滯期將少量菌種接入新鮮培養(yǎng)基后，在開(kāi)始一段時(shí)間內(nèi)菌數(shù)不立即增加，或增加很少，生長(zhǎng)速度接近于零。也稱延遲期、適應(yīng)期。遲緩期的特點(diǎn)：分裂遲緩、代謝活躍①通過(guò)遺傳學(xué)方法改變種的遺傳特性使遲緩期縮短；②利用對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的細(xì)胞作為“種子”；③盡量使接種前后所使用的培養(yǎng)基組成不要相差太大；④適當(dāng)擴(kuò)大接種量等方式縮短遲緩期，克服不良的影響。在工業(yè)發(fā)酵和科研中通常采取一定的措施縮短延滯期：第十七頁(yè)，共五十一頁(yè)。2.對(duì)數(shù)期

對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的細(xì)菌個(gè)體形態(tài)、化學(xué)組成和生理特性等均較一致，代謝旺盛、生長(zhǎng)迅速、代時(shí)穩(wěn)定，所以是研究微生物基本代謝的良好材料。它也常在生產(chǎn)上用作種子，使微生物發(fā)酵的遲緩期縮短，提高經(jīng)濟(jì)效益。以最大的速率生長(zhǎng)和分裂，細(xì)菌數(shù)量呈對(duì)數(shù)增加，細(xì)菌內(nèi)各成分按比例有規(guī)律地增加，表現(xiàn)為平衡生長(zhǎng)。第十八頁(yè)，共五十一頁(yè)。3.穩(wěn)定期

由于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消耗，代謝產(chǎn)物積累和pH等環(huán)境變化，逐步不適宜于細(xì)菌生長(zhǎng)，導(dǎo)致生長(zhǎng)速率降低直至零(即細(xì)菌分裂增加的數(shù)量等于細(xì)菌死亡數(shù)量)，結(jié)束對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，進(jìn)入穩(wěn)定生長(zhǎng)期。原因：獲得更多的菌體物質(zhì)或代謝產(chǎn)物采取措施：補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)或取走代謝產(chǎn)物或改善培養(yǎng)條件，如對(duì)好氧菌進(jìn)行通氣、攪拌或振蕩等第十九頁(yè)，共五十一頁(yè)。4.衰亡期

細(xì)菌代謝活性降低，細(xì)菌衰老并出現(xiàn)自溶，產(chǎn)生或釋放出一些產(chǎn)物，如氨基酸、轉(zhuǎn)化酶、外肽酶或抗生素等。細(xì)胞呈現(xiàn)多種形態(tài)，有時(shí)產(chǎn)生畸形，細(xì)胞大小懸殊，有些革蘭氏染色反應(yīng)陽(yáng)性菌變成陰性反應(yīng)等。該時(shí)期死亡的細(xì)菌以對(duì)數(shù)方式增加，但在衰亡期的后期，由于部分細(xì)菌產(chǎn)生抗性也會(huì)使細(xì)菌死亡的速率降低?，F(xiàn)象：特點(diǎn)：第二十頁(yè)，共五十一頁(yè)。二、同步培養(yǎng)

1.概念同步培養(yǎng)(synchronousculture)：是一種培養(yǎng)方法，它能使群體中不同步的細(xì)胞轉(zhuǎn)變成能同時(shí)進(jìn)行生長(zhǎng)或分裂的群體細(xì)胞。同步生長(zhǎng)：以同步培養(yǎng)方法使群體細(xì)胞能處于同一生長(zhǎng)階段，并同時(shí)進(jìn)行分裂的生長(zhǎng)方式同步培養(yǎng)物常被用來(lái)研究在單個(gè)細(xì)胞上難以研究的生理與遺傳特性和作為工業(yè)發(fā)酵的種子，它是一種理想的材料。第二十一頁(yè)，共五十一頁(yè)。同步培養(yǎng)方法機(jī)械方法環(huán)境條件控制技術(shù)離心方法過(guò)濾分離法硝酸纖維素濾膜法溫度培養(yǎng)基成份控制光照和黑暗交替培養(yǎng)第二十二頁(yè)，共五十一頁(yè)。硝酸纖維素濾膜法離心法第二十三頁(yè)，共五十一頁(yè)。三、連續(xù)培養(yǎng)

連續(xù)培養(yǎng)(continouscultureofmicroorganisms)是在微生物的整個(gè)培養(yǎng)期間，通過(guò)一定的方式使微生物能以恒定的比生長(zhǎng)速率生長(zhǎng)并能持續(xù)生長(zhǎng)下去的一種培養(yǎng)方法。

連續(xù)培養(yǎng)的基本原則：微生物培養(yǎng)過(guò)程中不斷的補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和以同樣的速率移出培養(yǎng)物連續(xù)培養(yǎng)類型恒濁連續(xù)培養(yǎng)恒化連續(xù)培養(yǎng)第二十四頁(yè)，共五十一頁(yè)。(一)恒化連續(xù)培養(yǎng)在整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程中通過(guò)控制培養(yǎng)基中某種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度基本恒定的方式，保持細(xì)菌的比生長(zhǎng)速率恒定，使生長(zhǎng)“不斷”進(jìn)行。生長(zhǎng)速率的控制因子：一般是氨基酸、氨和銨鹽等氮源，或是葡萄糖、麥芽糖等碳源或者是無(wú)機(jī)鹽，生長(zhǎng)因子等物質(zhì)恒化器連續(xù)培養(yǎng)通常用于微生物學(xué)的研究，篩選不同的變種。第二十五頁(yè)，共五十一頁(yè)。第二十六頁(yè)，共五十一頁(yè)。(二)恒濁連續(xù)培養(yǎng)通過(guò)連續(xù)培養(yǎng)裝置中的光電系統(tǒng)控制培養(yǎng)液中菌體濃度恒定、使細(xì)菌生長(zhǎng)連續(xù)進(jìn)行的一種培養(yǎng)方式。用于菌體以及與菌體生長(zhǎng)平行的代謝產(chǎn)物生產(chǎn)的發(fā)酵工業(yè)第二十七頁(yè)，共五十一頁(yè)。第二十八頁(yè)，共五十一頁(yè)。(三)連續(xù)發(fā)酵與單批發(fā)酵相比優(yōu)點(diǎn)：縮短發(fā)酵周期，提高設(shè)備利用率；便于自動(dòng)控制；降低動(dòng)力消耗及體力勞動(dòng)強(qiáng)度；產(chǎn)品質(zhì)量較穩(wěn)定；缺點(diǎn)：雜菌污染和菌種退化第二十九頁(yè)，共五十一頁(yè)。第四節(jié)環(huán)境因素對(duì)微生物的影響影響因素：氧溫度PH值第三十頁(yè)，共五十一頁(yè)。(一)溫度根據(jù)微生物生長(zhǎng)的最適溫度不同，可以將微生物分為嗜冷、兼性嗜冷、嗜溫、嗜熱和超嗜熱等五種不同的類型。它們都有各自的最低、最適和最高生長(zhǎng)溫度范圍。

微生物類型

生長(zhǎng)溫度／℃最低最適最高嗜冷微生物0以下1520兼性嗜冷微生物020-3035；嗜溫微生物15-2020-4545以上嗜熱微生物4555-6580超嗜熱或嗜高溫微生物6580-90100以上最適生長(zhǎng)溫度：某菌分裂代時(shí)最短或生長(zhǎng)速率最高時(shí)的培養(yǎng)溫度

微生物類型

生長(zhǎng)溫度／℃最低最適最高嗜冷微生物0以下1520兼性嗜冷微生物020-3035；嗜溫微生物15-2020-4545以上嗜熱微生物4555-6580超嗜熱或嗜高溫微生物6580-90100以上第三十一頁(yè)，共五十一頁(yè)。(二)pH微生物最低PH最適PH最高PH細(xì)菌3-56.5-7.58-10酵母菌2-34.5-5.57-8霉菌1-34.5-5.57-8微生物生長(zhǎng)過(guò)程中機(jī)體內(nèi)發(fā)生的絕大多數(shù)的反應(yīng)是酶促反應(yīng)，而酶促反應(yīng)都有一個(gè)最適pH范圍，在此范圍內(nèi)只要條件適合，酶促反應(yīng)速率最高，微生物生長(zhǎng)速率最大，因此微生物生長(zhǎng)也有一個(gè)最適生長(zhǎng)的pH范圍。第三十二頁(yè)，共五十一頁(yè)。(三)氧根據(jù)氧與微生物生長(zhǎng)的關(guān)系可將微生物分為好氧微好氧耐氧型兼性厭氧專性厭氧微生物類型最適生長(zhǎng)的O2體積分?jǐn)?shù)好氧微好氧氧的忍耐型兼性厭氧專性厭氧等于或大于20％2％一lO％2％以下有氧或無(wú)氧不需要氧、有氧時(shí)死亡第三十三頁(yè)，共五十一頁(yè)。第三十四頁(yè)，共五十一頁(yè)。自由基是一種強(qiáng)氧化劑，它與生物大分子互相作用，可導(dǎo)致產(chǎn)生生物分子自由基，從而對(duì)機(jī)體產(chǎn)生損傷或突變作用，直至死亡。氧之所以對(duì)專性厭氧微生物以外的其他四種類型微生物不產(chǎn)生致死作用，是因?yàn)樗鼈兙哂谐跷锲缁?，可催化起氧化基化合物分解，最終分解成水。氧對(duì)于好氧微生物生長(zhǎng)雖然可以通過(guò)好氧呼吸產(chǎn)生更多的能量，滿足機(jī)體的生長(zhǎng)需要，但另一方面，氧對(duì)一切生物都會(huì)使其產(chǎn)生有毒害作用的代謝產(chǎn)物，如超氧基化合物與H2O2，這兩種代謝產(chǎn)物互相作用還會(huì)產(chǎn)生毒性很強(qiáng)的自由基OH.。第三十五頁(yè)，共五十一頁(yè)。第五節(jié)微生物生長(zhǎng)繁殖的控制一、基本概念防腐(antisepsis)：在某些化學(xué)物質(zhì)或物理因子作用下，能防止或抑制微生物生長(zhǎng)的一種措施消毒(disinfection)：利用某種方法殺死或滅活物質(zhì)或物體中所有病原微生物的一種措施滅菌(sterilization)：指利用某種方法殺死物體中包括芽孢在內(nèi)的所有微生物的一種措施化療(chemotherapy)：利用具有選擇毒性的化學(xué)物質(zhì)如磺胺、抗生素等對(duì)生物體內(nèi)部被微生物感染的組織成病受細(xì)胞進(jìn)行治療，以殺死組織內(nèi)的病原微生物或病變細(xì)胞，但對(duì)機(jī)體本身無(wú)毒害作用的治療措施。第三十六頁(yè)，共五十一頁(yè)。二、控制微生物的化學(xué)物質(zhì)

1．抗微生物劑

抗微生物劑(antimicrobialagcnt)是一類能夠殺死微生物或抑制微生物生長(zhǎng)的化學(xué)物質(zhì)根據(jù)它們抗微生物的特性可分為：

抑菌劑

殺菌劑

溶菌劑

用機(jī)理是這類物質(zhì)結(jié)合到核糖體上抑制蛋白質(zhì)合成，導(dǎo)致生長(zhǎng)停止，由于它們同核糖體結(jié)合不緊，它們?cè)跐舛冉档蜁r(shí)又會(huì)游離出來(lái)，核糖體合成蛋白質(zhì)的能力恢復(fù)，使生長(zhǎng)恢復(fù)它們是緊緊地結(jié)合到細(xì)胞的作用靶上，即使在濃度降低時(shí)也不能游離出來(lái)，因此生長(zhǎng)不能恢復(fù)能抑制細(xì)胞壁合成或損傷細(xì)胞質(zhì)膜第三十七頁(yè)，共五十一頁(yè)?？刮⑸飫┩ǔＳ謱⑺鼈兎譃橄緞嚎蓺⑺牢⑸?，通常用于非生物材料的滅菌或消毒。防腐劑：能殺死微生物或抑制其生長(zhǎng)，但對(duì)人及動(dòng)物的體表組織無(wú)毒性或毒性低，可作為外用抗微生物藥物。HgCl2、CuSO4、碘液、氯氣、乙烯氧化物、甲醛劑、臭氧有機(jī)汞、0.1%-1％硝酸銀、碘液、70%乙醇、3％過(guò)氧化氫第三十八頁(yè)，共五十一頁(yè)。各種抗微生物化學(xué)制劑殺菌能力的比較標(biāo)準(zhǔn)：石炭酸系數(shù)：指在一定時(shí)間內(nèi)被試藥劑能殺死全部供試菌的最高稀釋度和達(dá)到同效的石炭酸的最高稀釋度的比率。一般規(guī)定處理時(shí)間為10分鐘，而供試菌定為Salmonellatyphi（傷寒沙門氏菌）。在臨床上最早使用的消毒劑----石炭酸第三十九頁(yè)，共五十一頁(yè)。2．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，干擾了代謝的正常進(jìn)行，這些物質(zhì)稱為抗代謝物。葉酸對(duì)抗物（磺胺）、嘌呤對(duì)抗物（6-巰基嘌呤）、苯丙氨酸對(duì)抗物（對(duì)氟苯丙氨酸）、尿嘧啶對(duì)抗物（5-氟尿嘧啶）胸腺嘧啶對(duì)抗物（5-溴胸腺嘧啶）第四十頁(yè)，共五十一頁(yè)。磺胺藥物是最早發(fā)現(xiàn)，也是最常見(jiàn)的化學(xué)療劑，抗菌譜廣，能治療多種傳染性疾病。大多數(shù)革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌（如肺炎球菌、溶血性鏈球菌等）某些革蘭氏陰性細(xì)菌（如痢疾桿菌、腦膜炎球菌、流感桿菌等）對(duì)放線菌也有一定的作用。作用機(jī)理：磺胺是葉酸組成部分對(duì)氨基苯甲酸的結(jié)構(gòu)類似物磺胺的抑菌作用是因?yàn)楹芏嗉?xì)菌需要自己合成葉酸而生長(zhǎng)?；前穼?duì)人體細(xì)胞無(wú)毒性，因?yàn)槿巳狈膶?duì)氨基苯甲酸合成葉酸的相關(guān)酶----二氫葉酸合成酶，不能用外界提供的對(duì)氨基苯甲酸自行合成葉酸，而必須直接利用葉酸為生長(zhǎng)因子進(jìn)行生長(zhǎng)。第四十一頁(yè)，共五十一頁(yè)。3．抗生素

抗生素(Antibiotic)是由某些生物合成或半合成的一類次級(jí)代謝產(chǎn)物或衍生物，它們?cè)诤艿蜐舛葧r(shí)就能抑制或影響它種生物的生命活動(dòng)，如殺死微生物或抑制其生長(zhǎng)。(1)概念自本世紀(jì)40年代以來(lái)，已找到上萬(wàn)種新抗生素，合成了近10萬(wàn)種半合成抗生素，但其中在臨床上常用的僅幾十種。第四十二頁(yè)，共五十一頁(yè)。(2)作用機(jī)制抑制細(xì)菌細(xì)胞壁合成破壞細(xì)胞質(zhì)膜作用于呼吸鏈以干擾氧化磷酸化抑制蛋白質(zhì)和核酸合成第四十三頁(yè)，共五十一頁(yè)。第四十四頁(yè)，共五十一頁(yè)。(3)細(xì)菌抗藥性的產(chǎn)生抗性菌株特點(diǎn)：細(xì)胞質(zhì)膜透性改變，使抗生素不進(jìn)入細(xì)胞或進(jìn)入細(xì)胞后被細(xì)胞主動(dòng)排出；藥物作用靶改變；合成了修飾抗生素的酶；抗性菌株發(fā)生遺傳變異，導(dǎo)致合成新的多聚體，以取