微生物的生長(zhǎng)繁殖與生長(zhǎng)因子課件

第五章微生物的生長(zhǎng)繁殖與生存因子第一節(jié)微生物的生長(zhǎng)繁殖第二節(jié)微生物的生存因子第三節(jié)其他不利環(huán)境因子對(duì)微生物的影響第四節(jié)微生物與微生物之間的關(guān)系第五節(jié)菌種的退化、復(fù)壯與保藏1精選課件第五章微生物的生長(zhǎng)繁殖與生存因子第一節(jié)微生物的生長(zhǎng)繁殖1第一節(jié)微生物的生長(zhǎng)繁殖一、微生物生長(zhǎng)繁殖的概念微生物在適宜的環(huán)境條件下，不斷吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，按照自己的代謝方式進(jìn)行新陳代謝活動(dòng)。正常情況下，同化作用大于異化作用，微生物的細(xì)胞不斷迅速增長(zhǎng)，這叫做生長(zhǎng)。當(dāng)細(xì)胞個(gè)體生長(zhǎng)到一定程度時(shí)，由一個(gè)親代細(xì)胞分裂為兩個(gè)大小、形狀與親代細(xì)胞相似的子細(xì)胞，使得個(gè)體數(shù)目增加，這是單細(xì)胞微生物的繁殖。從生長(zhǎng)到繁殖這個(gè)由量變到質(zhì)變的過程叫發(fā)育。細(xì)菌兩次分裂之間的時(shí)間，稱為世代時(shí)間。2精選課件第一節(jié)微生物的生長(zhǎng)繁殖一、微生物生長(zhǎng)繁殖的概念微生物在適宜一、測(cè)生長(zhǎng)量直接法間接法比例計(jì)數(shù)法血球計(jì)數(shù)法測(cè)體積稱干重比濁法生理指標(biāo)法直接法間接法液體稀釋法平板菌落計(jì)數(shù)法二、測(cè)繁殖數(shù)二、測(cè)定微生物繁殖的方法3精選課件一、測(cè)生長(zhǎng)量直接法比例計(jì)數(shù)法測(cè)體積比濁法直接法液體稀釋法二、一、細(xì)菌的個(gè)體生長(zhǎng)和同步生長(zhǎng)1、同步培養(yǎng)（synchronousculture）：即設(shè)法使群體中的所有細(xì)胞盡可能都處于同樣細(xì)胞生長(zhǎng)和分裂同期中，然后分析此群體的各種生物化學(xué)特征，從而了解單個(gè)細(xì)胞所發(fā)生的變化。2、同步生長(zhǎng)（synchronousgrowth）：通過同步培養(yǎng)而使細(xì)胞群體處于分裂步調(diào)的狀態(tài)，就稱同步生長(zhǎng)。4精選課件一、細(xì)菌的個(gè)體生長(zhǎng)和同步生長(zhǎng)4精選課件三、典型生長(zhǎng)曲線1、典型生長(zhǎng)曲線：將菌種接種在液體培養(yǎng)基中隔一定時(shí)間取樣，計(jì)算菌數(shù)，以菌數(shù)的對(duì)數(shù)為縱坐標(biāo)，生長(zhǎng)時(shí)間為橫坐標(biāo)作圖。包括延滯期、指數(shù)期、穩(wěn)定期和衰亡期等四個(gè)時(shí)期R(生長(zhǎng)速率常數(shù))=分裂次數(shù)(代)/單位時(shí)間霉菌的生長(zhǎng)曲線是否是典型生長(zhǎng)曲線？固體培養(yǎng)基表面菌落是否為典型生長(zhǎng)曲線？5精選課件三、典型生長(zhǎng)曲線1、典型生長(zhǎng)曲線：霉菌的生長(zhǎng)曲線是否是典型生根據(jù)細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖速率將生長(zhǎng)曲線分四個(gè)階段：緩慢期對(duì)數(shù)期穩(wěn)定期衰亡期四、細(xì)菌分批培養(yǎng)群體生長(zhǎng)規(guī)律6精選課件根據(jù)細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖速率將生長(zhǎng)曲線分四個(gè)階段：緩緩慢期（延遲期、滯留適應(yīng)期）滯留適應(yīng)期特點(diǎn)：分裂遲緩、代謝活躍。產(chǎn)生原因：（2）細(xì)胞分裂必需因子的缺乏（1）接種時(shí)的機(jī)械損傷引4、菌株的遺傳性影響滯留適應(yīng)期長(zhǎng)短的因素1、培養(yǎng)基成分2、接種物菌齡3、接種量7精選課件緩慢期（延遲期、滯留適應(yīng)期）滯留適應(yīng)期特點(diǎn)：分裂遲緩、代謝活1特點(diǎn)：細(xì)胞數(shù)目不增加(R=0)細(xì)胞長(zhǎng)、大代謝旺盛(RNA含量增加)誘導(dǎo)酶迅速合成對(duì)不良條件敏感，抵抗力降低2影響因素菌種接種齡：即“種子”的群體生長(zhǎng)年齡，即處在生長(zhǎng)曲線上的哪一個(gè)階段，這是一種生理年齡。接種量：接種量的大小明顯影響延滯期的長(zhǎng)短。種子培養(yǎng)基成分：接種到營(yíng)養(yǎng)豐富的天然培養(yǎng)基中的微生物，要比接種到營(yíng)養(yǎng)單調(diào)的組分培養(yǎng)基中的延滯期短。8精選課件1特點(diǎn)：8精選課件對(duì)數(shù)期（指數(shù)生長(zhǎng)期）特點(diǎn)：（1）代謝活性強(qiáng)（2）世代時(shí)短而穩(wěn)定對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期9精選課件對(duì)數(shù)期（指數(shù)生長(zhǎng)期）特點(diǎn)：對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期9精選課件1特點(diǎn)：生長(zhǎng)速率常數(shù)最大，繁殖數(shù)>死亡數(shù)代時(shí)短，即細(xì)胞每分裂一次所需的代時(shí)G（增代時(shí)間，generationtime）或原生質(zhì)增加一倍所需的倍增時(shí)間（doublingtime）最短.成分均勻酶活力高，酶系活躍，代謝旺盛。2三個(gè)重要參數(shù)10精選課件1特點(diǎn)：10精選課件對(duì)數(shù)期（指數(shù)生長(zhǎng)期）Nt=2nN0n=3.33(lgNt-lgN0)G=t/n=0.301t/(lgNt-lgN0)

n——繁殖代數(shù)G——世代時(shí)(每繁殖一代所需的時(shí)間)N0——對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期開始微生物數(shù)量Nt——對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期經(jīng)過時(shí)間t后微生物數(shù)量11精選課件對(duì)數(shù)期（指數(shù)生長(zhǎng)期）Nt=2nN011精選課件穩(wěn)定期（最高生長(zhǎng)量期）特點(diǎn)：1、細(xì)菌數(shù)量增加率為0。2、部分細(xì)菌大量積累代謝產(chǎn)物。細(xì)菌數(shù)量增加率為0的原因?12精選課件穩(wěn)定期（最高生長(zhǎng)量期）特點(diǎn)：細(xì)菌數(shù)量增加率為0的原因?12精1特點(diǎn)：細(xì)胞數(shù)目不增加（R=0），即處于新繁殖的細(xì)胞數(shù)與衰亡的細(xì)胞數(shù)相等，或正生長(zhǎng)與負(fù)生長(zhǎng)相等的動(dòng)態(tài)平衡之中。菌體產(chǎn)量達(dá)到了最高點(diǎn)，而且菌體產(chǎn)量與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗間呈現(xiàn)出一定的比例關(guān)系細(xì)胞長(zhǎng)、大代謝旺盛(RNA含量增加)誘導(dǎo)酶迅速合成對(duì)不良條件敏感，抵抗力降低2穩(wěn)定期到來的原因主要是：營(yíng)養(yǎng)物尤其是生長(zhǎng)限制因子的耗盡；營(yíng)養(yǎng)物的比例失調(diào)，如C／N比值不合適；酸、醇、毒素或H20等有害代謝產(chǎn)物的累積；pH、氧化還原勢(shì)等物化條件越來越不適宜。3應(yīng)用

穩(wěn)定期是以生產(chǎn)菌體或與菌體生長(zhǎng)相平行的代謝產(chǎn)物，例如單細(xì)胞蛋白、乳酸等為目的的一些發(fā)酵生產(chǎn)的最佳收獲期，也是對(duì)某些生長(zhǎng)因子例如維生素和氨基酸等進(jìn)行生物測(cè)定的必要前提。此外，由于對(duì)穩(wěn)定期到來的原因進(jìn)行研究，還促進(jìn)了連續(xù)培養(yǎng)技術(shù)的設(shè)計(jì)和研究。13精選課件1特點(diǎn)：3應(yīng)用13精選課件衰亡期1特點(diǎn)：個(gè)體死亡的速度超過新生的速度(繁殖數(shù)<死亡數(shù))，整個(gè)群體就呈現(xiàn)出負(fù)生長(zhǎng)（R<0）。細(xì)胞形態(tài)多樣，例如會(huì)產(chǎn)生很多膨大、不規(guī)則的退化形態(tài)；有的微生物因蛋白水解酶活力的增強(qiáng)就發(fā)生自溶（autolysis）；有的微生物在這時(shí)產(chǎn)生或釋放對(duì)人類有用的抗生素等次生代謝產(chǎn)物；在芽抱桿菌中，芽抱釋放往往也發(fā)生在這一時(shí)期。2影響因素環(huán)境不利，分解代謝速度>>合成速度14精選課件衰亡期1特點(diǎn)：14精選課件什么時(shí)期菌體代謝產(chǎn)物最多什么時(shí)期細(xì)菌細(xì)胞代謝活性最強(qiáng)什么時(shí)候細(xì)菌細(xì)胞總數(shù)最多什么時(shí)期細(xì)菌細(xì)胞生長(zhǎng)速度最快什么時(shí)期世代時(shí)間短而穩(wěn)定對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期最高生長(zhǎng)量最高生長(zhǎng)量對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期小結(jié)15精選課件什么時(shí)期菌體代謝產(chǎn)物最多什么時(shí)期細(xì)菌細(xì)胞代謝活性最強(qiáng)什么時(shí)候五、連續(xù)培養(yǎng)以一定流速輸入新鮮培養(yǎng)液并流出培養(yǎng)物，確保流出的老菌數(shù)等于新增殖數(shù)，使培養(yǎng)保持對(duì)數(shù)生長(zhǎng)的過程。優(yōu)點(diǎn)：一定生理狀態(tài)實(shí)驗(yàn)材料提高工業(yè)生產(chǎn)效益16精選課件五、連續(xù)培養(yǎng)以一定流速輸入新鮮培養(yǎng)液并流出培

連續(xù)培養(yǎng)（continuousculture）又稱開放培養(yǎng)（openculture），是相對(duì)于上述繪制典型生長(zhǎng)曲線時(shí)所采用的那種單批培養(yǎng)（batchculture）或密閉培養(yǎng)（closedculture）而言的。原理：通過認(rèn)識(shí)穩(wěn)定期到來，并采取相應(yīng)的有效措施：反“穩(wěn)定期”的到來。17精選課件連續(xù)培養(yǎng)（continuousculture）又稱開放培18精選課件18精選課件保持細(xì)菌培養(yǎng)液濁度恒濁培養(yǎng)三、連續(xù)培養(yǎng)保持細(xì)菌培養(yǎng)液營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度恒化培養(yǎng)19精選課件保持細(xì)菌培養(yǎng)液濁度恒濁培養(yǎng)三、連續(xù)培養(yǎng)保持細(xì)菌培養(yǎng)液營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)恒法器（turbidostat）這是根據(jù)培養(yǎng)器內(nèi)微生物的生長(zhǎng)密度，并借光電控制系統(tǒng)來控制培養(yǎng)液流速，以取得菌體密度高、生長(zhǎng)速度恒定的微生物細(xì)胞的連續(xù)培養(yǎng)器。在恒濁器中的微生物，始終能以最高生長(zhǎng)速率進(jìn)行生長(zhǎng)，并可在允許范圍內(nèi)控制不同的菌體密度。恒化器（chemostat或bactosen）與恒濁器相反，恒化器是一種設(shè)法使培養(yǎng)液流速保持不變，并使微生物始終在低于其最高生長(zhǎng)速率條件下進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖的一種連續(xù)培養(yǎng)裝置。20精選課件恒法器（turbidostat）這是根據(jù)培養(yǎng)器內(nèi)微生物的生長(zhǎng)21精選課件21精選課件分批培養(yǎng)與連續(xù)培養(yǎng)特征的比較相同點(diǎn)：群體培養(yǎng)特征不同點(diǎn)：分批培養(yǎng)：經(jīng)歷四個(gè)時(shí)期連續(xù)培養(yǎng)：理論上，對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期22精選課件分批培養(yǎng)與連續(xù)培養(yǎng)特征的比較相同點(diǎn)：群體培養(yǎng)特征不同點(diǎn)：分批同步培養(yǎng)通過誘導(dǎo)或選擇，使所有細(xì)胞處于同一生長(zhǎng)階段。低于適溫度適溫培養(yǎng)

2、選擇法：濾膜過濾1、誘導(dǎo)法：控制溫度、培養(yǎng)基成分等獲得同步培養(yǎng)的方法硝酸纖維薄膜法23精選課件同步培養(yǎng)通過誘導(dǎo)或選擇，使所有細(xì)胞處于同一生長(zhǎng)階段。低于適溫同步培養(yǎng)生長(zhǎng)曲線特點(diǎn)群體生長(zhǎng)是一次性跳躍過程24精選課件同步培養(yǎng)生長(zhǎng)曲線特點(diǎn)群體生長(zhǎng)是一次性跳躍過程24精選課件第二節(jié)微生物的生存因子極端環(huán)境條件對(duì)微生物的影響死亡環(huán)境條件一定范圍的變化，影響形態(tài)生理生長(zhǎng)繁殖溫度O2氧化還原電位水分輻射化學(xué)藥物pH影響微生物生長(zhǎng)的主要環(huán)境因子25精選課件第二節(jié)微生物的生存因子極端環(huán)境條件對(duì)微生物的影響一、溫度1、溫度對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響微生物的生長(zhǎng)溫度類型低溫型中溫型高溫型溫度對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響高溫：蛋白質(zhì)變性酶失活核糖體解體

致死時(shí)間、致死溫度低溫：酶活性下降、新陳代謝緩慢微生物的三種基本溫度最低生長(zhǎng)溫度最高生長(zhǎng)溫度最適生長(zhǎng)溫度26精選課件一、溫度1、溫度對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響微生物的生長(zhǎng)溫度類型低2、高溫滅菌高溫滅菌濕熱滅菌干熱滅菌：干燥條件，160℃維持1-2h。高壓蒸汽滅菌法：密閉條件下，水加熱蒸發(fā)形成高壓的同時(shí)產(chǎn)生高溫。利用高溫殺死菌。巴斯德消毒法：采用60-70℃的溫度處理15-30min的消毒方法。間歇滅菌法：100℃，30-60min冷卻，37℃培養(yǎng)1d反復(fù)三次27精選課件2、高溫滅菌高溫滅菌濕熱滅菌干熱滅菌：干燥條件，160℃維持3、低溫保藏菌種保存（試管斜面或孢子砂土管）食品保藏特例：流感桿菌、腦膜炎球菌28精選課件3、低溫保藏菌種保存（試管斜面或孢子砂土管）食品保藏特例：流二、氧化還原電位（Eh）好氣性微生物Eh>0.1V，而以0.3-0.4v為宜兼性厭氣微生物Eh<0.1V行厭氣性呼吸Eh>0.1v行好氣呼吸厭氣性微生物Eh值—0.1V以下

29精選課件二、氧化還原電位（Eh）好氣性微生物Eh>三、水分1、水分對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響：細(xì)菌最適水的活度值：0.93-0.99酵母菌最適水的活度值：0.88-0.91霉菌最適水的活度值：0.802、應(yīng)用：干燥法保存物品、食品的冷凍干燥水的活度小于0.60-0.70時(shí)休眠、部分出現(xiàn)細(xì)胞脫水、蛋白質(zhì)變性（多數(shù)微生物）30精選課件三、水分1、水分對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響：2、應(yīng)用：干燥法保存物品四、輻射輻射：能量通過空間傳遞的一種物理現(xiàn)象。

1、可見光：（400nm—800nm）對(duì)微生物的作用：光氧化作用：有氧條件下，光線被細(xì)胞內(nèi)色素吸收，使酶或其它敏感成分失活引起的微生物死亡。（3）光氧化作用。（1）能源（2）刺激擔(dān)子菌子實(shí)體形成31精選課件四、輻射輻射：能量通過空間傳遞的一種物理現(xiàn)象。2、紫外線：殺菌波長(zhǎng)范圍：240—300nm殺菌力最強(qiáng)范圍：255—265nm

紫外線殺菌特點(diǎn)：穿透力弱，用作表面消毒或空氣滅菌32精選課件2、紫外線：紫外線殺菌特點(diǎn)：32精選課件

3、電離輻射高能電磁波照射后發(fā)生的電離作用。電離輻射對(duì)微生物的作用：糧食、果蔬、畜禽產(chǎn)品、飲料以及衛(wèi)生材料殺菌處理低劑量（500倫琴）：促進(jìn)生長(zhǎng)、誘發(fā)變異高劑量（10萬(wàn)倫琴）：殺菌作用實(shí)際應(yīng)用：（X射線、γ射線等）33精選課件3、電離輻射高能電磁波照射后發(fā)生的電離作用。電五、溶解氧根據(jù)微生物與分子氧的關(guān)系，將微生物分為好氧微生物、兼性厭氧微生物以及厭氧微生物（1）好氧微生物與氧的關(guān)系（2）兼性厭氧微生物與氧的關(guān)系34精選課件五、溶解氧根據(jù)微生物與分子氧的關(guān)系，將微生物分為好氧微生物、六、pH值緩沖液內(nèi)源性備用堿:CaCO3外加調(diào)節(jié)：直接加酸、堿(工業(yè)適用)等克分子量，pH值為6.8KH2PO4K2HPO435精選課件六、pH值緩沖液等克分子量七、氧氣1微生物與O2關(guān)系2厭氧菌受氧毒害機(jī)制36精選課件七、氧氣1微生物與O2關(guān)系2厭氧菌受氧毒害機(jī)制36精選課件八、化學(xué)藥物1、重金屬鹽類

殺菌機(jī)理：殺菌機(jī)理：與帶陰電荷的菌體蛋白質(zhì)結(jié)合使其變性（Hg、Ag鹽，與細(xì)菌酶蛋白的巰基結(jié)合）2、有機(jī)化合物（酚、醇、醛）蛋白質(zhì)變性損傷細(xì)胞壁