1、第五章 微生物的生長繁殖與生存因子,第一節(jié) 微生物的生長繁殖 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,第一節(jié) 微生物的生長繁殖,一、微生物生長繁殖的概念,微生物在適宜的環(huán)境條件下，不斷吸收營養(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，這叫做生長。當(dāng)細(xì)胞個(gè)體生長到一定程度時(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

2、代時(shí)間。,一、測生長量,直接法 間接法,比例計(jì)數(shù)法 血球計(jì)數(shù)法,測體積 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、測繁殖數(shù),二、測定微生物繁殖的方法,一、細(xì)菌的個(gè)體生長和同步生長 1、同步培養(yǎng)（synchronous culture）：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（ synchronous growth）：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。,三、典型生長曲線,1、典型生長曲線： 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)

3、，以菌數(shù)的對數(shù)為縱坐標(biāo)，生長時(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(生長速率常數(shù))=分裂次數(shù)(代)/單位時(shí)間,霉菌的生長曲線是否是典型生長曲線？ 固體培養(yǎng)基表面菌落是否為典型生長曲線？,根據(jù)細(xì)菌生長繁殖速率將生長曲線分四個(gè)階段：,緩慢期 對數(shù)期 穩(wěn)定期 衰亡期,四、細(xì)菌分批培養(yǎng)群體生長規(guī)律,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)期長短的因素,1、培養(yǎng)基成分,2、接種物菌齡,3、接種量,1 特點(diǎn)： 細(xì)胞數(shù)目不增加(R=0) 細(xì)胞長、大

4、代謝旺盛(RNA含量增加) 誘導(dǎo)酶迅速合成 對不良條件敏感，抵抗力降低 2 影響因素 菌種 接種齡：即“種子”的群體生長年齡，即處在生長曲線上的哪一個(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短。 種子培養(yǎng)基成分：接種到營養(yǎng)豐富的天然培養(yǎng)基中的微生物，要比接種到營養(yǎng)單調(diào)的組分培養(yǎng)基中的延滯期短。,對數(shù)期（指數(shù)生長期）,特點(diǎn)： （1）代謝活性強(qiáng) （2）世代時(shí)短而穩(wěn)定,對數(shù)生長期,1 特點(diǎn)： 生長速率常數(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，generation time）或原生質(zhì)增加一倍所需的倍增時(shí)間（doubling time）最短. 成分

5、均勻 酶活力高，酶系活躍，代謝旺盛。 2 三個(gè)重要參數(shù),對數(shù)期（指數(shù)生長期）,Nt=2n N0 n=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對數(shù)生長期開始微生物數(shù)量 Nt對數(shù)生長期經(jīng)過時(shí)間t后微生物數(shù)量,穩(wěn)定期（最高生長量期）,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?,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，或正生長與負(fù)生長相等的動(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)量與營養(yǎng)物質(zhì)的消耗間呈現(xiàn)出一定的比例關(guān)

6、系 細(xì)胞長、大 代謝旺盛(RNA含量增加) 誘導(dǎo)酶迅速合成 對不良條件敏感，抵抗力降低 2 穩(wěn)定期到來的原因主要是： 營養(yǎng)物尤其是生長限制因子的耗盡； 營養(yǎng)物的比例失調(diào)，如 CN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，也是對某些生長因子例如維生素和氨基酸等進(jìn)行生物測定的必要前提。此外，由于對穩(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。,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)合成速度,什么

7、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)胞生長速度最快,什么時(shí)期世代時(shí)間短而穩(wěn)定,對數(shù)生長期,最高生長量,最高生長量,對數(shù)生長期,對數(shù)生長期,小 結(jié),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)保持對數(shù)生長的過程。,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,連續(xù)培養(yǎng)（continuous culture）又稱開放培養(yǎng)（open culture），是相對于上述繪制典型生長曲線時(shí)所采用的那種單批培養(yǎng)（batch culture）或密閉培養(yǎng)（closed culture）而言的。 原理：通過認(rèn)識(shí)穩(wěn)定

8、期到來，并采取相應(yīng)的有效措施：反“穩(wěn)定期”的到來。,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)液營養(yǎng)物質(zhì)濃度,恒化培養(yǎng),恒法器（turbidostat）這是根據(jù)培養(yǎng)器內(nèi)微生物的生長密度，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，始終能以最高生長速率進(jìn)行生長，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速率條件下進(jìn)行生長繁殖的一種連續(xù)培養(yǎng)裝置。,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

9、,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，對數(shù)生長期,同步培養(yǎng),通過誘導(dǎo)或選擇，使所有細(xì)胞處于同一生長階段。,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,同步培養(yǎng)生長曲線特點(diǎn),群體生長是一次性跳躍過程,第二節(jié) 微生物的生存因子,極端環(huán)境條件對微生物的影響 死 亡,一、溫度,1、溫度對微生物生長的影響,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。,3、低溫保

10、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,二、氧化還原電位（Eh）,好氣性微生物 Eh0.1V，而以0.3-0.4v為宜 兼性厭氣微生物Eh0.1v行好氣呼吸 厭氣性微生物Eh值0.1V以下,三、水分,1、水分對微生物生長的影響： 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： 0.80,2、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）,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：（400nm800nm） 對微

11、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,2、紫外線： 殺菌波長范圍：240300nm 殺菌力最強(qiáng)范圍： 255265nm,紫外線殺菌特點(diǎn)： 穿透力弱，用作表面消毒或空氣滅菌,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、誘發(fā)變異,高劑量（10萬倫琴）：殺菌作用,實(shí)際應(yīng)用：,（X射線、射線等）,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

12、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,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6.8,KH2PO4 K2HPO4,七、氧氣,1 微生物與O2關(guān)系,2厭氧菌受氧毒害機(jī)制,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)胞壁和膜,抑制酶系統(tǒng)（脫氫酶、氧化酶等）；,殺菌機(jī)理： 使蛋白質(zhì)巰基氧化(成二硫基) 2RSH+2X RSSR+2XH,殺菌機(jī)理： 漂白粉Ca(OCl)2及氯氣 ：產(chǎn)生次氯酸鹽和原子氧； 碘：與酶分子中的酪氨酸結(jié)合。,3、氧化劑（高錳酸鉀、過氧化