微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制

1、 HNCU 第六章第六章 微生物的生長繁殖及其控制微生物的生長繁殖及其控制 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 6.1 細(xì)菌的個體生長細(xì)菌的個體生長 6.2 微生物生長的測定微生物生長的測定 6.3 細(xì)菌的群體生長繁殖細(xì)菌的群體生長繁殖 6.4 環(huán)境對微生物生長影響環(huán)境對微生物生長影響 6.5 微生物生長繁殖的控制微生物生長繁殖的控制 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 6.1 細(xì)菌個體生長細(xì)菌個體生長 一、物質(zhì)的復(fù)制一、物質(zhì)的復(fù)制DNA 1. 在細(xì)菌個體生長過程中，在細(xì)菌個體生長過程中，DNA以雙向的方式進(jìn)行以雙向的方式進(jìn)行 復(fù)制復(fù)制. 2. 生長迅速的細(xì)菌中，新產(chǎn)生的子細(xì)胞中

2、已生長迅速的細(xì)菌中，新產(chǎn)生的子細(xì)胞中已 經(jīng)有復(fù)制著的染色體經(jīng)有復(fù)制著的染色體DNA，即，即DNA復(fù)制與復(fù)制與 細(xì)胞分裂并非同步。細(xì)胞分裂并非同步。 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 1. 球形菌的細(xì)胞壁擴(kuò)增方式：在赤道板附近插入；球形菌的細(xì)胞壁擴(kuò)增方式：在赤道板附近插入； 2. 桿形菌的細(xì)胞壁擴(kuò)增方式：新老細(xì)胞壁間隔分布；桿形菌的細(xì)胞壁擴(kuò)增方式：新老細(xì)胞壁間隔分布； 3. 細(xì)胞壁擴(kuò)增的分子基礎(chǔ)：短肽中第三位雙氨基氨基酸的作用。細(xì)胞壁擴(kuò)增的分子基礎(chǔ)：短肽中第三位雙氨基氨基酸的作用。G 菌： 菌： L賴氨酸；賴氨酸；G 菌：二氨基庚二酸 菌：二氨基庚二酸 4. 作用于細(xì)胞壁的酶：作用于細(xì)胞壁的酶：

3、二、細(xì)胞壁的擴(kuò)增二、細(xì)胞壁的擴(kuò)增 作用于雙糖單位的：作用于雙糖單位的：N乙酰葡萄糖胺酶和乙酰葡萄糖胺酶和N乙酰胞壁乙酰胞壁 酸酰胺酶酸酰胺酶 肽聚糖短肽鏈的：轉(zhuǎn)肽酶、內(nèi)肽酶和羧肽酶肽聚糖短肽鏈的：轉(zhuǎn)肽酶、內(nèi)肽酶和羧肽酶 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 三、細(xì)菌生長與分裂調(diào)節(jié)三、細(xì)菌生長與分裂調(diào)節(jié) 各種物質(zhì)復(fù)制后，質(zhì)膜內(nèi)陷伴隨新肽聚糖插入，導(dǎo)致各種物質(zhì)復(fù)制后，質(zhì)膜內(nèi)陷伴隨新肽聚糖插入，導(dǎo)致 橫隔壁向心生長，最后會合，一分為二。橫隔壁向心生長，最后會合，一分為二。 對細(xì)菌生長與分裂起調(diào)節(jié)作用的主要是于轉(zhuǎn)肽酶和對細(xì)菌生長與分裂起調(diào)節(jié)作用的主要是于轉(zhuǎn)肽酶和 D,D羧肽酶活性比。羧肽酶活性比。 轉(zhuǎn)肽酶活

4、性高些，利于轉(zhuǎn)肽酶活性高些，利于CW擴(kuò)增，導(dǎo)致細(xì)菌生長。擴(kuò)增，導(dǎo)致細(xì)菌生長。 羧肽酶高些，利于橫隔壁形成，導(dǎo)致細(xì)胞分裂羧肽酶高些，利于橫隔壁形成，導(dǎo)致細(xì)胞分裂。 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 6.2 微生物生長的測定微生物生長的測定 評價不同的抗菌物質(zhì)對微生物產(chǎn)評價不同的抗菌物質(zhì)對微生物產(chǎn) 生抑制生抑制(或殺死或殺死)作用的效果；作用的效果； 客觀地反映微生物生長的規(guī)律；客觀地反映微生物生長的規(guī)律； 評價培養(yǎng)條件、營養(yǎng)物質(zhì)評價培養(yǎng)條件、營養(yǎng)物質(zhì) 等對微生物生長的影響；等對微生物生長的影響； 微微 生生 物物 生生 長長 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 個體計數(shù)法通常用來測定細(xì)菌、酵母菌等單細(xì)

5、胞微生物的生長個體計數(shù)法通常用來測定細(xì)菌、酵母菌等單細(xì)胞微生物的生長 情況或樣品中所含微生物個體的數(shù)量；情況或樣品中所含微生物個體的數(shù)量； 微生物生長的測定方法微生物生長的測定方法 生物量測定：重量測定、生理指標(biāo)測定生物量測定：重量測定、生理指標(biāo)測定 個體計數(shù)個體計數(shù) 直接計數(shù)法直接計數(shù)法 間接計數(shù)法間接計數(shù)法 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 1.個體計數(shù)法個體計數(shù)法 A.直接法直接法 利用血球利用血球 計數(shù)板，計數(shù)板， 在顯微鏡在顯微鏡 下計算一下計算一 定容積里定容積里 樣品中微樣品中微 生物的數(shù)生物的數(shù) 量。量。 1mm225（16）中格）中格 16（ 25 ）小格，）小格， 共共400

6、小格小格 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 不適于對運(yùn)動細(xì)菌的計數(shù)；不適于對運(yùn)動細(xì)菌的計數(shù)； 需要相對高的細(xì)菌濃度；需要相對高的細(xì)菌濃度； 個體小的細(xì)菌在顯微鏡下難以觀察；個體小的細(xì)菌在顯微鏡下難以觀察； 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 B.簡接法簡接法 原理是每個活細(xì)菌在適宜的培養(yǎng)基和良好的生長條件下可原理是每個活細(xì)菌在適宜的培養(yǎng)基和良好的生長條件下可 以通過生長形成菌落。以通過生長形成菌落。 稀釋平板計數(shù)法稀釋平板計數(shù)法 先將待測菌液作一系列先將待測菌液作一系列10倍稀釋，使平皿上長出的菌落數(shù)在倍稀釋，使平皿上長出的菌落數(shù)在 30-300個之間個之間 單個微生物在適宜的固體培養(yǎng)基表面或內(nèi)部生長、繁殖單個微生物

7、在適宜的固體培養(yǎng)基表面或內(nèi)部生長、繁殖 肉眼可見的菌落肉眼可見的菌落 對菌落數(shù)目的計數(shù)推測樣品中的微生對菌落數(shù)目的計數(shù)推測樣品中的微生 物細(xì)胞數(shù)物細(xì)胞數(shù) 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 涂布平板法涂布平板法 使用較多的常規(guī)方法，但有時涂布不均勻?。ㄒ话闶褂幂^多的常規(guī)方法，但有時涂布不均勻?。ㄒ话?.2ml） 同一稀釋度三個以上重復(fù)同一稀釋度三個以上重復(fù),取平均值；取平均值； 每支移液管及涂布棒只能接觸一個每支移液管及涂布棒只能接觸一個 稀釋度的菌液；稀釋度的菌液； 樣品充分混勻；樣品充分混勻； 每個平板上的菌落數(shù)目合適，便于每個平板上的菌落數(shù)目合適，便于 準(zhǔn)確計數(shù)；準(zhǔn)確計數(shù)； 要求：要求： 每

8、每ml活菌數(shù)同一稀釋度平均數(shù)活菌數(shù)同一稀釋度平均數(shù)稀釋倍數(shù)稀釋倍數(shù)5 注意：要三個以上重復(fù)平板平均計數(shù)；不適合絲狀菌注意：要三個以上重復(fù)平板平均計數(shù)；不適合絲狀菌 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 C. 比濁法比濁法 在一定波長下，測定菌懸液的光密度，以光密度在一定波長下，測定菌懸液的光密度，以光密度 (optical density, 即即O.D.)表示菌量。表示菌量。 注意：注意： 測量應(yīng)在菌濃度與測量應(yīng)在菌濃度與O.D.成正比的線性范圍內(nèi)，否則不準(zhǔn)成正比的線性范圍內(nèi)，否則不準(zhǔn) 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 2.重量法重量法 通過樣品中蛋白質(zhì)、核酸含量的測定間接推算通過樣品中蛋白質(zhì)、核酸含

9、量的測定間接推算 微生物群體的生物量；微生物群體的生物量； 測定多細(xì)胞及絲狀真菌生長情況的有效方法。測定多細(xì)胞及絲狀真菌生長情況的有效方法。 以干重（以干重（105）、濕重直接衡量微生物群體）、濕重直接衡量微生物群體 的生物量；的生物量； 蛋白質(zhì)含量測定法：從一定量培養(yǎng)物中分離出細(xì)菌，洗滌，蛋白質(zhì)含量測定法：從一定量培養(yǎng)物中分離出細(xì)菌，洗滌， 以除去培養(yǎng)基帶入的含氮物質(zhì)。再用凱氏定氮法法測定總以除去培養(yǎng)基帶入的含氮物質(zhì)。再用凱氏定氮法法測定總 含氮量。含氮量。 一般細(xì)菌的含氮量約為原生質(zhì)干重的一般細(xì)菌的含氮量約為原生質(zhì)干重的14%。故，蛋白質(zhì)總。故，蛋白質(zhì)總 量量=含氮量含氮量%6.25 蛋白

10、質(zhì)含量占細(xì)菌總重的蛋白質(zhì)含量占細(xì)菌總重的65，故細(xì)胞總量蛋白質(zhì)，故細(xì)胞總量蛋白質(zhì) 總量總量1.54 DNA含量測定法：利用含量測定法：利用DNA與與DABA-2HCl(即新配制的即新配制的 20%W/W，3，5-二氨基苯甲酸二氨基苯甲酸-鹽酸溶液鹽酸溶液)能顯示特殊熒光反能顯示特殊熒光反 應(yīng)的原理而設(shè)計的。因為每個細(xì)菌平均含應(yīng)的原理而設(shè)計的。因為每個細(xì)菌平均含DNA8.410-5納克，納克， 可根據(jù)可根據(jù)DNA含量計算出細(xì)菌的數(shù)量。含量計算出細(xì)菌的數(shù)量。 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 3.生理指標(biāo)測定法生理指標(biāo)測定法 樣品中微生物數(shù)量多或生長旺盛，這些指標(biāo)愈明顯，樣品中微生物數(shù)量多或生長旺盛

11、，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、微量量因此可以借助特定的儀器如瓦勃氏呼吸儀、微量量 熱計等設(shè)備來測定相應(yīng)的指標(biāo)。熱計等設(shè)備來測定相應(yīng)的指標(biāo)。 常用于對微生物的快速鑒定與檢測常用于對微生物的快速鑒定與檢測 微生物的生理指標(biāo)，如呼吸強(qiáng)度，耗氧量、酶活性、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)。生物熱等與其群體的規(guī)模成正相關(guān)。 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 6.3 細(xì)菌群體的生長繁殖細(xì)菌群體的生長繁殖 研究細(xì)菌群體培養(yǎng)的原因：研究細(xì)菌群體培養(yǎng)的原因： 由于個體微??；由于個體微??； 微生物接種是群體接種，接種后的生長是微微生物接種是群

12、體接種，接種后的生長是微 生物的群體繁殖生長。生物的群體繁殖生長。 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 曲線特征：根據(jù)微生物每小時的分裂代數(shù)（曲線特征：根據(jù)微生物每小時的分裂代數(shù)（R）不同，一般可）不同，一般可 把生長曲線分成遲緩期（延滯期）、對數(shù)生長期、穩(wěn)定期、衰把生長曲線分成遲緩期（延滯期）、對數(shù)生長期、穩(wěn)定期、衰 亡期。亡期。 一、細(xì)菌群體的生長規(guī)律一、細(xì)菌群體的生長規(guī)律 生長曲線：細(xì)菌接種到定量的液體培養(yǎng)基中，定時取生長曲線：細(xì)菌接種到定量的液體培養(yǎng)基中，定時取 樣測定細(xì)胞數(shù)量，以培養(yǎng)時間為橫座標(biāo)，以菌數(shù)為縱樣測定細(xì)胞數(shù)量，以培養(yǎng)時間為橫座標(biāo)，以菌數(shù)為縱 座標(biāo)作圖，得到的一條反映細(xì)菌在整個

13、培養(yǎng)期間菌數(shù)座標(biāo)作圖，得到的一條反映細(xì)菌在整個培養(yǎng)期間菌數(shù) 變化規(guī)律的曲線。變化規(guī)律的曲線。 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 1. 遲緩期（遲緩期（lag phase） 生長速率常數(shù)等于零。生長速率常數(shù)等于零。 細(xì)胞形態(tài)變大或增長（巨大芽孢桿菌接種細(xì)胞形態(tài)變大或增長（巨大芽孢桿菌接種3.4m，培，培 養(yǎng)養(yǎng)5.5小時，小時，19.8m） 胞內(nèi)胞內(nèi)RNA尤其是尤其是rRNA含量增高含量增高; 合成代謝活躍（核糖體、酶類、合成代謝活躍（核糖體、酶類、ATP合成加快）。合成加快）。 對外界不良條件（氯化鈉濃度、溫度）抗生素等反應(yīng)敏對外界不良條件（氯化鈉濃度、溫度）抗生素

14、等反應(yīng)敏 感。感。 定義：少量微生物接種到新鮮培養(yǎng)基，開始的一段定義：少量微生物接種到新鮮培養(yǎng)基，開始的一段 時間內(nèi)數(shù)目不增加的時期。時間內(nèi)數(shù)目不增加的時期。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 采取縮短延遲期的措施：采取縮短延遲期的措施： 在生產(chǎn)實踐中，通常采取的措施有增加接種量；在生產(chǎn)實踐中，通常采取的措施有增加接種量； 在種子培養(yǎng)中加入發(fā)酵培養(yǎng)基的某些營養(yǎng)成分在種子培養(yǎng)中加入發(fā)酵培養(yǎng)基的某些營養(yǎng)成分 采用最適種齡采用最適種齡(即處于對數(shù)期的菌種即處于對數(shù)期的菌種)的健壯菌種的健壯菌種 接種以及選用繁殖快的菌種等措施，以縮短延遲接種以及選用繁殖快的菌種等措施，以縮短延遲 期，加速

15、發(fā)酵周期，提高設(shè)備利用率。期，加速發(fā)酵周期，提高設(shè)備利用率。 延遲期出現(xiàn)的原因：可能是為了調(diào)整代謝。當(dāng)細(xì)胞延遲期出現(xiàn)的原因：可能是為了調(diào)整代謝。當(dāng)細(xì)胞 接種到新的環(huán)境接種到新的環(huán)境(如從固體培養(yǎng)接種至液體培養(yǎng)基如從固體培養(yǎng)接種至液體培養(yǎng)基) 后，需要重新合成必需量的酶、輔酶或某些中間代后，需要重新合成必需量的酶、輔酶或某些中間代 謝產(chǎn)物，以適應(yīng)新的環(huán)境。謝產(chǎn)物，以適應(yīng)新的環(huán)境。 影響延遲期的因素：菌種的遺傳性、菌齡以及移種影響延遲期的因素：菌種的遺傳性、菌齡以及移種 前后所處的環(huán)境條件等。前后所處的環(huán)境條件等。 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 定義：延滯期之后細(xì)胞以幾何級數(shù)速度分裂的一段時期。

16、定義：延滯期之后細(xì)胞以幾何級數(shù)速度分裂的一段時期。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 生長速率常數(shù)最大。細(xì)胞代時（分裂生長速率常數(shù)最大。細(xì)胞代時（分裂 一次）或倍增時間一次）或倍增時間 （原生質(zhì)增加一倍）最短。（原生質(zhì)增加一倍）最短。 細(xì)胞平衡生長，菌體內(nèi)各種成分最均勻。細(xì)胞平衡生長，菌體內(nèi)各種成分最均勻。 酶活性活躍，代謝旺盛。酶活性活躍，代謝旺盛。 2. 對數(shù)期（對數(shù)期（logarithmic phase） 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 影響指數(shù)期微生物增代時間的因素影響指數(shù)期微生物增代時間的因素: 菌種：不同菌種的代時差別極大菌種：不同菌種的代時差別極大 營養(yǎng)物濃度：營養(yǎng)物的濃度可影響微生物的營養(yǎng)物濃度：

17、營養(yǎng)物的濃度可影響微生物的 生長速率和總生長量。生長速率和總生長量。 E.coli 肉湯中肉湯中37 代時代時17分鐘。分鐘。 Nitro bacter.agilis 組合培養(yǎng)基中組合培養(yǎng)基中27 代時代時1200分鐘分鐘 （活化硝化桿菌）（活化硝化桿菌） E.coli 牛奶牛奶37 12.5分鐘。分鐘。 肉湯中肉湯中37 17分鐘。分鐘。 營養(yǎng)成分：同一種細(xì)菌，在營養(yǎng)物豐富的培養(yǎng)營養(yǎng)成分：同一種細(xì)菌，在營養(yǎng)物豐富的培養(yǎng) 基中生長，其代時較短，反之則長?；猩L，其代時較短，反之則長。 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 培養(yǎng)溫度：培養(yǎng)溫度： 溫度對微生物的生長速率有極其明顯的影響溫度對微生物的生

18、長速率有極其明顯的影響 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 應(yīng)用應(yīng)用: 指數(shù)期的微生物因其整個群體的生理特性較一致、細(xì)指數(shù)期的微生物因其整個群體的生理特性較一致、細(xì) 胞成分平衡發(fā)展和生長速率恒定，故胞成分平衡發(fā)展和生長速率恒定，故 作為代謝、生理等研究的良好材料作為代謝、生理等研究的良好材料; 是增殖噬菌體的最適宿主菌齡是增殖噬菌體的最適宿主菌齡; 也是發(fā)酵生產(chǎn)中用作也是發(fā)酵生產(chǎn)中用作“種子種子”的最佳種齡。的最佳種齡。 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 定義：對數(shù)期后，生長速率降為零的生長期。定義：對數(shù)期后，生長速率降為零的生長期。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： （1）生長速率為零，新產(chǎn)生細(xì)胞數(shù)死亡細(xì)胞數(shù)。生長速

19、率為零，新產(chǎn)生細(xì)胞數(shù)死亡細(xì)胞數(shù)。 （2）菌體產(chǎn)量（活菌數(shù)最大）菌體產(chǎn)量（活菌數(shù)最大） （3）細(xì)胞開始貯存糖原、異染粒、脂肪；多數(shù)芽孢桿菌開）細(xì)胞開始貯存糖原、異染粒、脂肪；多數(shù)芽孢桿菌開 始產(chǎn)生芽孢；有的微生物開始合成次生代謝產(chǎn)物。始產(chǎn)生芽孢；有的微生物開始合成次生代謝產(chǎn)物。 3. 穩(wěn)定期（穩(wěn)定期（stationary phase） 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 原因：原因： （1）營養(yǎng)物耗盡。）營養(yǎng)物耗盡。 （2）營養(yǎng)的比例失調(diào)。）營養(yǎng)的比例失調(diào)。 （3）有害代謝產(chǎn)物積累（酸、醇、）有害代謝產(chǎn)物積累（酸、醇、H2O2 ） （4）pH值、氧化還原電勢不適宜。值、氧化還原電勢不適宜。 穩(wěn)定期于

20、生產(chǎn)上的意義：穩(wěn)定期于生產(chǎn)上的意義： 生產(chǎn)菌體和與菌體平行生長的代謝產(chǎn)物（單細(xì)胞生產(chǎn)菌體和與菌體平行生長的代謝產(chǎn)物（單細(xì)胞 蛋白蛋白,乳酸）的最佳收獲期。乳酸）的最佳收獲期。 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 定義：由于營養(yǎng)物耗盡，代謝產(chǎn)物積累，細(xì)菌死亡速定義：由于營養(yǎng)物耗盡，代謝產(chǎn)物積累，細(xì)菌死亡速 度大于新生速度的時期。特點(diǎn)：度大于新生速度的時期。特點(diǎn)： 細(xì)菌代謝活性降低；細(xì)菌代謝活性降低； 細(xì)菌衰老并出現(xiàn)自溶；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 或抗生素或抗生素 菌體細(xì)胞也呈現(xiàn)多種形態(tài)，有時產(chǎn)生畸形，細(xì)胞大小菌

21、體細(xì)胞也呈現(xiàn)多種形態(tài)，有時產(chǎn)生畸形，細(xì)胞大小 懸殊；懸殊； 有些革蘭氏染色反應(yīng)陽性菌此時會變成陰性反應(yīng)有些革蘭氏染色反應(yīng)陽性菌此時會變成陰性反應(yīng) 4. 衰亡期（衰亡期（decline phase） 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 二、生長數(shù)學(xué)模型二、生長數(shù)學(xué)模型 dN dt N N：每毫升培養(yǎng)液中細(xì)胞數(shù)：每毫升培養(yǎng)液中細(xì)胞數(shù) ：比生長速率，每單位數(shù)量細(xì)菌：比生長速率，每單位數(shù)量細(xì)菌 在單位時間增加的量在單位時間增加的量 t：培養(yǎng)時間：培養(yǎng)時間 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 重要參數(shù)重要參數(shù): （1）繁殖代數(shù)（）繁殖代數(shù)（n） x2=x12n 以對數(shù)表示：以對數(shù)表示： lgx2=lgx1+nl

22、g2 n= 3.322 (lgx2-lgx1) 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 （2）比生長速率常數(shù)（）比生長速率常數(shù)（） = (lgNt - lgN0) t - t0 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 （3）代時（）代時（G）:在群體生長里在群體生長里,細(xì)菌數(shù)量增加一細(xì)菌數(shù)量增加一 倍所需的時間倍所需的時間. 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 1. 同步培養(yǎng)與同步生長同步培養(yǎng)與同步生長 同步培養(yǎng)：是一種培養(yǎng)方法，它能使群體中不同步同步培養(yǎng)：是一種培養(yǎng)方法，它能使群體中不同步 的細(xì)胞轉(zhuǎn)變成能同時進(jìn)行生長或分裂的群體細(xì)胞。的細(xì)胞轉(zhuǎn)變成能同時進(jìn)行生長或分裂的群體細(xì)胞。 同步生長：通過同步培養(yǎng)而使細(xì)胞群

23、體處于分裂步同步生長：通過同步培養(yǎng)而使細(xì)胞群體處于分裂步 調(diào)一致的狀態(tài)。調(diào)一致的狀態(tài)。 三、細(xì)菌的同步培養(yǎng)三、細(xì)菌的同步培養(yǎng) 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 同步培養(yǎng)的方法：同步培養(yǎng)的方法： 機(jī)械法：在不同生長階段的細(xì)胞體積與質(zhì)量或同某種材料機(jī)械法：在不同生長階段的細(xì)胞體積與質(zhì)量或同某種材料 結(jié)合能力不同結(jié)合能力不同 離心法（密度梯度離心）：處于同一生長期的細(xì)離心法（密度梯度離心）：處于同一生長期的細(xì) 胞體積與質(zhì)量相當(dāng)。胞體積與質(zhì)量相當(dāng)。 過濾法：過濾法： 使用孔徑大小不同的濾器（微孔濾器）使用孔徑大小不同的濾器（微孔濾器） 硝酸纖維素濾膜法（硝酸纖維素濾膜法（Helmstetter-cumm

24、ings技術(shù)）技術(shù)） 同一生長期細(xì)菌與膜結(jié)合牢固程度相當(dāng)。同一生長期細(xì)菌與膜結(jié)合牢固程度相當(dāng)。 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 連續(xù)培養(yǎng)：指在微生物的整個培養(yǎng)期間，通過一定處理連續(xù)培養(yǎng)：指在微生物的整個培養(yǎng)期間，通過一定處理 使其能以恒定比生長速率生長并持續(xù)生長下去的培養(yǎng)方使其能以恒定比生長速率生長并持續(xù)生長下去的培養(yǎng)方 法。法。 通過認(rèn)識穩(wěn)定期到來的原因，采取相應(yīng)措施實現(xiàn)微生物通過認(rèn)識穩(wěn)定期到來的原因，采取相應(yīng)措施實現(xiàn)微生物 長期保持在指數(shù)生長平衡狀態(tài)和穩(wěn)定的生長速率。即對長期保持在指數(shù)生長平衡狀態(tài)和穩(wěn)定的生長速率。即對 數(shù)生長后期，以一定速率補(bǔ)充新鮮培養(yǎng)液，再以同樣速數(shù)生長后期，以一定速率

25、補(bǔ)充新鮮培養(yǎng)液，再以同樣速 率移去培養(yǎng)物。率移去培養(yǎng)物。 四、連續(xù)培養(yǎng)四、連續(xù)培養(yǎng) 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 連續(xù)培養(yǎng)兩種類型：連續(xù)培養(yǎng)兩種類型： 恒化器連續(xù)培養(yǎng)恒化器連續(xù)培養(yǎng)、恒濁器連續(xù)培養(yǎng)恒濁器連續(xù)培養(yǎng) 恒化：某種營養(yǎng)物質(zhì)維持恒定恒化：某種營養(yǎng)物質(zhì)維持恒定 恒濁：菌恒定恒濁：菌恒定 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 恒濁器連續(xù)培養(yǎng)恒濁器連續(xù)培養(yǎng) 測定所培養(yǎng)微生物的光密度值測定所培養(yǎng)微生物的光密度值 自動調(diào)節(jié)新鮮培養(yǎng)基流入和培養(yǎng)物流出培養(yǎng)室的流速自動調(diào)節(jié)新鮮培養(yǎng)基流入和培養(yǎng)物流出培養(yǎng)室的流速 使培養(yǎng)物維持在某一恒定濁度使培養(yǎng)物維持在某一恒定濁度 當(dāng)培養(yǎng)室中的濁度超過預(yù)期數(shù)值時，流速加快，

26、使?jié)岫冉档?；?dāng)培養(yǎng)室中的濁度超過預(yù)期數(shù)值時，流速加快，使?jié)岫冉档停?當(dāng)培養(yǎng)室中的濁度低于預(yù)期數(shù)值時，流速減慢，使?jié)岫壬?；?dāng)培養(yǎng)室中的濁度低于預(yù)期數(shù)值時，流速減慢，使?jié)岫壬撸?微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 連續(xù)發(fā)酵優(yōu)點(diǎn)：連續(xù)發(fā)酵優(yōu)點(diǎn)： 一般用于菌體以及與菌體生長平行的代謝產(chǎn)物生產(chǎn)的發(fā)酵一般用于菌體以及與菌體生長平行的代謝產(chǎn)物生產(chǎn)的發(fā)酵 工業(yè)工業(yè) 縮短發(fā)酵周期，提高設(shè)備利用率；縮短發(fā)酵周期，提高設(shè)備利用率； 便于自動控制；便于自動控制； 降低動力消耗及體力勞動強(qiáng)度；降低動力消耗及體力勞動強(qiáng)度； 產(chǎn)品質(zhì)量較穩(wěn)定；產(chǎn)品質(zhì)量較穩(wěn)定； 雜菌污染和菌種退化雜菌污染和菌種退化 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 恒濁器連續(xù)培

27、養(yǎng)恒濁器連續(xù)培養(yǎng) 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 恒化器連續(xù)培養(yǎng)恒化器連續(xù)培養(yǎng) 使培養(yǎng)液流速保持不變，并使微生物始終在低于其最使培養(yǎng)液流速保持不變，并使微生物始終在低于其最 高生長速率下進(jìn)行生長繁殖。高生長速率下進(jìn)行生長繁殖。 限制性因子必須是機(jī)體生長所必需的營養(yǎng)物質(zhì)，如限制性因子必須是機(jī)體生長所必需的營養(yǎng)物質(zhì)，如aa 和氨等氮源，或和氨等氮源，或G、麥芽糖等碳源或者是無機(jī)鹽，一、麥芽糖等碳源或者是無機(jī)鹽，一 定濃度范圍內(nèi)決定細(xì)菌生長速率。定濃度范圍內(nèi)決定細(xì)菌生長速率。 恒化連續(xù)培養(yǎng)中，必需將某種必需的營養(yǎng)物質(zhì)控制在恒化連續(xù)培養(yǎng)中，必需將某種必需的營養(yǎng)物質(zhì)控制在 較低濃度，作為限制性因子，而其

28、他營養(yǎng)物均過量。較低濃度，作為限制性因子，而其他營養(yǎng)物均過量。 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 五、微生物的高密度培養(yǎng)五、微生物的高密度培養(yǎng) 微生物的高密度培養(yǎng)指在液體培養(yǎng)中細(xì)胞群體密度微生物的高密度培養(yǎng)指在液體培養(yǎng)中細(xì)胞群體密度 超過常規(guī)培養(yǎng)超過常規(guī)培養(yǎng)10倍以上時的生長狀態(tài)或培養(yǎng)技術(shù)倍以上時的生長狀態(tài)或培養(yǎng)技術(shù). 現(xiàn)在報道的最高記錄是現(xiàn)在報道的最高記錄是:E. coli W3110的的174g(濕濕 重重)/L; 高密度培養(yǎng)常用于重組蛋白質(zhì)藥物的生產(chǎn)高密度培養(yǎng)常用于重組蛋白質(zhì)藥物的生產(chǎn); 主要的優(yōu)勢主要的優(yōu)勢:節(jié)約成本節(jié)約成本. 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 六、微生物培養(yǎng)法概論六、微生

29、物培養(yǎng)法概論 實驗室培養(yǎng)法實驗室培養(yǎng)法; 生產(chǎn)實踐中微生物培養(yǎng)法生產(chǎn)實踐中微生物培養(yǎng)法; 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 實驗室培養(yǎng)法實驗室培養(yǎng)法 固體培養(yǎng)法固體培養(yǎng)法 好氧菌：斜面、瓊脂平板等好氧菌：斜面、瓊脂平板等 厭氧菌：高層瓊脂柱、厭氧培養(yǎng)厭氧菌：高層瓊脂柱、厭氧培養(yǎng) 皿、厭氧罐等皿、厭氧罐等 液體培養(yǎng)法液體培養(yǎng)法 試管液體培養(yǎng)試管液體培養(yǎng) 三角瓶液體培養(yǎng)三角瓶液體培養(yǎng) 搖瓶培養(yǎng)搖瓶培養(yǎng) 臺式發(fā)酵罐臺式發(fā)酵罐 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 生產(chǎn)實踐中微生物培養(yǎng)法生產(chǎn)實踐中微生物培養(yǎng)法 固體培養(yǎng)法固體培養(yǎng)法 好氧菌：曲法培養(yǎng)（料薄、通氣）好氧菌：曲法培養(yǎng)（料薄、通氣） 厭氧菌：堆積培養(yǎng)

30、厭氧菌：堆積培養(yǎng) 液體培養(yǎng)法液體培養(yǎng)法 淺盤培養(yǎng)淺盤培養(yǎng) 發(fā)酵罐：最大的發(fā)酵罐：最大的1500噸噸 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 6.4 影響微生物生長的重要因素影響微生物生長的重要因素 生命的存在依賴于外界環(huán)境提供營養(yǎng)、水分、合適的環(huán)境因生命的存在依賴于外界環(huán)境提供營養(yǎng)、水分、合適的環(huán)境因 素（如：素（如：pH、氧化還原電位、溫度、氧氣）同時又受到外界、氧化還原電位、溫度、氧氣）同時又受到外界 環(huán)境因子的制約，二者是一致的。環(huán)境因子的制約，二者是一致的。 一、營養(yǎng)一、營養(yǎng) 針對營養(yǎng)缺乏，微生物往往采取：針對營養(yǎng)缺乏，微生物往往采取： 1、減少甚至停止合成細(xì)胞

31、物質(zhì)。、減少甚至停止合成細(xì)胞物質(zhì)。 2、加速代謝（非必要成分或失效成分的降解）。、加速代謝（非必要成分或失效成分的降解）。 二、水二、水 適宜的適宜的aw值。值。 aw值不同造成滲透壓不同影響微生物生長速率值不同造成滲透壓不同影響微生物生長速率 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 三、溫度三、溫度 根據(jù)最適溫度的不同，可將微生物分為嗜冷、根據(jù)最適溫度的不同，可將微生物分為嗜冷、 兼性嗜冷、嗜溫、嗜熱、超嗜熱；兼性嗜冷、嗜溫、嗜熱、超嗜熱； 各種微生物都有其生長繁殖的最低溫度、最適各種微生物都有其生長繁殖的最低溫度、最適 溫度、最高溫度和致死溫度。溫度、最高溫度和致死溫度。 溫度對微生物的影響具體表

32、現(xiàn)在：溫度對微生物的影響具體表現(xiàn)在： 影響酶的活性：微生物生長過程中的化學(xué)反應(yīng)影響酶的活性：微生物生長過程中的化學(xué)反應(yīng) 絕大多數(shù)是在特定酶的催化作用下完成的；每絕大多數(shù)是在特定酶的催化作用下完成的；每 種酶都有最適反應(yīng)溫度。種酶都有最適反應(yīng)溫度。 影響細(xì)胞質(zhì)膜的流動性：溫度高，流動性大，影響細(xì)胞質(zhì)膜的流動性：溫度高，流動性大， 有利于物質(zhì)運(yùn)輸；有利于物質(zhì)運(yùn)輸； 影響物質(zhì)的溶解度：物質(zhì)只有溶于水才能被機(jī)影響物質(zhì)的溶解度：物質(zhì)只有溶于水才能被機(jī) 體吸收或分泌（氣體除外）。體吸收或分泌（氣體除外）。 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 最低生長溫度最低生長溫度 是指微生物能進(jìn)行繁殖的最低溫度界限。是指微

33、生物能進(jìn)行繁殖的最低溫度界限。 最適生長溫度是指某微生物群體生長繁殖速度最快的溫度，最適生長溫度是指某微生物群體生長繁殖速度最快的溫度， 代時也最短。代時也最短。 最高生長溫度最高生長溫度 是指微生物生長繁殖的最高溫度界限。在此是指微生物生長繁殖的最高溫度界限。在此 溫度下，微生物細(xì)胞易于衰老和死亡。溫度下，微生物細(xì)胞易于衰老和死亡。 致死溫度致死溫度 最高生長溫度若進(jìn)一步升高，便可殺微生物。最高生長溫度若進(jìn)一步升高，便可殺微生物。 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 上述上述“最適溫度最適溫度”僅是標(biāo)定微生物繁殖最快的溫度，實僅是標(biāo)定微生物繁殖最快的溫度，實 際上不同的生理生化過程有不同的最適溫

34、度（如下表）際上不同的生理生化過程有不同的最適溫度（如下表） 類型類型生長溫度生長溫度發(fā)酵溫度發(fā)酵溫度累積產(chǎn)物溫累積產(chǎn)物溫 度度 灰色鏈霉菌灰色鏈霉菌3728 丙酮丁醇梭丙酮丁醇梭 菌菌 3733 產(chǎn)黃青霉產(chǎn)黃青霉302520 國外曾報道，對國外曾報道，對P.chrysogenus進(jìn)行階段性溫度控制：進(jìn)行階段性溫度控制： 開始開始5小時小時40小時小時125小時小時165小時小時 青霉素產(chǎn)量較始終青霉素產(chǎn)量較始終25 恒溫培養(yǎng)高恒溫培養(yǎng)高14.7。 30252520 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 1. 從微生物群體來看，從微生物群體來看，pH范圍很廣，但絕大部分所需范圍很廣，但絕大部分所需5

35、9 的的pH值。微生物對值。微生物對pH值的忍受范圍也有最低、最適、最高值的忍受范圍也有最低、最適、最高 三個數(shù)值點(diǎn)。用最適三個數(shù)值點(diǎn)。用最適pH值與水比較，可把微生物區(qū)分為：值與水比較，可把微生物區(qū)分為： 嗜酸性嗜酸性嗜中性嗜中性嗜堿性嗜堿性 pH5.45.48.57.011.5 例例:真菌、古生真菌、古生 菌（大部分）菌（大部分） 大多大多鹽桿菌屬、鹽桿菌屬、 嗜鹽菌（古嗜鹽菌（古 生菌）生菌） 四、四、pH值值 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 2. 與對溫度的需求隨生理生化過程的不同而異相仿，微生物的與對溫度的需求隨生理生化過程的不同而異相仿，微生物的 生

36、理生化過程不同也要求不同的生理生化過程不同也要求不同的pH值。值。 最適最適pH值值合成抗生素合成抗生素pH值值 S.griseus （灰鏈）（灰鏈） 6.36.96.77.3 P.chrysogenum （產(chǎn)黃青霉）產(chǎn)黃青霉） 6.57.26.26.8 紅霉素鏈霉菌紅霉素鏈霉菌6.67.06.87.3 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 極端極端pH環(huán)境下的微生物其內(nèi)環(huán)境環(huán)境下的微生物其內(nèi)環(huán)境pH穩(wěn)定，保持在穩(wěn)定，保持在7左右。細(xì)左右。細(xì) 胞通過本身結(jié)構(gòu)或生理過程來達(dá)到這一目的。胞通過本身結(jié)構(gòu)或生理過程來達(dá)到這一目的。 例子：嗜酸性微生物其例子：嗜酸性微生物其CM可阻止過多可阻止過多H+ 進(jìn)入胞

37、內(nèi)，并不斷進(jìn)入胞內(nèi)，并不斷 將將H+排出體外，還有的排出體外，還有的M有不易滲透的細(xì)胞壁，可有不易滲透的細(xì)胞壁，可 防止防止CM 暴露于極端暴露于極端pH中受損，不僅如此，微生物生命活動還可以改中受損，不僅如此，微生物生命活動還可以改 變外界變外界pH值，一般情況下，隨著培養(yǎng)時間延長，培養(yǎng)基或多值，一般情況下，隨著培養(yǎng)時間延長，培養(yǎng)基或多 或少都會變酸?；蛏俣紩兯?。 pH對微生物影響的分子機(jī)理：對微生物影響的分子機(jī)理： （1）酶促反應(yīng)（即酶的活性所需的）酶促反應(yīng)（即酶的活性所需的pH值）。（值）。（2）膜透）膜透 性與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。（性與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。（3）物質(zhì)溶解性。）物質(zhì)溶解性。 微生物學(xué)微

38、生物生長繁殖及其控制 五、氧氣五、氧氣 好氧微生物好氧微生物 專性好氧微生物：氧氣為呼吸鏈專性好氧微生物：氧氣為呼吸鏈H受體、胞受體、胞 內(nèi)有內(nèi)有SOD、H2O2酶酶 大多數(shù)真菌、多數(shù)細(xì)菌、大多數(shù)真菌、多數(shù)細(xì)菌、 放線菌放線菌 微好氧微生物：氧氣為呼吸鏈微好氧微生物：氧氣為呼吸鏈H受體，但分受體，但分 壓低。壓低。 兼性厭氧微生物：氧或其它物作兼性厭氧微生物：氧或其它物作H受體，受體， 胞內(nèi)胞內(nèi)SOD、H2O2酶酶 酵母菌（釀酒酵母）、酵母菌（釀酒酵母）、 部分細(xì)菌（腸桿菌）部分細(xì)菌（腸桿菌） 1. 根據(jù)對氧的需求與否，微生物可分好氧、厭氧微生物根據(jù)對氧的需求與否，微生物可分好氧、厭氧微生物

39、微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 耐氧微生物：可在有氧氣環(huán)境下進(jìn)行厭氧生耐氧微生物：可在有氧氣環(huán)境下進(jìn)行厭氧生 活的菌。無呼吸鏈，只能發(fā)酵，胞內(nèi)有活的菌。無呼吸鏈，只能發(fā)酵，胞內(nèi)有SOD、 過氧化物酶。（乳酸菌）過氧化物酶。（乳酸菌） 厭氧微生物：可通過發(fā)酵、無氧呼吸、甲厭氧微生物：可通過發(fā)酵、無氧呼吸、甲 烷發(fā)酵、環(huán)式光合磷酸化產(chǎn)能。胞內(nèi)無烷發(fā)酵、環(huán)式光合磷酸化產(chǎn)能。胞內(nèi)無 SOD酶、酶、H2O2酶。（梭菌屬、梭桿菌屬、酶。（梭菌屬、梭桿菌屬、 產(chǎn)甲烷細(xì)菌）產(chǎn)甲烷細(xì)菌） 厭氧微生物厭氧微生物 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 五類對氧關(guān)系不同的微生物在半固五類對氧關(guān)系不同的微生物在半固 體瓊脂柱

40、中的生長狀態(tài)模式圖體瓊脂柱中的生長狀態(tài)模式圖 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 2. 厭氧的氧毒害機(jī)制：厭氧的氧毒害機(jī)制： （1）超氧化物和）超氧化物和H2O2會生成毒性很強(qiáng)的會生成毒性很強(qiáng)的OH； . _ O2 e- O2 O2+OH + OH. _ O2+H2O2 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 過氧化物酶過氧化物酶 +2H+ H2O2 +O2 2 H2O NADH+H+ NAD 過氧化氫酶過氧化氫酶 H2O+1/2 O2 . _ O2 SOD 因好氧微生物含超氧化物歧化酶（因好氧微生物含超氧化物歧化酶（SOD）、）、H2O2酶，可酶，可 以消除氧的毒害，過程如下：以消除氧的毒害，過程如下：

41、 3. SOD、 H2O2酶在微生物中含量參見課本圖表酶在微生物中含量參見課本圖表 . _ O2 H2O2酶酶 SOD H2O H2O2 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 幾個相關(guān)概念：幾個相關(guān)概念： 抑制：亞致死劑量因子作用使生長停止抑制：亞致死劑量因子作用使生長停止 ； 死亡：生長能力不可逆喪失死亡：生長能力不可逆喪失 ； 防腐：理化因素防止或抑制微生物生長防腐：理化因素防止或抑制微生物生長 ； 消毒：殺死或滅活所有病原微生物消毒：殺死或滅活所有病原微生物 ； 滅菌：殺死包括芽孢在內(nèi)的所有菌滅菌：殺死包括芽孢在內(nèi)的所有菌 ； 化療：選擇毒性化學(xué)物質(zhì)對生物體內(nèi)部感染組織化療：選擇毒性化學(xué)物質(zhì)對

42、生物體內(nèi)部感染組織 或細(xì)胞進(jìn)行治療，對機(jī)體本身無毒害作用?；蚣?xì)胞進(jìn)行治療，對機(jī)體本身無毒害作用。 6.5 微生物生長繁殖的控制微生物生長繁殖的控制 控制（有害）微生物生長速率或消滅不需要的微生物，在實際應(yīng)控制（有害）微生物生長速率或消滅不需要的微生物，在實際應(yīng) 用中具有重要意義。用中具有重要意義。 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 1. 抗微生物劑抗微生物劑 2. 抗代謝劑抗代謝劑 3. 抗生素抗生素 一、控制微生物的化學(xué)物質(zhì)一、控制微生物的化學(xué)物質(zhì) 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 1抗微生物劑抗微生物劑 抗微生物劑抗微生物劑(antimicrobial agcnt)是一類能夠殺死是一類能夠殺死

43、 微生物或抑制微生物生長的化學(xué)物質(zhì)微生物或抑制微生物生長的化學(xué)物質(zhì) 根據(jù)它們抗微生物的特性可分為：根據(jù)它們抗微生物的特性可分為： 抑菌劑抑菌劑 殺菌劑殺菌劑 溶菌劑溶菌劑 作用機(jī)理是這類物質(zhì)結(jié)合到核糖體上作用機(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)致生長停止，由抑制蛋白質(zhì)合成，導(dǎo)致生長停止，由 于它們同核糖體結(jié)合不緊，它們在濃于它們同核糖體結(jié)合不緊，它們在濃 度降低時又會游離出來，核糖體合成度降低時又會游離出來，核糖體合成 蛋白質(zhì)的能力恢復(fù)，使生長恢復(fù)蛋白質(zhì)的能力恢復(fù)，使生長恢復(fù) 它們是緊緊地結(jié)合到細(xì)胞的作用靶上，它們是緊緊地結(jié)合到細(xì)胞的作用靶上， 即使在濃度降低時也不能游離出來，即使

44、在濃度降低時也不能游離出來， 因此生長不能恢復(fù)因此生長不能恢復(fù) 能抑制細(xì)胞壁合成或損傷細(xì)胞質(zhì)膜能抑制細(xì)胞壁合成或損傷細(xì)胞質(zhì)膜 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 根據(jù)作用效果和作用范圍抗微生物劑通常又將它們分為：根據(jù)作用效果和作用范圍抗微生物劑通常又將它們分為： 消毒劑：可殺死微生物，通常用于非生物材料的滅菌或消毒。消毒劑：可殺死微生物，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，但對人及動物的體表組防腐劑：能殺死微生物或抑制其生長，但對人及動物的體表組 織無毒性或毒性低，可作為外用抗微生物藥物?？棢o毒性或毒性低，可作為外用抗微生物藥物。 HgCl2、CuSO4、碘液、氯氣

45、、乙烯氧化物、甲醛劑、臭氧、碘液、氯氣、乙烯氧化物、甲醛劑、臭氧 有機(jī)汞、有機(jī)汞、0.1%-1硝酸銀、碘液、硝酸銀、碘液、70%乙醇、乙醇、3過氧化氫過氧化氫 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 各種抗微生物化學(xué)制劑殺菌能力的比較標(biāo)準(zhǔn)：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)石炭酸系數(shù)(phenol coefficient )： 指在一定時間內(nèi)被試藥劑能殺死全部供試菌指在一定時間內(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)定處理時間為比率。一般規(guī)定處理時間為10分鐘，而供試菌定為分鐘，而供試菌定為 S

46、almonella typhi（傷寒沙門氏菌）。（傷寒沙門氏菌）。 在臨床上最早使用的消毒劑在臨床上最早使用的消毒劑-石炭酸石炭酸 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 生長因子的結(jié)構(gòu)類似物干擾達(dá)到抑制微生物生長目的。生長因子的結(jié)構(gòu)類似物干擾達(dá)到抑制微生物生長目的。 如：如： 葉酸對抗物（磺胺）葉酸對抗物（磺胺）、 嘌呤對抗物（嘌呤對抗物（6-巰基嘌呤）、巰基嘌呤）、 苯丙氨酸對抗物（對氟苯丙氨酸）、苯丙氨酸對抗物（對氟苯丙氨酸）、 尿嘧啶對抗物（尿嘧啶對抗物（5-氟尿嘧啶）氟尿嘧啶） 胸腺嘧啶對抗物（胸腺嘧啶對抗物（5-溴胸腺嘧啶）溴胸腺嘧啶） 等等等等 2.抗代謝物抗代謝物 微生物學(xué)微生物生長繁

47、殖及其控制 1934年，德年，德G.Domagk對偶氮染料進(jìn)行抗菌實驗，發(fā)現(xiàn)對偶氮染料進(jìn)行抗菌實驗，發(fā)現(xiàn) 一種紅色的一種紅色的“百浪多息百浪多息”（4磺胺磺胺2,4二氨基偶氮二氨基偶氮 苯）靜脈注射可治療小鼠因鏈球菌屬（苯）靜脈注射可治療小鼠因鏈球菌屬（streptococus）葡）葡 球菌屬（球菌屬（staphylococus）引發(fā)的感染。但離體條件下無）引發(fā)的感染。但離體條件下無 作用。作用。 H2N NH2 NNSO2NH2 百浪多息百浪多息 H2N SOO- NH2 磺胺磺胺 體內(nèi)體內(nèi) 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 化學(xué)機(jī)理：磺胺是對氨基苯甲酸（化學(xué)機(jī)理：磺胺是對氨基苯甲酸（PABA

48、）的類似物，而）的類似物，而 PABA是細(xì)菌的生長因子。是細(xì)菌的生長因子。 對于多數(shù)不能利用外界四氫葉酸（對于多數(shù)不能利用外界四氫葉酸（ COF ）細(xì)菌而言，需）細(xì)菌而言，需 以以PABA為自身合成四氫葉酸（如下）為自身合成四氫葉酸（如下） PABA+二氫蝶呤二氫蝶酸二氫葉酸二氫蝶呤二氫蝶酸二氫葉酸 四氫葉酸（四氫葉酸（ COF ） 二氫蝶酸二氫蝶酸 合成酶合成酶 酰焦磷酸酰焦磷酸 二氫葉酸二氫葉酸 合成酶合成酶 二氫葉酸二氫葉酸 還原酶還原酶 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 而而PABA與磺胺分子結(jié)構(gòu)的相似性，可在合成四氫葉酸過與磺胺分子結(jié)構(gòu)的相似性，可在合成四氫葉酸過 程中，發(fā)生競爭性拮抗

49、作用，合成程中，發(fā)生競爭性拮抗作用，合成“假假”二氫葉酸，無法二氫葉酸，無法 還原成四氫葉酸。還原成四氫葉酸。 COO- H2N PABA H2N SOO- NH2 磺胺磺胺 人類不存在上述三種酶，不自身合成四氫葉酸（外界攝人類不存在上述三種酶，不自身合成四氫葉酸（外界攝 ?。?，對磺胺不敏感，可由其抑制殺死細(xì)菌主要有：?。?，對磺胺不敏感，可由其抑制殺死細(xì)菌主要有： 鏈球菌屬鏈球菌屬 肺炎鏈球菌（肺炎鏈球菌（S.hemolyticus）、溶血鏈球菌）、溶血鏈球菌 （S.pneumoniae） 金黃色葡萄球菌（金黃色葡萄球菌（S.aureus）、痢疾志）、痢疾志 賀氏菌（賀氏菌（S.dysente

50、riae）、奈瑟氏球菌屬（）、奈瑟氏球菌屬（Nersseria）、）、 布魯氏菌屬（布魯氏菌屬（Brucella）。）。 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 某些生物合成或半合成的次級代謝產(chǎn)物或衍生物，抑某些生物合成或半合成的次級代謝產(chǎn)物或衍生物，抑 制或殺死其他微生物。制或殺死其他微生物。 主要通過：主要通過： 抑制抑制CW合成、破壞合成、破壞CM、作用呼吸鏈、抑制、作用呼吸鏈、抑制Pr核酸核酸 合成。合成。 3.抗生素（抗生素（antibiotic） 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 微生物學(xué)微生物生

51、長繁殖及其控制 半合成抗生素半合成抗生素 半合成抗生素：對天然抗生素的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造后半合成抗生素：對天然抗生素的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造后 的抗生素的抗生素 青霉素與青霉素與6APA。 前者優(yōu)點(diǎn)明顯。如：抗菌活力高，毒性低，但更存在致命的前者優(yōu)點(diǎn)明顯。如：抗菌活力高，毒性低，但更存在致命的 缺點(diǎn)，易過敏，不穩(wěn)定，不能口服，不耐酸，易于產(chǎn)生抗藥缺點(diǎn)，易過敏，不穩(wěn)定，不能口服，不耐酸，易于產(chǎn)生抗藥 菌株。菌株。 關(guān)于改進(jìn)青霉素，研究其化學(xué)結(jié)構(gòu)中有一高度保守的共同結(jié)關(guān)于改進(jìn)青霉素，研究其化學(xué)結(jié)構(gòu)中有一高度保守的共同結(jié) 構(gòu)構(gòu)6氨基青霉烷酸（氨基青霉烷酸（6APA），雖純），雖純6APA抑菌效果抑菌效果 較弱，但是

52、半合成青霉素的母核較弱，但是半合成青霉素的母核 因此工業(yè)中取因此工業(yè)中取6APA與不同化學(xué)側(cè)鏈催化，以合成各種不與不同化學(xué)側(cè)鏈催化，以合成各種不 同的半合成青霉素，如：氨芐青毒素、羧芐青毒素、羥氨芐同的半合成青霉素，如：氨芐青毒素、羧芐青毒素、羥氨芐 青毒素。青毒素。 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 細(xì)胞質(zhì)膜透性改變：使抗生素不進(jìn)入細(xì)胞；細(xì)胞質(zhì)膜透性改變：使抗生素不進(jìn)入細(xì)胞； 藥物作用靶改變：藥物作用靶改變： 合成了修飾抗生素的酶：合成了修飾抗生素的酶： 抗性菌株發(fā)生遺傳變異抗性菌株發(fā)生遺傳變異 導(dǎo)致抗藥性菌株的可能原因：導(dǎo)致抗藥性菌株的可能原因： 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 第一次劑量充

53、足；第一次劑量充足； 避免長時間重復(fù)使用一種抗生素；避免長時間重復(fù)使用一種抗生素； 不同抗生素混合使用；不同抗生素混合使用； 對現(xiàn)有抗生素改造；對現(xiàn)有抗生素改造； 篩選更新抗生素；等篩選更新抗生素；等 所以，抗生素使用要注意：所以，抗生素使用要注意： 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 1.高溫高溫 高壓蒸汽滅菌高壓蒸汽滅菌 煮沸消毒煮沸消毒 間歇滅菌間歇滅菌 干熱滅菌干熱滅菌 熱敏感物質(zhì)采用超高溫?zé)崦舾形镔|(zhì)采用超高溫135150，26s， 如：牛奶、液體食品等。如：牛奶、液體食品等。 巴斯德消毒法：巴斯德消毒法：60-85處理處理15秒至秒至30秒秒 二、控制微生物物理因素二、控制微生物物理因素 微生物學(xué)微生物生長繁殖及其控制 十倍致死時間（十倍致死時間（decimal reduction,D）：一定溫度）：一定溫度 條件微生物數(shù)量十倍減少所需要的時間條件微生物數(shù)量十倍減少所