環(huán)境微生物學(xué)微生物的生長與代謝學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1環(huán)境微生物學(xué)環(huán)境微生物學(xué)(wi shn w xu)微生物的微生物的生長與代謝生長與代謝第一頁，共69頁。第1頁/共68頁第二頁，共69頁。(1) 分離 (2) 培養(yǎng)(3) 純培養(yǎng)的保存(bocn)與復(fù)壯第2頁/共68頁第三頁，共69頁。一、微生物純培養(yǎng)(piyng)的概念實(shí)驗(yàn)室條件下，由一個(gè)微生物細(xì)胞(xbo)或一種細(xì)胞(xbo)群繁殖得到的后代。第3頁/共68頁第四頁，共69頁。二、微生物純培養(yǎng)(piyng)技術(shù)純培養(yǎng)(piyng)基本步驟： (2) 培養(yǎng)(1) 分離第4頁/共68頁第五頁，共69頁。第5頁/共68頁第六頁，共69頁。第6頁/共68頁第七頁，共69頁。第7頁/共68頁

2、第八頁，共69頁。第8頁/共68頁第九頁，共69頁。第9頁/共68頁第十頁，共69頁。稀釋倒平板法涂布平板法平板劃線分離法單細(xì)胞挑取法純培養(yǎng)方法第10頁/共68頁第十一頁，共69頁。二、微生物純培養(yǎng)(piyng)技術(shù)第11頁/共68頁第十二頁，共69頁。二、微生物純培養(yǎng)(piyng)技術(shù)1、稀釋(xsh)平板分離法：傾注平板法和涂布平板法。 基本過程：（1）梯度稀釋(xsh)過程；（2）分離培養(yǎng)過程涂布傾注(qngzh)梯 度 稀 釋 過 程10-110-210-310-410-510-6第12頁/共68頁第十三頁，共69頁。4) 操作(cozu)要點(diǎn)： 無菌操作(cozu)稀釋平板分離法使用

3、(shyng)過程中的幾個(gè)問題1) 梯度稀釋度的確定： 需分離(fnl)微生物在樣品中的數(shù)量2) 選擇菌落接種的依據(jù)： a、菌落特征； b、菌體的特征3) 微生物純培養(yǎng)的標(biāo)準(zhǔn)： 菌落特征一致性第13頁/共68頁第十四頁，共69頁。二、微生物純培養(yǎng)(piyng)技術(shù)第14頁/共68頁第十五頁，共69頁。第15頁/共68頁第十六頁，共69頁。第16頁/共68頁第十七頁，共69頁。可在平板表面得到單菌落?？稍谄桨灞砻娴玫絾尉?。二、微生物純培養(yǎng)(piyng)技術(shù)第17頁/共68頁第十八頁，共69頁。第18頁/共68頁第十九頁，共69頁。第19頁/共68頁第二十頁，共69頁。第20頁/共68頁第二十一

4、頁，共69頁。第21頁/共68頁第二十二頁，共69頁。特點(diǎn)：快速、方便。 分區(qū)(fn q)劃線（適用于濃度較大的樣品） 連續(xù)劃線（適用于濃度較小的樣品）第22頁/共68頁第二十三頁，共69頁。4、單細(xì)胞挑取法： 從待分離(fnl)材料中挑取一個(gè)細(xì)胞來培養(yǎng)，從而獲得純培養(yǎng)的過程。二、微生物純培養(yǎng)(piyng)技術(shù)第23頁/共68頁第二十四頁，共69頁。第24頁/共68頁第二十五頁，共69頁。三、目標(biāo)(mbio)微生物純培養(yǎng)篩選的基本思路、待分離(fnl)樣品的確定、培養(yǎng)基的選擇(xunz)、純化過程環(huán)境條件的控制（溫度、空氣、P、抑制劑）（）第25頁/共68頁第二十六頁，共69頁。（一）純培養(yǎng)的

5、保存試管(shgun)斜面培養(yǎng)基低溫、干燥、隔絕空氣四、純培養(yǎng)(piyng)的保存與復(fù)壯1、滅菌徹底2、棉塞大小(dxio)要合適3、無菌操作保存過程的注意點(diǎn)：防止雜菌污染。第26頁/共68頁第二十七頁，共69頁。第27頁/共68頁第二十八頁，共69頁。第28頁/共68頁第二十九頁，共69頁。（二）純培養(yǎng)的衰退(shuitu)與復(fù)壯四、純培養(yǎng)的保存(bocn)與復(fù)壯衰退的原因：衰老、變異衰退的表現(xiàn)：生長緩慢優(yōu)良性狀的喪失抗逆性下降衰退的預(yù)防：控制繼代頻率創(chuàng)造良好的培養(yǎng)條件采取有效的保存方式復(fù)壯狹義（被動(dòng)）廣義（主動(dòng)）復(fù)壯方法：選優(yōu)汰劣第29頁/共68頁第三十頁，共69頁。微生物生長(shngz

6、hng)的指標(biāo)(生物量的測(cè)定)細(xì)胞(xbo)群體數(shù)量的增加細(xì)胞(xbo)群體總重量增加從群體水平(shupng)上衡量(間接的測(cè)定方法)第30頁/共68頁第三十一頁，共69頁。n在一定時(shí)間和條件下細(xì)胞數(shù)量在一定時(shí)間和條件下細(xì)胞數(shù)量的增加，這是微生物群體生長的增加，這是微生物群體生長的定義。的定義。第31頁/共68頁第三十二頁，共69頁。第32頁/共68頁第三十三頁，共69頁。n細(xì)菌的群體細(xì)菌的群體(qnt)(qnt)生長繁殖生長繁殖第33頁/共68頁第三十四頁，共69頁。一、微生物生長量的測(cè)定(cdng)微生物生長量的測(cè)定(cdng)微生物數(shù)量(shling)的測(cè)定顯微鏡直接計(jì)數(shù)法稀釋平板計(jì)數(shù)

7、法最大概率法比濁法稱重法含N量測(cè)定法DNA含量測(cè)定法ATP含量測(cè)定法代謝活性法微生物重量的測(cè)定第34頁/共68頁第三十五頁，共69頁。(一) 微生物數(shù)量的測(cè)定 1、顯微鏡直接計(jì)數(shù)法 使用細(xì)菌計(jì)數(shù)板或血球(xuqi)計(jì)數(shù)板在顯微鏡下直接計(jì)數(shù)。 優(yōu)點(diǎn)：操作簡便，計(jì)數(shù)直觀。一、微生物生長量的測(cè)定(cdng)第35頁/共68頁第三十六頁，共69頁。第36頁/共68頁第三十七頁，共69頁。第37頁/共68頁第三十八頁，共69頁。第38頁/共68頁第三十九頁，共69頁。(一) 微生物數(shù)量的測(cè)定 2、稀釋平板計(jì)數(shù)(j sh)法 對(duì)樣品稀釋培養(yǎng)，據(jù)形成的菌落數(shù)計(jì)數(shù)(j sh)。 優(yōu)點(diǎn)：傳統(tǒng)計(jì)數(shù)(j sh)方法

8、。對(duì)設(shè)備要求不高。一、微生物生長量的測(cè)定(cdng)10-310-510-410-6第39頁/共68頁第四十頁，共69頁。第40頁/共68頁第四十一頁，共69頁。第41頁/共68頁第四十二頁，共69頁。平平板板菌菌落落計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)法法最常用的活菌計(jì)數(shù)法。將適當(dāng)稀釋的菌液傾注平板或涂布在平板表面，經(jīng)保溫培養(yǎng)后，以平板上出現(xiàn)的菌落數(shù)乘以稀釋度就可以計(jì)算出原菌液的含菌量。直徑9cm的培養(yǎng)皿平板上出現(xiàn)菌落數(shù)一般以50500為宜。按照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的樣品菌落總數(shù)測(cè)定的計(jì)數(shù)原則，以平板菌落數(shù)在30300之間為報(bào)告依據(jù)。9ml 9ml9ml9ml1ml1ml1ml1ml1ml1ml1ml222第42頁/共68頁第

9、四十三頁，共69頁。第43頁/共68頁第四十四頁，共69頁。(一) 微生物數(shù)量的測(cè)定 、比濁計(jì)數(shù)法根據(jù)細(xì)菌懸浮液的吸光度測(cè)定其數(shù)量。 優(yōu)點(diǎn)(yudin)：簡便，直接。一、微生物生長量的測(cè)定(cdng)第44頁/共68頁第四十五頁，共69頁。(二) 微生物重量的測(cè)定 1、稱重法 用離心或過濾的方法將菌體從培養(yǎng)基中分離(fnl)、冼凈，稱濕重或干重。 優(yōu) 點(diǎn)：簡單可靠。 一、微生物生長量的測(cè)定(cdng)在活性污泥法中采用的指標(biāo)：（1）混合液懸浮固體(MLSS)（粗放測(cè)定） 污泥干燥-稱重(W1)（2）揮發(fā)性懸浮固體(MLVSS)（相對(duì)準(zhǔn)確） 上述已稱重污泥-馬福爐(500度2小時(shí)(xiosh)-

10、冷卻-稱重(W2)第45頁/共68頁第四十六頁，共69頁。(二) 微生物重量的測(cè)定 2、含氮量測(cè)定法 根據(jù)(gnj)樣品中菌體蛋白質(zhì)含量計(jì)算微生物重量的方法。 一、微生物生長量的測(cè)定(cdng)原理(yunl)：（1）微生物蛋白質(zhì)含量穩(wěn)定 （2）氮是蛋白質(zhì)的穩(wěn)定成分 (蛋白質(zhì)量=6.25總含N量)優(yōu)點(diǎn)：測(cè)定準(zhǔn)確。第46頁/共68頁第四十七頁，共69頁。二、細(xì)菌(xjn)分批培養(yǎng)群體生長規(guī)律分批培養(yǎng)：將少量的細(xì)菌接種到一定體積的液體培養(yǎng)基中，在適宜的條件(tiojin)下培養(yǎng)，最后一次性收獲的過程。生長曲線：細(xì)菌(xjn)在新的適宜的環(huán)境中生長、繁殖、衰老、死亡的動(dòng)態(tài)變化。第47頁/共68頁第四

11、十八頁，共69頁。期穩(wěn)定期衰亡期n單細(xì)胞微生物的典型生長曲線二、細(xì)菌分批培養(yǎng)群體生長(shngzhng)規(guī)律 根據(jù)細(xì)菌(xjn)生長繁殖速率將生長曲線分四個(gè)階段：第48頁/共68頁第四十九頁，共69頁。滯留(zhli)適應(yīng)期二、細(xì)菌分批培養(yǎng)群體生長(shngzhng)規(guī)律特 點(diǎn)：分裂遲緩(chhun)、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)械損傷引延遲期（滯留適應(yīng)期）第49頁/共68頁第五十頁，共69頁。延遲(ynch)期（滯留適應(yīng)期）4、菌株的遺傳性滯留(zhli)適應(yīng)期二、細(xì)菌(xjn)分批培養(yǎng)群體生長規(guī)律研究滯留適期長短的意義？影響延遲期長短的因素：1、培養(yǎng)基

12、成分2、接種物菌齡3、接種量第50頁/共68頁第五十一頁，共69頁。對(duì)數(shù)(du sh)期（指數(shù)生長期）特點(diǎn)： （1）代謝(dixi)活性強(qiáng) （2）世代時(shí)短而穩(wěn)定對(duì)數(shù)(du sh)生長期二、細(xì)菌分批培養(yǎng)群體生長規(guī)律第51頁/共68頁第五十二頁，共69頁。對(duì)數(shù)(du sh)期（指數(shù)生長期）對(duì)數(shù)(du sh)生長期二、細(xì)菌分批培養(yǎng)群體生長(shngzhng)規(guī)律見教材P93Nt=2n N0n=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)生長期開始微生物數(shù)量 Nt對(duì)數(shù)生長期經(jīng)過時(shí)間t后微生物數(shù)量第52頁/共68

13、頁第五十三頁，共69頁。穩(wěn)定期（最高生長量期）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(jli)代謝產(chǎn)物。細(xì)菌(xjn)數(shù)量增加率為0的原因?二、細(xì)菌分批培養(yǎng)群體(qnt)生長規(guī)律第53頁/共68頁第五十四頁，共69頁。衰亡(shuiwng)期特 點(diǎn)：菌體活性降低、大量死亡(swng)； 細(xì)胞畸變、自溶 革蘭氏染色不穩(wěn)定衰亡(shuiwng)期二、細(xì)菌分批培養(yǎng)群體生長規(guī)律第54頁/共68頁第五十五頁，共69頁。什么(shn me)時(shí)期菌體代謝產(chǎn)物最多什么時(shí)期細(xì)菌細(xì)胞(xbo)代謝活性最強(qiáng)什么(shn me)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

14、短而穩(wěn)定對(duì)數(shù)生長期最高生長量最高生長量對(duì)數(shù)生長期對(duì)數(shù)生長期小 結(jié)二、細(xì)菌分批培養(yǎng)群體生長規(guī)律第55頁/共68頁第五十六頁，共69頁。第56頁/共68頁第五十七頁，共69頁。原理：當(dāng)微生物在單批培養(yǎng)方式下生長達(dá)到對(duì)數(shù)期后期時(shí)，一方面以一定的速度流進(jìn)新鮮培養(yǎng)基并攪拌，另一方面以溢流方式流出培養(yǎng)液，使培養(yǎng)物達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡(pnghng)，其中的微生物就能長期保持對(duì)數(shù)期的平衡(pnghng)生長狀態(tài)和穩(wěn)定的生長速率。單批培養(yǎng) 恒濁法恒化法 單批培養(yǎng)連續(xù)培養(yǎng)時(shí)間連續(xù)流入新鮮培養(yǎng)液lg細(xì)胞數(shù)（個(gè)/ml）連續(xù)培養(yǎng) 第57頁/共68頁第五十八頁，共69頁。二、連續(xù)培養(yǎng) 以一定流速輸入新鮮(xn xin)培養(yǎng)液并

15、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)生長的過程。 優(yōu) 點(diǎn)：一定生理狀態(tài)實(shí)驗(yàn)材料(cilio) 提高工業(yè)生產(chǎn)效益第58頁/共68頁第五十九頁，共69頁。保持細(xì)菌(xjn)培養(yǎng)液濁度恒濁培養(yǎng)(piyng)二、連續(xù)培養(yǎng)保持(boch)細(xì)菌培養(yǎng)液營養(yǎng)物質(zhì)濃度恒化培養(yǎng)第59頁/共68頁第六十頁，共69頁。概念：以恒定流速使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)濃度恒定而保持細(xì)菌生長速率恒定的方法。 原理：通過控制某一種營養(yǎng)物濃度（如碳、氮源、生長因子等） ，使其始終成為生長限制因子，而達(dá)到控制培養(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。特點(diǎn)：維持(wich)營養(yǎng)成分的亞適量，控制微生

16、物生長速率。菌體生長速率恒定，菌體均一、密度穩(wěn)定，產(chǎn)量低于最高菌體產(chǎn)量。應(yīng)用范圍：實(shí)驗(yàn)室科學(xué)研究第60頁/共68頁第六十一頁，共69頁。第61頁/共68頁第六十二頁，共69頁。概念：通過調(diào)節(jié)培養(yǎng)基流速，使培養(yǎng)液濁度保持恒定的連續(xù)培養(yǎng)方法。原理：通過調(diào)節(jié)新鮮培養(yǎng)基流入的速度和培養(yǎng)物流出的速度來維持菌濃度不變,即濁度不變。主要采用恒濁器，當(dāng)濁度高時(shí)，使新鮮培養(yǎng)基的流速加快，濁度降低，則減慢培養(yǎng)基的流速。特點(diǎn)：基質(zhì)過量，微生物始終以最高速率進(jìn)行生長，并可在允許范圍內(nèi)控制不同的菌體密度；但工藝復(fù)雜(fz)，煩瑣。使用范圍：用于生產(chǎn)大量(dling)菌體、生產(chǎn)與菌體生長相平行的某些代謝產(chǎn)物，如乳酸、乙醇

17、等。第62頁/共68頁第六十三頁，共69頁。裝置裝置控制對(duì)象控制對(duì)象培養(yǎng)基培養(yǎng)基培養(yǎng)基流速培養(yǎng)基流速生長速率生長速率產(chǎn)物產(chǎn)物應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍恒濁器菌體密度（內(nèi)控制）無限制生長因子不恒定最高大量菌體或與菌體形成相平行的產(chǎn)物生產(chǎn)為主恒化器培養(yǎng)基流速（外控制）有限制生長因子恒定低于最高不同生長速率的菌體實(shí)驗(yàn)室為主第63頁/共68頁第六十四頁，共69頁。分批培養(yǎng)與連續(xù)培養(yǎng)特征(tzhng)的比較相同點(diǎn)：群體(qnt)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(lln)上,對(duì)數(shù)生長期第64頁/共68頁第六十五頁，共69頁。三、同步(tngb)培養(yǎng)通過誘導(dǎo)或選擇，使所有細(xì)胞處于(chy)同一生長階段。低于適溫度 適溫培養(yǎng) 2、選擇(xunz)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第65頁/共68頁第六十六頁，共69頁。同步培養(yǎng)(piyng)生長曲線特點(diǎn)三、同步(tngb)培養(yǎng)群體(qnt)生長是一次性跳躍