最新-6微生物的生長(zhǎng)-PPT精品課件

1、第六章 微生物的生長(zhǎng)及其控制生長(zhǎng)：原生質(zhì)與細(xì)胞組分的增加；繁殖：菌體細(xì)胞數(shù)量的增加。 微生物的生長(zhǎng)伴隨體積增大和細(xì)胞分裂，所以，生長(zhǎng)的概念中包含著繁殖。第一節(jié) 測(cè)定生長(zhǎng)繁殖的方法測(cè)定細(xì)胞干重法 單位體積培養(yǎng)物中細(xì)胞物質(zhì)的干重 （一）直接法（二）間接法比濁法生長(zhǎng)指標(biāo)法含氮量測(cè)定法 微生物細(xì)胞中蛋白質(zhì)的含量是比較穩(wěn)定的，測(cè)出微生物細(xì)胞中的含N量后再換算出蛋白質(zhì)的含量，可用凱氏定N法 。 蛋白質(zhì)的含量=氮量6.25DNA含量的測(cè)定ATP含量的測(cè)定代謝活性法二、計(jì)繁殖數(shù)法（一）直接法 血球計(jì)數(shù)板平板菌落計(jì)數(shù)法簡(jiǎn)單易行，但易造成機(jī)械損傷（二）間接法一、微生物個(gè)體生長(zhǎng)和同步生長(zhǎng)同步培養(yǎng)法：能獲得處于同一生

2、長(zhǎng)階段 的群體細(xì)胞的培養(yǎng)方法同步生長(zhǎng)：運(yùn)用同步培養(yǎng)技術(shù)，控制微 生物生長(zhǎng)，使之處于同一生長(zhǎng) 階段并同時(shí)分裂。第二節(jié) 微生物的生長(zhǎng)規(guī)律獲得同步生長(zhǎng)的方法：1. 機(jī)械法 收集同樣大小的細(xì)胞 密度梯度離心： 選擇性濾膜法: 2. 調(diào)整生理?xiàng)l件法： 溫度、光、限制因子等 例：溫度開(kāi)始很低，使其均處在 僅活著的狀態(tài)升高溫度 同步生長(zhǎng). 抑制生長(zhǎng)法： 加入代謝抑制劑，阻遏DNA 復(fù)制解阻遏同步生長(zhǎng)曲線： 將少量單細(xì)胞的純培養(yǎng)，接種到一恒定容積的液體培養(yǎng)基中，在適宜條件下培養(yǎng)，定時(shí)取樣，測(cè)菌量。以培養(yǎng)時(shí)間為橫坐標(biāo)，以細(xì)菌增長(zhǎng)數(shù)目的對(duì)數(shù)為縱坐標(biāo)，繪制所得的曲線。二、單細(xì)胞的典型生長(zhǎng)曲線（1）延滯期（lag p

3、hase）1.現(xiàn)象：活菌數(shù)沒(méi)增加，曲線平 行于橫軸。2.原因：由于細(xì)胞進(jìn)入新環(huán)境, 細(xì)胞數(shù)目無(wú)增長(zhǎng)，甚至有所下 降有一個(gè)適應(yīng)過(guò)程，進(jìn)行大量 的酶（誘導(dǎo)酶）的生成。 3.細(xì)胞特點(diǎn):細(xì)胞的新陳代謝非 常旺盛，個(gè)體體積顯著增大， 為細(xì)胞分裂作準(zhǔn)備。4.此期長(zhǎng)短：與菌種遺傳特性、菌齡、接種量、培 養(yǎng)條件有關(guān)。5.意義：在實(shí)際工作中，縮短lag phase 的措施： 1）加大接種量（群體優(yōu)勢(shì)-適應(yīng)性增強(qiáng)） 2）選用對(duì)數(shù)期的種子（此時(shí)細(xì)胞分裂旺盛） 3）調(diào)整培養(yǎng)基的成分，使種子基含有發(fā)酵培養(yǎng)基的成分 4）選用繁殖快的菌種（2）指數(shù)期(exponential phase)1. 現(xiàn)象：細(xì)胞數(shù)目以幾何級(jí) 數(shù)增加

4、，其對(duì)數(shù)與時(shí)間 呈直線關(guān)系。2.細(xì)胞特點(diǎn)：此時(shí)細(xì)胞的 大小、組成、生理特征等 均趨于一致，代謝活躍， 生長(zhǎng)速率高，代時(shí)穩(wěn)定。代時(shí)（世代時(shí)間eneration time, G）：?jiǎn)蝹€(gè)細(xì)胞完成一次分裂所需要的時(shí)間意義： （）代謝、生理研究的好材料 （）生產(chǎn)中用其作種G= t / n=t2 t13.3(lgx2lgx1)（）與菌種有關(guān)；（）受培養(yǎng)條件(溫度、營(yíng)養(yǎng)成分、 營(yíng)養(yǎng)物濃度）的制約；同一菌種在不同培養(yǎng)條件下代時(shí)不同(3)穩(wěn)定期（stationary phase):2. 特點(diǎn):細(xì)胞的菌體形態(tài)典型， 芽孢形成，細(xì)胞內(nèi)開(kāi)始 貯藏物質(zhì)。1.現(xiàn)象：活菌數(shù)目不增不 減，生長(zhǎng)速率趨于0,曲 線有一下降的趨勢(shì)

5、。3.出現(xiàn)原因：4. 意義：1）營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)大量消耗；2）有毒代謝產(chǎn)物大量積累；3) 營(yíng)養(yǎng)物比例失調(diào)4）外界條件影響（pH、高細(xì)胞濃度，氧化還原電位等）1）發(fā)酵生產(chǎn)形成的重要時(shí)期（抗生素、氨基酸等），生產(chǎn)上應(yīng)盡量延長(zhǎng)此期，提高產(chǎn)量，措施如下： 補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（補(bǔ)料） 調(diào)pH 調(diào)整溫度2）穩(wěn)定期細(xì)胞數(shù)目及產(chǎn)物積累達(dá)到最高。3）生長(zhǎng)產(chǎn)量常數(shù)：概念：表示微生物對(duì)基質(zhì)利用效率的高低 Y=菌體干重/消耗營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度 根據(jù)產(chǎn)量常數(shù)可確定微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需要量如：Y=0.5，表示要得到5g菌體，需某營(yíng)養(yǎng)物（葡萄 糖）10g。（4）衰亡期1.現(xiàn)象：細(xì)胞死亡速率大于生長(zhǎng)速率。一般總菌數(shù)不變,活菌數(shù)曲線下降。2.

6、特點(diǎn)：菌體變形，大小 不一，細(xì)胞出現(xiàn)自溶,生理代 謝活動(dòng)停滯。三、微生物的連續(xù)培養(yǎng) 單（分）批培養(yǎng)：指微生物在一定容積的培養(yǎng)基中，在特定培養(yǎng)條件下只完成一個(gè)生長(zhǎng)循環(huán)（最后一次收獲）的培養(yǎng)方法。（封閉系統(tǒng)）連續(xù)培養(yǎng)：指微生物在整個(gè)生長(zhǎng)時(shí)間，以一定的方法（恒濁、恒化）使微生物持續(xù)的以較恒定的生長(zhǎng)速率生長(zhǎng)的培養(yǎng)方法。（開(kāi)放系統(tǒng)）（一）按控制方式分1.恒濁培養(yǎng)概念：在恒濁器內(nèi)，調(diào)節(jié)培養(yǎng)基流速，使細(xì)菌培養(yǎng)液濁度保持恒定的連續(xù)培養(yǎng)方法。原理：維持菌濃度不變。特點(diǎn)：基質(zhì)過(guò)量，菌以最高速率生長(zhǎng)；但工藝復(fù)雜，煩瑣。以獲得菌體或與菌體生長(zhǎng)相平行的代謝產(chǎn)物2. 恒化培養(yǎng)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

7、長(zhǎng)速率恒定的方法。原理：恒化器中動(dòng)態(tài)平衡的穩(wěn)定性，是以某種生長(zhǎng)限制因子（如碳、氮源；生長(zhǎng)因子；無(wú)機(jī)鹽等）的濃度來(lái)控制菌的生長(zhǎng)速度。特點(diǎn)：維持營(yíng)養(yǎng)成分的低濃度，控制微生物生長(zhǎng)速率。主要用于科學(xué)研究(二)按培養(yǎng)器級(jí)數(shù)分單級(jí)連續(xù)培養(yǎng)微生物代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生速率與菌體生長(zhǎng)速率相平行2. 多級(jí)連續(xù)培養(yǎng)微生物代謝產(chǎn)物不與菌體生長(zhǎng)速率相平行連續(xù)培養(yǎng)的優(yōu)點(diǎn)1、縮短發(fā)酵周期，提高設(shè)備的利用率；2、便于自控。降低動(dòng)力消耗及勞動(dòng)強(qiáng)度；3、產(chǎn)品均一；4、節(jié)約資源連續(xù)培養(yǎng)的缺點(diǎn)易雜菌污染；菌種易退化;營(yíng)養(yǎng)物利用率低四、微生物的高密度培養(yǎng)High cell-density culture, HCDC一般指微生物在液體培養(yǎng)中細(xì)

8、胞群體密度超過(guò)常規(guī)培養(yǎng)10倍以上時(shí)的生長(zhǎng)狀態(tài)或培養(yǎng)技術(shù)特點(diǎn)（1）產(chǎn)品產(chǎn)值高 （2）提高下游工程的效率 （3）生產(chǎn)成本相對(duì)降低HCDC中注意的問(wèn)題選取最佳培養(yǎng)基成分和各成分含量補(bǔ)料：逐量流加提高溶解氧的濃度防止有害代謝產(chǎn)物的生成影響微生物生長(zhǎng)的主要因素 第三節(jié)一、溫度 最高生長(zhǎng)溫度：微生物生長(zhǎng)的最高溫度；最適生長(zhǎng)溫度：微生物生長(zhǎng)最快時(shí)的溫度1）最適生長(zhǎng)溫度不等于積累代謝產(chǎn)物的最佳溫度；2）同類(lèi)型發(fā)酵使用菌種不同，最適生長(zhǎng)溫度不同；3）同一微生物不同生理活動(dòng)的最適生長(zhǎng)溫度不同。 （一）三種基本溫度（生長(zhǎng)溫度三基點(diǎn)）最低生長(zhǎng)溫度：微生物生長(zhǎng)的最低溫度下限；（二）按最適生長(zhǎng)溫度將微生物分類(lèi)： 低溫微生

9、物（ 20） 中溫微生物（2045)高溫微生物（45）1、低溫微生物： 生長(zhǎng)機(jī)理：細(xì)胞內(nèi)的酶促反應(yīng)在低溫下進(jìn)行，溫 度高（30-40） ，酶失活。胞膜中不飽和脂肪酸的含量高，故低 溫下膜的流動(dòng)性較好。2、中溫微生物： 大多數(shù)微生物屬此類(lèi)（20-45 ）3、高溫微生物： 生長(zhǎng)機(jī)理：1)細(xì)胞內(nèi)酶、蛋白質(zhì)抗熱性強(qiáng)，熱穩(wěn)定性好 酶促反應(yīng)可在高溫下進(jìn)行。2)菌體內(nèi)產(chǎn)多胺、熱亞胺及高溫精胺，可穩(wěn) 定細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成機(jī)構(gòu)及保護(hù)大分子。3)膜中飽和脂肪酸和直鏈脂肪酸含量高，易 形成疏水鍵，高溫下仍能保持膜穩(wěn)定及結(jié)構(gòu) 功能。4、最適生長(zhǎng)溫度與最適發(fā)酵溫度微生物不同生理活動(dòng)要求不同溫度，所以， 最適生長(zhǎng)溫度 =

10、發(fā)酵速度快、積累代謝產(chǎn)物多。如：檸檬酸生產(chǎn)菌黑曲霉2087，32-31生長(zhǎng)快，而32 產(chǎn)酸多。工業(yè)上：1）同類(lèi)型發(fā)酵，使用菌種不同，T不同： 如：德氏乳酸桿菌： 45-50 ； 保加利亞乳酸桿菌： 45 ； 2）發(fā)酵前后期溫度不同： 如：酒精發(fā)酵：前期：28；后期：33-35。 根據(jù)微生物所適應(yīng)的最適生長(zhǎng)溫度通常把微生物分為高溫型、中溫型和低溫型 （三）溫度對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響 1)影響胞內(nèi)酶活，進(jìn)而影響細(xì)胞物質(zhì)的合成， 影響微生物生長(zhǎng)速率。 2)影響胞膜的流動(dòng)性，從而影響物質(zhì)的吸收、 分泌，進(jìn)而影響微生物生長(zhǎng)。 低溫：冰晶形成造成膜損傷、細(xì)胞脫水； 高溫：蛋白質(zhì)不可逆變性，膜受熱出現(xiàn)小 孔，破

11、壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)（溶菌）。二、氧 (一）氧在體內(nèi)易轉(zhuǎn)變?yōu)槌蹶庪x子自由基：1、形成：為非酶促方式： O2 + e O22、特點(diǎn)： 既有分子性質(zhì)，又有離子性質(zhì)； 反應(yīng)力極強(qiáng)，性質(zhì)極不穩(wěn)定； 可破壞膜和重要生物大分子，亦可產(chǎn)生 其它毒性的活性氧化物。（二）O2驅(qū)除機(jī)制： 1、SOD（超氧化物歧化酶）的作用； 2、過(guò)氧化氫酶的作用好氧菌和耐氧菌； O2 + 2H+ H2O2 H2O +（1/2O2） 12 好氧菌、 微好氧菌、 兼性厭氧菌 、 厭氧菌、 耐氧菌。（三）根據(jù)微生物對(duì)氧需求量的不同分為：各類(lèi)菌所含對(duì)氧解毒酶專(zhuān)性好氧菌 SOD，過(guò)氧化氫酶兼性厭氧菌 SOD， 過(guò)氧化氫酶專(zhuān)性厭氧菌 二種酶均無(wú)微好

12、氧菌 少量SOD耐氧菌 SOD， 過(guò)氧化物酶 幾乎所有的微生物在pH4.09.0之間都可以生長(zhǎng)，但不同的微生物都有其最適的生長(zhǎng)pH值范圍細(xì)菌、藻類(lèi)、原生動(dòng)物最適pH6.57.5，但pH4.010.0也可以生長(zhǎng)，特殊的硫化菌在pH1.2.0下生長(zhǎng)，硝化菌在pH11生長(zhǎng)放線菌最適pH7.58.0，pH5.010也可生長(zhǎng)霉菌、酵母最適pH5.06.0，pH1.510都可生長(zhǎng)三、氫離子濃度（pH）第四節(jié) 微生物培養(yǎng)法概論一、實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)法（一）固體培養(yǎng)法1. 好氧菌的固體培養(yǎng) 試管斜面、培養(yǎng)皿瓊脂平板克氏扁瓶、茄子瓶1. 固體培養(yǎng)基 (1)平板培養(yǎng)菌落：?jiǎn)蝹€(gè)細(xì)胞在固體培養(yǎng)基表面經(jīng)過(guò)培養(yǎng)形成肉眼可見(jiàn)的微生

13、物集團(tuán)。(2)斜面培養(yǎng)菌苔：微生物密集生長(zhǎng)所形成的。其作用是可用來(lái)保存菌種。2. 厭氧菌的固體培養(yǎng)（1）高層瓊脂柱 如韋榮氏管（2）厭氧培養(yǎng)皿（3）亨蓋特滾管技術(shù)（4）厭氧罐技術(shù)（5）厭氧手套箱無(wú)氧培養(yǎng)基（一般加刃天青）1. 好氧菌的液體培養(yǎng) 有微生物生長(zhǎng)的培養(yǎng)基是渾濁的?？煞譃楸砻嫔L(zhǎng)（好氧）和沉淀生長(zhǎng)（厭氧或菌體自重）（二）液體培養(yǎng)法培養(yǎng)方法：（1）試管液體培養(yǎng)（2）三解瓶淺層培養(yǎng)（3）搖瓶培養(yǎng)（4）臺(tái)式發(fā)酵罐（二）厭氧菌的液體培養(yǎng)（1）培養(yǎng)基中加入還原劑（2）杜絕空氣與培養(yǎng)接觸二、生產(chǎn)實(shí)踐中培養(yǎng)微生物的裝置（一）固態(tài)培養(yǎng)法好氧菌的曲法培養(yǎng)將麥麩碎麥或豆餅等基質(zhì)經(jīng)蒸煮和自然接種后，薄薄地鋪

14、在培養(yǎng)容器表面，使微生物既可獲得充足的氧氣，又利于散熱，還可利于產(chǎn)孢子分類(lèi)：瓶，袋，盤(pán)，簾子，轉(zhuǎn)鼓和通風(fēng)2. 厭氧菌的堆積培養(yǎng)法白酒生產(chǎn)已酸生產(chǎn)（二）液體培養(yǎng)法1. 好氧菌的培養(yǎng)(1)淺盤(pán)培養(yǎng)(2)深層液體通氣培養(yǎng)第五節(jié) 有害微生物的控制一、幾個(gè)基本概念（一）滅菌sterilization 殺菌和溶菌（二）消毒disinfection（三）防腐antisepsis制菌低溫；缺氧；干燥；高滲；高酸度；高醇度；加防腐劑（四）化療 選擇具有高度選擇毒力即對(duì)病原菌具高度毒力而對(duì)其寄主基本無(wú)毒的化學(xué)物質(zhì)來(lái)抑制寄主體內(nèi)病原微生物的生長(zhǎng)繁殖干燥 干燥時(shí)，微生物代謝立即停止、死亡。 機(jī)理：細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)變性、鹽

15、類(lèi)濃縮。 影響干燥致死的因素： 1、微生物種類(lèi)：有芽孢、莢膜、孢子的菌對(duì)干燥 有抗性，TB、鏈球菌孢子的菌對(duì)干燥有抗性。 2、環(huán)境：微生物表面附著的有機(jī)物。 3、溫度、光、濕度。 應(yīng)用：食品保存、菌種保藏。滲透壓高滲（20% NaCl）：質(zhì)壁分離低滲（5% ）: 細(xì)胞破裂等滲: 生理鹽水應(yīng)用 ：一般菌耐受 5% NaCl； 耐高滲菌、嗜鹽菌 15% NaCl； 一般 NaCl 20%或糖30%以上可抑菌。二、物理滅菌因素的代表高溫（一）高溫滅菌的種類(lèi)1.干熱滅菌法2.濕熱滅菌法常壓法：巴氏消毒法、煮沸消毒法、間歇滅菌法加壓法：加壓蒸汽滅菌法、連續(xù)加壓蒸汽滅菌法（二）影響加壓蒸汽滅菌效果的因素滅

16、菌物體含菌量滅菌鍋內(nèi)空氣排除程度滅菌對(duì)象pH滅菌對(duì)象的體積加熱與散熱速度（三）高溫對(duì)培養(yǎng)基成分的有害影響及防止有害影響2. 防止法（1）特殊加熱滅菌法分開(kāi)滅菌；Ca2+、Fe3+等與磷酸鹽滅菌低壓滅菌；連續(xù)加壓蒸汽滅菌（2）過(guò)濾除菌法（3）其他方法三、化學(xué)殺菌劑、消毒劑和治療劑最低抑制濃度：在一定條件下，某化學(xué)藥劑抑制特定微生物的最低濃度半致死劑量：在一定條件下，某化學(xué)藥劑能殺死50%試驗(yàn)動(dòng)物的劑量最低致死劑量：在一定條件下，某化學(xué)藥物能引起試驗(yàn)動(dòng)物群體100%死亡率的最低劑量（一）表面消毒劑（二）抗代謝藥物的代表磺胺類(lèi)藥物抗代謝藥物：指在一類(lèi)化學(xué)結(jié)構(gòu)上與細(xì)胞內(nèi)必要代謝物的結(jié)構(gòu)相似，并可干擾正

17、常代謝活動(dòng)的化學(xué)物質(zhì)。（三）抗生素指一類(lèi)由微生物或其他生物生命活動(dòng)過(guò)程中合成的次生代謝產(chǎn)物或其他人工衍生物（二）抗代謝藥物1、作用方式(條件)：與正常代謝產(chǎn)物同時(shí)存在，并產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)性拮抗作用（與相應(yīng)酶競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合）。只有當(dāng)正常代謝產(chǎn)物的量少或不存在時(shí)，抗代謝物才有用。2、種類(lèi)：磺胺藥葉酸； 6 - 巰基嘌呤嘌呤； 5 - 甲基色氨酸氨基酸； 異煙肼吡哆醇。3、磺胺藥作用機(jī)理：磺胺可阻止葉酸的合成。由于磺胺與細(xì)菌生長(zhǎng)所必須的對(duì)氨基苯甲酸（PABA）的結(jié)構(gòu)非常相似，在一定條件下它們竟?fàn)幮缘呐c二氫葉酸合成酶結(jié)合，阻止或取代了PABA進(jìn)入葉酸分子中，從而阻止了葉酸的合成。人類(lèi)不需要自身合成葉酸，故磺胺對(duì)人

18、無(wú)毒 （三）抗生素1、概念： 1）抗生素：生物在其生命過(guò)程中產(chǎn)生的一種次生代謝 產(chǎn)物或其衍生物，在低濃度下抑制或影響其 他生物的生命活動(dòng)。 2）抗菌譜：抗生素是作用對(duì)象有一定范圍，將這一范 圍稱(chēng)該抗生素的抗菌譜。 廣譜：對(duì)多種微生物有作用； 窄譜：僅對(duì)某一類(lèi)微生物有作用。2、抗生素作用機(jī)理： 1）對(duì)細(xì)胞壁形成有抑制作用；（如：PN） 2）影響細(xì)胞膜功能；（如：多肽類(lèi)抗生素） 3）抑制蛋白質(zhì)合成；（如：紅霉素、鏈霉素） 4）干擾核酸代謝；（如：絲裂霉素、灰黃霉素）A抑制細(xì)胞壁的形成： 青霉素抑制細(xì)菌是因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)中的內(nèi)酰胺結(jié)構(gòu)與胞壁酸中短肽末端的D丙a結(jié)構(gòu)很相似，能占據(jù)D丙氨酸的位置與轉(zhuǎn)肽E結(jié)合，將E滅活，使側(cè)肽鏈無(wú)法連接，因而抑制了細(xì)胞壁的合成 多粘菌素，短桿菌肽是多肽類(lèi)抗菌素，它們引起細(xì)菌細(xì)胞膜損傷，導(dǎo)致細(xì)胞質(zhì)外漏，致使菌體死亡。 制霉菌素、兩性霉素是多烯類(lèi)抗生素，它們能與真菌細(xì)胞膜中的固醇結(jié)合，從而破壞膜結(jié)構(gòu)，使細(xì)胞物質(zhì)外漏，使真菌菌體死亡，但對(duì)細(xì)菌無(wú)效（因其壁中無(wú)固醇）B. 影響細(xì)胞膜的功能 C. 干擾蛋白質(zhì)合成 卡那霉素、鏈霉素、春霉霉素作用于蛋白質(zhì)合成場(chǎng)所核糖體的30S亞基；氯霉素、紅霉素、林可霉素等，則作用于核