微生物的生長發(fā)育

微生物的生長發(fā)育第一頁，共六十六頁，2022年，8月28日1第一節(jié)微生物的生長繁殖微生物生長繁殖的概念：略研究微生物生長的方法：分批培養(yǎng)與連續(xù)培養(yǎng)分批培養(yǎng)：在一個密閉系統(tǒng)內(nèi)投入一定的營養(yǎng)物質，接入少量菌種進行培養(yǎng)，在特定條件下完成一個生長周期。連續(xù)培養(yǎng)：以一定的速度向培養(yǎng)系統(tǒng)內(nèi)添加和流出培養(yǎng)液體，以維持培養(yǎng)基成分的恒定或菌體濃度的恒定，使微生物能連續(xù)不斷地生長繁殖。

第二頁，共六十六頁，2022年，8月28日2第三頁，共六十六頁，2022年，8月28日3細菌的數(shù)量很大，縱軸0-10代表100-10103.微生物分批培養(yǎng)生長曲線:停滯期、指數(shù)期、靜止期和衰亡期6個時期？第四頁，共六十六頁，2022年，8月28日4

Ⅰ停滯期（lagphase)

（1）特征：數(shù)量不變甚至減少；但代謝活躍，體積、重量增加。（2）原因：適應環(huán)境(合成相應的酶)，進行營養(yǎng)儲備。（3）影響因素：接種量、菌齡、營養(yǎng)。如藍細菌的培養(yǎng)。

(4)應用：在實際工作中，停滯期的出現(xiàn)會增加操作時間，降低工作效率。應對措施：接種對數(shù)期的菌種、增大接種量、保持接種前后的培養(yǎng)介質和條件一致等。第五頁，共六十六頁，2022年，8月28日5Ⅱ指數(shù)期（exponentialphase）

X=X0*2n練習：計算代時:10h,103-109（1）特點：生長快、成分均勻、酶活力高、代時短。

（2）代時：G第六頁，共六十六頁，2022年，8月28日6

（3）影響代時的因素：菌種、營養(yǎng)條件、環(huán)境條件等.

如大腸桿菌在20℃,代時是35℃時的2倍；傷寒桿菌在含蛋白胨分別為0.125％和1.0%的培養(yǎng)基中的代時分別為800min和40min.

第七頁，共六十六頁，2022年，8月28日7

若以大腸桿菌每20min分裂一次的速度計算，一個細胞連續(xù)分裂48ｈ，即144代之后，可以產(chǎn)生2144個子細胞，其質量將超過2.2×1025噸，約為地球質量的3680倍！第八頁，共六十六頁，2022年，8月28日8Ⅲ靜止期（stationaryphase）

（1）特點：細胞數(shù)目和重量均達最高點。（2）原因：營養(yǎng)耗盡或比例失調(diào)、有害代謝產(chǎn)物積累、pH、氧化還原電位等條件惡化。（3）應用：靜止期是菌體或代謝產(chǎn)物（如單細胞蛋白、乳酸等）的最佳收獲期。第九頁，共六十六頁，2022年，8月28日9Ⅳ衰亡期（declinephase或deathphase）

（1）特點：繁殖數(shù)<死亡數(shù)，細胞自溶或形成芽胞。（2）影響因素：環(huán)境不利，分解代謝>>合成代謝。如果將分批培養(yǎng)的系統(tǒng)看作是一個生態(tài)系統(tǒng)的話……第十頁，共六十六頁，2022年，8月28日10人類群體有類似規(guī)律嗎？如果把地球看作是封閉的培養(yǎng)系統(tǒng)（海洋是液體培養(yǎng)基，陸地是固體培養(yǎng)基、沼澤是半固體培養(yǎng)基），人類看作是細菌，人口增長和環(huán)境污染若不加控制，必將經(jīng)歷類似的四個階段，最后，由于資源枯竭，污染物遍地而引發(fā)大滅絕??！自救措施：

——節(jié)約、節(jié)育(防止營養(yǎng)物消耗過快)；

——環(huán)保(防止有害代謝物的抑制)

但愿不是分批培養(yǎng)！但愿是連續(xù)培養(yǎng)！第十一頁，共六十六頁，2022年，8月28日114.微生物的連續(xù)培養(yǎng)第十二頁，共六十六頁，2022年，8月28日12恒濁器：按培養(yǎng)目的確定濁度，并借光電控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)進水、出水量，維持細菌濃度,即濁度的恒定。此法一般用于菌體生產(chǎn)及與菌體生長平行的代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)，從而獲得更好的經(jīng)濟效益。恒化器：同速進水和出水，維持培養(yǎng)液的成分恒定。常通過控制培養(yǎng)基中的生長限制因子，使細菌的比生長速率處于需要的水平。此法尤其適用于污廢水的處理。第十三頁，共六十六頁，2022年，8月28日13第十四頁，共六十六頁，2022年，8月28日14細菌生長曲線在廢水生物處理中的應用常規(guī)活性污泥法：靜止期生物吸附法：靜止期高負荷活性污泥法：對數(shù)期延時曝氣法：衰亡期第十五頁，共六十六頁，2022年，8月28日155.微生物生長量的測定方法（1）測定細菌總數(shù)：血球計數(shù)板、染色涂片、電子計數(shù)器、比濁法測定。（2）測定活細菌數(shù)：稀釋培養(yǎng)、過濾計數(shù)、菌落計數(shù)。（3）計算生長量：細胞干重法、氮含量測定法、DNA測定法、生理指標法。第十六頁，共六十六頁，2022年，8月28日16血球計數(shù)板法第十七頁，共六十六頁，2022年，8月28日17原理：將1mm2×0.1mm的薄層空間劃分為400小格，從中均勻分布地選取80或100小格，計數(shù)其中的細胞數(shù)目，換算成單位體積中的細胞數(shù)。適用范圍：個體較大細胞或顆粒，如霉菌孢子、酵母菌等，不適用于細菌等個體較小的細胞。特點：快速，準確，但測定結果為菌總數(shù)，一般不能區(qū)分活菌和死菌。第十八頁，共六十六頁，2022年，8月28日18（1）16×25規(guī)格的計數(shù)板計數(shù)方法（2）25×16規(guī)格的計數(shù)板第十九頁，共六十六頁，2022年，8月28日19取0.01mL細菌懸液涂布于刻有1cm2面積的計數(shù)板上，在顯微鏡下觀察幾個視野的細菌數(shù)，按下式計算每毫升原液的細菌數(shù)：染色涂片法第二十頁，共六十六頁，2022年，8月28日20MPN法：mostprobablenumber，即最大可能數(shù)目。適宜于對生長較慢的細菌計數(shù)。稀釋培養(yǎng)后根據(jù)陽性管的數(shù)目查表獲得MPN.稀釋培養(yǎng)計數(shù)過濾培養(yǎng)計數(shù)適宜于含菌較少的水樣，用0.45μm濾膜過濾后將濾膜平板培養(yǎng)基上，得到菌落后計數(shù)。第二十一頁，共六十六頁，2022年，8月28日21CFU法：colonyformunit，即菌落形成單位，計算單位體積細菌懸液在平板培養(yǎng)基上的菌落數(shù)。PFU??菌落計數(shù)計算：3個平板接種稀釋度為10-3的樣品各0.5mL，培養(yǎng)后的菌落數(shù)分別為50、60、70，求原液的細菌濃度。第二十二頁，共六十六頁，2022年，8月28日22第二節(jié)微生物的生存因子溫度pH氧化還原電位溶解氧太陽輻射水的活度與滲透壓表面張力第二十三頁，共六十六頁，2022年，8月28日231.溫度對微生物生存的影響生長溫度的三基點：最低點、最適點、最高點.廢水中的細菌：一般都是嗜中溫菌，最適溫度多在30℃左右，嗜冷菌和嗜熱菌占少數(shù)。P175表5-6第二十四頁，共六十六頁，2022年，8月28日24Tem.Bac.Minimum(℃)Optimum(℃)Maximum(℃)Psychrophile-5-05-1020-30Mesophile5-1025-4045-50Thermophile3050-6070-80Extremethermophile>5570-105110-113第二十五頁，共六十六頁，2022年，8月28日25極地雪藻西瓜雪（Watermelonsnow）又稱作“雪藻”，是一種具有粉紅顏色并帶有新鮮西瓜氣味的雪。常在晚春或初夏出現(xiàn)在世界各地的高山和極地地區(qū)。由一種嗜冷的極地雪藻（綠藻）引起，含蝦青素和葉綠素。第二十六頁，共六十六頁，2022年，8月28日26高溫殺菌的機理：

1）蛋白質、核酸變性；

2）脂類溶解，細胞膜溶解,

結構解體。

3）一般來說無芽孢的細菌在水中加熱到100℃迅速死亡。炭疽芽孢桿菌蠟狀芽孢桿菌枯草芽孢桿菌嗜熱脂肪芽孢桿菌滅菌溫度(℃)105100100120滅菌時間(min)5-1066-712第二十七頁，共六十六頁，2022年，8月28日27蠟狀芽孢桿菌第二十八頁，共六十六頁，2022年，8月28日28（1）范圍：細菌、放線菌一般要求中性偏堿，而酵母菌、霉菌一般要求偏酸的環(huán)境。可生存的pH范圍在4-10.

(2)

影響：影響膜結構及酶活性、營養(yǎng)物的解離與吸收。（3）維持：由于細胞膜的屏蔽、磷酸鹽緩沖作用等因素，細胞內(nèi)pH一般都保持中性。（4）應用：對污(廢)水有凈化功能的微生物適應pH變化的能力比較強，pH在可不調(diào)節(jié)。

P177表5-8嗜酸微生物中的氧化硫硫桿菌等與鈾礦冶酸性廢水的處理關系密切！2.pH對微生物生存的影響第二十九頁，共六十六頁，2022年，8月28日29pH的變化與調(diào)節(jié)另外：可用緩沖溶液或以碳酸鈣作為備用堿調(diào)節(jié)pH值。第三十頁，共六十六頁，2022年，8月28日303.氧化還原電位對微生物生存的影響（1）概念：某物質與氫電極構成原電池時的電壓高低,反映氧化性強弱。

+820mV（充滿O2的環(huán)境），-400mV（充滿H2的環(huán)境）。

(2)影響因素：主要是氧化劑(氧氣等)與還原劑(有機物、H2S等)的含量。（3）不同細菌適宜的氧化還原電位：好氧細菌：＋300mV～＋400mV、專性厭氧細菌-200mV～-250mV、兼性厭氧細菌以＋100mV為分界線。

（4)調(diào)節(jié)方法：改變曝氣強度或添加還原劑，如VitC、二硫蘇糖醇、谷胱甘肽、硫化氫、金屬鐵等。好氧活性污泥法應將Eh控制在＋200mV～＋600mV,厭氧污泥法應控制在-100mV～-200mV.第三十一頁，共六十六頁，2022年，8月28日314.氧氣對微生物生存的影響（1）分類：P179SOD?CAT?1個大氣壓=1.01*105Pa專性好氧微生物：0.21*101kPa，多數(shù)微生物。微量好氧微生物：0.003-0.2*101kPa耐氧厭氧微生物：氧對其不產(chǎn)生毒害作用。兼性厭氧微生物：有氧無氧均能生存,如酵母菌、反硝化細菌等.專性厭氧微生物：<0.005*101kPa，如產(chǎn)甲烷菌等。（2）應用：好氧生物處理中要有充氧設備。專性厭氧微生物在培養(yǎng)時,可用氦氣、氫氣、氮氣等驅趕氧氣后置于無氧培養(yǎng)罐內(nèi)培養(yǎng),或與兼性厭氧的微生物混合培養(yǎng)。第三十二頁，共六十六頁，2022年，8月28日32好氧兼性厭氧微量好氧專性厭氧第三十三頁，共六十六頁，2022年，8月28日335.水的活度和滲透壓對微生物生存的影響水的活度(aw)：在一定溫度和壓力下，溶液的蒸汽壓與相同條件下純水蒸汽壓（取1.00)之比.aw表示環(huán)境中水的有效性。一般細菌酵母菌霉菌嗜鹽菌嗜鹽真菌嗜高滲酵母0.910.880.800.760.650.60（2）滲透壓：不同溶液被半透膜隔離開時，兩側水分子濃度差形成的壓力。10%NaClNaCl

起始狀態(tài)

動態(tài)平衡狀態(tài)

10%滲透壓第三十四頁，共六十六頁，2022年，8月28日34滲透壓可影響細菌生存：0.85％的NaCl溶液常作為細菌的等滲液。在高滲、低滲溶液中，細菌將分別失水和吸水，導致質壁分離或細胞脹大。（3）應用：防腐：如用5%-30%的鹽水腌咸菜、咸魚，用60%-80%的糖溶液做蜜餞等。高含鹽廢水難于生物處理，應沖稀后處理或對細菌基因改造。第三十五頁，共六十六頁，2022年，8月28日35第三節(jié)其他環(huán)境因子對微生物的影響紫外輻射與電離輻射超聲波重金屬極端溫度極端pH干燥某些有機物抗生素第三十六頁，共六十六頁，2022年，8月28日361.輻射對微生物的影響（1）紫外輻射：紫外線的波長范圍：200-390nm,UVC,B,A的波長：200－290－320－390nm，260nm左右殺菌力最強。殺菌機理：引起核酸和蛋白質變性，二者的吸收峰分別是260nm和280nm.一般細菌在照射5min即能被殺死(G-更敏感)，芽孢則需10min.應用：紫外燈能發(fā)出253.7nm的紫外線，由于穿透能力很弱，多用于空氣消毒和表面消毒，劑量：30W,20-30min,亦可用于誘變育種、飲用水消毒、污廢水消毒等。第三十七頁，共六十六頁，2022年，8月28日37

無菌操作臺第三十八頁，共六十六頁，2022年，8月28日38第三十九頁，共六十六頁，2022年，8月28日39（2）電離輻射：X-射線和γ射線等。來源：銥等放射性元素可產(chǎn)生X-射線(0.1-0.01nm),鈷、鐳等可產(chǎn)生γ射線（0.01-0.001nm)。殺菌機理：低劑量(0.93-4.65Gy)有促進生長或變異的作用,高劑量(>900Gy)對微生物有致死效應，高能量激發(fā)水分解產(chǎn)生O·自由基或H2O2等強氧化劑使蛋白質變性(-SH很敏感).應用：可用于微生物的誘變育種。第四十頁，共六十六頁，2022年，8月28日40Gy：1kg被輻照物質吸收1焦耳的能量為1戈瑞(Gy).Sv：1kg人體組織吸收1焦耳為1西弗(Sv).西弗是個非常大的單位，因此通常使用毫西弗、微西弗。對日常工作中不接觸輻射性工作的人來說，每年的天然輻射為1000~2000微西弗。一次小于100微西弗的輻射，對人體無影響。與放射相關的工人，一年最高輻射量為50000微西弗。一次性遭受4000毫西弗會致死。第四十一頁，共六十六頁，2022年，8月28日412.超聲波對微生物的影響超聲波指超過人的聽覺能力上限(20KHz)的聲波。殺菌機理：使細胞內(nèi)膠體沉淀，并使細胞空穴化而死亡。應用：超聲波破碎儀用于破壞細胞，提取活性物質?？諝夂退南?、儀器清洗等。第四十二頁，共六十六頁，2022年，8月28日423.重金屬對微生物的影響（1）殺菌機理：與蛋白質或酶的-SH結合，使之沉淀變性。（2）應用：升汞（HgCl2）對大多數(shù)細菌有致死效應而用于滅菌；硫酸銅是良好的殺菌劑和殺藻劑。常用硫酸銅與石灰配制成的波爾多液，在農(nóng)業(yè)上用于防治某些植物病毒。在遠距離取水樣作檢測時，一般1L混合液中加10ml質量濃度為1g／L的硫酸銅，可抑制微生物的呼吸，盡量使水質保持不變。第四十三頁，共六十六頁，2022年，8月28日434.極端溫度對微生物的影響（1）滅菌與消毒（2）干熱滅菌與濕熱滅菌：濕熱狀態(tài)下蛋白質易凝固,熱蒸汽的穿透力強，且蒸汽有潛熱存在，所以濕熱滅菌效果好。第四十四頁，共六十六頁，2022年，8月28日44凝固溫度℃蛋白質含水量第四十五頁，共六十六頁，2022年，8月28日45巴斯德及巴斯德消毒法常用的滅菌方法第四十六頁，共六十六頁，2022年，8月28日46灼燒滅菌第四十七頁，共六十六頁，2022年，8月28日47滅菌鍋第四十八頁，共六十六頁，2022年，8月28日48臥式滅菌鍋第四十九頁，共六十六頁，2022年，8月28日49干熱滅菌箱第五十頁，共六十六頁，2022年，8月28日50巴斯德消毒高溫滅芽孢第五十一頁，共六十六頁，2022年，8月28日515.極端pH對微生物的影響（1）影響微生物表面的電荷及培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質的存在狀態(tài)，從而影響微生物對營養(yǎng)物質的吸收。（2）影響酶的活性。（3）降低微生物對高溫的抵抗能力。6.干燥對微生物的影響（1）影響：干燥可使蛋白質變性，引起代謝活動停止，細胞處于休眠狀態(tài)，一旦提供潮氣則可很快復活。（2）應用：用干燥法來保存細菌和防止食物腐敗。第五十二頁，共六十六頁，2022年，8月28日52極端環(huán)境微生物

的研究具有非常重要的意義第五十三頁，共六十六頁，2022年，8月28日537.某些有機物對微生物的影響（1）醇：醇作為脫水劑和脂溶劑可使蛋白質脫水并溶解胞膜的脂類物質而殺死微生物。70％的乙醇殺菌能力最強，95％乙醇殺菌差。甲醇殺菌力差，對人有毒，不作殺菌劑。丙醇、丁醇及其他高級醇的殺菌力均比乙醇強，但由于不溶于水，不作殺菌劑。（2）甲醛：福爾馬林(370g-400g／L的甲醛溶液)是很有效的殺菌劑、防腐劑。甲醛與酶蛋白質的氨基結合而干擾細菌的代謝機能。用福爾馬林蒸熏、消毒廠房及無菌室，用量為10ml/m3.第五十四頁，共六十六頁，2022年，8月28日54第五十五頁，共六十六頁，2022年，8月28日55（3）表面活性劑：酚類：酚能引起蛋白質變性并破壞質膜，但低濃度時是微生物的營養(yǎng)源。常用的有苯酚與甲酚。甲酚與皂液配成來蘇水，醫(yī)院中常用。新潔爾滅：陽離子型表面活性劑，單季銨鹽。屬低效消毒劑。合成洗滌劑：陽離子型洗滌劑：有機銨鹽，殺菌力強，ABS（丙稀四聚物型烷基苯磺酸鈉）等因不能被生物降解，國內(nèi)外已禁止生產(chǎn)。非離子型洗滌劑：沒有殺菌力；陰離子型洗滌劑：烷基鈉鉀鹽，目前使用的主要是的LAS(直鏈烷基苯磺酸鈉)合成洗滌劑，可被微生物降解。第五十六頁，共六十六頁，2022年，8月28日56新潔爾滅來蘇水第五十七頁，共六十六頁，2022年，8月28日578.抗生素對微生物的影響(1)概念：放線菌和霉菌產(chǎn)生,能殺死微生物或抑制其生長。(2)分類：廣譜抗生素：如氯霉素、金霉素、土霉素和四環(huán)素等。狹譜抗生素：如青霉素只能殺死或抑制革蘭氏陽性菌，多粘菌素只能殺死革蘭氏陰性菌。第五十八頁，共六十六頁，2022年，8月28日58第五十九頁，共六十六頁，2022年，8月28日59（3）抗生素的作用機理

A.抑制細胞壁形成：青霉素、桿菌肽、環(huán)絲氨酸等。青霉素抑制陽性菌肽聚糖