微生物的生長繁殖與生長因子課件

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1精選課件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1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。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)胞個體生長到一定程度時，由一個親代細(xì)胞分裂為兩個大小、形狀與親代細(xì)胞相似的子細(xì)胞，使得個體數(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間，稱為世代時間。2精選課件第一節(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一、測生長量直接法間接法比例計數(shù)法血球計數(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數(shù)法二、測繁殖數(shù)二、測定微生物繁殖的方法3精選課件一、測生長量直接法比例計數(shù)法測體積比濁法直接法液體稀釋法二、一、細(xì)菌的個體生長和同步生長1、同步培養(yǎng)（synchronousculture）：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，從而了解單個細(xì)胞所發(fā)生的變化。2、同步生長（synchronousgrowth）：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。4精選課件一、細(xì)菌的個體生長和同步生長4精選課件三、典型生長曲線1、典型生長曲線：將菌種接種在液體培養(yǎng)基中隔一定時間取樣，計算菌數(shù)，以菌數(shù)的對數(shù)為縱坐標(biāo)，生長時間為橫坐標(biāo)作圖。包括延滯期、指數(shù)期、穩(wěn)定期和衰亡期等四個時期R(生長速率常數(shù))=分裂次數(shù)(代)/單位時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？5精選課件三、典型生長曲線1、典型生長曲線：霉菌的生長曲線是否是典型生根據(jù)細(xì)菌生長繁殖速率將生長曲線分四個階段：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6精選課件根據(jù)細(xì)菌生長繁殖速率將生長曲線分四個階段：緩緩慢期（延遲期、滯留適應(yīng)期）滯留適應(yīng)期特點：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）接種時的機械損傷引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7精選課件緩慢期（延遲期、滯留適應(yīng)期）滯留適應(yīng)期特點：分裂遲緩、代謝活1特點：細(xì)胞數(shù)目不增加(R=0)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。8精選課件1特點：8精選課件對數(shù)期（指數(shù)生長期）特點：（1）代謝活性強（2）世代時短而穩(wěn)定對數(shù)生長期9精選課件對數(shù)期（指數(shù)生長期）特點：對數(shù)生長期9精選課件1特點：生長速率常數(shù)最大，繁殖數(shù)>死亡數(shù)代時短，即細(xì)胞每分裂一次所需的代時G（增代時間，generationtime）或原生質(zhì)增加一倍所需的倍增時間（doublingtime）最短.成分均勻酶活力高，酶系活躍，代謝旺盛。2三個重要參數(shù)10精選課件1特點：10精選課件對數(shù)期（指數(shù)生長期）Nt=2nN0n=3.33(lgNt-lgN0)G=t/n=0.301t/(lgNt-lgN0)

n——繁殖代數(shù)G——世代時(每繁殖一代所需的時間)N0——對數(shù)生長期開始微生物數(shù)量Nt——對數(shù)生長期經(jīng)過時間t后微生物數(shù)量11精選課件對數(shù)期（指數(shù)生長期）Nt=2nN011精選課件穩(wěn)定期（最高生長量期）特點：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?12精選課件穩(wěn)定期（最高生長量期）特點：細(xì)菌數(shù)量增加率為0的原因?12精1特點：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)生長相等的動態(tài)平衡之中。菌體產(chǎn)量達(dá)到了最高點，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)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C／N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)計和研究。13精選課件1特點：3應(yīng)用13精選課件衰亡期1特點：個體死亡的速度超過新生的速度(繁殖數(shù)<死亡數(shù))，整個群體就呈現(xiàn)出負(fù)生長（R<0）。細(xì)胞形態(tài)多樣，例如會產(chǎn)生很多膨大、不規(guī)則的退化形態(tài)；有的微生物因蛋白水解酶活力的增強就發(fā)生自溶（autolysis）；有的微生物在這時產(chǎn)生或釋放對人類有用的抗生素等次生代謝產(chǎn)物；在芽抱桿菌中，芽抱釋放往往也發(fā)生在這一時期。2影響因素環(huán)境不利，分解代謝速度>>合成速度14精選課件衰亡期1特點：14精選課件什么時期菌體代謝產(chǎn)物最多什么時期細(xì)菌細(xì)胞代謝活性最強什么時候細(xì)菌細(xì)胞總數(shù)最多什么時期細(xì)菌細(xì)胞生長速度最快什么時期世代時間短而穩(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)15精選課件什么時期菌體代謝產(chǎn)物最多什么時期細(xì)菌細(xì)胞代謝活性最強什么時候五、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：一定生理狀態(tài)實驗材料提高工業(yè)生產(chǎn)效益16精選課件五、連續(xù)培養(yǎng)以一定流速輸入新鮮培養(yǎng)液并流出培

連續(xù)培養(yǎng)（continuousculture）又稱開放培養(yǎng)（openculture），是相對于上述繪制典型生長曲線時所采用的那種單批培養(yǎng)（batchculture）或密閉培養(yǎng)（closedculture）而言的。原理：通過認(rèn)識穩(wěn)定期到來，并采取相應(yīng)的有效措施：反“穩(wěn)定期”的到來。17精選課件連續(xù)培養(yǎng)（continuousculture）又稱開放培18精選課件18精選課件保持細(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)19精選課件保持細(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)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。20精選課件恒法器（turbidostat）這是根據(jù)培養(yǎng)器內(nèi)微生物的生長21精選課件21精選課件分批培養(yǎng)與連續(xù)培養(yǎng)特征的比較相同點：群體培養(yǎng)特征不同點：分批培養(yǎng)：經(jīng)歷四個時期連續(xù)培養(yǎng)：理論上，對數(shù)生長期22精選課件分批培養(yǎng)與連續(xù)培養(yǎng)特征的比較相同點：群體培養(yǎng)特征不同點：分批同步培養(yǎng)通過誘導(dǎo)或選擇，使所有細(xì)胞處于同一生長階段。低于適溫度適溫培養(yǎng)

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23精選課件同步培養(yǎng)通過誘導(dǎo)或選擇，使所有細(xì)胞處于同一生長階段。低于適溫同步培養(yǎng)生長曲線特點群體生長是一次性跳躍過程24精選課件同步培養(yǎng)生長曲線特點群體生長是一次性跳躍過程24精選課件第二節(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環(huán)境條件一定范圍的變化，影響形態(tài)生理生長繁殖溫度O2氧化還原電位水分輻射化學(xué)藥物pH影響微生物生長的主要環(huán)境因子25精選課件第二節(jié)微生物的生存因子極端環(huán)境條件對微生物的影響一、溫度1、溫度對微生物生長的影響微生物的生長溫度類型低溫型中溫型高溫型溫度對微生物生長的影響高溫：蛋白質(zhì)變性酶失活核糖體解體

致死時間、致死溫度低溫：酶活性下降、新陳代謝緩慢微生物的三種基本溫度最低生長溫度最高生長溫度最適生長溫度26精選課件一、溫度1、溫度對微生物生長的影響微生物的生長溫度類型低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。間歇滅菌法：100℃，30-60min冷卻，37℃培養(yǎng)1d反復(fù)三次27精選課件2、高溫滅菌高溫滅菌濕熱滅菌干熱滅菌：干燥條件，160℃維持3、低溫保藏菌種保存（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28精選課件3、低溫保藏菌種保存（試管斜面或孢子砂土管）食品保藏特例：流二、氧化還原電位（Eh）好氣性微生物Eh>0.1V，而以0.3-0.4v為宜兼性厭氣微生物Eh<0.1V行厭氣性呼吸Eh>0.1v行好氣呼吸厭氣性微生物Eh值—0.1V以下

29精選課件二、氧化還原電位（Eh）好氣性微生物Eh>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：0.802、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時休眠、部分出現(xiàn)細(xì)胞脫水、蛋白質(zhì)變性（多數(shù)微生物）30精選課件三、水分1、水分對微生物生長的影響：2、應(yīng)用：干燥法保存物品四、輻射輻射：能量通過空間傳遞的一種物理現(xiàn)象。

1、可見光：（400nm—800nm）對微生物的作用：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)子菌子實體形成31精選課件四、輻射輻射：能量通過空間傳遞的一種物理現(xiàn)象。2、紫外線：殺菌波長范圍：240—300nm殺菌力最強范圍：255—265nm

紫外線殺菌特點：穿透力弱，用作表面消毒或空氣滅菌32精選課件2、紫外線：紫外線殺菌特點：32精選課件

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）：殺菌作用實際應(yīng)用：（X射線、γ射線等）33精選課件3、電離輻射高能電磁波照射后發(fā)生的電離作用。電五、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34精選課件五、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、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6.8KH2PO4K2HPO435精選課件六、pH值緩沖液等克分子量七、氧氣1微生物與O2關(guān)系2厭氧菌受氧毒害機制36精選課件七、氧氣1微生物與O2關(guān)系2厭氧菌受氧毒害機制36精選課件八、化學(xué)藥物1、重金屬鹽類

殺菌機理：殺菌機理：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、有機化合物（酚、醇、醛）蛋白質(zhì)變性損傷細(xì)胞壁