微生物考研微生物的生長第一頁，共八十五頁，2022年，8月28日第一節微生物生長的測定

第二節細菌的群體生長繁殖

第三節微生物生長繁殖的控制

微生物生長的概念（與動植物生長概念的差別）微生物生長的常規測定方法（原理和操作）

細菌生長繁殖的規律（標準生長曲線）及控制技術（連續培養的概念與方法）

各種物理、化學因素對微生物生長的影響（方法／原理）

√√√第二頁，共八十五頁，2022年，8月28日二.以數量變化對微生物生長情況進行測定三.以生物量為指標測定微生物的生長一.微生物生長概述要求：掌握微生物生長的概念及常規測定方法

（原理和操作）

第一節微生物生長的測定第三頁，共八十五頁，2022年，8月28日生長growth：有機體的細胞組分與結構在量方面的增加。表現為細胞質的量不斷增加，體積加大。繁殖reproduction由于細胞分裂而引起的個體數目的增加。單細胞微生物如細菌，生長往往伴隨著細胞數目的增加。多細胞微生物（如某些霉菌）細胞數目的增加（菌絲細胞的不斷延長或分裂）如不伴隨著個體數目的增加，只能叫生長。只有通過形成無性孢子或有性孢子使得個體數目增加的過程才叫做繁殖。一般情況下，當環境條件適合時，生長與繁殖始終是交替進行的。從生長到繁殖是一個由量變到質變的過程，這個過程就是發育development。一.微生物生長概述第四頁，共八十五頁，2022年，8月28日微生物在自然界總是混雜地生活在一起，要想研究某一種微生物，必須把研究對象從混雜群體中分離出來。獲得純培養的方法稀釋倒平板法pourplatemethod涂布平板法spreadplatemethod平板劃線分離法streakplatemethod利用選擇培養基分離單細胞（單孢子）分離法純培養技術純培養(pureculture)——微生物學中把從一個細胞或一群相同的細胞經過培養繁殖而得到的后代,稱純培養.第五頁，共八十五頁，2022年，8月28日1、稀釋倒平板法2、涂布平板法操作較麻煩，對好氧菌、熱敏感菌效果不好！使用較多的常規方法，但有時涂布不均勻！第六頁，共八十五頁，2022年，8月28日3、平板劃線分離法（StreakPlate）特點：快速、方便。

分區劃線（適用于濃度較大的樣品）

連續劃線（適用于濃度較小的樣品）第七頁，共八十五頁，2022年，8月28日4、選擇培養分離抑制大多數其它微生物的生長，使待分離的微生物生長更快,數量上升直接挑取待分離的微生物的菌落獲得純培養。為了從混雜的微生物群體中分離出某種微生物，可以根據該微生物的特點，包括營養、生理、生長條件等，采用選擇培養的方法進行分離。＊利用選擇培養基進行直接分離＊富集培養第八頁，共八十五頁，2022年，8月28日利用選擇培養基分離根據所要分離的菌種的特性選用培養基：①分離真菌用馬丁氏培養基，pH偏酸；分離放線菌用高氏1號，pH中性偏堿。②根據不同菌對化學試劑的敏感性：分離放線菌，培養基中加10%酚，抑制細菌、真菌；從土壤中分離真菌，加鏈霉素，抑制細菌生長。③根據分離對象的營養特征：分離能發酵纖維素的菌株，培養基以纖維素為唯一碳源。分離固氮菌，用無氮培養基。第九頁，共八十五頁，2022年，8月28日5、單細胞（單孢子）分離法采用顯微分離法在顯微鏡下從混雜群體中直接分離單個細胞或單個個體進行培養以獲得純培養。毛細管法：用毛細管提取微生物個體，適于較大微生物顯微操作儀：用顯微針、鉤、環等挑取單個細胞或孢子小液滴法：將經過適當稀釋后的樣品制成小液滴，在顯微鏡下選取只含一個細胞的液滴來進行純培養物的分離。第十頁，共八十五頁，2022年，8月28日第一節微生物生長的測定二.以數量變化對微生物生長情況進行測定1、培養平板計數法2、膜過濾培養法3、顯微鏡直接計數法三.以生物量為指標測定微生物的生長1、比濁法2、重量法3、生理指標法在微生物學中提到的“生長”，一般均指群體生長。第十一頁，共八十五頁，2022年，8月28日1、培養平板計數法二.以數量變化對微生物生長情況進行測定測定微生物的活菌數viablecount

稀釋平板測數法diluteplatecount以CFU(colonyformingunits)表示

稀釋培養測數法（又稱最大概率法，MPNmostprobablenumber）（參見實驗教材）第十二頁，共八十五頁，2022年，8月28日2、膜過濾培養法測定含菌較少的空氣和水中的微生物數目水中的細菌總數：124個/100ml將定量的樣品通過濾膜過濾，菌體被阻留在濾膜上，取下濾膜進行培養，然后計算菌落數，可求出樣品中所含菌數。菌數低的樣品（如水）→膜過濾→培養→菌落計數第十三頁，共八十五頁，2022年，8月28日（二）以數量變化對微生物生長情況進行測定3、顯微鏡直接計數法采用細菌計數板或血球計數板，在顯微鏡下對微生物數量進行直接計數（計算一定容積里樣品中微生物的數量）。缺點：不能區分死菌與活菌；不適于對運動細菌的計數；需要相對高的細菌濃度；個體小的細菌在顯微鏡下難以觀察。第十四頁，共八十五頁，2022年，8月28日三.以生物量為指標測定微生物的生長1、比濁法在一定范圍內，菌懸液中的細胞濃度與混濁度成正比，即與光密度成正比，菌數越多，光密度越大。因此，在一定波長下測定菌懸液的光密度，就可反映菌液的濃度。2、重量法細胞干重測定：單位體積的培養液中的微生物細胞的干重。3、生理指標法①總氮量：用化學分析方法測出微生物細胞中蛋白質或氮元素的含量。②DNA含量：用熒光法測定微生物細胞中DNA含量。

③代謝活性：根據微生物生命活動的強度來估算生物量。 如單位體積培養物在單位時間內的O2消耗、糖消耗或產酸產CO2量等。特點：快速、簡便；但易受干擾。第十五頁，共八十五頁，2022年，8月28日細菌生長繁殖的規律（標準生長曲線）及控制技術（連續培養的概念與方法）

第二節細菌的群體生長繁殖第十六頁，共八十五頁，2022年，8月28日一、生長曲線一條典型的生長曲線至少可以分為

遲緩期，對數期，穩定期和衰亡期等四個生長時期第十七頁，共八十五頁，2022年，8月28日①遲緩期lagphase（滯留適應期）菌種初接入新鮮培養液內，微生物細胞需要通過自身生理機能的調節逐步適應新環境。表現為細胞數量不增加了但細胞個體體積增大，代謝活躍菌種：

繁殖速度較快的菌種的延遲期一般較短菌齡：用對數生長期的菌種接種時，其延遲期較短，甚至檢查不到延遲期接種量：一般接種量增大可縮短甚至消除延遲期（發酵工業上一般采用1/10的接種量）培養基成分：

在營養成分豐富的天然培養基上生長的延滯期比在合成培養基上生長時短；接種后培養基成分有較大變化時，會使延滯期加長，所以發酵工業上盡量使發酵培養基的成分與種子培養基接近。★影響延遲期長短的因素：第十八頁，共八十五頁，2022年，8月28日認識延遲期的特點及原因對實踐的指導意義：◆在發酵工業上需設法盡量縮短延遲期；采取的縮短lagphase的措施有：①增加接種量；（群體優勢----適應性增強）②采用對數生長期的健壯菌種；③調整培養基的成分，在種子基中加入發酵培養基的某些成分。④選用繁殖快的菌種◆在食品工業上，盡量在此期進行消毒或滅菌第十九頁，共八十五頁，2022年，8月28日②對數期logarithmicgrowthphase

細菌生長旺盛，代謝活力強。分裂速度快，菌數以指數級數增加，代時穩定。應用意義：①由于此時期的菌種比較健壯，生產上用作接種的最佳菌齡；②發酵工業上盡量延長該期，以達到較高的菌體密度③食品工業上盡量使有害微生物不能進入此期④是生理代謝及遺傳研究或進行染色、形態觀察等的良好材料。第二十頁，共八十五頁，2022年，8月28日在對數生長期內，細菌數目的增加是按指數級數增加的，即20→21→22→23……2n

這里的指數n為細菌分裂的次數或者增殖的代數，也就是一個細菌繁殖n代產生2n

個細菌。如果在對數期開始時間t1的菌數為x1，繁殖n代后到對數期后期t2的菌數為x2，則代時(Generationtime，G)（即每增加一代所需要的時間）

G=（t2-t1）/n 先求代數n 由于x2=x1·2n lgx2=lgx1+nlg2； n=（lgx2-lgx1）/lg2 n=3.3·lg(x2/x1)

G=（t2-t1）/3.3·lg(x2/x1)

第二十一頁，共八十五頁，2022年，8月28日例如：在一細菌培養液中第一次測得的細菌數為104/ml，經過培養4h后，又測得菌液中的細菌數為108/ml，求此菌的世代時間和在此時間內繁殖的代數。根據公式：G=（t2-t1）/3.3·lg(x2/x1)t2-t1=（4-0）×60min=240min

x2=108x1=104

lg(x2/x1)=lg108~lg104=8-4=4代入上式G=240/3.3×4=240/13.2=18min即在上述培養液中，世代時間為18min。細菌繁殖代數n=(t2-t1)/G=240/18=13.3繁代。第二十二頁，共八十五頁，2022年，8月28日③穩定期(stationaryphase)又稱恒定期或最高生長期。處于穩定期的微生物，新增殖的細胞數與老細胞的死亡數幾乎相等，整個培養物中二者處于動態平衡，此時生長速度，又逐漸趨向零。在一定容積的培養基中，細菌為什么不能按對數期的高速率無限生長呢?這是由于對數期細菌活躍生長引起周圍環境條件條件發生了一系列變化，某些營養物質消耗，有害代謝產物的積累，以及諸如pH、氧化還原電位、溫度等的改變，限制了菌體細胞繼續以高速度進行生長和分裂。

第二十三頁，共八十五頁，2022年，8月28日穩定期的細胞內開始積累貯藏物，如肝糖、異染顆粒、脂肪粒等，大多數芽孢細菌也在此階段形成芽孢。如果為了獲得大量菌體，就應在此階段收獲，因這時細胞總數量最高。這一時期也是發酵過程積累代謝產物的重要階段，某些放線菌抗生素的大量形成也在此時期。穩定期的微生物，在數量上達到了最高水平，對于發酵生產來說，一般在穩定期的后期產物積累達到高峰，是最佳的收獲時期。應用意義：1）發酵生產形成的重要時期（抗生素、氨基酸等），生產上應盡量延長此期，提高產量，措施如下：補充營養物質（補料）調pH

調整溫度2）穩定期細胞數目及產物積累達到最高。第二十四頁，共八十五頁，2022年，8月28日④衰亡期(declinephase)細菌死亡率逐漸增加，群體中活菌數目急劇下降，出現了“負生長”。其中有一段時間，活菌數呈幾何級數下降，故有人稱之為“對數死亡階段”。這一階段的細胞，有的開始自溶，產生或釋放出一些產物，如氨基酸、轉化酶、外肽酶或抗生素等。菌體細胞也呈現多種形態，有時產生畸形，細胞大小懸殊，有的細胞內多液泡，革蘭氏染色反應的陽性菌變成陰性反應等。第二十五頁，共八十五頁，2022年，8月28日不是所有細胞均處于完全相同的生理狀態，因此，在細菌生長的整個周期，細菌數和培養時間，往往是一條緩慢上升以后又逐漸下降的曲線。認識和掌握細菌生長曲線，對發酵生產的指導意義：1）計算生長速率和代時；2）不同生長期的細胞在結構和生理上可能有很大差別，了解生長曲線，就能根據需要進取樣和收獲；3）不同的生長期理化因子對微生物的影響可能不同。對數生長期的細胞較為一致，因此常用于研究細胞的新陳代謝。第二十六頁，共八十五頁，2022年，8月28日三、連續培養（continuousculture）分批培養（batchculture）：將微生物置于一定容積的定量的培養基中培養，培養基一次性加入。不再補充和更換，最后一次性收獲。連續培養（continuousculture）：在微生物培養的過程中，不斷供給新鮮的營養液，同時排除含菌體及代謝產物的發酵液，讓培養的微生物長時間地處于對數生長期。連續培養理論基礎：基于對典型生長曲線中穩定期形成原因的認識，采取相應有效措施推遲其來臨，從而發展出連續培養技術。第二十七頁，共八十五頁，2022年，8月28日原理：當微生物在單批培養方式下生長達到對數期后期時，一方面以一定的速度流進新鮮培養基并攪拌，另一方面以溢流方式流出培養液，使培養物達到動態平衡，其中的微生物就能長期保持對數期的平衡生長狀態和穩定的生長速率。單批培養恒濁法恒化法單批培養 連續培養 時間連續流入新鮮培養液lg細胞數（個/ml）連續培養連續培養原理第二十八頁，共八十五頁，2022年，8月28日概念：通過調節培養基流速，使培養液濁度保持恒定的連續培養方法。原理：調節新鮮培養基流入的速度和培養物流出的速度來維持菌濃度不變,即濁度不變。采用光電裝置檢測培養容器中的濁度，當濁度高時，使新鮮培養基的流速加快，濁度降低，則減慢培養基的流速。特點：基質過量，微生物始終以最高速率進行生長；但工藝復雜，煩瑣。連續培養技術——恒濁連續培養使用范圍：用于生產大量菌體、生產與菌體生長相平行的某些代謝產物，如乳酸、乙醇等。第二十九頁，共八十五頁，2022年，8月28日連續培養技術——恒化連續培養概念：以恒定流速使營養物質濃度恒定并保持細菌生長速率恒定，使微生物始終在低于其最高生長速率下進行生長繁殖的方法。

原理：通過控制某一種營養物濃度（如碳、氮源、生長因子等），使其始終成為生長限制因子，而達到控制培養液流速保持不變，細菌的生長速率將取決于限制性因子的濃度。特點：維持營養成分的亞適量，控制微生物生長速率。菌體生長速率恒定，菌體均一、密度穩定，產量低于最高菌體產量。應用范圍：實驗室科學研究第三十頁，共八十五頁，2022年，8月28日裝置控制對象培養基培養基流速生長速率產物應用范圍恒濁器菌體密度（內控制）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物生產為主恒化器培養基流速（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驗室為主恒濁器恒化器的比較第三十一頁，共八十五頁，2022年，8月28日連續發酵（continuousfermentation）連續培養在生產上的應用，相對于單批發酵而言。優點：缺點：連續發酵的生產時間受以上因素限制，一般只能維持數月~1年。

縮短發酵周期，提高設備利用率；便于自動控制；降低動力消耗及體力勞動強度；產品質量較穩定。雜菌污染菌種退化營養物利用率低于單批培養第三十二頁，共八十五頁，2022年，8月28日在分批培養中，各個細胞的生理狀態、代謝活動并不完全一樣。為了解決這一問題，就必須設法使群體處于同一發育階段，使群體和個體行為變得一致，因而發展了單細胞的同步培養技術。同步培養法synchronousculture

：能使培養的微生物處于比較一致的生長發育階段上的培養方法。同步生長的概念：一個細胞群體中各個細胞都在同一時間進行分裂的狀態，稱為同步生長（synchronousgrowth），進行同步分裂的細胞稱為同步細胞。同步細胞群體在任何一時刻都處在細胞周期的同一相，彼此間形態、生化特征都很一致，因而是細胞學、生理學和生物化學等研究的良好材料。四、同步培養第三十三頁，共八十五頁，2022年，8月28日獲得同步生長的方法：獲得同步生長的方法主要有兩類：環境條件誘導法：變換溫度、光線、培養基等，造成與正常細胞周期不同的周期變化。選擇法：選擇性過濾、梯度離心。物理方法，隨機選擇，不影響細胞代謝。第三十四頁，共八十五頁，2022年，8月28日機械法又稱選擇法微生物的子細胞與成熟細胞，通過機械法就可使它們在一定程度上分開來。然后用同樣大小的細胞進行培養便可獲得同步培養物。

離心沉降分離法過濾分離法硝酸纖維薄膜法機械法同步培養物是在不影響細菌代謝的情況下獲得的，因而菌體的生命活必然較為正常。局限性：有些微生物即使在相同的發育階段，個體大小也不一致，甚至差別很大，這樣的微生物不宜采用這類方法。第三十五頁，共八十五頁，2022年，8月28日Helmstetter-Cummings法原理：一些細菌細胞會緊緊粘附于硝酸纖維微孔濾膜上。步驟：菌懸液通過微孔濾膜，細胞吸附其上；反置濾膜，以新鮮培養液通過濾膜，洗掉浮游細胞；除去起始洗脫液后就可以得到剛剛分裂下來的新生細胞，即為同步培養。第三十六頁，共八十五頁，2022年，8月28日調整生理條件的同步法（誘導法）溫度調整法將微生物的培養溫度控制在亞適溫度條件下一段時間，使細胞的生長在分裂前不久的階段稍微受到抑制，然后將培養溫度提高或降低到最適生長溫度，大多數細胞就會進行同步分裂。營養條件調整法即控制營養物的濃度或培養基的組成以達到同步生長。例如限制碳源或其他營養物，使細胞只能一次分裂而不能繼續生長，從而獲得了剛分裂的細胞群體，然后再轉入適宜的培養基中，它們例進入了同步生長。用最高穩定期的培養物接種抑制DNA合成法利用代謝抑制劑阻礙DNA合成相當一段時間，然后再解除其抑制，也可達到同步化的目的。試驗證明：氨甲蝶呤、5-氟脫氧尿苷、羥基尿素、胸腺苷、脫氧腺苷和脫氧鳥苷等，對細胞DNA合成的同步化均有作用。

第三十七頁，共八十五頁，2022年，8月28日機械法對細胞正常生理代謝影響很少；而誘導同步分裂雖然方法多，應用廣，但對正常代謝有時有影響，而且對其誘導同步化的生化基礎了解很少。必須根據待試微生物的形態、生理性狀來選擇適當的方法。同步生長的時間，因菌種和條件而變化，由于同步群體的個體差異，同步生長不能無限地維持，往往會逐漸破壞，最多能維持2~3個世代，又逐漸轉變為隨機生長，即非同步化。第三十八頁，共八十五頁，2022年，8月28日第三節真菌的生長

一、菌絲的生長繁殖

菌絲的生長是頂端生長，菌絲各個部分都有極性之分，即位于前端的為幼齡菌絲，位于后面的為老齡菌絲。菌絲生長與營養有關，營養豐富則分支點與菌絲生長頂端的距離短，即分支多而頻繁；營養貧乏分支點同菌絲生長頂端距離長，即分支少。菌絲在固體培養基或在液體培養中靜止培養時形成菌落，在液體培養中振蕩培養時則形成菌絲球。第三十九頁，共八十五頁，2022年，8月28日二、孢子生長

無性孢子繁殖孢子的生長包括:孢子腫脹（外源腫脹，不需營養；內源腫脹，需要營養）萌發管形成菌絲生長。有性孢子繁殖第一階段是質配（plasmogamy）第二階段為核配（karyogamy）第三階段是減數分裂（meiosis）第四十頁，共八十五頁，2022年，8月28日絲狀微生物的群體生長絲狀微生物的純培養采用孢子接種，在液體培養基中震蕩培養或深層通氣加攪拌培養，菌絲體通過斷裂繁殖不形成產孢結構。可以用菌絲干重作為衡量生長的指標，即以時間為橫坐標，以菌絲干重為縱坐標，繪制生長曲線。可分為三個階段：1、生長停滯期2、迅速生長期3、衰退期第四十一頁，共八十五頁，2022年，8月28日1、生長停滯期:造成生長停滯的原因一是孢子萌發前真正的停滯狀態，另一種是生長已經開始，但還無法測定。2、迅速生長期:菌絲體干重迅速增加，其立方根與時間呈直線關系，菌絲干重不以幾何級數增加，沒有對數生長期。生長主要表現在菌絲尖端的伸長和出現分支、斷裂等，此時期的菌體呼吸強度達到高峰，有的開始積累代謝產物。3、衰退期:菌絲體干重下降，到一定時期不再變化。大多數次級代謝產物在此期合成，大多數細胞都出現大的空泡。有些菌絲體還會發生自溶菌絲體，這與菌種和培養條件有關。絲狀微生物的群體生長第四十二頁，共八十五頁，2022年，8月28日第四節微生物生長繁殖的控制控制（有害）微生物的生長速率或消滅不需要的微生物，在實際應用中具有重要的意義。抑制(Inhibition)：生長停止，但不死亡；死亡(Death)：生長能力不可逆喪失；防腐(Antisepsis)：防止或抑制霉腐微生物在食品等物質上的生長；化療(Chemotherapy)：殺死或抑制宿主體內的病原微生物；消毒(Disinfection)：殺死或滅活病原微生物（營養體細胞）；滅菌(Sterilization)：殺死包括芽孢在內的所有微生物；第四十三頁，共八十五頁，2022年，8月28日防腐antisepsis一種抑菌作用，利用某些理化因子，使物體內外的微生物暫時處于不生長繁殖但又未死亡的狀態。這是一種防止食品腐敗和其他物質霉變的技術措施。如低溫、干燥、鹽腌、糖漬等等。消毒disinfection是指殺死或消除所有病原微生物的措施，可達到防止傳染病傳播的目的。例如將物體煮沸10min，就可殺死病原菌的營養體，但絕非殺死所有的芽孢，常用于牛奶、食品以及某些物體表面的消毒。利用消毒劑（disinfectant），也可進行皮膚、體膜或體內的處理。第四十四頁，共八十五頁，2022年，8月28日滅菌sterilization是指用物理或化學因子，殺滅物體中的所有活微生物，包括最耐熱的細菌芽孢。這是一種徹底的殺菌措施。通過滅菌的物品不再存在任何有生命的有機體。化學治療chemotherapy是指利用某些具有選擇毒性的化學藥物(如磺胺)或抗生素，對生物體的深部感染進行治療，可以有效地消除宿主體內的病原體，但對宿主卻沒有或基本上沒有損害。第四十五頁，共八十五頁，2022年，8月28日一、控制微生物的化學物質化學物質的抗微生物能力的測定液體培養法最低抑制濃度（minimuminhibitoryConcentration（MIC））實驗平板培養法抑菌圈（zoneofinhibition）試驗第四十六頁，共八十五頁，2022年，8月28日微生物生長繁殖的控制一、控制微生物的化學物質抗微生物劑抑菌：抑菌劑(Bacteriostaticagent)殺菌殺菌劑(Bactericide)溶菌劑(Bacteriolysis)待測化學物質對數生長培養物定時測定總菌數和活菌數第四十七頁，共八十五頁，2022年，8月28日類型名稱及使用方法作用原理應用范圍醇類70%—75%乙醇脫水、蛋白質變性皮膚、器皿醛類0.5%—10%甲醛2%戊二醛（pH=8）36%甲醛溶液（6ml/m3）＋高錳酸鉀適量產氣熏蒸蛋白質變性房間、物品消毒（不適合食品廠）酚類3%—5%石炭酸0.5—1%2%來蘇兒3%—5%來蘇兒破壞細胞膜、蛋白質變性桌面、地面、器具皮膚消毒皮膚地面、器具氧化劑0.1%高錳酸鉀3%過氧化氫0.2%—0.5%過氧乙酸氧化蛋白質活性基團，酶失活皮膚、尿道、水果、蔬菜皮膚、物品表面皮膚、塑料、玻璃、人造纖維、水果、蔬菜等常用的消毒防腐劑及其應用

第四十八頁，共八十五頁，2022年，8月28日常用的消毒防腐劑及其應用類型名稱及使用方法作用原理應用范圍重金屬鹽類0.05%—0.1%升汞2%紅汞0.1%—1%硝酸銀0.1%—0.5%硫酸銅蛋白質變性、酶失活變性、沉淀蛋白蛋白質變性、酶失活非金屬器皿皮膚、粘膜、傷口皮膚、新生兒眼睛防治植物病害表面活性劑0.05%—0.1%新潔爾滅0.05%—0.1%杜滅芬蛋白變性、破壞細胞膜皮膚、粘膜、器械皮膚、金屬、棉織品、塑料鹵素及其化合物0.2—0.5mg/L氯氣10%—20%漂白粉0.5%—1%漂白粉2.5%碘酒破壞細胞膜、蛋白質飲水、游泳池水地面和廁所消毒

水、空氣及飲水消毒皮膚染料2%—4%龍膽紫與蛋白質的羧基結合皮膚、傷口酸類

0.1%苯甲酸

0.1%山梨酸食品防腐食品防腐第四十九頁，共八十五頁，2022年，8月28日（一）抗代謝類藥物（生長因子類似物）:概念：有些化合物在結構上與生物體所必需的代謝物很相似，以致于可以和特定的酶結合，從而阻礙酶的功能，干擾代謝的正常進行，這些物質叫抗代謝物，用于疾病治療，稱抗代謝類藥物，如：磺胺類藥物。機理：作為細菌細胞基本生長因子的競爭性抑制劑（與相應酶競爭性結合）而阻止微生物對生長因子的利用，因而可以抑制微生物的生長。只有當正常代謝產物的量少或不存在時，抗代謝物才有用。種類：磺胺藥——對氨基本甲酸

；

6-巰基嘌呤——嘌呤；

5-甲基色氨酸——氨基酸；異煙肼——吡哆醇。第五十頁，共八十五頁，2022年，8月28日上次課知識點回顧1、微生物生長量的測定2、細菌純培養生長曲線3、分批培養與連續培養（恒化法與恒濁法）4、微生物生長的控制。第五十一頁，共八十五頁，2022年，8月28日第三節微生物生長繁殖的控制一、控制微生物的化學物質抗微生物劑非選擇性（對所有細胞均有毒性）有選擇性（對病原微生物毒性更強）消毒劑(Disinfectant)防腐劑(Antisepsis)抗代謝藥物抗生素中草藥有效成分（化學治療劑）第五十二頁，共八十五頁，2022年，8月28日二.化學治療劑對微生物的作用

能直接干擾病原微生物的生長繁殖并可用于治療感染性疾病的化學藥物。它能選擇性地作用于病原微生物新陳代謝的某個環節，使其生長受到抑制或致死。抗代謝藥物抗生素中草藥有效成分化學治療劑種類第五十三頁，共八十五頁，2022年，8月28日（一）抗代謝物磺胺藥物是最早發現，也是最常見的化學治療劑，抗菌譜廣，能治療多種傳染性疾病。大多數革蘭氏陽性細菌（如肺炎球菌、溶血性鏈球菌等）某些革蘭氏陰性細菌（如痢疾桿菌、腦膜炎球菌、流感桿菌等）對放線菌也有一定的作用。1934年，德國I.G.Farben染料廠的G.Domagkprontosil在體內轉化成了具有抑菌作用的磺胺G.Domagk因發明第一種治療微生物疾病的“神藥”獲得了1939年的諾貝爾生理和醫學獎一種紅色染料（prontosil），白鼠靜脈注射可治療因鏈球菌引起的感染，但在體外卻無作用。1935年，進一步證明prontosil對人的鏈球菌病也有效。第五十四頁，共八十五頁，2022年，8月28日

二氫蝶啶

+對氨基苯甲酸二氫葉酸四氫葉酸

磺胺藥核酸合成二氫葉酸合成酶二氫葉酸還原酶磺胺藥作用機理：細菌需要利用對氨基苯甲酸合成生長所需的葉酸：磺胺對人體無毒性，因為人缺乏從對氨基苯甲酸合成葉酸的相關酶----二氫葉酸合成酶，不能用外界提供的對氨基苯甲酸自行合成葉酸，而必須直接利用葉酸為生長因子進行生長。磺胺是對氨基苯甲酸的結構類似物，在一定條件下它們竟爭性地與二氫葉酸合成酶結合，阻止或取代了PABA進入葉酸分子中，從而阻止了葉酸的合成。（PABA）第五十五頁，共八十五頁，2022年，8月28日抗代謝物與抗代謝類藥物有些化合物在結構上與生物體所必需的代謝物很相似，以致可以和特定的酶結合，從而阻礙酶的功能，干擾代謝的正常進行，這些物質叫抗代謝物，用于疾病治療，稱抗代謝類藥物。機理：作為細菌細胞基本生長因子的競爭性抑制劑（與相應酶競爭性結合）而阻止微生物對生長因子的利用，因而可以抑制微生物的生長。第五十六頁，共八十五頁，2022年，8月28日（二）抗生素概念：微生物在其生命過程中產生的一類低分子量代謝產物，在很低濃度下就能抑制或殺死其它微生物的生長。最小抑制濃度（MinimalInhibitoryConcentration,MIC）表示抗生素的抗菌活性，單位是g/ml.抗菌譜：抗生素的作用范圍。廣譜抗生素：對多種微生物有作用（如土霉素、四環素）窄譜抗生素：僅對某一類微生物有作用（如多粘菌素）第五十七頁，共八十五頁，2022年，8月28日抗生素的作用機理1）作用于細胞壁青霉素類、頭孢菌素類、桿菌肽、環絲氨酸、萬古霉素；多氧霉素2）干擾細胞膜功能多粘菌素、短桿菌素；制霉菌素、兩性霉素；纈氨霉素、莫能菌素；殺螨素。3）作用于蛋白質合成卡那霉素、鏈霉素、四環素等主要作用于30S亞基；氯霉素、林可霉素、紅霉素等則作用于50S亞基。4）抑制核酸復制與轉錄絲裂霉素C(自力霉素)、博萊霉素(爭光霉素)、放線菌素D(更生霉素)、蒽環類；新生霉素、香豆霉素；喹諾酮類；利福霉素5）作用于能量代謝系統抗霉素、寡霉素第五十八頁，共八十五頁，2022年，8月28日微生物的抗藥性：①使抗生素向無活性的形式轉化；②抗生素作用靶位的修飾；③微生物對抗生素通透性的改變；④主動外排系統的產生。第五十九頁，共八十五頁，2022年，8月28日二、控制微生物的物理因素殺滅或抑制微生物的物理因素溫度輻射過濾滲透壓干燥超聲波第六十頁，共八十五頁，2022年，8月28日一、溫度對微生物生長的影響（一）微生物生長的溫度類型第六十一頁，共八十五頁，2022年，8月28日低溫型微生物psychrophiles可分為專性嗜冷和兼性嗜冷兩種。冷藏食物的腐敗往往由這類微生物引起。分布：地球兩極5℃左右的海洋中1~2℃的海洋深處冷泉機理：細胞內的酶在低溫下仍能有效地發揮作用；細胞膜中不飽和脂肪酸含量較高，細胞膜在低溫下仍保持半流動狀態，從而能進行活躍的物質代謝。第六十二頁，共八十五頁，2022年，8月28日中溫型微生物mesophiles又可分為室溫性微生物和體溫性微生物。室溫性微生物適于20~30℃生長，如土壤微生物、植物病原微生物。主要為腐生或植物寄生，存在植物或土壤中。體溫性微生物多為人及溫血動物的病原菌，最適生長溫度與其宿主體溫相近，在25~40℃之間，人體寄生菌為37℃左右。第六十三頁，共八十五頁，2022年，8月28日高溫型微生物themophiles適于在45~50℃以上的溫度中生長，常見類群有Bacillus、Methanobacterium等，常給罐頭工業、發酵工業帶來麻煩。分布：局限于堆肥、溫泉、火山等。耐高溫的原因：菌體內的酶和蛋白質對熱更穩定；核糖體和其他成分對高溫也具較大的抗性；細胞膜中飽和脂肪酸含量高，使膜在高溫下能保持其穩定性并具正常的功能。第六十四頁，共八十五頁，2022年，8月28日不同微生物的致死溫度不同，同一菌種不同菌株或不同菌齡，其抗熱性也可能不同：一般幼齡的比老齡的對熱敏感。一般原核生物能在比真核生物更耐高溫；非光合微生物能在比光合微生物耐溫；噬菌體較其宿主細胞抗熱；放線菌和霉菌孢子比營養細胞的抗熱性強；細菌芽孢抗熱性最強。

第六十五頁，共八十五頁，2022年，8月28日

高溫殺菌干熱滅菌①焚燒滅菌法此法滅菌徹底，迅速簡便，但使用范圍有限。常用于接種工具、污染物品以及實驗動物尸體等廢棄物的處理。②干熱滅菌法160~170℃處理2h主要在干燥箱中利用熱空氣進行滅菌,只適用于玻璃器皿、金屬用具等耐熱物品的滅菌。其優點是可保持物品干燥。第六十六頁，共八十五頁，2022年，8月28日濕熱滅菌①煮沸消毒法在水中煮沸15min以上，可殺死細菌的所有營養細胞和部分芽孢。這種方法適用于注射器、解剖用具等的消毒。②高壓蒸汽滅菌法

√是實驗室及生產中常用的滅菌方法。加壓則可提供高于100℃的蒸汽，熱穿透力強，可迅速引起蛋白質凝固變性。所以高壓蒸汽滅菌在濕熱滅菌法中效果最佳、應用較廣。一般培養基、各種緩沖溶液、玻璃器皿等，常采用1kg/cm2(121℃)處理15~30min即可達到滅菌的目的。第六十七頁，共八十五頁，2022年，8月28日③間歇滅菌法常壓下100℃處理15~30min，以殺死其中的營養細胞。冷卻后，置于一定溫度(28~37℃)保溫過夜，使其中可能殘存的芽孢萌發營養細胞，再以同樣方法加熱處理。如此反復三次，可殺滅所有芽孢和營養細胞，以達到滅菌的目的。此法的缺點是滅菌比較費時，一般只用于不耐熱的藥品、營養物、特殊培養基等的滅菌。在缺乏高壓蒸汽滅菌設備時亦可用于一般物品的滅菌。

④巴斯德消毒法即用較低的溫度處理牛奶、酒類等飲料，以殺死其中的病原菌如結核桿菌、傷寒桿菌等，但又不損害營養與風味。如用62~63℃則處理30min，若以71℃，只需15min。處理后的物品應迅速冷卻至10℃左右即可飲用。這種方法只能殺死大多數腐生菌的營養體而對芽孢無損害。此法是基于結核桿菌的致死溫度62℃15min而規定的。

第六十八頁，共八十五頁，2022年，8月28日微生物的致死溫度在一定時間內（如10min）殺死微生物所需要的最低溫度稱為微生物的致死溫度。生物的致死時間在一定溫度下殺死微生物所需要的最短時間稱為微生物的致死時間。溫度愈高，致死時間愈短。D值decimusvalue在特定溫度下使微生物菌數減少10倍所需的時間。第六十九頁，共八十五頁，2022年，8月28日◆影響膜表面電荷的性質及膜的通透性，進而影響對物質的吸收能力。◆改變酶活、酶促反應的速率及代謝途徑◆影響培養基中營養物質的吸收或有毒物質的毒性。二、pH值與微生物生長的相互影響（一）環境pH值對微生物生長的影響第七十頁，共八十五頁，2022年，8月28日微生物的生長pH值范圍極廣，但是絕大多數種類都生活在pH5.0~9.0之間。細菌、藻類、原生動物 最適pH為6.5~7.5放線菌 最適pH7.5~8.0霉菌、酵母 最適pH5~6（二)不同微生物對pH要求不同第七十一頁，共八十五頁，2022年，8月28日同一種微生物在其不同的生長階段和不同的生理生化過程中，對pH值的要求也不同。在發酵工業中，控制pH值尤其重要。

微生物 生長最適pH 合成抗生素最適pH灰色鏈霉菌 6.3~6.9 6.7~7.3紅霉素鏈霉菌 6.6~7.0 6.8~7.3產黃青霉 6.5~7.2 6.2~6.8金霉素鏈霉菌 6.1~6.6 5.9~6.3龜裂鏈霉菌 6.0~6.6 5.8~6.1灰黃青霉 6.4~7.0 6.2~6.5（三）生長的最適pH值與發酵的最適pH值第七十二頁，共八十五頁，2022年，8月28日同一種微生物在不同的生長階段和不同生理生化過程中，對環境pH值要求不同。例如：丙酮丁醇梭菌

在pH值=5.5—7.0時，以菌體生長為主在pH值=4.3—5.3時，進行丙酮丁醇發酵同一種微生物由于環境pH值不同，可能積累不同的代謝產物。例如：黑曲霉pH值=2-2.5時，有利于合成檸檬酸，只產少量草酸時，以菌體生長為主pH值在7左右時，合成草酸為主，只產少量檸檬酸第七十三頁，共八十五頁，2022年，8月28日可利用微生物對pH要求的不同，控制雜菌的污染。無機酸如硫酸、鹽酸等殺菌力雖強，但腐蝕性大；某些有機酸如苯甲酸可用作防腐劑；酸菜、飼料青貯則是利用乳酸菌發酵產生的乳酸抑制腐敗性微生物的生長。強堿可用作殺菌劑，但由于其毒性大，用途局限于對排泄物及倉庫、棚舍等環境的消毒。強堿對G+與病毒比對G-作用強。結核分枝桿菌抗堿力特強。第七十四頁，共八十五頁，2022年，8月28日根據微生物與氧的關系,可把它們分為幾種類群:

專性好氧菌好氧菌

微好氧菌兼性厭氧菌耐氧厭氧菌

厭氧菌專性厭氧菌三、氧氣對微生物生長的影響第七十五頁，共八十五頁，2022年，8月28日專性好氧菌（strictaerobe）必須在有分子氧的條件下才能生長。在有氧或無氧條件下均能生長，但有氧情況下生長得更好，在有氧時靠呼吸產能，無氧時經發酵或無氧呼吸產能。微好氧菌（microaerophilicbacteria）只能較低的氧分壓下才能正常生長，通過呼吸鏈并以氧為最終氫受體而產能。兼性好氧菌（facultativeaerobe）耐氧菌（aerotolerantanaerobe）可在分子氧存在下進行