第五章微生物的生長繁殖與生存因子第一節微生物的生長繁殖第二節微生物的生存因子第三節其他不利環境因子對微生物的影響第四節微生物與微生物之間的關系第五節菌種的退化、復壯與保藏1精選課件第五章微生物的生長繁殖與生存因子第一節微生物的生長繁殖1第一節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境條件下，不斷吸收營養物質，按照自己的代謝方式進行新陳代謝活動。正常情況下，同化作用大于異化作用，微生物的細胞不斷迅速增長，這叫做生長。當細胞個體生長到一定程度時，由一個親代細胞分裂為兩個大小、形狀與親代細胞相似的子細胞，使得個體數目增加，這是單細胞微生物的繁殖。從生長到繁殖這個由量變到質變的過程叫發育。細菌兩次分裂之間的時間，稱為世代時間。2精選課件第一節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法血球計數法測體積稱干重比濁法生理指標法直接法間接法液體稀釋法平板菌落計數法二、測繁殖數二、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法測體積比濁法直接法液體稀釋法二、一、細菌的個體生長和同步生長1、同步培養（synchronousculture）：即設法使群體中的所有細胞盡可能都處于同樣細胞生長和分裂同期中，然后分析此群體的各種生物化學特征，從而了解單個細胞所發生的變化。2、同步生長（synchronousgrowth）：通過同步培養而使細胞群體處于分裂步調的狀態，就稱同步生長。4精選課件一、細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基中隔一定時間取樣，計算菌數，以菌數的對數為縱坐標，生長時間為橫坐標作圖。包括延滯期、指數期、穩定期和衰亡期等四個時期R(生長速率常數)=分裂次數(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細菌生長繁殖速率將生長曲線分四個階段：緩慢期對數期穩定期衰亡期四、細菌分批培養群體生長規律6精選課件根據細菌生長繁殖速率將生長曲線分四個階段：緩緩慢期（延遲期、滯留適應期）滯留適應期特點：分裂遲緩、代謝活躍。產生原因：（2）細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期長短的因素1、培養基成分2、接種物菌齡3、接種量7精選課件緩慢期（延遲期、滯留適應期）滯留適應期特點：分裂遲緩、代謝活1特點：細胞數目不增加(R=0)細胞長、大代謝旺盛(RNA含量增加)誘導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。種子培養基成分：接種到營養豐富的天然培養基中的微生物，要比接種到營養單調的組分培養基中的延滯期短。8精選課件1特點：8精選課件對數期（指數生長期）特點：（1）代謝活性強（2）世代時短而穩定對數生長期9精選課件對數期（指數生長期）特點：對數生長期9精選課件1特點：生長速率常數最大，繁殖數>死亡數代時短，即細胞每分裂一次所需的代時G（增代時間，generationtime）或原生質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10精選課件1特點：10精選課件對數期（指數生長期）Nt=2nN0n=3.33(lgNt-lgN0)G=t/n=0.301t/(lgNt-lgN0)

n——繁殖代數G——世代時(每繁殖一代所需的時間)N0——對數生長期開始微生物數量Nt——對數生長期經過時間t后微生物數量11精選課件對數期（指數生長期）Nt=2nN011精選課件穩定期（最高生長量期）特點：1、細菌數量增加率為0。2、部分細菌大量積累代謝產物。細菌數量增加率為0的原因?12精選課件穩定期（最高生長量期）特點：細菌數量增加率為0的原因?12精1特點：細胞數目不增加（R=0），即處于新繁殖的細胞數與衰亡的細胞數相等，或正生長與負生長相等的動態平衡之中。菌體產量達到了最高點，而且菌體產量與營養物質的消耗間呈現出一定的比例關系細胞長、大代謝旺盛(RNA含量增加)誘導酶迅速合成對不良條件敏感，抵抗力降低2穩定期到來的原因主要是：營養物尤其是生長限制因子的耗盡；營養物的比例失調，如C／N比值不合適；酸、醇、毒素或H20等有害代謝產物的累積；pH、氧化還原勢等物化條件越來越不適宜。3應用

穩定期是以生產菌體或與菌體生長相平行的代謝產物，例如單細胞蛋白、乳酸等為目的的一些發酵生產的最佳收獲期，也是對某些生長因子例如維生素和氨基酸等進行生物測定的必要前提。此外，由于對穩定期到來的原因進行研究，還促進了連續培養技術的設計和研究。13精選課件1特點：3應用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<死亡數)，整個群體就呈現出負生長（R<0）。細胞形態多樣，例如會產生很多膨大、不規則的退化形態；有的微生物因蛋白水解酶活力的增強就發生自溶（autolysis）；有的微生物在這時產生或釋放對人類有用的抗生素等次生代謝產物；在芽抱桿菌中，芽抱釋放往往也發生在這一時期。2影響因素環境不利，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物最多什么時期細菌細胞代謝活性最強什么時候細菌細胞總數最多什么時期細菌細胞生長速度最快什么時期世代時間短而穩定對數生長期最高生長量最高生長量對數生長期對數生長期小結15精選課件什么時期菌體代謝產物最多什么時期細菌細胞代謝活性最強什么時候五、連續培養以一定流速輸入新鮮培養液并流出培養物，確保流出的老菌數等于新增殖數，使培養保持對數生長的過程。優點：一定生理狀態實驗材料提高工業生產效益16精選課件五、連續培養以一定流速輸入新鮮培養液并流出培

連續培養（continuousculture）又稱開放培養（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（batchculture）或密閉培養（closedculture）而言的。原理：通過認識穩定期到來，并采取相應的有效措施：反“穩定期”的到來。17精選課件連續培養（continuousculture）又稱開放培18精選課件18精選課件保持細菌培養液濁度恒濁培養三、連續培養保持細菌培養液營養物質濃度恒化培養19精選課件保持細菌培養液濁度恒濁培養三、連續培養保持細菌培養液營養物質恒法器（turbidostat）這是根據培養器內微生物的生長密度，并借光電控制系統來控制培養液流速，以取得菌體密度高、生長速度恒定的微生物細胞的連續培養器。在恒濁器中的微生物，始終能以最高生長速率進行生長，并可在允許范圍內控制不同的菌體密度。恒化器（chemostat或bactosen）與恒濁器相反，恒化器是一種設法使培養液流速保持不變，并使微生物始終在低于其最高生長速率條件下進行生長繁殖的一種連續培養裝置。20精選課件恒法器（turbidostat）這是根據培養器內微生物的生長21精選課件21精選課件分批培養與連續培養特征的比較相同點：群體培養特征不同點：分批培養：經歷四個時期連續培養：理論上，對數生長期22精選課件分批培養與連續培養特征的比較相同點：群體培養特征不同點：分批同步培養通過誘導或選擇，使所有細胞處于同一生長階段。低于適溫度適溫培養

2、選擇法：濾膜過濾1、誘導法：控制溫度、培養基成分等獲得同步培養的方法硝酸纖維薄膜法23精選課件同步培養通過誘導或選擇，使所有細胞處于同一生長階段。低于適溫同步培養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精選課件第二節微生物的生存因子極端環境條件對微生物的影響死亡環境條件一定范圍的變化，影響形態生理生長繁殖溫度O2氧化還原電位水分輻射化學藥物pH影響微生物生長的主要環境因子25精選課件第二節微生物的生存因子極端環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，水加熱蒸發形成高壓的同時產生高溫。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1d反復三次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、部分出現細胞脫水、蛋白質變性（多數微生物）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，光線被細胞內色素吸收，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生的電離作用。電離輻射對微生物的作用：糧食、果蔬、畜禽產品、飲料以及衛生材料殺菌處理低劑量（500倫琴）：促進生長、誘發變異高劑量（10萬倫琴）：殺菌作用實際應用：（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生的電離作用。電五、溶解氧根據微生物與分子氧的關系，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系（2）兼性厭氧微生物與氧的關系34精選課件五、溶解氧根據微生物與分子氧的關系，將微生物分為好氧微生物、六、pH值緩沖液內源性備用堿:CaCO3外加調節：直接加酸、堿(工業適用)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關系2厭氧菌受氧毒害機制36精選課件八、化學藥物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結合使其變性（Hg、Ag鹽，與細菌酶蛋白的巰基結合）2、有機化合物（酚、醇、醛）蛋白質變性損傷細胞壁