《微生物学-》第四章-微生物的生长与环境条件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一节 纯培养微生物的群体生长,一、获得纯培养的方法,（一）稀释分离法,1.,稀释平皿分离法,2.,平皿划线分离法,3.,单细胞挑取法,（二）选择培养基,第二节 细菌群体生长的测量,（一）细胞数量的测量,（二）细胞生物量的测定,第三节 分批培养中细菌群体的生长,第四节 环境条件对微生物生长和代谢的影响,第四章 微生物的生长与环境条件,生物个体由小到大的增长，即表现为细胞组分与结构在量方面的增加,生长,指生物个体数目的增加,繁殖,从生长到繁殖，是生物的构造和机能从,简单到复杂,、从,量变到质变,的发展变化过程，这一过程称为发育。,发育,生长是一个逐步发生的,量变过程，,繁殖是一个产生新的生命个体的,质变过程。,个体生长,个体繁殖,群体生长,群体生长,=,个体生长,+,个体繁殖,由于微生物的个体极小，所以常用群体生长来反映个体生长的状况。,个体生长,微生物细胞个体吸收营养物质，进行新陈代谢，原生质与细胞组分的增加。,群体生长,群体中个体数目的增加。可以用重量、体积、密度或浓度来衡量。,细 菌 繁 殖 示 意 图,一、获得微生物纯培养的方法,纯培养的概念,：,微生物学中把从一个细胞或一群相同的细胞经过培养繁殖而得到的后代。,第一节微生物纯培养的生长,基本,步骤,方法,稀释平皿分离法,平皿划线分离法,单细胞挑取法,利用选择培养基培养法,分离,培养,倾注平皿分离法,涂布平皿分离法,连续划线分离法,分区划线分离法,1.,稀释平皿分离法,1.,稀释平皿分离法,90ml,10g,9ml,9ml,9ml,9ml,9ml,9ml,10/100,1/10,-2,10,-7,10,-6,10,-5,10,-4,10,-3,1ml,1ml,1ml,1ml,1ml,(1),稀释,(,一,),稀释分离法,1ml,采用培养平板计数法要求操作熟练,、准确，否则难以得到正确的结果：,样品充分混匀,每支移液管及涂布棒只能接触一个,稀释度的菌液,同一稀释度三个以上重复,取平均值,每个平板上的菌落数目合适，便于,准确计数,一个菌落可能是多个细胞一起形成，所以在科研中一般用,菌落形成单位（,colony forming units,，,CFU,）来表示，而,不是直接表示为细胞数。,用接种环沾取少许待分离的材料,在无菌平板表面进行平行划线、扇形划线或其他形式的连续划线，微生物细胞数量将随着划线次数的增多而减少，并逐步分散开来，在平板表面可得到单菌落。,2.,平皿划线分离法,(1).,分区划线分离法,(2).,连续划线分离法,特点：,快速、方便。,适用于,浓度较大,的样品,适用于,浓度较小,的样品,每次把接种环上的菌烧掉使得新划出的线的菌就是来自于上一次划线的一个点，这样可以达到逐渐稀释的目的，划到最后的就会长成单菌落。,连续划线,划线分离后平板上显示的菌落照片,3,.,单细胞挑取法,接种针,解剖镜,.,.,操作难度与细胞或个体的大小成反比,采用显微分离法从混杂群体中直接分离单个细胞或单个个体进行培养以获得纯培养的方法。该方法要在显微镜下进行。,毛细管法：,用毛细管提取微生物个体，适合于较大微生物。,显微操作仪：,用显微针、钩、环等挑取单个细胞或孢子以获得纯培养。,小液滴法：,将经过适当稀释后的样品制成小液滴，在显微镜下选取只含一个细胞的液滴来进行纯培养物的分离。,利用选择培养基进行直接分离,富集培养,(,二,),选择性培养基分离法,各种微生物对不同的化学试剂、染料、抗生素等具有不同的抵抗能力，利用这些特性可配制合适某种微生物而限制其它微生物生长的选择培养基，用它来培养微生物以获得纯培养。,抑制大多数其它微生物的生长；,使待分离的微生物生长更快；,使待分离的微生物在群落中的数量上升，,方便用稀释法对其进行纯化。,使待分离的微生物生长“突出”；,直接挑取待分离的微生物的菌落获得纯培养。,1.利用选择平板进行直接分离,待分离的微生物生长，其它微生物的生长被抑制,高温下培养：,分离嗜热细菌；,培养基中不含,N：,分离固氮菌；,培养基加抗生素,：,分离抗性菌；,1.利用选择平板进行直接分离,待分离的微生物的生长特征明显不同于其它微生物,颜色反应,：,分离特定的菌株；,牛奶平板,：,分离蛋白酶产生菌；,2.富集培养,从自然界中分离到所需的特定微生物,特定的环境条件,仅适应于该条件的微生物旺盛生长,待分离微生物在群落中的数量大大增加,微生物纯培养分离方法的比较,分离方法,应用范围,平皿划线法,方法简便，多用于分离细菌,稀释平皿法,即可定性，又可定量，用途广泛,单细胞挑取法,局限于高度专业化的科学研究,利用选择培养基法,适用于分离某些生理类型较特殊的,1.,总细胞计数法,比浊法,血球计数板法,2.,活菌计数法,涂布平板法,滤膜,法,（一）细胞数量的测量,第二节 细菌群体生长的测量,利用血球计数板，在显微镜下计算一定容积里样品中微生物的数量。,缺点：,不能区分死菌与活菌；,不适于对运动细菌的计数；,需要相对高的细菌浓度；,（一）细胞数量的测量,1.,细胞总数量,（1,）显微镜测数法,特点：,快速，准确。,适用范围：,个体较大细胞或颗粒,1mm,大方格,中,小,大方格：,高,0.1mm,已知：,1mL,体积,=10 mm10 mm10 mm=1000mm,3,所以：,1,mL,体积应含有小方格数为,1000mm,3,/1/4000mm,3,=410,6,个小方格，,即系数,K=410,6,将,1mm,2,0.1mm,的薄层空间划分为,400,小格，从中均匀分布地选取,80,或,100,小格，计数其中的细胞数目，换算成单位体积中的细胞数。,原理：,（,1,）,1625,规格的计数板,计数方法：,（,2,）,2516,规格的计数板,细胞数,/1mL,80,个小方格细胞总数,80,410,6,稀释倍数,细胞数,/1mL,100,个小方格细胞总数,100,410,6,稀释倍数,（一）细胞数量的测量,（2,）比浊计数法,原理,是在一定范围内，菌悬液中的细胞浓度与混浊度成正比，即与光密度成正比，菌数越多，光密度越大。因此，借助于分光光度计，在一定波长下（,450-650nm,）,测定菌悬液的光密度，就可反应出菌液的浓度。,紫外分光光度计,特点：,快速、简便；,但易受干扰。,2.,活菌数测量,（1,）稀释平皿计数法,-,最常用的活菌计数法。,将适当稀释的菌液倾注平板或涂布在平板表面，经保温培养后，以平板上出现的菌落数乘以稀释度就可以计算出原菌液的含菌量。,优点：,传统计数方法，对设备要求不高。,10,-3,10,-5,10,-4,10,-6,使微生物在固体培养基平板上形成单个菌落的基本方法：,稀释！,直径,9cm,的培养皿平板上出现菌落数一般以,30300,为宜,每皿菌落平均数,1/,取样体积数,稀释倍数,每毫升样品中微生物细胞数,=,又叫浓缩法，,常用该法测定含菌量较少的空气和水中的微生物数目。,将定量的样品通过薄膜（硝化纤维素薄膜、醋酸纤维薄膜）过滤，菌体被阻留在滤膜上，取下滤膜进行培养，然后计算菌落数，可求出样品中所含菌数。,2,）,薄膜过滤计数法,1.,湿重法：将微生物培养液离心，收集细胞沉淀物，然后称重。,2.,干重法：离心得到的细胞沉淀物置,100105,的烘箱中干燥过夜至除去水分，然后称重。,3.,含氮量测定法：一般微生物细胞的含氮量比较稳定，可以用凯氏定氮法等测其总量，再乘以系数,6.25,即为粗蛋白含量，蛋白含量越高，说明菌体数和细胞物质量越高。,4.DNA,含量测定法：微生物细胞的,DNA,含量比较稳定，采用适当的荧光指示剂与菌体,DNA,作用，荧光比色或分光光度计法测,DNA,含量。,5.,其它生理指标：如测定碳、磷、,RNA,、,ATP,、,DAP,的含量。,（二）细胞生物量测量,微生物生长测定方法比较,测定细胞数目,方法,特点与应用,总细胞数,血球计数板法 较快速简便，但较费时,活细胞数,平皿菌落计数法 简易价廉，但花费时间较长，不能立刻知道结果,薄膜过滤法,快速简便，,适于含菌数很低的空气、水等中的总菌计数,测定物质量,细胞湿重法,较为简便，但含水量不定，准确度差,细胞成分含量法,如测定蛋白质、核酸、还原糖的含量等,细胞干重法,较为费时，易受颗粒杂质干扰，敏感度低,比浊法,快速、简便，但易受干扰,一、,分批培养,的概念,采用完全封闭的容器，一次接种，静置培养，最后一次性收获的过程。,特点：,固定的营养物质,结果：,细菌在一个容积有限的环,境中不可能无限制地高速生长。,分批培养中细菌的生长在短期内,表现明显的规律性,-,细菌的生长曲线,第三节 分批培养中细菌群体的生长,将少量单细胞的纯培养，接种到一恒定容积的新鲜液体培养基中，在适宜条件下培养，每隔一定时间取样，测菌细胞数目。以培养时间为,横坐标,，以细菌增长数目的对数为,纵坐标,，绘制所得的曲线。,生长曲线的制作,缓慢期,对数期,稳定期,衰亡期,二、细菌分批培养群体生长规律,生长曲线代表了细菌在新的环境中从开始生长、分裂直至死亡的整个动态变化过程。,每种细菌都有各自的典型生长曲线，但它们的生长过程却有着共同的规律性。一般可以将生长曲线划分为四个时期。,1.,缓慢期,（延迟期、停滞期、调整期、适应期）,滞留适应期,二、细菌分批培养群体生长规律,特 点：,分裂迟缓,代谢活跃,产生原因：,（,2,）细胞分裂必需因子的缺乏,（,1,）接种时的机械损伤引,将少量菌种接入新鲜培养基后，在开始一段时间内菌数不立即增加，或增加很少，生长速度接近于零。,活菌数没增加，曲线平行于横轴。,菌种：,繁殖速度较快的菌种的延迟期一般较短；,接种物菌龄：,用对数生长期的菌种接种时，其延迟期较短，甚至检查不到延迟期；,接种量：,一般来说，,接种量增大可缩短甚至消除延迟期（,发酵工业上一般采用,1/10,的接种量）；,培养基成分：,在营养成分丰富的天然培养基上生长的延滞期比在合成培养基上生长时短；发酵工业上尽量使发酵培养基的成分与种子培养基接近。,影响延迟期长短的因素：,认识延迟期的特点及形成原因对实践的指导意义：,在发酵工业上需设法尽量缩短延迟期；,采取的措施有：,增加接种量；（群体优势,-,适应性增强）,采用对数生长期的健壮菌种；,调整培养基的成分，在种子基中加入发酵培养基的某些成分。,选用繁殖快的菌种,在食品工业上，尽量在此期进行消毒或灭菌,2.,对数期,（指数生长期）,对数生长期,二、细菌分批培养群体生长规律,细菌数目以几何级数增加，在生长曲线上，表现为一条上升的直线。,特点：,生长速率常数最大，即代时最短,;,细胞进行平衡生长，,菌 体大小、形态、生理特征等比 较一致,;,代谢最旺盛,;,细胞对理化因素较敏感。,由于此时期的菌种比较健壮，生产上用作接种的最佳菌龄；,发酵工业上尽量延长该期，以达到较高的菌体密度,;,食品工业上尽量使有害微生物不能进入此期,;,是生理代谢及,遗传研究或进行染色、形态观察等,的良好材料,。,应用意义：,对数生长期,N,t,=2,n,N,0,n=3.33(lgN,t,-lgN,0,),G=t/n=0.301t/(lgN,t,-lgN,0,),n,繁殖代数,G,世代时,(,每繁殖一代所需的时间,),N,0,对数生长期开始微生物数量,N,t,对数生长期经过时间,t,后微生物数量,例如：在一细菌培养液中第一次测得的细菌数为,10,4,/ml,经过培养,4h,后，又测得菌液中的细菌数为,10,8,/ml,，求此菌的世代时间,G,和在此时间内繁殖的代数,n,。,根据公式：,G=(t,2,-t,1,)/3.3 lg(x,2,/x,1,),t,2,-t,1,=(4-0)60min=240min,x,2,=10,8,x,1,=10,4,lg(x,2,/x,1,)=lg10,8,-lg10,4,=8-4=4,代入上式,G=240/(3.3 4)=240/13.2=18min,细菌繁殖代数,n=(t2-t1)/G=240/18=13.3,繁代,代时能够反应细菌的生长速率，,代时短，生长速率快，代时长，生长速率慢。,代时在不同种微生物中的变化很大，多数微生物的代时为,13h,。,同一种微生物，在不同的生长条件下其代时的长短也不同,。,在一定条件下，每一种微生物的代时是恒定的，因此它是微生物菌种的一个重要特征。,影响指数期代时长短的因素：,菌种,:,不同菌种其代时相差很大；,培养基成分,:,在营养成分丰富的天然培养基上生长的代时比在合成培养基上生长时短；,营养物浓度,:,影响生长速率和总生长量,培养温度,:,影响极大,E.Coli,在不同温度下的代时,温度（）代时（分）温度（）代时（分）,10,8603522,15 1203717,20 904017.5,25 404520,30 2947.5 77,培养温度对代时的影响,3.,稳定期,（最高生长量期）,最高生长量期,细菌数量增加率为,0,的原因,?,二、细菌分批培养群体生长规律,特点：,新增殖的细胞数与老细胞的死亡数几乎相等，,微生物的,生长速率处于动态平衡，培养物中的细胞数目达到最高值。,细胞分裂速度下降，开始积累内含物，产芽孢的细菌开始产芽孢。,此时期的微生物开始,合成次生代谢产物,，对于发酵生产来说，一般在稳定期的后期产物积累达到高峰，是最佳的收获时期。,由于营养物质消耗，代谢产物积累和,pH,等环境变化，逐步不适宜于细菌生长，导致生长速率降低直至零(即细菌分裂增加的数量等于细菌死亡数量)，结束对数生长期，进入稳定生长期。,原因：,获得更多的菌体物质或代谢产物采取措施：,补充营养物质或取走代谢产物或改善培养条件，如对好氧菌进行通气、搅拌或振荡等。,4.,衰亡期,衰亡期,二、细菌分批培养群体生长规律,产生原因：,生长条件的进一步恶化，使细胞内的分解代谢大大超过合成代谢，继而导致菌体的死亡。,特点：,细胞死亡数增加，死亡数大大超过新增殖的细胞数，群体中的活菌数目急剧下降，出现“负生长”。,细胞内颗粒更明显，细胞出现多形态、畸形或衰退形，芽孢开始释放。,因菌体本身产生的酶及代谢产物的作用，使菌体死亡、自溶等，发生自溶的菌生长曲线表现为向下跌落的趋势。,什么时期菌体代谢产物最多,什么时期细菌细胞代谢活性最强,什么时候细菌细胞总数最多,什么时期细菌细胞生长速度最快,什么时期世代时间短而稳定,最高生长量,最高生长量,对数生长期,对数生长期,小 结,二、细菌分批培养群体生长规律,1.,连续培养,优点：,一定生理状态实验材料，提高工业生产效益。,第三节 分批培养中细菌群体的生长,在一定恒定的容积的流动系统中培养微生物，一方面以一定速率不断地加入新的培养基，另一方面又以相同的速率流出培养物（菌体和代谢产物），以使培养系统中的细胞数量和营养状态保持恒定。,三、连续培养与微生物的生长,2.,连续培养类型,连续培养类型,恒浊连续培养,恒化连续培养,连续培养的,基本原则,：微生物培养过程中不断的,补充,营养物质和以同样的速率,移出,培养物。,(一)恒化连续培养,恒定流速，及时补充营养,营养物浓度基本恒定,从而保持恒定生长速率。,生长速率的控制因子：一般是氨基酸、氨和铵盐等,氮源,，或是葡萄糖、麦芽糖等,碳源,或者是无机盐，生长因子等物质。,通常用于实验室的科研工作，尤其适用于与生长速率相关的各种理论研究。,2025/11/18 周二,50,(二)恒浊连续培养,通过连续培养装置中的光电系统控制培养液中菌体浓度恒定、使细菌生长连续进行的一种培养方式。,用于获得大量菌体以及与菌体生长平行的代谢产物生产的发酵工业中。,恒浊器与恒化器的比较,装置,控制对象,培养基,培养基流速,生长速率,产物,应用范围,恒浊器,菌体密度（内控制）,无限制生长因子,不恒定,最高,大量菌体或与菌体形成相平行的产物,生产为主,恒化器,培养基流速（外控制）,有限制生长因子,恒定,低于最高,不同生长速率的菌体,实验室为主,同步培养：是一种培养方法，它能使群体中不同步的细胞转变成能同时进行生长或分裂的群体细胞。,同步生长：以同步培养方法使群体细胞能处于同一生长阶段，并同时进行分裂的生长方式,。,同步培养物常被用来研究在单个细胞上难以研究的生理与遗传特性和作为工业发酵的种子，它是一种理想的材料。,四、同步培养,同步培养方法,机械方法,环境条件控制技术,离心方法,过滤分离法,硝酸纤维素滤膜法,控制温度,控制培养基成分,光照和黑暗交替培养,硝酸纤维素薄膜法,步骤：,将非同步的细菌液体培养物通过微孔滤膜，让细胞吸附于其上；然后将滤膜反置，再以新鲜培养液滤过。这时，一些未粘牢的细胞先被冲洗掉，接着脱落到培养液中的都是那些,新分裂,形成的细胞，于是就获得了同步生长。,同步培养生长曲线特点,:,群体生长是一次性跳跃过程,表明群体细胞大部分是在基本相同的时间进行分裂,一、温度,湿热灭菌：,121,O,C 30min,干热灭菌：,160170,O,C 12h,为什么？,二、水分及其可给性,三、氢离子浓度（,pH,）,四、氧气和氧化还原电位,五、辐射,六、化学杀菌剂,热蒸汽的穿透力较热空气强，且蛋白质含水量越高，越易于凝固,第四节 环境条件对微生物生长和代谢的影响,一、温度,二、水和渗透压,三、酸碱度,四、氧和氧化还,原电位,五、辐射,六、化学杀菌剂,和抑菌剂,第四节 环境条件对微生物生长和代谢的影响,一、温度,1.,温度对微生物生长的影响,微生物的生长温度类型,低 温 型,中 温 型,高 温 型,温度对微生物生长的影响,高温：蛋白质变性、酶失活、核糖体解体,低温：酶活性下降、新陈代谢缓慢,微生物的生长温度三基点,最低生长温度,最高生长温度,最适生长温度,2.,高温灭菌,是最常用的物理消毒方法,干热灭菌法（,dry heat sterilization,）,干燥热空气灭菌法：,将物品放入烘箱内，然后升温至,150,170,，维持,1,2,小时。,适用于,玻璃、陶瓷和金属物品,的灭菌，不适合液体样品，及棉花、纸张、纤维和橡胶类物质的灭菌。,由于空气传热穿透力差，菌体在脱水状态下不易杀死，所以温度高、时间长。,灼烧法（,incineration,）：,将被灭菌物品在火焰中灼烧，使所有的生物质碳化。适用于,不怕烧的实验器具,，如接种环、镊子、试管或三角瓶口的灭菌等。,湿热法,(moist heat sterilization),：,特点：,温度低、时间短、灭菌效果高,原因：,1),菌体内含水量越高，则凝固温度越低；,2),蒸汽冷凝会放出潜热；,3),饱和水蒸汽穿透力强；,4),易破坏细胞内蛋白质大分子的稳定性，如氢键结构。,湿热灭菌,湿热比干热灭菌更好：,湿热对一般营养体和孢子的杀灭条件：,多数细菌和真菌的营养细胞：在,60,左右处理5-10,min；,酵母菌和真菌的孢子：用,80,以上温度处理；,细菌的芽孢：,121,处理15,min,以上；,1),有水，蛋白质易凝固,2),热蒸汽的穿透力强,3),蒸汽有潜热存在,高压蒸汽灭菌法：,利用水的沸点随水蒸气压力的增加而上升，以达到,100,以上高温灭菌的方法。,方法：,121,（,1kg/cm,2,或,15,磅,/,英寸,2,）维持,15,20min,。,112,（,0,.5,kg/cm,2,或,8,磅,/,英寸,2,）,20,3,0min,。,11,5,（,0.75,kg/cm,2,或,11,磅,/,英寸,2,）,20,3,0min,。,应根据灭菌物品的性质或成分选择灭菌温度,例如：,生理盐水、营养琼脂,等培养基用,121,。,含葡萄糖、乳糖、氨基酸,等培养基用,112,。,适用：,耐高温物品，玻璃仪器、含水或不含水的物品。,高 压 蒸 汽 灭 菌 锅,注意事项：,排净冷空气；,灭菌终了，缓慢降压；,灭菌结束，趁热取出物品。,煮沸消毒法,将水加热至,100,，煮沸,15min30min,，可杀死所有营养细胞和部分芽孢，达到消毒物的目的。,巴斯德消毒法（,Pasteurization,）：,用较低的温度来杀死其中的病源微生物，这样既保持食品的营养风味，又进行了消毒。该法一般是将待消毒的液体食品置于,62,处理,30,min,，然后迅速冷却。即可达到消毒目的。,低温长时法：,62.930min,处理牛奶；,高温瞬时法：,71.615s,处理牛奶；,超高温巴斯德灭菌法：,让液体食品停留在,140,左右,3-4s,，急剧冷却至,75,，经匀质化后冷却至,20,。,间歇灭菌法：,将待灭菌物品在,80,-100,蒸煮,15,60min,，冷却后搁置室温（,28,37,）下过夜，并重复以上过程三遍以上。,其蒸煮过程可杀死微生物的营养体，但不能杀死芽胞，室温过夜促使残留的芽孢萌发成营养体，再经蒸煮过程可杀死新的营养体；循环三次以上可保证彻底灭菌的目的。,适用于,不耐高温的物品灭菌，如不适于高压灭菌的特殊培养基、药品的灭菌。,缺点,是麻烦、费时。,高温对培养基的影响及其防止措施,高温对培养基的不利影响：,形成沉淀物（有机沉淀物如多肽类，无机沉淀物如磷酸盐）；,破坏营养；,提高色泽（褐变如产生氨基糖等）；,改变培养基的,pH,值；,降低培养基的浓度,消除有害影响的措施,采用特殊的加热灭菌法,过滤除菌法,加入螯合剂,3.,低温,保藏,当环境温度低于微生物的最适生长温度时，微生物的生长繁殖停止，当微生物的原生质结构并未破坏时，不会很快造成死亡并能在较长时间内保持活力，当温度提高时，可以恢复正常的生命活动。,低温保藏菌种就是利用这个原理。,一些细菌、酵母菌和霉菌的琼脂斜面菌种通常可以长时间地保藏在4的冰箱中。,冻结速度对冰晶形成有很大影响，,缓慢冻结,，形成的冰晶大，对细胞损伤大；,快速冻结,，形成的冰晶小、分布均匀，对细胞的损伤小，因此，利用快速冻结可以对一些菌种进行冻结保藏，一般情况下在菌悬液中再加一些甘油、糖、牛奶、保护剂等可对菌种进行长期保藏。,冷冻法也可用作菌种保藏，但所需温度更低，如,-80,低温冰箱、或,-78,干冰、或,-80,液氮中冷冻保存。,二、水分及其可给性,1.,水活度,(,w,),是指在相同温度下，溶液或物质表面空气的蒸汽压与纯水的蒸汽压之比。是一种反映环境中水对微生物生长可给性高低的指标。,w,=,P,s,/,P,w,微生物不同，生长所需最适,a,w,不同；若,a,w,过低或过高，会影响培养基的渗透压，从而影响微生物的生长速率。,2,、水分对微生物生长的影响：,细菌最适水的活度值：,0.93-0.99,酵母菌最适水的活度值：,0.88-0.91,霉菌最适水的活度值：,0.80,应用：,干燥法保存物品,食品的冷冻干燥,水的活度小于,0.60-0.70,时，休眠、部分出现细胞脱水、蛋白质变性,(,多数微生物,),三、酸碱度（,pH,值）,大多数细菌：,pH6.57.5,放线菌：微碱性,真菌：偏酸,微生物生长过程中机体内发生的绝大多数的反应都是酶促反应，而酶促反应都有一个最适,pH,范围，在此范围内只要条件适合，酶促反应速率最高，微生物生长速率最大，因此微生物生长也有一个最适生长的,pH,范围。,微生物,最适,pH:,注意：,同种微生物在不同生长阶段和不同生理生化过程，都有不同最适,pH,值,pH,值不仅对微生物细胞生长有直接影响外，还可影响培养基中营养物的离子化程度，从而影响对营养物的吸收、影响环境有害物对微生物的毒害以及代谢中各种酶的活力。,三、酸碱度,发酵生产中应尽量控制和调整,pH,在最适范围，调节方法包括治标和治本两方面：,微生物与氧气的关系,好氧菌,厌氧菌,专性好氧菌：需氧，通过呼吸产能,兼性厌氧菌,微好氧菌：需在微量氧下生活,耐氧菌：不需氧，只以发酵产能，氧无毒害,（专性）厌氧菌：氧有害或致死，以发酵或无氧呼吸产能,以呼吸为主，兼营发酵产能,以呼吸为主，兼营厌氧呼吸产能,四、氧气和氧化还原电位,(,一,),氧与微生物的生长,四、氧和氧化还原电位,(,一,),氧与微生物的生长,大多数细菌、几乎所有放线菌、蓝细菌、丝状真菌等,许多细菌、酵母菌、病原微生物,一些乳酸菌,(,如嗜盐片球菌,),梭状芽孢杆菌,双歧杆菌属的某些种,专性好氧菌,微好氧菌,兼性厌氧菌,耐氧菌,厌氧菌,超氧化物歧化酶,过氧化氢酶,严格厌氧微生物并不是被气态的氧所杀死，而是由于不能解除某些氧代谢产物的毒性而死亡。,在氧还原为水的过程中，可形成某些有毒的中间产物，例如，过氧化氢（,H,2,O,2,）、超氧阴离子（,O,2,-,）等。超氧阴离子为活性氧，兼有分子和离子的性质，反应力极强，极不稳定，可破坏膜和重要生物大分子，,对微生物造成毒害或致死。,好氧微生物具有降解这些产物的酶，如过氧化氢酶、过氧化物酶（,POD,）、超氧化物歧化酶（,SOD）,等。,而严格厌氧菌缺乏,SOD,，故易被生物体内极易产生的超氧阴离子自由基毒害致死。,厌氧菌的氧毒害机制,SOD,学说,厌氧菌的氧毒害机制：超氧化物歧化酶(,SOD),学说,O,2,+e,-,超氧阴离子自由基,O,2,.-,的去除,2,O,2,.-,+2H,+,有奇数电子，带负电荷；在细胞内破坏生物大分子和膜的结构。,好氧菌和耐氧菌,超氧阴离子自由基,O,2,.-,的形成,O,2,.-,O,2,+H,2,O,2,SOD,1/2O,2,+H,2,O,Catalase,耐氧菌,POD,2H,2,O,好氧生物,大宝,SOD,蜜，内含丰富的,SOD,活性物质，能祛除色素、黑斑、消除皱纹、延缓衰老。全家适用，四季皆宜。,SOD,（超氧化物歧化酶）是一种源于生命体的活性物质，能消除生物体在新陈代谢过程中产生的有害物质。对人体不断地补充,SOD,，具有抗衰老的特殊效果。,“,要想皮肤好，早晚用大宝”,四、氧和氧化还原电位,(,Eh,),(,二,),氧化还原电位,(,Eh,),与微生物的生长,Eh,值与“,O,2,含量,及,是否存在氧化还原物质,有关”,通常环境中的,Eh,值在,+800mV,与,-450mV,之间。,在培养基中加入还原剂来降低,Eh,值，满足厌氧微生物的生长。,五、辐 射,辐射：,能量通过空间传递的一种物理现象。,1,、可见光：（,400nm-800nm,）,对微生物的作用：,光氧化作用：,有氧条件下，光线被细胞内色素吸收，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,）刺激担子菌子实体形成,2,、紫外线,(UV):,使,DNA,分子中相邻的嘧啶形成嘧啶二聚体，抑制,DNA,复制与转录等功能，杀死微生物。,杀菌波长范围：,240-300nm,杀菌力最强范围：,255-265nm,五、辐 射,紫外线杀菌特点：,穿透力弱，用作表面消毒或空气灭菌,3,、电离辐射,五、辐 射,电离辐射对微生物的作用：,粮食、果蔬、畜禽产品、饮料以及卫生材料杀菌处理,低剂量,(500,伦琴,),：促进生长、诱发变异,高剂量（,10,万伦琴）：杀菌作用,实际应用：,（,X,射线、,射线等）,使其他物质氧化或产生自由基破坏和改变生物大分子的结构，以抑制或杀死微生物。,六、化学杀菌剂和抑菌剂,1,、重金属盐类,杀菌机理：,杀菌机理：,与带阴电荷的菌体蛋白质结合使其变性，从而达到杀菌的目的。（,Hg,、,Ag,盐，与细菌酶蛋白的巯基结合）,2,、有机化合物（酚、醇、醛）,蛋白质变性,损伤细胞壁和膜,抑制酶系统,(,脱氢酶、氧化酶等,),；,六、化学药物,杀菌机理：,使蛋白质巯基氧化,(,成二硫基,),产生杀菌效果,2R,SH,+2X,R,SS,R+2XH,杀菌机理：,漂白粉,Ca(OCl),2,及氯气：产生次氯酸和原子氧，有强烈氧化作用，破坏细胞膜结构，杀死微生物。,3,、氧化剂（,高锰酸钾、过氧化氢、过氧乙酸,）,4,、卤素（,Cl,、,I,常见,）,具有降低表面张力效应的物质。,六、化学药物,直接干扰病原微生物的生长繁殖并用于治疗感染性疾病的化学药物。（选择性的杀菌或抑菌）,5,、表面活性剂（,新洁尔灭、消毒宁,等）,杀菌机理：,影响细胞生长、分裂,6,、化学治疗剂,抑制,叶酸,合成 如：磺胺类药物等。,杀菌机理：,抑制,蛋白质,合成 如：链霉素，红霉素、四环素、氯霉素等,抑制,肽聚糖,合成 如：青霉素，万古霉素等。,重点：,1,、微生物生长的特点,2,、微生物群体生长的测量,(,数量和生物量的测量,),3,、细菌群体的生长曲线及意义,4,、环境因子对微生物生长的影响,本章小结：,小结,1.,比较和和解释下列各组名词：,同步培养和非同步培养，,分批培养和连续培养,，个体生长和群体生长，,灭菌，消毒和防腐,，抗生素，生物药物素。,2.,什么是纯培养？什么是混菌培养？纯培养如何获得？,3.,测定细菌数量及生物量的方法有哪些？原理是什么？使用范围及优缺点是什么？,4.,什么是细菌群体的典型生长曲线？分为哪几个期？各个期的特点是什么？认识这四个期有何实践意义？,5,、干热灭菌和湿热灭菌主要用于哪些物品的灭菌？湿热灭菌又分为哪几种方式？,6,、什么是水活度？水活度对微生物生长有何影响？,7,、为什么厌氧微生物遇氧不能生活？,8.,下列物品各选用什么方法灭菌？试说明理由。,培养基；玻璃器皿；室内空气；酶溶液。,9.,氧对不同类群的微生物具有怎样的影响？为什么？,10.,医务室常用的红药水、紫药水和碘酒的基本成分是什么？其杀菌机制是什么？,11.,试说明下列食品保藏的原理（可参阅食品标签）：,汽水；腌鱼；果脯；午餐肉罐头。,12.,可以用什么方法检测微生物与氧的相关性。,13.,试设计一个实验，测定微生物生长的最适,pH,值。,14.,为什么不能滥用抗生素，你能说出哪些理由？,15.,试设计实验，说明微生物群体在一定时间内死亡细胞的百分数与起始微生物无关。,16.,紫外线的杀菌机理是什么？磺胺类药物抑制细菌生长的机理是什么？,17.,什么是抗生素？作用机制主要有哪些？,18.,微生物的耐药性机制有哪些？,1,、红药水（又名红汞或汞溴红，俗称“二百二”，呈暗红色）为,2%,汞溴红水溶液，是一种作用较弱的消毒防腐药。其杀菌、抑菌作用较弱但无刺激性，适用于新鲜的小面积皮肤或粘膜创伤（如擦伤、碰伤等）之消毒。,2,、紫药水（又名龙胆紫、甲紫）是甲紫的,2,的酒精溶液，呈紫色。具有杀菌、收敛（拔干）作用。一种碱性阳离子染料，因其阳离子能与细菌蛋白质的羧基结合，影响其代谢而产生抑菌作用。它不但对化脓性球菌有杀灭作用，而且毒性和过敏性也较小，对杀灭念珠菌还有特效，因此比红药水略胜一筹。目前在许多基层诊所里，二者常是必备药物。,3,、碘酒也叫碘酊，碘和碘化钾的酒精溶液。消毒杀菌的可靠药物，不但可以杀灭皮肤和黏膜上的数百种细菌、真菌和病毒，而且对人的毒性和过敏性极小（,2%3%,碘酒用作皮肤消毒。,1%,碘酒用作口腔黏膜消毒）。,4、,酒精（乙醇）：能使细菌蛋白质凝固变性而起杀菌作用，,95%,浓度药用酒精不能直接用于消毒，必须稀释成,70%-75%,浓度方可使用，因为在此浓度范围内杀菌力最强，若浓度过高能使细菌细胞膜上蛋白质快速凝固成一层保护膜，致使药物无法渗入菌体内杀菌，反之浓度过低，药物的渗透压过低不易渗入细菌细胞内，也使杀菌力减弱。,灭菌、消毒、防腐是应用不同条件，控制无用或有害微生物生长的,3,个不同概念。,灭菌是指杀死物品中一切微生物（包括芽孢）的措施。根据物品的耐热性和可湿性的不同，灭菌的方法也不相同。如干热灭菌法、高压蒸汽灭菌法和紫外线灭菌法等。,消毒是用物理学、化学或生物学等方法杀死除细菌芽孢以外的病原体的措施。用以防止人、畜疾病和植物病害的传染。常用的方法有：曝晒（即日光消毒）煮沸、低温消毒（巴氏消毒法）、紫外线照射、超声波和药物消毒等。,任何抑制或阻止微生物在有机质中的生长、繁殖，避免引起变质的处置叫防腐。一般常用的有物理的（如干燥、盐渍、冰冻）或化学的（某些化学药品、抗菌素）方法。例如：取血针、接种针、接种环在酒精灯上的烧灼属灭菌。而皮肤外伤使用的紫药水、红汞、碘酒等属消毒。豆奶粉、腌肉、罐头等食品的保存属防腐。,防腐只是抑制微生物的生长，并不一定把它们杀死。消毒和灭菌都必须把微生物杀死，消毒后的物品上不应有病原微生物的存活，但可能有其它微生物存活，灭菌后的物品上不应有任何微生物存活。,杀菌为杀灭一定量的细菌，而不是杀灭全部细菌，这个过程通常被称为杀菌。就杀菌而言，杀菌率可以是,50,，也可以是,80,或者,95,。,