微生物生长环境.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,*,Chapter 6微生物的生长与环境条件,掌握：,1、微生物生长的测定方式,2、细菌纯培养生长曲线各个时期的主要特点,3、物理、化学手段控制微生物生长的方法及原理,重点：,细菌纯培养生长曲线,难点：,利用细菌纯培养生长曲线的对数生长期计算代时,第一节 微生物生长的测定,第二节 细菌的群体生长繁殖,第五节 微生物生长繁殖的控制,第三节 微生物的培养,第四节 真菌的生长,一、微生物生长概述,微生物生长是群体生长:表现为细胞数量的增加和生物量的增长!,一般情况下，当环境条件适合时，生长与繁殖始终是交替进行的。从生长到繁殖是一个由量变到质变的过程，这个过程就是,发育（development）,多细胞微生物（如某些霉菌）细胞数目的增加（菌丝细胞的不断延长或分裂）如不伴随着个体数目的增加，只能叫生长。只有通过形成无性孢子或有性孢子使得个体数目增加的过程才叫做繁殖。,单细胞微生物如细菌，生长往往伴随着细胞数目的增加。,二、细菌群体生长的测定,细菌的生长和繁殖难以分开，因此，常以群体生长作为细菌生长的指标,细菌群体生长测定一般采用,细胞数量,和,生物量,两种方法,（一）细胞数量的测定,细胞总数的测定（包括活的和已丧失活力的细菌，又名直接计数法）,1、显微直接计数法,2、比浊法,3、染色涂片计数法,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,个体小的细菌在显微镜下难以观察,缺点,2、,比浊法,比浊法的原理是利用细菌细胞在溶液中数量越多，浊度越大，在光电比色计中测定时所吸收的光线越多,3、,染色涂片计数法,取,0.01ml,的菌悬液放在,1cm,2,的玻片上，让其干燥，然后固定染色，再置显微镜下计数每一视野中的菌数，算出视野面积，按下列公式即可求出每,ml,原菌液中的含菌数。,每,ml,原菌液中的含菌数,=,视野中的平均菌数,1cm,2,/,视野面积,100,稀释倍数,1、稀释平板测数法,以CFU(colony forming units)表示,倾注平板法,涂布平板法,操作较麻烦对,好氧菌、热敏感,菌效果不好！,使用较多的常规,方法，但有时涂,布不均匀！,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,每支移液管及涂棒只能接触一个稀释度的菌液,同一稀释度三个重复,取平均值,每个平板上的菌落数目合适，便于准确计数,2、最大概率法,方法是：将待测菌液于液体中作十倍系列稀释，每稀释度做35个重复，经培养后，检查细菌的生长，以有细菌生长的最后三个稀释度的管数作数量指标，由数理统计表查出近似值，再乘以数量指标第一位的稀释倍数，即为原菌液中的菌数。,例如：某细菌在稀释培养法中生长情况如下：,稀释度：10,3,，10,4,，10,5,，10,6,，10,7,，10,8,重复数：5 5 5 5 5 5,有菌生长管数：5 5 5 4 1 0,根据上述结果，数量指标为“541”，查表得近似值为17，乘以第一位数的稀释倍数，得出原始培养物的活菌数=1710,5,个,测定细胞干重法,单位体积培养物中细胞物质的干重,含氮量测定法,微生物细胞中蛋白质的含量是比较稳定的，测出微生物细胞中的含N量后再换算出蛋白质的含量，可用凯氏定N法。,蛋白质的含量=氮量6.25,核酸含量的测定,ATP含量的测定,代谢活性法(生理指标法),（二）细胞生物量的测定,三、获得纯培养的方法,在自然界微生物总是混杂地生活，要想研究某一种微生物，必须把研究对象从混杂群体中分离出来在实验条件下，从一个细胞或一种细胞群繁殖得到的后代称为,纯培养（pure culture）,1、稀释平皿分离法,由一个或少数几个细菌在固体培养基上形成的肉眼可见的集落,菌落,涂布平皿法,倾注平皿法,稀释平皿分离法,划线分离,稀释分离法,1.,稀释平皿分离法,2.,平皿划线分离法,单细胞挑取法,纯培养分离中选择性培养基的利用,富集培养的利用,获得纯培养的方法,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。,微生物群落中数量占少数的微生物的分离纯化,选择性培养基的利用,根据所要分离的菌种的特性选用培养基：,分离真菌用马丁培养基pH偏酸；分离放线菌用高氏1号，pH中性偏碱。,根据不同菌对化学试剂的敏感性：分离放线菌，培养基中加10%酚，抑制细菌、真菌；从土壤中分离真菌，加孟加拉红，抑制细菌生长。,根据分离对象的营养特征：分离能发酵纤维素的菌株，培养基以纤维素为唯一碳源。分离固氮菌，用无氮培养基。,将,少量纯培养,微生物置于一定容积的培养基中，经过培养生长，最后一次收获。,分批培养（batch culture）or,封闭培养（closed culture）,生长：,迟缓期、对数期、稳定期、衰亡期,第二节 细菌的群体生长繁殖,批量培养是实验室常采用的方法，即细菌在一定体积的培养基中生长，经历了消长的生活周期,以少量的纯培养细菌接种有限的液体培养基，并在培养过程中定时取样测数，可以发现细菌群体的生长有一定的规律。若以时间为横坐标，以活菌数的对数为纵坐标，可以绘出一条类似于S形的曲线，该曲线称为细菌纯培养的生长曲线,菌数的对数,细菌纯培养的生长曲线,延缓期,对数期,稳定期,衰亡期,一个典型的生长曲线分为延缓期，对数期，稳定期和衰亡期四个时期,在这个时期内,菌体体积增长较快,如巨大芽孢杆菌可以从3.4m增长到9.119.8m。细胞内原生质比较均匀一致，贮藏物质消耗，DNA含量提高，产生各种诱导酶，,在这个时期的后阶段，菌体细胞逐步进入生理活跃期，少量菌体开始分裂，曲线稍有上升。,滞留期的长短，因菌种和培养条件不同而异，几分钟到几小时不等。不同微生物的适应期不同,延缓期,lag phase（滞留适应期）,对数期,logarithmic growth phase,细菌生长旺盛，代谢活力强。分裂速度快，菌数以指数级数增加,生长曲线表现为一条上升的直线,，代时稳定。细胞在形态、生理等方面较为一致，是研究微生物生理代谢和遗传变异的好材料。在工业生产中也用对数期细胞作为扩大培养的种子液,在对数生长期内，细菌数目的增加是按,指数,级数增加的，即 2,0,2,1,2,2,2,3,2,n,这里的指数 n 为细菌分裂的次数或者增殖的代数，也就是一个细菌繁殖n代产生2,n,个细菌,如果在对数期开始时间 t,1,的菌数为 x1,，繁殖 n 代后到对数期后期t,2,的菌数为 x,2,，则,x,2,=x,1,2,n,代时(Generation time,G)（即每增加一代所需要的时间）:,G=（t,2,-t,1,）/n,x,2,=x,1,2,n,lgx,2,=lgx,1,+nlg2,n=（lgx,2,-lgx,1,）/lg2,n=3.3 lg(x,2,/x,1,),G=t,2,-t,1,/3.3 lg(x,2,/x,1,),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 4 h后，又测得菌液中的细菌数为 10,8,/ml，求此菌的世代时间和在此时间内繁殖的代数,根据公式：G=t,2,-t,1,/3.3 lg(x,2,/x,1,),t,2,-t,1,=（4-0）60 min=240 min,x,2,=10,8,x,1,=10,4,lg(x,2,/x,1,)=lg10,8,lg10,4,=8-4=4,G=240/(3.3 4)=240/13.2=18 min,即在上述培养液中，世代时间为 18 min,代数 n=(t,2,-t,1,)/G=240/18 =13.3,稳定生长期,特点：,又称恒定期或最高生长期。处于稳定期的微生物，新增殖的细胞数与老细胞的死亡数几乎相等，整个培养物中二者处于动态平衡，此时生长速度，又逐渐趋向零,(stationary phase),在一定容积的培养基中细菌为什么不能按对数期的高速率无限生长呢?,由于对数期细菌活跃生长引起周围环境条件条件发生了一系列变化，某些营养物质消耗，有害代谢产物的积累，以及诸如pH、氧化还原电位、温度等的改变，限制了菌体细胞继续以高速度进行生长和分裂,稳定期的细胞内开始积累贮藏物，如肝糖、异染颗粒、脂肪粒等，大多数芽胞细菌也在此阶段形成芽胞。如果为了获得大量菌体，就应在此阶段收获，因这时细胞总数量最高,也是发酵过程积累代谢产物的重要阶段，某些放线菌抗生素的大量形成也在此时期,稳定期的微生物，在数量上达到了最高水平，产物的积累也达到了高峰，此时，菌体的总产量与所消耗的营养物质之间存在着一定关系，这种关系生产上称为,产量常数,细菌死亡率逐渐增加，群体中活菌数目急剧下降，出现了“负生长”。其中有一段时间，活菌数呈几何级数下降，故有人称之为“对数死亡阶段”,细胞有的开始自溶，产生或释放出一些产物，如氨基酸、转化酶、外肽酶或抗生素等。菌体细胞也呈现多种形态，有时产生畸形，细胞大小悬殊，有的细胞内多液泡，革兰氏染色反应的阳性菌变成阴性反应等,衰亡期,(decline phase),不是所有细胞均处于完全相同的生理状态，因此，在细菌生长的整个周期，细菌数和培养时间，往往是一条缓慢上升以后又逐渐下降的曲线,认识和掌握细菌生长曲线，对发酵生产的指导意义：,计算生长速率和代时,不同生长期的细胞在结构和生理上有很大差别，了解生长曲线，就能根据需要进取样和收获,不同的生长期理化因子对微生物的影响可能不同。对数生长期的细胞较为一致，因此常用于研究细胞的新陈代谢,第四节 微生物的培养,在分批培养中，各个细胞的生理状态、代谢活动并不完全一样。如果以群体测定结果的平均值来代表单个细胞的生长或生理特性是不符合客观实际的，然而利用单个细胞进行研究又是很困难的。为了解决这一问题，就必须设法使群体处于同一发育阶段，使群体和个体行为变得一致，因而发展了单细胞的同步培养技术,同步培养,synchronous culture,同步培养法,synchronous culture,能使培养的微生物处于比较一致的生长发育阶段上的培养方法,微生物的子细胞与成熟细胞，通过机械法就可使它们在一定程度上分开来。然后用同样大小的细胞进行培养便可获得同步培养,机械法,过滤分离法,离心沉降分离法,硝酸纤维薄膜法,(请结合教材自学),机械法同步培养物是在不影响细菌代谢的情况下获得的，因而菌体的生命活必然较为正常。但此法有其局限性，有些微生物即使在相同的发育阶段，个体大小也不一致，甚至差别很大，这样的微生物不宜采用这类方法,温度调整法：,将微生物的培养温度控制在亚适温度条件下一段时间，使细胞的生长在分裂前不久的阶段稍微受到抑制，然后将培养温度提高或降低到最适生长温度，大多数细胞就会进行同步分裂,营养条件调整法：,即控制营养物的浓度或培养基的组成以达到同步生长。例如限制碳源或其他营养物，使细胞只能一次分裂而不能继续生长，从而获得了刚分裂的细胞群体，然后再转入适宜的培养基中，它们则进入同步生长,诱导法,利用代谢抑制剂阻碍DNA合成相当一段时间，然后再解除其抑制，也可达到同步化的目的。,试验证明：氨甲蝶呤、5-氟脱氧尿苷、羟基尿素、胸腺苷、脱氧腺苷和脱氧鸟苷等，对细胞DNA合成的同步化均有作用。,解除抑制法,机械法对细胞正常生理代谢影响很少；而诱导同步分裂虽然方法多，应用较广，但对正常代谢有时有影响，而且对其诱导同步化的生化基础了解很少，化学诱导同步化的本质还是一个尚待研究的问题。,必须根据待试微生物的形态、生理性状来选择适当的方法。,同步生长的时间，因菌种和条件而变化，由于同步群体的个体差异，同步生长不能无限地维持，往往会逐渐破坏，最多能维持 23 个世代，又逐渐转变为随机生长，即非同步化。,在微生物的整个培养期间，通过一定的方式使微生物能以恒定的比生长速率生长并能持续生长下去的一种培养方法,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是实现微生物连续培养的,(Continuous culture）,连续培养,控制连续培养方法,恒浊连续培养,不断调节流速而使细菌培养液浊度保持恒定,恒化连续培养,保持恒定的流速以保持恒定生长速度和养料成分,（一）恒浊连续培养,用于菌体以及与菌体生长平行的代谢产物生产的发酵工业,连续发酵与单批发酵相比的优点,缩短发酵周期，提高设备利用率,便于自动控制,降低动力消耗及体力劳动强度,产品质量较稳定,缺点：,杂菌污染和菌种退化,不断调节流速而使细菌培养物浊度保持恒定的连续培养叫恒浊连续培养,由光电装置检测培养容器中的浊度，根据浊度变化控制新鲜培养液流入和旧培养物流出速度，使容器内菌液浓度恒定,工业发酵中用此法可获得大量菌体及代谢产物,恒浊连续培养,（二）恒化连续培养,使培养液流速保持不变，并使微生物始终在低于其最高生长速率下进行生长繁殖。,恒化培养,控制恒定流速，使由于细菌生长而耗去的营养物及时得到补充，又叫恒组成连续培养。这样，细菌的生长速率将取决于,限制性因子,的浓度。,多用于科研,遗传学：突变株分离,生理学：不同条件下的代谢变化,生态学：模拟自然营养条件建立实验模型,第四节,真菌的生长,一、菌丝的生长繁殖,菌丝的生长是顶端生长，菌丝各个部分都有极性之分，即位于前端的为幼龄菌丝，位于后面的为老龄菌丝。,菌丝生长与营养有关，营养丰富则分支点与菌丝生长顶端的距离短，即分支多而频繁；营养贫乏分支点同菌丝生长顶端距离长，即分支少。菌丝在固体培养基或在液体培养中静止培养时形成菌落，在液体培养中振荡培养时则形成菌丝球。,二、孢子生长繁殖,无性孢子繁殖,孢子肿胀（外源肿胀，不需营养；内源肿胀，需要营养）,萌发管形成,菌丝生长,有性孢子繁殖,第一阶段是质配（plasmogamy）,第二阶段为核配（karyogamy）,第三阶段是减数分裂（meiosis）,三、真菌在培养基中的生长,以,菌丝重量为考察指标,具有与细菌相似的生长曲线，可划分为,延滞期、迅速生长期和衰退期,三个时期,丝状真菌在固体培养基上的生长,常以菌丝长度、菌落直径或面积来表示,真菌在液体培养基中的生长,第五节,环境对微生物生长的影响,微生物的生活条件是环境因素的综合，只有各种因素配合适当时，微生物才能旺盛的生长发育，影响微生物生长的因子除了必备的营养条件外还有：,温度,水分和渗透压,pH,值,氧气和,Eh,值,光线、射线、超声波,化学药剂,一、温度对微生物生长的影响,不同的微生物以及同一种微生物在生长发育的不同阶段，对温度的要求不一样。,根据微生物所适应的最适生长温度通常把微生物分为高温型、中温型和低温型,又称嗜冷微生物，可分为专性嗜冷和兼性嗜冷,分布：冰冻的水域和土壤中,5左右的海洋,或分布在只有12的海洋深处,冷泉。冷藏食物的腐败往往由这类微生物引起,机理：细胞内的酶在低温下仍能有效地发挥作用；细胞膜中不饱和脂肪酸含量较高，细胞膜在低温下仍保持半流动状态，从而能进行活跃的物质代谢,低温型微生物,psychrophiles,室温性微生物和体温性微生物,室温性微生物适于2030生长,体温性微生物多为人及温血动物的病原菌，它们生长的极限范围在1045,中温型微生物不能在低于10的条件下生长：与蛋白质的合成和反馈抑制有关。低于10时蛋白质的合成过程不能启动；10以下的低温，使很多酶对反馈抑制变得异常敏感。,中温型微生物,mesophiles,它们适于在4550以上的温度中生长,分布于温泉中的细菌，有的可在近于100的高温中生长,这些耐高温的微生物，经常给罐头工业、发酵工业带来麻烦,高温型微生物,themophiles,高温型微生物能在高温下生存和生长，是由于菌体内的酶和蛋白质比起中温型微生物蛋白质对热更稳定；同时核糖体和其他成分对高温也具较大的抗性；细胞膜中饱和脂肪酸含量高，可以形成更强的疏水键，从而使膜在高温下能保持其稳定性并具正常的功能。,同一种微生物在生长发育的不同阶段，对温度的要求不一样。如：,青霉素产生菌菌体的最适生长温度为,30,度，而产生青霉素的最适温度为,23,度,黑曲霉菌体的最适生长温度为,37,度，而产酶的最适温度为,28,度,食用菌菌丝的生长温度为,25,度，子实体分化温度则多在,18,度左右,灰色链霉菌的菌体最适生长温度为,37,度，而产生链霉素的最适生长温度为,28,度,不同的微生物对高温的敏感性不同：,多数细菌，酵母，霉菌的营养细胞和病毒：5065 10分,钟可致死,放线菌，霉菌的孢子比较耐热 7680 10分钟致死,细菌的芽孢有抗热性，致死温度和时间视菌而定：,炭疽芽孢杆菌 105 510分钟致死,枯草芽孢杆菌 100 617分钟致死,肉毒梭菌 120121 10分钟致死,高温对微生物生长的影响,同一个菌的不同菌龄其抗热性也不相同，一般幼龄菌比老龄菌对温度敏感,微生物的,致死温度,：在一定时间内（如10分钟）杀死微生物所需要的最低温度称为微生物的致死温度,微生物的,致死时间,：在一定温度下，杀死微生物所需要的时间；温度越高，致死时间越短,高温能杀死微生物，因此在微生物方法中常采用加热培养器皿和培养基方法杀菌,干热灭菌,焚烧灭菌法,此法灭菌彻底，迅速简便，但使用范围有限。常用于接种工具、污染物品以及实验动物尸体等废弃物的处理,干热灭菌法,主要在干燥箱中利用热空气进行灭菌。通常160170 处理 2 h 便可达到灭菌的目的。只适用于玻璃器皿、金属用具等耐热物品的灭菌。优点是可保持物品干燥,高温杀菌,煮沸消毒法,在水中煮沸,15 min,以上，可杀死细菌的所有营养细胞和部分芽孢。这种方法适用于注射器、解剖用具等的消毒,湿热灭菌,实验室及生产中常用的灭菌方法。加压则可提供高于100的蒸汽。加之蒸汽热穿透力强，可迅速引起蛋白质凝固变性。在湿热灭菌法中效果最佳、应用较广。一般培养基、各种缓冲溶液、玻璃器皿等，常采用121处理1530 min即可达到灭菌的目的,高压蒸汽灭菌法,常压下100处理15-30 min，以杀死其中的营养细胞。冷却后，置于一定温度(28-37)保温过夜，使其中可能残存的芽孢萌发营养细胞，再以同样方法加热处理。反复三次可杀灭所有芽孢和营养细胞，以达到灭菌的目的,缺点是比较费时，一般只用于不耐热的药品、营养物、特殊培养基等的灭菌。在缺乏高压蒸汽灭菌设备时亦可用于一般物品灭菌,间歇灭菌法,用较低的温度处理牛奶、酒类等饮料，以杀死其中的病原菌如结核杆菌、伤寒杆菌等，但又不损害营养与风味。,如用6263则处理 30 min，若以71，只需15 min。处理后的物品应迅速冷却至10左右即可饮用,这种方法只能杀死大多数腐生菌的营养体而对芽孢无损害。此法是基于结核杆菌的致死温度6215 min而规定的,巴斯德消毒法,抑制(Inhibition)：,生长停止，但不死亡与,防腐(Antisepsis),化疗(Chemotherapy,),死亡(Death)：,生长能力不可逆丧失,消毒(Disinfection),灭菌(Sterilization),杀菌相关的几个概念,防腐antisepsis,一种抑菌作用，利用某些理化因子，使物体内外的微生物暂时处于不生长繁殖但又未死亡的状态。这是一种防止食品腐败和其他物质霉变的技术措施。如低温、干燥、盐腌、糖渍等等。,消毒disinfection,是指杀死或消除所有病原微生物的措施，可达到防止传染病传播的目的。,例如将物体煮沸10 min，就可杀死病原菌的营养体，但绝非杀死所有的芽孢，常用于牛奶、食品以及某些物体表面的消毒。利用消毒剂（disinfectant），也可进行皮肤体膜或体内的处理。,化学治疗chemotherapy,是指利用某些具有选择毒性的化学药物(如磺胺)或抗生素，对生物体的深部感染进行治疗，可以有效地消除宿主体内的病原体，但对宿主却没有或基本上没有损害。,灭菌sterilization,是指用物理或化学因子，杀灭物体中的所有活微生物，包括最耐热的细菌芽孢。这是一种彻底的杀菌措施。通过灭菌的物品不再存在任何有生命的有机体。,二、氢离子浓度（pH值）,几乎所有的微生物在pH4.09.0之间都可以生长，但不同的微生物都有其最适的生长pH值范围,细菌、藻类、原生动物最适pH6.57.5，但pH4.010.0,也可以生长，特殊的硫化菌在,pH1.2.0下生长，硝化菌在pH11生长,放线菌最适pH7.58.0，pH5.010也可生长,霉菌、酵母最适pH5.06.0，pH1.510都可生长,pH值影响微生物生长的主要作用在于：,引起细胞膜电荷的变化，从而影响了微生物对营养物质的吸收。,影响代谢过程中酶的活性。,改变生长环境中营养物质的可给性以及有害物质的毒性。,另一方面，微生物代谢活动常改变氢离子浓度,如：乳酸菌分解葡萄糖产生乳酸，,pH,值下降，基质被酸化。尿素细菌分解尿素产氨使,pH,上升。,为了防止基质中的,pH,值发生过大的变化影响微生物生长，在配制培养基时通常加入缓冲剂,黑曲霉在pH 23的环境中发酵蔗糖以产柠檬酸为主，产草酸极少。在pH近中性时发酵蔗糖产生大量的草酸，柠檬酸产量很低,酵母菌在pH4.55.0生长进行乙醇发酵，不产甘油和醋酸，在pH8时生长发酵产物除乙醇外，还有甘油和醋酸。,在生产实践中还可利用pH值防止杂菌生长。,如生产面包时加丙酸钙作防腐剂，抑制细菌生长,微生物生长繁殖的最适,pH,与其合成某种代谢产物的,pH,通常是不一样的。,例如：丙酮丁醇梭菌生长繁殖最适pH是5.57.0,丙酮丁醇梭菌合成丙酮丁醇的最适pH是4.35.3,微生物在不同的,pH,下积累的代谢产物不一样，如：,三、水份和渗透压,水是微生物生活的必要条件，微生物生长所需要的水份用水活度来表示，即在一定的温度和压力条件下，溶液中的蒸汽压与纯水蒸汽压之比,a,w,=P,solution,/P,water,微生物生长的最低aw值：,细菌,aw,酵母,霉菌,耐盐细菌和耐旱真菌,大部分的细菌，藻类和一些真菌，如毛霉，根霉，担子菌类为,0.9,0.99,嗜盐细菌、曲霉,为,0.76,地衣和丝状真菌及一些酵母种类为,0.60,微生物生长的,aw,值在,0.660.99之间,水份与干燥,干燥会导致细胞失水而造成代谢停止以至死亡。不同微生物种类、干燥时微生物所处的环境条件、干燥的程度均影响干燥对微生物的效果,结核分枝杆菌特别耐干燥，100 20 min仍能生存；链球菌用干燥法保存几年而不丧失致病性。休眠孢子抗干燥能力也很强，在干燥条件下可长期不死，这一特性已用于菌种保藏,生产或科研中常用真空干燥法来保藏细菌、病毒及立克次氏体达数年之久,在日常生活中常用烘干、晒干和熏干等方法来保存食物,渗透压,一般微生物生长所适应的溶液渗透压在36大气压之间,微生物在等渗溶液中生长时，维持细胞形态不变（0.850.9%NaCl溶液）,微生物在高渗溶液中生长时，会出现质壁分离现象，严重时会引起细胞死亡；日常生活中常用高渗溶液（1015的盐浓度和5070%的糖浓度）来保藏食品,微生物在低渗溶液中生长时，细胞会吸水膨胀，至破裂死亡,四、氧气和氧化还原电位,根据微生物与氧的关系，将微生物分成以下种类：,专性好氧微生物,Strict aerobes,专性厌氧微生物,Strict anaerobes,兼性好氧微生物,facultative aerobes,微需氧微生物,microaerophilic bacteria,耐氧微生物,aerotolerant anaerobes,好氧微生物要求,Eh,值在,0.1,伏以上，以,0.3,0.4,为宜,兼性好氧微生物,Eh,值在,0.1,伏以上好氧性呼吸，,Eh,值在,0.1,伏以下，厌氧性呼吸,专性厌氧微生物,Eh,值在,0.1,伏以下为宜,微需氧微生物,Eh,值在,0.1,和,0.1,伏之间,氧化还原电位（Eh）,培养基中的溶氧和氧化还原态物质影响培养基的Eh值,不同的微生物对氧化还原电位的要求不一样,电磁辐射包括可见光、红外线、紫外线、X射线和射线等,可见光,光能营养型微生物需要 400-800 nm 可见光进行光合作用。有的微生物对光有趋光性，如闪光须霉。担子菌形成子实体也需要散射光。,微生物细胞经照射后，在有氧情况下，产生光化学氧化反应，生成H,2,O,2,，能发生强烈氧化作用，引起细胞死亡。,五、光和辐射,紫外线对微生物有杀伤作用，UV 的波长在 136-400 nm 之间，以波长为 265-266 nm 的杀菌力最强。在医疗卫生和无菌操作中广泛应用,紫外线穿透能力差，只适用于空气及物体表面消毒,紫外线,UV杀菌机制复杂，最明显的是形成胸腺嘧啶二聚体，,另外UV使O2O3（臭氧），O3放出氧化能力强的新生态氧O，O也有杀菌作用,UV照射引起的微生物损伤在有光时可在 DNA 修复酶的作用下进行修复，此称为,光复合作用,，所以微生物经 UV 照射后应放在黑暗处，特别是在诱变育种中,超声波(频率在 20000 Hz以上)具有强烈的生物学作用。使细胞破裂，几乎所有微生物都能受其破坏，其效果与频率、处理时间、微生物种类、细胞大小、形状及数量等均有关系,六、超声波,淋病奈氏球菌对其极为敏感，而发光细胞却要处理1.5 h才死亡。病毒的抗性较强。一般来说，高频率比低频率杀菌效果好，球菌较杆菌抗性强。细胞芽孢具更强的抗性，大多数情况下不受其影响,科研中常用此法破碎细胞,七、化学杀菌剂和抑菌剂控制微生物的化学物质,化学物质抗微生物能力测定,液体培养法,最低抑制浓度(MIC)实验,平板培养法,抑菌圈（zone of inhibition）试验,抗微生物剂,抑菌剂(Bacteriostatic agent),杀菌剂(Bactericide),溶菌剂(Bacteriolysis),待测化学物质 对数生长培养物,定时测定总菌数和活菌数,抗微生物剂能够杀死或抑制微生物的生长,抗微生物剂,非选择性,（对所有细胞均有毒性）,有选择性,（对病原微生物毒性更强）,消毒剂(Disinfectant),防腐剂(Antisepsis),抗代谢药物,抗生素,中草药有效成分,（化学治疗剂）,抗微生物剂,应用范围,作用机理,防腐剂：,酒精（60-85%乙醇或异丙醇水溶液）,皮肤,脂溶剂和蛋白质变性,含苯酚的物质（六氯酚、双氯苯双胍已烷、氯二甲苯）,肥皂、洗液、化妆品、除臭剂,破坏细胞质膜,阳离子洗涤剂（季铵化合物）,肥皂、洗液,与膜上磷脂相互作用,过氧化氢（3%溶液）,皮肤,氧化剂,碘液,皮肤,与酪氨酸结合，氧化剂,有机汞（水银红药水）,皮肤,与蛋白质的巯基结合,硝酸银,眼睛发炎,蛋白质沉淀,消毒剂：,酒精（65-80%乙醇或异丙醇水溶液）,消毒、灭菌医用仪器与实验用品,脂溶剂和蛋白质变性,阳离子洗涤剂（季铵化合物）,消毒医用仪器，食品和日常用品,与磷脂相互作用,氯气,消毒、净化供水,氧化剂,含氯化合物（氯胺，次氯酸钠）,消毒日常用品、食品设备、供水,氧化剂,CuSO,4,游泳池、供水池消毒,蛋白质沉淀,乙烯氧化物,灭菌温度敏感的实验材料，如塑料,烷化剂,甲醛（3-8%溶液）,表面消毒剂,烷化剂,过氧化氢,蒸汽消毒,氧化剂,碘液,消毒医用仪器，消毒表面,与酪氨酸结合,HgCl,2,消毒表面,与蛋白质的巯基结合,臭氧,消毒食用水,强氧化剂,酚化合物,消毒表面,蛋白质变性,化学治疗剂对微生物的作用,能直接干扰病原微生物的生长生繁殖并可用于治疗感染性疾病的化学药物即为化学治疗剂。它能选择性地作用于病原微生物新陈代谢的某个环节，使其生长受到抑制或致死,抗代谢药物,抗生素,中草药有效成分,化学治疗剂种类,（一）抗代谢物,磺胺药物是最早发现，也是最常见的化学疗剂，抗菌谱广，能治疗多种传染性疾病,大多数革兰氏阳性细菌,（如肺炎球菌）,某些革兰氏阴性细菌,（如痢疾杆菌）,对,放线菌,也有一定的作用,磺胺是叶酸组成部分对氨基苯甲酸的结构类似物,磺胺的抑菌作用是因为很多细菌需要自己合成叶酸而生长,磺胺可阻止叶酸的合成。磺胺与细菌生长所必须的对氨基苯甲酸（PABA）的结构非常相似，在一定条件下它们竟争性的与二氢叶酸合成酶结合，阻止或取代了 PABA 进入叶酸分子中，从而阻止了叶酸的合成,磺胺对人体细胞无毒性，因为人缺乏从对氨基苯甲酸合成叶酸的,相关酶-二氢叶酸合成酶，不能用外界提供的对氨基苯甲酸自行,合成叶酸，而必须直接利用叶酸为生长因子进行生长,（二）抗生素,抗生素是一类由某些生物在生命活动过程中合成的次生代谢产物或其人工衍生物，它们在很低浓度时就能抑制或干扰其他生物的生命活动，抑制生长或杀死其他生物,A抑制细胞壁的形成,青霉素抑制细菌是因为其结构中的内酰胺结构与胞壁酸中短肽末端的D丙aa结构很相似，能占据D丙氨酸的位置与转肽E结合，将E灭活，使侧肽链无法连接，因而抑制了细胞壁的合成,抗生素的作用机理,多粘菌素，短杆菌肽是多肽类抗菌素，它们引起细菌细胞膜损伤，导致细胞质外漏，致使菌体死亡。,制霉菌素、两性霉素是多烯类抗生素，它们能与真菌细胞膜中的固醇结合，从而破坏膜结构，使细胞物质外漏，使真菌菌体死亡，但对细菌无效（因其壁中无固醇）,B.影响细胞膜的功能,卡那霉素、链霉素、春霉霉素作用于蛋白质合成场所核糖体的30S亚基；氯霉素、红霉素、林可霉素等，则作用于核糖体50S亚基，抑制了核糖体的活性。,C.干扰蛋白质合成,与核酸的碱基结合，形成交叉连接的复合体阻碍双链DNA解链，从而影响了DNA的复制，如丝裂霉素切断DNA链，降低其分子量，干扰DNA的复制，如博莱霉素（争光霉素）。,作用于核酸E，导致E活性降低或丧失，如利福霉素与RNA合成酶结合，抑制RNA合成E的起始过程。,放线菌素D（更生霉素）：干扰RNA聚合酶的转录过程。,有的抗生素可嵌入到DNA分子上，破坏DNA分子的立体构型，影响DNA聚合E同DNA结合，从而抑制DNA的复制和转录。如亚德里亚霉素，嵌入相邻的碱基对之间。,D.阻碍核酸的合成,由于化学药物的广泛应用，某些病原M如葡萄球菌，,E.coli,，痢疾杆菌，结核杆菌等日益严重的表现出抗药性，细菌抗药性表现在如下几个方面：,菌体内产生了钝化和分解药物的酶,:,葡萄球菌产生了青霉素,E,。,改变细胞膜透性：这类抗性菌株具有阻碍抗微生物剂的进入或排出已进入药物的能力。,细胞内被药物作用的部位发生了改变，如抗链霉素的,E.coli,抗性菌株，其核糖体,3OS,亚基发生改变后，链霉素再不能与之结合。,微生物的抗药性,第六章 思考题,1、细菌的生长繁殖与高等动植物的有哪些异同？微生物生长的测定方法有那些?,2、细菌典型生长曲线可分几期，其划分依据和特点是什么？,3、结合本章的知识，总结在日常生活中有哪些措施是用来抑制或杀灭微生物的。,