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1、Microbiology,Microbiology,Microbiology,Microbiology,Microbiology,微 生 物 的 生长 及 其 控 制,第 六 章,nefu-micro,测定微生物生长繁殖的方法微生物的生长规律影响微生物生长的主要环境因素微生物培养法概论有害微生物的控制,内容提要,测生长量,计繁殖数,测定生长繁殖的方法,nefu-micro,微生物的纯培养,纯培养的分离方法,稀释倒平板法,划线法,选择培养基分离法,单细胞挑取法,Viable cell count,1.dilute sample,1 ml,9 ml,10 100 1000 104 105 106
2、107,cell no/ml,2. plate out 0.1 ml,Inoculating an agar plate to obtain single colonies,Mixed culture,Pure culture,Mixed culture,Oral swab,Swab from sole of shoe,Each colony was examined microscopically,选择培养基分离法,1.dilute sample,1 ml,9 ml,10 100 1000 104 105 106 107,含N量法,DNA/RNA法,叶绿素法,称重量法,测体积法,N6.25=
3、Pr,比 浊 法,生理指标法,测生长量(间接法),计繁殖数,比例计数法,血球计数板法,液体稀释法,平板菌落计数法,滤膜培养法,微生物的连续培养,微生物的生长规律,微生物的个体生长和同步生长,nefu-micro,单细胞微生物的典型生长曲线,微生物的高密度培养,离心法,抑制合成法,获得同步生长(synchronous growth)的方法：,诱导法,选择法,过滤法,同步培养(synchronous culture),nefu-micro,使培养基中细菌同时分裂，处于相同的生长阶段叫同步生长。,生长曲线(growth curve)描述细菌生长规律,活菌数,培养时间,.指数期,.稳定期,.衰亡期,.
4、延滞期,细菌数目（个/ml）对数,缩短延滞期的意义和方法,延滞期(lag phase),出现原因,本期特点,影响本期限长短因素,延滞期出现原因,把细菌接种到新鲜的培养基中培养时，并不立即进行分裂繁殖，细菌增殖数为，这时需要合成多种酶，辅酶和某些中间代谢产物，要经过一个调整和适应过程 。,nefu-micro,延滞期特点,生长速率常数等于零,菌体粗大,代谢活力强,对不良条件抵抗能力降低,含量增加,影响延滞期限长短因素,接种龄,接种量,培养基成分,缩短延滞期的意义和方法,可以缩短生产周期，提高设备利用率。,接种对数生长期的菌种，采用最适菌龄,加大接种量,用与培养菌种相同组分的培养基,指数期(对数期
5、)(exponential phase),特点,该期的细菌生产中多被用做种子和科学试验材料,活菌数和总菌数接近,酶系活跃，代谢旺盛。,生长速率最大，生长时间最短。,细胞的化学组成及形态，生理特性比较一致,x2,x1,t2,t1,培养时间,Lg 细胞数/ml,指数期生长的数学模型,繁殖代数 n=3.322(lgx2-lgx1),影响指数期的因素,菌种,营养成分,营养物浓度,培养温度,稳定期(stationary phase),出现原因,营养的消耗,有害代谢产物积累,pH值、氧化还原电位EH值等理化条件不适,出现原因,营养物比例失调,稳定期特点,活菌数保持相对稳定，总菌数达最高水平。,细菌代谢物积
6、累达到最高峰。,芽孢杆菌这时开始形成芽孢。,这是生产收获时期。,衰亡期(decline phase/death phase),特点,细菌死亡数大于增殖数,活菌数明显减少,群体衰落,细胞出现多形态,大小不等的畸形,变成衰退型,细胞死亡,出现自溶现象。,连续培养(continuous culture)(open culture),将微生物置于一定容积的培养基中培养，最后一次收获，叫分批培养，将微生物放在恒定的容积的流动系统中培养称为连续培养。,优点：缩短发酵周期；便于自动控制；产物质 要 量均一,缺点：菌种易退化；易染杂菌,nefu-micro,微生物的高密度培养 （high cell-densi
7、ty culture,HCDC）,指微生物在液体培养基中细胞群体密度超过常规培养10倍以上时的生长状态或培养技术。现代高密度培养技术主要是用于基因工程菌生产多肽类药物。,选取最佳培养基成分和各成分含量,补料,提高溶解氧的浓度,防止有害代谢产物的生成,影响微生物生长的主要环境因素,温度,pH,氧气,温度,嗜冷微生物（低温微生物）,中温微生物,嗜热微生物（高温微生物）,低温对微生物的影响,嗜冷微生物（低温微生物）,系在低温下仍能起催化作用,细胞膜含较多的不饱合脂肪酸在低温下仍具有通透性。 上下班,嗜冷机制：,嗜热微生物的嗜热机制,细胞内的具强抗热性,产生的多胺，热亚胺和高温精胺物质对蛋白质等组织结
8、构具有保护作用。一一一一一口口口,核酸也具有热稳定性的保护结构。,细胞膜含有较多的饱和脂肪酸和直链脂肪酸，使膜具有稳定性。上,低温对微生物的影响,代谢降低,生长繁殖停滞,仍然存活,常在低温下对菌种和食品保藏。,pH,影响细胞膜通透性与稳定性,影响物质溶解度,影响细胞表面电荷分布,因此影响微生物生长、繁殖，发育。,各类微生物能够生长的pH值较宽，但细胞内部pH值却接近中性。,微生物的活动也能改变环境中的pH值,嗜酸性微生物,嗜碱性微生物,耐酸及耐碱微生物,根据氢离子浓度对微生物分类,氧气,专性好氧菌（obligate or strict aerobes）,兼性厌氧菌（facultative an
9、aerobes）,耐氧菌（aerotolerant anaerobes）,厌氧菌（anaerobes）,微好氧菌（microaerophilic bacteria）,超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶 （Catalase ）,超氧化物歧化酶（SOD）,功能：使好氧菌免受超氧化物阴离子自由基的毒害,2H2O2 _Catalase_ 2H2O + O2,过氧化氢酶（ Catalase ）,厌氧菌（anaerobes）,能量来源于发酵无氧呼吸环式光合磷酸化或甲烷发酵,微生物培养法,Brewer 皿,高层琼脂柱,亨盖特技术,厌氧罐anaerobic jar,Anaerobic Glove Box,厌
10、氧菌的培养,Different culture methods,Liquid Culture,Batch culture,Batch & Continuous culture,10 ml,20 ml- 1 L,1 L - 1000L,Fermentor,挂曲,小曲,红曲,fermenter,fermenter,有害微生物的控制,nefu-micro,几个基本概念,物理灭菌因素的代表高温,化学杀菌剂、消毒剂和治疗剂,消毒(disinfection)：杀死或消除物体上的病原微生 物的方法,灭菌（sterilition）：杀死物体上全部微生物的方法,防腐(antisepsis)：用理化方法防止抑制微
11、生物生长 的方法,几个基本概念,化疗(chemotherapy)：利用对病源菌具有高度毒力而 对宿主基本无毒的化学物质来抑制 宿主体内病源微生物的生长繁殖,高温灭菌,辐射作用,高渗作用,干燥,超声波,控制微生物的物理因素,高温灭菌,多数细菌，酵母菌和霉菌的营养细胞和病毒在50-65 10 min可以致死。F,一般噬菌体6580 致死，,放线菌霉菌的孢子比营养细胞抗热性强，7680 10min可以杀死 B,细菌芽孢，在100 下20min才能致死，,嗜热脂肪芽孢杆菌可在80 条件下生活，在120 ，12min才能杀死，BBBBBBBBBBB,同种微生物老龄菌比幼菌耐热。,高温灭菌,干热灭菌(dr
12、y heat sterilization),湿热灭菌(mosist heat sterilization),焚烧灭菌法：常用在废弃物动物尸体等处理。,烘烤灭菌法；实验室用干燥箱烘烤接种工具。,湿热灭菌(mosist heat sterilization),煮沸灭菌法（煮沸消毒法）,高压蒸汽灭菌法,间歇灭菌法,巴斯德消毒法：（巴氏消毒法）,该法比干热灭菌效果好，因为蛋白质在有水的情况下容易凝固，如含水50，蛋白质凝固温度为56；含水蛋白质凝固温度为160-170,煮沸灭菌法（煮沸消毒法）,物品在水中煮沸 15min，可杀死所有营养细胞和一部分芽孢。在水中加入的 a2CO3或的碳酸效果更好。此法适
13、合注射器和解剖用具的消毒。,高压蒸汽灭菌(normal autoclving),是湿热灭菌中最好方法，通常在1.05kg/cm2的压力下面（此时温度121）处理1530min。,要排冷，否则会形成假压，虽然压力达到要求，温度却达不到相应高度，而影响灭菌效果。,间歇灭菌法(fractional sterilization),是用常压蒸汽反复几次进行灭菌的方法。,主要用于不宜高压灭菌的培养基，不耐热的药物和营养物等,方法是将待灭菌物品置于蒸锅内加热到沸腾维持15-30min杀死营养细胞，取出冷却后在37恒温培养24小时，使芽孢萌发，再用此法灭菌，反复三次，即可达到灭菌目的。,巴氏消毒法(paste
14、urization),是食品（牛奶）酿造（啤酒）工业中常用的方法。,具体做法是61.762.8处理30min或71.6度处理15min，,这样即可杀死病原微生物。又不致损坏营养，可保留食品饮料原有用味。,根据结核杆菌在62下15min被致死。,低温维持法;,高温瞬时灭菌,辐射,可见光,紫外线（非电离辐射）,X射线与射线,紫外线（非电离辐射）,杀菌机制：,诱导核酸形成胸腺嘧啶二聚体，从而干扰GGGGGGGG了核酸的复制H,各种微生物对紫外线抗性,干细胞强于湿细胞,芽孢，孢子强于营养细胞,多倍体 二倍体 单倍体,直接学说,间接学说,射线是放射性元素Co60发射出的高能射线，F 具强穿透能力，500干伦琴剂量用于诱变育种，10万伦琴以上具杀菌作用。G,X射线与射线,高渗作用,等渗溶液对微生物生长有利,细菌处于低渗液中会吸水膨胀乃至破裂,细胞处于高渗液中会脱水引起质壁分离导致死亡。J,控制微生物的化学物质(因素),表面消毒剂,抗代谢物,抗生素,化学治疗剂,溶液状态,气体状态,生物药物素,酸和碱,重金属极其盐类,有机化合物,氧化剂,卤素,染色剂,
