《微生物的生长繁殖与生存修改10月课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微生物的生长繁殖与生存修改10月课件（64页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第五章 微生物的生长繁殖与生存因子,第一节 微生物的生长繁殖 一 什么叫微生物的生长、繁殖？ 微生物生长(Growth)：是指细胞物质有规律地、不可逆增加的生物过程。 微生物繁殖(Reproduction)：是微生物生长到一定阶段由于细胞内各种细胞结构的复杂和重建导致产生新的生命个体，即引起生命个体数量增加的整个生物学过程。,微生物的个体生长和群体生长,单细胞微生物的生长：一个微生物个体应具备生长和繁殖的全能性。单细胞微生物的生长就是细胞的不断增大。 单细胞微生物的繁殖：但这种过程 在适宜的环境中，一种微生物如大肠杆菌（E.coli），从一个个体（细胞）出发，通过生长与繁殖，逐渐形成与秦代细胞
2、相似的子代细胞，使得个体数量增加，这种现象与过程称为单细胞微生物的繁殖。 微生物个体生长与个体繁殖是持续交替进行的，所导致的结果就是群体生长。因此，群体生长是以微生物的个体生长与繁殖为基础的。,多细胞微生物的生长与繁殖,多细胞微生物的生长只是细胞数量增加,不伴随个体数目的增加。 多细胞微生物的繁殖：如果不但细胞数目增加，个体数目也增加，则称为多细胞微生物的繁殖。 世代时间：细菌两次细胞分裂之间的时间。不同微生物的生长繁殖速度不同，所以世代时间也不同。原核微生物的繁殖速度比真核微生物快，专性厌氧菌的世代时间多数比好氧菌长。,二、微生物的群体生长规律,对微生物群体生长的研究表明，微生物的群体生长规
3、律因其种类不同而异，单细胞微生物与多细胞微生物的群体生长表现出不同的生长动力学特性。但就单细胞微生物来说，在特定的环境中，不同种的微生物表现出趋势相近的生长动力学规律。 （一）、细菌纯培养生长曲线（分批培养） 是将某种单细胞微生物少量接种到恒定容积的液体培养基中培养，定时取样分析。以菌数的对数为纵坐标，生长时间为横坐标作图而的得到的生长曲线。,图5-1 细菌的生长曲线,细菌群体的生长繁殖可分为四期：,1迟缓期（Lag phase）: 2. 对数期(Logarithmic phase): 3稳定期（Stationary phase）: 4衰亡期（Decline phase）:,1迟缓期（Lag
4、phase）:,细菌接种至培养基后，对新环境有一个短暂适应过程（不适应者可因转种而死亡）。此期曲线平坦稳定，因为细菌繁殖极少。迟缓期长短因素种、接种菌量、菌龄以及营养物质等不同而异，一般为14小时。此期中细菌体积增大，代谢活跃，为细菌的分裂增殖合成、储备充足的酶、能量及中间代谢产物。,2.对数期(Logarithmic phase):,又称指数期(Exponential phage)。此期生长曲线上活菌数直线上升。细菌以稳定的几何级数极快增长，可持续几小时至几天不等（视培养条件及细菌代时而异）。此期细菌形态、染色、生物活性都很典型，对外界环境因素的作用敏感，因此研究细菌性状以此期细菌最好。抗生
5、素作用，对该时期的细菌效果最佳。,细菌的世代时间G G=(t2-t1) / n 因为 n=3.3(lgX2-lgX1) 所以 G=(t2-t1) / 3.3lg(X2/X1) n ：繁殖世代数； X：不同时期的菌数。,3稳定期（Stationary phase）,1）生长速度为零，新生=死亡，达到动态平衡； 2）活菌数的总量达到最大值； 3）胞内的储藏物开始形成（如肝糖粒、脂肪粒等）； 4）某些芽孢菌的芽孢开始形成； 5）某些细菌过量积累次级代谢产物，如抗生素、维生素等。,4衰亡期（Decline phase）,1）营养物质耗尽，微生物进行内源呼吸； 2）有毒代谢产物产生，生长速率负增长； 3
6、）细胞形态多样，出现畸形，形成衰退型； 4）蛋白水解酶活跃，出现细胞自溶现象； 5）芽孢细菌芽孢大量释放。,微生物纯培养技术,纯培养(Pure culture)：微生物学中将在实验室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 获得纯培养的技术 稀释平板分离法; 平皿划线分离法; 单细胞挑取法 ;利用选择性培养基分离法; 富集培养 ; 二元培养：是纯培养的一种特殊形式，主要用于分离寄生微生物的方法。 共培养(Coculture).,图5-2 稀释平板分离法,图5-3 平皿划线分离法,图5-4 接种技术,图5-5 接种针与接种环,三 研究微生物生长的方法,培养的方法：分批培养、连续培养、
7、同步培养。 (一) 分批培养：将一定量的微生物接种在一个封闭的、盛有一定量液体培养基的容器内，保持一定的温度，pH和溶解氧量，微生物在其中生长繁殖；结果出现微生物数量由少变多，达到高峰又由多变少，甚至死亡的变化规律，即细菌的生长曲线。,(二) 连续培养：有恒浊连续培养和恒化连续培养两种。 恒浊连续培养：使培养基中的细菌浓度恒定，以浊度为控制指标的培养方式。通过调节进水流速，使浊度达到恒定。 恒化连续培养：维持培养基中的营养成分恒定，以恒定流速进水，以相同流速流出代谢产物，使细菌始终处于最高生长速度状态的培养方式。 恒化连续培养尤其适合于污水生物处理。除了SBR法外，其余的污水生物处理法均采用恒
8、化连续培养。 入流 曝气池 出水 （三）同步培养：保持细菌的形态一致，处于同一生长阶段。,图5-6 连 续 培 养 法 装 置,图5 7 恒浊与恒化培养控制装置,同步培养 通过机械方法和调控培养条件使某一群体中的所有微生物个体细胞尽可能处于同一生长和分裂周期中，从而使细胞群体中各个体处于分裂步调一致的生长状态，这种生长状态称为同步生长(synchronous growth) 。,细菌生长曲线在污水中的应用,四 微生物生长量的测定方法,1 微生物总数的测定； 计数器计数法：血球计数板、 细菌计数板、 涂片染色计数法、 比浊法。 2 活菌数的测定； 平板菌落计数法、 液体稀释培养测数,MPN法）、
9、 薄膜过滤计数法。 3 计算生长量: 干重法、 含氮量测定法、 DNA测定法、其他生理指标测定法、 物质的消耗、 产生量 、 对氧的吸收、 发酵糖产酸量、 二氧化碳的释放量等。,血球计数板 ( 1625 ),血球计数板中格放大 ( 2516 ),微生物数目的计算公式,1、2516计数室微生物数目的计算公式 微生物数目（个/ml）=A/80400101000稀释倍数 A为80个小格内的微生物数目 2、1625计数室微生物数目的计算公式 微生物数目（个/ml）=A/100400101000稀释倍数 A为100个小格内的微生物数目,第二节 影响细菌生长繁殖的因素,1充足的营养：必须有充足的营养物质才
10、能为细菌的新陈代谢及生长繁殖提供必需的原料和足够的能量。 2适宜的温度：细胞生长的温度极限为-790。各类细菌对温度的要求不同，可分为嗜冷菌,最适生长温度为(1020)；嗜温菌,2040;嗜热菌,在高至5660生长最好。故实验室一般采用1830培养细菌。 有些嗜温菌低温下也可生长繁殖，如5冰箱内，金黄色葡萄球菌缓慢生长释放毒素，故食用过夜冰箱冷存食物，可致食物中毒。,3合适的酸碱度：在细菌的新陈代谢过程中，酶的活性在一定的范围才能发挥。大多数细菌、藻类和原生动物的最适pH为6.57.5，它们的pH适应范围在410之间。 多数病原菌最适pH为中性或弱碱性（pH7.27.6）。人类血液、组织液pH
11、为7.4，细菌极易生存。胃液偏酸，绝大从数细菌可被杀死。个别细菌在碱性条件下生长良好，如霍乱孤菌在pH8.49.2时生长最好;也有的细菌最适pH偏酸，如结核杆菌（pH6.56.8）、乳酸杆菌（pH5.5）。细菌代谢过程中分解糖产酸，pH下降，影响细菌生长，所以培养基中应加入缓冲剂，保持pH稳定。,4必要的气体环境：氧的存在与否和生长有关，有些细菌仅能在有氧条件下生长（好氧微生物，溶解氧的浓度在2mg/L以上）；有的只能在无氧环境下生长（厌氧微生物，如甲烷要求溶解氧的浓度在1.4810-56mol/L以下才能生存）；而大多数病原菌在有氧及无氧的条件下均能生存。 一般细菌代谢中都需CO2，但大多数
12、细菌自身代谢所产生的CO2即可满足需要。有些细菌，如脑膜炎双球菌在初次分离时需要较高浓度的CO2（510%），否则生长很差甚至不能生长。,第三节 外界因素对细菌的影响,消毒（Disinfection）杀灭病原微生物的方法。用以消毒的药物称为消毒剂(Disinfectants)一般消毒剂在常用浓度下，只对细菌繁殖体有效。对于芽胞则需要提高消毒剂的浓度和延长作用的时间。 灭菌（Sterilization）杀灭物体上所有的微生物（包括病原体和非病原体的繁殖体和芽胞）的方法。因此，灭菌比消毒的要求高；但在日常生活中，消毒和灭菌这两个术语往往通用。 无菌（Asepsis）是指物体上或容器内无活菌存在的意
13、思。无菌操作是防止微生物进入机体或其他物品的操作技术。,第三节 外界因素对细菌的影响,一、物理因素 （一）热力灭菌、（二）电磁波与射线 （三）滤过除菌法、（四）超声与超声波 （五）干燥 、（六）低温 二、化学因素 （一）化学消毒剂 （二）化学消毒剂的作用机制 三 抗生素对微生物的影响,一、物理因素,（一）热力灭菌 高温对细菌有明显的致死作用。热力灭菌主要是利用高温使菌体变性或凝固，酶失去活性，而使细菌死亡。但是，更细微的变化已发生于细菌凝固之前。有人认为DNA单螺旋的断裂可能是主要的致死因素。 此外，高温亦可导致胞膜功能损伤而使小分子物质以及降解的核糖体漏出。干热的致死作用与湿热不尽相同，一般
14、属于蛋白变性、氧化作用受损和电解质水平增高的毒力效应。,热力灭菌时是可靠而普遍应用的灭菌法，包括湿热灭菌和干热灭菌法。,1湿热灭菌法 在同样的温度下，温热的杀菌效果比干热好，其原因有：蛋白质凝固所需的温度与其含水量有关，含水量愈大，发生凝固所需的温度愈低。湿热灭菌的菌体蛋白质吸收水分，比在同一温度的干热空气中易于凝固。 温热灭菌过程中蒸气放出大量潜热，加速提高湿度。因而湿热灭菌比干热所要温度低，如在同一温度下，则湿热灭菌所需时间比干热短。 湿热的穿透力比干热大，使深部也能达到灭菌温度，故湿热比干热收效好。,湿热灭菌法包括： （1）煮沸法：煮沸100，5分钟，能杀死一般细菌的繁殖体。许多芽胞需经
15、煮沸56小时才死亡。水中加入2%碳酸钠，可提高其沸点达105。既可促进芽胞的杀灭，又能防止金属器皿生锈。煮沸法可用于饮水和一般器械（刀、剪、注射器等）的消毒。 （2）流通蒸汽灭菌法：利用100左右的水蒸汽进行消毒，一般采用流通蒸汽灭菌器（其原理相当于我国的蒸笼），加热15到39分钟，可杀死细菌繁殖体。消毒物品的包装不宜过大、过紧，以利于蒸汽穿透。,湿热灭菌法(3),（3）间歇灭菌法：利用反复多次的流通蒸汽，以达到灭菌的目的。一般用流通蒸汽灭菌器，100加热1530分钟，可杀死其中的繁殖体；但芽胞尚有残存。取出后放37孵箱过夜，使芽胞发育成繁殖体，次日再蒸一次，如此连续三次以上。本法适用于不耐高
16、温的营养物（如血清培养基）的灭菌。,（4）巴氏消毒法（Pasteurization）：利用热力杀死液体中的病原菌或一般的杂菌，同时不致严重损害其质量的消耗方法。由巴斯德创用以消毒酒精类，故名。加温61.162.8半小时，或71.71530秒钟。常用于消毒牛奶和酒类等。 （5）高压蒸汽灭菌法：压力蒸汽灭菌是在专门的压力蒸汽灭菌器中进行的，是热力灭菌中使用最普遍、效果最可靠的一种方法。其优点是穿透力强，灭菌效果可靠，能杀灭所有微生物。 目前使用的压力灭菌器可分为两类：下排气式压力灭菌器和预真空压力灭菌器。适用于耐高温、耐水物品的灭菌。,高压蒸汽锅,表面皿的包装,吸管的包装,试管的包装,棉塞的制作,2干热灭菌法,干热灭菌比湿热灭菌需要更高的温度与较长的时间。 （1）干烤：利用干烤箱，加热1601802小时，可杀死一切微生物，包括芽胞菌。主要用于玻璃器皿、瓷器等的灭菌。 （2）烧灼和焚烧：烧灼是直接用火焰杀
