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1、第七章 微生物的生长, 典型细菌生长曲线的特点和意义 理化因素对微生物生长的影响 控制微生物生长的理化方法,教学重点,微生物生长,生长、繁殖的概念,个体生长,微生物生长,平衡生长,个体繁殖（数量增加）,群体生长,体积,数量,大小,体积,浓度,重量,浓度,重量,第一节 微生物纯培养的生长,一、微生物的个体生长 单细胞微生物个体的生长表现为细胞物质的合成和细胞体积的增加，生长到一定时期就分裂为两个细胞。多细胞微生物的个体生长反映在细胞数目和细胞内物质含量的增加。,微生物生长,(一)细菌细胞的生长： 细胞体积增大、原生质量增加、细胞结构组建。,1.细菌染色体的复制,微生物生长,细菌细胞壁的扩增 A.
2、革兰氏阳性细菌细胞壁的生长 B.革兰氏阴性细菌细胞壁的生长,2.细胞壁和细胞膜的扩增,微生物生长,4.细胞分裂 细菌细胞生长到一定程度，细胞中间部位细胞膜和壁出现凹陷，横隔壁向心生长，最终在中心会合，形成两个子细胞，完成一次分裂。,3.核糖体的建成 核糖体重建包括rRNA合成、蛋白质合成及蛋白质在rRNA上的装配3个过程。目前对大肠杆菌核糖体的建成 了解比较清楚。每个大肠杆菌约含10000个核糖体。,微生物生长,图6-8 大肠杆菌染色体复制和细菌分裂之间的关系 1.短线代表打开伸直的染色体； 2.线上圆圈代表复制起点； 3.线分叉长短代表复制过程,微生物生长,（三）丝状真菌菌丝的生长 丝状真菌
3、营养菌丝的生长主要以极性的顶端生长的方式行。,（二）酵母菌细胞的生长,微生物生长,二、微生物的同步生长,（一）选择法,1.离心分离法,2.过滤分离法,3.膜洗脱法,同步培养方法 A.膜洗脱法；B.离心分离法,小细胞沉淀慢,微生物生长,（三）细菌的同步生长与非同步生长,（二）诱导法,微生物生长,三、微生物的群体生长,（一）单细胞微生物的群体生长,1.群体生长的测定方法,微生物生长,2.细菌群体生长曲线,(1)概念：以细菌数量的对数或生长速率为纵坐标，以生长时 间为横坐标，绘制成的曲线称为细菌的繁殖曲线。单细胞的细菌以菌数增加作为群体生长指标，所以又称生长曲线。 菌种：纯种、单细胞少量 培养基：液
4、体、恒容积 其他合适：浓度、温度等 生长曲线 纵坐标：lg/ml 横坐标：时间,形式：一条曲线,条件,微生物生长,(2)分期：延迟期、对数期、稳定期、衰亡期,微生物生长,延迟期,微生物生长,对数期:几何级数增加,三个参数：,微生物生长,影响代时的因素,1.菌种 2.营养成分 3.营养物浓度：可影响生长速率和生长总量。 4.培养温度,微生物生长,稳定期,微生物生长,衰亡期,影响因素：外界环境越来越不利，使细胞内分解代谢 大大超过合成代谢。,(3)意义,微生物生长,(二)丝状微生物的群体生长（放线菌，真菌）,微生物生长,（三）连续培养（continuous cultivation）,概念：在培养容
5、器中不断补充新鲜营养物质，并不断地以同样 速度排除培养物（菌体及代谢产物），使培养系统中细 胞数量和营养状态保持恒定，这就是连续培养法。,微生物生长,第二节 理化因素对微生物的影响,一、物理因素对微生物生长的影响,微生物生长,1.温度对微生物生长的影响,（一）温度,微生物生长,3.温度对3类微生物生长速率的影响,微生物生长,（三）氧气 根据微生物和氧的量可分5类：,（二）辐射：通过空间以波动方式传播的能 源，或是微观粒子或是电磁波。,红外线 紫外线 X射线 射线,微生物生长,1.专性好氧微生物 缺氧不能生长。很多细菌、放线菌、真菌都属于好氧微生物 2.专性厌氧微生物 只能在无氧环境中生长，氧对
6、他会产生毒害作用。例如甲烷杆菌属。 3.兼性厌氧微生物 在有氧、无氧条件下都能生长。例如酵母菌。 4.微需氧微生物 在好氧和绝对厌氧条件下均不能生长，只有在氧浓度很低条件下生长。例如霍乱弧菌。 5.耐氧微生物 可在有氧条件下进行厌氧生活的厌氧微生物。乳酸菌多数属耐氧菌。,微生物生长,生物在其长期进化过程中，早就发展出去除超氧阴离子自由基等各种有害的活性氧的机制。为一切好氧生物都存在SOD就是证明。好氧生物因有SOD, 故剧毒的O 2就被歧化成毒性稍低的H2O2， 过氧化氢酶的作用下， H2O2 又进一步变成无毒的H2O。厌氧菌因不能合成SOD。所以根本无法使O 2歧化成 H2O2 因此，在有氧
7、存在时，细胞内形成的O 2就使自身受到毒害。绝大多数的耐氧菌都能合成SOD，且有过氧化物酶（peroxidase），因此剧毒的O 2可先歧化成有毒的H2 O2，然后还原成无毒的H2 O。即：,微生物生长,2O2 2H+ H2O2O2,过氧化氢酶,（一切好氧微生物）,SOD,好氧微生物及耐氧菌,H2OO2,1,2,过氧化物酶,NADH2,NAD,（耐氧菌）,2H2O,微生物生长,有实验证明，原有兼性厌氧菌的E.coli，如果使他突变成SOD缺陷株，则它也转变成一株短期接触氧就能被杀成的“严格厌氧菌”了. SOD除可清除超氧阴离子自由基外，还发现在防治人体衰老、治疗自身免疫性疾病、抗癌、防白内障、
8、治疗放射病和肺气肿以及解除苯中毒等方面有一系列疗效，故在利用微生物等生物进行生产以及进行化学修饰等方面正在作进一步研究，以期降低其免疫原性和提高在体内的半衰期，尽快达到在医疗保健中应用的目的。,微生物生长,微生物与氧气的关系,微生物生长,（四）氧化还原电位 好氧微生物的氧化酶系的活动需有较高的氧化还原位，通常要求Eh值在0.1V以上，以o.30.4V为宜。厌氧微生物只能0.1V以下生长，以0.1V为宜。兼性厌氧微生物在0.1V以上进行好氧呼吸，在0.1V以下进行发酵或无氧呼吸。 （ 五）水分 微生物可利用的水通常用活水度（Aw）表示。水活度表示在天然环境中，微生物可实际利用的自由水（或游离水）
9、的含量。 要定量地表示Aw，则含义为：在同温同压下，某溶液的蒸汽压（P）与纯水压（Po）之比。,P,Po,Aw =,微生物生长,结合水越多，自由水越少，Aw越小，对微生物生长越不利。 控制食品Aw的方法： 1.增加溶质量 2.减少溶剂量 3.冷冻,微生物生长,1.pH 2.重金属及其化合物：Hg、Ag、Cu 3.卤素及其化合物：碘 4.有机化合物：酚、醇、醛 5.染料：孔雀绿、结晶紫,二、化学因素对微生物生长的影响,微生物生长,第三节 微生物生长的控制,物理方法：加热、低温、干燥、辐射过虑 化学方法：消毒剂、防腐剂、化学治疗剂,微生物生长,几个基本概念：,消毒采用温和的理化因素杀死物体中所有病
10、原 菌的措施称为消毒。,灭菌利用强烈的理化因素杀死物体中所有微生 物的措施称为灭菌。,防腐利用某种理化因素抑制微生物生长的措施 称为防腐。,化疗利用具有选择毒性的化学物质抑制寄主体 内病原微生物或病变细胞的治疗措施称为 化疗。,微生物生长,（一）高温灭菌,1.原理,a、高温使蛋白质和核酸不可逆地变性。,b、破坏了细胞的其他组成 。,c、细胞膜上类脂质成分被热溶解而形成 极小的孔、使细胞内容物泄漏而引起 死亡。,一、控制微生物生长的物理方法,微生物生长,火焰灼烧法,烘箱内热空气灭菌法,干热灭菌法,连续加压灭菌法,湿热灭菌（消毒）法,常压下,巴氏消毒法,LTH法,加压下,煮沸消毒法,常规加压灭菌法
11、,HTST法,2.方法,微生物生长,微生物生长,a、在有水的条件下，菌体蛋白容易凝固。,b、热蒸气穿透力大。,c、蒸气有潜热，当蒸汽在物体表面凝结为水时放出 大量热量，可提高灭菌物品的温度。,在同样温度下湿热灭菌比干热灭菌效果好的原因有：,表65 热蒸汽与干热空气穿透力的比较,3.干热灭菌与湿热灭菌比较,微生物生长,（3）光复活作用,（三）辐射,1.紫外辐射,（1）应用：空气消毒、器械消毒、变异研究。,b. u.v使O2变为O3，其不稳定，易分解放出氧化 能力极强的新生态氧O，具杀菌作用。,（2）杀菌原理：,a. u.v作用于DNA，使之改变生物学活性，干扰 核酸复制，导致细胞死亡或变异。,微
12、生物生长,2.电离辐射（x、r、a、),特点：波长短、穿透力强，能量高,杀菌原理：间接通过射线引起环境中水分子和细胞中水分子能 量后导致电离，产生自由基团，其游离基团能与细 胞中敏感分子反应使之失活，引起微生物死亡。,（1）水经辐射后形成离子水和自由电子：,（2）两种离子水进一步反应形成离子和自由基：,微生物生长,（4）过氧基团能使酶蛋白的SH基氧化； 自由基也具氧化作用和分解作用，使细胞受损。,（3）液体内溶解氧与离子作用产生一些具有 强氧化性的过氧基团：,微生物生长,（四）干燥和渗透压 1.干燥：主要作用是抑菌，使细胞失水，代谢停止。 2.渗透压：微生物在高渗环境中，水从细胞中流出，使细胞
13、脱水。,（五）过滤除菌：通过某种多孔的材料，使微生物与液体分离。,（六）超声波：通过探头的高频振动使细胞内外产 生的压力差，导致细胞破裂；超声波振动，机械能转 变为热能，使溶液温度升高，细胞热变性，抑制或杀死微生物。,微生物生长,二、控制微生物生长的化学方法,（一）消毒剂和防腐剂 醇类、醛类、酚类、表面活性剂、染料、氧化剂、重金属、酸碱类 （二）抗代谢物 概念：有些化合物结构与生物的代谢物很相似，竞争特定的酶，阻碍酶的功能，干扰正常代谢，这些物质称为抗代谢物。,微生物生长,磺胺作用机理,微生物生长,（三）抗生素,概念：抗生素是生物在新陈代谢中产生的或 人工衍生的，很低的浓度就能抑制他种生物的生 命活动，甚至杀死他种生物的化学物质。 1.抑制细胞壁的形成：青霉素 2.影响细胞膜的功能：多粘菌素 作用机理 3.干扰蛋白质的合成：四环素 4.阻碍核酸的复制：放线菌素D 5.影响能量的利用：抗霉素,微生物生长,（四）微生物的抗药性,1.细菌产生钝化或分解药物的酶 2.改变细胞膜的透性 3.改变对药物敏感的位点 4.菌株发生变异,微生物生长,
