《微生物学》教学课件：06 微生物的生长及其控制

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1、 第六章 微生物的生长及其控制微生物的生长及其控制生物工程系第六章 微生物的生长及其控制 微生物生长的测定 微生物的生长规律 影响微生物生长的因素 微生物生长的控制 微生物生长概述第一节 微生物生长概述生物个体物质有规律地、不可逆增加，导致个体原生质总量（重量、体积、大小）增加的生物学过程。生长：生物个体生长到一定阶段，通过特定方式产生新的生命个体，即引起生命个体数量增加的生物学过程。繁殖：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在高等生物里这两个过程可以明显分开，但在低等生物特别是在单细胞生物里，由于细胞小，这两个过程是紧密联系又很难划分的过程。第一节 微生物生长概述

2、一个微生物细胞合适的外界条件，吸收营养物质，进行代谢。如果同化作用的速度超过了异化作用个体的生长原生质的总量（重量、体积、大小）就不断增加如果各细胞组分是按恰当的比例增长时，则达到一定程度后就会发生繁殖，引起个体数目的增加。群体内各个个体的进一步生长群体的生长第一节 微生物生长概述群体生长 = 个体生长 + 个体繁殖个体生长 个体繁殖 群体生长在一定时间和条件下细胞数量的增加（微生物群体生长）微生物生长:在微生物学中提到的“生长”，一般均指群体生长，这一点与研究大生物时有所不同。第二节 微生物生长的测定微生物生长速度：单位时间里微生物数量或生物量（Biomass）的变化微生物生长的测定个体计数

3、群体重量测定群体生理指标测定评价培养条件、营养物质等对微生物生长的影响评价不同的抗菌物质对微生物产生抑制（或杀死）作用的效果客观地反映微生物生长的规律第二节 微生物生长的测定以数量变化对微生物生长情况进行测定以生物量为指标测定微生物的生长一、以数量变化对微生物生长情况进行测定通常用来测定细菌、酵母菌等单单细细胞胞微微生生物物（细菌、孢子、酵母菌）的生长情况或样品中所含微生物个体的数量培养平板计数法膜过滤培养法液体稀释法显微镜直接计数法第二节 微生物生长的测定一、以数量变化对微生物生长情况进行测定1. 培养平板计数法第二节 微生物生长的测定一、以数量变化对微生物生长情况进行测定1. 培养平板计数

4、法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。第二节 微生物生长的测定一、以数量变化对微生物生长情况进行测定2. 膜过滤培养法当样品中菌数很低时，可以将一定体积的样品（湖水、海水或饮用水等）通过膜过滤器，然后将膜转到相应的培养基上进行培养，对形成的菌落进行统计。第二节 微生物生长的测定一、以数量变化对微

5、生物生长情况进行测定2. 膜过滤培养法第二节 微生物生长的测定一、以数量变化对微生物生长情况进行测定3. 液体稀释法又称“最大可能数法(The most probable number method)”对未知样品进行十倍稀释，然后根据估算取三个连续的稀释度平行接种多支（一般为5支）试管，对这些平行试管的微生物生长情况进行统计，长菌的为阳性，未长菌的为阴性，然后根据数学统计计算出样品中的微生物数目（查MPN表） 。主要适用于只能进行液体培养的微生物，或采用液体鉴别培养基进行直接鉴定并计数的微生物。第二节 微生物生长的测定一、以数量变化对微生物生长情况进行测定4. 显微镜直接计数法常规方法其他方法

6、第二节 微生物生长的测定一、以数量变化对微生物生长情况进行测定4. 显微镜直接计数法常规方法采用细菌计数板或血球计数板，在显微镜下对微生物数量进行直接计数（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个体小的细菌在显微镜下难以观察第二节 微生物生长的测定一、以数量变化对微生物生长情况进行测定4. 显微镜直接计数法其他方法比例计数过滤计数活菌计数将已知颗粒浓度的样品（例如血液）与待测细胞浓度的样品混匀后在显微镜下根据二者之间的比例直接推算待测微生物细胞浓度。当样品中菌数很低时，可以将一定体积的湖水、海水或饮用水等样品通过膜过滤器。然后将滤

7、膜干燥、染色，并经处理使膜透明，再在显微镜下计算膜上(或一定面积中)的细菌数；采用特定的染色技术也可分别对活菌和死菌进行分别计数1. 比浊法在一定波长下，测定菌悬液的光密度，以光密度表示菌量。(optical density, 即O.D.)注意事项：实验测量时应控制在菌浓度与光密度成正比的线性范围内，否则不准确。第二节 微生物生长的测定二、以生物量为指标测定微生物的生长2. 重量法以干重/湿重直接衡量微生物群体的生物量；通过测定样品中蛋白质、核酸的含量间接推算微生物群体的生物量；测定多细胞及丝状真菌生长情况的有效方法第二节 微生物生长的测定二、以生物量为指标测定微生物的生长3. 生理指标法微生

8、物的生理指标，如呼吸强度呼吸强度 耗氧量耗氧量 与群体的规模 酶活性酶活性 成正相关 生物热生物热样品中微生物数量多或生长旺盛，这些指标愈明显，因此可以借助特定的仪器如瓦勃氏呼吸仪、微量量热计等设备来测定相应的指标。常用于对微生物的快速鉴定与检测常用于对微生物的快速鉴定与检测第二节 微生物生长的测定二、以生物量为指标测定微生物的生长第三节 微生物的生长规律 微生物的同步生长 微生物的连续培养 微生物的高密度培养 微生物的生长曲线第三节 微生物的生长规律微生物的特点：个体微小肉眼看到或接触到的微生物是成千上万个单个的微生物组成的群体。微生物接种是群体接种，接种后的生长是微生物群体生长。微生物接种

9、是群体接种，接种后的生长是微生物群体生长。对细菌群体生长规律的了解是对其进行研究与利用的基础在微生物学中提到的“生长”，均指群体生长。第三节 微生物的生长规律一、生长曲线少量细菌接种到定量的液体培养基中培养，定时取样测定细胞数量，以培养时间为横座标，以菌数为纵座标作图，得到的一条反映细菌在整个培养期间菌数变化规律的曲线定量描述液体培养基中微生物群体的生长规律。1. 微生物生长曲线 (Growth Curve) 的概念第三节 微生物的生长规律一、生长曲线细菌的生长曲线一般用菌数的对数为纵坐标作图第三节 微生物的生长规律一、生长曲线由于采用活菌计数比较麻烦，并要求严格进行操作，否则不易得到准确的结

10、果，重复性也差，因此在实际工作中多采用分光光度计测定OD值的方法绘制细菌的生长曲线。第三节 微生物的生长规律一、生长曲线一条典型的生长曲线至少可以分为 迟缓期，对数期，稳定期迟缓期，对数期，稳定期和和衰亡期衰亡期等四个生长时期只适合于单细胞微生物，如细菌、酵母菌等1. 迟缓期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。也称延迟期、适应期。第三节 微生物的生长规律一、生长曲线(Lag phase)概念第三节 微生物的生长规律一、生长曲线1. 迟缓期 特点l细胞形态变大或增长，许多杆菌可长成丝状。例如巨大芽孢杆菌，在迟缓期末，细胞的平均长度比刚接种时长

11、6倍。一般来说处于迟缓期的细菌细胞体积最大l细胞内RNA，尤其是rRNA含量增高，合成代谢活跃，核糖体、酶类和ATP的合成加快，易产生诱导酶。l对外界不良条件反应敏感。细胞处于活跃生长中，只是分裂迟缓在此阶段后期，少数细胞开始分裂，曲线略有上升。第三节 微生物的生长规律一、生长曲线1. 迟缓期 出现原因微生物接种到一个新的环境，暂时缺乏分解和催化有关底物的酶，或是缺乏充足的中间代谢产物等。为产生诱导酶或合成中间代谢产物，就需要一段适应期。调整代谢迟缓期的长短与菌种的遗传性、菌龄以及移种前后所处的环境条件等因素有关，短的只需要几分钟，长的需数小时。在生产实践中缩短迟缓期的常用手段：(1)通过遗传

12、学方法改变种的遗传特性使迟缓期缩短；(2)利用对数生长期的细胞作为种子；(3)尽量使接种前后所使用的培养基组成不要相差太大；(4)适当扩大接种量第三节 微生物的生长规律一、生长曲线2. 对数生长期(Log phase)概念又称指数生长期(Exponential phase)以最大的速率生长和分裂，细菌数量呈对数增加，细菌内各成分按比例有规律地增加，表现为平衡生长。对数生长期的细菌个体形态、化学组成和生理特性等均较一致，代谢旺盛、生长迅速、代时稳定，所以是研究微生物基本代谢的良好材料。它也常在生产上用作种子，使微生物发酵的迟缓期缩短，提高经济效益。第三节 微生物的生长规律一、生长曲线2. 对数生

13、长期特点在细菌个体生长里，每个细菌分裂繁殖一代所需的时间为代时(Generation time)，在细菌群体生长里细菌数量增加一倍所需的时间称为倍增时间（Doubling time)。代时通常以G表示。其倒数为生长速度常数R比生长速率纳米细菌（nanobacteria），三天才分裂一次；九十年代初期从地下数公里发现的超微型细菌，用代谢产生的CO2作指标，计算出这些超微菌的代谢速率仅为地上正常细菌的10-15，有人认为它们需要100年才能分裂一次。影响微生物增代时间（代时）的因素：1）菌种，不同的微生物及微生物的不同菌株代时不同；2）营养成分，在营养丰富的培养基中生长代时短3）营养物浓度，在一定

14、范围内，生长速率与营养物浓度呈正比，第三节 微生物的生长规律一、生长曲线2. 对数生长期特点凡是处于较低浓度范围内，可影响生长速率的营养物成分，就称为生长限制因子。4）温度，在一定范围，生长速率与培养温度呈正相关。第三节 微生物的生长规律一、生长曲线3. 稳定生长期(Stationary phase)概念由于营养物质消耗，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）。稳定生长期又称恒恒定定期期或最最高高生生长长期期，此时培养液中活细菌数最高并维持稳定。第三节 微生物的生长规律一、生长曲线3. 稳定生长期特点生产上常通过补充营养

15、物质（补料）或取走代谢产物、调节pH、调节温度、对好氧菌增加通气、搅拌或振荡等措施延长稳定生长期，以获得更多的菌体物质或积累更多的代谢产物。细胞重要的分化调节阶段储存糖原等细胞质内含物芽孢杆菌形成芽孢建立自然感受态发酵过程积累代谢产物放线菌大量形成抗生素第三节 微生物的生长规律一、生长曲线4. 衰亡期(Decline或Death phase)营养物质耗尽和有毒代谢产物的大量积累，细菌死亡速率超过新生速率，整个群体呈现出负增长。细菌代谢活性降低，细菌衰老并出现自溶，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。细胞呈现多种形态，有时产生畸形，细胞大小悬殊，有些革兰氏染色反应阳性菌变成

16、阴性反应等。该时期死亡的细菌以对数方式增加，但在衰亡期的后期，由于部分细菌产生抗性也会使细菌死亡的速率降低，仍有部分活菌存在。第三节 微生物的生长规律一、生长曲线不同的微生物或同一种微生物对不同物质的利用能力是不同的。有的物质可直接被利用（例如葡萄糖或NH4+等）；有的需要经过一定的适应期后才能获得利用能力（例如乳糖或NO3-等）。前者通常称为速效碳源（或氮源），后者称为迟效碳源（或氮源）。当培养基中同时含有这两类碳源（或氮源）时，微生物在生长过程中会形成二次生长现象。第三节 微生物的生长规律二、同步培养研究单个微生物细胞内的生物化学变化和细胞学变化所采用的方法： 电子显微镜观察细胞的超薄切片

17、 使用同步培养技术同步培养(Synchronous culture)：使群体中的所有个体细胞尽可能处于同样的细胞生长和分裂周期中。通过同步培养手段使群体细胞处于同一生长阶段，并同时进行分裂生长的状态。同步生长：又称同步细胞，指通过同步培养方法获得的细胞。第三节 微生物的生长规律二、同步培养同步培养物：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。机械筛选法离心方法过滤分离法硝酸纤维素滤膜法环境条件诱导法温度培养基成份控制其他（如光照和黑暗交替培养）获得微生物同步生长的方法：第三节 微生物的生长规律二、同步培养第三节 微生物的生长规律二、同步

18、培养硝酸纤维素滤膜法是最经典的获得同步生长的方法由于细胞的个体差异，同步生长往往只能维持2-3个世代，随后又逐渐转变为随机生长。三、连续培养将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）培养基一次加入，不予补充，不再更换。连续培养(Continous culture ）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手段。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的一种培养方法。第三节 微生物的生长规律三、连续培养第三节 微生物的生长规律控制连续

19、培养的方法恒浊连续培养恒化连续培养三、连续培养第三节 微生物的生长规律1. 恒浊连续培养测定所培养微生物的光密度值自动调节新鲜培养基流入和培养物流出培养室的流速使培养物维持在某一恒定浊度(菌体密度高、生长速率恒定）当培养室中的浊度超过预期数值时，流速加快，使浊度降低；当培养室中的浊度低于预期数值时，流速减慢，使浊度升高；恒浊培养器的工作精度是由光电控制系统的灵敏度来决定的如果所用培养基中有过量的必需营养物，就可以使菌体维持最高的生长速率。三、连续培养第三节 微生物的生长规律一般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）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

20、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、菌种退化、营养物利用效率低三、连续培养第三节 微生物的生长规律1. 恒浊连续培养通常情况下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。三、连续培养第三节 微生物的生长规律1. 恒化连续培养恒化连续培养中，必需将某种必需的营养物质控制在较低的浓度，以作为限制性因子，而其他营养物均过量。细菌的生长速率取决于限制性因子的浓度，并低于最高生长速率限制性因子必须是机体生长所必需的营养物质，如氨基酸和氨等氮源，或是葡萄糖、麦芽糖等碳源，或者是无机盐，因而可在一定浓度范围内能决定该机体生长速率。三、连续

21、培养第三节 微生物的生长规律2. 恒化连续培养2. 恒化连续培养三、连续培养第三节 微生物的生长规律通过控制流速可以得到生长速率不同但密度基本恒定的培养物多用于科研：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；稀释率（D)：培养基流速与培养器的容积之比。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速率 大量菌体或与菌体相平行的代谢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速率不同生长速率的菌体实验室为主定义：是指微生物在液体培养中细胞群体密度超过常规培养10倍以上时的生

22、长状态或培养技术。方法： 选择最佳的培养基成分和各成分的含量 补料 提高溶解氧的浓度 防止有害代谢物的生成四、微生物的高密度培养（high cell-density culture,HCDC)第三节 微生物的生长规律保持合适PH 现代高密度培养技术主要是在用基因工程菌（尤其现代高密度培养技术主要是在用基因工程菌（尤其是是E. coli）生产生产多肽类药物多肽类药物的实践中逐步发展起来的。的实践中逐步发展起来的。Eg. 人生长激素、胰岛素、白细胞介素类和人干扰素等。人生长激素、胰岛素、白细胞介素类和人干扰素等。 提提高高菌体培养密度菌体培养密度产物的产物的比生产率比生产率（单位体积单位时间内产物

23、的产量）（单位体积单位时间内产物的产量）减减少少培养容器的体积培养容器的体积培养基的消耗培养基的消耗“下游工程下游工程”（down-stream processing）中分离、提取的效率中分离、提取的效率生产周期生产周期设备投入设备投入生产成本生产成本重重要要的的实实践践价价值值第四节 影响微生物生长的主要因素 温度 pH 氧气影响因素 物理因素 化学因素 生物学因素微生物的生命活动生物化学反应温度微生物生长温度三基点(Three cardinal point)一、温度第四节 影响微生物生长的主要因素 最适生长温度(Optimum temperature)：微生物分裂代时最短或生长速度最高时的

24、培养温度。注意一点：对于同一微生物来说，其不同的生理生化 过程有着不同的最适合温度。一、温度第四节 影响微生物生长的主要因素对同一微生物来说，最适温度并非一切生理过程的对同一微生物来说，最适温度并非一切生理过程的最适温度最适温度一般规律一般规律最适温度最适温度生长得率最高时的培养温度，生长得率最高时的培养温度， 发酵速率或累积代谢产物最高时的培养温度，发酵速率或累积代谢产物最高时的培养温度， 累积某一代谢产物量最高时的培养温度。累积某一代谢产物量最高时的培养温度。强强 调调 指指 出出菌名菌名生长温度生长温度发酵温度发酵温度累积产物温度累积产物温度Serratia marcescens（粘质粘

25、质赛氏杆菌）赛氏杆菌）37合成灵杆菌素合成灵杆菌素20202525Aspergillus niger（黑曲霉）黑曲霉）37产糖化酶产糖化酶32323434Streptococcus thermophilus（嗜热链球菌）嗜热链球菌）3747473737Streptococcus lactis（乳酸链球菌）乳酸链球菌）344040产细胞：产细胞：25253030产乳酸：产乳酸：3030例如，在例如，在Penicillium chrysogenum（产黄青霉）总共产黄青霉）总共165小时的小时的青霉素发酵青霉素发酵过程中，根据不同生理代谢过过程中，根据不同生理代谢过程的温度特点程的温度特点分四段分

26、四段控制其培养温度。控制其培养温度。0 0小时小时5 5小时小时4040小时小时125125小时小时165165小时小时结果，青霉素产量提高了结果，青霉素产量提高了14.714.7。 30 25 20 2530 25 20 25这一规律对指导发酵生产有着重要的意义。这一规律对指导发酵生产有着重要的意义。 对某一具体微生物来说，其生长温度的对某一具体微生物来说，其生长温度的宽宽和和窄窄与与它们长期进化过程中所处的生存环境温度有关。它们长期进化过程中所处的生存环境温度有关。宽温微生物宽温微生物窄温微生物窄温微生物一些生活在土壤中的一些生活在土壤中的芽孢杆菌芽孢杆菌（15156565）； 既可在人体

27、大肠中生活，也可在体外环境中生活既可在人体大肠中生活，也可在体外环境中生活的的E. coli （101047.547.5）；专性寄生在人体泌尿生殖道中的专性寄生在人体泌尿生殖道中的Neisseriagonorrhoeae（淋病奈瑟氏球菌）淋病奈瑟氏球菌）（36364040）； 影响细胞膜透性与稳定性 影响物质溶解度 影响细胞表面电荷分布 各类微生物能够生长的pH值较宽(2-10) 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值二、pH第四节 影响微生物生长的主要因素微生物生长pH的三基点： 最高pH 最适pH 最低pH二、pH第四节 影响微生物生长的主要因素关于微生物生长的最适p

28、H： 不同种类的微生物有不同的最适pH同一微生物在不同的生长阶段和不同的生理、生化过程中有不同的最适pH要求二、pH第四节 影响微生物生长的主要因素 嗜酸性微生物 嗜碱性微生物 耐碱微生物根据微生物生长的适宜pH不同： 耐酸微生物二、pH第四节 影响微生物生长的主要因素对微生物而言，尽管外环境pH变化大，但其内环境中的pH却相当稳定，一般都接近于中性。微生物在其生命活动过程中，会改变外环境的pH。原因？二、pH第四节 影响微生物生长的主要因素 在一般培养过程中往往在一般培养过程中往往以变酸占优势以变酸占优势，因此，随，因此，随着培养时间的延长，一般培养基会变得较酸。着培养时间的延长，一般培养基

29、会变得较酸。pHpH变化与培养基的组分尤其是变化与培养基的组分尤其是碳氮比碳氮比有极大的关系，有极大的关系，碳氮比高碳氮比高的培养基经培养后的培养基经培养后pHpH值常会明显值常会明显下降下降例如培养各种例如培养各种真菌真菌的培养基的培养基碳氮比低碳氮比低的培养基经培养后的培养基经培养后pHpH值则常会明显值则常会明显上升上升例如培养一般例如培养一般细菌细菌的培养基的培养基三、氧气专性好氧菌（obligate or strict aerobes）：绝大多数真菌和多数细菌、放线菌兼性厌氧菌（facultative anaerobes）：许多酵母菌和不少细菌：酿酒酵母、产气 杆菌 耐氧菌（aero

30、tolerant anaerobes）：耐氧性厌氧菌，乳酸杆菌、肠膜明串珠菌等 微好氧菌（microaerophilic bacteria）：霍乱弧菌、螺杆菌属、发酵单细胞菌第四节 影响微生物生长的主要因素专性厌氧菌（obligate or strict anaerobes）：梭菌属、双歧杆菌属，各种光合细菌 和产甲烷菌三、氧气第四节 影响微生物生长的主要因素超氧化物歧化酶(SOD)功能：使好氧菌免受超氧化物阴离子自由基的毒害过氧化氢酶(Catalase)第四节 影响微生物生长的主要因素专性厌氧菌（obligate or strict anaerobes）三、氧气氧对其有毒：将环境中氧吸掉；抽

31、真空；深层培养能量来源于发酵、无氧呼吸、环式光合磷酸化或甲烷发酵细胞内缺泛SOD、细胞色素氧化酶和过氧化氢酶第五节 有害微生物的控制控制（有害）微生物的生长速率或消灭不需要的微生物，在实际应用中具有重要的意义。灭菌(Sterilization)：消毒(Disinfection)：杀死包括芽孢在内的所有微生物；防腐(Antisepsis)：仅杀死或灭活一部分病原微生物化疗(Chemotherapy)：防止或抑制霉腐微生物在食品等物质上的生长；抑制(Inhibition)：杀死或抑制宿主体内的病原微生物；生长停止，但不死亡；死亡(Death)：生长能力不可逆丧失；控制有害微生物主要有以下几种措施：

32、控制有害微生物主要有以下几种措施：杀灭病原微生物杀灭病原微生物杀灭一切微生物杀灭一切微生物理化因子对微生物作用的影响因素： 理化因子的强度或浓度 同一浓度理化因子作用时间的长短 微生物的种类 微生物的生长阶段第五节 有害微生物的控制第五节 有害微生物的控制一、控制微生物的物理因素温度辐射作用过滤渗透压干燥超声波1. 温度当温度超过微生物生长的最高温度或低于生长的最低温度都会对微生物产生杀灭作用或抑制作用第五节 有害微生物的控制一、控制微生物的物理因素在实践中用来灭菌1. 温度第五节 有害微生物的控制一、控制微生物的物理因素高温使蛋白质、核酸等重要生物大分子发生变性、破坏，以及破坏细胞膜上的类脂

33、成分，导致微生物死亡。1. 温度第五节 有害微生物的控制一、控制微生物的物理因素温度愈高，微生物死亡时间愈短十倍致死时间：(Decimal reduction time)在一定的温度条件下，微生物活菌数减少至原来的1/10所需要的时间。热致死时间：(Thermal death time)在一定的温度条件下杀死所有某一浓度微生物所需要的时间。热致死温度：(Thermal death time)在 一 定 时 间 内 （ 一 般 为10min）杀死某微生物的水悬浮液群体所需的最低温度。影响微生物热致死时间的几个因素： 微生物的种类 微生物的浓度 加热的方式 微生物的生理阶段1. 温度第五节 有害微

34、生物的控制一、控制微生物的物理因素高温灭菌方法干热灭菌法湿热灭菌法（消毒法）火焰灼烧法烘箱内热空气灭菌法常压下高压下巴氏消毒法煮沸消毒法间歇灭菌法:80-100,15-60min常规加压灭菌法:121 ,15- 20min连续加压灭菌法:135-140 , 5-15sLTH法63,30minHTST法72-85 ,15s120-140 ,2-4s1. 温度第五节 有害微生物的控制一、控制微生物的物理因素干热灭菌（Dry heat sterilization）烘箱内热空气灭菌干热灭菌细胞膜破坏蛋白质变性原生质干燥细胞成分发生氧化变质火焰灼烧160，2小时1. 温度第五节 有害微生物的控制一、控制

35、微生物的物理因素湿热灭菌（Moist heat sterilization）1. 温度第五节 有害微生物的控制一、控制微生物的物理因素一般是指用100以上的加压蒸汽进行灭菌。湿热比干热灭菌效果更好更易于传递热量更易破坏保持蛋白质稳定性的氢键等结构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分钟；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分钟以上；1）巴斯德消毒（pasteurization）60-85处理15秒至30分钟2）煮沸消毒3）间歇灭菌（fractional sterilization OR tyndallization）4

36、）常规高压灭菌（autoclaving）5）连续加压灭菌（continuous autoclaving ）121，15分钟；115，30分钟；135-150，5-15秒，工业上发酵培养基135-150，2-6秒，牛奶或其它液态食品（超高温灭菌）湿热灭菌（Moist heat sterilization）1. 温度第五节 有害微生物的控制一、控制微生物的物理因素影响加压蒸汽灭菌效果的因素： 灭菌物体的含菌量 灭菌锅内空气的排除程度 灭菌对象的pH值 灭菌对象的体积 加热与散热的速度1. 温度第五节 有害微生物的控制一、控制微生物的物理因素辐射灭菌(Radiation Sterilization)

37、是利用电磁辐射产生的电磁波杀死大多数物体上微生物的一种有效方法。2. 辐射作用第五节 有害微生物的控制一、控制微生物的物理因素用于灭菌的电磁波有微波，紫外线(UV)、X-射线和-射线等3. 过滤作用第五节 有害微生物的控制一、控制微生物的物理因素空气和不耐热的液体培养基的灭菌棉花、玻璃纤维或石棉滤膜核孔4. 高渗、干燥、超声波等第五节 有害微生物的控制一、控制微生物的物理因素第五节 有害微生物的控制二、控制微生物的化学物质抗微生物剂(Antimicrobial agent)生物合成的天然产物人工合成的化合物能够杀死微生物或抑制微生物生长的化学物质抗微生物剂抑菌抑菌剂(Bacteriostati

38、c agent)杀菌杀菌剂(Bactericide)溶菌剂(Bacteriolysis)待测化 对数生长学物质 培养物定时测定总菌数和活菌数第五节 有害微生物的控制二、控制微生物的化学物质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）第五节 有害微生物的控制二、控制微生物的化学物质1. 防腐剂和消毒剂特点：对一切活细胞都有毒性，不能用于人或动物体内的化学治疗。消毒剂：可杀死微生物，通常用于非生物材料的灭菌或消毒。防腐剂：能杀死微生物或抑制其生长，但对人及动物的体

39、表组 织无毒性或毒性低，可作为外用抗微生物药物。Disinfectants and antiseptics are antimicrobial agents used in quite different situations. Disinfectants are chemicals that kill microrganisms and are used on intanimate objects. Antiseptics, on the other hand, are chemical agents that kill or inhibit growth of microorganisms

40、 and that are sufficiently nontoxic to be applied to living tissues.第五节 有害微生物的控制二、控制微生物的化学物质广泛用于一些热敏感的或无法进行高温灭菌的物品或场所的灭菌：温度计带有透镜的仪器设备聚乙烯管或导管墙壁、楼板与仪器设备等表面自来水空气1. 防腐剂和消毒剂第五节 有害微生物的控制二、控制微生物的化学物质2. 抗代谢物第五节 有害微生物的控制二、控制微生物的化学物质在结构上与生物体所必需的代谢物很相似、可以和特定的酶结合，从而阻碍酶的功能，干扰代谢的正常进行的化合物质称为抗代谢物(Antimetabolite) 。叶

41、酸对抗物（磺胺） 嘌呤对抗物（6-巯基嘌呤） 苯丙氨酸对抗物（对氟苯丙氨酸） 尿嘧啶对抗物（5-氟尿嘧啶） 胸腺嘧啶对抗物（5-溴胸腺嘧啶） 等等概念2. 抗代谢物第五节 有害微生物的控制二、控制微生物的化学物质举例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、溶血性链球菌等）某些革兰氏阴性细菌（如痢疾杆菌、脑膜炎球菌、流感杆菌等）对放线菌也有一定的作用。1934年，德国I. G. Farben染料厂的G. Domagk一种红色染料（prontosil），白鼠静脉注射，可治疗因链球菌引起的感染，但在体外却无作用。1935年，进一步证

42、明prontosil对人的链球菌病也有效。法国Trefouel和英国Fuller证明：prontosil在体内转化成了具有抑菌作用的磺胺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。2. 抗代谢物第五节 有害微生物的控制二、控制微生物的化学物质作用机理磺胺是叶酸合成的前体物对氨基苯甲酸 的结构类似物磺胺的抑菌作用很多细菌需要自己合成叶酸而生长2. 抗代谢物第五节 有害微生物的控制二、控制微生物的化学物质磺胺甲恶唑(SMZ)磺胺嘧啶磺胺二甲嘧啶 是由某些生物合成或半合成的、在很低浓度

43、时就能抑制或影响它种生物（包括病原菌、病毒、癌细胞等）的生命活动的一类次级代谢产物或其人工衍生物。概念自本世纪40年代以来，已找到上万种新抗生素，合成了近10万种半合成抗生素，但其中在临床上常用的仅几十种。3. 抗生素第五节 有害微生物的控制二、控制微生物的化学物质(Antibiotic)作用机理3. 抗生素第五节 有害微生物的控制二、控制微生物的化学物质抑制微生物的生长或杀死它们抑制细菌细胞壁合成破坏细胞质膜作用于呼吸链以干扰氧化磷酸化抑制蛋白质和核酸合成作用机理3. 抗生素第五节 有害微生物的控制二、控制微生物的化学物质作用机理3. 抗生素第五节 有害微生物的控制二、控制微生物的化学物质作

44、用机理3. 抗生素第五节 有害微生物的控制二、控制微生物的化学物质作用机理3. 抗生素第五节 有害微生物的控制二、控制微生物的化学物质由于不同微生物之间的细胞化学结构和代谢的差异，不同的抗生素的抗菌范围各异。抗菌谱（Antibiogram)广谱抗生素(Board-spectrum antibiotics)窄谱抗生素(Board-spectrum antibiotics)特点：能同时抗G+、G-细菌、立克次氏体、衣原体等。如氯霉素、四环素、金霉素和土霉素等。如青霉素、红霉素（G+）、链霉素和新霉素（G-）等。微生物抗药性的产生3. 抗生素第五节 有害微生物的控制二、控制微生物的化学物质微生物抗药

45、性的产生3. 抗生素第五节 有害微生物的控制二、控制微生物的化学物质微生物抗药性的产生3. 抗生素第五节 有害微生物的控制二、控制微生物的化学物质抗性菌株特点：细胞质膜透性改变 使抗生素不进入细胞或进入细胞 后被细胞主动排出药物作用靶改变合成了修饰抗生素的酶抗性菌株发生遗传变异 导致合成新的多聚体，以取 代或部分取代原来的多聚体微生物产生抗药性的原因微生物抗药性的产生3. 抗生素第五节 有害微生物的控制二、控制微生物的化学物质避免出现细菌的耐药性的措施：第一次使用的药物剂量要足；避免在一个时期或长期多次使用同种抗生素；不同的抗生素(或与其他药物)混合使用；对现有抗生素进行改造；筛选新的更有效的

46、抗生素；微生物抗药性的产生3. 抗生素第五节 有害微生物的控制二、控制微生物的化学物质第五节 有害微生物的控制二、控制微生物的化学物质4. 化学物质抗微生物能力的测定方法液体培养法最低抑制浓度实验(minimum inhibitory concentration, MIC）平板培养法抑菌圈（zone of inhibition）试验对杀菌或抑菌作用无法区分石炭酸系数(Phenol coefficient, P.C.)：是指在一定时间内（一般为10min），被试药剂能杀死全部供试菌（伤寒沙门氏菌 Salmonella typhi)的最高稀释度与达到同效的石炭酸的最高稀释度之比。微生物的典型生长曲线可分几期，其划分依据是什么？本章思考题细菌的生长繁殖与高等动植物的有哪些异同？