微生物的生長繁殖及其控制筆記

單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,第 六 章,微 生 物 的 生 長,繁殖 及 其 控 制,微生物的分離和純培養(yǎng),微生物的生長繁殖,及其測定,微生物生長繁殖的,控制,內(nèi)容提要,無菌技術(shù),微生物培養(yǎng)的常用器具及其滅菌,干熱滅菌,濕熱滅菌,接種操作,無菌條件下進(jìn)行，工具：接種環(huán)或接種針,純培養(yǎng),的分離方法,稀釋倒（涂）平板法,劃線法,選擇培養(yǎng)基分離法,單細(xì)胞（孢子）分離,二元培養(yǎng)物,主要用于病毒等寄生生物的培養(yǎng),培養(yǎng)物中含有兩種微生物，并有意識(shí)地保持二者之間的特定關(guān)系的培養(yǎng)物稱為二元培養(yǎng)物,微生物的保藏技術(shù),干燥保藏法,常用作中期保藏，時(shí)間為,1,5,年,傳代培養(yǎng)保藏,常用作短期保藏，,4,保藏，時(shí)間為,3,4,月,冷凍保藏法,常用作長期保藏，時(shí)間為,5,10,年及以上,微生物的生長繁殖及其測定,微生物生長的測定,計(jì)數(shù)法、重量法、生理指標(biāo)法,微生物的生長繁殖,細(xì)菌群體生長的規(guī)律,細(xì)菌群體生長的數(shù)學(xué)模型,細(xì)菌群體生長的主要參數(shù),同步培養(yǎng),連續(xù)培養(yǎng),生長曲線,(growth curve),描述細(xì)菌生長規(guī)律,總菌數(shù),活菌數(shù),培養(yǎng)時(shí)間,.,對(duì)數(shù)期,.,穩(wěn)定期,.,衰亡期,.,遲緩期,細(xì)菌數(shù)目（個(gè),/ml,）,對(duì)數(shù),細(xì)菌群體生長的規(guī)律,延滯期,出現(xiàn)原因,把細(xì)菌接種到新鮮的培養(yǎng)基中培養(yǎng)時(shí)，并不立即進(jìn)行分裂繁殖，細(xì)菌增殖數(shù)為，這時(shí),需要合成多種酶，輔酶和某些中間代,謝產(chǎn)物，要經(jīng)過一個(gè)調(diào)整和適應(yīng)過程 。,遲緩,期特點(diǎn),生長速率常數(shù)等于零,菌體粗大,代謝活力強(qiáng),對(duì)不良條件抵抗能力降低,含量增加,影響延滯期限長短因素,接種齡,接種量,培養(yǎng)基成分,縮短延滯期的意義和方法,可以縮短生產(chǎn)周期，提高設(shè)備利用率。,接種對(duì)數(shù)生長期的菌種，采用最適菌齡,加大接種量,用與培養(yǎng)菌種相同組成分的培養(yǎng)基,指數(shù)期,(,對(duì)數(shù)期,),(exponential phase),特點(diǎn),該期的細(xì)菌生產(chǎn)中多被用做種子和科學(xué)試驗(yàn)材料,活菌數(shù)和總菌數(shù)接近,酶系活躍，代謝旺盛。,生長速率最大，,generation time,最短。,細(xì)胞的化學(xué)組成及形態(tài),，,生理特性比較一致,N,t,N,0,t,1,t,0,培養(yǎng)時(shí)間,Lg,細(xì)胞數(shù),/ml,t,2,- t,1,3.322(lgN,t,-lgN,0,),生長速率常數(shù),R=,t,1,- t,0,3.322(lgN,t,-lgN,0,),代時(shí),G=,指數(shù),期生長的數(shù)學(xué)模型,繁殖代數(shù),n=3.322(lgN,t,-lgN,0,),影響,指數(shù)期,的因素,菌種,營養(yǎng)成分,營養(yǎng)物濃度,培養(yǎng)溫度,穩(wěn)定期,(stationary phase),出現(xiàn)原因,營養(yǎng)的消耗,有害代謝產(chǎn)物積累,pH,值,Eh,值等理化條件不適,出現(xiàn)原因,營養(yǎng)物比例失調(diào),穩(wěn)定期,特點(diǎn),活菌數(shù)保持相對(duì)穩(wěn)定，總菌數(shù)達(dá)最高水平。,細(xì)菌代謝物積累達(dá)到最高峰。,芽孢桿菌這時(shí)開始形成芽孢。,這是生產(chǎn)收獲時(shí)期。,衰亡期,(decline phase/death phase),特點(diǎn),細(xì)菌死亡數(shù)大于增殖數(shù),活菌數(shù)明顯減少,群體衰落,細(xì)胞出現(xiàn)多形態(tài),大小不等的 畸形,變成衰退型,細(xì)胞死亡,出現(xiàn)自溶現(xiàn)象。,離心法,硝酸纖維素濾膜法,獲得同步生長,(synchronous growth),的方法：,機(jī)械方法,環(huán)境條件控制技術(shù)（溫度、培養(yǎng)基成分控制、其它）,過濾法,同步培養(yǎng),(synchronous culture),使培養(yǎng)基中細(xì)菌同時(shí)分裂，處于相同的生長階段叫同步生長。,連續(xù)培養(yǎng),(continuous culture)(open culture),將微生物置于一定容積的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，最后一次收獲，叫分批培養(yǎng)，將微生物放在恒定的容積的流動(dòng)系統(tǒng)中培養(yǎng)稱為連續(xù)培養(yǎng)。,優(yōu)點(diǎn)：縮短發(fā)酵周期；便于自動(dòng)控制；產(chǎn)物質(zhì),要,量均一,缺點(diǎn)：菌種易退化；易染雜菌,含,N,量法,DNA/RNA法,葉綠素法,菌體內(nèi)重要組成測定法,微生物生長的測定,稱,重量法,測體積法,N,×,6.25=Pr,測生長量,(,直接法,),比 濁 法,生理指標(biāo)法,測生長量,(,間接法,),計(jì)繁殖數(shù),血球計(jì)數(shù)板法,液體稀釋法,平板菌落計(jì)數(shù)法,濾膜,培養(yǎng)法,各種型號(hào)的全自動(dòng)血球計(jì)數(shù)儀,微生物生長繁殖的控制,環(huán)境因子對(duì)微生物生長的影響,控制微生物的物理因素,控制微生物的化學(xué)物質(zhì),環(huán)境因子對(duì)微生物生長的影響,營養(yǎng)物質(zhì),氧,水的活性,溫度,pH,嗜冷微生物,（低溫微生物）,系在低溫下仍能起催化作用,細(xì)胞膜含較多的不飽合脂肪酸在低溫下仍,具有通透性。,上下班,嗜冷機(jī)制：,嗜熱微生物,的嗜熱機(jī)制,細(xì)胞內(nèi)的具強(qiáng)抗熱性,產(chǎn)生的多胺，熱亞胺和高溫精胺物質(zhì)對(duì)蛋白質(zhì),等組織結(jié)構(gòu)具有保護(hù)作用。,一一一一一口口口,核酸也具有熱穩(wěn)定性的保護(hù)結(jié)構(gòu)。,細(xì)胞膜含有較多的飽和脂肪酸和直鏈脂肪酸，,使膜具有穩(wěn)定性。,上,pH,影響細(xì)胞膜透性與穩(wěn)定性,影響物質(zhì)溶解度,影響細(xì)胞表面電荷分布,因此影響微生物生長、繁殖，發(fā)育。,各類微生物能夠生長的,pH,值較寬，,但細(xì)胞內(nèi)部,pH,值,卻接近中性。,微生物的活動(dòng)也能改變環(huán)境中的,pH,值,氧氣,專性好氧菌（,obligate or strict aerobes,）,兼性厭氧菌（,facultative anaerobes,）,耐氧菌（,aerotolerant,anaerobes,）,厭氧菌（,anaerobes,）,微好氧菌（,microaerophilic,bacteria,）,超氧化物歧化酶,（,SOD,）和,過氧化氫酶,（,Catalase,）,厭氧菌（,anaerobes,）,將環(huán)境中氧吸掉；抽真空；深層培養(yǎng),氧對(duì)其有毒,能量來源于發(fā)酵無氧呼吸環(huán)式光合磷酸化或甲烷發(fā)酵,O,2,.,-,超氧陰離子自由基 普遍存在,H,2,O+,1/2,O,2,過氧化氫酶,（好氧菌）,2H,2,O,過氧化氫酶,（耐氧菌）,NADH,2,NAD,O,2,.,+2H,+,H,2,O,2,+O,2,-,SOD,（好氧菌及耐氧菌）,1,1,1,細(xì)胞內(nèi)缺泛,SOD,、細(xì)胞色素氧化酶和過氧化氫酶,A,.,+,B,.,A,:,B,共價(jià)結(jié)合,均裂,固體培養(yǎng)法,液體培養(yǎng)法,好氧菌的固體培養(yǎng),厭氧菌的固體培養(yǎng),好氧菌的液體培養(yǎng),厭氧菌的液體培養(yǎng),試管培養(yǎng),三角瓶（搖瓶）,臺(tái)式發(fā)酵罐,高層瓊脂柱,厭氧培養(yǎng)皿,厭氧罐,厭氧手套箱,好氧及厭氧,微生物培養(yǎng)法,實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)法,生產(chǎn)實(shí)踐中的培養(yǎng)微生物裝置,固體培養(yǎng)法,液體培養(yǎng)法,好氧菌,-,曲法培養(yǎng),厭氧菌,-,堆積培養(yǎng),發(fā)酵罐（,Fermenter,）,控制,微生物的,物理因素及化學(xué)因素,幾個(gè)基本概念,物理滅菌因素的代表,高溫,化學(xué)殺菌劑、消毒劑和治療劑,消毒,(disinfection),：殺死或消除物體上的病原微生,物的方法,滅菌（,sterilition,）：殺死物體上全部微生物的方法,防腐,(antisepsis),：用理化方法防止抑制微生物生長,的方法,幾個(gè)基本概念,化療,(chemotherapy),：利用對(duì)病源菌具有高度毒力而,對(duì)宿主基本無毒的化學(xué)物質(zhì)來抑制,宿主體內(nèi)病源微生物的生長繁殖,高溫滅菌,多數(shù)細(xì)菌，酵母菌和霉菌的營養(yǎng)細(xì)胞和病毒在,50-65,º,10 min,可以致死。,F,一般噬菌體,65,80,º,致死，,放線菌霉菌的孢子比營養(yǎng)細(xì)胞抗熱性強(qiáng)，,76,80,º,10min,可以殺死,B,細(xì)菌芽孢，在,100,º,下,20min,才能致死，,嗜熱脂肪芽孢桿菌可在,80,º,條件下生活，,在,120,º,，,12min,才能殺死，,BBBBBBBBBBB,同種微生物老齡菌比幼菌耐熱。,高溫滅菌,干熱滅菌,(dry heat sterilization),濕熱滅菌,(,mosist,heat sterilization),焚燒滅菌法：常用與廢棄物動(dòng)物尸體等處理。,烘烤滅菌法；實(shí)驗(yàn)室用干燥箱烘烤接種工具。,濕熱滅菌,(,mosist,heat sterilization),煮沸滅菌法（煮沸消毒法）,高壓蒸汽滅菌法,間歇滅菌法,巴斯德消毒法：（巴氏消毒法）,該法比干熱滅菌效果好，因?yàn)榈鞍踪|(zhì)在有水的,情況下容易凝固，如含水,50,，蛋白質(zhì)凝固溫度,為,56,º,；含水蛋白質(zhì)凝固溫度為,160-170,º,煮沸滅菌法（煮沸消毒法）,物品在水中煮沸,15min,，,可殺死所有營養(yǎng)細(xì)胞和一部分芽孢。在水中加入的,a,2,CO,3,或的石炭酸效果更好。此法適合注射器和解剖用具的消毒。,高壓蒸汽滅菌,(normal,autoclving,),是濕熱滅中最好方法，通常在,1.05kg/cm,2,的壓力下面（此時(shí),溫度,121,º,）處理,15,30min,。,要排冷，否則會(huì)形成假壓，雖然壓力達(dá)到要求，溫度卻達(dá)不到相應(yīng)高度，而影響滅菌效果。,間歇滅菌法,(fractional sterilization),是用常壓蒸汽反復(fù)幾次進(jìn)行滅菌的方法。,主要用于不宜高壓滅菌的培養(yǎng)基,，,不耐熱的藥物和營養(yǎng)物等,方法是將待滅菌物品置于蒸鍋內(nèi)加熱到沸騰維持,15-30min,殺死營養(yǎng)細(xì)胞，取出冷卻后在,37,º,恒溫培養(yǎng),24,小時(shí)，使芽,孢萌發(fā)，再用此法滅菌，反復(fù)三次，即可達(dá)到滅菌目的。,巴氏消毒法,(pasteurization),是食品（牛奶）釀造（啤酒）工業(yè)中常用的方法。,處理溫度變化很大，一般在,60,85,º,處理,30min,15s,，,有些做法是,61.7,62.8,º,處理,30min,或,71.6,º,處理,15min,這樣即可殺死病原微生物。又不致?lián)p壞營養(yǎng)，可保留食品飲料原有用味。,根據(jù)結(jié)核桿菌在,62,º,下,15min,被致死。,低溫維持法,;,高溫瞬時(shí)滅菌,輻射,可見光,紫外線,（非電離輻射）,X,射線與,r,射線,紫外線,O,紫外線（非電離輻射）,殺菌機(jī)制：,誘導(dǎo)核酸形成胸腺嘧啶二聚體，從而干擾,GGGGGGGG,了核酸的復(fù)制,H,各種微生物對(duì)紫外線抗性,干細(xì)胞強(qiáng)于濕細(xì)胞,芽孢，孢子強(qiáng)于營養(yǎng)細(xì)胞,多倍體 二倍體 單倍體,控制微生物的化學(xué)物質(zhì),(,因素,),抗微生物劑,抗代謝物,抗生素,化學(xué)治療劑,防腐劑,消毒劑,酸和堿,重金屬極其鹽類,有機(jī)化合物,氧化劑,鹵素,染色劑,表面活性劑,表面消毒劑,(surface,disinfactant,),抗代謝物,(,antimetabolite,),有些化合物在結(jié)構(gòu)上與生物體所必需的代謝物很相,似，以至可以和特定的酶結(jié)合，從而阻礙了酶的功,能。干擾代謝的正常代謝。這些物質(zhì)稱為抗代謝物。,葉酸 磺胺類藥物,氨基酸,5,甲基色氨酸,吡哆醇 異煙肼,嘌呤,6,巰基嘌呤,抗代謝物,代謝物,二氫蝶啶,二氫蝶酸,二氫葉酸,四氫葉酸,核 酸,氨基酸,前 體,PABA,酶,酶,酶,Glu,TMP,COOH,H,2,N,NH,2,SO,2,R,COOH,H,2,N,NH,2,SO,2,R,磺胺藥,(,sulphonamides,sulfa,drugs),抑菌機(jī)理,TMP:,三甲基芐二氨嘧啶,(,磺胺增效劑,),選擇毒力,是由微生物在代謝過程中產(chǎn)生,（,有的可人工合成,）,具,有一定濃度下抑制或殺死其他微生物的有機(jī)化合物。,F,每種抗生素都有一定的殺菌范圍，稱為抗菌譜。,G,抗生素的誕生,神奇的抗生素,抗藥性,抗生素,(antibiotic),神奇,的抗生素,抑制細(xì)胞壁的形成,影響細(xì)胞膜的功能,干擾蛋白質(zhì)合成,抑制核酸復(fù)制,和固醇結(jié)合影響細(xì)胞膜透性,作用于呼吸鏈影響能量利用,氨芐青霉素（,ampicillin,）,和蛋白結(jié)合影響膜屏蔽作用,白點(diǎn)是強(qiáng)度各異的抗生素，最底下的青霉素完全沒有黑環(huán)，顯示它對(duì)鏈球菌已毫無作用,抗藥性,(antibiotic resistance),菌體內(nèi)產(chǎn)生了鈍化,或分解藥物的酶,F,改變細(xì)胞膜的透,性而導(dǎo)致抗藥性,細(xì)胞內(nèi)被藥物作用的部位發(fā)生了改變，目前,典型的例子是核糖體發(fā)生了改變。,J,抗生素 核糖體,結(jié)合,蛋白質(zhì)不能合成,救護(hù)途徑,泵出機(jī)制,第一次用藥劑量要足,避免在一個(gè)時(shí)期或長期多次使用同種抗生素,不同抗生素（或其他藥物）混合使用,對(duì)現(xiàn)有抗生素改造,篩選新抗生素,可怕的抗藥性,(antibiotic resistance),