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1、微生物第微生物第6 6章章生物个体物质有规律地、不可逆增加，导致个体体积扩大的生物学生物个体物质有规律地、不可逆增加，导致个体体积扩大的生物学过程。过程。（p132）生长：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。起生命个体数量增加的生物学过程。（p132）繁殖：繁殖：生长是一个逐步发生的生长是一个逐步发生的量变过程量变过程，繁殖是一个产生新的生命个体的繁殖是一个产生新的生命个体的质变过程质变过程。（p132）在在高等生物高等生物里这两个过程可以明显分开，但在低等特别是在里这两个过程
2、可以明显分开，但在低等特别是在单细胞的生物单细胞的生物里，由于细胞小，这两个过程是紧密联系又很难划分的过程。里，由于细胞小，这两个过程是紧密联系又很难划分的过程。（p132）第一节第一节 微生物生长的测定微生物生长的测定（一）微生物生长概述（一）微生物生长概述掌握微生物生长的概念及常规测定方法掌握微生物生长的概念及常规测定方法（原理和操作）（原理和操作）（二）以数量变化对微生物生长情况进行测定（二）以数量变化对微生物生长情况进行测定3、显微镜直接计数法、显微镜直接计数法（参见（参见p152）1）常规方法：）常规方法：采用细菌计数板或血球计数采用细菌计数板或血球计数板，在显微镜下对微生物数板，在
3、显微镜下对微生物数量进行直接量进行直接计数（计算一定容积里样品计数（计算一定容积里样品中微生物的数量）。中微生物的数量）。不能区分死菌与活菌；不能区分死菌与活菌；不适于对运动细菌的计数；不适于对运动细菌的计数；需要相对高的细菌浓度；需要相对高的细菌浓度；个体小的细菌在显微镜下难个体小的细菌在显微镜下难以观察；以观察；缺点？缺点？（二）以数量变化对微生物生长情况进行测定（二）以数量变化对微生物生长情况进行测定3、显微镜直接计数法、显微镜直接计数法（参见（参见p152-153）2）其它方法：）其它方法：已知浓度的样品已知浓度的样品（例如（例如血液血液）+待测浓度的样品待测浓度的样品；显微镜下根据二
4、者之间的显微镜下根据二者之间的比例比例直接推算待测微生物细胞浓度。直接推算待测微生物细胞浓度。比例计数：比例计数：过滤计数：过滤计数：菌数低的样品（如菌数低的样品（如水水）膜过滤膜过滤 对细菌进行荧光染色对细菌进行荧光染色 荧光显微镜计数荧光显微镜计数（膜上一定面积中的细菌数）（膜上一定面积中的细菌数）（p152倒数第倒数第5大段）大段）活菌计数：活菌计数：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第一节第一节 微生物生长的测定微生物生长的测定（三）以生物量为指标测定微生物的生长（三）以生物量为指标测定微生物的生长1、比浊法、比浊法（参
5、见（参见p153）在一定波长下，测定菌悬液的光密度，以光密度在一定波长下，测定菌悬液的光密度，以光密度(optical density,即即O.D.)表示菌量。表示菌量。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，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。否则不准确。第一节第一节 微生物生长的测定微生物生长的测定（三）以生物量为指标测定微生物的生长（三）以生物量为指标测定微生物的生长2、重量法、重量法（参见（参见p153154）以干重、湿重直接衡量微生物群体的生物量；以干重、湿重直接衡量微生物群体的生物量；通过样品中蛋白质、核酸含量的测定间接推算通过样品中蛋白质、
6、核酸含量的测定间接推算微生物群体的生物量；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测定多细胞及丝状真菌生长情况的有效方法第一节第一节 微生物生长的测定微生物生长的测定（三）以生物量为指标测定微生物的生长（三）以生物量为指标测定微生物的生长3、生理指标法生理指标法（参见（参见p154第第2大段）大段）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。如瓦勃氏呼吸仪、微量量热计等设备来测定相应的指标。p154第第2大段大段（参见（参见p354，表
7、，表12-12）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（具体内容参见教材第（具体内容参见教材第12章中的有关介绍）章中的有关介绍）呼吸强度，呼吸强度，耗氧量、耗氧量、酶活性、酶活性、生物热生物热生理指标生理指标：等等，与其群体的规模成正相关与其群体的规模成正相关第一节第一节 微生物生长的测定微生物生长的测定 以数量变化对微生物生长情况进行测定以数量变化对微生物生长情况进行测定1、培养平板计数法、培养平板计数法2、膜过滤培养法、膜过滤培养法3、显微镜直接计数法、显微镜直接计数法1）常规方法：）常规方法：2）其它方法：）其它方法：以生物量为指标测定微生物的生长以生物量为指标测
8、定微生物的生长1、比浊法、比浊法2、重量法、重量法3、生理指标法生理指标法在微生物学中提到的在微生物学中提到的“生长生长”，一般均指群体生长。，一般均指群体生长。第二节第二节 细菌的群体生长繁殖细菌的群体生长繁殖微生物的特点：微生物的特点：个体微小个体微小除真菌外，我们肉眼看到或接触到的微生物已不是单个，而是成千除真菌外，我们肉眼看到或接触到的微生物已不是单个，而是成千上万个单个的微生物组成的群体。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繁殖生长。微生物接种是群体接种，接种后的生长是微生物群体繁殖生长。（p134倒数第倒数第1段）段）对细菌群体生长规律的了解
9、是对其进行研究与利用的基础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第二节第二节 细菌的群体生长繁殖细菌的群体生长繁殖一、生长曲线一、生长曲线（参见（参见P135）生长曲线生长曲线(Growth Curve)：在微生物学中提到的在微生物学中提到的“生长生长”，均指群体生长。，均指群体生长。（封闭系统）（封闭系统）细菌生长繁殖的规律细菌生长繁殖的规律（标准生长曲线标准生长曲线）及控制技术及控制技术（连续培养的概念与方法连续培养的概念与方法）细菌接种到细菌接种到定量的定量的液体培养基液体培养基 中，定时取中，定时取样测定细胞数量，以培养时间为横座标，以菌数为纵座样测定细胞数量，以培养时间为
10、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。化规律的曲线。第二节第二节 细菌的群体生长繁殖细菌的群体生长繁殖一、生长曲线一、生长曲线（参见（参见P135）细菌的生长曲线一般用菌数的对数为纵坐标作图细菌的生长曲线一般用菌数的对数为纵坐标作图细菌接种到细菌接种到定量的定量的液体培养基中，定时取样测定细胞液体培养基中，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
11、一条典型的生长曲线至少可以分为一条典型的生长曲线至少可以分为 迟缓期迟缓期，对数期对数期，稳定期稳定期和和衰亡期衰亡期等四个生长时期等四个生长时期第二节第二节 细菌的群体生长繁殖细菌的群体生长繁殖一、生长曲线一、生长曲线（参见（参见P135）迟缓期迟缓期(Lag phase)：将少量菌种接入新鲜培养基后，在开始一段时间内菌数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。也称不立即增加，或增加很少，生长速度接近于零。也称延延迟期迟期、适应期适应期。细胞形态变大或增长，细胞形态变大或增长，例如巨大芽胞杆菌，在迟缓期末例如巨大芽胞杆菌，在迟缓期末细胞的平均
12、长度比刚接种时长细胞的平均长度比刚接种时长6倍。倍。通常处于迟缓期的细通常处于迟缓期的细菌细胞体积最大；细胞内菌细胞体积最大；细胞内RNA，尤其是，尤其是rRNA含量增高，含量增高，合成代谢活跃，合成代谢活跃，核糖体、酶类和核糖体、酶类和ATP的合成加快，易产的合成加快，易产生诱导酶。生诱导酶。对外界不良条件反应敏感。对外界不良条件反应敏感。分裂迟缓、分裂迟缓、代谢活跃代谢活跃以上特征说明细胞处于活跃生长中，只是分裂迟缓。以上特征说明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。在此阶段后期，少数细胞开始分裂，曲线略有上升。迟缓期出现的原因：迟缓期出现的原因：
13、调整代谢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。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在生产实践中缩短迟缓期的常用手段（P135第第2大段）大段）：微生物接种到一个新的环境，暂时缺乏足够的能量和必微生物接种到一个新的环境，暂时缺乏足够的能量和必需的生长因子（需的生长因子（分解和催化有关底物的酶，或是缺乏充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足的中间代谢产物等），种子老化（即处于非对数生长），种子老化（即处于非对数生
14、长期）或未充分活化，接种时造成的损伤等。期）或未充分活化，接种时造成的损伤等。调整代谢需调整代谢需要一段适应期要一段适应期1)通过遗传学方法改变种的遗传特性使迟缓期缩短通过遗传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；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；尽量使接种前后所使用的培养基组成不要相差太大；4)适当扩大接种量适当扩大接种量第二节第二节 细菌的群体生长繁殖细菌的群体生长繁殖一、生长曲线一、生长曲线对数生长期对数生长期(Log phase)or指数生长期指数生长期(Exponential phase)：以最大的速率生
15、长和分裂，细菌数量呈对数增加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，表现为平衡细菌内各成分按比例有规律地增加，表现为平衡生长。生长。细菌个体形态、化学组成和生理特性等均较一致细菌个体形态、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；代谢旺盛、生长迅速、代时稳定；是研究微生物基本代谢的良好材料；是研究微生物基本代谢的良好材料；也常在生产上用作种子，使微生物发酵的迟缓期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。缩短，提高经济效益。在细菌个体生长里，每个细菌分裂繁殖一代所需的时间为在细菌个体生长里，每个细菌分裂繁殖一代所需的时间为代
16、时代时(Generation time)在群体生长里细菌数量增加一倍所在群体生长里细菌数量增加一倍所需的时间称为需的时间称为倍增时间倍增时间（Doubling time)。代时通常以代时通常以G表表示。示。t1 t0G=n影响微生物增代时间（代时）的因素：影响微生物增代时间（代时）的因素：1）菌种）菌种，不同的微生物及微生物的不同菌株代时不同；，不同的微生物及微生物的不同菌株代时不同；2）营养成分，）营养成分，在营养丰富的培养基中生长代时短在营养丰富的培养基中生长代时短3）营养物浓度，）营养物浓度，在一定范围内，生长速率与营养物浓度呈正比，在一定范围内，生长速率与营养物浓度呈正比，4）温度，）
17、温度，在一定范围，生长速率与培养温度呈正相关。在一定范围，生长速率与培养温度呈正相关。凡是处于较低浓度范围内，可影响生长速率的营养物成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。分，就称为生长限制因子。温度，温度，在一定范围，生长速率与培养温度呈正相关。在一定范围，生长速率与培养温度呈正相关。第二节第二节 细菌的群体生长繁殖细菌的群体生长繁殖一、生长曲线一、生长曲线（参见（参见p135-136）营养物质消耗，代谢产物积累、营养物质消耗，代谢产物积累、pH变化变化逐步逐步不适宜于细菌生长不适宜于细菌生长生长速率降低直至零生长速率降低直至零又称恒定期或最高生长期，此时培
18、养液中又称恒定期或最高生长期，此时培养液中活细菌数活细菌数最高并维持稳定最高并维持稳定。稳定生长期稳定生长期(Stationary phase)即细菌分裂增加的数量等于细菌死亡数即细菌分裂增加的数量等于细菌死亡数对数期到稳定期的转变是对数期到稳定期的转变是细胞重要的分化调节阶段：细胞重要的分化调节阶段：1）开始储存糖原等内含物；）开始储存糖原等内含物；2）形成芽胞或建立自然）形成芽胞或建立自然感受态（感受态（芽胞杆菌芽胞杆菌 3）发酵过程积累代谢产物的重要）发酵过程积累代谢产物的重要阶段；阶段；某些放线菌抗生素的大量形成也在此时期某些放线菌抗生素的大量形成也在此时期 Transition st
19、ate启动芽胞形成启动芽胞形成感受态建立感受态建立表达稳定期的基因表达稳定期的基因 （例如胞外蛋白酶）（例如胞外蛋白酶）spoOspoO簇基因簇基因5 5）芽胞杆菌（）芽胞杆菌（BacillusBacillus）芽胞形成的生理调控芽胞形成的生理调控5 5、特殊的休眠构造、特殊的休眠构造芽胞芽胞（三）细胞的结构（三）细胞的结构稳定期的长短与稳定期的长短与菌种菌种和和外界环境条件外界环境条件有关有关生产上延长稳定期的方法：生产上延长稳定期的方法：补充营养物质（补料）补充营养物质（补料）或取走代谢产物、调节或取走代谢产物、调节pH、调节温度、调节温度、对好氧菌增对好氧菌增加通气、搅拌或振荡加通气、搅
20、拌或振荡获得更多的菌体物质或积累更多的代谢产获得更多的菌体物质或积累更多的代谢产第二节第二节 细菌的群体生长繁殖细菌的群体生长繁殖一、生长曲线衰亡期衰亡期(Decline或或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，整个群体呈现出率超过新生速率，整个群体呈现出负增长负增长。死亡的细菌以对数方式增加，但由于部分细菌产生抗性死亡的细菌以对数方式增加，但由于部分细菌产生抗性也会使细菌死亡的速率降低，在也会使细菌死亡的速率降低，在死亡期后期仍会有部分死亡期后期仍会有部分活菌存在活菌存在。特点：特点：细菌代谢
21、活性降低；细菌代谢活性降低；细菌衰老并出现自溶；细菌衰老并出现自溶；产生或释放出一些产物；产生或释放出一些产物；如氨基酸、转化酶、外肽如氨基酸、转化酶、外肽酶或抗生素等。酶或抗生素等。菌体细胞也呈现多种形态，有时产生畸形，细胞大菌体细胞也呈现多种形态，有时产生畸形，细胞大小悬殊；小悬殊；有些革兰氏染色反应阳性菌此时会变有些革兰氏染色反应阳性菌此时会变成阴性反应成阴性反应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不同的。有的物质可直接被利用(例如葡萄糖或例如葡萄糖或NH+4等等)；有的需要经过一定的适应期后才能获得
22、利用能力（例如有的需要经过一定的适应期后才能获得利用能力（例如乳糖或乳糖或NO3-等）。前者通常称为速效碳源（或氮源）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，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。会形成二次生长现象。第二节第二节 细菌的群体生长繁殖细菌的群体生长繁殖二、同步培养二、同步培养同步培养同步培养(Synchronous culture)：使群体中的细胞进行同步生长使群体中的细胞进行同步生长培养技术培养技术理想的实验材料：理想的实
23、验材料：群体细胞能处于同一生长阶段，同时进行分裂的生长。群体细胞能处于同一生长阶段，同时进行分裂的生长。同步生长同步生长通过同步培养方法获得的细胞被称为通过同步培养方法获得的细胞被称为同步细胞同步细胞或或同步培养物同步培养物采用活菌计数比较麻烦，采用活菌计数比较麻烦，必需严格操作，否则不易必需严格操作，否则不易得到准确的结果，重复性也差，得到准确的结果，重复性也差，在实际工作中多采在实际工作中多采用用分光光度计测定分光光度计测定OD值值的方法绘制细菌的生长曲线。的方法绘制细菌的生长曲线。第二节第二节 细菌的群体生长繁殖细菌的群体生长繁殖二、同步培养二、同步培养（参见（参见P 138-140）机
24、械方法机械方法环境条件控制技术环境条件控制技术同步培养物：同步培养物：一种理想的材料一种理想的材料离心方法离心方法过滤分离法过滤分离法硝酸纤维素滤膜法硝酸纤维素滤膜法温度温度培养基成份控制培养基成份控制其他（如光照和黑暗交替培其他（如光照和黑暗交替培养养生理与遗传特性的研究；生理与遗传特性的研究；工业发酵的种子；工业发酵的种子；硝酸纤维素滤膜法是最经典的获得同步生长的方法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由于细胞的个体差异同步生长往往只能维同步生长往往只能维持持2-3个世代，随后又个世代，随后又逐渐转变为随机生长。逐渐转变为随机生长。三、连续培养三、连续培养第二节第
25、二节 细菌的群体生长繁殖细菌的群体生长繁殖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。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（分批培养（batch culture）or封闭培养（封闭培养（closed culture）培养基一次加入，不予补充，不再更换培养基一次加入，不予补充，不再更换。连续培养连续培养(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培养方法。并能持续生长下去的一种培养方法。（P14
26、0倒数第倒数第4大段）大段）培养过程中不断的培养过程中不断的补充营养物质补充营养物质和以同样的速率和以同样的速率移出培养物移出培养物是实现微生物连续培养的是实现微生物连续培养的基本原则基本原则。（P140倒数第倒数第4大段）大段）生长：生长：迟缓期迟缓期、对数期对数期、稳定期稳定期、衰亡期衰亡期第二节第二节 细菌的群体生长繁殖细菌的群体生长繁殖三、连续培养三、连续培养控制连续培养的方法控制连续培养的方法恒浊连续培养恒浊连续培养不断调节流速而使细菌培养液浊度保持恒定不断调节流速而使细菌培养液浊度保持恒定恒化连续培养恒化连续培养保持恒定的流速保持恒定的流速第二节第二节 细菌的群体生长繁殖细菌的群体
27、生长繁殖三、连续培养三、连续培养（一）恒浊连续培养（一）恒浊连续培养测定所培养微生物的光密度值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使培养物维持在某一恒定浊度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；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
28、有如果所用培养基中有过量过量的必需营养物，就可以使菌体的必需营养物，就可以使菌体维持最高的生长速率维持最高的生长速率。(参见参见p141)第二节第二节 细菌的群体生长繁殖细菌的群体生长繁殖三、连续培养三、连续培养（一）恒浊连续培养（一）恒浊连续培养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）连续发酵与单批发酵相比的优点：连续发酵与单批发酵相比的优点：缩短发酵周期，提高设备利用率；缩短发酵周期，提高设备利用率；便于自动控制；便于自动控制；降低动力消耗及体力劳动强度；降低动力消耗及体力劳动强度；产品质量较稳定；
29、产品质量较稳定；缺点：缺点：杂菌污染和菌种退化杂菌污染和菌种退化（参见（参见 p141）第二节第二节 细菌的群体生长繁殖细菌的群体生长繁殖三、连续培养三、连续培养二）恒化连续培养二）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，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。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）（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）使培养液流速保持不变，并使微生物始终在低于其最高使培养液流速保持不变，并使微生物始终在低于其最
30、高生长速率下进行生长繁殖。生长速率下进行生长繁殖。限制性因子限制性因子必须是必须是机体生长所必需的营养物质机体生长所必需的营养物质，如氨基，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酸和氨等氮源，或是葡萄糖、麦芽糖等碳源或者是无机盐，盐，因而可在一定浓度范围内能决定该机体生长速率因而可在一定浓度范围内能决定该机体生长速率。通过控制流速可以得到生长速率不同但密度基本恒定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的培养物多用于科研多用于科研遗传学：遗传学：突变株分离；突变株分离；生理学：生理学：不同条件下的代谢不同条件下的代谢变化；变化；生态学：生态学：模拟自然营养条件模拟
31、自然营养条件建立实验模型；建立实验模型；第三节第三节 微生物生长繁殖的控制微生物生长繁殖的控制 各种常见物理、化学因素对各种常见物理、化学因素对微生物生长的控制微生物生长的控制（原理和方法（原理和方法）第三节第三节 微生物生长繁殖的控制微生物生长繁殖的控制控制（有害）微生物的生长速率或消灭不需要的微生物，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。在实际应用中具有重要的意义。抑制抑制(Inhibition)：死亡死亡(Death)：防腐防腐(Antisepsis)：防止或抑制霉腐微生物防止或抑制霉腐微生物在食品等物质上在食品等物质上的生长；的生长；化疗化疗(C
32、hemotherapy)：杀死或抑制宿主体内的病原微生物；杀死或抑制宿主体内的病原微生物；消毒消毒(Disinfection)：杀死或灭活病原微生物（杀死或灭活病原微生物（营养体细胞营养体细胞）；）；灭菌灭菌(Sterilization)：杀死包括芽胞在内的所有微生物；杀死包括芽胞在内的所有微生物；（p160：有关术语）：有关术语）生长停止，但不死亡；生长停止，但不死亡；生长能力不可逆丧失；生长能力不可逆丧失；第三节第三节 微生物生长繁殖的控制微生物生长繁殖的控制理化因子理化因子抑菌抑菌还是还是杀菌杀菌作用的相关因素：作用的相关因素：理化因子的强度或浓度；理化因子的强度或浓度；同一浓度理化因子
33、作用时间的长短；同一浓度理化因子作用时间的长短；不同种类的微生物；不同种类的微生物；同种微生物的不同生长时期；同种微生物的不同生长时期；一类能够一类能够杀死杀死微生物或微生物或抑制抑制微生物生长的化学物质微生物生长的化学物质抗微生物剂抗微生物剂(Antimicrobial agent)生物合成的天然产物生物合成的天然产物人工合成的化合物人工合成的化合物第三节第三节 微生物生长繁殖的控制微生物生长繁殖的控制一、控制微生物的化学物质一、控制微生物的化学物质化学物质的抗微化学物质的抗微生物能力的测定生物能力的测定液体培养法液体培养法最低抑制浓度（最低抑制浓度（minimum inhibitory c
34、oncentration（MIC）实验）实验平板培养法平板培养法氯氯苯基苯酚苯基苯酚季铵化合物季铵化合物抑菌圈（抑菌圈（zone of inhibition）试验）试验六氯酚六氯酚第三节第三节 微生物生长繁殖的控制微生物生长繁殖的控制一、控制微生物的化学物质一、控制微生物的化学物质化学物质的抗微化学物质的抗微生物能力的测定生物能力的测定液体培养法液体培养法最低抑制浓度（最低抑制浓度（minimum inhibitory concentration（MIC）实验）实验平板培养法平板培养法抑菌圈（抑菌圈（zone of inhibition）试验）试验杀菌杀菌?抑菌抑菌?抗微生物剂的抗微生物剂的杀
35、菌杀菌或或抑菌抑菌作用无法区分作用无法区分!第三节第三节 微生物生长繁殖的控制微生物生长繁殖的控制一、控制微生物的化学物质一、控制微生物的化学物质（有关概念参见（有关概念参见P154倒数第倒数第1段）段）抗微生物剂抗微生物剂抑菌：抑菌：杀菌杀菌待测化学物质待测化学物质 对数生长培养物对数生长培养物定时测定总菌数和活菌数定时测定总菌数和活菌数抑菌剂抑菌剂(Bacteriostatic agent)杀菌剂杀菌剂(Bactericide)溶菌剂溶菌剂(Bacteriolysis)第三节第三节 微生物生长繁殖的控制微生物生长繁殖的控制一、控制微生物的化学物质一、控制微生物的化学物质抗微生物剂抗微生物剂
36、非选择性非选择性（对所有细胞均有毒性）（对所有细胞均有毒性）有选择性有选择性（对病原微生物毒性更强）（对病原微生物毒性更强）消毒剂消毒剂(Disinfectant)防腐剂防腐剂(Antisepsis)抗代谢药物抗代谢药物抗生素抗生素中草药有效成分中草药有效成分（化学治疗剂）（化学治疗剂）第三节 微生物生长繁殖的控制一、控制微生物的化学物质一、控制微生物的化学物质 （P154倒数第倒数第1大段）大段）（一）防腐剂和消毒剂（一）防腐剂和消毒剂特点：特点：对一切活细胞都有毒性，不能用于人或动物对一切活细胞都有毒性，不能用于人或动物体内体内的化学治疗。的化学治疗。消毒剂：消毒剂：可杀死微生物，通常用于
37、非生物材料的灭菌或消毒。可杀死微生物，通常用于非生物材料的灭菌或消毒。防腐剂：防腐剂：能杀死微生物或抑制其生长，但对人及动物的体表组能杀死微生物或抑制其生长，但对人及动物的体表组 织无毒性或毒性低，可作为外用抗微生物药物。织无毒性或毒性低，可作为外用抗微生物药物。第三节 微生物生长繁殖的控制一、控制微生物的化学物质一、控制微生物的化学物质 （一）防腐剂和消毒剂（一）防腐剂和消毒剂消毒剂消毒剂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：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：防腐剂通常作为人体的外用品！防腐剂通常作为人体的外用品！温度计、带有透镜的仪器设备、聚乙烯
38、管或导管温度计、带有透镜的仪器设备、聚乙烯管或导管等；等；墙壁、楼板与仪器设备等表面和自来水；墙壁、楼板与仪器设备等表面和自来水；空气；空气；第三节 微生物生长繁殖的控制一、控制微生物的化学物质一、控制微生物的化学物质 （一）防腐剂和消毒剂（一）防腐剂和消毒剂各种抗微生物化学制剂杀菌能力的比较标准：各种抗微生物化学制剂杀菌能力的比较标准：一般规定：一般规定：处理时间为处理时间为10分钟，供试菌定为分钟，供试菌定为Salmonella typhi（伤寒沙门氏菌）。伤寒沙门氏菌）。在临床上最早使用的消毒剂在临床上最早使用的消毒剂-石炭酸石炭酸由于各种微生物化学制剂的杀菌机制各不相同，由于各种微生物
39、化学制剂的杀菌机制各不相同，故石炭酸系数仅有一定的参考价值。故石炭酸系数仅有一定的参考价值。待测制剂最高稀释度待测制剂最高稀释度达到同效的石炭酸的最高稀释度达到同效的石炭酸的最高稀释度石炭酸系数：石炭酸系数：=第三节 微生物生长繁殖的控制一、控制微生物的化学物质一、控制微生物的化学物质 （二）抗代谢物（二）抗代谢物(Antimetabolite)（参见（参见P155 倒数第倒数第3大段）大段）一类化合物一类化合物：与必需的代谢物具有相似的结构；与必需的代谢物具有相似的结构；可和特定的酶结合；可和特定的酶结合；阻碍酶的功能；阻碍酶的功能；干扰代谢的正常进行；干扰代谢的正常进行；叶酸对抗物（叶酸对
40、抗物（磺胺磺胺）、嘌呤对抗物（嘌呤对抗物（6-巯基嘌呤巯基嘌呤）、）、苯丙氨酸对抗物（苯丙氨酸对抗物（对氟苯丙氨酸对氟苯丙氨酸）、）、尿嘧啶对抗物（尿嘧啶对抗物（5-氟尿嘧啶氟尿嘧啶）胸腺嘧啶对抗物（胸腺嘧啶对抗物（5-溴胸腺嘧啶溴胸腺嘧啶）等等等等第三节 微生物生长繁殖的控制一、控制微生物的化学物质一、控制微生物的化学物质 （二）抗代谢物（二）抗代谢物（参见（参见P155）磺胺药物是最早发现，也是最常见的化学疗剂，抗菌谱广，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。能治疗多种传染性疾病。大多数革兰氏阳性细菌大多数革兰氏阳性细菌（如肺炎球菌、溶血性链球菌等）（如
41、肺炎球菌、溶血性链球菌等）某些革兰氏阴性细菌某些革兰氏阴性细菌（如痢疾杆菌、脑膜炎球菌、流感杆菌等）（如痢疾杆菌、脑膜炎球菌、流感杆菌等）对对放线菌放线菌也有一定的作用。也有一定的作用。1934年，德国年，德国I.G.Farben染料厂的染料厂的G.Domagk一种红色染料（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，），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。但在体外却无作用。1935年，进一步证明年，进一步证明prontosil对人的链球菌病也有效。对人的链球菌病也有效。法国人法国人Trefouel和英国人和英国人Fullerprontos
42、il在体内转化成了具有抑菌作用的磺胺在体内转化成了具有抑菌作用的磺胺1935年初，年初，Domagk唯一的女儿因伤口感染濒于死亡，唯一的女儿因伤口感染濒于死亡，在绝望中在绝望中Domagk将尚未经过临床实验的将尚未经过临床实验的prontosil注射注射到女儿体内，结果挽回了女儿的生命。到女儿体内，结果挽回了女儿的生命。第三节 微生物生长繁殖的控制一、控制微生物的化学物质一、控制微生物的化学物质 （二）抗代谢物（二）抗代谢物（参见（参见P155）磺胺是叶酸组成部分对氨基苯甲酸的结构类似物磺胺是叶酸组成部分对氨基苯甲酸的结构类似物作用机理：作用机理：磺胺的抑菌作用是因为很多细菌需要自己合成叶酸而
43、生长。磺胺的抑菌作用是因为很多细菌需要自己合成叶酸而生长。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相关酶-二氢叶酸合成酶二氢叶酸合成酶，不能用外界提供的对氨基苯甲酸自行，不能用外界提供的对氨基苯甲酸自行合成叶酸，合成叶酸，而必须直接利用叶酸为生长因子进行生长。而必须直接利用叶酸为生长因子进行生长。G.Domagk因发明第一种治疗微生物疾病的因发明第一种治疗微生物疾病的“神药神药”获得了获得了1939年的诺贝尔生理和医学奖年的诺贝尔生理和医学奖第三节 微生物生长繁殖的控制一、控制微生物的化学物质一、控制微生物的化学物质
44、 （三）抗生素（三）抗生素（参见（参见P155）抗生素抗生素(Antibiotic)：1、概念、概念自上世纪自上世纪40年代以来，已找到上万种新抗生素，合成了近年代以来，已找到上万种新抗生素，合成了近10万万种半合成抗生素，但其中在临床上常用的仅几十种。种半合成抗生素，但其中在临床上常用的仅几十种。是由某些生物合成或半合成的一类次级代谢产物是由某些生物合成或半合成的一类次级代谢产物或衍生物，它们在很低浓度时就能抑制或影响它或衍生物，它们在很低浓度时就能抑制或影响它种生物的生命活动，如杀死微生物或抑制其生长。种生物的生命活动，如杀死微生物或抑制其生长。第三节 微生物生长繁殖的控制一、控制微生物的
45、化学物质一、控制微生物的化学物质 （三）抗生素（三）抗生素2、作用机制、作用机制青霉素青霉素b-内酰胺环内酰胺环结构与结构与D-丙氨酸末端结构相似，从而能占据丙氨酸末端结构相似，从而能占据D-丙氨酸的位置与转肽酶结合，并将酶灭活，肽链之间无法彼丙氨酸的位置与转肽酶结合，并将酶灭活，肽链之间无法彼此连接，抑制了细胞壁的合成。此连接，抑制了细胞壁的合成。抑制细菌抑制细菌细胞壁细胞壁合成、合成、破坏破坏细胞质膜细胞质膜、作用于作用于呼吸链呼吸链以干扰氧化磷酸化、以干扰氧化磷酸化、抑制抑制蛋白质蛋白质和和核酸核酸合成合成由于不同微生物之间的细胞由于不同微生物之间的细胞化学结构和代谢的差异，不化学结构和
46、代谢的差异，不同的同的抗生素的抗菌谱各异。抗生素的抗菌谱各异。第三节 微生物生长繁殖的控制一、控制微生物的化学物质一、控制微生物的化学物质 （三）抗生素（三）抗生素（p155倒数第一段）倒数第一段）3、细菌抗药性的产生、细菌抗药性的产生抗性菌株特点：抗性菌株特点：细胞质膜透性改变细胞质膜透性改变，使抗生素不进入细胞或进入细胞后被细胞主动排出；使抗生素不进入细胞或进入细胞后被细胞主动排出；药物作用靶改变药物作用靶改变；合成了修饰抗生素的酶合成了修饰抗生素的酶；抗性菌株发生遗传变异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；导致合成新的多聚体，以取代或部分取代原来的多聚
47、体；(1)第一次使用的药物剂量要足（第一次使用的药物剂量要足（用药时间足用药时间足）；）；(2)避免在一个时期或长期多次使用同种抗生素；避免在一个时期或长期多次使用同种抗生素；(3)不同的抗生素不同的抗生素(或与其他药物或与其他药物)混合使用；混合使用；(4)对现有抗生素进行改造；对现有抗生素进行改造；(5)筛选新的更有效的抗生素；筛选新的更有效的抗生素；避免出现细菌的耐药性的措施避免出现细菌的耐药性的措施第三节第三节 微生物生长繁殖的控制微生物生长繁殖的控制二、控制微生物的物理因素二、控制微生物的物理因素杀灭或抑制微生物的物理因素杀灭或抑制微生物的物理因素温度温度辐射作用辐射作用过滤过滤渗透
48、压渗透压干燥干燥超声波超声波等等当温度超过微生物生长的最高温度或低于生长的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最低温度都会对微生物产生杀灭作用或抑制作用第三节第三节 微生物生长繁殖的控制微生物生长繁殖的控制二、控制微生物的物理因素二、控制微生物的物理因素（一）温度（一）温度（参见（参见P157）温度愈高，十倍致死时间愈短温度愈高，十倍致死时间愈短（P157倒数第倒数第2段）段）高温使高温使蛋白质、核酸蛋白质、核酸等重要生物大分子发生等重要生物大分子发生变性、破坏变性、破坏，以及以及破坏细胞膜上的类脂破坏细胞膜上的类脂成分，导致微生物死亡。成分，导
49、致微生物死亡。D值大小还随值大小还随微生物的种类微生物的种类、生长时期生长时期、检测培养基检测培养基的性质等因素有关。的性质等因素有关。高温的杀菌时间与样品中的微生物浓度有关。高温的杀菌时间与样品中的微生物浓度有关。当微生物的当微生物的浓度一致浓度一致时，可以通过比较时，可以通过比较热致死时间热致死时间长短长短来衡量不同微生物的热敏感性。来衡量不同微生物的热敏感性。第三节 微生物生长繁殖的控制二、控制微生物的物理因素二、控制微生物的物理因素（一）温度（一）温度1、干热灭菌、干热灭菌烘箱内热空气灭菌烘箱内热空气灭菌火焰灼烧火焰灼烧干热灭菌干热灭菌160，2小时小时第三节 微生物生长繁殖的控制二、
50、控制微生物的物理因素二、控制微生物的物理因素（参见（参见p157-158）（一）温度（一）温度2、湿热灭菌、湿热灭菌湿热比干热灭菌更好：湿热比干热灭菌更好：更易于传递热量；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；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胞湿热对一般营养体和胞（孢）（孢）子的杀灭条件：子的杀灭条件：多数细菌和真菌的营养细胞：在多数细菌和真菌的营养细胞：在60左右处理左右处理5-10分钟分钟；酵母菌和真菌的孢子：用酵母菌和真菌的孢子：用80以上温度处理；以上温度处理；细菌的芽胞：细菌的芽胞：121处理处理15分钟分钟以上；以上；第三节 微生物生长繁殖的