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1、第三章微生物的类群与微生物的代谢n个体生长 个体繁殖 群体生长n群体生长 个体生长 个体繁殖第一节 微生物生长的研究方法一、微生物的培养方法 固体培养法 好氧培养 摇瓶培养 液体培养法获得单细胞 发酵罐（纯培养）厌氧培养（厌氧罐技术、Hungate滚管 技术、厌氧手套箱技术）二、微生物的同步生长及同步培养方法n同步培养法同步培养法：使培养基中所有微生物细胞处于相同的生长阶段的培养方法。n同步生长同步生长：培养物中所有的微生物细胞都处于同一生长阶段，并能同时分裂的生长方式。n同步培养的方法：诱导法诱导法：采用物理、化学因子使微生物细胞进行到某个生长阶段而停下来，然后再去处该因子，以达到诱导微生物
2、细胞同步生长的目的。选择法选择法：膜过滤和密度梯度离心法。三、微生物生长繁殖的测定方法（一）测生长量 测体积（离心）1.直接法 离心法（单细胞微生物）称干重 过滤法（丝状微生物）比浊法（分光光度计）2.间接法 含氮量 生理指标法 含碳量 DNA含量测定（二）计繁殖数 血球计数法直接计数法 涂片计数法 涂布平板法间接计数法 倒平板法第二节 微生物的生长n微生物的个体生长nC值：一个单拷贝的染色体组DNA的量。二、微生物的群体生长（一）无分支单细胞微生物的群体生长1.特征：指数生长指数生长。G=t/n 2.无分支单细胞微生物的群体生长曲线 1.迟缓期迟缓期（1）主要特征：代谢活跃代谢活跃，大量合成
3、细胞分裂所需的酶类、ATP等；体积增大体积增大；分裂迟缓分裂迟缓。（2）原因：在新的环境，缺乏分解或催化相关底物的酶。（3）缩短和消除迟缓期的方法有：增加接种量增加接种量、采用最采用最适种龄适种龄、选用繁殖速度快的菌种选用繁殖速度快的菌种以及尽量保持接种前尽量保持接种前后所处的培养基介质和条件一致。后所处的培养基介质和条件一致。2.对数期对数期（1）特点：分裂速度最快分裂速度最快、代时最短代时最短、代谢活动旺盛代谢活动旺盛、对环境变化敏感对环境变化敏感。（2）作用：作为代谢、生理等研究的好材料和发酵生产中用作种子的最佳菌龄。3.稳定期（1）特点：新生的细胞和死亡的细胞数目相等、总菌数达到最大值
4、、代谢活力钝化代谢活力钝化。（2）原因：营养物质的逐渐消耗营养物质的逐渐消耗以及代谢废物的积累代谢废物的积累抑制了生长。（3）功能：产生次生代谢产物次生代谢产物（抗生素、生物碱、色素等）、芽孢；对稳定期的研究发展了连续培养技术连续培养技术。4.死亡期 特点：活的细胞数目以对数速率急剧下降活的细胞数目以对数速率急剧下降、细胞裂解或自溶。1.微生物群体生长的规律n生长曲线代表在新的适应环境中生长、分裂直至衰老、死亡全过程的动态变化规律。分为迟缓期、对数期、稳迟缓期、对数期、稳定期定期和死亡期死亡期四个主要的时期。n生长曲线的不同时期反映的是群体群体而不是单个细胞的生长规律。n认识和掌握微生物的生长
5、曲线有重要的实践意义。如设法缩短迟缓期、延长对数期以及在稳定期收集菌体。调调整整期期对对数数期期稳稳定定期期衰衰亡亡期期时间时间细菌数目的对数细菌数目的对数某种细菌的生长曲线1.微生物群体生长的规律（二）丝状微生物的群体生长1.特征：丝状生长和沉淀生长两种方式。2.丝状微生物生长以单位时间内微生物的物质量的变化来表示。三、连续培养（一）分批培养和连续培养1.概念：分批培养分批培养：指将微生物置于一定容积的培养基中，经过培养生长，最后一次收获的培养方式。连续培养连续培养：在一个恒定容积的流动系统中培养微生物，一方面以一定速率不断地加入新的培养基，另一方面又以相同的速率流出培养物(菌体和代谢产物)
6、，以使培养系统中的细胞数量和营养状态保持稳定。2.连续培养系统的类型 第三节 环境因素对微生物生长的影响一、温度 温度太低：使原生质膜处于凝固状态，不能正常进行 营养物质的运输或形成质子梯度。温度太高：蛋白质、核酸和细胞的其他组成发生不可 逆的变形作用。最低生长温度三种基本温度 最适生长温度 最高生长温度根据生长温度生长温度分类：1.嗜冷微生物 2.嗜温微生物 3.嗜热微生物 4.嗜高热微生物小结：1.嗜冷微生物能够在低温条件下生长的原因是：其所含的酶酶在低温能有效地催化生化反应；在低温下主动运输仍能正常进行，有效的吸收必须的营养物质，是其原生原生质膜中含有较多的不饱和脂肪酸质膜中含有较多的不
7、饱和脂肪酸，在低温下仍可维持膜的流动性流动性。2.嗜高温微生物在高温条件下生长的原因是：其酶和其他蛋白质在高温时更稳定；其蛋白质合成机构和细胞质膜（富含饱和脂肪酸等）等结构成分是热稳定。3.微生物耐热性在实践中的重要性：（1）发酵生产的优点是发酵周期短，效率高；有利于非气体物质在发酵液中的扩散和溶解，以及防止杂菌的污染；可节约冷却发酵热量所需的成本。（2）嗜热微生物产生的酶制剂有更高的耐热性。二、pH 1.pH影响微生物生长的原因：介质pH影响生活环境中营养物质的可给态和有毒物质的毒性营养物质的可给态和有毒物质的毒性；影响菌体细胞膜菌体细胞膜的带电荷性质、膜的稳定性及膜对物质的吸收能力的带电荷
8、性质、膜的稳定性及膜对物质的吸收能力；使使菌体表面蛋白变性或水解菌体表面蛋白变性或水解。2.分类：嗜酸酸性微生物（pH5.4）嗜中中性微生物（pH5.4pH8.5）嗜碱性微生物（pH7.0 pH11.5）3.嗜酸或嗜碱微生物耐酸或耐碱的原因原因：主要是由于细胞本身具有维持胞内维持胞内pH值接近中性值接近中性的能力。嗜酸微生物在酸性环境中，细脑膜可以阻止H进入胞内、不断将胞内H排出胞外。而嗜碱或耐碱微生物，则可以阻止OH进人胞内并将其排出胞外，以维持胞内接近中性pH。三、氧 1.根据和氧的关系分为：专性好氧微生物 好氧好氧微生物 （必需有氧）微好氧微生物 兼性好氧兼性好氧微生物 （可有可无）耐氧
9、微生物 厌氧厌氧微生物 （不需）严格厌氧微生物 2.氧与不同微生物的关系（1）严格厌氧微生物并不是被气态的氧所杀死，而是由于不能解除某些氧代谢产物氧代谢产物(过氧化氢、超氧阴离子和羟自由基等)的毒性而死亡。（2）好氧生物具有降解这些产物的酶降解这些产物的酶，如过氧化氢酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶(SOD)等，严格厌氧微生物则缺乏全部或部分这些酶。（3）专性好氧微生物和大多数兼性好氧微生物都含有超氧化物歧化酶和过氧化氢酶，某些兼性好氧微生物和耐氧厌氧微生物只含有超氧化物歧化酶但缺乏过氧化氢酶。（4）大多数专性厌氧微生物都同时缺乏这两种酶，因而死于O2和H2O2的毒害作用。第四节 微生物生长的控
10、制一、概念 灭菌：杀死或消除杀死或消除全部全部的微生物 消毒：杀死、消除或降低杀死、消除或降低病源病源微生物 防腐：防止或抑制防止或抑制微生物的生长二、控制微生物的方法 高温（干热灭菌、湿热灭菌和巴斯德消毒法）低温（冷藏法5和冷冻法-10）物理方法 辐射（紫外光、电离辐射和强见光）干燥和渗透压 过滤 消毒剂和防腐剂化学方法 化学治疗剂 微生物的抗药性小结1.高温导致微生物细胞成分发生不可逆的失活而死亡；加热引起的微生物死亡是以指数速率进行的，因此加热温度温度、起始微生物总数总数、微生物的抗热性抗热性等影响加热灭菌的作用。2.在相同的温度下，湿热比干热的灭菌效果好 （1）热蒸汽对细胞成分的破坏作
11、用更强。水分子的存在有助于破坏维持蛋白质三维结构的氢键和其他相互作用弱键，更易使蛋自质变性，还可以使细胞脑膜脂溶解；（2）热蒸汽比热空气穿透力强，能更加有效地杀灭微生物；（3）蒸汽存在潜热，当气体转变为液体时可放出人星热量，故可迅速提高灭菌物体的温度。3.巴斯德消毒法处理牛奶可采用71.6 快速处理至少15s或62.9 处理30min。4.紫外光杀菌作用是因为它可以被蛋白质（约280nm）和核酸（约260nm）吸收，造成这些分子的变性失活。5.电离辐射主要使用x射线和射线，形成离子和自由基分子。最重要的是对的H2O2作用。6.化学治疗剂是能够特异性作用某些微生物并有选择性的化学药剂，基本对人体无害。7.化学治疗剂有生长因子类似物（竞争性抑制剂）和抗生素两类。8.抗生素的作用机制：（1）抑制细胞壁细胞壁的合成（青霉素G）（2）破坏细胞膜细胞膜的功能（多粘菌素G）（3）抑制蛋白质蛋白质的合成（氯霉素30s，链霉素50s）（4）抑制核酸核酸的合成（利福霉素细菌RNA聚合霉，新生霉素细菌DNA）9.微生物的抗药性机制：（1）缺乏某类药物作用的结构（2）化学治疗剂不能穿过细胞膜进入胞内（3）化学治疗剂被变为无活性的形式（4）药物的作用部位被修饰改变（5）被药物阻断的代谢途径发生遗传改变（6）将进入到胞内的药物泵出胞外