微生物的生长繁殖及其控制

第五章微生物的营养1整理课件二、微生物的营养要素六要素：碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水营养物质按照它们在机体中的生理作用不同，可以将它们区分成六大类。功能:参与微生物细胞的组成提供微生物机体进行各种生理活动所需的能量形成微生物代谢产物的来源

2整理课件一、碳源(carbonsource)提供微生物营养所需碳元素的营养源。有机碳源：蛋白质，核酸，淀粉，葡萄糖等无机碳源：CO2,Na2CO3,CaCO3等

异养微生物：必须利用有机碳源自养微生物：能利用无机碳源对于为数众多的化能异养微生物来说，碳源是兼有能源功能营养物。3整理课件微生物可利用的碳源糖类：葡萄糖，果糖，麦芽糖，蔗糖，淀粉，半乳糖，乳糖，甘露糖，纤维二糖，纤维素，半纤维素，甲壳素，木质素，等有机酸：乳酸，柠檬酸，延胡索酸，低级脂肪酸，高级脂肪酸，氨基酸，等醇类：乙醇，等脂类：脂肪，磷脂，等烃类：天然气，石油，石油馏分，石蜡油，等CO2碳酸盐：NaHCO3,CaCO3,白垩，等其他：芳香族化合物，氰化物，蛋白质，肽，核酸4整理课件目前在微生物发酵工业中，常根据不同微生物的需要，利用各种农副产品如玉米粉、米糠、麦麸、马铃薯、甘薯以及各种野生植物的淀粉，作为微生物生产廉价的碳源。这类碳源往往包含了几种营养要素。

5整理课件二、氮源(nitrogensource)凡能提供微生物营养所需氮元素的营养源。氮源一般不作能源。有机氮源：蛋白胨、黄豆粉、玉米浆无机氮源：NH4NO3、(NH4)2SO4、N2微生物细胞中大约含氮5％～13％，它是微生物细胞蛋白蛋和核酸的主要成分。6整理课件铵盐和氨基酸被微生物吸收后能直接被利用NO3－和蛋白质吸收后还需复原降解才可利用速效氮源迟效氮源7整理课件

实验室常用的氮源有硝酸铵、硫酸铵、尿素、碳酸铵、牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、黄豆粉、玉米浆等。8整理课件三、能源(energysource)能为微生物的生命活动提供最初能量来源的化学物质或辐射能。异养微生物的碳源同时也是能源无机物：化能自养微生物的能源能源谱化学物质辐射能：光能自养和光能异养微生物的能源有机物：化能异养微生物的能源9整理课件四、生长因子(growthfactor)

一类对微生物正常代谢必不可少且又不能从简单的碳源，氮源自行合成的、所需极微量的有机物。生长因子主要是维生素、氨基酸和嘌呤、嘧啶等特殊有机营养物。10整理课件主要功能是提供微生物细胞重要的化学物质，作为酶的辅基或辅酶参与代谢。在自然界中自养型细菌和大多数腐生细菌、霉菌都能自己合成许多生长辅助物质，不需要另外供给就能正常生长发育。

不能合成因子的，添加方式是在培养基中加酵母膏、豆芽汁、玉米浆、肝脏浸出液或组织提取液等。11整理课件五、无机盐(inorganicsalts)所需浓度在10-3--10-4M的元素为大量元素

所需浓度在10-6--10-8M的元素为微量元素微生物生长需要多种矿质元素，如磷、硫、镁、钾、钙、钠、铁、硼、锰、铜、锌、钼等。12整理课件无机盐的生理功能无机盐大量元素微量元素一般功能特殊功能细胞内一般分子成分(P、S、Ca、Mg、Fe等)生理调节物质渗透压的维持(Na+等)酶的激活剂(Mg等)pH的稳定化能自养菌的能源(S、Fe2+、NH4+、MO2-等)无氧呼吸时的氢受体(NO3-、SO42-等)酶的激活剂(Cu2+、Mn2+、Zn2+等)特殊分子结构成分(Co、Mo等)13整理课件六、水存在状态：游离态〔溶剂〕和结合态〔结构组成〕生理作用：细胞组成成分生化反响溶剂化学、生理反响介质物质运输媒体调节细胞温度维持细胞的渗透压14整理课件微生物的营养类型

营养类型能源碳源实例光能自养型光能CO2蓝细菌紫硫细菌绿硫细菌藻类光能异养型光能CO2及简单有机物红螺细菌化能自养型无机物CO2硝化细菌硫化细菌铁细菌氢细菌化能异养型有机物有机物绝大多数微生物，原生动物15整理课件1．光能自养型能以CO2为主要唯一或主要碳源进行光合作用获取生长所需要的能量以无机物如H2、H2S、S等作为供氢体或电子供体，使CO2复原为细胞物质例如，藻类及蓝细菌等和植物一样，以水为电子供体〔供氢体〕，进行产氧型的光合作用，合成细胞物质。而红硫细菌，以H2S为电子供体，产生细胞物质，并伴随硫元素的产生。16整理课件2．光能异养型不能以CO2为主要或唯一的碳源以有机物作为供氢体，利用光能将CO2复原为细胞物质在生长时大多数需要外源的生长因子例如，红螺菌属中的一些细菌能利用异丙醇作为供氢体，将CO2复原成细胞物质，同时积累丙酮。17整理课件3．化能自养型生长所需要的能量来自无机物氧化过程中放出的化学能以CO2或碳酸盐作为唯一或主要碳源进行生长时，利用H2、H2S、Fe2+、NH3或NO2-等作为电子供体使CO2复原成细胞物质。化能无机自养型只存在于微生物中，可在完全无机及无光的环境中生长。它们广泛分布于土壤及水环境中,参与地球物质循环18整理课件4．化能异养型生长所需要的能量均来自有机物氧化过程中放出的化学能生长所需要的碳源主要是一些有机化合物，如淀粉、糖类、纤维素、有机酸等。大多数细菌、真菌、原生动物都是化能有机异养型微生所有致病微生物均为化能有机异养型微生物19整理课件不同营养类型之间的界限并非绝对异养型微生物并非绝对不能利用CO2；自养型微生物也并非不能利用有机物进行生长；有些微生物在不同生长条件下生长时,其营养类型也会发生改变；例如紫色非硫细菌(purplenonsulphurbacteria)：没有有机物时：同化CO2，为自养型微生物；有机物存在时：利用有机物进行生长，为异养型微生物；光照和厌氧条件下：利用光能生长，为光能营养型微生物；黑暗与好氧条件下：依靠有机物氧化产生的化学能生长，为化能营养型微生20整理课件

原生质膜是一种半透性膜，营养物质通过原生质膜上的小孔，由高浓度的胞外环境向低浓度的胞内进行扩散。一、单纯扩散(simplediffusion)21整理课件依靠胞内外溶液浓度差，顺浓度梯度运输；不消耗代谢能，无特异性；运输氧、二氧化碳、甘油、乙醇、某些氨基酸等小分子；运输速率与膜内外物质的浓度差成正比特点22整理课件物质跨膜扩散的能力和速率与该物质的性质有关,分子量小、脂溶性、极性小的物质易通过扩散进出细胞。水是唯一可以通过扩散自由通过原生质膜的分子，脂肪酸、乙醇、甘油、一些气体〔O2、CO2〕及某些氨基酸在一定程度上也可通过自由扩散进出细胞。扩散并不是微生物细胞吸收营养物质的主要方式.23整理课件二、促进扩散(facilitateddiffusion)利用膜内、膜外被运输物质和载体蛋白的亲和力的不同。被动的物质跨膜运输方式.载体只影响物质的运输速率，并不改变该物质在膜内外形成的动态平衡状态；特点：参与运输的物质本身的分子结构不发生变化需要特异性的载体蛋白顺浓度梯度运输不消耗能量运输硫酸根、磷酸根、糖〔真核〕24整理课件载体蛋白(carrierprotein):载体蛋白需要同被运输的离子和分子结合,然后通过自身的构型变化或移动完成物质运输的膜蛋白。即透性酶、移位酶〔大多通过诱导产生〕有物特异性每种载体蛋白运输相应的物质可加快运输速度，但不能逆浓度运输25整理课件

通过促进扩散进入细胞的营养物质主要有氨基酸、单糖、维生素及无机盐等。一般微生物通过专一的载体蛋白运输相应的物质，但也有微生物对同一物质的运输由一种以上的载体蛋白来完成。促进扩散常见于真核微生物。26整理课件3、主动运输(activetransport)特点：是微生物吸收营养的主要方式可逆浓度梯度运输，耗能需载体蛋白，有特异性运输有机离子、无机离子、氨基酸、乳糖等糖类需要特异性载体蛋白需要能量来改变载体蛋白的构象

27整理课件4、基团转位(grouptranslocation)特点：属主动运输类型〔有一个复杂的运输系统来完成物质的运输，而物质在运输过程中发生化学变化〕溶质分子发生化学修饰运输葡萄糖、果糖、甘露糖、嘌呤、核苷、脂肪酸等每输入一个葡萄糖分子，就要消耗一个ATP的能量。28整理课件

基团转移主要存在于厌氧型和兼性厌氧型细胞中，主要用于糖的运输，脂肪酸、核苷、碱基等也可以通过这种方式运输。29整理课件四种运送营养方式的比较比较工程单纯扩散 促进扩散主动运输基团移位特异载体蛋白无 有 有 有 运送速度 慢 快 快 快 溶质运送方向由浓至稀由浓至稀 由稀至浓 由稀至浓平衡时内外浓度内外相等 内外相等 内部高 内部高 运送分子 无特异性 特异性 特异性 特异性 能量消耗 不需要 不需要 需要 需要 运送前后溶质分子不变 不变 不变 改变 载体饱和效应 无 有 有 有 运送对象举例水、O2糖、SO42-氨基酸、乳糖葡萄糖\嘌呤30整理课件第四节培养基培养基是人工配制的，适合微生物生长繁殖或产生代谢产物的营养基质。任何培养基都应该具备微生物生长所需要六大营养要素碳源、氮源、无机盐、能源、生长因子、水31整理课件二、选择和配制培养基的原那么和方法〔一〕四个原那么1、目的明确〔根据不同微生物的营养需要配制不同的培养基〕培养什么微生物、获得什么产物、用途2、营养协调

营养协调(注意营养物的浓度和配比，特别是碳氮比C/N比)32整理课件C/N比:微生物培养基中所含的碳源中的碳原子与氮源中氮原子的摩尔数之比。不是简单的某碳源的重量与氮源的重量之比。因为，不同种类的碳源和氮源，其中含碳量和含氮量差异很大。33整理课件3、物理化学条件适宜pH渗透压和水活度氧化复原电位34整理课件渗透压:高浓度溶液向低浓度溶液渗透时，其溶质分子所产生的压力。高渗溶液会导致微生物细胞发生质壁别离低渗溶液会导致微生物细胞吸水膨胀甚至破裂35整理课件用水活度(wateractivity,aw)表示aw：在天然环境中，微生物可实际利用的自由水或游离水含量。aw=P/PoP:溶液的蒸汽压

Po:纯水的蒸汽压在常温常压下，纯水的aw为1.00微生物一般在αw为0.60～0.99的条件下生长36整理课件氧化复原电位Eh：氧化复原系统中的复原剂释放电子或氧化剂接受电子的趋势。好氧微生物：＞+0.1V一般+0.3~+0.4V厌氧微生物：+0.1V以下兼性微生物：+0.1V以上好氧呼吸+0.1V以下进行发酵37整理课件pH：微生物有最正确生长pH

细菌:pH7.0~8.0放线菌：pH7.0~8.5

酵母菌:pH3.8~6.0霉菌：pH4.0~6.038整理课件微生物在生长过程中培养基pH值可能发生的变化：在含糖基质上生长,会产酸而使pH下降，在分解蛋白质和氨基酸时,会产NH3而使pH上升，以(NH4)2SO4作N源,会过剩SO42-,而使pH下降，分解利用阳离子化合物如：NaNO3,会过剩Na+而使pH上升。39整理课件4、原料来源的选择以粗代精以野代家以废代好以国代进以简代繁以氮代朊以烃代粮以纤代糖40整理课件灭菌处理高压蒸汽灭菌：121℃，15～20min高温灭菌对营养物质的破坏及pH变化41整理课件设计方法生态模拟模拟自然生长条件，利用自然基质参阅文献

精心设计试验比较由定性到定量、由小到大、由实验室到工厂规模逐步扩大。42整理课件培养基类型根据培养基成分：天然培养基指一些利用动、植物或微生物体或其提取物制成的培养基，成分未知。如培养细菌所用的肉汤蛋白胨培养基，培养酵母菌的麦芽汁培养基等。

优点：取材方便、营养丰富、种类多样、配制方便43整理课件组合培养基是一类用多种高纯化学试剂配制的、各成分〔包含微量元素〕的量都确切知道的培养基。如培养细菌所用的葡萄糖铵盐培养基，培养放线菌的淀粉硝酸盐培养基〔高氏一号〕。较昂贵，一般用于研究工作〔代谢、遗传分析〕优点：组份精确、重复性好半组合培养基44整理课件按目的不同划分种子培养基发酵培养基繁殖培养基保藏培养基种子培养基营养成分丰富。尤其是氮源含量高，即碳氮比值低发酵培养基，它的氮源一般应比种子培养基稍低；假设发酵产物为含氮化合物时，有时还提高培养基中氮源含量45整理课件按培养基外观的物理状态：固体、半固体、液体、脱水。固体培养：一般加有凝固剂，凝固剂含量一般为1.5～2％凝固剂的条件：不被微生物分解利用，生长温度范围内保持固体状态，凝固点温度对微生物无害，不因灭菌而破坏，透明度好、配制方便、价格低。常用的为琼脂与明胶。可用于：菌种别离、鉴定、保藏等。46整理课件半固体培养基，凝固剂含量一般约为0.5%,用途：观察细菌的运动液体培养基:培养基中没有凝固剂。用途：大量培养微生物，研究生理代谢等。脱水培养基:商品培养基47整理课件依功能不同：选择培养基(Selectedmedium)：根据某种微生物的特殊营养要求或其对某化学、物理因素的抗性而设计的培养基。功能：混合菌中劣势菌变成优势菌，从而提高该菌的筛选效率鉴别培养基(Differentialmedium)：参加能与某一菌的无色代谢产物发生反响的指示剂，从而用肉眼就能使该菌落与外形相似的其他菌落相区分的培养基。用途：细菌学检验遗传研究，48整理课件第六章

微生物的生长及其控制

49整理课件单位时间里微生物数量或生物量〔Biomass〕的变化微生物生长：微生物生长测量方法个体计数法重量法生理指标法50整理课件1总细胞计数法1〕血球计数板法缺点：不能区分死菌与活菌；不适于对运动菌的计数；需要相对高的菌浓度；只适用于酵母菌和霉菌的孢子一、个体计数法〔一〕直接法51整理课件2〕涂片计数法将体积的待测样品均匀的涂在载玻片的面积上，经固定染色后，在显微镜下选择假设干视野计算细胞的数量。视野的面积可用镜台测微尺测得直径并计算出来。52整理课件〔二〕间接计数法1.活菌计数法1〕涂布平板法2〕浇注平板法53整理课件采用培养平板计数法要求操作熟练、准确，否那么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；同一稀释度三个重复,取平均值；每个平板上的菌落数目适宜，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〔colonyformingunits，CFU〕来表示，而不是直接表示为细胞数。54整理课件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。膜过滤培养法55整理课件2、比浊法56整理课件二、重量法收集微生物菌体，或将微生物培养液离心，收集细胞沉淀物，然后称重。1.湿重法收集微生物菌体，或将微生物培养液离心，收集细胞沉淀物，然后称重。2.干重法将微生物菌体或离心得到的细胞沉淀物置100—105℃的烘箱中枯燥至水份去除，然后再称重。3.通过样品中蛋白质、核酸含量的测定间接推算微生物群体的生物量；57整理课件3.生理指标测定法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微生物的生理指标，如呼吸强度，耗氧量、酶活性、生物热等与其群体的规模成正相关。58整理课件三、细菌群体生长规律在不补充营养物质或移去培养物，保持整个培养液体积不变条件下，以时间为横坐标，以菌数为纵坐标，根据不同培养时间时细菌数量的变化，可以作出一条反映细菌在整个培养期间菌数变化规律的曲线。生长曲线第二节微生物的生长59整理课件60整理课件1〕延滞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。延滞期特点•生长速常数为零•细胞形态变大或增长细胞内的RNA尤其是rRNA含量增高合成代谢十分活泼对外界不良因素反响敏感61整理课件缓慢期出现的原因：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。62整理课件影响延滞期长短的因素接种龄:对数期“种子〞，延滞期较短；延滞期或衰亡期“种子〞,延滞期较长；接种量：接种量大，延滞期较短；接种量小，延滞期较长；培养基成分:培养基成分丰富的,延滞期较短；培养基成分与种子培养基一致,延滞期较短；

63整理课件缩短延滞期措施：①通过遗传学方法改变种的遗传特性使缓慢期缩短；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适当扩大接种量等方式缩短缓慢期，克服不良的影响。64整理课件2〕指数期特点•生长速率常数R最大•细胞进行平衡生长酶系活泼，代谢旺盛65整理课件影响指数期的因素

菌种：不同菌种的代时差异极大

营养成分：营养越丰富，代时越短

营养物浓度：影响微生物的生长速率和总生长量

培养温度：影响微生物的生长速率66整理课件是代谢、生理研究的良好材料是增殖噬菌体的最适宿主菌龄是发酵生产中用作“种子〞的最正确种龄G+染色鉴定时采用此期微生物指数期的实践意义67整理课件3〕稳定期特点：1生长速率常数R等于02菌体产量到达了最高值3合成次生代谢产物4细胞内出现储藏物质，芽孢菌内开始产生芽孢

68整理课件产生原因：营养物尤其是生长限制因子的耗尽营养物的比例失调，如碳氮比不适宜有害代谢废物的积累〔酸、醇、毒素等〕物化条件〔pH、氧化复原势等〕不适宜通过补充营养物质或取走代谢产物或改善培养条件，如对好氧菌进行通气、搅拌或振荡等获得更多的代谢产物69整理课件稳定期的实践意义是发酵生产中以获得菌体或代谢产物为目的的最正确收获期；导致了连续培养原理的提出和工艺技术的改进。70整理课件4〕衰亡期特点：1R为负值2细胞的形态发生变化，出现不规那么的衰退形3释放次生代谢产物，芽孢等4有的菌体开始自溶71整理课件〔1〕繁殖代数〔n〕指数生长方式：1248……2n设接种时细胞数为B0,时间为t1,到时间t2后，繁殖n代，细胞数为Bt，它们之间的相互关系为：Bt=B0*2n以对数表示：lgBt=lgB0+nlg2n=lgBt-lgB0=lgBt-lgB0lg20.30172整理课件世代：由1个细胞分裂成为2个细胞的间隔被称为世代。代时：就是一个世代所需的时间，因而也就是群体细胞数目扩大1倍所需的时间，有时也被称为倍增时间。

代时〔G)=tn73整理课件五、连续培养连续培养是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。连续培养的根本原那么：微生物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连续培养类型恒浊连续培养恒化连续培养74整理课件(一)恒化连续培养在整个培养过程中通过控制培养基中某种营养物质的浓度根本恒定的方式，保持细菌的比生长速率恒定，使生长“不断〞进行。生长速率的控制因子：一般是氨基酸、氨和铵盐等氮源，或是葡萄糖、麦芽糖等碳源或者是无机盐，生长因子等物质

恒化器连续培养通常用于微生物学的研究，筛选不同的变种。75整理课件(二)恒浊连续培养通过连续培养装置中的光电系统控制培养液中菌体浓度恒定、使细菌生长连续进行的一种培养方式76整理课件第三节

环境因素对微生物生长的影响一、温度根据微生物生长的最适温度不同，可以将微生物分为嗜冷、兼性嗜冷、嗜温、嗜热和超嗜热等五种不同的类型。它们都有各自的最低、最适和最高生长温度范围。77整理课件微生物类型生长温度／℃最低最适最高嗜冷微生物0以下1520兼性嗜冷微生物020-3035；嗜温微生物15-2020-4545以上嗜热微生物4555-6580超嗜热或嗜高温微生物6580-90100以上78整理课件(二)PH微生物生长过程中机体内发生的绝大多数的反响是酶促反响，而酶促反响都有一个最适pH范围，在此范围内只要条件适合，酶促反应速率最高，微生物生长速率最大，因此微生物生长也有一个最适生长的pH范围。79整理课件微生物最低PH最适PH最高PH细菌3-56.5-7.58-10酵母菌2-34.5-5.57-8霉菌1-34.5-5.57-8嗜中性微生物生长的pH范围是pH5.—8.0，最适生长pH近中性〔pH7.0〕。大多数细菌属于嗜中性微生物。嗜酸性微生物最适生长pH在5.5以下生长的微生物称之为嗜酸性微生物。嗜碱性微生物生长的pH范围是pH7.0—11.5，最适生长pH在8.0以上。80整理课件(三)氧好氧微好氧耐氧型兼性厌氧专性厌氧微生物类型最适生长的O2体积分数好氧微好氧氧的忍耐型兼性厌氧专性厌氧等于或大于20％2％一l0％2％以下有氧或无氧不需要氧、有氧时死亡81整理课件一、微生物纯培养的别离纯化自然环境如土壤和水中，通常栖息着的是许多不同微生物混杂在一起的群体。哪怕是一粒砂或尘土，也常含有多种细菌及其它微生物。研究微生物生长通常采用微生物纯培养。微生物学中将在实验条件下从一个单细胞繁殖得到的后代称为纯培养。第四节微生物微生物培养法概论

82整理课件平板划线别离法稀释倒平板法单孢子或单细胞别离法利用选择性培养基别离法83整理课件1、稀释倒平板法84整理课件85整理课件2、平板划线法进行纯化用接种环以菌操作沾取少许待别离的材料，在无菌平板外表进行平行划线、扇形划线或其他形式的连续划线，如果划线适宜的话，微生物能一一分散，经培养后，可在平板外表得到单菌落。86整理课件87整理课件3、单孢子或单细胞别离法采取显微别离法从混杂群体中直接别离单个细胞或单个个体进行培养以获得纯培养。在显微镜下使用单孢子别离器进行机械操作，挑取单孢子或单细胞进行培养。也可以采用特制的毛细管在载玻片的琼脂涂层上选取单孢子并切割下来，然后移到适宜的培养基进行培养。88整理课件4、选择性培养基别离法各种微生物对不同的化学试剂、染料、抗生素等具有不同的抵抗能力，利用这些特性可配制适宜某种微生物而限制其它微生物生长的选择培养基，用它来培养微生物以获得纯培养。89整理课件微生物纯培养别离方法的比较分离方法应用范围平皿划线法方法简便，多用于分离细菌稀释倒平皿法即可定性，又可定量，用途广泛单细胞挑取法局限于高度专业化的科学研究利用选择培养基法适用于分离某些生理类型较特殊的90整理课件二、微生物的培养方法根据氧气的需要与否分为两大类：好氧培养厌氧培养

根据培养基的物理特性分为两大类：固体培养液体培养

91整理课件〔一〕好氧培养方法琼脂斜面和琼脂平皿培养1〕固体好氧培养方法92整理课件2〕液体好氧培养方法恒温振荡培养箱93整理课件实验室小型全自动发酵罐94整理课件95整理课件〔二〕厌氧培养方法微生物厌氧培养箱！96整理课件第四节微生物生长的控制灭菌〔sterilization〕:采用强烈的理化因素使任何物体内外部的一切微生物永远丧失其生长繁殖能力的措施消毒(disinfection):采用较温和的理化因素，仅杀死物体外表或内部的病原菌，而对被消毒对象根本无害的措施；防腐(antisepsis):利用某种理化因素抑制霉腐微生物生长繁殖，防止食品等发生霉变的措施。化疗(chemotherapy)：利用对病原菌具有高毒力而对宿主根本无毒的化学物质来抑制宿主体内病原微生物的生长繁殖。97整理课件一、物理控制方法(一)高温灭菌高压蒸汽灭菌的温度越高，微生物死亡越快。通常情况下温度为121℃。

衡量灭菌效果的指标十倍致死时间：即在一定的温度条件下，微生物数量十倍减少所需要的时间。热致死时间：即在一定温度下杀死所有某一浓度微生物所需要的时间98整理课件②干热灭菌干热灭菌烘箱内热空气灭菌火焰灼烧温度：150-170℃；时间：1-2h对象：金属器械、玻璃器皿等99整理课件③煮沸消毒将待消毒物品如注射器、金属用具、解剖用具等在水中煮沸15min或更长时间，以杀死细菌或其他微生物的营养体和少局部的芽孢或孢子。3类湿热灭菌法————100整理课件④间隙灭菌法对于某些培养基，由于高压蒸汽灭菌会破坏某些营养成分，可用间隙灭菌法灭菌，即流通蒸汽(或蒸煮)反复灭菌几次。例如第一次蒸煮后杀死微生物营养体，冷却，培养过夜，孢子萌发，又第二次蒸煮，杀死营养体。这样反复2—3次就可以完全杀死营养体和芽孢，也可保持某些营养物质不被破坏。

101整理课件⑤巴氏消毒法高温对牛奶及其热敏感物质不适宜，因为高热破坏了食品的营养与风味。低温长时法：只要在63℃下维持30min高温短时法：只要在72℃下维持15s超高温法瞬时法:只要在135-150℃下维持2-6s102整理课件第八章微生物的遗传与变异

103整理课件第一节遗传的物质根底一、三个证明DNA是遗传物质的经典实验1、经典转化实验肺炎链球菌:S型〔菌体具荚膜，菌落外表光滑，有致病能力〕R型〔菌体无荚膜，菌落外表粗糙，无致病能力〕104整理课件S型和R型细胞侵染试验105整理课件实验证明，将R菌转化为S菌的转化因子是DNA1944年，Avery精确重复了转化实验，确定了转化因子106整理课件实验证明，进入细菌细胞内部的物质是DNA。DNA包含有产生完整噬菌体的全部信息。2、噬菌体感染实验107整理课件实验证明，RNA可以传递遗传信息。108整理课件〔三〕原核生物的质粒凡游离于原核生物基因组以外，具有独立复制能力的小型共价闭合环状的dsDNA分子，就是典型的质粒。质粒所含的基因对宿主细胞一般是非必需的；在某些特殊条件下，质粒有时能赋予宿主细胞以特殊的机能，从而使宿主得到生长优势。109整理课件〔一〕突变类型营养缺陷性的定义某一野生型菌株因发生基因突变而丧失合成一种或几种生长因子、碱基或氨基酸的能力，因而无法在根本培养基上正常生长繁殖的变异类型，称为营养缺陷性110整理课件〔三〕突变的特点

1.不对应性：突变的性状与突变原因之间无直接的对应关系.〔变量试验、涂布试验、平板影印培养试验〕

2.自发性：突变可以在没有人为诱变因素处理下自发地产生.

3.稀有性：突变率低且稳定。

4.独立性：各种突变独立发生，不会互相影响。

5.可诱发性：诱变剂可提高突变率。

6.稳定性：变异性状稳定可遗传。

7.可逆性：原始的野生基因到变异株的突变称为正向突变，相反的过程那么称为回复突变或回变。111整理课件2、诱变育种的原那么〔1〕使用简便有效的诱变剂诱变剂物理因素化学因素紫外线激光离子束X射线r射线快中子烷化剂碱基类似物吖啶化合物112整理课件〔2〕选用优良的出发菌株〔3〕处理单细胞或单孢子悬浮液〔4〕使用最正确诱变剂量剂量=强度〔浓度〕×作用时间相对剂量=杀菌率〔5〕利用协同效应〔6〕寻找和利用形态、生理与产量间的相关指标〔7〕设计高效率筛选方案〔8〕根据具体情况创造新型筛选方案113整理课件3、突变株的筛选：〔1〕产量突变株的筛选〔2〕抗药性突变株的筛选〔3〕营养缺陷型突变株的筛选114整理课件突变株的筛选方法诱变检出营养缺陷型淘汰野生型富集培养〔抗生素法〕〔菌丝过滤法〕夹层培养法限量补充培养法逐个检出法影印平板法生长谱法115整理课件确定出发菌株↓菌种的纯化选优↓←出发菌株的性能鉴定同步培养↓制备单细胞〔或单孢子〕悬液↓←活菌浓度测定诱变剂的选择与确定诱变剂量的预试验↓诱变处理↓平板别离↓计形态变异的菌落数，计算突变率挑取疑似突变菌落纯培养↓突变体的初步筛选↓←用简单快捷的方法重复筛选↓←摇瓶发酵试验选出突变体〔根据情况进行生产试验或重复诱变处理〕诱变育种的一般步骤和方法116整理课件基因突变及其机制基因工程诱变自发突变点突变畸变碱基置换移码突变转换颠换缺失添加缺失添加异位倒立重复插入117整理课件1、诱发突变：物理、化学核生物的因素，提高突变率的人为的作法〔1〕碱基的置换118整理课件碱基对的置换可分成两个亚类：一类是DNA链上的一个嘌呤被另一个嘌呤或是一个嘧啶被另一个嘧啶所置换，称为转换；另一类是DNA链上的一个嘌呤被另一个嘧啶或是一个嘧啶被另一个嘌呤所置换，称为颠换。

119整理课件移码突变这是指由一种诱变剂而引起DNA分子中的一个或少数几个碱基插入或缺失，从而使该部位后面全部遗传密码发生转录错误的一类突变。吖啶类染料及其化合物是移码突变的有效诱变剂，例如三氨基吖啶，吖啶黄，吖啶橙，5-氨基吖啶。吖啶类化合物的诱变机制目前还不很清楚。现普遍认为，由于吖啶类化合物是一种平面型三环分子结构，与一个嘌呤:嘧啶碱基对相似，因此能够嵌入两个相邻的DNA碱基对之间，造成双螺旋的局部解开，从而在DNA复制过程中，会使链上插入或缺失一个碱基，结果引起移码突变。120整理课件紫外线对DNA的损伤及其修复嘧啶嘧啶二聚体UV121整理课件紫外线主要通过在同链DNA相邻的嘧啶间或在互补双链间形成以共价键结合的胸腺嘧啶二聚体，微生物能以多种方式去修复被紫外线损作后的DNA，主要方式有两种：1、光复活作用。由于微生物中一般都存在着光复合作用，因此，用紫外线照射菌液时都须在红光下进行操作处理微生物，而后在暗室或用黑布包起来培养。

嘧啶二聚体嘧啶光解酶122整理课件2、切除修复〔暗修复作用〕123整理课件一、原核生物的基因重组〔一〕转化供体菌受体菌DNA片段受体菌直接吸收来自供体菌的DNA片段，通过交换组合把它整合到自己的基因组中，从而获得了供体菌的局部遗传性状的现象，称为转化。转化后的受体菌，称为转化子。供体菌的DNA片段称为转化因子。进行转化，需要二方面必要的条件：124整理课件转化过程：①从供体菌提取出转化因子双链DNA片段；②双链DNA片段与感受态受体菌的细胞外表特定位点结合；③在结合位点上，双链DNA中的一条单链逐步降解，同时另一条链逐步进入受体细胞。④进入受体细胞的DNA单链与受体菌染色体组上同源区段配对，而受体菌染色体组的相应单链片段被切除，并被进入受体细胞的DNA单链所取代，于是形成了杂种DNA区段；⑤受体菌染色体进行复制，其中杂种区段被别离成两个，一个恢复，一个形成一个转化子。125整理课件转化过程的特点：a〕对核酸酶敏感；b〕不需要活的DNA供体细胞；c〕转化是否成功及转化效率的上下主要取决于转化供体菌株和转化受体菌株之间的亲源关系；d〕通常情况下质粒的自然转化效率要低得多126整理课件〔二〕转导

通过缺陷型噬菌体或温和型噬菌体为媒介，将供体细菌细胞中DNA片段携带到受体细菌细胞中，从而使受体细菌获得供体细菌的某些遗传性状的现象，称为转导。根据媒介噬菌体的不同，转导分普遍性转导和局限性转导两类。127整理课件1．普遍性转导由缺陷型噬菌体误包〔而非整合〕供体细菌DNA中的任何一局部片段〔包括核外遗传物质在内〕后，当它再次感染受体细菌时，使后者获得了这局部遗传性状的现象，称为普遍性转导。它的转导频率为105～108。2．局限性转导由温和噬菌体侵染而形成的某一溶源细菌群被诱导裂解时，其中极少数个体的DNA可能与噬菌体DNA发生假设干特定基因的交换，从而被整合到噬菌体的基因组上，当该噬菌体再次感染受体细菌时，就使受体细菌获得了这一特定遗传性状的现象，称为局限性转导，它的转导频率为10-6。128整理课件〔三〕接合通过供体细菌和受体细菌完整细胞间的直接接触而传递大段DNA的过程，称为接合〔有时也称杂交〕。在细菌中，接合现象研究最清楚的是大肠杆菌。发现能够进行接合现象的大肠杆菌有雄性与雌性之分，而决定它们性别的是由是否存在F因子所决定。129整理课件F因子又称致育因子，是一种质粒，分子量为5×107道尔顿；雌性细菌不含F因子，称为F-菌株，雄性细菌含有游离存在的F因子，称为F+菌株，当雄性细菌细胞中所含的F因子被整合在细胞核的DNA上，不呈游离状态存在称为Hfr菌株〔高频重组菌株〕；有时被整合在细胞核DNA上的F因子，从DNA上面脱落下来，呈游离存在，但在脱落时，F因子有时能带一小段细胞核DNA。我们将这种含有游离存在的但又带有一小段细胞核DNA的F因子的细菌称为F′菌株。130整理课件a〕F+细菌通过性毛与F-细菌接触并发生相互作用；b〕F+细菌的F因子出现缺口，双链之一被切断，从断端转移F因子的一条链到F-细菌中。c〕F因子的一条链一进入F-细菌中，就在F-细菌中复制新的F因子。1〕F+×F-杂交d〕复制完成后，F-细菌变成F+，同时原有F+细胞也完成F因子另一条链的复制，所以转移是F+的拷贝。所以最终杂交的结果是F-细菌变成F+细菌，而原有的F+细菌那么不变。131整理课件2〕Hfr×F-杂交Hfr菌株的F因子插入到染色体DNA上，因此只要发生接合转移