2025年微生物繁殖与生长关键要点解析

微生物的生长繁殖及其控制

一节细菌的个体生长

个体生长:微生物细胞个体吸取营养物质，进行新陈代谢,原生质与细胞组分的增长；

群体生长——群体中个体数目的增长。可以用重量、体积、密度或浓度来衡量。（由于微生物的个体

极小，因此常用群体生长来反应个体生长的状况）

染色体DNA的复制与分离;

细胞壁扩增：

细菌分裂与调整

二节细菌的群体生长繁殖

1微生物的生长规律

生长曲线:以时间为横坐标，菌数为纵坐标，根据不一样培养时间里细菌数量的变化，反应细菌在整

个培养期间菌数变化规律的曲线。

可分为:缓慢期、对数生长期、稳定生长期、衰亡期

0

9

6

-

3W

OC

r

o

o

Hours

IbtalcelsInpopulation,liveanddead,ateachphase

—Fe〃crnocellsn—tRecalls□—Deadcels

缓慢期

现象:活菌数没增长，曲线平行于横轴；

产生的原因:是细胞为了适应新环境需要进行调整,缺乏足够的能量或生长因子，或接种时导致损伤

等。有时可见到接种群体大部分死亡;假如接种用的是饥饿的细胞或新培养基营养不丰富，则该时期

延长；

特点:细菌细胞不立即增殖

，细胞内代谢旺盛

一细胞体积增大

发酵工业上需设法尽量缩短延迟期，措施有:

①接种龄:采用对数生长期的强健菌种；

②增长接种量；一般来说，接种量增大可缩短甚至消除延迟期（发酵工业上一般采用1/10的接种

量）；

③调整培养基的成分，应合适丰富，且发酵培养基成分尽量与种子培养基的成分靠近。

认识延迟期的特点及形成原因对实践的指导意义

发酵工业上需尽量缩短该期，以减少生产成本；

在食品工业上，尽量在此期进行消毒或灭菌；

对数生长期

现象：细胞数目以几何级数增长的时期,其对数与时间呈直线关系；

特点：菌体代谢活跃，消耗营养物质多，生长速率快，菌体数目明显增多。

菌体大小、形态、生理特性等比较一致

细胞平衡生长，菌体大小、形态、生理特性等比较一致；

处在该期的细胞对理化原因较敏感

酶系活跃,代谢最旺盛；

稳定生长期

特点;细胞生长速率动态平衡

细胞分裂速度下降，开始积累代谢产物

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，如碳氮比不合适

有害代谢废物的积累（酸、醇、毒素等）

物化条件（pH、氧化还原势等）不合适

衰亡期

特点：细胞死亡数增长，死亡数大大超过新增殖的细胞数,群体中的活菌数目急剧下降，出现“负生

长”，（R<0）.

细胞内颗粒更明显，细胞出现多形态、畸形或衰退形，芽抱开始释放；

>>>有的微生物合成或释放对人类有益的抗生素等次生代谢物；

因菌体自身产生的酶及代谢产物的作用，使菌体死亡、自溶等，发生自溶的菌生长曲线

体现为向下跌落的趋势。

产生原因：

生长条件的深入恶化，使细胞内的分解代谢大大超过合成代谢，继而导致菌体的死亡.

应用意义

希望获得较高的菌体密度延长对数生长期

若某工业以生产菌体或菌体生长相平行的代谢

产物稳定期

同学们观察细菌芽布结构应取哪个阶段的细菌

稳定期后期衰亡期

对抗生素作用敏感的时期

对数生长期

指数期中的的三个重要参数

•指数生长方式：1、2、4、8……2n

设接种时细胞数为时间为ti,到时间t2后，繁殖n

代，细胞数为X2,它们之间的相互关系为：

n

x2=xv2

以对数表示：logX2=logX#nlog2

•••繁殖代数n=3.322（logx2-logx1）

生长速率常数R=）・32：（lgx请xi）

12-rl

代时G=——12-tl——

3・322（哂・班1）

一些细菌的代时

菌名培养基培养温度代时

E.coli（大肠杆菌）肉粉3比17min

E.coli牛奶3712.5

Enterobacteraerogeaes（产气肠细菌）肉汤或牛奶3716-18

E.aerogenes组合3729-44

B.Cereus（蜡状芽布杆菌）肉汤3018

B.tbermophilus（嗜热芽抱杆菌）肉汤5518.3

Lactobacillusacidophilus（嗜酸乳杆菌）牛妍3766〜87

Streptococcuslactis（乳酸链球菌）牛奶3726

S.lactis学蹒肉汤3748

Azotobacterchroococcum（褐球固氮国）葡萄糖253416

Mvcobacteriumtuberculosis（结核分枝杆菌）组合37792-93

Nitrobacteragilis（活跃硝化杆菌）组合271200

2微生物的持续培养

概念：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措施；

培养原理：当微生物在单批培养方式下生长到达对数期后期时，首先以一定的速度流进新筑培养

基并搅拌，另首先以溢流方式流出培养液，使培养物到达动态平衡,其中的微生物就能长期保持对数期

的平衡生长状态和稳定的生长速率。

Freshmedium—►Flow-rate

fromreservoirregulator

Sterileairor—►

othergas

Gaseous

headspace

Culture

vessel

Culture

Overflow

按控制方式分

内控制（控制菌体密度）：恒浊器

连续

培养器.

外控制（控制培养液流速）：恒化器

恒浊器持续培养

概念:根据培养器内微生物的生长密度，借光电控制系统来控制培养液流速，以获得菌体高密

度、生长速度恒定的微生物细胞。

工作原理:以光电控制系统测定培养器内微生物的生长密度，控制培养液流速，以保持菌体密度

高、生长速度恒定的培养状态。其工作精度是由光电控制系统的敏捷度决定。

特点：微生物一直以最高生长速率进行生长，并可在容许范围内控制不一样的菌体密度。

使用范围：用于生产大量菌体、生产与菌体生长相平行的某些代谢产物，如乳酸、乙醇等。

恒化持续培养

概念:以恒定流速使营养物质浓度恒定而保持微生物一直在低于其最高生长速率的条件下到达持

续培养：

特点：维持营养成分的亚适量，控制微生物生长速率。菌体生长速率恒定，菌体均一、密度稳定,

产量低于最高菌体产量。

应用范围：试验室科学研究

图7-9恒化*结构示意图

1.培养液贮备题，其上有过渡器：・）和培养基迸口（b）i2.蜻动泵,3.恒化号，上有堵力

（。）、携拌H。）、空气过渡装置（•）和取样口（/>»4,收集茶，其上有过aw（f）

恒浊器与恒化器的比较

一

用

装置控制对象培养基培养基生长产物应

围

流速速率范

恒浊器菌度无限制不恒定最高大量菌体生产

（内控制）生长因或与菌体为主

子形成相平

行的产物

<

恒化器培养基流有限制恒定低于不同生长

速（外控生长因最高速率的菌

制）子体主

三节真菌的生长和繁殖

1丝状真菌的生长繁殖

一断裂增殖

无性抱子繁殖：抱囊胞子（根霉、毛霉）、分生抱子（曲霉、青霉）、节抱子、厚垣抱子（总状毛

j霉）；

有性抱子繁殖:卵抱子、接合抱子、子囊抱子

霉菌泡了与细菌芽胞的比较

项目霉菌研细菌芽胞

大小大小______________________________

数目一条菌丝或一个细胞产多个1个细胞只产1个

形态形态、色泽多样形杰简单________________________

形成部位可在细胞内或细胞外形成只在细胞内形成____________________

细胞核其核原核

功能最重要瞬遁方式不是繁盛方式，是抗性构造（休眠方式）

抗热性不强,在60J0C下易杀死极强，一般100四十相才能杀死

产生售绝大多数种类可以产生少数细菌可产生

2酵母的生长繁殖

「一无性繁殖簪：酵母菌的重要繁殖方式;芽体，芽抱子

［裂殖：与细菌二分裂类似；少数酵母菌；

L产生无性孩子：一秒胞子

节抱子

厚垣狗子

屋生范子

J有性繁殖：形成子囊把子

四节微生物生长的测定

1测生长量一重量法施」直接法：测体积法：将待测培养液放在刻度离心管中作自然沉降或

进行一定期间的离心，然后观测沉降物的体积；

称干重法:将一定量的菌液中的菌体通过离心或过漉分离出来，然后烘干（干燥温度可采

用105C、100*0或800、称重。一般干重为湿重的10%~20%,而一种细菌细胞一般重约10—1

2-10-13g

1.2间接法：比浊法：借助于分光光度计，在一定波长下测定菌悬液的光密度，就可反应出菌液的

浓度。

生理指标法:根据微生物在生长过程中伴随出现的这些指标测定微生物数量；

Eg.蛋白质是细胞的重要物质，含量稳定，而氮是蛋白质的重要成分，通过测含氮量就可推

知微生物的浓度；蛋白质总量=含氮量X6.25；细胞总量=蛋白质总量+0.65;

含碳、磷、DMA,RNA、耗氧量、消耗底物量、产CO2、产酸、产热、粘度等，都可

用于生长量的测定。

2计繁殖数一计数法

2.1直接计数海畔:处：简便,快捷；

缺陷：难以辨别活细胞和死细胞；由于细胞过小，也许会在计数时遗漏;菌液

体积需要调整;运动的细菌需要固定，目前也有用染色计数，运用活细胞染料可以辨别死细胞和活细

胞。

2.2间接法（活菌计数法）：

平板菌落计数法（涂布法,浇注法，稀释法，薄膜过漉计数法）：一定菌样中的单个微生物经培养

后，形成的单菌落;根据每皿上形成的cfu数乘上稀释度即可推算出菌样的含菌数

厌氧菌的菌落计数法（亨盖特滚管法、半固体深层琼脂法）

五节微生物的培养

1良好的微生物培养装置的基本条件

营养成分

理化条件

温度

氧气条件

严防杂菌污染

试验室培养法

（好氧菌的固体培养：试管、乎皿、三角剂

（高层琼脂柱

同体培养法

亨盖特滚管技术

I厌氧菌的固体培养＜

厌氧罐技术

I厌氧手领技术

「试管液体培养

好氧菌的液体培笄

I液体培养法

I摇瓶培养

氧菌的液体培养

实践中培养微生物的:

好氧菌曲法培养

，固态培养（曲曲、袋曲、盘曲、帘子曲、转鼓曲、通风曲）

厌氧菌的堆积培养

「浅盘培养

'液体培养法

〔深层液体通气培养一

发酵耀（Fenneuter）

｝六节微生物生长繁殖的控制

1控制微生物的物理原因

一温度

辐射：H+、OH-、H2O2

氧气:专性好氧微生物、专性厌氧微生物、兼性厌氧微生物、微需氧微生物、耐辄微生物。

水分：嗜盐微生物

1.1温度

每种微生物均有自己的生长温度三基点，即最低、最适、最高生长温度。

最适生长温度:某菌分裂代时最短或生长速率最高时的培养温度。

根据微生物的最适生长温度的不同，可将微生物划为

三个类型：

低温型微生物（嗜冷微生物）：＜20C

（一般为15七）o

中温型微生物（嗜温微生物）：20〜45c,

室温菌约25℃,

体温菌约37Co

高温型微生物（嗜热微生物）：＞45C,

一般50〜60℃。

高温灭菌

原理:高温引起蛋白质、核酸、脂类等重要生物高分子发生降解或变化其空间构造等，从而变性失活而

导致微生物死亡。

影响加压蒸气灭菌效果的原因：

一1、灭菌物体的含菌量

2、灭菌锅内排除空气的程度

3、灭菌对象的pH值

pHV6.0时，微生物易死亡；

pH6.0~8.0时，不易死亡。

4、灭菌对象的体积

_5、加热与散热速度

高温对培养基的影响及其防止措施：

一形成不溶性沉淀

营养成分被破坏

色泽加深

一变化培养基的pH值

消除有害影响的措施

军用特殊的加热灭菌法（间歇灭菌法）

一过滤除菌法

i故螯合剂

气温的用处

菌种保藏：液氮的温度（—195C）、干冰温度（-70C）、-20c和4c（常加大分子保护剂如

糊精、血清白蛋白等）

食品冷藏：冷藏（0-4C）与冷冻（-18C）

1.2辐射

原理：

微波：产生热杀死微生物；

紫外线:使DNA分子中相邻的唯碇形成嗜嚏二聚体，克制DNA复制与转录等功能，杀死微生物；

X射线和丫射线：使其他物质氧化或产生自由基，再作用于生物分子，以打断氢键、使双键氧化、

破坏环状构造或使某些分子聚合等方式，破坏和变化生物大分子的构造，克制或杀死微生物；

13氧气

培养好氧菌：宸荡、通气；

专性厌氧菌:排除环境中氧气;在培养基中添加还原剂以减少培养基的氧化还原电势;

兼性厌氧菌/耐氧厌氧菌：深层静止培养：

1.4水分

干燥保留物质——环境中缺水时（干燥的环境）引起微生物细胞内蛋白质的变性和盐类浓度的增高,

克制微生物的生长，甚至导致微生物的死亡。

高渗作用

-根据微生物对高渗透压耐性的不同，将其分为以

下三类：

像端嗜盐细菌（2.5~5.2mol/LNaCl溶液巾生长）

嗜盐细菌;中等嗜盐细菌（0.5~2.5mol/LNaCl溶液巾生长）

祗等嗜盐细菌（0.2~0.5mol/LNaCl溶液申生长）

1.5超声波灭菌

高频率振动使细胞产生内外压力差，导致细胞裂解，到达灭菌的作用（空穴作用）；

另首先，机械能转变为热能，导致溶液温度升高，是细胞产生热变性以克制或杀死微生物。

L6过滤除菌

（略）

2控制微生物的化学原因

-氢离子浓度

重金属及其化合物：汞，银，铜

卤素及其化合物：碘，氛

有机化合物:酚，醇，甲醛伍

-染料:孔雀绿，结晶紫

2.1pH值

不同的微生物最适生长的pH值不同，根据微生物生

长的最适pH值，将微生物分为：

嗜碱微生物：硝化细菌、尿素分解菌、多数放线菌

耐碱微生物：许多链霉菌

中性微生物：绝大多数细菌，一部分真菌

嗜酸微生物：硫杆菌属

耐酸微生物：乳酸杆菌、醋酸杆菌

微生物种类最低pH最适pH最高pH

大肠杆菌4.36.0—8.09.5

枯草芽抱杆菌4.56.0—7.58.5

金黄色葡萄球菌4.27.0—7.59.3

黑曲霉1.55.0—6.09.0

一般放线菌5.07.0—8.010

一般酵母菌3.05.0—6.08.0

2.2化学杀菌剂

「溶液状态

r表面消毒剂■

L气体状态

化学因素■

r抗代谢药物■磺胺类

L化学治疗剂・抗生素

-生物药物素

美于表面消毒剂、化学治疗剂

的药效和毒性的3个指标

在一定条件下，某化覆泄P制特定微生物的最

低浓度

①最低抑制浓度---------------------