微生物的生长繁殖与生长因子专家讲座

第一节微生物生长繁殖一、微生物生长繁殖概念微生物在适宜环境条件下，不停吸收营养物质，按照自己代谢方式进行新陈代谢活动。正常情况下，同化作用大于异化作用，微生物细胞不停快速增加，这叫做生长。当细胞个体生长到一定程度时，由一个亲代细胞分裂为两个大小、形状与亲代细胞相同子细胞，使得个体数目增加，这是单细胞微生物繁殖。从生长到繁殖这个由量变到质变过程叫发育。细菌两次分裂之间时间，称为世代时间。第1页一、测生长量直接法间接法百分比计数法血球计数法测体积称干重比浊法生理指标法直接法间接法液体稀释法平板菌落计数法二、测繁殖数二、测定微生物繁殖方法第2页一、细菌个体生长和同时生长1、同时培养（synchronousculture）：即设法使群体中全部细胞尽可能都处于一样细胞生长和分裂同期中，然后分析此群体各种生物化学特征，从而了解单个细胞所发生改变。2、同时生长（synchronousgrowth）：经过同时培养而使细胞群体处于分裂步调状态，就称同时生长。第3页三、经典生长曲线1、经典生长曲线：将菌种接种在液体培养基中隔一定时间取样，计算菌数，以菌数对数为纵坐标，生长时间为横坐标作图。包含延滞期、指数期、稳定时和衰亡期等四个时期R(生长速率常数)=分裂次数(代)/单位时间霉菌生长曲线是否是经典生长曲线？固体培养基表面菌落是否为经典生长曲线？第4页依据细菌生长繁殖速率将生长曲线分四个阶段：迟缓期对数期稳定时衰亡期四、细菌分批培养群体生长规律第5页迟缓期（延迟期、滞留适应期）滞留适应期特点：分裂迟缓、代谢活跃。产生原因：（2）细胞分裂必需因子缺乏（1）接种时机械损伤引4、菌株遗传性影响滞留适应期长短原因1、培养基成份2、接种物菌龄3、接种量第6页1特点：细胞数目不增加(R=0)细胞长、大代谢旺盛(RNA含量增加)诱导酶快速合成对不良条件敏感，抵抗力降低2影响原因菌种接种龄：即“种子”群体生终年纪，即处于生长曲线上哪一个阶段，这是一个生理年纪。接种量：接种量大小显著影响延滞期长短。种子培养基成份：接种到营养丰富天然培养基中微生物，要比接种到营养单调组分培养基中延滞期短。第7页对数期（指数生长久）特点：（1）代谢活性强（2）世代时短而稳定对数生长久第8页1特点：生长速率常数最大，繁殖数>死亡数代时短，即细胞每分裂一次所需代时G（增代时间，generationtime）或原生质增加一倍所需倍增时间（doublingtime）最短.成份均匀酶活力高，酶系活跃，代谢旺盛。2三个主要参数第9页对数期（指数生长久）Nt=2nN0n=3.33(lgNt-lgN0)G=t/n=0.301t/(lgNt-lgN0)

n——繁殖代数G——世代时(每繁殖一代所需时间)N0——对数生长久开始微生物数量Nt——对数生长久经过时间t后微生物数量第10页稳定时（最高生长量期）特点：1、细菌数量增加率为0。2、部分细菌大量积累代谢产物。细菌数量增加率为0原因?第11页1特点：细胞数目不增加（R=0），即处于新繁殖细胞数与衰亡细胞数相等，或正生长与负生长相等动态平衡之中。菌体产量到达了最高点，而且菌体产量与营养物质消耗间展现出一定百分比关系细胞长、大代谢旺盛(RNA含量增加)诱导酶快速合成对不良条件敏感，抵抗力降低2稳定时到来原因主要是：营养物尤其是生长限制因子耗尽；营养物百分比失调，如C／N比值不适当；酸、醇、毒素或H20等有害代谢产物累积；pH、氧化还原势等物化条件越来越不宜。3应用

稳定时是以生产菌体或与菌体生长相平行代谢产物，比如单细胞蛋白、乳酸等为目标一些发酵生产最正确收获期，也是对一些生长因子比如维生素和氨基酸等进行生物测定必要前提。另外，因为对稳定时到来原因进行研究，还促进了连续培养技术设计和研究。第12页衰亡期1特点：个体死亡速度超出新生速度(繁殖数<死亡数)，整个群体就展现出负生长（R<0）。细胞形态多样，比如会产生很多膨大、不规则退化形态；有微生物因蛋白水解酶活力增强就发生自溶（autolysis）；有微生物在这时产生或释放对人类有用抗生素等次生代谢产物；在芽抱杆菌中，芽抱释放往往也发生在这一时期。2影响原因环境不利，分解代谢速度>>合成速度第13页什么时期菌体代谢产物最多什么时期细菌细胞代谢活性最强什么时候细菌细胞总数最多什么时期细菌细胞生长速度最快什么时期世代时间短而稳定对数生长久最高生长量最高生长量对数生长久对数生长久小结第14页五、连续培养以一定流速输入新鲜培养液并流出培养物，确保流出老菌数等于新增殖数，使培养保持对数生长过程。优点：一定生理状态试验材料提升工业生产效益第15页

连续培养（continuousculture）又称开放培养（openculture），是相对于上述绘制经典生长曲线时所采取那种单批培养（batchculture）或密闭培养（closedculture）而言。原理：经过认识稳定时到来，并采取对应有效办法：反“稳定时”到来。第16页第17页保持细菌培养液浊度恒浊培养三、连续培养保持细菌培养液营养物质浓度恒化培养第18页恒法器（turbidostat）这是依据培养器内微生物生长密度，并借光电控制系统来控制培养液流速，以取得菌体密度高、生长速度恒定微生物细胞连续培养器。在恒浊器中微生物，一直能以最高生长速率进行生长，并可在允许范围内控制不一样菌体密度。恒化器（chemostat或bactosen）与恒浊器相反，恒化器是一个设法使培养液流速保持不变，并使微生物一直在低于其最高生长速率条件下进行生长繁殖一个连续培养装置。第19页第20页分批培养与连续培养特征比较相同点：群体培养特征不一样点：分批培养：经历四个时期连续培养：理论上，对数生长久第21页同时培养经过诱导或选择，使全部细胞处于同一生长阶段。低于适温度适温培养

2、选择法：滤膜过滤1、诱导法：控制温度、培养基成份等取得同时培养方法硝酸纤维薄膜法第22页同时培养生长曲线特点群体生长是一次性跳跃过程第23页第二节微生物生存因子极端环境条件对微生物影响死亡环境条件一定范围改变，影响形态生理生长繁殖温度O2氧化还原电位水分辐射化学药品pH影响微生物生长主要环境因子第24页一、温度1、温度对微生物生长影响微生物生长温度类型低温型中温型高温型温度对微生物生长影响高温：蛋白质变性酶失活核糖体解体

致死时间、致死温度低温：酶活性下降、新陈代谢迟缓微生物三种基本温度最低生长温度最高生长温度最适生长温度第25页2、高温灭菌高温灭菌湿热灭菌干热灭菌：干燥条件，160℃维持1-2h。高压蒸汽灭菌法：密闭条件下，水加热蒸发形成高压同时产生高温。利用高温杀死菌。巴斯德消毒法：采取60-70℃温度处理15-30min消毒方法。间歇灭菌法：100℃，30-60min冷却，37℃培养1d重复三次第26页3、低温保藏菌种保留（试管斜面或孢子砂土管）食品保藏特例：流感杆菌、脑膜炎球菌第27页二、氧化还原电位（Eh）好气性微生物Eh>0.1V，而以0.3-0.4v为宜兼性厌气微生物Eh<0.1V行厌气性呼吸Eh>0.1v行好气呼吸厌气性微生物Eh值—0.1V以下

第28页三、水分1、水分对微生物生长影响：细菌最适水活度值：0.93-0.99酵母菌最适水活度值：0.88-0.91霉菌最适水活度值：0.802、应用：干燥法保留物品、食品冷冻干燥水活度小于0.60-0.70时休眠、部分出现细胞脱水、蛋白质变性（多数微生物）第29页四、辐射辐射：能量经过空间传递一个物理现象。

1、可见光：（400nm—800nm）对微生物作用：光氧化作用：有氧条件下，光线被细胞内色素吸收，使酶或其它敏感成份失活引发微生物死亡。（3）光氧化作用。（1）能源（2）刺激担子菌子实体形成第30页2、紫外线：杀菌波长范围：240—300nm杀菌力最强范围：255—265nm

紫外线杀菌特点：穿透力弱，用作表面消毒或空气灭菌第31页

3、电离辐射高能电磁波照射后发生电离作用。电离辐射对微生物作用：粮食、果蔬、畜禽产品、饮料以及卫生材料杀菌处理低剂量（500伦琴）：促进生长、诱发变异高剂量（10万伦琴）：杀菌作用实际应用：（X射线、γ射线等）第32页五、溶解氧依据微生物与分子氧关系，将微生物分为好氧微生物、兼性厌氧微生物以及厌氧微生物（1）好氧微生物与氧关系（2）兼性厌氧微生物与氧关系第33页六、pH值缓冲液内源性备用碱:CaCO3外加调整：直接加酸、碱(工业适用)等克分子量，pH值为6.8KH2PO4K2HPO4第34页七、氧气1微生物与O2关系2厌氧菌受氧毒害机制第35页八、化学药品1、重金属盐类

杀菌机理：杀菌机理：与带阴电荷菌体蛋白质结合使其变性（Hg、Ag盐，与细菌酶蛋白巯基结合）2、有机化合物（酚、醇、醛）蛋白质变性损伤细胞壁和