微生物的生長與繁殖

微生物的生長與繁殖第1頁/共57頁第四章微生物的生長與繁殖第2頁/共57頁本章目錄第一節(jié)微生物的生長第二節(jié)微生物的生長規(guī)律第三節(jié)微生物生長繁殖的控制第3頁/共57頁第一節(jié)微生物的生長一、微生物生長的概念一個微生物細(xì)胞在合適的外界環(huán)境條件下，不斷吸收營養(yǎng)物進行新陳代謝，若同化作用的速度大于異化的，則其原生質(zhì)的總量（質(zhì)量、體積、大?。┚筒粩嘣黾樱磦€體生長。若是一種平衡生長，即各細(xì)胞組分是按恰當(dāng)比例增長時，達(dá)到一定程度后就會發(fā)生繁殖。從而引起個體數(shù)目的增加。隨著群體中各個個體的進一步生長，就引起這一群體的生長?；乇菊履夸浀?頁/共57頁個體生長→個體繁殖→群體生長群體生長=個體生長+個體繁殖回本章目錄第5頁/共57頁二、微生物的個體繁殖（一）世代時間Generationtime

世代時間是指單個細(xì)胞從新生細(xì)胞生長到再次產(chǎn)生新的個體細(xì)胞所需要的時間?；乇菊履夸浀?頁/共57頁（二）代表微生物的個體繁殖方式細(xì)菌酵母菌霉菌噬菌體兩分裂Binaryfision芽殖有性或無性孢子復(fù)制回本章目錄第7頁/共57頁回本章目錄第8頁/共57頁三、微生物細(xì)胞數(shù)量的測量（一）稀釋平板菌落計數(shù)法最常用的活菌計數(shù)法回本章目錄第9頁/共57頁測量方法：

取一定體積的稀釋菌液（1毫升）與合適的固體培養(yǎng)基在其凝固前均勻混合，或涂布于已凝固的固體培養(yǎng)基平板上。在最適條件下培養(yǎng)后，從平板上（內(nèi)）出現(xiàn)的菌落數(shù)乘上菌液的稀釋度，即可計算出原菌液的含菌數(shù)?；乇菊履夸浀?0頁/共57頁回本章目錄第11頁/共57頁（二）計數(shù)板總菌計數(shù)法

取一滴適度稀釋的樣品，滴于計數(shù)板的計數(shù)室內(nèi)，蓋上蓋玻片后置于顯微鏡下直接觀察計數(shù)?；乇菊履夸浀?2頁/共57頁回本章目錄第13頁/共57頁（三）質(zhì)量法

根據(jù)微生物生長后細(xì)胞原生質(zhì)增加的原理，直接稱取菌體質(zhì)量的方法。濕重或干重（四）比濁法根據(jù)菌體懸濁液的透光度間接測量菌體的數(shù)量。使用光電比色計或分光光度計。（五）生理指標(biāo)法測定呼吸強度、耗氧量、酶活性及生物熱進行換算?；乇菊履夸浀?4頁/共57頁第二節(jié)微生物的生長規(guī)律回本章目錄第15頁/共57頁

把一定微生物接種到一定的液體培養(yǎng)基中后，在一定條件下培養(yǎng)，定時取樣測量活菌數(shù)，以活菌數(shù)的對數(shù)值為縱坐標(biāo)，以培養(yǎng)時間為橫坐標(biāo)，就可以畫出一條有規(guī)律的曲線，即微生物的典型生長曲線（growthcurve）?；乇菊履夸浀?6頁/共57頁回本章目錄典型生長曲線分為適應(yīng)期，對數(shù)增長期（指數(shù)期），穩(wěn)定期和衰亡期四個階段。第17頁/共57頁一、適應(yīng)期(又稱延滯期、遲緩期、調(diào)整期)1.該時期的特點：（1）生長繁殖的速度幾乎等于零（2）細(xì)胞形態(tài)增大，桿菌的長度增加。（3）細(xì)胞內(nèi)核酸含量增加，原生質(zhì)呈嗜堿性。（4）合成代謝活躍，核糖體、酶類合成加快，易產(chǎn)生誘導(dǎo)酶。（5）對外界不良條件，如溫度和抗生素等反應(yīng)敏感。回本章目錄第18頁/共57頁2.影響適應(yīng)期長短的因素：（1）菌種的種類。（2）菌種的菌齡。（3）接種量。（4）培養(yǎng)基成分。回本章目錄第19頁/共57頁二、對數(shù)增長期又稱指數(shù)增長期，是指在生長曲線中，緊接著適應(yīng)期的一個細(xì)胞以幾何級數(shù)速度分裂的時期?；乇菊履夸浀?0頁/共57頁1.該時期的特點：（1）生長繁殖速度快，活菌的數(shù)目呈對數(shù)增長，世代時間最短，且在這個時期內(nèi)均勻一致。（2）細(xì)胞進行平衡生長，菌體內(nèi)各種成分最為均勻。（3）酶系活躍，代謝旺盛。（4）在此時期內(nèi)，菌細(xì)胞的形態(tài)特征均勻一致，最代表種的特征。（5）微生物的生化特性均勻一致，并且典型?；乇菊履夸浀?1頁/共57頁設(shè)在時間t0的活菌數(shù)為X0，經(jīng)培養(yǎng)時間t后的菌數(shù)為X則有:X=X0·２ｎ→lgX=lgX0+nlg2→n=(lgX-lgX0)/lg2=3.3(lgX-lgX0)世代時間G=t-t0/n=t-t0/3.3(lgX-lgX0)

回本章目錄第22頁/共57頁2.影響指數(shù)期微生物增代時間的因素（1）菌種。（2）營養(yǎng)成分。（3）營養(yǎng)物濃度。（4）培養(yǎng)溫度?；乇菊履夸浀?3頁/共57頁

凡是處于較低濃度范圍內(nèi)，可影響生長速率和菌體產(chǎn)量的營養(yǎng)物，就稱為生長限制因子?；乇菊履夸浀?4頁/共57頁三、穩(wěn)定期又稱恒定期或最高生長期回本章目錄第25頁/共57頁穩(wěn)定期的特點：

生長速率常數(shù)R等于0，即處于正生長和負(fù)生長相等的動態(tài)平衡中，此時菌體產(chǎn)量與營養(yǎng)物質(zhì)的消耗間呈現(xiàn)出一定的比例關(guān)系，即生長產(chǎn)量常數(shù)Y（生長得率growthyield）。Y=菌體總生長量（菌細(xì)胞干重）/消耗營養(yǎng)物質(zhì)總量回本章目錄第26頁/共57頁四、衰亡期

細(xì)胞形態(tài)出現(xiàn)不正常，呈多樣性，細(xì)胞種的特征典型、生理生化出現(xiàn)異常現(xiàn)象。回本章目錄第27頁/共57頁第三節(jié)微生物生長繁殖的控制回本章目錄第28頁/共57頁一、微生物生長的控制途徑遺傳學(xué)特性培養(yǎng)基組成培養(yǎng)條件回本章目錄第29頁/共57頁二、微生物生長的控制因素回本章目錄（一）微生物生長控制的化學(xué)因素1.殺菌劑又稱為抗微生物劑，是一類能夠殺死或抑制微生物生長的化學(xué)物質(zhì)?？煞譃橐志鷦⒕鷦┖腿芫鷦?。第30頁/共57頁防腐

antisepsis又叫抑菌，是防止或抑制微生物的生長繁殖。消毒

disinfection是指殺死病原微生物的措施。滅菌

sterilization殺滅物體上所有的微生物，包括病原微生物及非病原微生物?；乇菊履夸浀?1頁/共57頁2.抗代謝劑3.抗生素

它是與生長因子類似的特殊化學(xué)物質(zhì)，干擾微生物的正常代謝?；乇菊履夸?/p>

抑制細(xì)菌細(xì)胞壁合成、破壞細(xì)胞膜、干擾氧化磷酸化以及抑制蛋白質(zhì)和核酸合成。第32頁/共57頁4.酸堿度種類最低生長pH最適生長pH最高生長pH細(xì)菌和放線菌5.07.0~8.010.酵母菌2.53.8~6.08.0霉菌1.53.0~6.010.0回本章目錄第33頁/共57頁5.氧化還原電勢6.鹽、堿和金屬離子

對好氧菌的影響較大。回本章目錄

影響滲透壓微量的金屬離子對微生物的生命活動有著重要作用。第34頁/共57頁（二）微生物生長控制的

物理因素回本章目錄1.溫度

每種微生物都有自己的生長溫度三基點：最低生長溫度、最適生長溫度和最高生長溫度；此外還有致死溫度。第35頁/共57頁

根據(jù)微生物最適生長溫度的高低，將微生物分為三類。類型最低溫度最適溫度最高溫度嗜低溫微生物psychrophiles0℃10~15℃20℃嗜中溫微生物mesophiles10~20℃35~40℃45℃嗜高溫微生物thermophiles25~45℃50~60℃70~95℃回本章目錄第36頁/共57頁溫度對生長速率的影響為曲線型。溫度升高時，生長速率倍增，但超過最適生長溫度時，生長速率都很快下降。大多數(shù)微生物對低溫有較強的抵抗力，低溫下微生物生長代謝緩慢甚至停止。微生物對高溫較敏感，高溫對菌體蛋白質(zhì)、核酸、酶有破壞作用?；乇菊履夸浀?7頁/共57頁2.電磁輻射非電力輻射——紫外線電力輻射——X,α,β,γ射線回本章目錄第38頁/共57頁3.滲透壓等滲透壓：適合微生物生長低滲透壓：細(xì)菌吸水，細(xì)胞破裂，胞漿壓出高滲透壓：細(xì)菌失水，質(zhì)壁分離回本章目錄第39頁/共57頁4.干燥水分活度AW=P/P0一般細(xì)菌AWmin=0.90酵母菌AWmin=0.88嗜鹽細(xì)菌AWmin=0.75霉菌AWmin=0.80耐滲透壓酵母菌AWmin=0.60回本章目錄第40頁/共57頁回本章目錄第41頁/共57頁四、微生物生長的控制方法回本章目錄（一）微生物生長的控制理論1.微生物生長速率與營養(yǎng)物質(zhì)濃度2.微生物生長的連續(xù)培養(yǎng)理論第42頁/共57頁（二）微生物生長的控制方法回本章目錄1.同步培養(yǎng)同步培養(yǎng)法：使培養(yǎng)基中所有微生物細(xì)胞處于相同的生長階段的培養(yǎng)方法。同步生長：培養(yǎng)物中所有的微生物細(xì)胞都處于同一生長階段，并能同時分裂的生長方式。第43頁/共57頁同步培養(yǎng)的方法：

誘導(dǎo)法：采用物理、化學(xué)因子使微生物細(xì)胞進行到某個生長階段而停下來，然后再去處該因子，以達(dá)到誘導(dǎo)微生物細(xì)胞同步生長的目的。

選擇法：膜過濾和密度梯度離心法。回本章目錄第44頁/共57頁回本章目錄第45頁/共57頁2.分批培養(yǎng)

分批培養(yǎng)：指將微生物置于一定容積的培養(yǎng)基中，經(jīng)過培養(yǎng)生長，最后一次收獲的培養(yǎng)方式?；乇菊履夸浀?6頁/共57頁3.連續(xù)培養(yǎng)

連續(xù)培養(yǎng)：在一個恒定容積的流動系統(tǒng)中培養(yǎng)微生物，一方面以一定速率不斷地加入新的培養(yǎng)基，另一方面又以相同的速率流出培養(yǎng)物(菌體和代謝產(chǎn)物)，以使培養(yǎng)系統(tǒng)中的細(xì)胞數(shù)量和營養(yǎng)狀態(tài)保持穩(wěn)定?；乇菊履夸浀?7頁/共57頁回本章目錄第48頁/共57頁4.補料分批培養(yǎng)回本章目錄

補料分批培養(yǎng)是指在發(fā)酵培養(yǎng)過程中連續(xù)或間歇補加一種或幾種培養(yǎng)基成分，但發(fā)酵培養(yǎng)過程中不取出發(fā)酵液的發(fā)酵培養(yǎng)方法。第49頁/共57頁回本章目錄第50頁/共57頁回本章目錄第51頁/共57頁（三）質(zhì)量法

根據(jù)微生物生長后細(xì)胞原生質(zhì)增加的原理，直接稱取菌體質(zhì)量的方法。濕重或干重（四）比濁法根據(jù)菌體懸濁液的透光度間接測量菌體的數(shù)量。使用光電比色計或分光光度計。（五）生理指標(biāo)法測定呼吸強度、耗氧量、酶活性及生物熱進行換算?；乇菊履夸浀?2頁/共57頁1.該時期的特點：（1）生長繁殖速度快，活菌的數(shù)目呈對數(shù)增長，世代時間最短，且在這個時期內(nèi)均勻一致。（2）細(xì)胞進行平衡生長，菌體內(nèi)各種成分最為均勻。（3）酶系活躍，代謝旺盛。（4）在此時期內(nèi)，菌細(xì)胞的形態(tài)特征均勻一致，最代表種的特征。（5）微生物的生化特性均勻一致，并且典型。回本章目錄第53頁/共57頁設(shè)在時間t0的活菌數(shù)為X0，經(jīng)培養(yǎng)時間t后的菌數(shù)為X則有:X=X0·２ｎ→lgX=lgX0+nlg2→n=(lgX-lgX0)/lg2=3.3(lgX-lgX0)世代時間G=t-t0/n