第六章 微生物的生长及其控制1
第六章微生物的生长及其控制
第六章微生物的生长及其控制微生物不论其在自然条件下还是在人为条件下发生作用,都是通过“以数取胜”或“以量取胜”。
生长和繁殖就是保证微生物获得巨大数量的必要前提。
微生物生长是指由于细胞成分的增加导致微生物的个体大小、群体数量或两者的增长。
个体细胞生长:细胞内组分的增加,导致细胞总量(体积、质量、大小)扩个体繁殖:是微生物个体生长到一定阶段,由于细胞结构的复制与重建并通由于微生物个体微小,以个体为对象研究其生长和繁殖十分不便,常以群体数量的变化来研究微生物的生长。
在微生物学中,凡说“生长”一般均指群体生长,这与研究大型生物有所不同。
群体生长:指在一定时间和条件下,微生物细胞总量的增加。
既有量变也有质变。
三者之间的关系:个体生长→个体繁殖→群体生长群体生长=个体生长+个体繁殖第一节测定生长繁殖的方法测定生长的方法是以原生质含量的增加为基础,测定繁殖是建立在计算个体数目上。
一、测生长量直接方法:测菌体细胞(数)量、菌体体积、菌体质量等;间接方法:根据细胞内某种物质的含量或某种代谢活动强度间接测定。
(一)直接法1、测体积这是一种粗放的方法。
将待测培养液放在刻度离心管中作自然沉降或离心沉降,观察其体积。
污泥沉降比(SV):为含有污泥的混合液在量筒中静置30 min后所形成的沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分数,以%表示。
又叫30 min沉淀率。
该参数是评定活性污泥质量的重要指标之一。
正常范围为15-30%。
2、称重此法的原理是根据每个细胞有一定的重量而设计的。
它可以用于单细胞、多细胞以及丝状体微生物生长的测定。
包括称干重(DCW)和湿重。
将一定体积的样品通过离心或过滤将菌体分离出来,经洗涤,再离心后直接称重,求出湿重。
如果是丝状体微生物,过滤后用滤纸吸去菌丝之间的自由水,再称重求出湿重。
不论是细菌样品还是丝状菌样品,可以将它们放在已知重量的平皿或烧杯内,于105℃烘干至恒重,取出放入干燥器内冷却,再称量,求出微生物干重。
微生物的生长繁殖及其控制
注意:要三个以上重复平板平均计数;不适合丝状菌
C,比浊法 在一定波长下,测定菌悬液的光密度,以光密度 (optical density, 即O.D.)表示菌量。 注意: 测量应在菌浓度与O.D.成正比的线性范围内,否则不准
2.重量法 测定多细胞及丝状真菌生长情况的有效方法。 以干重(105℃)、湿重直接衡量微生物群体
P146
1.个体计数法 A.直接法
利用血球 计数板, 在显微镜 下计算一 定容积里 样品中微 生物的数 量。
缺点:
不适于1对m运m动2 细菌2的5(计1数6);中格 需要相对高1的6(细2菌5浓)度小;格, 个体小的细共菌4在00显小微格镜下难以观察;
B.简接法
原理是每个活细菌在适宜的培养基和良好的生长条件下可 以通过生长形成菌落。
• 高密度培养常用于重组蛋白质药物的生产; • 主要的优势:节约成本.
六、微生物培养法概论
• 实验室培养法; • 生产实践中微生物培养法;
实验室培养法
固体培养法
好氧菌:斜面、琼脂平板等
厌氧菌:高层琼脂柱、、厌氧 培养皿、厌氧罐等
液体培养法
试管液体培养 三角瓶液体培养 摇瓶培养 台式发酵罐
生产实践中微生物培养法
μ :比生长速率,每单位数量细菌
在单位时间增加的量 t:培养时间
重要参数:
(1)繁殖代数(n)
x2=x1·2n 以对数表示: lgx2=lgx1+nlg2
n= 3.322 (lgx2-lgx1)
(2)比生长速率常数(μ)
lgNt - lgN0) μ=
t - t0
(3)代时(G):在群体生长里,细菌数量增加一
第六章微生物的生长及其控制
t2 - t1
3.322(lgx2-lgx1) t2 - t1
3.322(lgx2-lgx1)
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一些细菌的代时
菌名
培养基 培养温度 代时
E. coli(大肠杆菌) 肉汤
37℃ 17min
E. coli
牛奶
37
12.5
Enterobacter aerogenes(产气肠细菌)
肉汤或牛奶 37
一般连续培养器 固定化细胞连续培养器
实验室科研用:连续培养器 发酵生产用:连续发酵罐
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(1)恒浊器 — 恒浊连续培养
Ø特点:基质过量,微生物始终以最高速率进行生长 ,并可在允许范围内控制不同的菌体密度;但工艺 复杂,烦琐。 Ø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。
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(二)指数期
1、特点: Ø 生长速率常数R最大,即代时最短; Ø细胞进行平衡生长,菌体大小、形态、生理特征等比较一致; Ø酶系活跃,代谢最旺盛。
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x2
2、指数期中的的
三个重要参数
x1
t1
t2
u繁殖代数 n=3.322(lgx2-lgx1)
u生长速率常数R= u代时G=
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(三)稳定期
1、特点: (1)R=0,即处于新繁殖的细胞数与衰亡的细胞数相等,或正生长与负生长相等的动态平衡之中。 (2)菌体产量达到了最高点。 (3)菌体产量与营养物质的消耗间呈现出有规律的比例关系。 (4)细胞内开始积聚糖原、异染颗粒和脂肪等内含物;芽孢杆菌一般在这时开始形成芽孢; (5)通过复杂的次生代谢途径合成各种次生代谢物。
第六章微生物的生长及其控制
(2) 恒化器:
与恒浊器相反,恒化器是一种设法使培养液 流速保持不变,并使微生物始终在低于最高 生长速率下进行生长繁殖的一种连贯培养装 置 在恒化器中,一方面菌体密度会随时间的增 长而增高,另一方面,限制因子的浓度会随 时间的增长而降低,(使菌体生长慢),两 者相互作用,会出现生长与流速相平衡,这 样,即可获得一定生长速率的均一菌体,又 可获得虽低于最高菌体产量,却能保持稳定 菌体密度的菌体。
3、 防腐:(Antisepsis)
是指利用某种理化因素完全抑制霉腐微生物的生长繁 殖,从而达到防止食品等发生霉变的措施。
措施:
(1) 低温: (2) 缺氧: (3) 干燥: (4) 高渗: (5) 高酸度: (6) 防腐剂:
4、化疗:(Chemotheraph)
即化学治疗,它是利用对病原菌具有高度毒力,而对 宿主细胞无显著毒性的化学物质来抑制宿主体内病原 微生物的生长繁殖,借以达到治疗在目的。
连续培养的优缺点:
优点: A、高效,简化了装料、灭菌,出料、清洗等 程序。 B、产品质量较稳定。 C、自控,可利用各种仪表加以控制。 D、节约人力、动力、资源(水、汽等) 缺点: A、菌种易于退化 B、易遭杂菌污染。
第二节 影响微生物生长的主要因素
影响微生物生长的外界因素很多,除一些营养 条件外,还有许多物理条件,其中最重要的有 温度,PH、氧气等。 一、 温度: 微生物的生长T有宽窄,但总有最低生长T,最 适生长T,最高T。并称为生长温度三基点。 最低生长T:一般-5---10。C,极端为-30。C 最适生长T:嗜冷菌;中温菌;嗜热菌。 最高生长T:一般为80—95。C,极端为105— 300。C。
三、 影响加压灭菌效果的因素:
微生物的生长及其控制填空题1一条典型的生长曲线至少
第六章微生物的生长及其控制一、填空题1、一条典型的生长曲线至少可分为、、、四个生长时期。
2、根据微生物对氧气的需要可把微生物分为、、、、五种类型。
3、细菌生长的最适pH范围为,酵母菌生长的最适pH值范围为,霉菌生长的最适pH范围为,好气微生物生长的最适Eh值为。
4、中温微生物生长的最适温度为高温微生物生长的最适温度为,低温微生物生长的最适温度为。
5、巴氏消毒工艺条件为,实验室常用培养基灭菌工艺条件为,常压蒸汽灭菌工艺条件为。
6、加热是消毒灭菌中用得最广泛的方法,加热灭菌可分为__________和____________。
紫外线主要用于物体表面和空气消毒,这是由于它的______________________能力差。
7、影响微生物生长延滞期的因素有________、________、________、_________。
8、影响微生物耐热力的因素有__________、__________、__________、_________、。
9、影响微生物生长的物理因素除温度外,还有___________、____________、、等。
10、用血球计数板进行细菌计数所得细菌数中包含了_____________和____________两部分。
11、细菌总数测定方法可分为_________、__________、。
12、获得细菌同步生长的方法主要有(1)和(2),其中(1)中常用的有、和。
13、抗生素的作用机制有、、和。
二、选择题1、某细菌悬液经100倍稀释后,在血球计数板上,计得平均每小格含菌数为7.5个,则每毫升原菌悬液的含菌数为( )A、3.75×107个B、2.35×107个C、3.0×109个D、3.2×109个2、可满足一切营养缺陷型菌株营养需要的天然或半组合培养基为( )A、完全培养基B、基本培养基C、补充培养基D、鉴别培养基3、直接显微镜计数用来测定下列所有微生物群体的数目,除了( )之外。
第六章 微生物生长
恒化连续培养
随着细菌的生长,限制性因子的浓
度降低,致使细菌生长速率受限,但同 时通过自动控制系统来保持限制因子的 恒定流速,不断予以补充,就能使细菌 保持恒定的生长速率。 常见的限制性营养物质有作为氮源 的氨、氨基酸;作为碳源的葡萄糖、乳 酸及生长因子,无机盐等。
三、同步培养
微生物细胞极其微小,但它也有一个自小到大 的过程,即个体生长。要研究微生物的个体生 长,在技术上是极为困难的。 目前主要使用的方法是: 同步培养技术分析细胞各阶段的生物化学特性 变化。 电子显微镜观察细胞的超薄切片。
死亡原因? 营养短缺;代谢毒物增 多;pH、Eh改变;溶氧 不足。
t
时间
稳定期与生产实践
指导思想:延长稳定期。 措施: 1.调节pH; 2.注意降温、通风; 3.中和排除有毒代谢产物; 4.稳定期是生产收获时期,注意把握好收获时机。
(4)衰亡期(老年)
死亡率>出生率 ? 细胞畸形 细胞死亡,出现自溶 有的微生物细胞产生或释放出一些产物。 如氨基酸、转化酶、抗生素等。现象。
单细胞微生物典型生长曲线
生 长 速 + 率 0 指 数 期
延滞期 指数期 稳定期 衰亡期
_
菌 数 目 的 对 数 值
延 滞 期
总菌数
稳定期
衰 亡 期
活菌数
0 时间t
微生物的数量很大,都是10的n次方,取对数作图时 方便,0-10代表1~1010
(1)延滞期-“万事开头难”
特征: 代谢活跃,个体体积、重量增加,
(2)指数期(青年)
快,平均代时(繁殖一代的时间)最短, 生长速率常数最大。 细胞的化学组成、形态、生理特性比较一致。
微生物学 06 微生物的生长与控制-08级
第二节 微生物培养法 一、实验室培养法
(一)固体培养
1.好氧菌:试管斜面、平板等。 2.厌氧菌 (1)高层琼脂柱:加还原剂,石蜡封口。
(2)Hungate滚管
①厌氧菌计数:铜柱除氧→预还原 培养基、稀释液制备→稀释样品 →滚管→培养→计数。
②预还原培养基和稀释液制备
煮沸驱氧→分装到螺口厌氧滚管
2.获得同步生长的方法
同步培养法诱导法来自筛选法化学诱导 物理诱导
过滤法 区带密度梯度离心法 膜洗脱法
(1)环境条件诱导法
① 温度:适宜和不适宜交替处理,如芽孢杆菌。
② 培养基成分控制
营养不足和营养丰富交替培养; 含抗生素和完全培养基交替培养;
③ 光照和黑暗交替:用于光合细菌。
(2)筛选法
二、分批培养细菌的生长规律 1.分批培养和连续培养 (1)分批培养 菌体→接种到定量的培养基中(不再补充和更换),
有害废物的积累(酸、醇、毒素等)→pH、氧化
还原势等不合适。
③应用 生产上,延长该时期→提高产量(补料、调pH、 提高通气量等)。收获细胞及初级产物的最佳时 期(如乳酸、柠檬酸、SCP等,其产生和细胞生长 同步)。 生物测定维生素、氨基酸和碱基的最佳时期。
(4)衰亡期
负生长,出现衰退形,释放芽孢和次生产物,细 胞死亡、自溶。比其他各时期时间长。
注:稳定期后期或衰亡期→收获次生产物最佳时 期(其产生和细胞生长不同步)。
三、丝状微生物的群体生长规律
孢子接种→液体培养基→培 养(产生孢子否?)。 以时间为横坐标,菌丝干重 为纵坐标,绘曲线。 包括:停滞期;迅速生长期; 衰亡期。 菌 丝 体 干 重
四、微生物纯培养生长的测定 指群体生长(细胞数目或生长量)的测定。
06第六章 微生物的生长及控制
1. 微生物生长繁殖的pH值
大多数细菌、放线菌喜欢生活在中性偏碱的环境中, 细菌最适的pH在7.0~8.0之间,放线菌的最适pH在7.5~8.5 之间; 而酵母菌和霉菌刚好相反,适合在偏酸的条件下生 长,霉菌的最适pH值在4.0~5.8之间,酵母菌在3.8~6.0之 间。
2. pH值对微生物生长的影响
稀释倒平板法
操作较麻烦,对 好氧菌、热敏感 菌效果不好!
2. 膜过滤培养法
菌数低的样品(如水)→ 膜过滤 → 培养 → 菌落计数
3. 显微镜直接计数法
缺点:
① 不能区分死菌与活菌 ② 不适于对运动细菌的计数 ③ 需要相对高的细菌浓度 ④ 个体小的细菌在显微镜下难以观察
4. 比浊法
5. 重量法
为什么氧气存在能够抑制甚至杀死厌氧菌?
氧气进入菌体后,能接受电子而产生不同还原性的氧 离子,如过氧离子、过氧化物自由基。过氧化物自由基和过 氧离子都是很强的氧化剂,对微生物有毒,能氧化微生物过 程中所必需的酶。 好氧菌、兼性需氧菌以及微量需氧菌体内含有过氧化 物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶。这两种酶能将过氧化物自由 基和过氧离子还原成没有毒性的水分子,所以它们不会被氧 气所杀死。耐氧菌虽没有过氧化氢酶,但有过氧化物酶,能 合成SOD,而不会被氧毒害。 厌氧菌体内都没有这些酶,所以不能忍受氧气。
将单位体积培养液中的菌体,用清水洗净, 然后放入干燥器内加热或减压干燥,最后测定其 干重。一般来说,干重约为湿重的10~20%,即 1mg干菌 = 5~10mg湿菌 = 4~5×109个菌体。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 6.氮量法(生理指标法)
微生物细胞的含氮量一般比较稳定,所以 常作为生长量的指标。如细菌含氮量约为菌体 干重的14%。含氮量乘以6.25即可粗测出其蛋白 质含量。
微生物第六章总结
2.厌氧菌的液体培养:厌氧罐,厌氧手套箱。
二, 生产实践中培养微生物的装置
(一)固态培养法
1.好氧菌的曲法培养
通风曲:是一种机械化程度和生产效率都较高的现代大规模制曲技术,在我国酱油酿造业种广泛应用。
衰亡期的原因有:外界环境对继续生长越来越不利,从而引起细胞内的分解代谢明显超过合成代谢,继而导致大量菌体死亡。
三, 微生物的连续培养
连续培养:又称开放培养,是相对于上述绘制典型生长曲线时所采用的那种单批培养或密闭培养而言的。
1.连续培养的类型:(1)按控制方式分<1>恒浊器:是一种根据培养器内微生物的生长密度,并借光电控制系统来控制培养液流速,以取得菌体密度高,生长速度恒定的微生物细胞的连续培养。<2>恒化器:与恒浊器相反,是一种设法使培养液的流速保持不变,并使微生物始终在低于某最高生长速率的条件下进行生长繁殖的连续培养装置。
3.生长限制因子:凡处于较低浓度范围内可影响生长速率和菌体产量的某营养物。
(三)稳定期:又称恒定期或最高生长期。特点是:生长速率常数R等于零,处在新繁殖的细胞数与衰亡的细胞数相等。
1. 生长产量常数Y(生长得率)可表示菌体产量与营养物的消耗关系:y=x-x0/c0-c=x-x0/c0(x为稳定期的细胞干重g/mL,x0为刚接种时的细胞干重,c0为限制性营养物的最初浓度g/mL,c为稳定期时限制性营养物的浓度)
(2)按培养器级数分:单级连续培养器和多级连续培养器两类。
2.连续培养用于生产实践称为连续发酵。连续发酵与单批发酵相比优点是:(1)高效(2)自控(3)产品质量较稳定(4)节约了大量动力。缺点是:(1)菌种易退化(2)易污染杂菌。
第六章微生物的生长及控制答案
第六章微生物的生长及控制一、填空1. 研究细菌遗传、代谢性常采用指数生长期时期的细胞。
2. 用物理或化学方法杀死物品上大部分微生物的过程称消毒3. 防丄是采用一定方法阻止或抑制微生物生长,防止物品腐坏。
4. 干热灭菌的温度160C ~170 C、时间2h。
5. 影响微生物代时的主要因素有菌种、营养成分、营养物浓度和培养温度。
6. 影响微生物生长的主要因素有温度、ph、营养、02和水活度等。
7. 实验室常见的干热灭菌手段有烘箱内热空气灭菌和火焰灼烧;而对牛奶其他液态食品一般采用巴氏灭菌,其温度为60~65 C,时间为30min。
8. 通常,放线菌最适ph范围为7.5~8.5,酵母菌的最适ph范围为3.8~6.0,霉菌的最适ph范围为4.0~5.8。
9. 一条典型的生长曲线至少可分为延滞期、对数生长期、稳定期和衰亡期四个生长时期。
10. 试列出几种常用的消毒剂如苯酚、新洁尔灭、次氯酸和福而马林等。
11. 抗生素的作用机理有抑制DNA 复制、抑制蛋白质合成、抑制RNA 转录和抑制细胞壁的合成。
12. 获得纯培养的方法有:划线分离、平板涂布、显微镜直接挑取和浇注平板法等方法。
13. 抗代谢药物中的磺胺类是由于与对氨基苯甲酸相似,从而竞争性与二氢叶酸合成酶结合,使不能合成二氢叶酸。
14. 常用5~30%的盐渍腌鱼、肉,可久贮不变质的原因是高渗使细胞失水死亡。
15. 厌氧菌因为缺乏S0D,故易被02毒害致死。
16. 实验室活菌记数常采用菌落法、特殊染色法,总菌数记数常采用显微镜________板法。
17. 干热灭菌时必须在160C下维持2h时间才能达到彻底灭菌,一般根据是否能杀死芽孢制定灭菌条件的。
18. —般可通过机械筛选和环境条件诱导两类方法获得微牛物的同步牛长。
19. A..FIeming等发现了一种广泛存在于卵清、人的泪液等的一种酶溶菌酶仝能在水解细菌的细胞壁,水解为点是$1.4糖苷键。
20. 根据微生物生长与氧的关系,可以分为好氧彳________物三大类型。
第六章微生物的生长及其控制
第六章微⽣物的⽣长及其控制第六章微⽣物的⽣长及其控制1.概述⽣长:细胞物质有规律地,不可逆地增加,导致细胞体积扩⼤的⽣物学过程.繁殖:微⽣物⽣长到⼀定阶段,由于细胞结构的复制与重建并通过特定的⽅式产⽣新的⽣命个体,即引起⽣命个体数量增加的⽣物学过程。
⽣长是⼀个量变的过程,繁殖是⼀个质变的过程2.细菌的个体⽣长1.染⾊体DNA的复制和分离细菌的染⾊体为环形双链DNA分⼦。
染⾊体⼀双向的⽅式进⾏连续的复制,在细胞分裂之前不仅完成了染⾊体的复制,⽽且也开始了2个⼦细胞DNA分⼦的复制。
当细胞的⼀个世代即将结束时,不仅为即将形成的2个⼦细胞各备有⼀份完整的遗传信息,⽽且也具有已经按亲本⽅式复制的基因组。
其复制点附着在细胞膜上,随膜的⽣长和细胞分裂,2个未来的⼦细胞基因组不断地分离,最后达到2个⼦细胞中。
细菌在个体⽣长中通过染⾊体DNA的复制,使其遗传特性能保持⾼度的连续性和稳定性。
2.细胞壁的扩增细胞在⽣长过程中,细胞壁只有通过扩增,才能使细胞体积扩⼤。
3.细菌分裂的调节细菌进⼊分裂时期,此时在细菌长度的中间位置,通过细胞质膜内陷并伴随新合成的肽聚糖插⼊,导致横隔壁向⼼⽣长,最后在中⼼回合,完成⼀次分裂,将细菌分裂成2个⼤⼩相等的⼦细菌。
细胞在⽣长和分裂伴随细胞壁的裂解和闭合2个过程。
前者将细胞壁打开,有利于细胞壁物质插⼊;后者在新合成的细胞壁物质插⼊后的开⼝处重新闭合形成完整的细胞壁,以利于机体⽣存。
影响细菌的⽣长和分裂的主要因素是:转肽酶(催化2个肽聚糖的短肽链的链接);D-Ala-D-Ala-梭肽酶(催化五肽转变为四肽)青霉素竞争性抑制转肽酶。
3. 细菌的群体⽣长繁殖1.⽣长的规律细菌以⼆分裂繁殖,即细胞核⾸先进⾏有丝分裂,然后细胞质通过胞质分裂⽽分开,形成2个相同的个体.分批培养:在封闭系统中对微⽣物进⾏的培养,既不补充营养也不移去培养物质,保持整个培养液体积不变的培养⽅式。
培养曲线:以时间为横坐标,以菌数为纵坐标,依据不同培养时间⾥细菌数量变化,作出培养期间菌数变化规律的曲线。
【南昌大学】优质课《微生物学》 第-六-章--微生物的生长及其控制方法
迟缓期出现的原因:调整代谢 在生产实践中缩短迟缓期的常用手段:
(1)通过遗传学方法改变种的遗传特性使迟缓期缩短;
(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
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对数生长期(Log phase):
又称指数生长期(Exponential phase),在生长曲线中,紧接着迟 缓期的一段细胞数以几何级数增长的时期。 对数生长期特点: 平衡生长; 酶系活跃、代谢旺盛;生长速率常数R最大、代 时最短。 是研究微生物基本代谢的良好材料。它也常在生产上用作种 子,使微生物发酵的迟缓期缩短,提高经济效益。
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3. 稳定生长期(Stationary phase):
由于营养物质消耗,代谢产物积累和pH等环境变化,逐步不 适宜于细菌生长,导致生长速率降低直至零。
稳定生长期又称恒定期或最高生长期,此时培养液中活细菌 数最高并维持稳定。
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4. 衰亡期(Decline或Death phase):
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(二)恒浊连 续培养
概念:在恒浊器内,调节培养基流速,使细菌培养液浊度保 持恒定的连续培养方法。 原理:维持菌浓度不变。 特点:基质过量,菌以最高速率生长;但工艺复杂,烦琐。
在恒浊连续培养中装有浊度计,借光电池检测培养室中的浊 度(即菌液浓度),并根据光电效应产生的电信号的强弱变化, 自动调节新鲜培养基流入和培养物流出培养室的流速。
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对数生长期(Log phase)的重要参数:
(1)繁殖代数(n)
X2=2n . X1 lgX2=lgX1 +n lg2 n =(lgX2-lgX1)/lg2 =3.322(lgX2-lgX1)
第六章 微生物生长及其控制
第五节 有害微生物生长繁殖的控制
一、基本概念
防腐(antisepsis):在某些化学物质或物理因子作用下,能防止 或抑制霉腐微生物生长的一种措施 。比如:低温、缺氧、干燥、 高渗、高酸度、高醇度、加防腐剂等等。 消毒(disinfection):利用某种方法杀死或灭活物质或物体中所 有病原微生物的一种措施。比如:巴氏消毒法 灭菌(sterilization):指利用某种方法杀死物体中包括芽孢在内 的所有微生物的一种措施。包括杀菌和溶菌。比如:高压蒸汽 灭菌法 化疗(chemotherapy):利用具有选择毒性的化学物质如磺胺、 抗生素等对生物体内部被微生物感染的组织、病变细胞进行治 疗,以杀死组织内的病原微生物或病变细胞,但对机体本身无 毒害作用的治疗措施。以达到治疗传染病的目地。 四个概念的比较:p174表6-8
G = t1 - t0 /3.32(lgy - lgx) 特点:1)细菌个体形态、化学组成和生理特性等均 较一致2)代谢旺盛3)生长迅速、代时最短。 应用:研究微生物基本代谢、生理的良好材料。也常 在生产上用作种子
3.稳定期
表现: 新增殖细胞数与老细胞的死亡数几乎相等,活菌数动态 平衡。 特点: 1)生长速率为0---动态平衡,细胞总数最高. 2)细胞内开始积累内含物 3)开始形成芽孢、次生代谢物 原因: 养分减少;有毒代谢物产生。 延长: 补料,调pH、温度等。
嗜冷微生物 兼性嗜冷微生物 嗜温微生物 嗜热微生物 超嗜热或嗜高温微生物
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
(二) PH
微生物生长过程中机体内发生的绝大多数的反 应是酶促反应,而酶促反应都有一个最适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。
2020年(生物科技行业)江苏大学考研微生物资料
(生物科技行业)江苏大学考研微生物资料第六章微生物的生长及其控制1、名词解释:生长产量常数(Y),最适生长温度,巴氏消毒法,抗生素,抗代谢药物,选择毒力,生长限制因子。
生长产量常数(Y):指菌体产量和限制性营养物消耗的比例关系。
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。
巴氏消毒法:用较低的温度处理牛乳或其他液态食品,杀死其中可能存在的无芽孢病原菌而又不损害营养和风味的消毒方法。
抗生素:抗生素是生物在其生命活动中产生的壹种次生代谢产物或其人工衍生物,能对他种生物的生命活动产生抑制作用或致死作用。
抗代谢药物:又称代谢拮抗物、代谢类似物,是指在结构上和生物体所必需的代谢物相似,能够和正常代谢途径中特定的酶发生竞争性反应,从而阻碍酶的功能、干扰代谢的正常进行的物质。
选择毒力:抗生素对人体及动、植物组织的毒力,壹般远小于它对致病毒的毒力,这称为抗生素的选择毒力。
生长限制因子:凡是处于较低浓度范围内,可影响生长速率和菌体产量的营养物,就称生长限制因子。
MIC:最小抑菌浓度,表示某药物对某菌的最小抑菌浓度,常以μg/ml或μ/ml 来表示。
2、什么是典型生长曲线?它可分几期?划分的依据是什么?各期特点如何?典型生长曲线:将少量纯种单细胞微生物接种到恒容积的液体培养基中培养。
在适宜条件下,其群体就会有规律地生长,定时取样测定细胞含量,以细胞数目的对数值作纵坐标,以培养时间作横坐标,就能够画出壹条有规律的曲线,这就是微生物的典型生长曲线。
划分的依据:单细胞微生物。
特点:(1)延滞期(停滞期、调整期):a.生长速率常数为零;b.细胞形态变大或增大;c.细胞内RNA尤其是rRNA含量增高,原生质呈嗜碱性。
d.合成代谢活跃;e.对外界不良条件的反应敏感。
(2)对数期:菌体细胞生长的速率常数R最大,分裂快,代时短,细胞进行平衡生长,菌体内酶系活跃,代谢旺盛,菌体数目以几何级数增加,群体的形态和生理特征最壹致,抗不良环境的能力强。
微生物的生长及其控制
微生物生长的测定:测定微生物的生长情况,可选用微生物的细胞数目或者生长量等作为指标。
测定细胞数目常用直接计数法、间接计数法以及其他计数法(比浊法和膜过滤等);测定微生物的生长量常用测体积、称分量的直接法以及测含氮量、DNA 含量和其他生理指标的间接法。
同步生长:通过同步培养的手段而使细胞群体中各个体处于分裂步调一致的生长状态,称为同步生长。
获得微生物同步生长的方法主要有选择法和诱导法两大类。
典型生长曲线:单细胞微生物在分批培养时,其生长规律可用典型生长曲线描述,通常可分为四个时期:延滞期、指数期、稳定期和衰亡期。
研究和运用微生物生长规律对基础理论研究和指导生产实践都有重要的意义,连续培养的产生就是一例。
影响微生物生长的因素:影响微生物生长的环境因素主要是温度、氧气和pH。
根据最适生长温度的不同可将微生物分为三类:嗜冷菌、嗜温菌和嗜热菌。
根据微生物和氧的关系,可把它们分为专性好氧菌、兼性厌氧菌、微好氧菌、耐氧菌和(专性)厌氧菌五大类。
不同微生物有其生长的最适pH 范围;微生物生长会改变环境的pH 并导致对自身生长的不利状态,为此,在实验室或者生产实践中就应采用相应措施调整微生物培养物的pH。
微生物培养法:实验室和生产实践中培养微生物的方法和装置不少。
在实际工作中通常根据微生物的种类和培养目的等方面的不同进行选择。
微生物生长的控制:微生物研究或者生产实践中,往往需要控制所不期望的微生物的生长。
任何杀死或者抑制微生物的方法都可以达到控制微生物生长的目的,它们包括加热、低温、干燥、辐射、过滤等物理方法和消毒剂、防腐剂、化学治疗剂等化学方法两大类。
灭菌:利用强烈的理化因素杀死物体中所有微生物的措施称为灭菌。
消毒:采用温和的理化因素杀死物体中所有病原微生物的措施称为消毒。
防腐:利用某种理化因素抑制微生物生长的措施称为防腐。
化疗:利用具有高度选择毒力的化学物质抑制宿主体内病原微生物或者病变细胞的治疗措施微生物在适宜的环境条件下,不断吸收营养物质,按其自身方式进行新陈代谢。
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获得同步生长的方法: 获得同步生长的方法:
同步培养法
诱导法
筛选法
化化化化 物物化化
过过过 区区区区区区区区过 膜膜膜过
获得同步生长的方法主要有两类: 获得同步生长的方法主要有两类:
环境条件诱导法:变换温度、光线、培养基等。 环境条件诱导法:变换温度、光线、培养基等。造成与正常细 胞周期不同的周期变化。 胞周期不同的周期变化。 机械筛选法:选择性过滤、梯度离心。物理方法,随机选择, 机械筛选法:选择性过滤、梯度离心。物理方法,随机选择, 不影响细胞代谢。 不影响细胞代谢。
☆以细菌为例介绍无分支单细胞微生物群体生长规律,其结 以细菌为例介绍无分支单细胞微生物群体生长规律, 论也基本适用于酵母菌。 论也基本适用于酵母菌。 ☆生长曲线代表了细菌在新的环境中从开始生长、分裂直至 生长曲线代表了细菌在新的环境中从开始生长、 死亡的整个动态变化过程。 死亡的整个动态变化过程。 ☆每种细菌都有各自的典型生长曲线,但它们的生长过程却 每种细菌都有各自的典型生长曲线, 有着共同的规律性。一般可以将生长曲线划分为四个时期。 有着共同的规律性。一般可以将生长曲线划分为四个时期。
二、以数量变化对微生物生长情况进行测定 (一)直接法
将待测样品制成菌悬液,适当稀释, 将待测样品制成菌悬液,适当稀释,加入血球计数板方 格网的计数室内,在显微镜下直接计数; 格网的计数室内,在显微镜下直接计数;因为计数室的 体积一定, 体积一定,所以能够计算出每毫升待测样品中的细胞个 数; 特点:全菌计数,不区分死菌与活菌; 特点:全菌计数,不区分死菌与活菌; 适用于单细胞微生物:细菌、酵母菌; 适用于单细胞微生物:细菌、酵母菌; 要点:菌悬液浓度应在 个细胞/毫升左右 毫升左右; 要点:菌悬液浓度应在108个细胞 毫升左右;
该法适合菌浓较高的样品
生物量:干细胞重 生物量:干细胞重mg/mL
举例:大肠杆菌一个细胞一般重约 , 举例:大肠杆菌一个细胞一般重约10–12~10–13g,液体培养物中细胞浓 度达到2× 培养物可得10~90mg干重的细胞。 干重的细胞。 度达到 ×109个/ml时,100ml培养物测定单细胞和丝状微生物的生物量 可用离心或过滤法测定。一般干重为湿重的10-20%。 可用离心或过滤法测定。一般干重为湿重的 。 在离心法中,将一定体积待测培养液倒入离心管中, 在离心法中,将一定体积待测培养液倒入离心管中,设定一定 的离心时间和转速,进行离心,并用清水离心洗涤1-5次 的离心时间和转速,进行离心,并用清水离心洗涤 次,进 行干燥。干燥可用烘箱在105℃或100℃下烘干,或采用红外线 行干燥。干燥可用烘箱在 ℃ ℃下烘干, 烘干,也可在80℃ 烘干,也可在 ℃或40℃下真空干燥,干燥后称重。 ℃下真空干燥,干燥后称重。 如用过滤法,丝状真菌可用滤纸过滤, 如用过滤法,丝状真菌可用滤纸过滤,细菌可用醋酸纤维 膜等滤膜过滤,过滤后用少量水洗涤, 膜等滤膜过滤,过滤后用少量水洗涤,在40℃下进行真空干燥。 ℃下进行真空干燥。 称干重发法较为烦琐,通常获取的微生物产品为菌体时, 称干重发法较为烦琐,通常获取的微生物产品为菌体时,常采 用这种方法,如活性干酵母( 用这种方法,如活性干酵母(activity dry yeast, ADY),一些以 ) 一些以 微生物菌体为活性物质的饲料和肥料。 微生物菌体为活性物质的饲料和肥料。
生长曲线的制作
生长曲线的制作: 生长曲线的制作 接种 适温培养 定时取样测 定生长量
将少量单细胞的纯培养, 将少量单细胞的纯培养,接种到一恒定容积的新鲜液 体培养基中,在适宜条件下培养,每隔一定时间取样, 体培养基中,在适宜条件下培养,每隔一定时间取样, 测菌细胞数目。以培养时间为横坐标,以细菌增长数 测菌细胞数目。以培养时间为横坐标, 目的对数为纵坐标,绘制所得的曲线。 目的对数为纵坐标,绘制所得的曲线。
第一节 测定生长繁殖的方法
一、以生物量为指标测定微生物的生长 (一)直接法
体积测量法: 体积测量法:又称测菌丝浓度法 通过测定一定体积培养液中所含菌丝的量来反映微生 物的生长状况。方法是,取一定量的待测培养液( 物的生长状况。方法是,取一定量的待测培养液(如10毫 毫 放在有刻度的离心管中,设定一定的离心时间( 升)放在有刻度的离心管中,设定一定的离心时间(如5分 分 和转速( ),离心后 钟)和转速(如5000 rpm),离心后,倒出上清液,测出 ),离心后,倒出上清液, 上清液体积为v,则菌丝浓度为( 上清液体积为 ,则菌丝浓度为(10-v)/10。菌丝浓度测定 ) 。 法是大规模工业发酵生产上微生物生长的一个重要监测指 标。这种方法比较粗放,简便,快速,但需要设定一致的 这种方法比较粗放,简便,快速, 处理条件,否则偏差很大, 处理条件,否则偏差很大,由于离心沉淀物中夹杂有一些 固体营养物,结果会有一定偏差。 固体营养物,结果会有一定偏差。
Helmstetter-Cummings 法最经典的获得同步生长的方法
硝酸纤维素滤膜法是
由于细胞的个体差异,同步生长往往只能维持 个世代 个世代, 由于细胞的个体差异,同步生长往往只能维持2-3个世代, 随后又逐渐转变为随机生长。 随后又逐渐转变为随机生长。
二、单细胞微生物的典型生长曲线 生长曲线就是以培养时间为横座标, 生长曲线就是以培养时间为横座标,以细胞数量或生物 就是以培养时间为横座标 量为纵座标作出的培养过程中生物量变化曲线图, 量为纵座标作出的培养过程中生物量变化曲线图,反映 液体培养基中微生物群体生长规律。 液体培养基中微生物群体生长规律。
血球计数板的结构
一块特殊的载玻片,中间两个平台上各刻有一个大方格网。 一块特殊的载玻片,中间两个平台上各刻有一个大方格网。
方格网的结构
方格网由九个大方格组成, 方格网由九个大方格组成,中 间的大方格为计数室。 间的大方格为计数室。 计数室: 计数室: 边长1mm、 边长 、 高0.1mm, , 体积0.1mm3 体积 等于10 等于 -4 ml
计数室
分为25个中方格 分为 个中方格 每个中格分为 16个小方格 个小方格 小格; 共400小格; 小格
计数方法
在显微镜下计算4在显微镜下计算 5个中格的细菌 个中格的细菌 数,并求出每个 小格所含细菌的 平均数
(二)间接法
平板菌落计数法:活菌计数, 平板菌落计数法:活菌计数,适用于单细胞微生物 将待测样品制成菌悬液;菌悬液用10倍稀释法适当稀 将待测样品制成菌悬液;菌悬液用 倍稀释法适当稀 定量取稀释液( 释;定量取稀释液(0.2ml)涂平板培养,根据平板上生长 )涂平板培养, 的菌落计数( 数 平板 平板) 的菌落计数(cfu数/平板) 要点:同一稀释度涂布三皿以上取平均值计数; 要点:同一稀释度涂布三皿以上取平均值计数;每支 移液管或枪头只能接触一个稀释度的菌液 厌氧菌的菌落计数法: 厌氧菌的菌落计数法:第四节
平板菌落计数
第二节 微生物的生长规律
一、微生物的个体生长和同步生长
由于微生物细胞极其微小,研究其个体生长存在着技术上的困难。 由于微生物细胞极其微小,研究其个体生长存在着技术上的困难。 同步培养技术: 同步培养技术:设法使群体中的所有细胞尽量都处于同样的细胞生 长和分裂周期中,然后分析此群体的各种生物化学特征, 长和分裂周期中,然后分析此群体的各种生物化学特征,从而了解 单个细胞所发生的变化。 单个细胞所发生的变化。 同步培养法: 同步培养法:能获得处于同一生长阶段 的群体细胞的培养方法 同步生长:运用同步培养技术,控制微生物生长, 同步生长:运用同步培养技术,控制微生物生长,使之处于同一生 长阶段并同时分裂。 长阶段并同时分裂。 同步细胞群体在任何一时刻都处在细胞周期的同一相, 同步细胞群体在任何一时刻都处在细胞周期的同一相,彼 此间形态、生化特征都很一致,因而是细胞学、 此间形态、生化特征都很一致,因而是细胞学、生理学和 生物化学等研究的良好材料。 生物化学等研究的良好材料。
典型的生长曲线 (Growth curve) )
延 滞 期 对 数 期
稳定期
衰亡期
时期的划分:按照生长速率常数( 时期的划分:按照生长速率常数(growth race constant)不同 )
延滞期( (一)延滞期(lag phase) )
其它名称:延迟期、停滞期、调整期、 其它名称:延迟期、停滞期、调整期、适应期 刚接种后开始时细胞一般不立即进行繁殖, 刚接种后开始时细胞一般不立即进行繁殖, 细菌数几乎不增加的一段时期,曲线稍平。 细菌数几乎不增加的一段时期,曲线稍平。 此时期细胞内的代谢活动比较旺盛, 此时期细胞内的代谢活动比较旺盛,细胞 体积明显增大,在此期的后期, 体积明显增大,在此期的后期,少数细胞 开始分裂,曲线略有上升。 开始分裂,曲线略有上升。 现象:活菌数没增加, 现象:活菌数没增加,曲线平行于横轴 特点: 特点: 生长速率常数= 生长速率常数 0 细胞形态变大或增长 细胞内RNA特别是 特别是rRNA含量增高,原生质嗜碱性增强 含量增高, 细胞内 特别是 含量增高 合成代谢活跃(核糖体、酶类、 合成加快), 合成代谢活跃(核糖体、酶类、ATP合成加快),易产生诱 合成加快),易产生诱 导酶 对外界不良条件敏感,(如氯化钠浓度、温度、 ,(如氯化钠浓度 对外界不良条件敏感,(如氯化钠浓度、温度、抗生素等化 学药物) 学药物) 原因:适应新的环境条件,合成新的酶, 原因:适应新的环境条件,合成新的酶,积累必要的中间产物
第六章 微生物的生长及其控制
生长与繁殖的概念
生长——微生物细胞吸收营养物质,进行新陈代谢,当同化作 微生物细胞吸收营养物质,进行新陈代谢, 生长 微生物细胞吸收营养物质 异化作用时,生命个体的重量和体积不断增大的过程。 用>异化作用时,生命个体的重量和体积不断增大的过程。 繁殖——生命个体生长到一定阶段,通过特定方式产生新的生 生命个体生长到一定阶段, 繁殖 生命个体生长到一定阶段 命个体,即引起生命个体数量增加的生物学过程。 命个体,即引起生命个体数量增加的生物学过程。 发育——从生长到繁殖,是生物的构造和机能从简单到复杂、 从生长到繁殖,是生物的构造和机能从简单到复杂、 发育 从生长到繁殖 从量变到质变的发展变化过程,这一过程称为发育。 从量变到质变的发展变化过程,这一过程称为发育。 个体生长——微生物细胞个体吸收营养物质,进行新陈代谢, 微生物细胞个体吸收营养物质,进行新陈代谢, 个体生长 微生物细胞个体吸收营养物质 原生质与细胞组分的增加为个体生长。 原生质与细胞组分的增加为个体生长。 群体生长——群体中个体数目的增加。可以用重量、体积、密 群体中个体数目的增加。可以用重量、体积、 群体生长 群体中个体数目的增加 度或浓度来衡量。 由于微生物的个体极小, 度或浓度来衡量。(由于微生物的个体极小,所以常用群体生长来 反映个体生长的状况)个体生长→个体繁殖→ 反映个体生长的状况)个体生长→个体繁殖→ 群体生长 群体生长 = 个体生长 + 个体繁殖