微生物的生长繁殖及其控制

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每ml活菌数=同一稀释度平均数×稀释倍数×5
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
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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
度大于新生速度的时期。特点: 细菌代谢活性降低; 细菌衰老并出现自溶; 产生或释放出一些产物,如氨基酸、转化酶、外肽酶或抗
生素 菌体细胞也呈现多种形态,有时产生畸形,细胞大小悬殊; 有些革兰氏染色反应阳性菌此时会变成阴性反应
二、生长数学模型
dN =μN
dt
N:每毫升培养液中细胞数

等对微生物生长的影响;

物Hale Waihona Puke 评价不同的抗菌物质对微生物

产生抑制(或杀死)作用的效果;

客观地反映微生物生长的规律;
微生物生长的测定方法
个体计数
直接计数法 间接计数法
生物量测定:重量测定、生理指标测定
个体计数法通常用来测定细菌、酵母菌等单细胞微生物的生 长情况或样品中所含微生物个体的数量;
原因: (1)营养物耗尽。 (2)营养的比例失调。 (3)有害代谢产物积累(酸、醇、H2O2 ) (4)pH值、氧化还原电势不适宜。
稳定期于生产上的意义: 生产菌体和与菌体平行生长的代谢产物(单细胞
蛋白,乳酸)的最佳收获期。
4、衰亡期(decline phase) 定义:由于营养物耗尽,代谢产物积累,细菌死亡速
恒浊器连续培养
一般用于菌体以及与菌体生长平行的代谢产物生产的发酵 工业
连续发酵优点:
缩短发酵周期,提高设备利用率; 便于自动控制; 降低动力消耗及体力劳动强度; 产品质量较稳定;
缺点:
杂菌污染和菌种退化
恒化器连续培养
使培养液流速保持不变,并使微生物始终在低于其最 高生长速率下进行生长繁殖。 恒化连续培养中,必需将某种必需的营养物质控制在 较低的浓度,作为限制性因子,而其他营养物均过量。
第六章 微生物的生长繁殖
及其控制
本章内容
• 细菌的个体生长; • 微生物生长的测定; • 细菌的群体生长繁殖; • 环境对微生物生长的影响; • 微生物生长繁殖的控制。
概论
生长:细胞物质不可逆地增加,体积增大的过程。 (量变过程)
繁殖:生命个体数量增加的过程。 (质变过程)
在单细胞微生物中,生长繁殖的速度很快,而且两者 始终交替进行,个体生长与繁殖的界限难以划清,因 此实际上常用群体生长作为衡量微生物生长的指标。
稀释平板计数法
先将待测菌液作一系列10倍稀释,使平皿上长出的菌落数在 30-300个之间→ 单个微生物在适宜的固体培养基表面或内部生长、繁殖 → 肉眼可见的菌落 → 对菌落数目的计数推测样品中的微生 物细胞数
涂布平板法
使用较多的常规方法,但有时涂布不均匀!(一般0.2ml)
要求: 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; 同一稀释度三个以上重复,取平均值; 每个平板上的菌落数目合适,便于 准确计数;
细胞平衡生长,菌体内各种成分最均匀。 酶活性活跃,代谢旺盛。
影响指数期微生物增代时间的因素:
①菌种:不同菌种的代时差别极大
E.coli
肉汤中37℃
代时17分钟。
②N营itro养ba成cte分r.ag:ilis同一组种合细培菌养基,中在27营℃养物代时丰12富00的分钟培养 基(中活生化长硝化,杆其菌代) 时较短,反之则长。
二、细胞壁的扩增
1、球形菌的细胞壁扩增方式:在赤道板附近插入; 2、杆形菌的细胞壁扩增方式:新老细胞壁间隔分布; 3、细胞壁扩增的分子基础:短肽中第三位双氨基氨基
酸的作用。G+菌:L-赖氨酸;G-菌:二氨基庚二酸 4、作用于细胞壁的酶:
作用于双糖单位的:N-乙酰葡萄糖胺酶和N-乙酰胞壁 酸酰胺酶 肽聚糖短肽链的:转肽酶、内肽酶和羧肽酶
E.coli
牛奶 37 ℃ 12.5分钟。
③营养物浓度:肉营汤养中物3的7 ℃浓度可17分影钟响。微生物的 生长速率和总生长量。
④培养温度:
温度对微生物的生长速率有极其明显的影响
应用:
指数期的微生物因其整个群体的生理特性较一致、细 胞成分平衡发展和生长速率恒定,故 ①作为代谢、生理等研究的良好材料; ②是增殖噬菌体的最适宿主菌龄;
群体生长指在一定时间和条件下细胞数量的增加;实 质上包含着个体细胞生长与繁殖交替进行的过程
第一节 细菌个体生长
一、物质的复制-DNA 1、在细菌个体生长过程中,DNA以双向的方式进
行复制. 2、生长迅速的细菌中,新产生的子细胞中已
经有复制着的染色体DNA,即DNA复制与 细胞分裂并非同步。
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连续培养两种类型: 恒化器连续培养、恒浊器连续培养 恒化:某种营养物质维持恒定 恒浊:菌恒定
恒浊器连续培养
测定所培养微生物的光密度值
自动调节新鲜培养基流入和培养物流出培养室的流速
使培养物维持在某一恒定浊度
当培养室中的浊度超过预期数值时,流速加快,使浊度降低; 当培养室中的浊度低于预期数值时,流速减慢,使浊度升高;
同一生长期细菌与膜结合牢固程度相当。
四、连续培养
连续培养:指在微生物的整个培养期间,通过一定处理 使其能以恒定比生长速率生长并持续生长下去的培养方 法。
通过认识稳定期到来的原因,采取相应措施实现微生物 长期保持在指数生长平衡状态和稳定的生长速率。即对 数生长后期,以一定速率补充新鲜培养液,再以同样速 率移去培养物。
在种子培养中加入发酵培养基的某些营养成分
采用最适种龄(即处于对数期的菌种)的健壮菌种 接种以及选用繁殖快的菌种等措施,以缩短延迟 期,加速发酵周期,提高设备利用率。
2、对数期(logarithmic phase)又称指数期 定义:延滞期之后细胞以几何级数速度分裂的一段时期。 特点:
生长速率常数最大。细胞代时(分裂 一次)或倍增时间 (原生质增加一倍)最短。
感。
延迟期出现的原因:可能是为了调整代谢。当细 胞接种到新的环境(如从固体培养接种至液体培养 基)后,需要重新合成必需量的酶、辅酶或某些中 间代谢产物,以适应新的环境。
采 取影缩响短延延迟迟期期的的因措素施::菌种的遗传性、菌龄以及移种 前后所处的环境条件等。
在生产实践中,通常采取的措施有增加接种量;
物的群体繁殖生长。
一、细菌群体的生长规律
生长曲线:细菌接种到定量的液体培养基中,定时取 样测定细胞数量,以培养时间为横座标,以菌数为纵 座标作图,得到的一条反映细菌在整个培养期间菌数 变化规律的曲线。
曲线特征:根据微生物每小时的分裂代数(R)不同,一般可 把生长曲线分成迟缓期(延滞期)、对数生长期、稳定期、 衰亡期。
倍所需的时间.
三、细菌的同步培养
1、同步培养与同步生长 同步培养:是一种培养方法,它能使群体中不同步 的细胞转变成能同时进行生长或分裂的群体细胞。 同步生长:通过同步培养而使细胞群体处于分裂步 调一致的状态。
同步培养的方法: (1)机械法:在不同生长阶段的细胞体积与质量或同某种材
料结合能力不同 ① 离心法(密度梯度离心):处于同一生长期的细胞 体积与质量相当。 ② 过滤法: 使用孔径大小不同的滤器(微孔滤器) ③ 硝酸纤维素滤膜法(Helmstetter-cummings技术)
二、水 适宜的aw值。 aw值不同 造成渗透压不同 影响微生物生长速率
三、温度
温度对微生物的影响具体表现在: 根据最适温度的不同,可将微生物分为嗜冷、 影响酶的活性:微生物生长过程中的化学反应
兼性嗜冷、嗜温、嗜热、超嗜热; 绝大多数是在特定酶的催化作用下完成的;每 各种微生物都有其生长繁殖的最低温度、最 种酶都有最适反应温度。 适温度、最高温度和致死温度。 影响细胞质膜的流动性:温度高,流动性大,
1、迟缓期(lag phase)
定义:少量微生物接种到新鲜培养基,开始的一段时间 内数目不增加的时期。
特点: 生长速率常数等于零。 细胞形态变大或增长(巨大芽孢杆菌 接种3.4μm,培
养5.5小时,19.8μm) 胞内RNA尤其是rRNA含量增高; 合成代谢活跃(核糖体、酶类、ATP合成加快)。 对外界不良条件(氯化钠浓度、温度)抗生素等反应敏
限制性因子必须是机体生长所必需的营养物质,如aa和氨等氮 源,或G、麦芽糖等碳源或者是无机盐,一定浓度范围内决定 细菌生长速率。
五、微生物的高密度培养
• 微生物的高密度培养指在液体培养中细胞群体密度 超过常规培养10倍以上时的生长状态或培养技术.
• 现在报道的最高记录是:E. coli W3110的174g(湿 重)/L;
的生物量;
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;
蛋白质含量测定法:从一定量培养物中分离出细菌,洗 DNA涤含,量以测除定去法培:养利基用带D入NA的与含D氮A物BA质-2。H再Cl用(即凯新氏配定制氮的法法 20%测W定/W总,含3氮,量5-二。氨基苯甲酸-盐酸溶液)能显示特殊荧光反 应的一总原般 量理细=而含菌设氮的计量含的%氮。×量因6约.2为5为每原个生细质菌干平重均的含1D4N%A。8故.4×,1蛋0白-5纳质克, 可根蛋据白D质NA含含量量占计细算菌出总细重菌的的~数6量5%。,故细胞总量=蛋白质
总量×1.54
3.生理指标测定法
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。
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
第三节 细菌群体的生长繁殖
研究细菌群体培养的原因: 由于个体微小; 微生物接种是群体接种,接种后的生长是微生
固体培养法
好氧菌:曲法培养(料薄、通气) 厌氧菌:堆积培养
液体培养法
浅盘培养
发酵罐:最大的1500吨
第四节 影响微生物生长的重要因素
生命的存在依赖于外界环境提供营养、水分、合适的环境因 素(如:pH、氧化还原电位、温度、氧气)同时又受到外界 环境因子的制约,二者是一致的。
一、营养 针对营养缺乏,微生物往往采取: 1、减少甚至停止合成细胞物质。 2、加速代谢(非必要成分或失效成分的降解)。
三、细菌生长与分裂的调节
各种物质复制后,质膜内陷伴随新肽聚糖插入,导致 横隔壁向心生长,最后会合,一分为二。
对细菌生长与分裂起调节作用的主要是于转肽酶和 D,D-羧肽酶活性比。 转肽酶活性高些,利于CW扩增,导致细菌生长。
羧肽酶高些,利于横隔壁形成,导致细胞分裂。
第二节 微生物生长的测定
评价培养条件、营养物质
③也是发酵生产中用作“种子”的最佳种龄。
3、稳定期(stationary phase) 定义:对数期后,生长速率降为零的生长期。 特点:
(1)生长速率为零,新产生细胞数=死亡细胞数。 (2)菌体产量(活菌数最大) (3)细胞开始贮存糖原、异染粒、脂肪;多数芽孢杆菌开
始产生芽孢;有的微生物开始合成次生代谢产物。
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