第六章微生物的生长与控制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
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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
第六章 微生物的生长及其控制1
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；
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。
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。
第六章 微生物的生长 一、名词解释 01. 细菌生长曲线(growth curve
第六章微生物的生长一、名词解释01.细菌生长曲线（growth curve）：当细菌在适宜的环境条件下培养时，如果以培养的时间为横座标，以细菌数量变化为纵坐标，根据细菌数量变化与相应时间变化之间的关系，作出一条反应细菌在培养期间菌数变化规律的曲线，这种曲线称为生长曲线。
02.菌落形成单位（colony forming unit, cfu）：通过浇注或涂布等方法使菌样的微生物单细胞分散在平板上（内），待培养后，每一个活细胞就形成一个单菌落，即为菌落形成单位。
03.比生长速率（specific growth rate）：单位数量的细菌或物质在单位时间（h）内的增加量。
04.同步培养（synchronous culture）：是一种培养方法，它能使群体中的所有细胞变成处于同时进行生长和分裂的群体细胞。
05.连续培养（continuous culture）：是在微生物的整个培养时间内，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下去的一种培养方式。
06.连续发酵（continuous fermentation）：连续培养如果应用于生产实践上，就称为连续发酵。
07.分批培养：将微生物置于一定容积的培养基中，经过培养生长，最后一次收获，此称为分批培养。
08.二元培养：是纯培养的一种特殊形式。
根据寄生微生物的生活特点，必须将寄生微生物和寄主微生物培养在一起，同时排除其它杂菌。
例如培养苏云金杆菌及其噬菌体，需先在平板培养基上培养细菌，然后在菌苔上接种其噬菌体，经培养后，出现噬菌体感染的透明空斑，这种培养方法称为二元培养。
09.高密度培养（high cell-density culture, HCDC）：有时也称高密度发酵，一般指微生物在液体培养中细胞群体密度超过了常规培养10倍以上时的生长状态或培养技术。
10.致死时间（thermal death time, TDT）：是指在特定的条件和特定的温度下（如60℃），杀死某微生物水悬乳液群体所需要的最短时间。
微生物学习题与答案6
第六章微生物的生长及其控制A部分一、选择题1.高温对微生物的致死是因为：（）A.高温使菌体蛋白变性B. 高温使核酸变性C. 高温破坏细胞膜的透性D. A – C2.光波杀菌最强的波长范围是：（）A.0.06-13.6nmB.250-280nmC.300-400nm3.消毒效果最好的乙醇浓度为：（）A.50%。
B.70%。
C.90%4.巴氏灭菌的工艺条件是：（）A.62-63℃ 30minB.71-72℃ 30minC.60-70℃ 30min5.杀死所有微生物的方法称为：（）A.消毒B.灭菌C.防腐6.测微生物活菌数通常采用：（）A.稀释平板法B.滤膜培养法C.稀释培养法7.各种中温型微生物生长的最适温度为：（）A.20－40℃B.25－37℃C.35－40℃8.黑曲霉在pH2-3的环境下发酵蔗糖：（）A.主要积累草酸 B主要积累柠檬酸 C.主要积累乙酸9.防腐的盐浓度通常为：（）A.5-10%B. 10-15%C.15-20%12 链霉素抑菌机制是：（）A.破坏膜的结构B.阻碍细胞壁的合成C.阻碍70S核糖体对蛋白质的合成二、是非题1．细菌分裂繁殖一代所需时间为倍增时间。
（）2．在群体生长的细菌数量增加一倍所需时间为代时。
（）3．凡是影响微生物生长速率的营养成分均称为生长限制因子。
（）4．分子氧对专性厌氧微生物的抑制和制死作用是因为这些微生物内缺乏过氧化氢酶。
（）5．一切好氧微生物都含有超氧化物歧化酶。
（）6．在最适生长温度下，微生物生长繁殖速度最快，因此生产单细胞蛋白的发酵温度应选择最适生长温度。
（）7．分批培养时，细菌首先经历一个适应期，此期间细胞处于代谢活动的低潮，所以细胞数目并不增加。
（）8．最适的生长繁殖温度就是微生物代谢的最适温度。
（）9．最低温度是指微生物能生长的温度下限。
最高温度是指微生物能生长的温度上限。
（）10．通常一种化合物在某一浓度下是杀菌剂，而在更低的浓度下是抑菌剂。
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。
微生物学-第六章 微生物的生长及其控制
步骤：
菌悬液通过微孔滤膜，细胞吸附其上；反置滤膜，以新鲜 培养液通过滤膜，洗掉浮游细胞；除去起始 洗脱液 后就可 以得 到刚刚分裂下来 的新生细胞， 即为同步培养。
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二、单细胞微生物的典型生长曲线
1.平板菌落计数法
最常用的活菌计数法。将适当稀释的菌液倾注平板 或涂布在平板表面，经适当温度培养后，以平板上出 现的菌落数乘以稀释度就可计数出原菌液的含菌量。 直径9cm 的平板上出现菌落数一般以50～500个为 宜。按照国家标准规定的样品菌落数总数测定的计数 原则，以平板菌落数在30～300个之间为报告依据。 适用范围： 中温、好氧和兼性厌氧、能在营养琼脂上生长的微 生物。
生长曲线概念： 定量描述液体培养基中微生物群体生长规律的 实验曲线，称为生长曲线。 生长曲线的制作： 把少量纯种单细胞微生物接种到一定体积的培养液 中后，在适宜的条件下培养，如果以细胞数目的对数 值为纵坐标，以培养时间为横坐标，就可以绘制出分 批培养条件下微生物的生长曲线。
每种细菌都有各自的典型生长曲线，但它们的生长 过程却有着共同的规律性。一般可以将生长曲线划分为 四个时期，即迟缓期、对数期、稳定期和衰亡期。
技术要求： 样品充分混匀，操作熟练快速（15~20min完成操 作），严格无菌操作； 注意事项： 每一支吸管只能用于一个稀释度，样品混匀处理， 倾注平板时的培养基温度； 误差： 多次稀释造成的误差是主要来源，其次还有由于样 品内菌体分布不均匀、以及不当操作。
2. 液体稀释法
对样品做10倍连续稀释，从适宜的3个连续稀 释度 中各取5ml 试 样，接 种 3组共9 支装有培养液 的试管中（每管接入1ml ）。经培养后，记录每个 稀 释 度 出 现 生 长 的 试 管 数 ， 然 后 查 M.P.N. 表 （most probable number，最大可能数），根据 样品稀释倍数就可计算出其中的活菌含量。
沈萍微生物学第六章PPT课件
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2. 丝状微生物群体生长曲线
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影响衰亡期的因素及实践意义
•与菌种的遗传特性有关: 有些细菌的培养经历所有的 各个生长时期，几天以后死亡, 有些细菌培养几个月乃 至几年以后仍然有一些活的细胞；
•与是否产芽孢有关：产芽孢的细菌更易于幸存下来；
•与营养物质和有毒物质有关：补充营养和能源，以及 中和环境毒性，可以减缓死亡期细胞的死亡速率，延 长细菌培养物的存活时间。
菌丝球不等。
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图示 丝状真菌的沉淀生长
起始培2养021/6时/7 菌丝体
培养18小时后的菌丝体 22
影响因素：
接种体积的大小、接种物是否凝集、以及菌丝体是 否易于断裂等因素的综合作用决定着丝状微生物是 丝状生长还是沉淀生长。
工业发酵意义：
丝状微生物在液体培养中的生长方式在工业生产中 很重要，因为它影响发酵过程的通气性、生长速率 、搅拌能耗及菌丝体与发酵液的分离难易等。
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达到 生物 量阈 值
DNA 复制 启动
间隙期G
达到 长度 阈值
细胞 分裂 过程 启动
DNA复制与分离
染色体复制期C
分裂蛋白和 横 隔前体成分
横隔 形成
细胞 分裂
分开的 DNA拷贝
分裂期D
时间（min）
三、细菌的分裂与调节
细胞周期各期启动机制（以大肠杆菌为例）：
DNA复制启动：细胞必须达到某一阈值体积或起始物质量。
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第一节 细菌的个体生长
•单细胞微生物个体生长表现为细胞体积的增加 和细胞内物质含量的增加两个方面, 当细胞生 长到一定时期，就分裂成为两个子细胞。 •多细胞微生物个体生长则反映在构成个体的细 胞数目增加和每个细胞个体生长两个方面。
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繁殖及其控制
第六章微生物的生长生殖及其操纵一、微生物生长生殖的概念微生物的生长是指细胞物质有规律地、不可逆增加，导致个体体积扩大的生物学过程。
当细胞个体生长到一定时期，通过特定方式产生新的生命个体，即引起生命个体数量增加即生殖。
在高等生物里这两个过程能够明显分开，但对低等特别是单细胞的微生物，由于细胞小，这两个过程紧密联系、特别难划分，因此，微生物的生长生殖，一般指群体生长，这一点与研究动物、植物有所不同。
1、细菌一般没有有性生殖，多采纳二分裂方式。
2、真菌除了进行无性生殖，产生大量孢子如分生孢子、节孢子、厚垣孢子、孢囊孢子等外，还能进行有性生殖，产生有性孢子如卵孢子、接合孢子、孢囊孢子等。
二、微生物生长的测定微生物生长：单位时刻里微生物数量或生物量〔Biomass〕的变化个体计数微生物生长的测定：群体重量测定群体生理指标测定〔一〕以数量变化对微生物生长情况进行测定通常用来测定细菌、酵母菌等单细胞微生物的生长或样品中所含微生物个体的数量〔细菌、孢子、酵母菌〕。
1、培养平板计数法样品充分混匀后，取一定量的稀释液涂布或倾注在平板上，进行培养，统计平板上长出的菌落数。
注重：1）同一稀释度三个以上重复,取平均值；2）每个平板上的菌落数目适宜，便于正确计数；一个菌落可能是多个细胞一起形成，因此在科研中一般用菌落形成单位〔colonyformingunits，CFU〕来表示，而不是直截了当表示为细胞数。
2、膜过滤培养法当样品中菌数特别低时，能够将一定体积的湖水、海水或饮用水等样品通过膜过滤器，然后将膜转到相应的培养基上进行培养，对形成的菌落进行统计。
3、Themostprobablenumbermethod〔液体稀释法〕1〕未知样品进行十倍稀释；2〕取三个连续的稀释度平行接种多支试管并培养；3〕长菌的为阳性，未长菌的为阴性；4〕查表推算出样品中的微生物数目；4、显微镜直截了当计数法采纳细菌计数板或血球计数板，在显微镜下对微生物数量进行直截了当计数，计算一定容积里样品中微生物的总数量。
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。
微生物的分布与控制.
二、微生物在人体的分布
人体微生物的分布情况 1.皮肤
皮肤表面的微生物较多，其主要来源于空 气及皮肤接触过的物体表面，有葡萄球菌、 大肠杆菌等。皮肤受损伤时，大部分细菌 都能引起伤口感染化脓，而丙酸菌的分泌 物可抑制化脓性细菌的生长。
2.口腔
口腔时适宜大多数微生物生长的场所，口腔内 有充足的营养物质，唾液为微碱性，温度适中， 所以，微生物可以旺盛地生长、繁殖。
（三）空气 空气中缺乏营养物质，且温度变化较大，微生
物受日光照射和干燥等因素的影响，故其数量远 少于在土壤和水中的分布。空气中的微生物多数 来源于人、畜、动物和土壤，在不同环境的空气 中微生物的种类与数量差别很大，常常是一些致 病性菌污染空气，但有些非致病菌也常可通过空 气污染药物及生物制剂、食品、培养基以及造成 手术感染。因此，在一些特定环境中要进行空气 消毒，强调无菌操作，以防细菌（微生物）污染。
4.呼吸道
呼吸道以鼻腔细菌最多，鼻咽部、气管 粘膜上也有细菌，距气管分支越深细菌越 少，支气管末梢和肺泡内一般是无菌的， 只有在病理情况下才有细菌存在。
5.泌尿生殖道
机体在正常情况下，只有泌尿生殖器外 部有微生物存在。男性尿道口有葡萄球菌、 大肠杆菌等。女性外阴部由于离肛门较近， 常有大肠杆菌、变形杆菌等。
• 干烤灭菌：不宜直接用火焰灭菌的物品，如玻璃器皿、陶瓷制品等， 可采用在烘箱内利用热空气灭菌。这种方法所需时间较长，且不适用 于液体样品和培养基的灭菌。
• 湿热灭菌法：利用热蒸汽灭菌。在相同温度下，湿热灭菌比干热灭菌 效果好。这是因为：
水蒸气具有更强的穿透力，能更有效地杀灭微生物；
水蒸气存在潜热，当蒸汽液化为水时可放出大量热量，故可迅速提高 灭菌物品的温度，缩短灭菌时间。
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1 定义： N2 +6[H] 固氮生物 2NH3 生物固氮
Mg2++ATP
2 固氮生物的种类 (1)自生固氮菌：能独立进行固氮的微生物 (2)共生固氮菌：与它种生物共生时才能固氮的微生物 (3)联合固氮菌：必须生活在植物跟际、叶面或动物肠
道等处才能固氮的微生物
从固氮生物在分类上高度分散来推断，固氮 作用应是原始生物的基本代谢之一
三、肽聚糖的合成
微生物特有的结构大分子： –细菌：肽聚糖、磷壁酸、脂多糖、各种荚膜成分等 –真菌：葡聚糖、甘露聚糖、纤维素、几丁质等
肽聚糖：绝大多数原核微生物细胞壁所含有的独特成分；在细 菌的生命活动中有重要功能，尤其是许多重要抗生素如青霉素、 头孢霉素、万古霉素、环丝氨酸（恶唑霉素）和杆菌肽等呈现 其选择毒力（selective toxicity）的物质基础。是在抗生素治疗 上有特别意义的物质。
P - P -类脂 插入至膜外肽 聚糖合成处
肽聚糖单体的合成——细菌萜醇
细菌萜醇（bactoprenol）：又称类脂载体；运载“Park”核 苷 酸 进 入 细 胞 膜 ， 连 接 N- 乙 酰 葡 糖 胺 和 甘 氨 酸 五 肽 “桥”，最后将肽聚糖单体送入细胞膜外的细胞壁生长 点处。
结构式：
CH3
合成特点：①合成机制复杂，步骤多，且合成部位几经转移； ②合成过程中须要有能够转运与控制肽聚糖结构元件的载体 （UDP和细菌萜醇）参与。 合成过程：依发生部位分成三个阶段：
–细胞质阶段：合成派克（Park）核苷酸 –细胞膜阶段：合成肽聚糖单体 –细胞膜外阶段：交联作用形成肽聚糖
第一阶段： 在细胞质中合成N-乙酰胞壁酸五肽（“Park”核苷 酸）。 ☆这一阶段起始于N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸，它是 由葡萄糖经一系列反应生成的；
肽聚糖的生物合成与某些抗生素的作用机制
一些抗生素能抑制细菌细胞壁的合成，但是它们的作用 位点和作用机制是不同的。
① -内酰胺类抗生素（青霉素、头孢霉素）：
是D-丙氨酰-D-丙氨酸的结构类似物，两者相互竞争转肽酶 的活性中心。当转肽酶与青霉素结合后，双糖肽间的肽桥无 法交联，这样的肽聚糖就缺乏应有的强度，结果形成细胞壁 缺损的细胞，在不利的渗透压环境中极易破裂而死亡。 ②杆菌肽： 能与十一异戊烯焦磷酸络合，因此抑制焦磷酸酶的作用，这 样也就阻止了十一异戊烯磷酸糖基载体的再生，从而使细胞 壁（肽聚糖）的合成受阻。
这一阶段分两步：
第一步：是多糖链的伸长——双糖肽先是插入细胞壁生长点 上作为引物的肽聚糖骨架（至少含6~8个肽聚糖单体分子） 中，通过转糖基作用（transglycosylation)使多糖链延伸一 个双糖单位；
第二步：通过转肽酶的转肽作用（transpeptitidation)使相 邻多糖链交联——转肽时先是D-丙氨酰-D-丙氨酸间的肽链 断裂，释放出一个D-丙氨酰残基，然后倒数第二个D-丙氨 酸的游离羧基与相邻甘氨酸五肽的游离氨基间形成肽键而实 现交联。
☆这一阶段的详细步骤如图所示。其中的反应④与⑤分别 为万古霉素和杆菌肽所阻断。
肽聚糖单体的合成
UDP
UDP- G
②
M - P - P -类脂
G - M - P - P -类脂 ③
5 甘氨酰-tRNA 5 tRNA
G - M - P - P -类脂
UDP UDP - M
① ④ 万古霉素
P -类脂 Pi ⑤ 杆菌肽
四、微生物次生代谢物的合成
微生物次生代谢物是指某些微生物生长到稳定期前后， 以结构简单、代谢途径明确、产量较大的初生代谢物作前体， 通过复杂的次生代谢途径所合成的各种结构复杂的化学物。
与初生代谢物不同的是，次生代谢物往往具有分子结 构复杂、代谢途径独特、在生长后期合成、产量较低、生理 功能不很明确(尤其是抗生素)以及其合成一般受质粒控制等特 点。一般地说，形态构造和生活史越复杂的微生物(如放线菌 和丝状真菌)，其次生代谢物的种类也就越多。
3 固氮生物的生化机制 (1)固氮的必要条件
ATP供应 还原力及其载体 固氮酶 还原底物N2 镁离子 严格的厌氧微环境
(2)固氮酶
(3)固氮酶活力测定
定氮法
同位素法
固氮酶
H(4C)固氮CH的生H化2 机制 H2C CH2
乙炔法(1965年)
3 固氮菌中对固氮酶的保护 (1)自生固氮菌的保护
呼吸保护作用 构象保护作用 (2)蓝细菌固氮酶的保护 还原性异形胞 时空分隔、束状群体、微氧环境等等 (3)根瘤菌的抗氧保护 豆血红蛋白
CH3
CH3
CH3C=CHCH2(CH2C=CHCH2)9CH2C=CHCH2―OH
功能：除肽聚糖合成外还参与微生物多种细胞外多糖和脂 多糖的生物合成，
如：细菌的磷壁酸、脂多糖，
细菌和真菌的纤维素，
真菌的几丁质和甘露聚糖等。
第三阶段：
已合成的双糖肽插在细胞膜外的细胞壁生长点中，并交联形 成肽聚糖。
N-乙酰葡糖胺-1-磷酸
N-乙酰葡糖胺-UDP
磷酸烯醇式丙酮酸 Pi NADPH NADP
N-乙酰胞壁酸-UDP
“Park”核苷酸的合成
第二阶段：
在细胞膜上由N-乙酰胞壁酸五肽与N-乙酰葡萄糖胺合 成肽聚糖单体——双糖肽亚单位。
☆这一阶段中有一种称为细菌萜醇(bactoprenol,Bcp)类脂 载体参与，这是一种由11个类异戊烯单位组成的C55 类异戊 烯醇，——它 通过两个磷酸基与N-乙酰胞壁酸相连，载着 在细胞质中形成的胞壁酸到细胞膜上，在那里与N-乙酰葡 萄糖胺结合，并在L-Lys上接上五肽(Gly)5 ,形成双糖亚单位。
微生物次生代谢物合成 途径主要有4条： ①糖代谢延伸途径，由 糖类转化、聚合产生的 多糖类、糖苷类和核酸 类化合物进一步转化而 形成核苷类、糖苷类和 糖衍生物类抗生素； ②莽草酸延伸途径，由 莽草酸分支途径产生氯 霉素等；
☆自N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸开始，以后的N-乙酰 葡萄糖胺、 N-乙酰胞壁酸，以及胞壁酸五肽，都 是与糖载体UDP结合的；
由葡萄糖合成N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸
ATP ADP
葡萄糖
葡萄糖-6-磷酸
Gln Glu 果糖-6-磷酸
乙酰CoA CoA
Байду номын сангаас葡糖胺-6-磷酸
N-乙酰葡糖胺-6-磷酸
UTP PPi