微生物的生长及控制
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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。
微生物的生长与控制:细菌的细胞周期:细菌无性繁殖的方式:二分裂:同形分裂;异形分裂;多次分裂;劈裂;芽殖;孢子大肠杆菌同形二分裂:首先新的细胞物质合成,细胞逐渐延伸,DNA开始复制,然后染色体向细胞的两端分离,在细胞中部开始形成隔板,最后隔板完全形成,将母细胞分割为大小一样的两个子细胞。
新月柄杆菌异形分裂:新月柄杆菌幼龄细胞的一端有鞭毛,而老龄细胞有柄,在繁殖过程中,有柄的细胞合成新的细胞组分,细胞延长,在无柄的一端长出鞭毛,然后以收缢的方式进行二分裂,产生一个有柄的细胞,和一个有鞭毛的游动细胞,游动细胞可以固着在新的基物上,最后鞭毛消失,在鞭毛消失处形成新的柄,进入下一轮生长和复制。
蛭弧菌多次分裂:首先,蛭弧菌侵入革兰氏阴性菌的周质空间形成蛭弧体,在寄主细胞中蛭弧菌可以产生水解酶,水解寄主细胞的细胞周质,以满足自己的营养需求以及生产,随着生长蛭弧菌细胞逐渐伸长形成丝状细胞,然后丝状细胞在多个部位分裂,形成多个子代细胞,每一个子代细胞又会形成新的鞭毛,最后寄主细胞裂解,子代蛭弧菌被释放到环境中。
节杆菌劈裂:节杆菌通过劈裂进行繁殖,节杆菌是革兰氏阳性菌,具有内外两层细胞壁,在细胞延长进行分裂的过程中,只有内层细胞壁参与横隔壁的形成,这样就形成了两个子细胞,共同被外层细胞壁包裹的状态,最后外层细胞壁在一侧断裂,形成V字形排列的两个子细胞。
细菌芽殖:生丝微菌的母细胞附着在固体基物上,然后长出丝状物,丝状物末端形成芽体,芽体逐渐膨大,长出1根鞭毛形成子细胞,有鞭毛的子细胞脱离母细胞后,母细胞继续以出芽的形式生成子细胞,子细胞最后也会失去鞭毛成长为母细胞。
生活周期:从一个新的子细胞的产生开始,到子细胞经过生长、繁殖产生下一代子细胞的阶段。
可分为三个阶段:第一个阶段:细胞生长期:细胞合成一些新的细胞物质,相当于真核生物细胞周期的G1期。
第二个阶段:染色体复制和分离期:相当于真核生物的S期和M期中的有丝分裂期,而没有G2期。
第七章 微生物的生长及其控制
z z z z z z
生长 (growth):个体体积或重量的变化 繁殖 (reproduction):个体数量的变化 个体生长→个体繁殖→群体生长 群体生长=个体生长 + 个体繁殖 生长和繁殖是交替进行的 衡量群体生长的量: 重量、体积、密度、浓度、个体数目等 生理指标:测含氮量、测含碳量、测磷、 DNA、RNA、ATP、呼吸
第一节 微生物生长的测定
测定生长量 测体积 称干(湿)重 比浊法 颜色改变单位 生理指标法:测含氮量 测含碳量 测磷、DNA、RNA、ATP 呼吸
微生物生长的测定
测细胞的个数
¾比例计数法 ¾血球计数法 ¾平板活菌计数法:
菌落形成单位 (cfu, colony forming unit) ¾膜过滤法 ¾稀释摇管法
比浊法
turbidity
血球计数法
z
又被称为Petroff-Hausser counting。
平板活菌计数法
平板活菌计数法的两种策略——涂布 和倾注
膜过滤法——用于较稀溶液的计数 方法
膜过滤法
硝酸纤维素滤膜法是最经典的获得同步生长的方法
由于细胞的个体差异,同步生长往往只能维持2-3随后又逐渐转变为随机生长。
邻苯基苯酚
六氯酚
哈拉腙
十六烷基吡啶氯
氯苯甲烷铵
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