微生物的生长繁殖及其控制 PPT课件

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
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

同步生长的概念： 在培养物中所有微生物细胞都处于同一生长阶段, 并 都能同时分裂的生长方式 •同步培养的方法通常分为： •诱导法和机械筛选法
获得同步生长的方法：
同步培养法
诱导法
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
二、微生物的生长曲线 生长曲线(Growth Curve)：
二、氧气对微生物生长的影响
根据微生物与氧的关系,可把它们分 为几种类群: 专性好氧菌: 兼性厌氧菌: 微好氧菌： 耐氧厌氧菌： 厌氧菌 (专性)厌氧菌：
好氧菌
一）好氧菌
1、专性好氧菌（obligate or strict aerobes）
必须在较高氧分压的条件下才能生长，有完
整的呼吸链，以分子氧作为最终氢受体，细胞含
②发酵工业上尽量延长该期，以达到较高的菌体 密度
③食品工业上尽量使有害微生物不能进入此期 ④是生理代谢及遗传研究或进行染色、形态观察 等的良好材料。
③稳定期（stationary phase）
又称：恒定期或最高生长期 特点： ①培生长速率常数R＝0，正、负增 长相等；
②菌体产量达到了最高点；
③细胞内开始积聚糖原、异染粒和 脂肪等内含物；
一）、直接法 比例计数法、 薄膜过滤染色镜检法 血球计数板法、 薄膜过滤荧光镜
检法
二）、间接法（活菌计数法）
平板菌落计数法、平板涂布法、
薄膜过滤平皿计数法
1 总细胞计数法 1） 血球计数板法
薄膜过滤吖叮橙染色荧光镜检法
2 活细胞计数法
1）平皿菌落计数法(稀释倒平板法)
2）平皿菌落计数法(平板涂布法)
第八章
微生物的生长繁殖 及其控制
• 目的和要求： • 本章主要使大家掌握微生物生长繁殖的规律， 微生物生长的测定方法，及各种物理、化学因 素对微生物生长的影响，有害微生物的控制方 法

▪环境条件诱导法
氯霉素抑制蛋白合成；细菌芽孢发芽；藻类细胞光照黑 暗控制；EDTA或离子载体处理酵母菌；短期热休克(40度)
微生物的生长繁殖和其控制
第14页
A
同 步 培 养 方 法
微生物的生长繁殖和其控制
B
A：膜洗脱法 B：密度梯度离心
第15页
二、单细胞微生物经典生长曲线
▪定量描绘液体培养基中微生物群体生长规律试验曲线。 ▪经典生长曲线
同时生长Synchronous Growth：
经过同时培养使细胞群体处于分裂步调一致状态。 同时生长只能维持2-3个分裂周期(细胞个体差异)。
微生物的生长繁殖和其控制
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取得同时生长方法
▪机械筛选法 ✓利用处于同一生长阶段细胞体积、大小一致性 ✓过滤法 ✓密度梯度离心 ✓膜洗脱法：硝酸纤维薄膜
2.1 专性好氧微生物
•必须在较高分子氧浓度下才能生长，含有完整呼吸链、
以分子氧为最终氢受体，含有SOD和过氧化氢酶活力。
•绝大多数真菌和许多细菌 •试验室经过震荡摇瓶给氧，工厂采取通入无菌空气和
搅拌等供氧
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2.2 兼性厌氧菌
▪Facultative anaerobe
✓合成代谢十分活跃
✓对外界不良条件反应敏感
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影响延滞期长短原因
▪菌种
细菌、酵母菌延滞期较短，霉菌次之， 放线菌最长
▪接种龄 ▪接种量大小 ▪培养基成份
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2、指数期exponential phase
▪特点
✓生长速率常数R最大，代时或倍增时间最短
G=(t2-t1)/n

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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。

5
恒化器
恒浊器
01
菌体浓度↑，浊度↑， 控制使流速↑； 菌体密度恒定；生长速率最快
恒化器
02
限制性营养物浓度恒定，流速恒定； 生长速率恒定；
建议理解图表：
01.
微生物温度生长范围（宽温、窄温微生物）
02.
最适生长温度
03.
嗜冷菌：-10～20℃
04.
中温菌：20～45℃
05.
嗜热菌：45～95℃
●生产实践中保证M生长处在较稳定和合适pH， 方法：
pH调节措施
治标（酸碱中和）
治本
过酸：适当N源（尿素、NaNO3、NH4OH等） 通气量↑
过碱：糖、乳酸、油脂等C源；通气量↓
01
3.微生物培养方法
1
2
磺胺与病原菌生长因子（PABA）结构类似，可竞争与另一底物
二氢喋啶酰焦磷酸）结合→假二氢叶酸·病原菌无法合成叶酸，
二氢叶酸
二氢叶酸合成酶 二氢叶酸 二氢叶酸
四氢叶酸（COF,转移-碳基的重要辅酶）
磺胺类药物（PABA类似物）
人类缺四氢叶酸合成有关酶类，必须在营养 物中直接提供。因此，磺胺对人 类无毒。
GasPak 产气袋工作原理
2）厌氧手套箱
高层琼脂柱（液柱）
5.有害微生物的控制 概念 灭菌：除去或杀灭所有的微生物。 消毒：除去或杀灭病原微生物。 防腐：抑制食品或生物制品霉腐微生物 的生长。 化疗：利用高选择毒力的化学物质抑制病原 微生物的生长而达到治疗染病的措施。
常压法‑‑巴氏消毒法、煮沸消毒法、间歇灭菌法。 加压法‑‑常规加压灭菌法，连续加压灭菌法（连消法）
02
好气菌的培养
03

几种抗生素产生菌的生长与发酵的最适pH
抗生素产生菌 灰色链霉菌 红霉素链霉菌 产黄青霉 金霉素链霉菌 龟裂链霉菌
灰黄青霉
生长最适pH 6.3~6.9 6.6~7.0 6.5~7.2 6.1~6.6 6.0~6.6 6.4~7.0
合成抗生素最适pH 6.7~7.3 6.8~7.3 6.2~6.8 5.9~6.3
优点 高效 自控 产品质量较稳定 节约了大量动力、人力、水和蒸汽
缺点 菌种易于退化 易遭杂菌污染 营养物的利用率低
四、影响微生物生长的主要因素
温度 氧气 pH 渗透压 水活度
1、温度
基本原理 温度通过影响蛋白质、核酸等生物大分子的结构与功能 以及细胞膜的流动性及完整性来影响微生物的生长、繁殖和 新陈代谢。 过高的环境温度会导致蛋白质或核酸的变性失活 过低的环境温度会抑制酶活力，降低细胞的新陈代谢活 动。 应用：高温灭菌，低温保藏菌种。
微生物生长的最低aw
细菌 一般：0.90~0.98 嗜盐菌：0.75
酵母菌 一般；0.87~0.91 高渗酵母：0.61~0.65
霉菌 一般：0.80~0.87 耐旱菌：0.65~0.75
若干事物的aw
新鲜水果：0.97~0.99 鲜肉（家畜）：0.97 面包：0.86 蔗糖饱和液：0.76 大米、面粉（含水量14%）：0.65 奶粉：0.2
延长对数生长期，有利于形成大量的微生物细胞 采用连续培养
延长稳定期，有利于代谢产物积累 根据细胞内含物判断菌龄； 根据生长期控制培养条件。
三、连续培养
连续培养：当微生物以单批培养的方式培养到对数期 的后期时，一方面以一定速度连续流进新鲜培养基， 并立即搅拌均匀；另一方面，利用溢流的方式，以同 样的流速不断流出培养物。这样，培养物就达到动态 平衡，其中的微生物可长期保持在指数期的平衡生长 状态和稳定的生长速率上。

微生物的生长曲线
延迟期
微生物适应环境，繁殖 速度较慢，数量增长缓
慢。
对数生长期
微生物快速繁殖，数量 呈指数增长。
稳定期
微生物繁殖速度减慢， 营养物质消耗殆尽，环 境压力增大，死亡数量
增加。
衰亡期
微生物大量死亡，数量 下降。
微生物的培养基
液体培养基
适用于工业发酵和实验室研究， 可促进微生物的生长和繁殖。
有性繁殖
通过两个细胞的结合，经过减数分裂形成配子，再经过受精作用形成新的个体， 如真菌的孢子生殖。
Part
05
微生物的遗传与变异
基因突变
基因突变是微生物遗传变异的重要来 源之一，是指基因序列中发生的碱基 对的增添、缺失或替换，导致基因结 构的改变。
基因突变通常是不定向的，但也可以 在某些特定条件下（如诱变剂的作用 ）发生定向突变。
环境污染等，这些行为可能导致某些病原菌的抗药性和生态失衡。
Part
07
微生物的应用与危害
微生物在工业上的应用
01
02
03
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
04
微生物发酵
利用微生物的代谢过程生产食 品、饮料、饲料、抗生素、氨
基酸等产品。
生物转化
利用微生物将原料转化为燃料 、化学品、塑料等工业品。
生物冶金
利用微生物从矿石中提取金属 。
微生物学课件
• 微生物学简介 • 微生物的形态与结构 • 微生物的营养与生长 • 微生物的代谢与繁殖 • 微生物的遗传与变异 • 微生物的生态与分布 • 微生物的应用与危害
目录
Part
01
微生物学简介
微生物的定义与分类
微生物定义

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。

就总体而言，微生物生长的温度范围较广， 已知的微生物在-10～95℃范围内生长。 而对某一具体微生物而言，只能在一定的 温度范围内生长，且此温度范围有宽、有 窄。
生长温度三基点：任何微生物的生长温度 总有最低生长温度、最适生长温度、最高 生长温度。
温度
最适生长温度：
即某微生物分裂代 时最短或生长速率最高 时的培养温度。不同微 生物的最适生长温度是 不一样的。 应该着重 指出：最适生长温度不 一定是一切代谢活动的 最适温度。
膜洗脱（常用）等。
诱导法
诱导因子：不影响微生物生长，可特异性抑制细胞分裂， 消除该抑制后，细胞同时出现分裂。
此法会扰乱细胞的正常代谢
举例： 1、温度调整法； 2、营养条件调整法；
3、抑制DNA合成法（代谢抑制剂：）
（抑制DNA合成法是利用代谢抑制剂阻碍DNA合成相当一
段时间，然后解除其抑制，可达到同步目的。常用的代
（一）微生物细胞数目的测定
－－适用于单细胞微生物或丝状微生物的孢子
直接计数法－－总菌计数 1、计数板计数法（常用）
2、比例计数法
间接计数法－－活菌计数
1、平板菌落计数法
2、液体稀释法
3、厌氧菌菌落计数
其他计数法
1、比浊法
2、膜过滤法
血球计数板
各 种 型 号 的 全 自 动 血 球 计 数 仪
活菌计数的一般步骤
二、单细胞微生物的典型生长曲线
三、微生物的连续培养
四、微生物的高密度培养
一、微生物的个体生长和同步生长
微生物在适宜的环境条件下，不断地吸收 营养物质，并按照自己的代谢方式进行代 谢活动，如果同化作用大于异化作用，则 细胞质的量不断增加，体积得以加大，于 是表现为生长。简单地说，生长就是有机 体的细胞组分与结构在量方面的增加。

(———按营养配比，相对贫乏的营养物)
• 改善废水生物处理系统中效果的关键是什么？
• 防止“冲击”、找出并改善限制因 子
第二节 基质浓度与微生物比生长速率的关系
莫诺方程（monod，1942，France） 描述微生物生长速率和基质浓度之间关系。

max[S]
Ks [S]
vmax[S] v Km [S]
• 事实上，净化污(废)水的微生物适应pH变化的能力 比较强，pH在6.5～8.5均可不加调节。
在废水生物处理中，pH一般在6.5-8.5（6-9）。生物处理 的主体是细菌，它要求pH略为偏碱。过高的pH会使原生动物 运动迟缓，菌胶团解体，影响去除效果；而过低的pH，会使 霉菌大量繁殖，造成污泥膨胀。
一、细菌的生长曲线 各种细菌的生长速率不一，每一种细菌都有各自的生 长曲线，但曲线的形状基本相同。污(废)水生物处理 中混合生长的活性污泥微生物也有类似的生长曲线。
微生物的生长曲线，可分为停滞期、对数期、稳定期和 衰亡期。
1．停滞期/延缓期/迟滞期/调整期
为什么会出现迟缓期呢？
“万事开头难” ! 适应环境（合成相应的酶），营养储备（用于
复制合成） 少量细菌刚接入一定量的新鲜液体培养基中，并不立即生长繁殖， 需要有一个适应过程（产生适应酶）。 细胞物质开始增加，但数量不增加或增加很少。
影响停滞期长短的因素：接种量、菌龄、营养成分等。
处于停滞期的细菌对外界环境条件较敏感，易受外界不良环境条件 的影响而发生变异。
在实际工作中如接种菌种以启动新的水处理设施，投加新鲜 污泥时，接种的细菌不习惯于新环境，会出现或长或短的迟 缓期. 我们可以通过哪些手段缩短迟缓期呢？
• 一般计数平板的细菌生长菌落数以30~300个为 宜。