微生物的生长及控制.ppt

第六章 微生物的生长及其控制,生物个体由小到大的增长，即表现为细胞组分与结构在量方面的增加,生长,指生物个体数目的增加,繁殖,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，因此实际上常群体生长作为衡量微生物生长的指标。,个体生长个体繁殖群体生长 群体生长个体生长个体繁殖 在微生物的研究和应用中，只有群体的生长才有实际意义。微生物的生长繁殖是其在内外各种环境因素相互作用下的综合反映。,群体生长的实质是包含着个体细胞生长与繁殖交替进行的过程，称之为发育。,第一节 测定生长繁殖的方法,微生物学中将在实验室条件下从一个细胞或一种细胞群繁殖得到的后代称为纯培养。一、纯培养的分离方法（一）、稀释法液体稀释法固体稀释倒平板法,稀释倒平板法,（二）、平板划线分离法,用接种环以菌操作沾取少许待分离的材料，在无菌平板表面进行平行划线、扇形划线或其他形式的连续划线，如果划线适宜的话，微生物能一一分散，经培养后，可在平板表面得到单菌落。,（三）、单孢子或单细胞分离法,采取显微分离法从混杂群体中直接分离单个细胞或单个个体进行培养以获得纯培养。,在显微镜下使用单孢子分离器进行机械操作，挑取单孢子或单细胞进行培养。也可以采用特制的毛细管在载玻片的琼脂涂层上选取单孢子并切割下来，然后移到合适的培养基进行培养。,（四）、选择性培养基分离法,各种微生物对不同的化学试剂、染料、抗生素等具有不同的抵抗能力，利用这些特性可配制合适某种微生物而限制其它微生物生长的选择培养基，用它来培养微生物以获得纯培养。,微生物纯培养分离方法的比较,二、微生物生长繁殖的测定,测定微生物生长的方法根据：生长意味着原生质含量的增加,（一）测生长量,1、直接法测体积 称干重：1mg干菌体=5-10mg湿菌体=5-10107个菌体2、间接法 比浊法 生理指标法,比浊法,生理指标测定法,常用于对微生物的快速鉴定与检测,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。,与微生物生长量相平行的生理指标：含氮量、含碳量、几丁质含量、DNA、RNA等等,蛋白质总量=含N量%6.25,(二)计繁殖数,即计算微生物的个体数目 计繁殖数只适宜于单细胞状态的微生物或丝状微生物所产生的孢子,1、直接法,所得的结果是包括死细胞在内的总菌数 a、涂片染色法 原菌液含菌数/mL=视野中平均菌数视野个数/cm2 100 稀释倍数 b、比例计数法 c、血球计数板,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：不能区分死菌与活菌；不适于对运动细菌的计数；需要相对高的细菌浓度；个体小的细菌在显微镜下难以观察。,原菌液含菌数/mL=每小格平均数40010000稀释倍数,2、间接法,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。所测的菌落就是待测样品所含的活菌数。,平板菌落计数法,优点：适用于多种材料；菌数较少也能准确测定。缺点：并非所有微生物在试验期间都能长出菌落；意外的损伤可能导致菌落减少；肉眼无法观察的菌落。,活菌指示剂：TTC（2，3，5-氯化三苯基四氮唑）,厌氧的菌落计数法,亨格特的预还原灭菌厌氧培养基的转管技术、气体喷射培养法 厌氧手套箱培养法 用于要求严格的厌氧培养法的微生态学（正常菌群）的研究工作 厌氧罐(袋)法结合其它厌氧培养方法 不适用于对氧极其敏感的厌氧菌。但是在临床细菌的检验工作中，可以充分使用此法分离感染症中的厌氧病原菌。,一、同步培养,概念：同步培养(synchronous culture)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：以同步培养方法使群体细胞能处于同一生长阶段，并同时进行分裂的生长方式,同步培养物常被用来研究在单个细胞上难以研究的生理与遗传特性和作为工业发酵的种子，它是一种理想的材料。,第二节 微生物的生长规律,同步培养方法,机械方法,环境条件诱导法,离心方法,过滤分离法,硝酸纤维素滤膜法,温度,培养基成份控制,最高稳定期的细胞接种,硝酸纤维素滤膜法,离心法,机械法：优点：不影响细菌代谢；缺点：不能用于即使是相同发育阶段个体大小不一致的微生物。诱导法：优点：方法多、应用范围广；缺点：对细菌代谢有影响。,将少量单细胞的纯培养物接种于一恒定容积的新鲜培养基中在合适条件下进行培养，在不补充营养物质或移去培养物，保持整个培养液体积不变条件下，以时间为横坐标，以菌数为纵坐标，根据不同培养时间时细菌数量的变化，可以作出一条反映细菌在整个培养期间菌数变化规律的曲线。,生长曲线,二、单细胞微生物的典型生长曲线,生长曲线可分：,延滞期,对数期,衰亡期,稳定期,（一）延滞期（lagphase）,特点：生长速率常数等于零；细胞形态变大或增长；细胞内RNA尤其是rRNA含量增高，原生质呈嗜碱性；合成代谢活跃；对外界不良条件反应敏感。,将少量菌种接入新鲜培养基后，在开始一段时间内菌数不立即增加，或增加很少，生长速度接近于零。也称延迟期、适应期、调整期。,延滞期的出现，可能是因为在接种到新鲜培养液的细胞中，一时还缺乏分解或催化有关底物的酶、辅酶或是缺乏充足的中间代谢物。为产生诱导酶或合成有关的中间代谢物，就需要有一段适应期，于是出现了生长的延滞期。,出现延滞期的原因？,影响延滞期长短的因素 菌种接种龄 接种量 培养基成分,在工业发酵和科研中通常采取一定的措施缩短延滞期：,通过遗传学方法改变种的遗传特性使迟缓期缩短；利用对数生长期的细胞作为“种子”；尽量使接种前后所使用的培养基组成不要相差太大；适当扩大接种量等方式缩短迟缓期，克服不良的影响。,（二）指数期（exponentialphase）,又称为对数期，是指生长曲线中紧接延滞期的一个细胞以几何级数速度分裂的一段时期。特点：生长速率常数R最大，因而细胞每分裂一次所需的代时G或原生质增加一倍所需的倍增时间最短；细胞进行平衡生长，菌体内各种成分最为均匀；酶系活跃，代谢旺盛。,繁殖代数（n）,繁殖代数 n=3.322(lgx2lgx1),1 2=21 2 4=22 4 8=23 8 16=2416=124.2n x2=x1 2nlg x2=lg x1+n lg2n=（lg x2 lg x1）/lg2=3.322(lg x2 lg x1),生长速率常数（R）,代时（G）,例：设大肠杆菌在接种时的细胞浓度为100个/mL，经过400min的培养细胞浓度增至10亿个/mL，求该菌的繁殖代数和世代时间。解：n=3.322(lg x 2 lg x1)=3.322(lg 109 lg102)=23.2 G=1/R=(t1 t2)/3.322(lg x 2 lg x1)=17.3,影响指数期微生物代时的因素,菌种 营养成分 营养物浓度 培养温度,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称为生长因子。,大肠杆菌：12.5-17min枯草芽孢杆菌：26-32min嗜热乳杆菌：66-87min结核分枝杆菌：792-932min梅毒密螺旋体：1980min,大肠杆菌：牛奶 12.5min 肉汤 17min产气肠杆菌：肉汤或牛奶 16-18min 组合 29-44min乳酸链球菌：牛奶 26min 乳糖肉汤 48min,对数生长期的细菌个体形态、化学组成和生理特性等均较一致，代谢旺盛、生长迅速、代时稳定，所以是研究微生物基本代谢的良好材料，也是增殖噬菌体的最适宿主。对数生长期的细菌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。,（三）稳定期（stationaryphase）,特点生长速率常数R等于0菌体产量达到了最高点 菌体产量与营养物质的消耗间呈现出一定的比例 关系，即，生长产量常数Y,又称为恒定期或者最高生长期。,稳定期到来的原因,营养物尤其是生长限制因子的耗尽；营养物的比例失调，例如CN比值不合适等；酸、醇、毒素或H2O2等有害代谢产物的累积；pH、氧化还原势等物化条件越来越不适宜。,稳定期的细胞行为,细胞开始贮存糖原、异染颗粒和脂肪等贮藏物；多数芽孢杆菌在这时开始形成芽孢；有的微生物在稳定期时还开始合成抗生素等次生代谢产物；是乳酸等发酵生产的最佳收获期。,获得更多的菌体物质或代谢产物采取措施：,补充营养物质或取走代谢产物或改善培养条件，如对好氧菌进行通气、搅拌或振荡等。,（四）衰亡期（declinephase或deathphase）,个体死亡的速度超过新生的速度，因此，整个群体就呈现出负生长（R为负值）现象：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、外肽酶或抗生素等。细胞呈现多种形态，有时产生畸形，细胞大小悬殊，有些革兰氏染色反应阳性菌变成阴性反应等。,特点：细胞形态多样，例如会产生很多膨大、不规则的 退化形态；有的微生物因蛋白水解酶活力的增强就发生自溶（autolysis）；有的微生物在这时产生或释放对人类有用的抗生 素等次生代谢产物；在芽孢杆菌中，芽孢释放往往也发生在这一时期,三、微生物的连续培养,连续培养：又称开放培养，当微生物以单批培养的方式培养到指数期的后期时，一方面以一定速度连续流入新鲜培养基和通入无菌空气，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。于是容器内的培养物就可达到动态平衡，其中的微生物可长期保持在指数期的平衡生长状态和衡定的生长速率上，就形成了连续生长。,连续培养器,连续培养的基本原则：微生物培养过程中不断的补充营养物质和以同样的速率移出培养物。,恒浊器（turbidostat）,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器，可达到恒密度的目的，使微生物在最高生长速率下生长。为了获得大量菌体或与菌体生长相平行的某些代谢产物如乳酸、乙醇时，都可以利用恒浊器。,通过连续培养装置中的光电系统控制培养液中菌体浓度恒定、使细菌生长连续进行的一种培养方式。,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,恒化器（chemostat）,一种设法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条件下进行生长繁殖的一种连续培养装置,又称为恒组成连续培养。通过控制某一种营养物的浓度，使其始终成为生长限制因子，控制生长速率；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。,生长速率的控制因子：一般是氨基酸、氨和铵盐等氮源，或是葡萄糖、麦芽糖等碳源或者是无机盐，生长因子等物质。恒化器连续培养通常用于微生物学的研究工作：从遗传学角度，允许作长时间的细菌培养而从中分离不同的变种；从生理学角度，能观察细菌在不同生活条件下的变化；从生态学角度，也是研究自然条件下微生物生态体系比较理想的实验模型。,恒化器与恒浊器的比较,单级连续培养器,如果某微生物代谢产物的产生速率与菌体生长速率相平行，就可以采用单级恒浊器来进行研究或生产。,多级连续培养,如果要生产的恰恰是与菌体生长不平行的那些发酵产物，例如丙酮、丁醇等时，就应根据两者的产生规律，设计与其相适应的多级连续培养装置（各级间相互串联）。,例：丙酮丁醇梭菌的丙酮丁醇发酵菌体生长期：37，时间较短，只要产菌体；产物合成期：33，时间较长，只要产溶剂 丙酮、丁醇；两级连续发酵罐：第一级：37，pH4.3，培养液稀释率0.125/h;第二级：33，pH4.3，培养液稀释率0.04/h 两级串联,连续发酵的优点,高效，它简化了装料、灭菌、出料、清洗发酵罐等许多单元操作，从而减少了非生产时间和提高了设备的利用率；自控，便于利用各种仪表进行自动控制；产品质量较稳定；节约了大量动力、人力、水和蒸汽，且使水、汽、电的负荷均匀合理。,连续培养的缺点,最主要的是菌种容易退化；其次是易遭杂菌污染；营养物利用率一般低与单批培养。,四、微生物的高密度培养,有时也称高密度发酵，一般是指微生物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。方法：选取最佳培养基成分和各成分含量；补料；提高溶氧量的浓度；防止有害代谢产物的生成。,第三节影响微生物生长的主要因素,影响因素：,氧,温 度,PH 值,（一）温度,生长温度的三基点 最低生长温度、最适生长温度和最高生长温度,温度对微生物生长的影响是通过影响微生物细胞内的生物化学反应而实现。,“最适生长温度”，其意义是某菌分裂代时最短或生长速率最高时的培养温度。最适生长温度不一定是一切代谢活动的最适温度。例：乳酸链球菌 34 繁殖速度最快 25-30 细胞产量最高 40 发酵速度最快 30 乳酸产量最高,青霉素的变温培养：30 25 20 25 0h 5h 40h 125h 165h致死温度,低温微生物：嗜冷微生物 专性嗜冷微生物 15 兼性嗜冷微生物 20 中温微生物：20-40 室温性微生物 20-25 体温性微生物 35-40 高温型微生物：嗜热微生物 45-50,专性好氧菌：需O2（20%），呼吸链，受体O2，有SOD 和过氧化氢酶；绝大多数微生物属于此类；兼性厌氧菌：需O2，呼吸链，呼吸，SOD和过氧化氢酶；无O2，发酵或无氧呼吸；微好氧菌：低O2（2-1O），呼吸链，受体O2，有 SOD和过氧化氢酶；耐氧菌：不需O2（2），无呼吸链，发酵，有SOD 和过氧化物酶；厌氧菌：厌O2，无O2产能，无SOD和过氧化氢酶。,（二）氧气,自由基是一种强氧化剂，它与生物大分子互相作用，可导致产生生物分子自由基，从而对机体产生损伤或突变作用，直至死亡。氧之所以对专性厌氧微生物以外的其他四种类型微生物不产生致死作用，是因为它们具有超氧物歧化酶，可催化起氧化基化合物分解，最终分解成水。,对于好氧微生物虽然可以通过好氧呼吸产生更多的能量，满足机体的生长需要，但另一方面，氧对一切生物都会使其产生有毒害作用的代谢产物，如超氧基化合物与H2O2，这两种代谢产物互相作用还会产生毒性很强的自由基OH.。,厌氧菌的氧毒害机制,1971年McCord和Fridovich提出SOD的学说 他们认为，厌氧菌因缺乏SOD，故易被生物体内产生的超氧阴离子自由基（O2-.）毒害致死。,(三)、PH,引起膜电荷的变化，进而影响微生物对营养物质的吸收；影响代谢过程中酶的活性；改变生长环境中营养物质的可给性和有害物质的毒性。,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。,微生物作为一个总体来说，其生长的pH范围极广，绝大多数种类都生长在pH59之间。嗜碱微生物 耐碱微生物 嗜酸微生物 耐酸微生物,同一微生物在其不同的生长阶段和不同的生理、生化过程中，也有不同的最适pH要求。例1：黑曲霉发酵蔗糖 pH 2-3 柠檬酸为主 少量草酸 pH 7 草酸为主 少量柠檬酸例2：酵母菌乙醇发酵 pH 4.5-5.0 乙醇 无甘油和醋酸 pH 8 乙醇，甘油和醋酸,微生物内环境中的pH相当稳定，一般都接近中性。这样，就免除了DNA、ATP和叶绿素等重要成分被酸破坏，或RNA、磷脂类等被碱破坏。,微生物对外界环境pH的改变,调节pH的方法,第四节 微生物培养法概论,良好的微生物培养装置的基本条件：按照微生物的生长规律进行科学的设计，能在提供丰富而均匀营养物质的基础上，保证微生物获得适宜的温度和良好的通气等物化条件和防止杂菌污染等。,从少量培养发展到大规模培养；从浅层培养发展到厚层（固体）或深层（液体）培养；从以固体培养技术为主发展到以液体培养技术为主；从静止式液体培养发展到通气搅拌式的液体培养；从单批培养发展到连续培养以至多级连续培养；从利用分散的微生物细胞发展到利用固定化的细胞集团；从单纯利用微生物细胞到大量培养、利用高等动、植物细胞；从单菌发酵发展到混菌发酵；从利用野生菌种发展到利用变异株以及“工程菌”，等等。,微生物培养技术的发展,实验室培养法,（一）固体培养 1好氧菌：试管斜面、培养皿平板及较大型的克氏扁平、茄子瓶等的平板培养方法。2厌氧菌：（1）高层琼脂柱（2）Hungate滚管技术（3）厌氧培养皿（4）厌氧罐（5）厌氧手套箱,Hungate滚管技术,其主要原理是利用除氧铜柱来制备高纯氮，并用高纯氮驱除小环境中的空气，使培养基的配制、分装、灭菌和贮存，以及菌种的接种、培养、观察、分离、移种和保藏等过程始终处于高度无氧条件下，从而保证了这类严格厌氧菌的存活。,Gas-pak法,厌氧罐,厌氧手套箱法,又称厌氧室法,自制厌氧罐法,（二）液体培养 1好氧菌的培养 微生物只能利用溶于水中的氧，保证在培养液中有较高的溶解氧浓度就显得特别重要；对好氧菌来说，生长的限制因子几乎总是氧的供应。,增加溶解氧浓度的措施,浅层液体培养；利用往复式或旋转式摇床（shaker）对三角瓶培养物作振荡培养；在深层液体培养器的底部通入加压空气，并用气体分布器使其以小气泡形式均匀喷出；对培养液进行机械搅拌，并在培养器的壁上设置阻挡装置。,实验室进行好氧菌培养的方法：（1）试管液体培养（2）三角瓶浅层培养（3）摇瓶培养（4）台式发酵罐,2厌氧菌的培养 在实验室中，采用加有有机还原剂（如巯基乙酸、半胱氨酸、维生素C或庖肉等）或无机还原剂（铁丝等）的深层液体培养基，并在其上封以凡士林-石蜡层。如果能将其放入前述的厌氧罐或厌氧手套箱中培养，则效果将会更好。,二、生产实践中的微生物培养装置,（一）固体培养 1好氧菌的曲法培养,2厌氧的堆积培养法,在生产实践上，好氧菌的固体培养方法都是将接过种的固体基质薄薄地摊铺在容器表面，这样，既可使微生物获得充分的氧气，又可让微生物在生长过程中产生的热量及时释放，这就是曲法培养的基本原理。,1好氧菌的培养（1）浅盘培养（2）利用发酵罐作深层液体培养,（二）液体培养,2厌氧菌大规模的液体培养 迄今为止，能作大规模液体培养的厌氧菌仅局限于Clostridiumaceto-butylicum（丙酮丁醇梭菌）的丙酮丁醇发酵一种。,第五节有害微生物的控制,一、几个基本概念,（一）灭菌 采用强烈的理化因素使物体内外部的一切微生物永远丧失其生长繁殖能力的措施。（二）消毒 采用一种较温和的理化因素，仅杀死物体表面或内部一部分对人或动、植物有害的病原菌，而以被消毒的对象基本无害的措施。（三）防腐 利用某种理化因素完全抑制霉腐微生物的生长和繁殖，即通过制菌作用防止食品、生物制品等对象发生霉腐的措施。,（四）化疗 利用具有高度选择力即对病原菌具高度毒力而对其宿主基本无毒的化学物质来抑制宿主体内病原微生物的生长繁殖，借以达到治疗该宿主传染病的一种措施。,防腐（antisepsis）低温：4以下的各种低温（O、-20、-70、-196等）缺氧:抽真空、充氮或CO2、加入除氧剂干燥：晒干、烘干、红外干燥或密封加入除湿剂 高渗：盐腌 糖渍等措施高酸度：高酸度-泡菜-乳酸高醇度：白酒或黄酒浸泡防腐剂：酱油中常以苯甲酸来防腐；食品和饲料可加入二甲基延胡索酸（DMF）来防腐 化妆品中用山梨醇、脱氢醋酸等,二、物理杀菌因素的代表高温,能作为物理杀菌因素的种类很多，例如高温、辐射、超声波和激光等，最常用的为高温。,高温杀菌原理,高温的致死作用，主要是由于它使微生物的蛋白质和核酸等重要生物高分子发生变性、破坏，例如它可使酶蛋白变性、活力丧失，核酸发生脱氨、脱嘌呤或降解以及破坏细胞膜上的类脂质成分等。,（一）、高温杀菌作用的种类,湿热灭菌要比干热灭菌更有效，这一方面是由于湿热易于传递热量，另一方面是由于湿热更易破坏保持蛋白质稳定性的氢键等结构，从而加速其变性。,1、干热灭菌,火焰灼烧烘箱内热空气灭菌,干热灭菌,温度：150-170；时间：1-2h对象：金属器械、玻璃器皿等,2、.湿热灭菌,、常压法,巴氏灭菌法煮沸消毒法间歇灭菌法,、加压法,常规高压蒸汽灭菌法连续加压蒸汽灭菌法,高温对牛奶及其热敏感物质不适宜，因为高热破坏了食品的营养与风味。,具体方法,低温维持法(LTH)：只要在63下维持30min,高温瞬时法(HTST)：只要在72下维持15s,超高温法：只要在135-150下维持2-6s,巴氏消毒法,将待消毒物品如注射器、金属用具、解剖用具等在水中煮沸15min或更长时间，以杀死细菌或其他微生物的营养体和少部分的芽孢或孢子。,煮沸消毒法,如果在水中适当加1碳酸钠或2一5的石炭酸则杀菌效果更好。,对于某些培养基，由于高压蒸汽灭菌会破坏某些营养成分，可用间隙灭菌法灭菌，即流通蒸汽(或蒸煮)反复灭菌几次。常压下100处理15-30min。,间隙灭菌法,例如第一次蒸煮后杀死微生物营养体，冷却，培养过夜，孢子萌发，又第二次蒸煮，杀死营养体。这样反复2-3次就可以完全杀死营养体和芽孢，也可保持某些营养物质不被破坏。,高压蒸汽灭菌法,又称为常规加压灭菌法。高压蒸汽灭菌锅。通常情况下采用1Kg/cm2（15磅/英寸2）的蒸气压，温度121处理15-30min。,发酵生产中使用，让培养基在管道的流动过程中快速升温、维持和冷却，然后流进发酵罐。135-140下维持5-15秒。,连续加压蒸汽灭菌法,优点：有效地减少营养成分的破坏；所用总的时间减少，提高发酵罐的利用率；蒸汽负荷均匀，提高了锅炉的利用率；适于自动化操作，降低了劳动强度。,衡量灭菌效果的指标,热死时间(themal death time)：即在一定温度下杀死所有某一浓度微生物所需要的时间。热死温度(themal death point)：即在一定的时间内，杀死某一浓度微生物所需要的最低温度。,（二）影响加压蒸汽灭菌效果的因素,（1）灭菌物体含菌量的影响（2）灭菌锅内空气排除程度的影响（3）灭菌对象pH的影响（4）灭菌对象的体积（5）加热与散热速度,检验空气排尽的方法：灭菌锅同时装有压力表和温度计；将蒸汽引入深层冷水中，只有“扑扑”声；锅中加入芽孢杆菌，灭菌后检测；加入适当熔点的固体试剂，灭菌后观察融化状态。,（三）高温对培养基成分的有害影响及其防止,消除有害影响的措施,（1）采用特殊加热灭菌法：分别灭菌、低压灭菌、间歇灭菌或连续加压灭菌（2）过滤除菌法：滤器（3）其他方法：金属螯合剂（0.01%EDTA或 NTA）气体灭菌,过滤作用,不耐热的液体培养基的灭菌,辐射灭菌(radiation Sterilization),辐射灭菌是利用电磁辐射产生的电磁波杀死大多数物质上的微生物的一种有效力法。,辐射巴斯德消毒或冷消毒,微波:通过热产生杀死微生物的作用；紫外线(UV):使DNA分子中相邻的嘧啶形成嘧啶二聚体，抑制DNA复制与转录等功能，杀死微生物；X射线和y射线:使其他物质氧化或产生自由基(OH、H)破坏和改变生物大分子的结构，以抑制或杀死微生物。,三、化学杀菌剂、消毒剂或治疗剂,3个指标,最低抑制浓度（minimum inhibitory concentration,MIC)是评定某化学药物药效强弱的指标，是指在一定条件下，某化学药物抑制特定微生物的最低浓度。半致死剂量（50%lethal dose,LD50)是评定某化学药物毒性强弱的指标，是指在一定条件下，某化学药物杀死50%实验动物时的剂量。最低致死剂量（minimum lethal dose,MLD）是评定某化学药物毒性强弱的另一指标，是指在 一定条件下，某化学药物杀死100%实验动物的最低剂量。,（一）表面消毒剂,指对一切活细胞都有毒性，不能用作活细胞内的化学治疗用的化学药剂。石炭酸系数 在一定时间内被试药剂能杀死全部供试菌的最高稀释度与达到同效的石炭酸的最高稀释度的比率。一般规定处理时间为10分钟，而供试菌定为Salmonella typhi（伤寒沙门氏菌）。,（二）、化学治疗剂,概念：能直接干扰病原微生物的生长繁殖并可用于治疗感染性疾病的化学药物。能选择性地作用于病原微生物新陈代谢的某个环节，使其生长受到抑制或者致死。抗代谢物抗生素,抗代谢物(Antimetabolite),有些化合物在结构上与生物体所必需的代谢物很相似，以至可以和特定的酶结合，从而阻碍了酶的功能，干扰了代谢的正常进行，这些物质称为抗代谢物。,叶酸对抗物（磺胺）、嘌呤对抗物（6-巯基嘌呤）、苯丙氨酸对抗物（对氟苯丙氨酸）、尿嘧啶对抗物（5-氟尿嘧啶）、胸腺嘧啶对抗物（5-溴胸腺嘧啶）,抗代谢药物的作用机理：竞争性的拮抗作用，例如磺胺；假冒正常代谢物参与合成出无正常生理功能的假产物，例如8-重氮鸟嘌呤；与终产物结构类似，可反馈调节正常代谢调节机制，例如6-巯基腺嘌呤。,抗代谢药物的代表磺胺类药物,法国的Trefouel和英国的Fuller等人认为“百浪多息”在体内可转化为具有制菌活性的磺胺 磺胺是在青霉素应用前治疗许多细菌性传染病的最有效化学治疗剂。尤其在治疗溶血链球菌、肺炎链球菌，痢疾志贺氏菌以及金黄色葡萄球菌等引起的各种传染病中，效果更为显著。磺胺的衍生物效果更强，例：甲基苄氨嘧啶（TMP）,磺胺的作用机制,磺胺的结构与细菌的生长因子对氨基苯甲酸（PABA）高度相似，因而两者发生了竞争性拮抗作用，而PABA是叶酸的一个组分。,磺胺的抑菌机制：,不少细菌要求外界提供PABA作为生长因子以合成其代谢中所必不可少的叶酸的合成。人类因为没有二氢蝶酸合成酶等酶，故必须在营养物中直接提供四氢叶酸，因而对二氢蝶酸合成酶的竞争性抑制剂磺胺不敏感。,（三）抗生素,抗生素是一类最重要的化学治疗剂。目前可以认为：抗生素是生物在其生命活动过程中产生的一种次生代谢产物或其人工衍生物，它们在很低浓度时就能抑制或影响它种生物的生命活动，因而可用作优良的化学治疗剂。,作用机制,抑制细菌细胞壁合成,影响细胞质膜的功能,作用于呼吸链以干扰氧化磷酸化,抑制蛋白质和核酸合成,细菌抗药性的产生,产生了能使药物失去活性的酶；细胞质膜透性改变，使抗生素不进入细胞或进入细 胞后被细胞主动排出；药物作用靶位发生改变；形成“救护途径”。,应用抗生素注意：,第一次使用的药物剂量要足；避免在一个时期或长期多次使用同种抗生素；不同的抗生素(或与其他药物)混合使用；对现有抗生素进行改造；半合成抗生素：半合成青霉素-氨苄青霉素筛选新的更有效的抗生素。,生物药物素：在筛选抗生素基础上发展起来的、比抗生素疗效更为广泛的生理活性产物如酶抑制剂、免疫调节剂、受体拮抗剂和抗氧化剂等微生物的其他次生代谢产物。,重点,概念：同步生长、连续培养、灭菌、消毒、防腐、化疗、表面消毒剂、石炭酸系数、抗代谢物；典型生长曲线；恒浊连续培养与恒化连续培养；生长温度三基点；五类与氧相关的微生物；pH的调节；高温灭菌的分类、原理；影响加压蒸汽灭菌的因素；高温对培养基成分的影响及其防止；磺酸类药物的抑菌机理；抗生素及其原理，抗药性的产生与防止。,