微生物学ppt课件第八章生长与环境条.ppt

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1、第八章 微生物生长与环境条件,微生物纯培养,微生物纯培养群体生长规律,微生物的生活环境,微生物生长繁殖的控制,微生物纯培养,一、微生物纯培养的概念,实验室条件下，由一个微生物细胞或一种细胞群繁殖得到的后代。,微生物纯培养,二、微生物纯培养技术,纯培养基本步骤：,(2)培养,(1)分离,微生物纯培养,二、微生物纯培养技术,1、稀释平板分离法：倾注平板法和涂布平板法。基本过程：（1）梯度稀释过程；（2）分离培养过程,涂布,倾注,梯 度 稀 释 过 程,10-1,10-2,10-3,10-4,10-5,10-6,微生物纯培养,二、微生物纯培养技术,4)操作要点：无菌操作,稀释平板分离法使用过程中的几

2、个问题,1)梯度稀释度的确定：需分离微生物在样品中的数量,2)选择菌落接种的依据：a、菌落特征；b、菌体的特征,3)微生物纯培养的标准：菌落特征一致性,2、单细胞挑取法：从待分离材料中挑取一个细胞来培养，从而获得纯培养的过程。,微生物纯培养,二、微生物纯培养技术,3、平皿划线法 用接种环沾少许待分离的材料，在培养基表面进行多次平行划线，使微生物细胞分开生长以获得微生物纯培养的过程。,微生物纯培养,二、微生物纯培养技术,微生物纯培养,三、目标微生物纯培养筛选的基本思路,、待分离样品的确定,、培养基的选择,、纯化过程环境条件的控制（温度、空气、P、抑制剂）,（一）纯培养的保存试管斜面培养基低温、干

3、燥、隔绝空气,微生物纯培养,四、纯培养的保存与复壮,1、灭菌彻底2、棉塞大小要合适 3、无菌操作,保存过程的注意点：防止杂菌污染。,（二）纯培养的衰退与复壮,微生物纯培养,四、纯培养的保存与复壮,微生物纯培养群体生长规律,微生物生长的指标(生物量的测定),细胞群体数量的增加细胞群体总重量增加,从群体水平上衡量(间接的测定方法),一、微生物生长量的测定,微生物纯培养群体生长规律,微生物生长量的测定,微生物数量的测定,显微镜直接计数法稀释平板计数法最大概率法比浊法,称重法含N量测定法DNA含量测定法ATP含量测定法代谢活性法,微生物重量的测定,(一)微生物数量的测定 1、显微镜直接计数法 使用细菌

4、计数板或血球计数板在显微镜下直接计数。优点：操作简便，计数直观。,一、微生物生长量的测定,微生物纯培养群体生长规律,(一)微生物数量的测定 2、稀释平板计数法 对样品稀释培养，据形成的菌落数计数。优点：传统计数方法。对设备要求不高。,一、微生物生长量的测定,微生物纯培养群体生长规律,10-3,10-5,10-4,10-6,(一)微生物数量的测定、比浊计数法根据细菌悬浮液的吸光度测定其数量。优点：简便，直接。,一、微生物生长量的测定,微生物纯培养群体生长规律,(二)微生物重量的测定 1、称重法 用离心或过滤的方法将菌体从培养基中分离、冼净，称湿重或干重。优 点：简单可靠。,一、微生物生长量的测定

5、,微生物纯培养群体生长规律,在活性污泥法中采用的指标：（1）混合液悬浮固体(MLSS)（粗放测定）污泥干燥-称重(W1)（2）挥发性悬浮固体(MLVSS)（相对准确）上述已称重污泥-马福炉(500度2小时)-冷却-称重(W2),(二)微生物重量的测定 2、含氮量测定法 根据样品中菌体蛋白质含量计算微生物重量的方法。,一、微生物生长量的测定,微生物纯培养群体生长规律,原理：（1）微生物蛋白质含量稳定（2）氮是蛋白质的稳定成分(蛋白质量=6.25总含N量),优点：测定准确。,二、细菌分批培养群体生长规律,微生物纯培养群体生长规律,分批培养：将少量的细菌接种到一定体积的液体培养基中，在适宜的条件下培

6、养，最后一次性收获的过程。,生长曲线：细菌在新的适宜的环境中生长、繁殖、衰老、死亡的动态变化。,根据细菌生长繁殖速率将生长曲线分四个阶段：,微生物纯培养群体生长规律,缓慢期 对数期 稳定期 衰亡期,二、细菌分批培养群体生长规律,微生物纯培养群体生长规律,缓慢期（延迟期、滞留适应期）,滞留适应期,二、细菌分批培养群体生长规律,特 点：分裂迟缓、代谢活跃。,产生原因：,（2）细胞分裂必需因子的缺乏,（1）接种时的机械损伤引,微生物纯培养群体生长规律,缓慢期（延迟期、滞留适应期）,4、菌株的遗传性,滞留适应期,二、细菌分批培养群体生长规律,研究滞留适期长短的意义？,影响滞留适应期长短的因素,1、培养

7、基成分,2、接种物菌龄,3、接种量,微生物纯培养群体生长规律,对数期（指数生长期）,特点：（1）代谢活性强（2）世代时短而稳定,对数生长期,二、细菌分批培养群体生长规律,微生物纯培养群体生长规律,对数期（指数生长期）,对数生长期,二、细菌分批培养群体生长规律,见教材P93,Nt=2n N0n=3.33(lgNt-lgN0)G=t/n=0.301t/(lgNt-lgN0)n繁殖代数 G世代时(每繁殖一代所需的时间)N0对数生长期开始微生物数量 Nt对数生长期经过时间t后微生物数量,微生物纯培养群体生长规律,稳定期（最高生长量期）,最高生长量期,特 点：1、细菌数量增加率为0。2、部分细菌大量积累

8、代谢产物。,细菌数量增加率为0的原因?,二、细菌分批培养群体生长规律,微生物纯培养群体生长规律,衰亡期,特 点：菌体活性降低、大量死亡；细胞畸变、自溶 革兰氏染色不稳定,衰亡期,二、细菌分批培养群体生长规律,什么时期菌体代谢产物最多,什么时期细菌细胞代谢活性最强,什么时候细菌细胞总数最多,什么时期细菌细胞生长速度最快,什么时期世代时间短而稳定,对数生长期,最高生长量,最高生长量,对数生长期,对数生长期,微生物纯培养群体生长规律,小 结,二、细菌分批培养群体生长规律,微生物纯培养群体生长规律,三、连续培养,以一定流速输入新鲜培养液并流出培养物，确保流出的老菌数等于新增殖数，使培养保持对数生长的过

9、程。,优 点：一定生理状态实验材料 提高工业生产效益,保持细菌培养液浊度,恒浊培养,微生物纯培养群体生长规律,三、连续培养,保持细菌培养液营养物质浓度,恒化培养,分批培养与连续培养特征的比较,微生物纯培养群体生长规律,相同点：群体培养特征,不同点：分批培养：经历四个时期 连续培养：理论上,对数生长期,微生物纯培养群体生长规律,三、同步培养,通过诱导或选择，使所有细胞处于同一生长阶段。,2、选择法：滤膜过滤,1、诱导法：控制温度、培养基成分等,获得同步培养的方法,硝酸纤维薄膜法,同步培养生长曲线特点,微生物纯培养群体生长规律,三、同步培养,群体生长是一次性跳跃过程,维持的代数1-2代（？）,微生

10、物的生活环境,极端环境条件对微生物的影响 死 亡,微生物的生活环境,一、温度,1、温度对微生物生长的影响,微生物的生活环境,2、高温灭菌,一、温度,高温灭菌,湿热灭菌,干热灭菌：干燥条件，160维持1-2h。,高压蒸汽灭菌法：密闭条件下，水加热蒸发形成高压 的同时产生高温。利用高温杀死菌。,巴斯德消毒法：采用60-70的温度处理15-30min 的消毒方法。,1.高温灭菌,高压蒸汽灭菌法,高压蒸汽灭菌的温度越高，微生物死亡越快。通常情况下温度为121.3。,衡量灭菌效果的指标,致死温度：即在10分钟内杀死某种微生物的高温界限。热致死时间：即在一定温度下杀死所有某一浓度微生物所需要的时间,干热灭

11、菌,烘箱内热空气灭菌火焰灼烧,干热灭菌,温度：150-170；时间：1-2h对象：金属器械、玻璃器皿等,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,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，,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23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。,高温对牛奶及其热敏感物

12、质不适宜，因为高热破坏了食品的营养与风味。,巴氏消毒法,具体方法,低温维持法：只要在63下维持30min,高温瞬时法：只要在72下维持15s,超高温法：只要在135-150下维持2-6s,微生物的生活环境,3、低温保藏,一、温度,菌种保存（试管斜面或孢子砂土管）,食品保藏,微生物的生活环境,二、氧化还原电位(Eh),好气性微生物 Eh0.1V，而以为宜兼性厌气微生物Eh0.1v行好气呼吸厌气性微生物Eh值0.1V以下,微生物的生活环境,三、水分,1、水分对微生物生长的影响：细菌最适水的活度值：酵母菌最适水的活度值：霉菌最适水的活度值：0.80,2、应用：干燥法保存物品 食品的冷冻干燥,水的活度

13、小于时休眠、部分出现细胞脱水、蛋白质变性(多数微生物),微生物的生活环境,三、辐 射,辐射：能量通过空间传递的一种物理现象。,1、可见光：（400nm800nm）对微生物的作用：,光氧化作用：有氧条件下，光线被细胞内色素吸收，使酶或其它敏感成分失活引起的微生物死亡。,（3）光氧化作用。,（1）能源,（2）刺激担子菌子实体形成,2、紫外线：杀菌波长范围：240300nm 杀菌力最强范围：255265nm,微生物的生活环境,三、辐 射,紫外线杀菌特点：穿透力弱，用作表面消毒或空气灭菌,3、电离辐射,微生物的生活环境,三、辐 射,高能电磁波照射后发生的电离作用。,电离辐射对微生物的作用：,粮食、果蔬

14、、畜禽产品、饮料以及卫生材料杀菌处理,低剂量(500伦琴)：促进生长、诱发变异,高剂量（10万伦琴）：杀菌作用,实际应用：,（X射线、射线等）,微生物的生活环境,四、化学药物,1、重金属盐类,杀菌机理：,杀菌机理：与带阴电荷的菌体蛋白质结合使其变性（Hg、Ag盐，与细菌酶蛋白的巯基结合）,2、有机化合物（酚、醇、醛）,蛋白质变性,损伤细胞壁和膜,抑制酶系统(脱氢酶、氧化酶等)；,微生物的生活环境,四、化学药物,杀菌机理：漂白粉Ca(OCl)2及氯气：产生次氯酸盐和原子氧；碘：与酶分子中的酪氨酸结合。,3、氧化剂（高锰酸钾、过氧化氢、过氧乙酸）,4、卤素（Cl、I常见）,具有降低表面张力效应的物

15、质。,微生物的生活环境,四、化学药物,直接干扰病原微生物的生长繁殖并用于治疗感染性疾病的化学药物。（选择性的杀菌或抑菌）,5、表面活性剂（新洁尔灭、消毒宁等）,杀菌机理：影响细胞生长、分裂,6、化学治疗剂,抑制叶酸合成 如：磺胺类药物等。,杀菌机理：,抑制蛋白质合成 如：链霉素，红霉素、四环素、氯霉素等,抑制肽聚糖合成 如：青霉素，万古霉素等。,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，能防止或抑制微生物生长的一种措施,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,灭菌(sterilizat

16、ion)：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,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成病受细胞进行治疗，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。,二、控制微生物的化学物质,1抗微生物剂,抗微生物剂(antimicrobial agcnt)是一类能够杀死微生物或抑制微生物生长的化学物质,根据它们抗微生物的特性可分为：,抑菌剂,杀菌剂,溶菌剂,机理是这类物质结合到核糖体上抑制蛋白质合成，导致生长停止，由于它们同核糖体结合不紧，它们在浓度降低时又会游离出来，核糖体合成蛋白质的能力

17、恢复，使生长恢复,它们是紧紧地结合到细胞的作用靶上，即使在浓度降低时也不能游离出来，因此生长不能恢复,能抑制细胞壁合成或损伤细胞质膜,抗微生物剂通常又将它们分为,消毒剂：可杀死微生物，通常用于非生物材料的灭菌或消毒。,防腐剂：能杀死微生物或抑制其生长，但对人及动物的体表组 织无毒性或毒性低，可作为外用抗微生物药物。,HgCl2、CuSO4、碘液、氯气、乙烯氧化物、甲醛剂、臭氧,有机汞、0.1%-1硝酸银、碘液、70%乙醇、3过氧化氢,2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

18、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）,磺胺药物是最早发现，也是最常见的化学疗剂，抗菌谱广，能治疗多种传染性疾病。,大多数革兰氏阳性细菌（如肺炎球菌、溶血性链球菌等）某些革兰氏阴性细菌（如痢疾杆菌、脑膜炎球菌、流感杆菌等）对放线菌也有一定的作用。,作用机理：磺胺是叶酸组成部分对氨基苯甲酸的结构类似物,磺胺的抑菌作用是因为很多细菌需要自己合成叶酸而生长。,磺胺对人体细胞无毒性，因为人缺乏从对氨基苯甲酸合成叶酸的相关酶-二氢叶酸合成酶，不能用外界提供的对氨基苯甲酸自行合成叶酸，

19、而必须直接利用叶酸为生长因子进行生长。,3抗生素,抗生素(Antibiotic)是由某些生物合成或半合成的一类次级代谢产物或衍生物，它们在很低浓度时就能抑制或影响它种生物的生命活动，如杀死微生物或抑制其生长。,(1)概念,自本世纪40年代以来，已找到上万种新抗生素，合成了近10万种半合成抗生素，但其中在临床上常用的仅几十种。,(2)作用机制,抑制细菌细胞壁合成,破坏细胞质膜,作用于呼吸链以干扰氧化磷酸化,抑制蛋白质和核酸合成,(3)细菌抗药性的产生,抗性菌株特点：,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；药物作用靶改变；合成了修饰抗生素的酶；抗性菌株发生遗传变异，导致

20、合成新的多聚体，以取 代或部分取原来的多聚体；,(4)应用抗生素注意,(1)第一次使用的药物剂量要足；(2)避免在一个时期或长期多次使用同种抗生素；(3)不同的抗生素(或与其他药物)混合使用；(4)对现有抗生素进行改造；(5)筛选新的更有效的抗生素；,三、控制微生物的物理因素,温度,辐射作用,过滤,渗透压,干燥,超声波,高温灭菌,1、温度,高温灭菌,湿热灭菌,干热灭菌：干燥条件，160维持1-2h。,高压蒸汽灭菌法：密闭条件下，水加热蒸发形成高压 的同时产生高温。利用高温杀死菌。,巴斯德消毒法：采用60-70的温度处理15-30min 的消毒方法。,2辐射作用(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。,电磁波:,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。,3过滤作用,不耐热的液体培养基的灭菌,