微生物的類(lèi)群與微生物的代謝.pptVIP

第三章微生物的類(lèi)群與微生物的代謝,個(gè)體生長(zhǎng) 個(gè)體繁殖 群體生長(zhǎng) 群體生長(zhǎng) 個(gè)體生長(zhǎng) 個(gè)體繁殖,第一節(jié) 微生物生長(zhǎng)的研究方法,一、微生物的培養(yǎng)方法 固體培養(yǎng)法 好氧培養(yǎng) 搖瓶培養(yǎng) 液體培養(yǎng)法 獲得單細(xì)胞 發(fā)酵罐 （純培養(yǎng)） 厭氧培養(yǎng)（厭氧罐技術(shù)、Hungate滾管 技術(shù)、厭氧手套箱技術(shù)）,二、微生物的同步生長(zhǎng)及同步培養(yǎng)方法,同步培養(yǎng)法：使培養(yǎng)基中所有微生物細(xì)胞處于相同的 生長(zhǎng)階段的培養(yǎng)方法。 同步生長(zhǎng)：培養(yǎng)物中所有的微生物細(xì)胞都處于同一生 長(zhǎng)階段，并能同時(shí)分裂的生長(zhǎng)方式。,同步培養(yǎng)的方法： 誘導(dǎo)法：采用物理、化學(xué)因子使微生物細(xì)胞進(jìn)行到某 個(gè)生長(zhǎng)階段而停下來(lái)，然后再去處該因子，以達(dá)到誘導(dǎo) 微生物細(xì)胞同步生長(zhǎng)的目的。 選擇法：膜過(guò)濾和密度梯度離心法。,三、微生物生長(zhǎng)繁殖的測(cè)定方法,（一）測(cè)生長(zhǎng)量 測(cè)體積（離心） 1.直接法 離心法（單細(xì)胞微生物） 稱(chēng)干重 過(guò)濾法（絲狀微生物）,比濁法（分光光度計(jì)） 2.間接法 含氮量 生理指標(biāo)法 含碳量 DNA含量測(cè)定,（二）計(jì)繁殖數(shù) 血球計(jì)數(shù)法 直接計(jì)數(shù)法 涂片計(jì)數(shù)法 涂布平板法 間接計(jì)數(shù)法 倒平板法,第二節(jié) 微生物的生長(zhǎng),微生物的個(gè)體生長(zhǎng) C值：一個(gè)單拷貝的 染色體組DNA的量。,二、微生物的群體生長(zhǎng),（一）無(wú)分支單細(xì)胞 微生物的群體生長(zhǎng) 1.特征：指數(shù)生長(zhǎng)。,G = t/n,2.無(wú)分支單細(xì)胞微生物的群體生長(zhǎng)曲線,1.遲緩期 （1）主要特征：代謝活躍，大量合成細(xì)胞分裂所需的酶類(lèi)、ATP等；體積增大；分裂遲緩。 （2）原因：在新的環(huán)境，缺乏分解或催化相關(guān)底物的酶。 （3）縮短和消除遲緩期的方法有：增加接種量、采用最適種齡、選用繁殖速度快的菌種以及盡量保持接種前后所處的培養(yǎng)基介質(zhì)和條件一致。,2.對(duì)數(shù)期 （1）特點(diǎn)：分裂速度最快、代時(shí)最短、代謝活動(dòng)旺盛、對(duì)環(huán)境變化敏感。 （2）作用：作為代謝、生理等研究的好材料和發(fā)酵生產(chǎn)中用作種子的最佳菌齡。,3.穩(wěn)定期 （1）特點(diǎn)：新生的細(xì)胞和死亡的細(xì)胞數(shù)目相等、總菌數(shù)達(dá)到最大值、代謝活力鈍化。 （2）原因：營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的逐漸消耗以及代謝廢物的積累抑制了生長(zhǎng)。 （3）功能：產(chǎn)生次生代謝產(chǎn)物（抗生素、生物堿、色素等）、芽孢；對(duì)穩(wěn)定期的研究發(fā)展了連續(xù)培養(yǎng)技術(shù)。,4.死亡期 特點(diǎn)：活的細(xì)胞數(shù)目以對(duì)數(shù)速率急劇下降、細(xì)胞裂解 或自溶。,1.微生物群體生長(zhǎng)的規(guī)律,生長(zhǎng)曲線代表在新的適應(yīng)環(huán)境中生長(zhǎng)、分裂直至衰老、 死亡全過(guò)程的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。分為遲緩期、對(duì)數(shù)期、穩(wěn) 定期和死亡期四個(gè)主要的時(shí)期。 生長(zhǎng)曲線的不同時(shí)期反映的是群體而不是單個(gè)細(xì)胞的 生長(zhǎng)規(guī)律。 認(rèn)識(shí)和掌握微生物的生長(zhǎng)曲線有重要的實(shí)踐意義。如 設(shè)法縮短遲緩期、延長(zhǎng)對(duì)數(shù)期以及在穩(wěn)定期收集菌體。,調(diào)整期,對(duì)數(shù)期,穩(wěn)定期,衰亡期,1.微生物群體生長(zhǎng)的規(guī)律,（二）絲狀微生物的群體生長(zhǎng) 1.特征：絲狀生長(zhǎng)和沉淀生長(zhǎng)兩種方式。 2.絲狀微生物生長(zhǎng)以單位時(shí)間內(nèi)微生物的物質(zhì)量的變化來(lái) 表示。,三、連續(xù)培養(yǎng),（一）分批培養(yǎng)和連續(xù)培養(yǎng) 1.概念： 分批培養(yǎng)：指將微生物置于一定容積的培養(yǎng)基中，經(jīng) 過(guò)培養(yǎng)生長(zhǎng)，最后一次收獲的培養(yǎng)方式。 連續(xù)培養(yǎng)：在一個(gè)恒定容積的流動(dòng)系統(tǒng)中培養(yǎng)微生物， 一方面以一定速率不斷地加入新的培養(yǎng)基，另一方面又 以相同的速率流出培養(yǎng)物(菌體和代謝產(chǎn)物)，以使培養(yǎng)系 統(tǒng)中的細(xì)胞數(shù)量和營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)保持穩(wěn)定。,2.連續(xù)培養(yǎng)系統(tǒng)的類(lèi)型,第三節(jié) 環(huán)境因素對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響,一、 溫度,溫度太低：使原生質(zhì)膜處于凝固狀態(tài)，不能正常進(jìn)行 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸或形成質(zhì)子梯度。 溫度太高：蛋白質(zhì)、核酸和細(xì)胞的其他組成發(fā)生不可 逆的變形作用。 最低生長(zhǎng)溫度 三種基本溫度 最適生長(zhǎng)溫度 最高生長(zhǎng)溫度,根據(jù)生長(zhǎng)溫度分類(lèi)： 1. 嗜冷微生物 2.嗜溫微生物 3.嗜熱微生物 4.嗜高熱微生物,小結(jié)：,1.嗜冷微生物能夠在低溫條件下生長(zhǎng)的原因是：其所含 的酶在低溫能有效地催化生化反應(yīng)；在低溫下主動(dòng)運(yùn)輸 仍能正常進(jìn)行，有效的吸收必須的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，是其原生 質(zhì)膜中含有較多的不飽和脂肪酸，在低溫下仍可維持膜 的流動(dòng)性。 2.嗜高溫微生物在高溫條件下生長(zhǎng)的原因是：其酶和其他蛋白質(zhì)在高溫時(shí)更穩(wěn)定；其蛋白質(zhì)合成機(jī)構(gòu)和細(xì)胞質(zhì)膜（富含飽和脂肪酸等）等結(jié)構(gòu)成分是熱穩(wěn)定。,3.微生物耐熱性在實(shí)踐中的重要性： （1）發(fā)酵生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)是發(fā)酵周期短，效率高；有利于非 氣體物質(zhì)在發(fā)酵液中的擴(kuò)散和溶解，以及防止雜菌的污 染；可節(jié)約冷卻發(fā)酵熱量所需的成本。 （2）嗜熱微生物產(chǎn)生的酶制劑有更高的耐熱性。,二、pH,1.pH影響微生物生長(zhǎng)的原因：介質(zhì)pH影響生活環(huán)境中 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的可給態(tài)和有毒物質(zhì)的毒性；影響菌體細(xì)胞膜 的帶電荷性質(zhì)、膜的穩(wěn)定性及膜對(duì)物質(zhì)的吸收能力；使 菌體表面蛋白變性或水解。 2.分類(lèi)： 嗜酸性微生物（pH5.4） 嗜中性微生物（pH5.4pH8.5） 嗜堿性微生物（ pH7.0 pH11.5）,3.嗜酸或嗜堿微生物耐酸或耐堿的原因：主要是由于 細(xì)胞本身具有維持胞內(nèi)pH值接近中性的能力。嗜酸微生 物在酸性環(huán)境中，細(xì)腦膜可以阻止H進(jìn)入胞內(nèi)、不斷將 胞內(nèi)H排出胞外。而嗜堿或耐堿微生物，則可以阻止 OH進(jìn)人胞內(nèi)并將其排出胞外，以維持胞內(nèi)接近中性pH。,三、氧,1.根據(jù)和氧的關(guān)系分為： 專(zhuān)性好氧微生物 好氧微生物 （必需有氧） 微好氧微生物 兼性好氧微生物 （可有可無(wú)） 耐氧微生物 厭氧微生物 （不需） 嚴(yán)格厭氧微生物,2.氧與不同微生物的關(guān)系,（1）嚴(yán)格厭氧微生物并不是被氣態(tài)的氧所殺死，而是由 于不能解除某些氧代謝產(chǎn)物(過(guò)氧化氫、超氧陰離子和羥 自由基等)的毒性而死亡。 （2）好氧生物具有降解這些產(chǎn)物的酶，如過(guò)氧化氫酶、 過(guò)氧化物酶、超氧化物歧化酶(SOD)等，嚴(yán)格厭氧微生物 則缺乏全部或部分這些酶。 （3）專(zhuān)性好氧微生物和大多數(shù)兼性好氧微生物都含有超 氧化物歧化酶和過(guò)氧化氫酶，某些兼性好氧微生物和耐 氧厭氧微生物只含有超氧化物歧化酶但缺乏過(guò)氧化氫酶。 （4）大多數(shù)專(zhuān)性厭氧微生物都同時(shí)缺乏這兩種酶，因而 死于O2和H2O2的毒害作用。,第四節(jié) 微生物生長(zhǎng)的控制,一、概念 滅菌：殺死或消除全部的微生物 消毒：殺死、消除或降低病源微生物 防腐：防止或抑制微生物的生長(zhǎng),二、控制微生物的方法,高溫（干熱滅菌、濕熱滅菌和巴斯德消毒法） 低溫（冷藏法5和冷凍法-10 ） 物理方法 輻射（紫外光、電離輻射和強(qiáng)見(jiàn)光） 干燥和滲透壓 過(guò)濾 消毒劑和防腐劑 化學(xué)方法 化學(xué)治療劑 微生物的抗藥性,小結(jié),1.高溫導(dǎo)致微生物細(xì)胞成分發(fā)生不可逆的失活而死亡； 加熱引起的微生物死亡是以指數(shù)速率進(jìn)行的，因此加熱 溫度、起始微生物總數(shù)、微生物的抗熱性等影響加熱滅 菌的作用。,2.在相同的溫度下，濕熱比干熱的滅菌效果好 （1）熱蒸汽對(duì)細(xì)胞成分的破壞作用更強(qiáng)。水分子的存 在有助于破壞維持蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的氫鍵和其他相互作 用弱鍵，更易使蛋自質(zhì)變性，還可以使細(xì)胞腦膜脂溶解； （2）熱蒸汽比熱空氣穿透力強(qiáng)，能更加有效地殺滅微 生物； （3）蒸汽存在潛熱，當(dāng)氣體轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w時(shí)可放出人星 熱量，故可迅速提高滅菌物體的溫度。,3.巴斯德消毒法處理牛奶可采用71.6 快速處理至 少15s或62.9 處理30min。 4.紫外光殺菌作用是因?yàn)樗梢员坏鞍踪|(zhì)（約280nm） 和核酸（約260nm）吸收，造成這些分子的變性失活。 5.電離輻射主要使用x射線和射線，形成離子和自 由基分子。最重要的是對(duì)的H2O2作用。,6.化學(xué)治療劑是能夠特異性作用某些微生物并有選擇 性的化學(xué)藥劑，基本對(duì)人體無(wú)害。 7.化學(xué)治療劑有生長(zhǎng)因子類(lèi)似物（競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑）和 抗生素兩類(lèi)。,8.抗生素的作用機(jī)制： （1）抑制細(xì)胞壁的合成（青霉素G） （2）破壞細(xì)胞膜的功能（多粘菌素G） （3）抑制蛋白質(zhì)的合成（氯霉素