第五章 微生物的生长繁殖与生存因子第四节

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微生物的生长繁殖与生存因子

微生物的生长繁殖与生存因子

计算生长量
①测细胞干重; ②测细胞含氮量; ③测DNA; ④生理指示法
第二节 微生物的生存因子
温度
■pH
氧化还原电位 溶解氧 表面张力
太阳辐射 水的活度与渗透压
第三节 其它不利环境因子对微生物的影响
紫外辐射和电离辐射对微生物的影响 超声波对微生物的影响 重金属对微生物的影响 极端温度对微生物的影响 极端pH对微生物的影响 干燥对微生物的影响 若干有机物对微生物的影响
用于微生物培养的摇床
一般摇床都可以控制转速和温度
生长曲线
以细菌个数或细菌数的对数或细菌的干重为纵坐标, 以培养时间为横坐标,连接坐标系上个点成一条曲 线,即细菌的生长曲线。
▲连续培养(Continuous culture):
当微生物一单批培养方式培养到指数期的 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,另一方面利用溢 流的方式以同样的流速不断流出培养物, 已达到动态平衡。
第五章 微生物的生长繁殖与生存因子
主要内容:
微生物的生长繁殖 细菌的生长曲线 细菌生长曲线在污(废)水微生物处理中的应
用 微生物的生存因子 不利环境因子对微生物的影响 微生物与微生物之间的关系
第一节 微生物的生长繁殖
■微生物生长繁殖的概念
个体生长→个体繁殖→群体生长 群体生长=个体生长+个体繁殖 个体生长:细胞原生质总量的增加; 个体生长:①染色体DNA的复制和分离;
抗生素对微生物的影响
第四节 微生物与微生物之间的关系
竞争关系 原始合作关系 共生关系 偏害关系 捕食关系 寄生关系
第五节 菌种的退化、复壮与保藏
菌种的退化与复壮 菌种的保藏

环境微生物第五章微生物生长繁殖与生存因子

环境微生物第五章微生物生长繁殖与生存因子

2、高温灭菌的原因
➢ 蛋白质核酸不可逆失活 ➢ 细胞膜上的脂类受热溶解
3、高温灭菌的指标
➢致死温度——10分钟内杀死微生物 所需的最低温度
➢致死时间——某一温度下杀死微生 物所需的最短时间
4、高温灭菌的影响因素
➢种类 ➢生理状态(菌龄) ➢有无芽孢 ➢含水量
5、高温灭菌的方法
➢干热灭菌(耐热物品):灼烧、烘箱
➢紫外线的杀菌作用 260nm处杀菌力 最强
➢紫外线的穿透力极差
六、其它因素
➢ 化学物质对微生物的影响
➢ 重金属 ➢ 强氧化剂 ➢ 有机化合物
➢ 渗透压微生物的影响
➢ P太高,细胞失水,质壁分离死亡 ➢ P太低,细胞吸水,膨胀而破裂
§3微生物之间的相互关系
可概括为: ➢ 一种微生物为另一种微生物创造有利条件
➢ Eh受代谢产物影响很大
四、微生物与DO 1、 好氧菌(需充足DO)
➢ 供氧不足,絮体内部会缺氧 ➢ DO过高(高于0.2atm ),会中毒 ➢ 供氧方式:机械搅拌、鼓风曝气等
2、兼性厌氧菌 (既有氧化酶又有脱氢酶)
酵母菌: ➢好氧呼吸 ➢厌氧呼吸
产物:CO2+H2O 产物:乙醇+ CO2
3、厌氧菌
——一种微生物的代谢产物对另一种或另
一类微生物生长不利,或杀死或抑制对方。
➢特异性拮抗
微生物间 的化学战术
➢非特异性拮抗
——地盘战
五、竞争关系 ——不同的微生物种群在同一环境中,
对食物等营养、溶解氧、空间和其 他共同要求的物质互相竞争,互受 到不利影响。
六、捕食关系
本章重点
微生物生长曲线的四个时期及特点 生长曲线在废水生物处理中的应用 温度、PH、Eh、DO与微生物的关系 微生物之间的相互关系

05微生物的生长繁殖与生存因子

05微生物的生长繁殖与生存因子

1、温度对微生物的影响
适宜的温度范围内,每 适宜的温度范围内, 上升10℃, 上升10℃,酶促反应速度提 10℃ 高1~2倍。代谢、生长速率 代谢、 和繁殖能力都提高。 和繁殖能力都提高。
2. 按温度需求分类
微生物 嗜冷菌 嗜中温菌 嗜热菌 嗜超热菌 最低温度 ℃ - 5~ 0 5~10 30 55℃以上 55℃以上 最适温度 ℃ 5~10 25~ 25~40 50~ 50~60 70~ 70~105 最高温度 ℃ 20~ 20~30 45~ 45~50 70~ 70~80 110~ 110~113
5.1.3 生长曲线在污水生物处理中的应用
1. 活性污泥的生长曲线
① 迟缓期 ② 对数生长期 ③ 减速生长期 ④ 内源呼吸期
5.1.3 生长曲线在污水生物处理中的应用
2. 活性污泥生长曲线对废水生物处理的指导意义
常规活性污 生物吸附法 高负荷活性污泥法 延时曝气法 泥法
生长上升阶段( 生长下降阶 生长上升阶段(对 生长下降阶 内源呼吸阶 段(减速期 减速期 数期) 数期)和生长下降 静止期) 衰亡期) 段(静止期 静止期 段(衰亡期 衰亡期 和静止期) 阶段(减速期) 和静止期 阶段(减速期)
5.1 微生物的生长繁殖
5.1.2 研究微生物生长的方法
(一) 分批培养 一 分批培养(batch culture)
1. 概念:将一定量的微生物接种在一个封闭的、盛有 概念:将一定量的微生物接种在一个封闭 封闭的 一定量液体培养基的容器内,保持一定的温度、 一定量液体培养基的容器内,保持一定的温度、 pH和DO,微生物在其中生长繁殖。 和 , 培养基一次性加入,不更换。 培养基一次性加入,不更换。
5.1.2 研究微生物生长的方法

微生物生长与生存

微生物生长与生存
细菌世代时间的测定:
G tx t0 (1) n
细菌代时数的计算
式中:n为繁殖的代数; N0为对数期开始(t0 )时细菌数,CFU/mL; Nx为对数期后期(tx)时的细菌数,CFU/mL
代时G 的计算
要求某种细菌的代时(世代时间)G,先要测定该种细菌原始 的细菌数,假设t0 时的原始细菌总数为103CFU/mL,将它置于适当 的温度条件下培养10h后,再测得tx=10h的细菌总数为109 CFU/mL, 用下式计算G 。
低温对中温性和高温性微生物的生长不利,
但并不能致死,一旦温度恢复,即能复活。
小结: 微生物的培养应该在最佳温度范围进行。 超过最高温度会对细菌造成伤害甚至导致死亡。 低温有抑制细菌作用。可以让微生物休眠,但不 会导致死亡。温度升高时,活性即可恢复。
二、pH
微生物也有最适应的pH 范围,微生物不同, pH范围不同。 (一)微生物生长繁殖适宜的酸碱度
时间t
影响停滞期长短的因素 1).菌龄:
对数期“种子”,停滞期较短; 静止期或衰亡期“种子”,停滞期较长; 2).接种量: 接种量大,停滞期较短; 接种量小,停滞期较长。 3).培养基成分: 培养基成分丰富的,停滞期较短; 培养基成分与种子培养基一致,停滞期较短。 4).培养条件: 温度.酸碱度.氧气等条件适合停滞期较短。
(一)分批培养法
分批培养;是将一定量的微生物接种在一个封闭的、盛 有一定体积液体培养基的容器内,保持一定的温度、pH和溶 解氧量,微生物在其中生长繁殖,结果出现微生物的数量由 少变多,达到高峰后又由多变少,甚至死亡的变化规律。
细菌的生长曲线:将少量细菌接种到一种新鲜的、定量 的液体培养基中进行分批培养,定时取样(例如,每2h取样1 次)计数。以细菌个数或细菌数的对数或细菌的干重为纵坐 标,以培养时间为横坐标,在坐标系上各点连接成一条曲线, 即细菌的生长曲线。

第5章 微生物的生长繁殖与生存

第5章  微生物的生长繁殖与生存

一个微生物细胞
合适的外界条件,吸收营养物质,进行代谢。 如果同化作用的速度超过了异化作用 个体的生长 原生质的总量(重量、体积、大小)就不断增加 如果各细胞组分是按恰当的比例增长时,则达到一定程度后就 会发生繁殖,引起个体数目的增加。 群体内各个个体的进一步生长
群体的生长

2.世代时间
– 细菌两次细胞分裂的时间间隔。
个菌/毫升 MPN三管法测数统计表
数量 指标 000 001 010 020 100 101 110 102 110 111 120 细菌最 可能数 0.0 0.3 0.3 0.6 0.6 0.4 0.7 1.1 0.7 1.1 1.1 数量 指标 121 130 200 201 202 210 211 212 220 221 222 细菌最 可能数 1.5 1.6 0.9 1.4 2.0 1.5 2.0 3.0 2.0 3.0 3.5 数量 指标 223 230 231 232 300 301 302 310 311 312 313 细菌最 可能数 4.0 3.0 3.5 4.0 2.5 4.0 6.5 4.5 7.5 11.5 16.0 数量 指标 320 321 322 323 330 331 332 333 细菌最 可能数 9.5 15.0 20.0 30.0 25.0 45.0 110.0 140.0
2、电子计数器计数
较大的微生物如原生动物、藻类和非丝状的酵母 菌可用电子计数器直接计数。 原理是:在一个小孔的两侧各放置一个电极,通电 后,若有物体通过,电阻会发生变化。当细胞悬液通 过小孔时,每通过一个细胞,电阻就会增大(或电导 率下降),并产生一个信号,计数器就对该细胞自动 计数一次。电子计数器测量结果精确,但受微小颗粒 和丝状物干扰。

第一篇第五章微生物的生长繁殖与生存因子

第一篇第五章微生物的生长繁殖与生存因子



总菌数


活菌数

ⅠⅡ ) 对 数


第一篇第五章微生物的生长繁殖与 生存因子
培养时间
/ml
延滞期(lag phase)

延滞期出现原因
菌 数



Ⅰ.延滞期 Ⅱ.指数期 Ⅲ.稳定期 Ⅳ.衰亡期
总菌数
活菌数
ⅠⅡ

Ⅳ 培养时间
/ml


把细菌接种到新鲜数 的培养基中培养时,
并不立即进行分裂繁殖,细菌增殖数为0,
微生物与微生物之间的关系 菌种的退化、复壮与保藏
第一篇第五章微生物的生长繁殖与 生存因子
一、微生物的生长与繁殖的概念
• 微生物的生长:微生物在适宜的环境条件下,进行代 谢活动,当同化作用大于异化作用时,微生物的细胞 物质有规律地、不可逆地增加,导致细胞体积扩大的 生物学过程,叫微生物的生长。
• 微生物的繁殖:微生物生长到一定阶段,由于细胞结 构的复制与重建并通过特定方式产生新的生命个体, 即引起生命个体数量增加的生物学过程。
菌 数


/ml

出现原因 营养的消耗

营养物比例失调 对

有害代谢产物积累
Ⅰ.延滞期 Ⅱ.指数期 Ⅲ.稳定期 Ⅳ.衰亡期
总菌数
活菌数
ⅠⅡ

Ⅳ 培养时间
PH值、EH值等理化条件不适,DO供应不足
No Image
第一篇第五章微生物的生长繁殖与 生存因子
Cncnc-micro
稳定期特点
活菌数保持相对稳定,总菌数达最高水平。
第一篇第五章微生物的生长繁殖与 生存因子

微生物的生长繁殖与生长因子

微生物的生长繁殖与生长因子
(1)酶和蛋白质比中温型更能抗热 (2)产生多胺、热亚胺和高温精胺,可稳定细胞中 与蛋白质合成有关的结构和保护大分子免受高温的 损害 (3)核酸也有保证热稳定性的结构 (4)细胞膜中含有较多的饱和脂肪酸和直链脂肪酸 ,使膜具有热稳定性 (5)生长速率快,合成大分子迅速,可及时弥补由 于热所造成的大分子的破坏
细菌生长速度达到最大,数量以几何级数增加。
特点: (1)细菌迅速分裂,菌数按几何级数增加; (2)世代时间最短,而且恒定; (3)生长速度最高而且恒定; (4)代谢活力强无死亡; (5)菌体整齐,体积恢复到原来大小; (6)对环境敏感,生理性状及菌体成分较一致
世代时间的计算:
x2=x1·2n
以对数表示:lgx2=lgx1+nlg2
已知面积内,染色后显微镜下计数。一般1cm2 均 匀涂片0.01ml样品。选择几个至十几个视野计数 细胞数量。借助镜台测微尺测直径可计算出视野 的直径:
每ml总数=视野平均菌数×1 cm2/视野面积 ×100×稀释倍数
(3)比例计数法 将菌液与等体积血液混合后涂片,计算细菌数与
红细胞比例。根据比例来计数
物、微型后生动物都属于好氧性微生物。
氧对好氧微生物的作用: 1、作为微生物好氧呼吸中电子传递链的最终受体 2、参与甾醇类和不饱和脂肪酸的生物合成
在利用氧的过程中,氧可产生各种有毒的代谢 产物如过氧化氢、羟自由基、超氧阴离子等,好 氧微生物体内具有SOD、CAT、过氧化物酶可清除 之。
(4)比浊法 测定菌数的快速方法。菌液中细胞浓度与浑浊
度成正比,因此测定悬液的光密度就可以反映细胞浓 度。将未知细胞数的悬液与已知细胞数悬液相比来计 数。
2、 测定活菌数
(1) 载玻片薄琼脂层计数法

5-微生物的生长繁殖、营养及生存因子

5-微生物的生长繁殖、营养及生存因子


②染色后活菌计数法
③比浊法 用分光光度法对无色的微生物悬浮液进行测 定,一般选用450~650nm波段。

(2)间接计数法(活菌计数法)
①平板菌落计数法 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。

(三)测定细胞物质量 干重或湿重法 含氮量测定法 DNA测定法 其它生理指标测定法
4、 寄生
一种小型生物生活在另一种相对较大型生物的体内
或体表,从中取得营养和进行生长繁殖,同时使后者
蒙受损害甚至被杀死的现象。
寄生物(parasite)
寄主或宿主(host)
微生物间的寄生
噬菌体—细菌 蛭弧菌—细菌 真菌—真菌 真菌、细菌—原生动物
5、偏害( 拮抗)
某种生物产生的代谢产物可抑制它种生物的生长发育 甚至将后者杀死。
第五章 微生物的生长繁殖、 营养及生存因子
一、 微生物的生长繁殖 二、 微生物的营养与培养基 三、 微生物的生存因子 四、 其它不利环境因子对微生物的影响 五、 微生物与微生物之间的关系

一、 微生物的生长繁殖
(一)概念 生长——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。 繁殖——指生物个体数目的增加。 生长繁殖的速度是很快的,两者始终交替进 行。
二、 微生物的营养与培养基
营养物质:能够满足机体生长、繁殖和完成 各种生理活动所需的物质。 营养:生物体从外部环境中摄取其生命活动 所需的能量和物质,以满足正常生长繁殖需 要的一种最基本的生理功能。 营养物质是微生物生存的物质基础,而营养 是微生物维持和延续其生命形式的一种生理 过程。

(1)微生物的化学组成
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干燥保藏法
水分对各种生化反应和一切生命活动至关重要,因此, 干燥,尤其是深度干燥是微生物保藏技术中另一项经常 采用的手段。 沙土管保存和冷冻真空干燥保藏是最常用的二项微生物 干燥保藏技术。
沙土管保存
主要适用于产孢子的微生物,如芽孢杆菌、放线菌等。 将菌种接种培养,长出大量的孢子,洗下孢子制备孢子 悬液,加入无菌的沙土试管中,减压干燥,抽干水分, 最后用石蜡、胶塞等封闭管口,臵冰箱保存。此法简便 易行,并可以将微生物保藏较长时间,适合一般实验室 及以放线菌等为菌种的发酵工厂采用。
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冷冻保藏
使微生物处于冷冻状态,代谢作用停止以达到保藏的 目的。 微生物细胞对低温敏感,可用速冻、添加各种保护剂 等手段。 液氮保藏或-70℃低温保藏。 用普通冰箱冷冻保存菌种的效果往往远低于低温冰箱, 应注意经常检查保藏物的存活情况,随时转种。
平板划线分离法
用接种环以无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,微生物细胞数量将随着划线次数的增加而减 少,并逐步分散开来,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。
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二、菌种的保藏
菌种保藏的方法有: 一、定期移植法 二、干燥法 三、隔绝空气法 四、蒸馏水悬浮法
五、综合法
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数 量 寄生菌
有的寄生菌不能离开寄主而生存,叫专性寄生
寄主 有的寄生菌离开寄主后能营腐生生活叫兼性寄生
寄生的结果一般引起寄主损伤或死亡。
时间
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第五节
菌种的退化、复壮与保藏
一、菌种的退化和复壮
二、菌种的保藏
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稀释摇管法
对于那些对氧气更为敏感的厌氧性微生物,纯培养的分
离则可采用稀释摇管培养法进行。 将一系列盛无菌琼脂培养基的试管加热使琼脂熔化后, 冷却并保持在50℃左右,用这些试管进行梯度稀释待分 离材料,试管均匀,冷凝,倾注一层灭菌液体石蜡和固 体石蜡的混合物,将培养基和空气隔开。培养后,菌落 形成在琼脂柱的中间,挑取和移植单菌落。
The method of a serial dilutions for viable counting
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涂布平板法
在微生物学研究中更常用的纯种分离方法是涂布平板
法。其做法是先将已熔化的培养基倒人无菌平皿,制
成无菌平板,冷却凝固后,将一定量的某一稀释度的 样品悬液滴加在平板表面,再用无菌玻璃涂棒将菌液
平板划线分离法(streak plate method)
稀释摇管法(dilution shake culture method)
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稀释倒平板法
待分离的材料用无菌水作一系列的稀释,取不同稀释液
少许,与已熔化并冷却至50℃左右的琼脂培养基混合,
通过分离纯化得到的微生物纯培养物,必须通过各种保 藏技术使其在一定时间内不死亡,不会被其他微生物污 染,不会因发生变异而丢失重要的生物学性状,否则就 无法真正保证微生物研究和应用工作的顺利进行。 菌种或培养物保藏是一项最重要的微生物学基础工作, 微生物菌种是珍贵的自然资源,具有重要意义。 菌种保藏 就是根据菌种特性及保藏目的的不同,给微生 物菌株以特定的条件,使其存活而得以延续。 菌种保藏机构:中国微生物菌种保藏委员会(CCCCM), 中国典型培养物保藏中心(CCTCC),美国典型菌种保藏 中心(ATCC),世界菌种保藏联合会(WFGC) 。
均匀分散至整个平板表面,经培养后挑取单个菌落。
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Pour plate
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Streak plate
Aseptic technique
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冷冻真空干燥保藏
是将加有保护剂的细胞样品预先冷冻,经真空冰的升 华作用除去水分。达到干燥的样品可在真空或惰性气 体的密闭环境中臵低温保存,从而使微生物处于干燥、 缺氧及低温的状态,生命活动处于休眠,可以达到长 期保藏的目的。 冷冻真空干燥保藏是目前使用最普遍,也是最重要的 微生物保藏方法,为大多数专业的菌种保藏机构均采 用。
一、菌种的退化和复壮
微生物由于负变(变异)而导致菌种退化。可采取
相应的措施使退化菌株复壮。
一、纯种分离 二、通过寄主复壮 三、联合复壮
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稀释倒平板法(pour plate method)
涂布平板法(spread plate method)
摇匀后,倾入灭过菌的培养皿中,待琼脂凝固后,制成 可能含菌的琼脂平板,保温培养一定时间,可能出现在
平板表面或琼脂培养基中的单个菌落,这个菌落可能就
是由一个细菌细胞繁殖形成的。随后挑取该单个菌落, 或重复以上操作数次,便可得到纯培养。
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传代培养保藏(定期移植法)
常用的有琼脂斜面、半固体琼脂柱及液体培养等。 选择使用适宜的培养基,并在规定的时间内进行移种。 传代培养十分繁琐,容易污染,特别是会由于菌株的 自发突变而导致菌种衰退,使菌株的形态、生理特性、 代谢物的产量等发生变化 。
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五、捕食关系
捕食关系即一种微生物以另一种微生物为食。
数 量 物种1
物种2
时间
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六、寄生关系
寄生关系是指一种生物需要在另一种生物体内生活, 从中摄取营养才能生长繁殖。前者为寄生菌,后者为 寄主。
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好 氧 塘
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三、共生关系
共生关系是指两种不能单独生活的微生物共同生活于 同一环境中,各自执行优势的生理功能,在营养上互
数 为有利,组成共生体。 物种1 如地衣是藻类与真菌形成的共生体。 物种2
第四节
微生物与微生物之间的关系
一、竞争关系 二、原始合作关系 三、共生关系 四、偏害关系 五、捕食关系
六、寄生关系
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一、竞争关系
竞争关系是指不同的微生物种群在同一环境中,对
数 食物等营养、溶解氧、空间和其它共同要求的物质 量 物种1

时间
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四、偏害关系
偏害关系(或拮抗关系)是指共存于同一环境中两种 微生物,甲方对乙方有害,乙方对甲方无任何影响。
偏害关系可分为非特异性偏害和特异性偏害。
非特异性偏害:乳酸菌产生乳酸使pH下降 特异性偏害:青霉素产生青霉对革兰氏阳性菌有致死 作用。
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互相竞争,互相受到不利的影响。
如好氧生物处理中对氧的竞争。
物种2
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二、原始合作关系
原始合作关系(或互生关系)是指两种可以单独生活
的生物共存于同一环境中,相互提供营养及其它生活
条件,双方互为有利,当两者分开时各自可单独生存。 固氮菌和纤维素分解菌的互生关系 氨化细菌、亚硝化细菌、硝化细菌 氧化塘中的细菌与藻类之间的原始合作关系
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