微生物学 第六章
第六章微生物的生长及其控制
第六章微生物的生长及其控制微生物不论其在自然条件下还是在人为条件下发生作用，都是通过“以数取胜”或“以量取胜”。
生长和繁殖就是保证微生物获得巨大数量的必要前提。
微生物生长是指由于细胞成分的增加导致微生物的个体大小、群体数量或两者的增长。
个体细胞生长：细胞内组分的增加，导致细胞总量（体积、质量、大小）扩个体繁殖：是微生物个体生长到一定阶段，由于细胞结构的复制与重建并通由于微生物个体微小，以个体为对象研究其生长和繁殖十分不便，常以群体数量的变化来研究微生物的生长。
在微生物学中，凡说“生长”一般均指群体生长，这与研究大型生物有所不同。
群体生长：指在一定时间和条件下，微生物细胞总量的增加。
既有量变也有质变。
三者之间的关系：个体生长→个体繁殖→群体生长群体生长＝个体生长＋个体繁殖第一节测定生长繁殖的方法测定生长的方法是以原生质含量的增加为基础，测定繁殖是建立在计算个体数目上。
一、测生长量直接方法：测菌体细胞（数）量、菌体体积、菌体质量等；间接方法：根据细胞内某种物质的含量或某种代谢活动强度间接测定。
（一）直接法1、测体积这是一种粗放的方法。
将待测培养液放在刻度离心管中作自然沉降或离心沉降，观察其体积。
污泥沉降比（SV）：为含有污泥的混合液在量筒中静置30 min后所形成的沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分数，以%表示。
又叫30 min沉淀率。
该参数是评定活性污泥质量的重要指标之一。
正常范围为15-30%。
2、称重此法的原理是根据每个细胞有一定的重量而设计的。
它可以用于单细胞、多细胞以及丝状体微生物生长的测定。
包括称干重（DCW）和湿重。
将一定体积的样品通过离心或过滤将菌体分离出来，经洗涤，再离心后直接称重，求出湿重。
如果是丝状体微生物，过滤后用滤纸吸去菌丝之间的自由水，再称重求出湿重。
不论是细菌样品还是丝状菌样品，可以将它们放在已知重量的平皿或烧杯内，于105℃烘干至恒重，取出放入干燥器内冷却，再称量，求出微生物干重。
第六章 微生物的生长及其控制1
获得同步生长的方法： 获得同步生长的方法：
同步培养法
诱导法
筛选法
化化化化 物物化化
过过过 区区区区区区区区过 膜膜膜过
获得同步生长的方法主要有两类： 获得同步生长的方法主要有两类：
环境条件诱导法：变换温度、光线、培养基等。 环境条件诱导法：变换温度、光线、培养基等。造成与正常细 胞周期不同的周期变化。 胞周期不同的周期变化。 机械筛选法：选择性过滤、梯度离心。物理方法，随机选择， 机械筛选法：选择性过滤、梯度离心。物理方法，随机选择， 不影响细胞代谢。 不影响细胞代谢。
☆以细菌为例介绍无分支单细胞微生物群体生长规律，其结 以细菌为例介绍无分支单细胞微生物群体生长规律， 论也基本适用于酵母菌。 论也基本适用于酵母菌。 ☆生长曲线代表了细菌在新的环境中从开始生长、分裂直至 生长曲线代表了细菌在新的环境中从开始生长、 死亡的整个动态变化过程。 死亡的整个动态变化过程。 ☆每种细菌都有各自的典型生长曲线，但它们的生长过程却 每种细菌都有各自的典型生长曲线， 有着共同的规律性。一般可以将生长曲线划分为四个时期。 有着共同的规律性。一般可以将生长曲线划分为四个时期。
二、以数量变化对微生物生长情况进行测定 （一）直接法
将待测样品制成菌悬液，适当稀释， 将待测样品制成菌悬液，适当稀释，加入血球计数板方 格网的计数室内，在显微镜下直接计数； 格网的计数室内，在显微镜下直接计数；因为计数室的 体积一定， 体积一定，所以能够计算出每毫升待测样品中的细胞个 数； 特点：全菌计数，不区分死菌与活菌； 特点：全菌计数，不区分死菌与活菌； 适用于单细胞微生物：细菌、酵母菌； 适用于单细胞微生物：细菌、酵母菌； 要点：菌悬液浓度应在 个细胞/毫升左右 毫升左右； 要点：菌悬液浓度应在108个细胞 毫升左右；
第六章微生物生长
微生物的生长与环境条件
目的要求： 1、微生物生长量的测定方式。 2、细菌纯培养生长曲线各个时期的主要特点。 3、物理因子，化学药物对微生物生长的影响。 重 点：
细菌纯培养生长曲线。 难 点：
如何利用细菌纯培养生长曲线的对数生长期来 计算细菌的代时和代数。
第一节 微生物的个体与群体生长和繁殖
利用选择培养基法
适用于分离某些生理类型较特殊 的微生物
三. 微生物生长的测定方法
评价培养条件、营养物质
微
等对微生物生长的影响；
生
物
评价不同的抗菌物质对微生物
生
产生抑制(或杀死)作用的效果；
长
客观地反映微生物生长的规律。
（一） 细胞数量的测定
1. 细胞总数的测定
(1) 显微镜直接计数法： 计数板法（如：血球计数板法、细胞计数板） 改进：用染色剂可区别死活细胞，如酵母用美蓝， 细菌用吖叮橙（紫外光）
3. 连续培养优缺点
1) 优点：
高效：简化了操作; 自控：便于各种仪表进行自动控制; 产品质量稳定; 节约大量动力、人力、水和蒸汽。
3. 连续培养优缺点
2) 缺点：
菌种易于退化； 易于遭到杂菌污染； 营养物利用率低于单批培养。 连续发酵，一般只能维持数月~ 1年。
二第. 获一得节 纯测培定养生的长繁方殖法的方法
在中等浓度下，增加养料浓度只提高最大收获量。
在高等浓度下，增加养料浓度不能对菌体生长速度和 最大收获量起促进作用。
（二）二次生长
当培养液中同时存在两种均能被微生物所利用的主 要营养物质时，微生物将首先利用其中较易利用的营 养物质开始生长。当较易利用的营养物质被消耗完， 进入稳定期后，微生物经过短暂的适应，开始利用第 二种营养物质，再次开始新的对数生长，并进入新的 稳定期，表现为二阶式的双峰生长曲线，称为二次生 长曲线（diauxic growth curve）.
第六章 微生物生长
恒化连续培养
随着细菌的生长，限制性因子的浓
度降低，致使细菌生长速率受限，但同 时通过自动控制系统来保持限制因子的 恒定流速，不断予以补充，就能使细菌 保持恒定的生长速率。 常见的限制性营养物质有作为氮源 的氨、氨基酸；作为碳源的葡萄糖、乳 酸及生长因子，无机盐等。
三、同步培养
微生物细胞极其微小，但它也有一个自小到大 的过程，即个体生长。要研究微生物的个体生 长，在技术上是极为困难的。 目前主要使用的方法是： 同步培养技术分析细胞各阶段的生物化学特性 变化。 电子显微镜观察细胞的超薄切片。
死亡原因？ 营养短缺；代谢毒物增 多；pH、Eh改变；溶氧 不足。
t
时间
稳定期与生产实践
指导思想：延长稳定期。 措施： 1.调节pH； 2.注意降温、通风； 3.中和排除有毒代谢产物； 4.稳定期是生产收获时期，注意把握好收获时机。
（4）衰亡期（老年）
死亡率＞出生率 ？ 细胞畸形 细胞死亡,出现自溶 有的微生物细胞产生或释放出一些产物。 如氨基酸、转化酶、抗生素等。现象。
单细胞微生物典型生长曲线
生 长 速 + 率 0 指 数 期
延滞期 指数期 稳定期 衰亡期
_
菌 数 目 的 对 数 值
延 滞 期
总菌数
稳定期
衰 亡 期
活菌数
0 时间t
微生物的数量很大，都是10的n次方，取对数作图时 方便，0-10代表1～1010
（1）延滞期－“万事开头难”
特征： 代谢活跃，个体体积、重量增加，
（2）指数期（青年）
快，平均代时（繁殖一代的时间）最短， 生长速率常数最大。 细胞的化学组成、形态、生理特性比较一致。
环境工程微生物学第六章
酶的活性中心(活性部位)是指酶分子中直接和底物结合并与酶的催化作用直接有关的部位。 单成分酶的活性中心是由一些氨基酸残基的侧链基团组成(有时也包括某些肽键基团) 对于全酶、辅酶或辅基上的某一部分往往也是活性中心的组成部分。 活性中心的基团分为： 结合基团：参与和底物结合的基团 催化基团：直接参与催化反应的基团
(1) 酶分子的组成（续）
酶的辅因子有些是小分子有机物，有些是金属离子，有时两者都有。 辅酶：与酶蛋白结合较松弛、用透析法可以除去的小分子有机物的酶的辅因子； 辅基：与酶蛋白结合比较紧的、用透析法不易除去的小分子物质(包括金属离子)称为辅基。 辅基一般都以共价键或配位键与酶蛋白相结合，需经特殊化学处理才能与酶蛋白分开。
假设的放能反应过程： A+B→C+D
没有酶的活化态
ΔGAct
有酶的活化态
ΔG有酶参与的活化能
基质 (A+B)
ΔG0 reaction
产物 (C+D)
反应过程
自由能
6．2．3 酶促反应的特点（续）
②酶的催化作用具有专一性。一种酶只作用于一种物质或一类物质，或催化一种或一类化学反应，产生一定的产物。 绝对专一性：只能催化一种物质发生反应，对其他物质不起作用 相对专一性：指一种酶能催化一类具有相同化学键或基团的物质进行某种类型的反应 立体异构专一性：是指某种酶只能对含不对称碳原子的某一种异构体起催化作用，而不能催化它的另一种异构体。 如L-乳酸脱氢酶只催化L-乳酸脱氢而对D-乳酸不起作用
Fe4S4
R-半胱氨酸
R-半胱氨酸
R-半胱氨酸
R-半胱氨酸
半胱氨酸
R
半胱氨酸
半胱氨酸
06第六章 微生物的生长及控制
1. 微生物生长繁殖的pH值
大多数细菌、放线菌喜欢生活在中性偏碱的环境中， 细菌最适的pH在7.0~8.0之间，放线菌的最适pH在7.5~8.5 之间； 而酵母菌和霉菌刚好相反，适合在偏酸的条件下生 长，霉菌的最适pH值在4.0~5.8之间，酵母菌在3.8~6.0之 间。
2. pH值对微生物生长的影响
稀释倒平板法
操作较麻烦，对 好氧菌、热敏感 菌效果不好！
2. 膜过滤培养法
菌数低的样品（如水）→ 膜过滤 → 培养 → 菌落计数
3. 显微镜直接计数法
缺点：
① 不能区分死菌与活菌 ② 不适于对运动细菌的计数 ③ 需要相对高的细菌浓度 ④ 个体小的细菌在显微镜下难以观察
4. 比浊法
5. 重量法
为什么氧气存在能够抑制甚至杀死厌氧菌？
氧气进入菌体后，能接受电子而产生不同还原性的氧 离子，如过氧离子、过氧化物自由基。过氧化物自由基和过 氧离子都是很强的氧化剂，对微生物有毒，能氧化微生物过 程中所必需的酶。 好氧菌、兼性需氧菌以及微量需氧菌体内含有过氧化 物歧化酶（SOD)和过氧化氢酶。这两种酶能将过氧化物自由 基和过氧离子还原成没有毒性的水分子，所以它们不会被氧 气所杀死。耐氧菌虽没有过氧化氢酶，但有过氧化物酶，能 合成SOD，而不会被氧毒害。 厌氧菌体内都没有这些酶，所以不能忍受氧气。
将单位体积培养液中的菌体，用清水洗净， 然后放入干燥器内加热或减压干燥，最后测定其 干重。一般来说，干重约为湿重的10~20%，即 1mg干菌 = 5~10mg湿菌 = 4~5×109个菌体。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 6.氮量法(生理指标法)
微生物细胞的含氮量一般比较稳定，所以 常作为生长量的指标。如细菌含氮量约为菌体 干重的14%。含氮量乘以6.25即可粗测出其蛋白 质含量。
微生物学-第六章-微生物的代谢课件
G
6-磷酸-果糖
特征性酶 磷酸己糖酮解酶
4-磷酸-赤藓糖 + 乙酰磷酸
6-磷酸-果糖
5-磷酸-木酮糖 ，5-磷酸-核糖
戊糖酮解酶
乙酸
3--磷酸甘油醛+ 乙酰磷酸
乳酸
乙酸
1 G 乳酸 + 1.5乙酸 + 2.5 ATP
三、发酵（fermentantion）
1、定义
广义：利用微生物生产有用代谢一种生产方式。 狭义：厌氧条件下，以自身内部某些中间代谢
氧化氮还原酶
反硝化意义：
1）使土壤中的氮（硝酸盐NO3-）还原成氮气而消失，降低土壤的肥力；
2）反硝化作用在氮素循环中起重要作用。
硫酸盐呼吸（硫酸盐还原）
——厌氧时，SO42- 、SO32-、S2O32- 等为末端电 子受体的呼吸过程。
特点：
a、严格厌氧； b、大多为古细菌 c、极大多专性化能异氧型，少数混合型； d、最终产物为H2S；
用所需的硝酸盐还原酶A亚硝酸还原酶等 c 兼性厌氧 细菌：铜绿假单胞、地衣芽孢杆菌等。
硝酸盐作用
同化性硝酸盐作用：
NO3- NH3 - N R - NH2 异化性硝酸盐作用：
无氧条件下，利用NO3-为最终氢受体
NO3- NO2 NO N2O N2
硝酸盐还原酶
亚硝酸还原酶
氧化亚氮还原酶
a、a1、a2、a4、b、b1、c、c1、c4、c5、d、o等； 末端氧化酶：
cyt a1、a2、a3、d、o，H2O2酶、过氧化物酶；呼吸链组分多变 存在分支呼吸链：
细菌的电子传递链更短并P／O比更低，在电子传递链的几个位置进入链和 通过几个位置的末端氧化酶而离开链。 E.coli （缺氧） CoQ cyt.b556 cyt.o
医学微生物学(第八版)第六章细菌感染和免疫
外毒素可分为三大类
神经毒素 (neurotoxin)：对神经系统有毒性作用 细胞毒素 (cytotoxin)：致组织细胞变性、坏死 肠毒素 (entertoxin)：引起肠黏膜细胞分泌功能 紊乱
内毒素与外毒素的区别
外毒素蛋白质成分
分子结构：A-B模式
A：活性亚单位 B：结合亚单位
内毒素生物学作用：
感染三要素
感染
细菌的
宿主免疫性
致病性 抗感染免疫 (系统应答)
环境 (社会、自然)
§1 正常菌群与机会致病菌
一、正常菌群 (normal flora)
1、概念：正常寄居在宿主体内，对宿主无 害而有利的微生物群的总称。正常人体表和 与外界相通的腔道中存在着不同种类和数量 的微生物。
2、生理学意义： (１) 生物拮抗
上皮细胞 侵袭性酶
（四）侵袭素(invasin) 细菌的这一侵袭能力受侵袭基因(invasive gene,
inv)所控制。inv基因编码产生侵袭素(invasin)。 具有侵袭素的细菌：伤寒沙门菌、福氏志贺菌、
侵袭性大肠埃希菌、淋病奈瑟菌、空肠弯曲菌等。 （五）细菌生物被膜(biofilm)
细菌生物被膜是由细菌及其所分泌的胞外多聚物( 胞外多糖或蛋白质)附着在有生命或无生命材料表面 后形成的膜状结构。
病原菌从一个宿主到另一宿主体内并引起感 染的过程称为传染(infection or communication)。有些细菌在正常情况下并不 致病，只有在某特定些情况下才可引起致病， 这类细菌称为机会致病菌(opportunistic pathogen)或条件致病菌(conditioned pathogen)。
半数致死量 (LD50) 半数感染量 (ID50)
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第六章微生物的生长及其控制
选择题（每题1分，共30题，30分）
1.高温对微生物的致死是因为：（ D ）正确
A.高温使菌体蛋白变性
B. 高温使核酸变性
C. 高温破坏细胞膜的透性
D. A – C
2.对抗生素最敏感的时期是（ B ）正确
A.迟缓期
B.对数期
C.稳定期
D.衰亡期
3.称为微好氧菌的那些细菌能（ B ）生长。
正确
A.在高浓度盐中
B. 在低浓度氧中
C. 没有ATP或葡萄糖
D. 只在有病毒时
4.杀死所有微生物的方法称为（ B ）正确
A. 消毒
B. 灭菌
C. 防腐
D. 化疗
5.消毒效果最好的乙醇浓度为：（ B ）正确
A.50%。
B.70%。
C.90%
100%
6.直接显微镜计数用来测定下面所有微生物群体的数目，除了（ D ）之外正确
A. 原生动物
B. 真菌孢子
C. 细菌
D. 病毒
7.细菌的生长曲线中, 活菌数基本维持稳定的是（ C ）正确
A.适应期
B.对数期
C.稳定期
D.衰亡期
—
8.间歇灭菌过程需要下列所有条件，除了（ D ）之外。
错误正确答案：B
A. 蒸汽温度100℃
B. 每平方英尺10磅压力
C. 30min时间
D.连续三天的处理
9.微生物的稳定生长期（ B ）正确
A. 细胞分裂速率增加
B. 细胞分裂速率降低
C. 群体是在其最旺盛壮健的阶段
D.群体是在其最少的阶段
10.以下哪个特征表示二分裂? （ C ）正确
A.产生子细胞大小不规则
B.隔膜形成后染色体才复制’
C.子细胞含有基本等量的细胞成分
D.新细胞的细胞壁都是新合成的
11.某细菌2 h中繁殖了5代，该菌的代时是（ B ）正确
A. 15 min
B. 24 min
C. 30 min
D. 45 min
12.代时是指（ D ）正确
A.培养物从接种到开始生长所需要的时间
B.从对数期结束到稳定期开始的间隔时间
C.培养物生长的时间
D.细胞分裂繁殖一代所需要的时间
13.果汁、牛奶常用的灭菌方法为（ A ）正确
A.巴氏消毒
B.干热灭菌
C.间歇灭菌
D.高压蒸汽灭菌
14.细菌生长曲线中，生物学性状最典型的是（ B ）正确
A.迟缓期
B. 对数期
C.稳定期
D.衰退期
15.细菌细胞进入稳定期是由于：①细胞已为快速生长作好了准备；②代谢产生的毒性物质发生了积累；③能源已耗尽；④细胞已衰老且衰老细胞停止分裂；⑤在重新开始生长前需要合成新的蛋白质（ B ）正确
A 1，4
—
B 2，3
C 2，4
D 1，5
16.发酵工业中，作为种子的微生物，一般处于（ C ）期最好。
正确
A.稳定期
B.衰亡期
C.指数期
D.适应期
17.微生物得最适生长速度是指（ B ）正确
A.一切代谢最好的温度
B. 生长繁殖最快速度
C.菌体产量最高温度
D.发酵速度最快的温度
18.代时为0.5h的细菌由103个增加到109个时需要多长时间？（ C ）正确
A. 40h
B. 20h
C. 10h
D. 3h
19.巴斯德消毒法可用于（ D ）的消毒。
正确
A.啤酒
B.葡萄酒
C.牛奶
D.以上所有
20.下列抗生素作用机制中，抑制细胞壁合成的是（ D ）正确
A.利福霉素
B.四环素
C.两性霉素
D.青霉素
21.下列抗生素作用机制中，干扰病原蛋白合成的是（ C ）正确
A.井冈霉素
B.短杆菌素
C.链霉素
D. 灰黄霉素
22.下列抗生素作用机制中，阻碍核酸合成的是（ A ）正确
A.利福霉素
B.四环素
C.两性霉素
D.青霉素
—
23.酵母菌属于微生物（ C ）正确
A.好氧型
B.厌氧型
C.兼性厌氧型
D.微厌氧型
24.好氧微生物在液体培养基中常表现为（ A ）正确
A.菌膜
B.沉淀
C.混浊
D.三者都有
25.细菌的生长曲线中，总菌数和活菌数几乎相等的是（ B ）正确
A.适应期
B.对数期
C.稳定期
D.衰亡期
26.用理化方法，杀死物体上所有的微生物，此方法称为（ A ）正确
A.灭菌
B.消毒
C.防腐
D.A和B
27.下列抗生素作用机制中，干扰蛋白质合成的是（ A ）正确
A.链霉素
B.青霉素
C.利福平
D.两性霉素
28.微生物分批培养时，在延迟期（ B ）正确
A. 微生物的代谢机能非常不活跃
B. 菌体体积增大
C. 菌体体积不变
D. 菌体体积减小
29.青霉素的杀菌机制是（ C ）正确
A. 破坏细胞膜
B.抑制DNA合成
C. 抑制肽聚糖的合成
D. 抑制蛋白质合成
30.血清、抗毒素等可用下列那种方法除菌（ C ）正确
A.巴氏消毒法
B.紫外线照射
—
C.滤菌器过滤
D.高压蒸气灭菌。