第六章微生物生长

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。

第六章微生物的生长

一、名词解释

01.细菌生长曲线（growth curve）：当细菌在适宜的环境条件下培养时，如果以

培养的时间为横座标，以细菌数量变化为纵坐标，根据细菌数量变化与相应时间变化之间的关系，作出一条反应细菌在培养期间菌数变化规律的曲线，这种曲线称为生长曲线。

02.菌落形成单位（colony forming unit, cfu）：通过浇注或涂布等方法使菌样的微

生物单细胞分散在平板上（内），待培养后，每一个活细胞就形成一个单菌落，即为菌落形成单位。

03.比生长速率（specific growth rate）：单位数量的细菌或物质在单位时间（h）

内的增加量。

04.同步培养（synchronous culture）：是一种培养方法，它能使群体中的所有细

胞变成处于同时进行生长和分裂的群体细胞。

05.连续培养（continuous culture）：是在微生物的整个培养时间内，通过一定的

方式使微生物能以恒定的比生长速率生长并能持续下去的一种培养方式。

06.连续发酵（continuous fermentation）：连续培养如果应用于生产实践上，就称

为连续发酵。

07.分批培养：将微生物置于一定容积的培养基中，经过培养生长，最后一次收

获，此称为分批培养。

08.二元培养：是纯培养的一种特殊形式。根据寄生微生物的生活特点，必须将

寄生微生物和寄主微生物培养在一起，同时排除其它杂菌。例如培养苏云金杆菌及其噬菌体，需先在平板培养基上培养细菌，然后在菌苔上接种其噬菌

体，经培养后，出现噬菌体感染的透明空斑，这种培养方法称为二元培养。

第六章微生物的生长及其控制

微生物在适宜的环境条件下，不断吸收营养物质，按其自身方式进行新陈代谢。如果同化（合成）作用的速度超过了异化（分解）作用，则其原生质的总量(重量、体积、大小)就不断增加，于是出现了个体细胞的生长；如果这是一种平衡生长，即各种细胞组分是按恰当比例增长时，则达到一定程度后就会引起个体数目的增加，对单细胞的微生物来说，这就是繁殖，不久，原有的个体就发展成为一个群体。随着群体中各个个体的进一步生长、繁殖，就引起了这一群体的生长。群体的生长可用其重量、体积、个体浓度或密度等作指标来测定。所以个体和群体间有以下关系：

个体生长→个体繁殖→群体生长

群体生长＝个体生长＋个体繁殖

除了特定的目的以外，在微生物的研究和应用中，只有群体的生长才有意义，因此，在微生物学中，凡提到“生长”时，一般均指群体生长，这一点与研究大型生物时有所不同。

第一节微生物生长的测定

测定不同种类、不同生长状态微生物的生长情况，需要选用不同的指标。通常对单细胞微生物来说，既可测定细胞数目，又可测定生长量；而对多细胞(尤其是丝状真菌)，则常以菌丝生长的长度等作为生长指标。测定微生物生长的方法多种多样，在实际工作中，可根据研究对象或要解决的问题加以选择。

一、微生物细胞数目的测定

测定微生物细胞数目的方法很多，但它们都只适用于测定处于单细胞状态的细菌和酵母菌，而对于放线菌和霉菌等丝状生长的微生物而言，则只能测定其孢子数。

（一）直接计数法

指用计数板（如血球计数板、细菌计数板）在光学显微镜下观察细胞并进行计数的方法。此法十分常用，但所得的数目是包括死细胞在内的总菌数。为解决这一矛盾，已有用特殊染料作活菌染色后再用光学显微镜计数的方法，例如用美蓝液对酵母菌染色后，其活细胞为无色，而死细胞则为蓝色，故可作分别计数；又如，细菌经吖啶橙染色后，在紫外光显微镜下可观察到活细胞发出橙色荧光，而死细胞则发出绿色荧光，因而也可作活菌和总菌计数。

第六章微生物的生长及控制

一、填空

1. 研究细菌遗传、代谢性常采用指数生长期时期的细胞。

2. 用物理或化学方法杀死物品上大部分微生物的过程称消毒

3. 防丄是采用一定方法阻止或抑制微生物生长，防止物品腐坏。

4. 干热灭菌的温度160C ~170 C、时间2h。

5. 影响微生物代时的主要因素有菌种、营养成分、营养物浓度和培养温度。

6. 影响微生物生长的主要因素有温度、ph、营养、02和水活度等。

7. 实验室常见的干热灭菌手段有烘箱内热空气灭菌和火焰灼烧;而对牛奶其他液态

食品一般采用巴氏灭菌，其温度为60~65 C,时间为30min。

8. 通常，放线菌最适ph范围为7.5~8.5，酵母菌的最适ph范围为3.8~6.0，霉菌的最适ph

范围为4.0~5.8。

9. 一条典型的生长曲线至少可分为延滞期、对数生长期、稳定期和衰亡期四个生长时期。

10. 试列出几种常用的消毒剂如苯酚、新洁尔灭、次氯酸和福而马林等。

11. 抗生素的作用机理有抑制DNA 复制、抑制蛋白质合成、抑制RNA 转录和抑制细

胞壁的合成。

12. 获得纯培养的方法有：划线分离、平板涂布、显微镜直接挑取和浇注平板法等方法。

13. 抗代谢药物中的磺胺类是由于与对氨基苯甲酸相似，从而竞争性与二氢叶酸合成酶结合，

使不能合成二氢叶酸。

14. 常用5~30%的盐渍腌鱼、肉，可久贮不变质的原因是高渗使细胞失水死亡。

15. 厌氧菌因为缺乏S0D，故易被02毒害致死。

16. 实验室活菌记数常采用菌落法、特殊染色法，总菌数记数常采用显微镜________

第六章微生物的生长生殖及其操纵

一、微生物生长生殖的概念

微生物的生长是指细胞物质有规律地、不可逆增加，导致个体体积扩大的生物学过程。当细胞个体生长到一定时期，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即生殖。在高等生物里这两个过程能够明显分开，但对低等特别是单细胞的微生物，由于细胞小，这两个过程紧密联系、特别难划分，因此，微生物的生长生殖，一般指群体生长，这一点与研究动物、植物有所不同。

1、细菌一般没有有性生殖，多采纳二分裂方式。

2、真菌除了进行无性生殖，产生大量孢子如分生孢子、节孢子、厚垣孢子、孢囊孢子等外，

还能进行有性生殖，产生有性孢子如卵孢子、接合孢子、孢囊孢子等。

二、微生物生长的测定

微生物生长：单位时刻里微生物数量或生物量〔Biomass〕的变化

个体计数

微生物生长的测定：群体重量测定

群体生理指标测定

〔一〕以数量变化对微生物生长情况进行测定

通常用来测定细菌、酵母菌等单细胞微生物的生长或样品中所含微生物个体的数量〔细菌、孢子、酵母菌〕。

1、培养平板计数法

样品充分混匀后，取一定量的稀释液涂布或倾注在平板上，进行培养，统计平板上长出的菌落数。注重：

1）同一稀释度三个以上重复,取平均值；

2）每个平板上的菌落数目适宜，便于正确计数；

一个菌落可能是多个细胞一起形成，因此在科研中一般用菌落形成单位〔colonyformingunits，CFU〕来表示，而不是直截了当表示为细胞数。

2、膜过滤培养法

当样品中菌数特别低时，能够将一定体积的湖水、海水或饮用水等样品通过膜过滤器，然后将膜转到相应的培养基上进行培养，对形成的菌落进行统计。

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

1.概述

⽣长: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.

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的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。

⽣长是⼀个量变的过程，繁殖是⼀个质变的过程

2.细菌的个体⽣长

1.染⾊体DNA的复制和分离

细菌的染⾊体为环形双链DNA分⼦。染⾊体⼀双向的⽅式进⾏连续的复制，在细胞分裂之前不仅完成了染⾊体的复制，⽽且也开始了2个⼦细胞DNA分⼦的复制。

当细胞的⼀个世代即将结束时，不仅为即将形成的2个⼦细胞各备有⼀份完整的遗传信息，⽽且也具有已经按亲本⽅式复制的基因组。其复制点附着在细胞膜上，随膜的⽣长和细胞分裂，2个未来的⼦细胞基因组不断地分离，最后达到2个⼦细胞中。

细菌在个体⽣长中通过染⾊体DNA的复制，使其遗传特性能保持⾼度的连续性和稳定性。

2.细胞壁的扩增

细胞在⽣长过程中，细胞壁只有通过扩增，才能使细胞体积扩⼤。

3.细菌分裂的调节

细菌进⼊分裂时期，此时在细菌长度的中间位置，通过细胞质膜内陷并伴随新合成的肽聚糖插⼊，导致横隔壁向⼼⽣长，最后在中⼼回合，完成⼀次分裂，将细菌分裂成2个⼤⼩相等的⼦细菌。

细胞在⽣长和分裂伴随细胞壁的裂解和闭合2个过程。前者将细胞壁打开，有利于细胞壁物质插⼊；后者在新合成的细胞壁物质插⼊后的开⼝处重新闭合形成完整的细胞壁，以利于机体⽣存。

影响细菌的⽣长和分裂的主要因素是：转肽酶（催化2个肽聚糖的短肽链的链接）；D-Ala-D-Ala-梭肽酶（催化五肽转变为四肽）