第七章 微生物生长与生活环境 群体水平 微生物生长与繁殖 衡量微生物生长的指标 (1)群体的重量 (2)群体的数量 胡健 扬州大学环境科学与工程学院 Email:huj@yzu.edu.cn 第七章 微生物生长与生活环境 微生物生长与繁殖 衡量微生物生长的指标 (1)群体的重量 (2)群体的数量 群体水平

第七章 微生物生长与生活环境 第一节 微生物纯培养 第二节 微生物纯培养群体生长规律 第三节 微生物的生活环境

第一节 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。

第一节 微生物纯培养 二、微生物纯培养技术 纯培养基本步骤：　　　　　 　(1) 　分　　离 (2) 　 培　　养 稀释平皿法 划线法 单细胞挑取法 纯培养方法

第一节 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 第一节 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 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 梯 度 稀 释 过 程 倾注 涂布

第一节 微生物纯培养 二、微生物纯培养技术 稀释平板分离法使用过程中的几个问题 1) 梯度稀释度的确定： 需分离微生物在样品中的数量 第一节 微生物纯培养 二、微生物纯培养技术 稀释平板分离法使用过程中的几个问题 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 4) 操作要点： 无菌操作

第一节 微生物纯培养 二、微生物纯培养技术 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。

第一节 微生物纯培养 二、微生物纯培养技术 3、平皿划线法 (P１３９图７-４) 第一节 微生物纯培养 二、微生物纯培养技术 3、平皿划线法 (P１３９图７-４) 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。

第一节 微生物纯培养 三、目标微生物纯培养筛选的基本思路 １、待分离样品的确定 ２、培养基的选择 ３、纯化过程环境条件的控制 第一节 微生物纯培养 三、目标微生物纯培养筛选的基本思路 １、待分离样品的确定 ２、培养基的选择 ３、纯化过程环境条件的控制 　（温度、空气、PＨ、抑制剂） （Ｐ１３８－１４１）

第一节 微生物纯培养 四、纯培养的保存与复壮 （一）纯培养的保存 试管斜面培养基低温、干燥、隔绝空气 保存过程的注意点：防止杂菌污染。 第一节 微生物纯培养 四、纯培养的保存与复壮 （一）纯培养的保存 试管斜面培养基低温、干燥、隔绝空气 保存过程的注意点：防止杂菌污染。 1、灭菌彻底 2、棉塞大小要合适 3、无菌操作

第一节 微生物纯培养 四、纯培养的保存与复壮 （二）纯培养的衰退与复壮 衰退的表现：生长缓慢 狭义（被动） 优良性状的丧失 广义（主动） 第一节 微生物纯培养 四、纯培养的保存与复壮 （二）纯培养的衰退与复壮 衰退的原因：衰老、变异 衰退的表现：生长缓慢 　　　　　　优良性状的丧失 　　　　　　抗逆性下降 衰退的预防：控制继代频率 　　　　　　创造良好的培养条件 　　　　　　采取有效的保存方式 复　　壮 狭义（被动） 广义（主动） 复壮方法：选　　优 　　　　　汰　　劣

第二节 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 第二节 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)

第二节 微生物纯培养群体生长规律 一、微生物生长量的测定 显微镜直接计数法 稀释平板计数法 最大概率法 比浊法 微生物数量的测定 第二节 微生物纯培养群体生长规律 一、微生物生长量的测定 显微镜直接计数法 稀释平板计数法 最大概率法 比浊法 微生物数量的测定 微生物生长量的测定 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

第二节 微生物纯培养群体生长规律 一、微生物生长量的测定 (一) 微生物数量的测定 1、显微镜直接计数法 第二节 微生物纯培养群体生长规律 一、微生物生长量的测定 (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。

第二节 微生物纯培养群体生长规律 一、微生物生长量的测定 (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。 第二节 微生物纯培养群体生长规律 一、微生物生长量的测定 (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。 10-3 10-4 10-5 10-6

第二节 微生物纯培养群体生长规律 一、微生物生长量的测定 (一) 微生物数量的测定 ３、比浊计数法 根据细菌悬浮液的吸光度测定其数量。 第二节 微生物纯培养群体生长规律 一、微生物生长量的测定 (一) 微生物数量的测定 ３、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。

第二节 微生物纯培养群体生长规律 一、微生物生长量的测定 (二) 微生物重量的测定 1、称重法 第二节 微生物纯培养群体生长规律 一、微生物生长量的测定 (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。 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)

第二节 微生物纯培养群体生长规律 一、微生物生长量的测定 (二) 微生物重量的测定 2、含氮量测定法 第二节 微生物纯培养群体生长规律 一、微生物生长量的测定 (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。 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。

第二节 微生物纯培养群体生长规律 二、细菌分批培养群体生长规律 第二节 微生物纯培养群体生长规律 二、细菌分批培养群体生长规律 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。

第二节 微生物纯培养群体生长规律 二、细菌分批培养群体生长规律 根据细菌生长繁殖速率将生长曲线分四个阶段： 缓慢期 　对数期 　　　稳定期 　　 衰亡期

第二节 微生物纯培养群体生长规律 二、细菌分批培养群体生长规律 缓慢期（延迟期、滞留适应期） 特 点：分裂迟缓、代谢活跃。 产生原因： 第二节 微生物纯培养群体生长规律 二、细菌分批培养群体生长规律 缓慢期（延迟期、滞留适应期） 特 点：分裂迟缓、代谢活跃。 产生原因： （1）接种时的机械损伤引 （2） 细胞分裂必需因子的缺乏 滞留适应期

第二节 微生物纯培养群体生长规律 二、细菌分批培养群体生长规律 缓慢期（延迟期、滞留适应期） 影响滞留适应期长短的因素 1、培养基成分 第二节 微生物纯培养群体生长规律 二、细菌分批培养群体生长规律 缓慢期（延迟期、滞留适应期） 影响滞留适应期长短的因素 1、培养基成分 2、接种物菌龄 3、接种量 滞留适应期 4、菌株的遗传性 研究滞留适期长短的意义？

第二节 微生物纯培养群体生长规律 二、细菌分批培养群体生长规律 对数期（指数生长期） 特点： （1）代谢活性强 （2）世代时短而稳定 第二节 微生物纯培养群体生长规律 二、细菌分批培养群体生长规律 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

第二节 微生物纯培养群体生长规律 二、细菌分批培养群体生长规律 Nt=2n N0 n=3.33(lgNt-lgN0) 第二节 微生物纯培养群体生长规律 二、细菌分批培养群体生长规律 对数期（指数生长期） Nt=2n N0 n=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 对数生长期 见教材P93

第二节 微生物纯培养群体生长规律 二、细菌分批培养群体生长规律 稳定期（最高生长量期） 特 点： 1、细菌数量增加率为0。 第二节 微生物纯培养群体生长规律 二、细菌分批培养群体生长规律 稳定期（最高生长量期） 特 点： 1、细菌数量增加率为0。 2、部分细菌大量积累代谢产物。 最高生长量期 细菌数量增加率为0的原因?

第二节 微生物纯培养群体生长规律 二、细菌分批培养群体生长规律 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 第二节 微生物纯培养群体生长规律 二、细菌分批培养群体生长规律 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

第二节 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 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 第二节 微生物纯培养群体生长规律 二、细菌分批培养群体生长规律 小 结 什么时期细菌细胞生长速度最快 对数生长期 什么时期世代时间短而稳定 对数生长期 什么时期细菌细胞代谢活性最强 对数生长期 什么时候细菌细胞总数最多 最高生长量 什么时期菌体代谢产物最多 最高生长量

第二节 微生物纯培养群体生长规律 三、连续培养 第二节 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程。 优 点：一定生理状态实验材料 提高工业生产效益

第二节 微生物纯培养群体生长规律 三、连续培养 恒浊培养 保持细菌培养液浊度 恒化培养 保持细菌培养液营养物质浓度

第二节 微生物纯培养群体生长规律 分批培养与连续培养特征的比较 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 第二节 微生物纯培养群体生长规律 分批培养与连续培养特征的比较 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 相同点：群体培养特征

第二节 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。 获得同步培养的方法 第二节 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。 获得同步培养的方法 硝酸纤维薄膜法 1、诱导法：控制温度、培养基成分等 低于适温度 适温培养 2、选择法：滤膜过滤

第二节 微生物纯培养群体生长规律 三、同步培养 同步培养生长曲线特点 群体生长是一次性跳跃过程 维持的代数1-2代（？）

第三节 微生物的生活环境 环境条件一定范围的变化，影响 形态 生理 生长 繁殖 极端环境条件对微生物的影响 死 亡 温度 O2 氧化还原电位 第三节 微生物的生活环境 环境条件一定范围的变化，影响 形态 生理 生长 繁殖 极端环境条件对微生物的影响 死 亡 温度 O2 氧化还原电位 水分 辐射 化学药物 pH 影响微生物生长的主要环境因子

第三节 微生物的生活环境 一、温度 1、温度对微生物生长的影响 最低生长温度 最高生长温度 微生物的三种基本温度 最适生长温度 低 温 型 第三节 微生物的生活环境 一、温度 微生物的三种基本温度 最低生长温度 最高生长温度 最适生长温度 1、温度对微生物生长的影响 微生物的生长温度类型 低 温 型 中 温 型 高 温 型 温度对微生物生长的影响 高温：蛋白质变性 酶失活 核糖体解体 致死时间、致死温度 低温：酶活性下降、新陈代谢缓慢

第二节 微生物的生活环境 一、温度 2、高温灭菌 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 第二节 微生物的生活环境 一、温度 2、高温灭菌 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。 高温灭菌 湿热灭菌 间歇灭菌法：100℃，30-60min 冷却，37℃培养1d 反复三次 巴斯德消毒法：采用60-70℃的温度处理15-30min 的消毒方法。

第二节 微生物的生活环境 一、温度 3、低温保藏 菌种保存（试管斜面或孢子砂土管） 特例：流感杆菌、脑膜炎球菌 食品保藏

第二节 微生物的生活环境 二、氧化还原电位(Eh) 好气性微生物 Eh>0.1V，而以0.3-0.4v为宜 第二节 微生物的生活环境 二、氧化还原电位(Eh) 好气性微生物 　　　Eh>0.1V，而以0.3-0.4v为宜 兼性厌气微生物　　　　Eh<0.1V行厌气性呼吸 　　　　　　　　　　　Eh>0.1v行好气呼吸 厌气性微生物　　　　　Eh值—0.1V以下

第二节 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：0.93-0.99 第二节 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：0.93-0.99 酵母菌最适水的活度值：0.88-0.91 霉菌最适水的活度值： 0.80 水的活度小于0.60-0.70时 休眠、部分出现细胞脱水、蛋白质变性(多数微生物) 2、应用：干燥法保存物品 食品的冷冻干燥

第二节 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：（400nm—800nm） 对微生物的作用： 第二节 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：（400nm—800nm） 对微生物的作用： （1）能源 （2）刺激担子菌子实体形成 （3）光氧化作用。 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。

第二节 微生物的生活环境 三、辐 射 2、紫外线： 杀菌波长范围：240—300nm 杀菌力最强范围： 255—265nm 紫外线杀菌特点： 第二节 微生物的生活环境 三、辐 射 2、紫外线： 杀菌波长范围：240—300nm 杀菌力最强范围： 255—265nm 紫外线杀菌特点： 穿透力弱，用作表面消毒或空气灭菌

第二节 微生物的生活环境 三、辐 射 3、电离辐射 （X射线、γ射线等） 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： 第二节 微生物的生活环境 三、辐 射 3、电离辐射 （X射线、γ射线等） 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： 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： 粮食、果蔬、畜禽产品、饮料以及卫生材料杀菌处理

第二节 微生物的生活环境 四、化学药物 1、重金属盐类 杀菌机理： 与带阴电荷的菌体蛋白质结合使其变性 第二节 微生物的生活环境 四、化学药物 1、重金属盐类 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） 杀菌机理： 损伤细胞壁和膜 抑制酶系统(脱氢酶、氧化酶等)； 蛋白质变性

第二节 微生物的生活环境 四、化学药物 3、氧化剂（高锰酸钾、过氧化氢、过氧乙酸） 杀菌机理： 使蛋白质巯基氧化(成二硫基) 第二节 微生物的生活环境 四、化学药物 3、氧化剂（高锰酸钾、过氧化氢、过氧乙酸） 杀菌机理： 使蛋白质巯基氧化(成二硫基) 2R—SH+2X R—S—S—R+2XH 4、卤素（Cl、I常见） 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。

第二节 微生物的生活环境 四、化学药物 5、表面活性剂（新洁尔灭、消毒宁等） 具有降低表面张力效应的物质。 杀菌机理：影响细胞生长、分裂 第二节 微生物的生活环境 四、化学药物 5、表面活性剂（新洁尔灭、消毒宁等） 具有降低表面张力效应的物质。 杀菌机理：影响细胞生长、分裂 6、化学治疗剂 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） 杀菌机理： 抑制叶酸合成 如：磺胺类药物等。 抑制肽聚糖合成 如：青霉素，万古霉素等。 抑制蛋白质合成 如：链霉素，红霉素、四环素、氯霉素等