第1页：第三章 微生物的生长与培养
第三章 微生物的类群与微生物的代谢。本章实际内容为微生物的生长规律、环境因素的影响与微生物生长的控制。
源文件本章标题与第二章标题重复，实际内容为微生物的生长与控制，建议人工核对后确定章节名。
第2页：个体生长与群体生长
- 个体生长
- 单个细胞体积与质量的增加
- 个体繁殖
- 细胞数目的增加
- 群体生长
- 个体生长＋个体繁殖
第3页：微生物的培养方法
- 固体培养法
- 液体培养法：获得单细胞
- 好氧培养：摇瓶培养、发酵罐（纯培养）
- 厌氧培养：厌氧罐技术、Hungate 滚管技术、厌氧手套箱技术
第4页：同步生长与同步培养
- 同步培养法
- 使培养基中所有微生物细胞处于相同的生长阶段的培养方法
- 同步生长
- 培养物中所有的微生物细胞都处于同一生长阶段，并能同时分裂的生长方式
第5页：同步培养的两种方法
- 诱导法
- 采用物理、化学因子使微生物细胞进行到某个生长阶段而停下来，然后再去除该因子，以达到诱导微生物细胞同步生长的目的
- 选择法
- 膜过滤和密度梯度离心法
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第8页：测生长量的直接法
- 测体积（离心）
- 直接法：离心法（单细胞微生物）
- 称干重
- 过滤法（丝状微生物）
第9页：测生长量的间接法
- 比浊法（分光光度计）
- 间接法（生理指标法）：含氮量测定
- 含碳量测定
- DNA 含量测定
第10页：计繁殖数的方法
- 直接计数法：血球计数法、涂片计数法
- 间接计数法：涂布平板法、倒平板法
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第12页：微生物的个体生长
- 微生物的个体生长
- 单个细胞体积与质量的增加
- C 值
- 一个单拷贝的染色体组 DNA 的量
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第14页：群体生长的指数特征
（一）无分支单细胞微生物的群体生长：1. 特征为指数生长，代时 G = t/n（t 为培养时间，n 为繁殖代数）。
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第16页：群体生长曲线导览
2. 无分支单细胞微生物的群体生长曲线：以菌数对数对培养时间作图，可分为迟缓期、对数期、稳定期和死亡期。
第17页：迟缓期
- 主要特征
- 代谢活跃，大量合成细胞分裂所需的酶类、ATP 等；体积增大；分裂迟缓
- 原因
- 在新的环境，缺乏分解或催化相关底物的酶
- 缩短和消除的方法
- 增加接种量、采用最适种龄、选用繁殖速度快的菌种，以及尽量保持接种前后所处的培养基介质和条件一致
第18页：对数期
- 特点
- 分裂速度最快、代时最短、代谢活动旺盛、对环境变化敏感
- 作用
- 作为代谢、生理等研究的好材料和发酵生产中用作种子的最佳菌龄
第19页：稳定期
- 特点
- 新生的细胞和死亡的细胞数目相等、总菌数达到最大值、代谢活力钝化
- 原因
- 营养物质的逐渐消耗以及代谢废物的积累抑制了生长
- 功能
- 产生次生代谢产物（抗生素、生物碱、色素等）、芽孢；对稳定期的研究发展了连续培养技术
第20页：死亡期
4. 死亡期特点：活的细胞数目以对数速率急剧下降、细胞裂解或自溶。
第21页：微生物群体生长的规律
- 生长曲线代表在新的适应环境中生长、分裂直至衰老、死亡全过程的动态变化规律，分为迟缓期、对数期、稳定期和死亡期四个主要的时期
- 生长曲线的不同时期反映的是群体而不是单个细胞的生长规律
- 认识和掌握微生物的生长曲线有重要的实践意义，如设法缩短迟缓期、延长对数期以及在稳定期收集菌体
第22页：某种细菌的生长曲线
图为某种细菌的生长曲线，横轴为时间，纵轴为细菌数目的对数，依次分为调整期、对数期、稳定期和衰亡期四个时期。
第23页：丝状微生物的群体生长
- 1. 特征：丝状生长和沉淀生长两种方式
- 2. 丝状微生物生长以单位时间内微生物的物质量的变化来表示
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第25页：分批培养与连续培养
- 分批培养
- 指将微生物置于一定容积的培养基中，经过培养生长，最后一次收获的培养方式
- 连续培养
- 在一个恒定容积的流动系统中培养微生物，一方面以一定速率不断地加入新的培养基，另一方面又以相同的速率流出培养物（菌体和代谢产物），以使培养系统中的细胞数量和营养状态保持稳定
第26页：连续培养系统的类型
2. 连续培养系统的类型：本节介绍连续培养系统的不同类型及其控制特点。
第27页：温度对微生物生长的影响
第三节 环境因素对微生物生长的影响 一、温度。本节介绍温度对微生物生长的影响及其基本温度。
第28页：温度的三种基本类型
- 温度太低：使原生质膜处于凝固状态，不能正常进行营养物质的运输或形成质子梯度
- 温度太高：蛋白质、核酸和细胞的其他组成发生不可逆的变形作用
- 三种基本温度：最低生长温度、最适生长温度、最高生长温度
第29页：微生物的温度分类
- 1. 嗜冷微生物
- 2. 嗜温微生物
- 3. 嗜热微生物
- 4. 嗜高热微生物
第30页：嗜冷与嗜高温微生物的机制
- 1. 嗜冷微生物能够在低温条件下生长的原因：其所含的酶在低温能有效地催化生化反应；在低温下主动运输仍能正常进行，有效地吸收必需的营养物质；其原生质膜中含有较多的不饱和脂肪酸，在低温下仍可维持膜的流动性
- 2. 嗜高温微生物在高温条件下生长的原因：其酶和其他蛋白质在高温时更稳定；其蛋白质合成机构和细胞质膜（富含饱和脂肪酸等）等结构成分是热稳定的
第31页：微生物耐热性的实践意义
- （1）发酵生产的优点是发酵周期短，效率高；有利于非气体物质在发酵液中的扩散和溶解，以及防止杂菌的污染；可节约冷却发酵热量所需的成本
- （2）嗜热微生物产生的酶制剂有更高的耐热性
第32页：pH对微生物生长的影响
- pH 影响微生物生长的原因
- 介质 pH 影响生活环境中营养物质的可给态和有毒物质的毒性；影响菌体细胞膜的带电荷性质、膜的稳定性及膜对物质的吸收能力；使菌体表面蛋白变性或水解
- 分类
- 嗜酸性微生物（<pH5.4）、嗜中性微生物（pH5.4～pH8.5）、嗜碱性微生物（pH7.0～pH11.5）
第33页：嗜酸与嗜碱微生物的耐性机制
嗜酸或嗜碱微生物耐酸、耐碱的原因：主要是由于细胞本身具有维持胞内 pH 值接近中性的能力。嗜酸微生物在酸性环境中，细胞膜可以阻止 H⁺ 进入胞内、不断将胞内 H⁺ 排出胞外；嗜碱或耐碱微生物则可以阻止 OH⁻ 进入胞内并将其排出胞外，以维持胞内接近中性 pH。
第34页：微生物与氧的关系分类
- 好氧微生物（必需有氧）：专性好氧微生物、微好氧微生物
- 兼性好氧微生物（可有可无）
- 厌氧微生物（不需）：耐氧微生物、严格厌氧微生物
第35页：氧对厌氧微生物的毒害机制
- （1）严格厌氧微生物并不是被气态的氧所杀死，而是由于不能解除某些氧代谢产物（过氧化氢、超氧阴离子和羟自由基等）的毒性而死亡
- （2）好氧生物具有降解这些产物的酶，如过氧化氢酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶（SOD）等，严格厌氧微生物则缺乏全部或部分这些酶
- （3）专性好氧微生物和大多数兼性好氧微生物都含有超氧化物歧化酶和过氧化氢酶，某些兼性好氧微生物和耐氧厌氧微生物只含有超氧化物歧化酶但缺乏过氧化氢酶
- （4）大多数专性厌氧微生物都同时缺乏这两种酶，因而死于 O₂⁻ 和 H₂O₂ 的毒害作用
第36页：灭菌、消毒与防腐
- 灭菌
- 杀死或消除全部的微生物
- 消毒
- 杀死、消除或降低病源微生物
- 防腐
- 防止或抑制微生物的生长
第37页：控制微生物的方法
- 物理方法：高温（干热灭菌、湿热灭菌和巴斯德消毒法）、低温（冷藏法 5℃ 和冷冻法 -10℃）、辐射（紫外光、电离辐射和强光）、干燥和渗透压、过滤
- 化学方法：消毒剂和防腐剂、化学治疗剂
- 微生物的抗药性
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第40页：高温灭菌的作用因素
1. 高温导致微生物细胞成分发生不可逆的失活而死亡；加热引起的微生物死亡是以指数速率进行的，因此加热温度、起始微生物总数、微生物的抗热性等影响加热灭菌的作用。
第41页：湿热灭菌优于干热
- 在相同的温度下，湿热比干热的灭菌效果好
- （1）热蒸汽对细胞成分的破坏作用更强：水分子的存在有助于破坏维持蛋白质三维结构的氢键和其他相互作用弱键，更易使蛋白质变性，还可以使细胞膜脂溶解
- （2）热蒸汽比热空气穿透力强，能更加有效地杀灭微生物
- （3）蒸汽存在潜热，当气体转变为液体时可放出大量热量，故可迅速提高灭菌物体的温度
第42页：巴斯德消毒法与辐射杀菌
- 3. 巴斯德消毒法处理牛奶可采用 71.6℃ 快速处理至少 15s，或 62.9℃ 处理 30min
- 4. 紫外光杀菌作用是因为它可以被蛋白质（约 280nm）和核酸（约 260nm）吸收，造成这些分子的变性失活
- 5. 电离辐射主要使用 X 射线和 γ 射线，形成离子和自由基分子，最重要的是对 H₂O₂ 的作用
第43页：化学治疗剂的种类
- 6. 化学治疗剂是能够特异性作用于某些微生物并有选择性的化学药剂，基本对人体无害
- 7. 化学治疗剂有生长因子类似物（竞争性抑制剂）和抗生素两类
第44页：抗生素的作用机制
- （1）抑制细胞壁的合成（青霉素——G⁺）
- （2）破坏细胞膜的功能（多粘菌素——G⁻）
- （3）抑制蛋白质的合成（氯霉素——30s，链霉素——50s）
- （4）抑制核酸的合成（利福霉素——细菌 RNA 聚合酶，新生霉素——细菌 DNA）
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第46页：微生物的抗药性机制
- （1）缺乏某类药物作用的结构
- （2）化学治疗剂不能穿过细胞膜进入胞内
- （3）化学治疗剂被变为无活性的形式
- （4）药物的作用部位被修饰改变
- （5）被药物阻断的代谢途径发生遗传改变
- （6）将进入到胞内的药物泵出胞外
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