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本课件围绕微生物生长规律展开，介绍纯培养的分离与培养方法，讲解分批培养生长曲线各时期特点与微生物数量的测定技术，分析温度、pH、氧气、水分与化学药物等环境因素的影响，并给出消毒、灭菌与菌种保藏的控制手段。
第七章微生物的生长怎样使微生物生长，即如何培养微生物？微生物如何进行生长？影响微生物生长的因素是什么？如何控制微生物的生长？
第一节微生物生长的研究方法一、微生物纯培养的分离研究微生物生长通常采用微生物纯培养。微生物学中将在实验条件下从一个单细胞繁殖得到的后代称为纯培养。自然环境如土壤和水中，通常栖息着的是许多不同微生物混杂在一起的群体。
哪怕是一粒砂或尘土，也常含有多种细菌及其它微生物。
微生物纯培养的分离方法一稀释涂布法分离微生物
微生物纯培养的分离方法三平板划线法分离微生物
二、微生物的培养方法根据氧气的需要与否分为两大类：好氧培养厌氧培养根据培养基的物理特性分为两大类：固体培养液体培养
1）固体好氧培养方法琼脂斜面和琼脂平皿培养（一）好氧培养方法
香菇固体栽培床
2）液体好氧培养方法恒温振荡培养箱
实验室小型全自动发酵罐
三、微生物个体生长的测定方法细菌个体细胞一般太小，通常采用电子显微镜观测，但无法观测到整个生长的动态过程。真菌细胞相对体积较大，可采用显微镜观测和记录活细胞的整个生长过程，如使用微分—干涉相差显微镜、相差显微镜和荧光显微镜等进行。
四、微生物群体生长的测定方法
1总细胞计数法（一）微生物细胞数目的检测方法1）血球计数板法
2)薄膜过滤丫叮橙染色荧光镜检法
1）平皿菌落计数法2活细胞计数法
（二）微生物生物量的测定方法
（三）比浊法
微生物生长测定方法比较测定细胞数目方法特点与应用总细胞数血球计数板法较快速简便，但较费时薄膜过滤染色法快速简便，适于含菌数很低的空气、水等中的总菌计数活细胞数平皿菌落计数法简易价廉，但花费时间较长，不能立刻知道结果薄膜过滤平皿法灵敏度高, 不用于高密度培养物，不能立刻知道结果测定物质量比浊法快速简便，敏感度低，适于不发酵液或液体中的快速总细胞数估计，但需事先标定细胞湿重法较为简便，但含水量不定，准确度差细胞成分含量法如测定蛋白质、核酸、还原糖的含量等细胞干重法较为费时，易受颗粒杂质干扰，敏感度低
第二节微生物的生长微生物的生长表现在微生物的个体生长与群体生长两个水平上。微生物个体生长表现为个体质量和体积的增加。微生物群体生长是以微生物细胞的数量或微生物群体细胞物质量的增加作为生长的指标。
因而要了解微生物的生长规律，就要了解微生物的个体生长和群体生长两个方面。
（一）细菌细胞的生长1、细菌细胞生长的两种类型：根据细胞是否在分裂发生之前就启动新一轮DNA复制而将细菌细胞生长分为快速生长和慢速生长两种类型。复制区
分裂蛋白和横隔前体成分横隔形成细胞分裂间隙期G染色体复制期C分裂期D2、细菌细胞分裂周期过程
（二）酵母细胞的生长1、细胞二分裂生长图2 粟酒裂殖酵母的二分裂生长
2、细胞出芽生长图3 酿酒酵母的出芽生长
为什么要研究微生物群体生长?因为绝大多数微生物个体微小，个体质量和体积的变化不易观察，所以常是以微生物的群体作为研究对象，以微生物群体细胞的数量或群体细胞物质量的增加作为生长的指标。
二．微生物的群体生长
（一）无分支单细胞微生物的群体生长无分支单细胞微生物主要包括原核生物的细菌和真核生物的酵母菌，它们的群体生长是以群体中微生物细胞数量的增加来表示的，因而其生长速率就是指单位时间内细胞数目或细胞生物量的增加。
细胞数目的对数与生长时间呈正比直线关系
2、微生物生长曲线
1）延滞期延滞期特点
影响延滞期长短的因素与实践意义
2）指数期特点
影响指数期的因素
3）稳定期特点：
为什么细胞总数不再增加？
稳定期的实践意义
4）衰亡期特点：
影响衰亡期的因素及实践意义
影响因素：接种体积的大小、接种物是否凝集、以及菌丝体是否易于断裂等因素的综合作用决定着丝状微生物是丝状生长还是沉淀生长。工业发酵意义：丝状微生物在液体培养中的生长方式在工业生产中很重要，因为它影响发酵过程的通气性、生长速率、搅拌能耗及菌丝体与发酵液的分离难易等。
三、连续培养（一）分批培养和连续培养分批培养，就是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，基本上说来就是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恒定，即处于稳态。
(一)诱导法诱导法：是采用物理、化学因子使微生物细胞生长进行到某个阶段而停下来，使先期到达该阶段的微生物细胞不能进入下一生长阶段，待全部群体细胞都到达该生长阶段后，再除去该因子，使全部群体细胞同时进入下一个生长阶段，以达到诱导微生物细胞同步生长的目的。
例１，培养大肠杆菌胸腺嘧啶缺陷型菌株，当停止供给胸腺嘧啶时，DNA合成立即停止，但RNA和蛋白质合成速率却不受影响，30min后加入胸腺嘧啶，DNA合成立即恢复，结果几乎所有细胞在经过35—40min的延滞后都能进行分裂。
例２，鼠伤寒沙门氏菌在25℃培养时，不能进行细胞分裂，但细胞物质的合成照常进行，使群体中那些分裂准备工作进行较慢的细胞有时间赶上其他细胞，当变换到有利于细胞分裂的37℃条件`时,全部细胞进入同步分裂。
(二) 选择法
四、天然环境中的微生物生长天然环境特点：天然环境比人工条件常常要更复杂和更动态。天然环境中微生物生长特点：在自然环境中，微生物常常合成一些人工条件下生长时所不产生的结构，如细菌粘掖层。
因为微生物细胞能够感受自然环境中发现的各种化合物，其直接反应就是合成一些有用的结构和酶以便在特定的环境中生存生长。大量研究揭示，自然环境条件下的细菌能够生长在复杂的群落中，表现出生长在试管中的纯培养微生物所不曾发生的某些现象。
（一）多重环境因子影响微生物生长的规律
（二）活的但未能培养的微生物很久以来，活的微生物被定义为能够活跃生长，形成菌落或引起液体培养基浑浊的微生物。然而英国科学家J.R. Postgate 首次提出了活的但未能培养的微生物概念,指出受自然界生境压力(或选择性实验室培养基压力)的微生物,对次生压力特别敏感。
这样的次生压力作用能够产生活的微生物，但却不能够在通常用作培养它们的培养基中生长。据估计，目前仅有大约0.1%原核微生物能够人工培养。
Postgate 发明了一种称之为“Postgate微活力分析方法”，该法将微生物培养在黏附于盖玻片上的一薄层琼脂膜上，即使细胞不能够生长越过单一细胞阶段，但通过观察细胞改变形态的能力，可以确认微生物所显示的“生命迹象”。
许多研究者开发出新的敏感的显微镜和同位素方法以评估活的未能培养微生物的存在及其意义，例如，荧光标记抗体染色细胞计数法、丫叮橙染色细胞计数法和同位素标记细胞物质释放法等，将这些方法所获得的细胞数目与常规的平板技术方法和最可能细胞数目方法相比较，就可以发现自然界存在大量活的微生物，但不能够被人工培养出来。
近来，PCR扩增和小亚基核糖体RNA分析等分子生物学技术也被越来越多地用作活的未能培养微生物多样性的研究。证据
（三）微生物群体感应作用近来研究发现，细菌之间可以相互交流、协调行为。细菌协调作用的一种主要方式就是通过所谓的“群体感应作用”来进行。“群体感应作用”：就是细菌能够通过感应信号分子的水平监测自身的群体密度，该信号分子浓度随着细菌群体数量的增加而增加，直到达到某个阈值，就将群体密度已达到某个临界水平或数量的信息传递给细菌，引起细菌表达一系列密度感应-依赖的基因，控制群体数量的增加。
由于信号分子可以刺激细胞释放信号分子，故信号分子又被称作自诱导剂，群体感应作用又被称作自诱导作用。
“群体感应作用”机理
“群体感应作用”生物学意义群体感应作用是一个非常精细的过程。以胞外酶的产生和释放为例，如果仅由几个细菌细胞释放出酶，由于酶量太少很快扩散开来而被稀释，因而不产生效应。通过群体感应作用进行控制，细菌在释放酶之前达到了一个很高的密度水平，其结果所释放的酶浓度足以产生有意义的影响。
这对于在寄主体内、土壤或水环境中生存的细菌具有很大的优点。如果病原菌在产生致病因子，逃逸进入寄主组织之前能够在侵染位增殖到很高数量水平，就有更好的机会突破寄主防御系统、成功地在寄主体内扩散。
对于与寄主细胞共生和寄生的细菌来说，通过群体感应作用控制细菌群体数量也具有非常重要的作用。
第三节环境因素对微生物生长的影响
最高温度最低温度最适温度一、温度
二、pHpH影响微生物生长机制：（1）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；（2）介质pH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；（3）一定范围的介质pH还可造成菌体表面蛋白变性或水解。
微生物最低pH最适pH最高pH圆褐固氮菌4.57.4~7.69.0大豆根瘤菌4.26.8~7.011.4亚硝酸细菌7.07.8~8.69.4氧化硫硫杆菌1.02.0~2.84.0~6.0嗜酸乳酸杆菌4.0~4.65.8~6.66.8放线菌5.07.0~8.010.0酵母菌3.05.0~6.08.0黑曲霉1.55.0~6.09.0多种微生物生长的最低、最适与最高pH值
(一)嗜中性微生物生长的pH范围是pH5.—8.0，最适生长pH近中性（pH7.0）。大多数细菌属于嗜中性微生物。（二）嗜酸性微生物最适生长pH在5.5以下生长的微生物称之为嗜酸性微生物。
（三）嗜碱性微生物生长的pH范围是pH7.0—11.5，最适生长pH在8.0以上。
2 O2.-+2HSOD好氧、耐氧微生物H2O2+O2过氧化氢酶过氧化物酶好氧菌H2O+½O22H2ONADH2NAD耐氧菌实验证明，大肠杆菌的超氧化物歧化酶突变，就变成“严格厌氧菌”
好氧微生物兼性好氧微生物耐氧厌氧微生物厌氧微生物微好氧微生物含酶组成catalaseSOD＋＋/－(低水平)＋＋＋＋＋－－－
四、水活度嗜高渗微生物：只能在高渗溶液中生长的微生物。耐高渗微生物：能够忍耐高渗环境，并在高渗环境中生长离开了高渗环境仍然能够生长的微生物。嗜盐微生物：需要在含高浓度氯化钠盐溶液中才能生长的微生物。
温和嗜盐微生物:仅需要在含大约3%氯化钠的介质中生长，如很多海洋细菌。极端嗜盐微生物：需要在9%甚至饱和氯化钠溶液中生长，如某些古生菌，通常可在饱和盐池中发现它们的踪影。
根据控制作用的效果分类灭菌（sterilization）:凡是能够杀死或消除材料或物体上全部微生物的方法；消毒(disinfection):能够杀死、消除或降低材料或物体上的病原微生物，使之不致引起疾病的方法；防腐(antisepsis):能够防止或抑制微生物生长，但不能杀死微生物群体的方法。
根据控制作用原理、方式和方法分类物理控制方法化学控制方法两大类第四节微生物生长的控制
影响抗微生物剂作用效果的因素：起始微生物总数微生物的抗性作用时间长短作用方式
一、物理控制方法(一) 高温灭菌
①热蒸汽对细胞成分的破坏作用更强
该法不是利用高压来杀死微生物，而是利用提高压力使水的沸点升高，以提高水蒸汽的温度，更加有效地杀灭微生物。
（四）辐射杀菌有四种类型的辐射作用:紫外光、电离辐射、某种条件下的强可见光、微波等，可用作控制微生物的生长和保存食品。
1.紫外光
2.电离辐射
（一）消毒剂和防腐剂消毒剂是指那些可抑制或杀灭微生物，但对人体也可能产生有害作用的化学试剂。主要用于抑制或杀灭物体表面、器械、排泄物和周围环境中的微生物。防腐剂是指那些可以抑制微生物生长，但对人体或动物体的毒性较低的化学试剂。
可用于机体表面，如皮肤、粘膜、伤口等处防止感染，也有的用于食品、饮料、药品的防腐作用。但现时消毒剂和防腐剂之间的界限已不很严格，如高浓度的石碳酸（3%-5%）用于器皿表面消毒，而低浓度的石碳酸（0.5%）则用于生物制品的防腐剂。
理想的化学消毒剂和防腐剂应当是作用快、效力高但对组织损伤小，穿透性强但腐蚀小，配制方便且稳定，价格低廉易生产，并且无怪味。
(二)化学治疗剂化学治疗剂是指那些能够特异性地作用于某些微生物并具有选择性的化学药剂，它们与非特异性的化学药剂相比对人体几乎没有什么毒性或毒性很小，可用作治疗微生物引起的疾病。
为什么磺胺对人体细胞无毒性？因为人缺乏从对氨基苯甲酸合成叶酸的相关酶二氢蝶酸合成酶、二氢叶酸合成酶和二氢叶酸还原酶，故不能用外界提供的对氨基苯甲酸自行合成叶酸，而必须直接利用营养物中的叶酸做为生长因子。
2、抗生素抗生素（antibiotics）英文一词由两个希腊词所组成：anti意为“对抗”，bios意为“生命”，合在一起，antibiotics 就是可以杀灭生命体的意思，即抗生素是用来杀灭微生物的一类物质。
定义：抗生素是一类由微生物或其它生物生命活动过程中合成的次生代谢产物或其人工衍生物，它们在很低浓度时就能抑制或干扰它种生物（包括病原菌、病毒、癌细胞等）的生命活动，因而可用作优良的化学治疗剂。
抗生素的效价单位：就是指微量抗生素有效成分多少的一种计量单位。有的是以抗生素的相当生物活性单位的重量作为单位，如1μg=1单位(U)，链霉素盐酸盐就是以此来表示的；有的则是以纯抗生素的活性单位相当的实际重量为1单位而加以折算的，如青霉素单位最初是以能在50ml肉汤培养基内完全抑制金黄色葡萄球菌的最小青霉素的量作为一个单位，以后青霉素纯化后确定这一量相当于青霉素钠盐0.5988μg，因而定0.5988μg青霉素钠盐为一个青霉素单位。
抗生素作用机制
（三）微生物的抗药性微生物产生抗药性的机制有6种：
抗药性天然选择
抗性因子的传递和扩散
参考文献:1沈萍．微生物学．北京：高等教育出版社，20002周德庆．微生物教程．第2版．北京：高等教育出版社，20023黄秀梨.微生物学．第2版.北京：高等教育出版社，20014诸葛健，李华钟.微生物学．第一版．北京：科学出版社，2004.95PrescottLM.等著.微生物学．第5版．沈萍等译，北京：科学出版社，20006PrescottLM,HarleyJP,andKleinDA.Microbiology(5thed.),HighereducationpressandMcGraw-HillCompanies,Inc.20027MichaelTM,JohnMM,JackP.Brockbiologyofmicoorganisms，Internationaledition,PearsonEducation,Inc.20038GregoryN.Stephanopoulos,AristosA.Aristidou,JensNielsenz著.代谢工程——原理与方法.赵学明白冬梅，等译.化学工业出版社，20039TalaroK.P.Foundationsinmicrobiology(FifthEdition),HighereducationpressandMcGraw-HillCompanies,Inc.200510R．M．特怀曼著．高级分子生物学要义．陈淳等译，北京：科学出版社，2000
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