1、微生物的生长繁殖及其控制微生物的生长繁殖及其控制通过本章的学习，要求掌握：通过本章的学习，要求掌握：1、微生物生长量的测定方式。、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。、细菌纯培养生长曲线各个时期的主要特点。3、物理、化学手段用于控制微生物生长的方法及原理。、物理、化学手段用于控制微生物生长的方法及原理。重点：重点：细菌纯培养生长曲线。细菌纯培养生长曲线。难点：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。代时和代数。一一.染色体染色体DNADNA的复制和分离的复制和分离第一节第一节 细菌的个体
2、生长细菌的个体生长细菌的个体生长包括细菌结构的复制与再生、细胞的分细菌的个体生长包括细菌结构的复制与再生、细胞的分裂与控制。裂与控制。细菌的染色体为环状的双链细菌的染色体为环状的双链DNADNA分子。在细胞的个分子。在细胞的个体生长过程中，染色体复制方式为双向式进行，体生长过程中，染色体复制方式为双向式进行，其复制起始点附着在膜结构上，随着膜的生长和其复制起始点附着在膜结构上，随着膜的生长和细胞的分裂两个子代细胞的基因组分离，最后达细胞的分裂两个子代细胞的基因组分离，最后达到两个子细胞中。染色体的复制保证了细菌遗传到两个子细胞中。染色体的复制保证了细菌遗传特性的连续性和稳定性。特性的连续性和稳
3、定性。P133P133图图6 61 1。二二.细胞壁扩增细胞壁扩增 链链 球球 菌菌 大肠杆菌大肠杆菌细胞壁是一种刚性或半刚性的结构，细胞生长过程中细胞壁是一种刚性或半刚性的结构，细胞生长过程中细胞壁不断扩增，使得细胞体积扩大。细胞壁不断扩增，使得细胞体积扩大。球菌球菌生长过程中，新合成的肽生长过程中，新合成的肽聚糖是固定在赤道板附近插入聚糖是固定在赤道板附近插入导致新老细胞壁明显分开，原导致新老细胞壁明显分开，原来的细胞壁被推至两端。来的细胞壁被推至两端。杆菌杆菌生长过程中，新合成的肽生长过程中，新合成的肽聚糖在细胞壁中是新老细胞壁聚糖在细胞壁中是新老细胞壁间隔分布，新合成的肽聚糖是间隔分布
4、，新合成的肽聚糖是多位点插入原细胞壁。多位点插入原细胞壁。新合成的肽聚糖通过自身氨基新合成的肽聚糖通过自身氨基酸的氨基与原细胞壁肽聚糖短酸的氨基与原细胞壁肽聚糖短肽中氨基酸的羧基形成肽键连肽中氨基酸的羧基形成肽键连接。接。三三.细胞的分裂与调节细胞的分裂与调节细菌进入分裂期之前完成各种结构的复制。细菌进入分裂期之前完成各种结构的复制。细胞质膜内陷细胞质膜内陷横隔壁形成横隔壁形成完成分裂完成分裂肽聚糖合成肽聚糖合成横隔壁生长横隔壁生长l细胞的生长和分裂过程中都伴随着细胞的生长和分裂过程中都伴随着细胞壁的分裂和闭合两过程。打开细胞壁的分裂和闭合两过程。打开有利于合成的细胞壁物质插入，闭有利于合成的
5、细胞壁物质插入，闭合是使新合成的细胞壁物质插入到合是使新合成的细胞壁物质插入到开口处后重新形成完整的细胞壁。开口处后重新形成完整的细胞壁。l这两个过程是靠转肽酶和羧肽酶的这两个过程是靠转肽酶和羧肽酶的活性变化来实现调节的。活性变化来实现调节的。生长生长growthgrowth：有机体的细胞组分与结构在量方面的增加。有机体的细胞组分与结构在量方面的增加。表现为细胞质的量不断增加，体积加大。表现为细胞质的量不断增加，体积加大。繁殖繁殖reproductionreproduction由于细胞分裂而引起的个体数目的增加由于细胞分裂而引起的个体数目的增加。单细胞单细胞微生物如细菌，生长往往伴随着细胞数目
6、微生物如细菌，生长往往伴随着细胞数目的增加。的增加。多细胞多细胞微生物（如某些霉菌）细胞数目的增加，微生物（如某些霉菌）细胞数目的增加，如不伴随着个体数目的增加，只能叫生长。只有通如不伴随着个体数目的增加，只能叫生长。只有通过形成无性孢子或有性孢子使得个体数目增加的过过形成无性孢子或有性孢子使得个体数目增加的过程才叫做繁殖。程才叫做繁殖。一般情况下，当环境条件适合时，生长与繁殖始终是交替进一般情况下，当环境条件适合时，生长与繁殖始终是交替进行的。行的。第二节第二节 细菌的群体生长繁殖细菌的群体生长繁殖一、生长的规律一、生长的规律（参见（参见P135）一条典型的生长曲线至少可以分为一条典型的生长
7、曲线至少可以分为 迟缓期迟缓期，对数期对数期，稳定期稳定期和和衰亡期衰亡期等四个时期等四个时期迟缓期迟缓期lag phaselag phase （滞留适应期）（滞留适应期）菌种初接入新鲜培养液内，微生物细胞需要通菌种初接入新鲜培养液内，微生物细胞需要通过自身生理机能的调节逐步适应新环境。表现为过自身生理机能的调节逐步适应新环境。表现为细胞数量不增加了但细胞个体体积增大，代谢活细胞数量不增加了但细胞个体体积增大，代谢活跃。跃。对数期对数期logarithmic growth phaselogarithmic growth phase 细菌生长旺盛，代谢活力强。分裂速度快，菌数细菌生长旺盛，代谢活
8、力强。分裂速度快，菌数以指数级数增加，代时稳定。细胞在形态、生理等以指数级数增加，代时稳定。细胞在形态、生理等方面较为一致，是研究微生物生理代谢和遗传变异方面较为一致，是研究微生物生理代谢和遗传变异的好材料。在工业生产中也用对数期细胞作为扩大的好材料。在工业生产中也用对数期细胞作为扩大培养的种子液。培养的种子液。稳定期稳定期(stationary phase)stationary phase)又称恒定期或最高生长期。处于稳定期的微生物，又称恒定期或最高生长期。处于稳定期的微生物，新增殖的细胞数与老细胞的死亡数几乎相等，整个培新增殖的细胞数与老细胞的死亡数几乎相等，整个培养物中二者处于动态平衡，
9、此时生长速度，又逐渐趋养物中二者处于动态平衡，此时生长速度，又逐渐趋向零。向零。在一定容积的培养基中，细菌为什么不能按对数期在一定容积的培养基中，细菌为什么不能按对数期的高速率无限生长呢的高速率无限生长呢?这是由于对数期细菌活跃生长引起周围环境条件条这是由于对数期细菌活跃生长引起周围环境条件条件发生了一系列变化，某些营养物质消耗，有害代件发生了一系列变化，某些营养物质消耗，有害代谢产物的积累，以及诸如谢产物的积累，以及诸如pHpH、氧化还原电位、温度氧化还原电位、温度等的改变，限制了菌体细胞继续以高速度进行生长等的改变，限制了菌体细胞继续以高速度进行生长和分裂。和分裂。l稳定期的细胞内开始积累
10、贮藏物，如肝糖、异染颗稳定期的细胞内开始积累贮藏物，如肝糖、异染颗粒、脂肪粒等，大多数芽孢细菌也在此阶段形成芽粒、脂肪粒等，大多数芽孢细菌也在此阶段形成芽孢。如果为了获得大量菌体，就应在此阶段收获，孢。如果为了获得大量菌体，就应在此阶段收获，因这时细胞总数量最高。因这时细胞总数量最高。l这一时期也是发酵过程积累代谢产物的重要阶段，这一时期也是发酵过程积累代谢产物的重要阶段，某些放线菌抗生素的大量形成也在此时期。某些放线菌抗生素的大量形成也在此时期。l稳定期的微生物，在数量上达到了最高水平，产物稳定期的微生物，在数量上达到了最高水平，产物的积累也达到了高峰，此时，菌体的总产量与所消的积累也达到了
11、高峰，此时，菌体的总产量与所消耗的营养物质之间存在着一定关系，这种关系生产耗的营养物质之间存在着一定关系，这种关系生产上称为上称为产量常数产量常数。衰亡期衰亡期(decline phase)(decline phase)细菌死亡率逐渐增加，群体中活菌数目急剧下降，出现了细菌死亡率逐渐增加，群体中活菌数目急剧下降，出现了“负生长负生长”。其中有一段时间，活菌数呈几何级数下降，故。其中有一段时间，活菌数呈几何级数下降，故有人称之为有人称之为“对数死亡阶段对数死亡阶段”。这一阶段的细胞，有的开始自溶，产生或释放出一些产物，这一阶段的细胞，有的开始自溶，产生或释放出一些产物，如氨基酸、转化酶、外肽酶或
12、抗生素等。菌体细胞也呈现多如氨基酸、转化酶、外肽酶或抗生素等。菌体细胞也呈现多种形态，有时产生畸形，细胞大小悬殊，有的细胞内多液泡，种形态，有时产生畸形，细胞大小悬殊，有的细胞内多液泡，革兰氏染色反应的阳性菌变成阴性反应等。革兰氏染色反应的阳性菌变成阴性反应等。认识和掌握细菌生长曲线，对发酵生产的指导意义认识和掌握细菌生长曲线，对发酵生产的指导意义：1 1）计算生长速率和代时；）计算生长速率和代时；2 2）不同生长期的细胞在结构和生理上可能有很大差别，）不同生长期的细胞在结构和生理上可能有很大差别，了解生长曲线，就能根据需要进取样和收获；了解生长曲线，就能根据需要进取样和收获；3 3）不同的生
13、长期理化因子对微生物的影响可能不同。）不同的生长期理化因子对微生物的影响可能不同。对数生长期的细胞较为一致，因此常用于研究细胞的对数生长期的细胞较为一致，因此常用于研究细胞的新陈代谢。新陈代谢。代数与代时的计算代数与代时的计算 在对数生长期内，细菌数目的增加是按指数级数增加的，即在对数生长期内，细菌数目的增加是按指数级数增加的，即 20 2 1 22 23 2n 一个细菌繁殖一个细菌繁殖n代产生代产生2n 个细菌。个细菌。如果在对数期开始时间如果在对数期开始时间 t0的菌数为的菌数为 N0，繁殖繁殖 n 代后到对数期后代后到对数期后期期t的菌数为的菌数为Nt，则则 代时代时(Generatio
14、n time，G)（即每增加一代所需要的时间）即每增加一代所需要的时间）G=(t t0)/n 先求代数先求代数n 由于由于Nt=N0 2n lg Nt=lg N0+nlg2；n=（lgNt-lg N0）/lg2 n=3.3 lg(Nt/N0)G=（t t0）/3.3 lg(Nt/N0)二、生长的数学模型二、生长的数学模型微生物的生长数学模型就是用数学公式表示微生物系微生物的生长数学模型就是用数学公式表示微生物系统的某些定量关系，如生长速率、代数、代时等。统的某些定量关系，如生长速率、代数、代时等。例如：例如：在一细菌培养液中第一次测得的细菌数为在一细菌培养液中第一次测得的细菌数为 104/ml
15、，经过培养经过培养 4 h后，又测得菌液中的细菌数后，又测得菌液中的细菌数为为 108/ml，求此菌的世代时间和在此时间内繁殖求此菌的世代时间和在此时间内繁殖的代数。的代数。根据公式：根据公式：G=（t t0）/3.3 lg(Nt/N0)t t0=（4-0）60 min=240 min Nt=108 N0=104 lg(Nt/N0)=lg108 lg104 =8-4=4 代入上式代入上式 G=240/3.3 4=240/13.2=18 min 即在上述培养液中，世代时间为即在上述培养液中，世代时间为 18 min。细菌繁殖代数细菌繁殖代数 n=(t2-t1)/G=240/18=13.3 繁代。
16、繁代。三、主要生长参数三、主要生长参数生产实践中的三个主要参数：生产实践中的三个主要参数：迟缓时间迟缓时间、比生长速率比生长速率、总生长量总生长量1 1、迟缓时间、迟缓时间l微生物生长过程中，在实际条件下达到对数生长期微生物生长过程中，在实际条件下达到对数生长期所需的时间与理想条件下达到对数生长期所需要的时所需的时间与理想条件下达到对数生长期所需要的时间差即为间差即为迟缓时间迟缓时间。l迟缓时间的长短客观反应了细菌生长条件适合的程迟缓时间的长短客观反应了细菌生长条件适合的程度。度。2 2、比生长速率、比生长速率l比生长速率与微生物的生长基质浓度密切相关。比生长速率与微生物的生长基质浓度密切相关
17、。（P138P138，莫诺经验公式），莫诺经验公式）l当基质浓度很高时，细菌以最大比生长速率生长；当基质浓度很高时，细菌以最大比生长速率生长；l当基质浓度很低时，细菌的比生长速率与基质浓度当基质浓度很低时，细菌的比生长速率与基质浓度成正比。成正比。3 3、总生长量、总生长量l在一段时间内，通过培养获得微生物总量与原来接在一段时间内，通过培养获得微生物总量与原来接种量之差，即为种量之差，即为生长总量生长总量。l生长总量客观上反应了培养基与生长条件是否适合生长总量客观上反应了培养基与生长条件是否适合于细菌的生长。于细菌的生长。产量常数（产量常数（K K）生物总量与所消耗物质总量之比，其大）生物总量
18、与所消耗物质总量之比，其大小代表了微生物同化基质的效率。小代表了微生物同化基质的效率。四、同步培养四、同步培养 在微生物生长过程中，各个细胞的生理状态、代谢活在微生物生长过程中，各个细胞的生理状态、代谢活动并不完全一样。如果以群体测定结果的平均值来代动并不完全一样。如果以群体测定结果的平均值来代表单个细胞的生长或生理特性是不符合客观实际的，表单个细胞的生长或生理特性是不符合客观实际的，然而利用单个细胞进行研究又是很困难的。为了解决然而利用单个细胞进行研究又是很困难的。为了解决这一问题，发展了细胞的同步培养技术，使群体处于这一问题，发展了细胞的同步培养技术，使群体处于同一生长阶段，使群体和个体行
19、为变得一致。同一生长阶段，使群体和个体行为变得一致。同步培养法同步培养法synchronous culturesynchronous culture ：能使培养的微：能使培养的微生物处于比较一致的生长阶段上的培养方法生物处于比较一致的生长阶段上的培养方法。1 1、机械法（又称选择法）、机械法（又称选择法）微生物细胞在不同的生长阶段，其细胞体积、质量微生物细胞在不同的生长阶段，其细胞体积、质量等特征存在差异，通过机械法就可使它们在一定程度等特征存在差异，通过机械法就可使它们在一定程度上分开来。上分开来。离心分离法离心分离法 细胞密度细胞密度 过滤分离法过滤分离法 细胞大小细胞大小 P139P13
20、9图图6 65 5 硝酸纤维薄膜法硝酸纤维薄膜法 不同时期细胞对硝酸纤维薄膜的亲和力不同时期细胞对硝酸纤维薄膜的亲和力 机械法同步培养物是在不影响细菌代谢的情况下获机械法同步培养物是在不影响细菌代谢的情况下获得的，因而菌体的生命活动必然较为正常。但此法有得的，因而菌体的生命活动必然较为正常。但此法有其局限性，有些微生物即使在相同的发育阶段，个体其局限性，有些微生物即使在相同的发育阶段，个体大小也不一致，甚至差别很大，这样的微生物不宜采大小也不一致，甚至差别很大，这样的微生物不宜采用这类方法。用这类方法。2 2、环境条件控制技术、环境条件控制技术 温度温度 将微生物的培养温度控制在亚适温度条件下
21、将微生物的培养温度控制在亚适温度条件下一段时间，使细胞的生长在分裂前不久的阶段稍微受一段时间，使细胞的生长在分裂前不久的阶段稍微受到抑制，然后将培养温度提高或降低到最适生长温度，到抑制，然后将培养温度提高或降低到最适生长温度，大多数细胞就会进行同步分裂。大多数细胞就会进行同步分裂。培养基成分控制培养基成分控制 即控制营养物的浓度或培养基的即控制营养物的浓度或培养基的组成以达到同步生长。例如限制碳源或其他营养物，组成以达到同步生长。例如限制碳源或其他营养物，使细胞只能一次分裂而不能继续生长，从而获得了刚使细胞只能一次分裂而不能继续生长，从而获得了刚分裂的细胞群体，然后再转入适宜的培养基中，它们分
22、裂的细胞群体，然后再转入适宜的培养基中，它们即进入了同步生长即进入了同步生长。其他方法其他方法 用最高稳定期的培养物接种、抑制用最高稳定期的培养物接种、抑制DNADNA合合成法、控制光照、分离芽孢等成法、控制光照、分离芽孢等 总之，机械法对细胞正常生理代谢影响很少；而诱总之，机械法对细胞正常生理代谢影响很少；而诱导同步分裂虽然方法多，应用较广，但对正常代谢导同步分裂虽然方法多，应用较广，但对正常代谢有时有影响，而且对其诱导同步化的生化基础了解有时有影响，而且对其诱导同步化的生化基础了解很少，化学诱导同步化的本质还是一个尚待研究的很少，化学诱导同步化的本质还是一个尚待研究的问题。问题。必须根据待
23、试微生物的形态、生理性状来选择适当必须根据待试微生物的形态、生理性状来选择适当的方法。的方法。同步生长的时间，因菌种和条件而变化，由于同步同步生长的时间，因菌种和条件而变化，由于同步群体的个体差异，同步生长不能无限地维持，往往群体的个体差异，同步生长不能无限地维持，往往会逐渐破坏，最多能维持会逐渐破坏，最多能维持23个世代，又逐渐转变个世代，又逐渐转变为随机生长，即非同步化。为随机生长，即非同步化。五、连续培养五、连续培养将将少量纯培养少量纯培养微生物置于一定容积的培养基中，经过培养生长，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。最后一次收获。分批培养（分批培养（batch c
24、ulture）or封闭培养（封闭培养（closed culture）培养基一次加入，不予补充，不再更换。培养基一次加入，不予补充，不再更换。连续培养连续培养(Continous culture）在微生物的整个培养期间，通过一定的方式使微生物能以恒在微生物的整个培养期间，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生长下去的一种培养方法。定的比生长速率生长并能持续生长下去的一种培养方法。培养过程中不断的培养过程中不断的补充营养物质补充营养物质和以同样的速率和以同样的速率移出培养物移出培养物是实现微生是实现微生物连续培养的物连续培养的基本原则基本原则。生长：生长：迟缓期、对数期、稳定期、
25、衰亡期迟缓期、对数期、稳定期、衰亡期控制连续培养的方法控制连续培养的方法恒浊连续培养恒浊连续培养不断调节流速而使细菌培养液浊度保持恒定不断调节流速而使细菌培养液浊度保持恒定恒化连续培养恒化连续培养保持恒定的流速保持恒定的流速（一）恒浊连续培养（一）恒浊连续培养一般用于菌体以及与菌体生长平行的代谢产物生产的发酵工业一般用于菌体以及与菌体生长平行的代谢产物生产的发酵工业（连续发酵）（连续发酵）连续发酵与单批发酵相比的优点：连续发酵与单批发酵相比的优点：缩短发酵周期，提高设备利用率；缩短发酵周期，提高设备利用率；便于自动控制；便于自动控制；降低动力消耗及体力劳动强度；降低动力消耗及体力劳动强度；产品
26、质量较稳定；产品质量较稳定；缺点：缺点：杂菌污染和菌种退化杂菌污染和菌种退化 恒浊连续培养恒浊连续培养 不断调节流速而使细菌培养物浊度保持恒定的连续培养叫不断调节流速而使细菌培养物浊度保持恒定的连续培养叫恒浊连续培养。恒浊连续培养。由光电装置检测培养容器中的浊度，根据浊度变化控制新由光电装置检测培养容器中的浊度，根据浊度变化控制新鲜培养液流入和旧培养物流出速度，使容器内菌液浓度恒鲜培养液流入和旧培养物流出速度，使容器内菌液浓度恒定。定。工业发酵中用此法可获得大量菌体及代谢产物。工业发酵中用此法可获得大量菌体及代谢产物。二）恒化连续培养二）恒化连续培养使培养液流速保持不变，并使微生物始终在低于其
27、最高使培养液流速保持不变，并使微生物始终在低于其最高生长速率下进行生长繁殖。生长速率下进行生长繁殖。恒化培养恒化培养 控制恒定流速，使由于细菌生长而耗去的营养物及时得到控制恒定流速，使由于细菌生长而耗去的营养物及时得到补充，又叫恒组成连续培养。这样，细菌的生长速率将取补充，又叫恒组成连续培养。这样，细菌的生长速率将取决于限制性因子的浓度。决于限制性因子的浓度。多用于科研多用于科研遗传学：遗传学：突变株分离；突变株分离；生理学：生理学：不同条件下的代谢变化；不同条件下的代谢变化；生态学生态学：模拟自然营养条件建立实验模型；模拟自然营养条件建立实验模型；第三节第三节 真菌的生长与繁殖真菌的生长与繁
28、殖 一、菌丝的生长繁殖一、菌丝的生长繁殖 菌丝的生长是顶端生长，菌丝各个部分都有极性之分，菌丝的生长是顶端生长，菌丝各个部分都有极性之分，即位于前端的为即位于前端的为幼龄菌丝幼龄菌丝，位于后面的为，位于后面的为老龄菌丝老龄菌丝。断裂的菌丝被接种到新鲜培养基中或在培养过程中，断裂的菌丝被接种到新鲜培养基中或在培养过程中，在菌丝断片的幼龄端重新形成新的生长点，通过顶端生在菌丝断片的幼龄端重新形成新的生长点，通过顶端生长使菌丝延长，即为长使菌丝延长，即为断裂增殖断裂增殖。菌丝生长与营养有关，营养丰富则分支点与菌丝生长菌丝生长与营养有关，营养丰富则分支点与菌丝生长顶端的距离短，即分支多而频繁；营养贫乏
29、分支点同菌顶端的距离短，即分支多而频繁；营养贫乏分支点同菌丝生长顶端距离长，即分支少。丝生长顶端距离长，即分支少。菌丝在固体培养基或在液体培养中静止培养时形成菌丝在固体培养基或在液体培养中静止培养时形成菌菌落落，在液体培养中振荡培养时则形成，在液体培养中振荡培养时则形成菌丝球菌丝球。1、断裂增殖、断裂增殖2、无性孢子繁殖、无性孢子繁殖无性繁殖无性繁殖是指不经过两性细胞的结合，只是营养细胞的是指不经过两性细胞的结合，只是营养细胞的分裂或营养菌丝的分化而形成同种新个体的过程。如菌分裂或营养菌丝的分化而形成同种新个体的过程。如菌丝断片和无性孢子的生长繁殖。丝断片和无性孢子的生长繁殖。丝状真菌的无性孢
30、子：丝状真菌的无性孢子：P143表表61厚垣孢子厚垣孢子节节 孢孢 子子分生孢子分生孢子 （P143图图67）孢囊孢子孢囊孢子游动孢子游动孢子孢子的生长包括孢子的生长包括:孢子肿胀（内源肿胀，不需营养；外源肿胀，需要营养）孢子肿胀（内源肿胀，不需营养；外源肿胀，需要营养）萌发管形成萌发管形成菌丝生长。菌丝生长。真菌的无性孢子真菌的无性孢子节孢子节孢子孢子囊孢子囊孢囊孢子孢囊孢子厚垣孢子厚垣孢子大分生孢子大分生孢子 孢囊孢子孢囊孢子分生孢子分生孢子3、有性孢子繁殖、有性孢子繁殖有性生殖有性生殖是经过两个性细胞结合而产生新个体的过程。是经过两个性细胞结合而产生新个体的过程。第一阶段是质配（第一阶段
31、是质配（plasmogamy），细胞质融合，形成双核，细胞质融合，形成双核 第二阶段为核配（第二阶段为核配（karyogamy），核融合，形成二倍体，核融合，形成二倍体 第三阶段是减数分裂（第三阶段是减数分裂（meiosis）真菌的有性孢子：真菌的有性孢子：P144表表62 卵卵 孢孢 子子接合孢子接合孢子子囊孢子子囊孢子卵孢子卵孢子 有两个大小不同有两个大小不同的配子囊结合发育而成。的配子囊结合发育而成。小型的配子囊为小型的配子囊为雄器雄器，大，大型的配子囊为型的配子囊为藏卵器藏卵器。藏。藏卵器中的原生质与雄器配卵器中的原生质与雄器配合前收缩成一个或数个原合前收缩成一个或数个原生质团为生质团
32、为卵球卵球。雄器中的。雄器中的细胞质合细胞核进入卵球细胞质合细胞核进入卵球配合后，卵球就生出外壁配合后，卵球就生出外壁成为成为卵孢子卵孢子。其数量取决。其数量取决于卵球数量。于卵球数量。接合孢子接合孢子 由菌丝生出的形态相同或略有不同的配子囊结合由菌丝生出的形态相同或略有不同的配子囊结合而成。接合孢子形成过程中两个相邻的菌丝相遇，各自向对方而成。接合孢子形成过程中两个相邻的菌丝相遇，各自向对方生出极短的侧枝，称为生出极短的侧枝，称为原配子囊原配子囊。原配子囊接触后，顶端各自。原配子囊接触后，顶端各自膨大并形成横隔，为膨大并形成横隔，为配子囊配子囊，其下方为，其下方为配囊柄配囊柄。相互接触的两。
33、相互接触的两个配子囊之间的横隔消失，其细胞质与细胞核相互配合，同时个配子囊之间的横隔消失，其细胞质与细胞核相互配合，同时外部形成厚壁，即为外部形成厚壁，即为接合孢子接合孢子。真菌接合孢子的形成有真菌接合孢子的形成有同宗配同宗配合合（雌雄配子囊来自同一菌丝（雌雄配子囊来自同一菌丝体）和体）和异宗配合异宗配合（雌雄配子来（雌雄配子来自不同质菌系的菌丝体）两种自不同质菌系的菌丝体）两种方式方式根霉的接合孢子根霉的接合孢子子囊孢子子囊孢子 由同一菌丝或相邻的两个菌丝上的两个大小由同一菌丝或相邻的两个菌丝上的两个大小和形状不同的性细胞相互接触并相互缠绕，两个性细胞经和形状不同的性细胞相互接触并相互缠绕，
34、两个性细胞经过受精作用后形成分枝菌丝，即过受精作用后形成分枝菌丝，即造囊丝造囊丝，造囊丝经减数分，造囊丝经减数分裂后产生子囊，每个子囊产生裂后产生子囊，每个子囊产生2 28 8个子囊孢子。个子囊孢子。子囊的形成子囊的形成 担孢子担孢子 担孢子是由担子菌产生的有性孢子。担子菌担孢子是由担子菌产生的有性孢子。担子菌中，两性器官退化，以菌丝接合的方式产生双核菌丝，中，两性器官退化，以菌丝接合的方式产生双核菌丝，双核菌丝的顶端细胞膨大为担子，担子内两个不同性别双核菌丝的顶端细胞膨大为担子，担子内两个不同性别的核配合后形成的核配合后形成1 1个二倍体的细胞核，经减数分裂后形成个二倍体的细胞核，经减数分裂
35、后形成4 4个单倍体核，同时担子的顶端长出四个小梗，核进入后个单倍体核，同时担子的顶端长出四个小梗，核进入后形成担孢子。形成担孢子。接合菌接合菌 亚门的生活史亚门的生活史 有性有性繁殖繁殖无性无性繁殖繁殖4、丝状真菌的生活史、丝状真菌的生活史真菌的生活史多种多样，差异也较大。一般有无性繁殖和真菌的生活史多种多样，差异也较大。一般有无性繁殖和有性繁殖两个阶段。有性繁殖两个阶段。P145图图68 二、酵母的生长繁殖二、酵母的生长繁殖 酵母菌大多为单细胞，显椭圆形，细胞直径约为酵母菌大多为单细胞，显椭圆形，细胞直径约为细菌的细菌的1010倍。出芽生殖的酵母子细胞不脱落，形成倍。出芽生殖的酵母子细胞不
36、脱落，形成链状，即为链状，即为假丝酵母假丝酵母。酵母繁殖方式酵母繁殖方式无性繁殖无性繁殖无性孢子无性孢子 裂裂 殖殖 芽芽 殖殖 有性繁殖有性繁殖酵母菌的主要繁殖方式，所有酵母酵母菌的主要繁殖方式，所有酵母少数酵母菌，如裂殖酵母少数酵母菌，如裂殖酵母节孢子、厚垣孢子、芽生孢子等节孢子、厚垣孢子、芽生孢子等形成子囊孢子形成子囊孢子酵母细胞结构酵母细胞结构 P146 图图610 类似类似P146 P146 图图6 69 9。子囊的形成。子囊的形成 闭囊壳闭囊壳子囊壳子囊壳子囊盘子囊盘子囊果的三种类型子囊果的三种类型第四节第四节 环境对生长的影响及生长的测定环境对生长的影响及生长的测定一、环境对微生
37、物生长的影响一、环境对微生物生长的影响1、营养物质、营养物质 营养缺乏时，降低消耗、启动新的代谢途径，充分利用营养缺乏时，降低消耗、启动新的代谢途径，充分利用营养；降解体内非必要组分一重新利用；形成休眠体。营养；降解体内非必要组分一重新利用；形成休眠体。2、水的活性、水的活性 通过影响培养基的渗透压变化影响微生物的生长。通过影响培养基的渗透压变化影响微生物的生长。3、温度、温度 影响酶活性；影响细胞质膜的流动性；影响物质的溶解影响酶活性；影响细胞质膜的流动性；影响物质的溶解度。度。4、pH 影响酶活性；影响质膜的透性、膜结构的稳定性等从而影响酶活性；影响质膜的透性、膜结构的稳定性等从而影响营养
38、物质的吸收影响营养物质的吸收5、氧、氧 影响氧化还原电位影响氧化还原电位微生物生长的温度范围微生物生长的温度范围不同微生物生长的三种温度不同微生物生长的三种温度 P149 表表64二、微生物生长的测定二、微生物生长的测定在微生物学中提到的在微生物学中提到的“生长生长”，一般均指群体生长。，一般均指群体生长。一一.细胞数量的测定细胞数量的测定1、细胞总数量的测定：、细胞总数量的测定：显微镜直接计数；比浊法显微镜直接计数；比浊法2、活细菌数量的测定：、活细菌数量的测定：稀释平皿计数法；最大概率法；浓缩法稀释平皿计数法；最大概率法；浓缩法二二.细胞生物量的测定细胞生物量的测定1、测定细胞干重法、测定
39、细胞干重法2、DNA含量测定法含量测定法3、ATP含量测定法含量测定法4、代谢活性法代谢活性法1、计数法、计数法1）直接计数）直接计数采用细菌计数板或血球计数板，在显微镜下对微生物数量进行采用细菌计数板或血球计数板，在显微镜下对微生物数量进行直接计数（计算一定容积里样品中微生物的数量）。直接计数（计算一定容积里样品中微生物的数量）。缺点缺点不能区分死菌与活菌；不能区分死菌与活菌；不适于对运动细菌的计数；不适于对运动细菌的计数；需要相对高的细菌浓度；需要相对高的细菌浓度；个体小的细菌在显微镜下难以观察；个体小的细菌在显微镜下难以观察；2）间接计数（活菌计数）间接计数（活菌计数）菌落形成单位菌落形
40、成单位 CFU膜过滤培养法膜过滤培养法菌数低的样品（如水）菌数低的样品（如水）膜过滤膜过滤 培养培养 菌落计数菌落计数如何对菌数低的样品，如水，中的细菌数量进行统计？如何对菌数低的样品，如水，中的细菌数量进行统计？2、重量法、重量法细胞干重测定：单位体积的培养液中的微生物细胞的干重细胞干重测定：单位体积的培养液中的微生物细胞的干重。3、生理指标法、生理指标法代谢活性测定：根据微生物生命活动的强度来估算生物量。代谢活性测定：根据微生物生命活动的强度来估算生物量。如单位体积培养物在单位时间内的如单位体积培养物在单位时间内的O O2 2消耗、糖消耗或产酸消耗、糖消耗或产酸产产COCO2 2量等，它们
41、在一定程度上间接地反映细胞生物量。量等，它们在一定程度上间接地反映细胞生物量。总氮量测定：用化学分析方法测出微生物细胞中蛋白质或总氮量测定：用化学分析方法测出微生物细胞中蛋白质或氮元素的含量。氮元素的含量。DNADNA含量测定：用荧光法测定微生物细胞中含量测定：用荧光法测定微生物细胞中DNADNA含量含量第五节第五节 微生物生长繁殖的控制微生物生长繁殖的控制控制（有害）微生物的生长速率或消灭不需要的微生控制（有害）微生物的生长速率或消灭不需要的微生物，在实际应用中具有重要的意义。物，在实际应用中具有重要的意义。抑制抑制(Inhibition)：生长停止，但不死亡；生长停止，但不死亡；死亡死亡(
42、Death)：生长能力不可逆丧失；生长能力不可逆丧失；防腐防腐(Antisepsis)：防止或抑制霉腐微生物防止或抑制霉腐微生物在食品等物质上在食品等物质上的生长；的生长；化疗化疗(Chemotherapy)：杀死或抑制宿主体内的病原微生物；杀死或抑制宿主体内的病原微生物；消毒消毒(Disinfection)：杀死或灭活病原微生物（杀死或灭活病原微生物（营养体细胞营养体细胞）；）；灭菌灭菌(Sterilization)：杀死包括芽孢在内的所有微生物；杀死包括芽孢在内的所有微生物；防腐防腐antisepsisantisepsis 一种抑菌作用，利用某些理化因子，使物体内外的微生物暂一种抑菌作用，
43、利用某些理化因子，使物体内外的微生物暂时处于不生长繁殖但又未死亡的状态。这是一种防止食品腐时处于不生长繁殖但又未死亡的状态。这是一种防止食品腐败和其他物质霉变的技术措施。如低温、干燥、盐腌、糖渍败和其他物质霉变的技术措施。如低温、干燥、盐腌、糖渍等等。等等。消毒消毒disinfectiondisinfection 是指杀死或消除所有病原微生物的措施，可达到防止传染病是指杀死或消除所有病原微生物的措施，可达到防止传染病传播的目的。例如将物体煮沸传播的目的。例如将物体煮沸10 min10 min，就可杀死病原菌的营就可杀死病原菌的营养体，但绝非杀死所有的芽孢，常用于牛奶、食品以及某些养体，但绝非杀
44、死所有的芽孢，常用于牛奶、食品以及某些物体表面的消毒。利用消毒剂（物体表面的消毒。利用消毒剂（disinfectantdisinfectant），），也可进行也可进行皮肤、体膜或体内的处理。皮肤、体膜或体内的处理。灭菌灭菌sterilization 是指用物理或化学因子，杀灭物体中的所有活微生物，包括是指用物理或化学因子，杀灭物体中的所有活微生物，包括最耐热的细菌芽孢。这是一种彻底的杀菌措施。通过灭菌的最耐热的细菌芽孢。这是一种彻底的杀菌措施。通过灭菌的物品不再存在任何有生命的有机体。物品不再存在任何有生命的有机体。化学治疗化学治疗chemotherapy 是指利用某些具有选择毒性的化学药物是
45、指利用某些具有选择毒性的化学药物(如磺胺如磺胺)或抗生素，或抗生素，对生物体的深部感染进行治疗，可以有效地消除宿主体内的对生物体的深部感染进行治疗，可以有效地消除宿主体内的病原体，但对宿主却没有或基本上没有损害。病原体，但对宿主却没有或基本上没有损害。一、控制微生物的化学物质一、控制微生物的化学物质化学化学物质物质的抗的抗微生微生物能物能力的力的测定测定液体培养法液体培养法最低抑制浓度（最低抑制浓度（minimum inhibitory concentration（MIC）实验实验平板培养法平板培养法抑菌圈（抑菌圈（zone of inhibition）试验试验抗微生物剂抗微生物剂抑菌：抑菌：
46、抑菌剂抑菌剂(Bacteriostatic agent)杀菌杀菌杀菌剂杀菌剂(Bactericide)溶菌剂溶菌剂(Bacteriolysis)1、抗微生物剂、抗微生物剂常见的防腐剂和消毒剂常见的防腐剂和消毒剂 P155 表表68 抗抗微微生生物物剂剂非选择性非选择性（对所有细胞均有毒性）（对所有细胞均有毒性）有选择性有选择性（对病原微生物毒性更强）（对病原微生物毒性更强）消毒剂消毒剂(Disinfectant)防腐剂防腐剂(Antisepsis)抗代谢药物抗代谢药物抗生素抗生素中草药有效成分中草药有效成分 重金属盐重金属盐 重金属离子带正电荷，易与带负电荷的菌体蛋白质结重金属离子带正电荷，易
47、与带负电荷的菌体蛋白质结合，使蛋白质变性，有较强的杀菌作用。合，使蛋白质变性，有较强的杀菌作用。升汞（升汞（HgClHgCl2 2 ）：）：0.050.1%0.050.1%用于非金属器皿的消毒用于非金属器皿的消毒 。红汞：红汞：2%2%水溶液用于皮肤，粘膜及小伤口的消毒。水溶液用于皮肤，粘膜及小伤口的消毒。硫柳汞：硫柳汞：0.010.01 0.1%0.1%用于皮肤及手术部位的消毒，生用于皮肤及手术部位的消毒，生物制品防腐。物制品防腐。铜盐：铜盐：波尔多液含波尔多液含 CuSOCuSO4 4，用来杀真菌，防治植物病用来杀真菌，防治植物病害。害。氧化剂氧化剂 高锰酸钾：高锰酸钾：0.1%0.1%用
48、于皮肤，尿道及蔬芽，水果消毒。用于皮肤，尿道及蔬芽，水果消毒。H H2 2O O2 2：13%13%用于表面消毒如伤口消毒。用于表面消毒如伤口消毒。过氧乙酸：过氧乙酸：0.20.5%0.20.5%用于皮肤、塑料、玻璃、人造用于皮肤、塑料、玻璃、人造纤维消毒。纤维消毒。卤素化合物卤素化合物 漂白粉：漂白粉：1020%1020%用于地面和厕所消毒；用于地面和厕所消毒；0.51%0.51%的上清液用于空气及物体表面消毒，亦可作的上清液用于空气及物体表面消毒，亦可作饮水消毒剂。饮水消毒剂。ClCl2 2：0.20.5 mg/L 0.20.5 mg/L 可作饮水及游泳池水消毒剂。可作饮水及游泳池水消毒剂
49、。I I2 2：2.5%2.5%的碘酒用于皮肤消毒。的碘酒用于皮肤消毒。表面活性剂表面活性剂 新洁尔灭：新洁尔灭：0.050.1%0.050.1%用于皮肤，粘膜及外科手术器械用于皮肤，粘膜及外科手术器械浸泡消毒。浸泡消毒。有机化合物有机化合物 酚（石炭酸）酚（石炭酸）35%35%用于桌面，地面及玻璃器皿的消毒，用于桌面，地面及玻璃器皿的消毒，0.51%0.51%用于皮肤消毒。用于皮肤消毒。乙醇：乙醇：7075%7075%用于皮肤及器械消毒。用于皮肤及器械消毒。甲醛：甲醛：2%2%的福尔马林用于浸泡器械及物品表面消毒。消的福尔马林用于浸泡器械及物品表面消毒。消毒无菌室及病房可用毒无菌室及病房可用
50、10%10%的甲醛溶液重蒸，也可用的甲醛溶液重蒸，也可用36%36%甲醛溶液（甲醛溶液（6 6 ml/mml/m3 3）高锰酸钾适量产气熏蒸。高锰酸钾适量产气熏蒸。染料染料 结晶紫：结晶紫：十万分之一的浓度在根瘤菌培养中可抑制十万分之一的浓度在根瘤菌培养中可抑制G G+菌的菌的生长。生长。孔雀绿：孔雀绿：十万分之一的浓度可抑制金黄色葡萄球菌生长，十万分之一的浓度可抑制金黄色葡萄球菌生长，三万分之一可抑制三万分之一可抑制 E.coliE.coli生长。生长。龙胆紫：龙胆紫：24%24%用于皮肤和伤口消毒。用于皮肤和伤口消毒。2、抗代谢物、抗代谢物 微生物需要必要的生长因子才能正常生长，利用与微生
