第6章 微生物的生长繁殖及其控制
重点、难点剖析
1.封闭系统中微生物的生长期及特点(表6—1)。
表6-1 封闭系统中微生物的生长期及特点 生长期 迟缓期 特 点 ①细胞形态变大或增长,例如巨大芽孢杆菌,在迟缓期末,细胞的平均长度比刚接种时长6倍。一般来说处于迟缓期的细菌细胞体积最大 ②细胞内RNA,尤其是rRNA含量增高,合成代谢活跃,核糖体、酶类和ATP的合成加快,易产生诱导酶 ③对外界不良条件反应敏感 ④以上特征说明细胞处于活跃生长中,只是分裂迟缓。在此阶段后期,少数细胞开始分裂,曲线略有上升 对数生长期到稳定生长期的转变 ①开始储存糖原等内含物 ②形成芽孢或建立自然感受态(芽孢杆菌) ③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 衰亡期 ①细菌代谢活性降低 ②细菌衰老并出现自溶 ③产生或释放出一些产物,如氨基酸、转化酶、外肽酶或抗生素等 ④菌体细胞呈现多种形态,有时产生畸形,细胞大小悬殊;有些革兰氏染色反应阳性菌此时会变成阴性反应 2.生长的计算。
μ=2.303×(lgNt-lgN0)/(t-t0) G=0.693/μ =(t-t0)/n
N=(lgNt-lgN0)/0.301
μ:比生长速率;G:代时;n:世代数;t0:培养起始时间;t:培养终了时间;N0:起始细胞数量;N:t时的细胞数量
3.微生物与氧气的关系(表6—2)。
表6-2 微生物与氧气的关系
微生物种类 与氧气的关系 超氧化物歧化酶(SOD) 专性好氧菌(obligate aerobe) 兼性厌氧菌(facultative anaeobe) 微好氧菌(microaerophile) 耐氧菌(aerotolerant anaerobe) anaerobe) 不需要氧、但有氧时能更好地生长的微生物 生长需要的氧浓度低于2%~10%,而且是大气氧(20%)对其有害的微生物 尽管生长并不需要氧气,但仍能在有氧的条件下生长的徽生物 无 无 有 无 有 有(低水平) 有 有 完全依赖大气的氧生长的微生物 有 有 过氧化氢酶 专性厌氧菌(obligate 不需要氧、有氧时死亡的微生物 74 第 6章 微生物的生长繁殖及其控制
4.微生物与温度的关系(表6-3)。
表6-3 微生物与温度的关系 微生物种类 生长温度范围 嗜冷菌(嗜冷性微生物)(psychrophiles) 0℃能生长,且最适生长温度为15℃的微生物 嗜温菌(嗜温微生物)(mesophiles) 最适生长温度为20~45℃ 的微生物 嗜热菌(嗜热微生物)(thermophiles) 在55℃或更高温度能生长的,最适生长温度为55~65℃的微生物 极端嗜热菌(极端嗜热微生物)最适生长温度为80-113℃ 的微生物 (hyperthermiphiles) 5.微生物与盐浓度及pH的关系(表6-4)
表6-4 微生物与盐浓度及pH的关系 微生物种类 嗜盐菌(嗜盐微生物)(halophiles) 嗜酸菌(嗜酸微生物)(acidophile) 嗜碱菌(嗜碱微生物)(alkaliphile ) 嗜中性菌(嗜中性微生物)(neutrophile) 物 最适pH为0~5.5的微生物 最适pH为8.5~11.5的微生物 最适pH为5.5~8.0的微生物 生长盐浓度或pH范围 高盐环境下(NaCl 0.2 mol/L以上)才能生长的微生 6.灭菌除菌方法。利用加热和辐射的物理方法可以对固体进行灭菌,液体和气体可用加热、辐射和过滤进行消毒和灭菌。大多数化学试剂难以杀死芽孢,不能用于灭菌,可作为消毒剂、防腐剂。某一物理或化学因子对微生物的作用效果不是固定不变的,而是受到许多环境因素的影响(表6—5)
表6-5 常用的灭菌方法 物 理 方 法 电离辐射 四、超声波 化学方法 超声波处理 酚类、醇、卤素、重金属、醛、杀菌气体处理等 2.干热法 二、过滤除菌 三、辐射灭菌 一、 加 热 杀 菌 灭菌方法 1.湿热法 优点: a. 较干热法更易于传递热量 b. 较干热法更易破坏保持蛋白质稳定性的氢键结构 巴氏消毒法(63℃,15min) 超高温灭菌具体方法 高压蒸汽灭菌(如121℃,15min) 煮沸消毒 灭菌效果 彻底灭菌:杀死细菌的芽孢和营养细胞 杀死细菌或其他微生物的营养细胞和少部分的芽孢或孢子 杀死多数细菌和真菌的营养细胞 杀死多数细菌和真菌的彻底灭菌 彻底灭菌 强致死,但不能穿过玻璃 穿透力强,能破坏芽孢和营养细胞 杀菌 杀死大部分微生物 牛奶或其他液态食品 耐热物品如玻璃器皿等 热敏感的液体物质 紫外辐射 物体表面,空气(生物安全柜、房间) 抗体、食品、一次性塑料容器 菌悬液 物体表面等 牛奶、饮料等 适用对象 耐热物品如培养基、器皿等 注射器、金属用品、解剖用具等 (135~150℃,2~6s) 营养细胞 160~170℃,2~3h 膜滤器除菌 75 第 6章 微生物的生长繁殖及其控制
7.抗菌药物的作用机制(表6-6)
抗菌药物的作用机制(表6-6)
抗 菌 素 抗 代 谢 物 磺胺类药物(sulfa drug) 代谢颉抗作用:由于很多细菌需要自己合成叶酸而生长,磺胺是叶酸组成部分对氨基苯甲酸的结构类似物,因而磺胺能阻止细菌叶酸的合成。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—二氢叶酸合成酶,不能用外界提供的对氨基苯甲酸自行合成叶酸,而必须直接利用叶酸为生长因子进行生长 利福平(rifampicin) 红霉素(erythromycin) 氯霉素(chloramphenicol) 药物 青霉素(penicillin) 作用机制 抑制细胞壁合成:青霉素β—内酰胺环结构与D-丙氨酸末端结构相似,从而能占据D—丙氨酸的位置与转肽酶结合,并将酶灭活,肽链之间无法彼此连接,抑QC了细胞壁的合成 链霉素(streptomycin) 四环素(tetraeycline) 抑制蛋白质合成:与细菌核糖体的3O S亚基结合,抑制蛋白质合成,引起mRNA错读; 抑制蛋白质合成:与细菌核糖体的30 S亚基结合,干扰氨酰tRNA的结合: 抑制蛋白质合成:与细菌核糖体的50 S亚基结合,通过抑制肽基转移酶阻断肽键形成 抑制蛋白质合成:与细菌核糖核蛋白体的50 S亚单位相结合,抑制肽酰基转移酶,影响核糖核蛋白体移位过程,妨碍肽链增长,抑制细菌蛋白质的合成 抑制核酸合成:通过结合和抑制DNA依赖的RNA聚合酶阻断RNA合成
主要参考书目
1.沈萍.微生物学,北京:高等教育出版社,2000
2.Prescott L M,Harley J P,Klein D A.微生物学.第5版.中文版,沈萍,彭珍荣主译.北京:高等教育出版社,2003
3.Madigan M T,Martinko J M,Parker J.Brock Biology of Microorganisms.10th ed.Englewood Cliffs:Prentice Hall,2003
(唐晓峰)
微生物的生长繁殖及其控制
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