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食品微生物整理
1杰出科学家的贡献?
德国科学家柯赫提出柯赫法则,揭示了传染病的本质,建立了微生物分离、接种、培养的方法。
法国化学家、微生物学家路易·巴斯德彻底否定了“微生物自然发生”学说、发现并证实发酵是由微生物引起的、巴斯德消毒法、免疫学-预防接种。
3微生物的特点?
1、微生物个体微小
2、微生物的种类繁多
3、微生物在自然界中的分布极为广泛
4、微生物的繁殖快、易培养
5、遗传特性稳定性差,易发生变化
第一章放线菌和细菌
一、细菌菌体形态?
细菌的主要形态为球形、杆形、螺旋形,分别称为球菌、杆菌和螺旋菌。
菌体形态是鉴别细菌的重要依据。
(食品相关的微生物主要为球菌和杆菌。
)
二、格兰阳性、阴性菌的差异
1、革兰氏阳性菌细胞壁:
由肽聚糖和磷壁酸组成
磷壁酸:
占40%。
G+菌所特有,主要成分为甘油磷酸壁或核糖醇磷壁酸。
与肽聚糖分子进行共价结合的称为壁磷壁酸,跨越肽聚糖层并与细胞膜相交联的称为膜磷壁酸。
肽聚糖:
占50-80%,不同菌种中肽聚糖(肽链)组分不同。
2、革兰氏阴性菌细胞壁:
分内壁层和外壁层。
外壁层:
位于肽聚糖层的外部。
包括:
(1)脂多糖;
(2)蛋白质层:
脂蛋白、基质蛋白、外壁蛋白、(3)磷脂。
内壁层:
紧贴胞膜,仅由1—2层肽聚糖分子构成,占细胞壁干重10-20%,无磷壁酸。
3、革兰氏阳、阴性细胞的差异:
革兰氏阳性细胞:
细胞壁厚(20-80nm)、坚韧单层、含特有的磷壁酸;呈结晶紫的颜色(紫)
革兰氏阴性细胞:
细胞壁薄(10-15nm)、较疏松、多层,含脂多糖、脂蛋白等;呈复染液的颜色(红色)
4、革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌一些特性的比较
项目
革兰氏阳性细菌
革兰氏阴性细菌
革兰氏染色反应
呈结晶紫的颜色(紫色)
呈复染液的颜色(红色)
细胞壁组成
厚,一般单层
薄,多层
磷壁酸
多数含有
无
外膜
无
有
脂多糖(LPS)
无
有
对溶菌酶抗性
弱
强
对青霉素抗性
敏感
不敏感
碱性染料的抑菌作用
强
弱
对干燥
抗性强
抗性弱
产芽孢
有的可产生
不产生
5、革兰氏染色机制?
第一步:
结晶紫使菌体着上紫色
第二步:
碘和结晶紫形成大分子复合物,分子大,能被细胞壁细胞内。
第三步:
酒精脱色,细胞壁成分和构造不同,出现不同的反应。
G+菌:
细胞壁厚,肽聚糖含量高,交联度大,当乙醇脱色时,肽聚糖因脱水而孔径缩小,故结晶紫-碘复合物被阻留在细胞内,细胞不能被酒精脱色,仍呈紫色。
Gˉ菌:
肽聚糖层薄,交联松散,乙醇脱色不能使其结构收缩,因其含脂量高,乙醇将脂溶解,缝隙加大,结晶紫-碘复合物溶出细胞壁,酒精将细胞脱色,细胞无色,沙黄复染后呈红色。
三、基本结构、特殊结构包括哪些?
基本结构包括:
细胞壁、细胞膜、细胞质及内含物(核糖体、贮藏物、多种酶类和中间代谢物、质粒、各种营养物和大分子的单体)、细胞核。
特殊结构包括:
①荚膜:
;②鞭毛;③芽孢;④菌毛
四、细菌的特殊结构荚膜:
某些细菌在生命过程中产生的覆盖在细胞壁外的一层粘液性物质。
1、根据荚膜的形状和厚度的不同,将荚膜分为四类:
v荚膜或大荚膜:
粘液状物质具有一定外形,相对稳定地附着在细胞壁外,厚度:
>0.2µm。
v微荚膜:
粘液状物质较薄,厚度:
<0.2µm,与细胞表面牢固结合。
v粘液层:
粘液物质没有明显的边缘,比荚膜松散,可向周围环境中扩散,增大黏性,易于洗脱。
v菌胶团:
多个细菌共有一个荚膜。
2、荚膜的组成和特点:
主要成分是多糖(包括同型多糖和异型多糖),此外还有多肽,蛋白质等。
经特殊的荚膜染色法,特别是负染色(又称背景染色)后可在光学显微镜清楚地观察到它的存在
产生荚膜是微生物的一种遗传特性,其菌落特征及血清学反应是细菌分类鉴定的指标之一。
此外荚膜的形成也与其生存环境有关。
荚膜并非细胞生活的必要结构,但它对细菌在环境中的生存有利。
3、荚膜的生理功能:
保护细胞,抗干燥。
贮藏养料,是细胞外碳源和能源的储备物质。
荚膜可以抵御外界细胞对菌体的吞噬作用。
五、芽孢(内生孢子)
1、概念:
某些菌生长到一定阶段,细胞内形成一个圆形、椭圆形或卵圆形、壁厚、含水量极低,抗逆性极强的休眠体。
2、芽孢的组成和结构:
芽孢有多层结构,主要包括孢外壁、芽孢衣、皮层和核心.
▪芽孢的外壁层厚而致密,主要成分为脂蛋白,通透性差,不易着色。
▪芽孢衣是一种双硫键蛋白质,类似角蛋白的蛋白质,非常致密,无通透性,可抵抗有害物质的侵入。
▪在芽孢形成过程中产生一种高度抗性物质——2,6吡啶二羧酸(DPA)存在于芽孢质中,DPA是芽孢特有的成分。
一般以DPA—Ca的形式存在。
▪皮层主要含芽孢肽聚糖、DPA-Ca,皮层体积大,比较致密。
▪芽孢核心是原生质部分,含DNA、核糖体和酶类
▪芽孢平均含水量低约40%
3、芽孢的形成过程:
轴丝形成-隔膜形成-前孢子形成-皮层形成-芽孢衣形成-芽孢成熟-芽孢释放
4、芽孢的特性:
Ø产芽孢的细菌多为杆菌,也有一些球菌。
芽孢的有无、形态、大小和着生位置是细菌分类和鉴定中的重要指标。
Ø整个生物界中抗逆性最强的生命体,并且对不良因素,如热、干燥、化学消毒剂及辐射等也具有很强的抵抗力。
因而是否能消灭芽孢是衡量各种消毒灭菌手段的最重要的指标。
Ø芽孢是细菌的休眠体,在适宜的条件下可以重新转变成为营养态细胞。
Ø芽孢与营养细胞相比化学组成存在较大差异,容易在光学显微镜下观察。
六、细菌繁殖特征:
同形裂殖:
裂殖后形成的子细胞大小相等。
异形裂殖:
分裂产生两个大小不等的子细胞。
第二章酵母菌、霉菌和蕈菌
一、酵母菌细胞壁:
酵母细胞壁厚度约为25nm,重量占细胞干重的18%—25%。
1、化学组成:
β-1,3葡聚糖(主要成分)、甘露聚糖、蛋白质、脂类、几丁质。
菌种不同,细胞壁组成不同,同一种菌生长条件不同其成分也不同。
几丁质并不是所有的酵母菌中都有,其含量也因种而异。
裂殖酵母一般不含几丁质,酿酒酵母含1~2%,有的假菌丝酵母含量超过了2%。
2、细胞壁结构:
酵母细胞壁呈“三明治”结构:
外层:
主要为甘露聚糖(甘露聚糖是酵母菌细胞壁的特有成分)
内层:
主要为葡聚糖(葡聚糖是赋予细胞壁机械强度的主要成分)
中间层:
主要是蛋白质
细胞壁上存在着许多中酶及雌雄两性的识别物质,它们对物质的通透及细胞间的识别反应等方面起着重要作用。
另外,抗原活性也存在于细胞壁上,从而成为血清学分类法的基础。
葡聚糖是赋予细胞壁机械强度的主要成分,甘露聚糖是酵母菌细胞壁的特有成分。
酵母菌细胞壁同植物细胞壁一样,由骨架物质和细胞质物质组成:
前者主要是葡聚糖及几丁质;后者主要是甘露糖—蛋白质复合体
二、酵母菌繁殖的主要方式分无性繁殖(芽殖和裂殖)和有性繁殖(产生囊孢子)两种,但以无性繁殖为主。
1、无性繁殖包括:
1)芽殖,从酵母菌的母体上的一或多个特定某部位长出芽体,逐渐发育,最后与母体分离并形成新的个体的生殖方式。
是酵母菌无性繁殖的主要方式。
一个酵母能形成的芽数是有限的。
(平均24个)
芽殖过程:
母细胞形成小突起、核裂、原生质分配、新膜形成、形成新细胞壁。
出芽痕和诞生痕:
酵母出芽繁殖时,子细胞与母细胞分离,在子、母细胞壁上都会留下痕迹。
在母细胞的细胞壁上出芽并与子细胞分开的位点称出芽痕,子细胞细胞壁上的位点称诞生痕。
由于多重出芽,致使酵母细胞表面有多个小突起。
根据酵母细胞表面留下芽痕的数目,就可确定某细胞产生过的芽体数,因而可估计该细胞的菌龄。
2)裂殖(裂殖酵母属)细胞延长、细胞内的核裂为两个,同时在延长的细胞中央产生一横隔,形成两个子细胞;
3)产无性孢子:
又分为产节孢子(地霉属)、产掷孢子(掷孢酵母属)、产厚垣孢子(白假丝酵母属)。
①产生掷孢子
掷孢子是掷孢酵母属等少数酵母菌产生的无性孢子,外形呈肾状。
这种孢子是在卵圆形的营养细胞上生出的小梗上形成的。
孢子成熟后通过一种特有的喷射机制将孢子射出。
②产生节孢子
地霉属(Geotricμm)酵母菌在培养初期菌体为完整的多细胞丝状,在培养后期从菌丝内横隔处断裂,形成短柱状或筒状,或两端钝圆的细胞,称为节孢子。
③产生厚垣孢子
白假丝酵母(Candidaalbicans)在菌丝中间或顶端发生局部细胞质浓缩和细胞壁加厚,最后形成一些厚壁休眠体,称为厚垣孢子。
厚垣孢子对不良环境有较强的抵抗力。
三、霉菌的特化类型
真菌菌丝体在长期适应不同外界环境条件的过程中,其营养菌丝体和气生菌丝体的形态与功能发生了明显变化,产生了不同类型的特化。
常见的类型有以下几种:
1.匍匐菌丝和假根均为营养菌丝的特化。
毛霉目的真菌形成的具有延伸功能的匍匐状菌丝,称为匍匐丝;而从根霉属霉菌等低等真菌匍匐菌丝与固定基质接触处分化出来的根状结构-假根,再向前延伸形成新的匍匐菌丝。
其功能是固着和吸收营养。
2.吸器为营养菌丝的特化,许多植物寄生真菌的菌丝体生长在寄主细胞表面,从菌丝上分化出来的旁枝,侵入寄主细胞内形成指状、球状或丛枝状结构,用以吸收养料,这种吸收器官称为吸器。
3.菌丝束和菌索许多未经任何特殊分化的菌丝平行排列并聚集在一起形成的束状结构称菌丝束。
真菌大量菌丝纵向平行聚结在一起,并高度分化形成的绳索状、根状结构的特殊组织称菌索。
4.菌核是营养菌丝的特化,由菌丝聚集和黏附而形成的一种休眠体;同时又是糖类和脂类等营养物质的储藏体;可在不良环境条件下存活数年之久。
5.子实体具有一定空间形态结构的产生孢子的菌丝体的聚集体,为气生菌丝的分化,是真菌的繁殖器官。
产无性孢子的子实体:
分生孢子器、分生孢子座和分生孢子盘等。
产有性孢子的子实体,称为子囊果。
四、霉菌的繁殖
1、霉菌的无性繁殖:
指无两性细胞的分化结合,只是经过营养细胞的分裂或营养菌丝的分化(切割)而产生新的子代个体的过程。
霉菌的无性繁殖主要通过产生以下四种类型的无性孢子来实现。
1)孢囊孢子
由于生于孢子囊内,又叫内生孢子。
它是由气生菌丝顶端膨大,并在下方生出横膈膜而与菌丝分开,形成圆形、椭圆形或梨形—孢子囊,孢子囊逐渐长大,囊内原生质形成许多原生质小团(每一个小团含1-2个核),每一个核外包以原生质并产生细胞壁,形成孢囊孢子。
带有孢子囊的梗称孢子囊梗,孢子囊梗伸入到孢子囊中的部分叫囊轴或中轴。
孢子囊成熟后释放出孢子。
2)分生孢子:
是霉菌中常见的一类无性孢子,生于细胞外,所以又叫外生孢子.是大多数子囊菌纲及全部半知菌的无性繁殖方式.
分生孢子是由菌丝顶端细胞,或由分生孢子梗顶端细胞经过分割或缩缢而形成的单个或成簇的孢子。
分生孢子的形状、大小、结构、着生方式、颜色、因种而异。
红曲霉和交链孢霉等,其分生孢子着生在菌丝或其分枝的顶端,单生、成链或成簇,而且产生孢子的菌丝与一般菌丝没有显著的区别。
曲霉和青霉具有明显分化的分生孢子梗,分生孢子着生情况两者又不相同。
曲霉的分生孢子梗顶端膨大形成顶囊,顶囊的四周或上半部着生一排或两排小梗,小梗末端形成分生孢子链。
青霉的分生孢子梗顶端多次分枝成帚状,分枝顶端着生小梗,小梗上形成串生的分生孢子。
3)节孢子(又称粉孢子)
它是由菌丝断裂形成的外生孢子。
当菌丝长到一定阶段,出现许多横膈膜,然后从横膈膜处顺次断裂,产生许多成串的短柱状、筒状或两端钝圆的孢子。
例:
白地霉
4)厚垣孢子
菌丝顶端或中间的个别细胞膨大、原生质浓缩、变圆,然后细胞壁加厚形成圆形、纺锤形或长方形的厚壁孢子。
单生或几个连在一起。
颜色较暗可以非常明显地与菌丝区分开来。
厚垣孢子也是霉菌的休眠体,对热、干燥等不良环境抵抗力很强。
例:
总状毛霉。
2、霉菌的有性繁殖分为三个阶段:
质配、核配及减数分裂,主要以形成无性孢子的方式进行,包括:
卵孢子、接合孢子、子囊孢子和担孢子(各孢子是霉菌的分类依据之一)。
1)卵孢子
由大小不同的配子囊结合后发育而成。
小型的配子囊称雄器,大型的配子囊称藏卵器,藏卵器内有一个或数个称为卵球的原生质团,它相当于高等生物的卵。
当雄器与藏卵器配合时,雄器中的细胞质和细胞核通过受精管进入藏卵器,并与卵球结合,受精卵球生出外壁,发育成卵孢子。
2)接合孢子
相邻的两菌丝相遇,各自向对方生出极短的侧枝-原配子囊,接触后顶端膨大并形成隔膜-配子囊,相接触的两个配子囊之间横隔消失,囊壁溶解,其细胞核和细胞质融合,同时外部形成厚壁-接合孢子。
根据产生接合孢子的菌丝来源或亲和力不同可分为:
同宗配合:
当同一菌体的两根菌丝甚至同一菌丝的分枝相互接触时,便可产生接合孢子。
异宗配合:
两种不同接合型的菌丝相遇后形成的。
异宗结合实际上是一种自交不孕生殖类型,即必须经过雌雄(+、-)性细胞的结合才能生育后代。
第三章病毒和亚病毒
一、病毒的化学组成
主要由核酸和蛋白质组成。
较复杂的病毒还含有脂类、多糖等。
1、病毒蛋白
病毒的蛋白主要在壳膜中,大多以壳粒的形式存在,一般只含有一种或少数几种蛋白质;蛋白质在病毒中的含量随病毒种类而异;病毒蛋白的氨基酸组成和其他生物一样,但半胱氨酸和组氨酸在病毒蛋白中较少见。
主要作用是:
构成病毒粒子外壳、保护病毒核酸免受破坏;决定病毒感染的特异性,与易感染细胞表面存在的受体有特异性亲和力,使病毒吸附;具有抗原性;有些则是一些酶,如噬菌体的溶菌酶,DNA和RNA聚合酶,肿瘤病毒的反转录酶等,它们在病毒的侵染和增殖过程中发挥作用。
2、病毒核酸
核酸是病毒的遗传物质,是病毒感染宿主的物质基础。
大多数植物病毒的核酸为RNA,少数为DNA;动物病毒包括昆虫病毒,则部分是RNA,部分为DNA。
无论是DNA还是RNA,都有单链(ss)和双链(ds)之分。
RNA病毒多数是单链,极少数为双链,DNA病毒多数为双链,少数为单链。
病毒核酸的功能与细胞型生物一样,是遗传的物质基础,携带着遗传信息,指导病毒蛋白质的合成,控制着病毒的遗传、变异、增殖以及对宿主的感染性。
病毒核酸对衣壳的形成与稳定也有一定的作用。
3、病毒的基本结构:
衣壳、核心、包膜、刺突
核衣壳(基本构造)
核心(核酸):
由DNA或RNA构成
衣壳:
由许多衣壳粒蛋白构成,其作用作为病毒粒子的主要支架和抗原成分,有保护核酸等作用。
衣壳粒:
是由一种或几种多肽链折叠而成的蛋白质亚单位,衣壳粒的排列组合方式不同,使病毒表现出不同的构型和形状。
4、三类典型形态的病毒:
廿面体对称的结构(球状)
螺旋对称的结构(杆状)
复合对称的结构(蝌蚪状)大肠杆菌的T4噬菌体是由椭圆形的二十面体头部和螺旋对称的尾部组合而成,是病毒中复合对称的代表。
二、温和噬菌体
1、温和噬菌体概念(或溶源性噬菌体):
噬菌体感染细胞后,将其核酸整合(附着)到宿主的核DNA上,并且可以随宿主DNA的复制而进行同步复制,在一般情况下,不引起寄主细胞裂解的噬菌体。
对应的微生物称为溶原性细胞。
2、溶原性细菌:
指在核染色体上整合有原噬菌体的细菌。
可进行正常生长繁殖,而不被裂解。
溶原性细菌的特点:
▪可稳定遗传:
子代细菌都含有原噬菌体,均具有溶原性。
▪可自发裂解:
温和噬菌体的核酸也可从宿主DNA上脱落下来,恢复原来的状态,进行大量的复制,变成烈性噬菌体,自发裂解几率10-2~10-5。
▪可诱导裂解:
用化学、物理方法诱导
▪具有“免疫性”:
溶原菌对其本身产生的噬菌体或外来的同源的噬菌体不敏感,对同源噬菌体具免疫性,对非同源噬菌体没有免疫性。
▪可复愈:
自然遗失前噬菌体,但不发生自发裂解和诱导裂解
▪溶源转变:
由于溶原菌整合了温和噬菌体的核酸而使自己产生一些新的生理特征。
3、温和噬菌体可有三种存在状态:
①游离的具有感染性的噬菌体颗粒;
②宿主菌胞质内类似质粒形式的噬菌体核酸;
③前噬菌体。
另外,温和噬菌体可有溶源性周期和溶菌性周期,而毒性噬菌体只有一个溶菌性周期。
三、亚病毒的分类分为朊病毒、拟病毒和类病毒。
1)朊病毒(prion)一类具有侵染性且不含核酸的蛋白质,能独立复制,可引起宿主体内的同类蛋白质分子发生与其相似的构象变化,从而使宿主致病。
具有很强的热稳定性、抗辐射、抗水解但对蛋白质变性很敏感。
2)拟病毒又称类类病毒或卫星病毒。
具侵染性,一般由RNA或DNA组成。
必需依赖辅助病毒进行复制,同时拟病毒也可干扰辅助病毒的复制和减轻其对寄主的病害,因此其可用于生物防治。
3)类病毒具侵染性,只含RNA一种成分。
能独立复制,可感染寄主细胞并在其中进行自我复制是寄主产生病症。
对热、脂溶剂有抗性。
第四章微生物的营养与培养
一、微生物的营养物质(那些能够满足微生物机体生长、繁殖和完成各种生理活动所需的物质):
六种营养要素:
碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水。
二、生长因子:
1、生长因子概念:
是一类对微生物正常代谢必不可少且不能用简单的碳源或氮源自行合成的有机物。
广义的生长因子包括:
维生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶碱及其衍生物、卟啉及其衍生物、甾醇、胺类、一些脂肪酸等。
狭义的生长因子:
一般仅指维生素。
2、生长因子分类根据微生物对生长因子的需要存在差异,可分为:
野生型(不需要生长因子而能在基础培养基上生长的菌株);营养缺陷型(由于自发或诱发突变等原因从野生型菌株产生的需要提供特定生长素物质才能生长的菌株)
三、运输方式
①单纯扩散:
由于细胞膜内外营养物质的浓度差而产生的物理扩散作用。
单纯扩散的特点:
扩散是非特异性的营养物质吸收方式;在扩散过程中营养物质的结构不发生变化;物质运输的速率较慢;不需要载体参与;扩散是一个不需要代谢能的运输方式;可运送的养料有限。
②促进扩散(多见于真核微生物中):
营养物在运输过程中,必需借助细胞膜上的载体蛋白的协助,但不消耗代谢能的一类扩散性运输方式。
促进扩散的特点:
在促进扩散过程中
Ø营养物质本身在分子结构上不会发生变化
Ø不消耗代谢能量,故不能进行逆浓度运输
Ø能提高养料的运输速度,提前到达动态平衡
Ø需要细胞膜上的载体蛋白参与物质运输
Ø被运输的物质与载体蛋白有高度的特异性
Ø养料浓度过高时,与载体蛋白出现饱和效应
③主动运输:
将营养物质逆自身浓度梯度由稀处向浓处移动,并在细胞内富集的过程,称为主动运输。
主动运输的特点:
物质在主动运输的过程中
Ø需要消耗代谢能;
Ø可以进行逆浓度运输的运输方式;
Ø需要载体蛋白参与,载体蛋白发生构型变化
Ø对被运输的物质有高度的立体专一性
Ø被运输的物质在转移过程中不发生任何化学变化
Ø载体蛋白能改变养料运输反应的平衡点
不同微生物在主动运输过程中所需的能量的来源不同,好氧型微生物直接来自呼吸能,厌氧型微生物主要来自化学能,光合型微生物则主要来自光能。
④基团移位:
细菌对糖的吸收和积累,需要磷酸转运系统,即转运过程中必须磷酸化,这种物质运转方式称为基团移位。
Ø基团移位是一种需要特异性载体蛋白和消耗能量的运输方式;
Ø在运输前后分子结构发生改变;
Ø基团转移主要用于葡萄糖、果糖、甘露糖、核苷酸、丁酸和嘌呤等物质的运输,但不能运输氨基酸;
Ø目前仅在原核生物中发现该过程,主要存在于厌氧型和兼性厌氧型细胞中;
Ø基团移位运输是通过磷酸转移酶系统(PTS,即磷酸烯醇式丙酮酸-已糖磷酸转移酶系统)完成的;
四、单细胞微生物典型生长曲线
1、生长曲线:
将少量纯种单细胞微生物接种到定量的液体培养基中,定时取样测定细胞数量,以培养时间为横坐标,以细胞数目的对数值为纵坐标作图,得到的一条反映单细胞微生物在整个培养期间菌数变化的曲线。
2、(根据微生物生长速率常数(每小时的分裂代数)的不同,一条典型的生长曲线至少可以分为:
迟缓期,对数期,稳定期和衰亡期等四个生长时期)
①迟缓期(迟缓期出现的原因:
调整代谢,适应新的环境条件,合成新的酶,积累必要的中间产物,准备细胞分裂)
迟缓期的特点:
Ø生长的速率常数为零;
Ø细胞体积增大;
Ø细胞内RNA特别是rRNA含量增高,原生质嗜碱性增强
Ø合成代谢旺盛,核糖体、酶类和ATP的合成加快,易产生诱导酶;
Ø对不良环境如pH、NaCl溶液浓度、温度和抗生素等理化因素敏感。
在发酵工业上需设法尽量缩短延迟期;在食品工业上,尽量在此期进行消毒或灭菌.
采取的缩短延迟期的措施有:
a增加接种量;(接种量大,延滞期短。
一般采用3%-8%的接种量)
b采用对数生长期的健壮菌种;
c调整培养基的成分,在种子基中加入发酵培养基的某些成分。
d选用繁殖快的菌种
②对数生长期
特点:
酶系活跃、代谢旺盛;生长速率常数R最大、代时最短,其生长曲线表现为一条上升的直线;菌数增殖率远大于死亡率,活菌数与总菌数非常接近。
个体形态、化学组成、生理比较一致,抗不良环境的能力强。
是研究基本代谢的好材料,发酵生产的良好种子。
代时能够反映细菌的生长速率;在一定条件下,每一种微生物的代时是恒定的,因此它是微生物菌种的一个重要特征。
③稳定期
特点:
a新增殖的细胞数与老细胞的死亡数几乎相等,微生物的生长速率处于动态平衡,培养物中的细胞数目达到最高值。
b微生物数量上达到最高水平,而细胞分裂速度下降,开始积累内含物,产芽孢的细菌开始产芽孢。
c微生物开始合成次生代谢产物,对于发酵生产来说,一般在稳定期的后期产物积累达到高峰,是最佳的收获时期。
出现的原因:
营养物质(尤其是生长限制因子)的耗尽;营养物的比例失调,如碳氮比不合适;有害代谢产物积累(酸、醇、毒素等);pH、氧化还原电势等条件变得不利。
应尽量延长此期,提高产量,措施如下:
补充营养物质(补料);调pH;调整温度。
应用意义:
a发酵生产单细胞蛋白、乳酸的最佳收获期
b是对某些生长因子例如维生素和氨基酸等进行生物测定的必要前提。
c促进了连续培养技术的产生和研究。
应尽量延长此期,提高产量,措施如下:
补充营养物质(补料);调pH;调整温度
④衰亡期
Ø营养物质耗尽和有毒代谢产物的大量积累,细菌死亡速率超过新生速率,整个群体呈现出负增长。
Ø细胞内颗粒更明显,出现液泡,细胞出现多种形态包括畸形和衰退形,芽孢开始释放,革兰氏染色反应为阳性的变成阴性
Ø微生物因本身所产生的酶和代谢产物的作用而自溶甚至使菌体分解死亡。
Ø衰亡期比其他各时期时间长,它的长短也与菌种和环境条件有关。
五、同步生长
1、同步生长的概念:
一个细胞群体中各个细胞都在同一时间进行分裂的状态,称为同步生长,进行同步分裂的细胞称为同步细胞。
2、单细胞的同步培养技术:
设法使群体中所有细胞尽可能处于同样细胞生长和分裂周期中,以分析此群体的各种生物学特征。
同步培养物常被用来研究在单个细胞上难以研究的生理与遗传特性和作为工业发酵的种子,它是一种理想的材料。
3、获得同步生长的方法主要有:
环境条件诱导法、筛选法及硝酸纤维素滤膜法(是最经典的获得同步生长的方法)
由于细胞的个体差异,同步生长往往只能维持2-3个世代,随后又逐渐转变为随机生长。
4、硝酸纤维素滤膜法是最经典的获得同步生长的方法
原理:
一些细菌细胞会紧紧粘附于硝酸纤维微孔滤膜上。
步骤:
菌悬液通过微孔滤膜,细胞吸附其上;反置滤膜,以新鲜培养液通过滤膜,洗掉浮游细胞;除去起始洗脱液后就可以得到刚刚分裂下来的新生细胞,即为同步培养。
由于细胞的个体差异,同步生长往往只能维持2-3个世代,随后又逐渐转变为随机生长。
六、试比较灭菌、消毒、防腐和化疗之间的区别
1、消毒:
采用较温和的理化因素,仅杀死物体表面或内部的一部分对人体有害的病原菌,而对被处理物体基本无害的措施。
(煮沸消毒法、巴斯德消毒法等)
2、灭菌:
是
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