第二部分微物的生长规律

1、第二节第二节 微生物的生长规律微生物的生长规律一、微生物的个体生长和同步生长 二、单细胞微生物的群体生长曲线三、微生物的连续培养微生物细胞极其微小，其个体生长表现为细胞体积的增加和细胞内物质含量的增加两个方面（病毒例外）, 细胞有一个从小到大的生长过程。 研究微生物单个细胞的生长变化是很困难的，主要的方法： 1.1.电子显微镜观察电子显微镜观察 2. 2.同步培养技术同步培养技术一、微生物的个体生长和同步生长一、微生物的个体生长和同步生长 同步培养 使培养物中所有微生物细胞都处于相同的生长阶段的培养方法。通过分析此群体在各阶段的生物化学特性变化，间接了解单个细胞的相应变化规律性。同步生长 培养

2、物中所有微生物细胞都处于同一生长阶段，并都能同时分裂的生长方式。同步培养方法诱导法：采取控制培养温度、培养基成分和某些代谢抑制剂等，诱导形成同步生长的过程。筛选法：将处于不同生长阶段的细胞，通过差异离心技术或滤膜过滤技术使它们分开，再行培养。 绝大多数微生物个体微小，个体质量和体积的变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，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生长的指标。二、单细胞微生物的群体生长曲线二、单细胞微生物的群体生长曲

3、线 在纯培养条件下，微生物的群体生长随着时间的增在纯培养条件下，微生物的群体生长随着时间的增加，表现出明显的加，表现出明显的规律性规律性，即，即开始缓慢开始缓慢，逐渐加快逐渐加快，达达到最高阶段后，又逐渐下降到最高阶段后，又逐渐下降，呈现一个，呈现一个曲线式曲线式的生长过的生长过程。程。单细胞微生物的群体生长规律分批培养：将少量的细菌接种到一定体积的液体培养基中，在适宜的条件下培养，最后一次性收获的过程。生长曲线：细菌在新的适宜的环境中生长、繁殖、衰老、死亡的动态变化。 根据细菌生长繁殖速率将生长曲线分四个阶段： 1 1）延滞期）延滞期特点：分裂迟缓，生长速率等于零代谢活跃，细胞合成新的成分

4、补充消耗的材料 适应新的培养基 细胞形态变大或变长 对外界不良环境敏感滞留适应期滞留适应期产生原因：（1）接种时的机械损伤引（2） 细胞分裂必需因子的缺乏影响延滞期长短的因素接种菌龄: 对数期“种子”，延滞期较短； 延滞期或衰亡期“种子”,延滞期较长； p 接种量：接种量大，延滞期较短； 接种量小，延滞期较长；p 培养基成分:培养基成分丰富的， 延滞期较短； 培养基成分与种子培养基一致,延滞期较短；p 菌株的遗传性 研究滞留适期长短的意义？2 2）指数期指数期特点：代谢活性强，生长速率最快，细胞呈指数增长世代时短而稳定，生长速率恒定 群体的生理特性较一致对数生长期对数生长期对数期（指数生长期）

5、nt=2n n0n=3.33(lgnt-lgn0) g=t/n=0.301t/(lgnt-lgn0) n繁殖代数繁殖代数 g世代时世代时(每繁殖一代所需的时间每繁殖一代所需的时间) n0对数生长期开始微生物数量对数生长期开始微生物数量 nt对数生长期经过时间对数生长期经过时间t后微生物数量后微生物数量影响指数期的因素 菌种菌种： 不同菌种的代时差异极大 营养成分营养成分：营养越丰富，代时越短 营养物浓度营养物浓度：影响微生物的生长速率和总生长量 培养温度培养温度：影响微生物的生长速率指数期的实践意义 是代谢、生理研究的良好材料 是增殖噬菌体的最适宿主菌龄 是发酵生产中用作“种子”的最佳种龄 g

6、+染色鉴定时采用此期微生物3 3）稳定期稳定期特点：活细胞总数维持不变，即新繁殖的细胞数与衰亡的细胞数相等，菌体总数达到最高点。部分细菌大量积累代谢产物群体细胞生长速率为零细胞生理上处于衰老，代谢活力钝化，细胞成分合成缓慢， g+染色发生变化。最高生长量期最高生长量期为何细胞总数不再增加？为何细胞总数不再增加？ 营养物质被消耗不能满足生长需要 代谢废物或有害物质积累到抑制生长水平 ph、氧化还原势等物化条件越来越不适应稳定期的实践意义稳定期的实践意义 是发酵生产中以菌体为终产品的最佳收获期； 某些代谢产物特别是次生代谢产物发生在此阶段，某些细菌的芽孢也发生在此阶段，故又称作代谢产物合成期； 导

7、致了连续培养原理的提出和工艺技术的改进。4 4）衰亡期衰亡期特点：特点： 菌体活性降低、大量死亡；细胞畸变、自溶革兰氏染色不稳定衰亡期衰亡期影响衰亡期的因素及实践意义与菌种的遗传特性有关: 有些细菌的培养经历所有的各个生长时期，几天以后死亡, 有些细菌培养几个月乃至几年以后仍然有一些活的细胞；与是否产芽孢有关：产芽孢的细菌更易于幸存下来；与营养物质和有毒物质有关：补充营养和能源，以及中和环境毒性，可以减缓死亡期细胞的死亡速率，延长细菌培养物的存活时间。生长阶段特 征延滞期细胞不分裂（不生长），但细胞变大，细胞内rna含量增高，原生质呈碱性，合成代谢活跃，易合成新的诱导酶，对外界环境变化敏感。接

8、种物中死细胞较多或培养基不丰富时延滞期较长。对数期细胞分裂（生长）最快，细胞进行平衡生长，酶系活跃，代谢旺盛。生长速率由营养成分和培养条件决定。稳定期新繁殖的细胞与死亡细胞数目相等，菌体产量达到最高，细胞开始储藏糖原、脂肪等储藏物，产芽孢的开始形成芽孢，开始合成次生代谢产物。可能由于营养物的消耗或抑制生长的代谢产物积累，细胞停止增殖，但仍存活。衰亡期死亡细胞数目超过新生细胞，细胞形态多样，细胞开始自溶，开始释放次生代谢产物。生长曲线各时期的特征生长曲线的意义：a. 处于对数期的细菌，生长繁殖速率快，代谢旺盛，常作生产用菌种，以缩短生产周期b. 稳定期时抗生素等代谢产物逐渐增多，适当补充营养物质

9、，延长稳定期、可提高代谢产物的产量c. 连续培养：在一个流动装置中，以一定速度不断地添加新的培养基，同时以同样速度不断放出老的培养基，以保证微生物对营养物质的需要，并排出部分有害代谢产物，使微生物保持较长时间的高速生长。应用：酒精、丙酮、丁醇等产品的生产优点：缩短了培养周期，提高了设备利用率，并且便于自动化管理三、三、 微生物的连续培养微生物的连续培养连续培养： 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恒定，即处于稳态。 连续培养类型：连续培养类型：恒化培养、恒浊培养恒

10、化培养、恒浊培养 保持细菌培养液浊度保持细菌培养液浊度保持细菌培养液营养物质浓度保持细菌培养液营养物质浓度四、天然环境中的微生物生长四、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，如细菌粘液层。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。 活的但未能培养的微生物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