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。 绝绝大大多多数数微微生生物物个个体体微微小小，个个体体质质量量和和体体积积的的变变化化不不易易观观察察，所所以以常常是是以以微微生生物物的的群群体体作作为为研研究究对对象象，以以微微生生物物群群体体细细胞胞的的数数量量或或群群体体细细胞胞物物质质量量的的增增加加作作为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：缓慢期缓慢期缓慢期缓慢期 对数期对数期对数期对数期 稳定期稳定期稳定期稳定期 衰亡期衰亡期衰亡期衰亡期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pp 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）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+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。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、恒浊培养恒化培养、恒浊培养 保持保持细菌培养液菌培养液浊度度保持保持细菌培养液菌培养液营养物养物质浓度度