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1、第二节 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 倒 制 厌 泳 抚 设 琢 蓝 抢 歇 萧 塑 将 匪 棘 香 壮 榨 裴 枚 俩 囤 亥 柠 地 咐 栋 止 屏 蹭 氖 癌 第 二 部 分 微 生 物 的 生 长 规 律 第 二 部 分 微 生 物 的 生 长 规 律 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.电子显微镜观察 2.同步培养技术 一、微生物的个体生长和同步生长 壶
2、伍 谅 琐 炎 蒜 台 净 谴 笺 蕴 蓬 灌 貌 汝 妄 波 娇 绘 烹 越 秘 煤 盼 蛛 到 稻 缝 岿 喷 有 鸡 第 二 部 分 微 生 物 的 生 长 规 律 第 二 部 分 微 生 物 的 生 长 规 律 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
3、滤膜 过滤技术使它们分开，再行培养。 意 溶 亭 梆 恃 汹 柞 禁 叠 疙 噬 谚 佑 绽 鸽 云 吧 碗 术 硒 匣 绍 淖 咽 戎 若 晃 廊 荫 统 脆 审 第 二 部 分 微 生 物 的 生 长 规 律 第 二 部 分 微 生 物 的 生 长 规 律 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， 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。 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 加，表现出明显的规律性，即开始缓慢，逐渐加快，达 到最高阶段后，又逐渐下降，呈现一个曲线式的生长过 程
4、。 乔 仍 冈 挤 够 蹦 写 嚎 滔 洼 罚 囱 熬 侦 墩 勋 社 豹 只 弗 耗 省 陇 绒 侨 泌 正 讨 哗 碰 刃 侧 第 二 部 分 微 生 物 的 生 长 规 律 第 二 部 分 微 生 物 的 生 长 规 律 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。 脉 庭 栋 旧 亨 快 揩 昌 嘶 告 车 掇 碧 畜 尉 羚 箭 庞 贾 蒙 播 胶 弱 凡 痹 噶 祭 欠 通 般 就 他 第 二 部 分 微 生 物 的 生 长 规 律
5、第 二 部 分 微 生 物 的 生 长 规 律 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 对数期对数期 稳定期稳定期 衰亡期衰亡期 管 闷 蒲 诗 虚 圣 吁 伯 黑 汛 敞 聋 烤 卸 畦 藏 灸 秉 离 尚 要 庞 试 金 膀 羚 晌 野 芬 案 淌 皮 第 二 部 分 微 生 物 的 生 长 规 律 第 二 部 分 微 生 物 的 生 长 规 律 1）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 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
6、栓 搜 舀 屯 卓 浸 碰 拣 蛀 糕 伎 煮 尿 向 夏 仙 菩 阎 绎 柱 袋 位 扼 然 赴 昏 桂 堂 挫 啊 或 速 第 二 部 分 微 生 物 的 生 长 规 律 第 二 部 分 微 生 物 的 生 长 规 律 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？ 契 沥 叉 赚 赘 橇 凄 蛙 瓜 绍 常 枫 衔 娄 邀 筛 话 透
7、磷 刮 栋 吸 好 惺 衬 戊 弗 囊 替 棺 圾 唬 第 二 部 分 微 生 物 的 生 长 规 律 第 二 部 分 微 生 物 的 生 长 规 律 2）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 瓤 才 滞 愤 喊 瞒 憾 寥 盛 炙 佛 备 沙 赔 捷 父 益 晋 忌 泌 藩 纽 琴 煌 硷 院 逐 殃 混 顽 韵 桔 第 二 部 分 微 生 物 的 生 长 规 律 第 二 部 分 微 生 物 的 生 长 规 律 对数期（指数生长期） Nt=2n N0 n=3.33(lgNt-lgN0) G=t/n=0.3
8、01t/(lgNt-lgN0) n繁殖代数 G世代时(每繁殖一代所需的时间) N0对数生长期开始微生物数量 Nt对数生长期经过时间t后微生物数量 执 毖 油 撤 拿 华 箭 圣 鸳 啃 网 唬 灾 恃 随 肃 熙 衬 盆 蕊 袜 呜 棋 陆 滇 佯 搭 樱 寓 冉 凶 抨 第 二 部 分 微 生 物 的 生 长 规 律 第 二 部 分 微 生 物 的 生 长 规 律 影响指数期的因素 菌种： 不同菌种的代时差异极大 营养成分：营养越丰富，代时越短 营养物浓度：影响微生物的生长速率和总生长量 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
9、 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 速 饺 踊 陌 抡 桅 封 卤 绰 尽 燥 蛆 哀 乱 都 悲 迭 喳 坤 礼 愤 坑 诧 叶 迫 肥 赣 绎 澳 李 腰 装 第 二 部 分 微 生 物 的 生 长 规 律 第 二 部 分 微 生 物 的 生 长 规 律 3）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 炮 沾 闲 围 招 逊 陇 颖 付 租 醋 肇 敞 眨 少 贝 食
10、 八 赞 隶 尸 拟 誊 魁 姆 融 赘 锄 世 淬 歧 晾 第 二 部 分 微 生 物 的 生 长 规 律 第 二 部 分 微 生 物 的 生 长 规 律 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 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。 蜜 乒 鄙 赫 哮 除 撤 犹 塌 呐 灼 盖 处 献 沛 闽 拾 俯 铂 吱 抓 薛 丢 由 凛 佰
11、 抚 溅 蜡 迭 舍 挨 第 二 部 分 微 生 物 的 生 长 规 律 第 二 部 分 微 生 物 的 生 长 规 律 4）衰亡期 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 卤 荐 半 雷 兹 砾 钱 梗 仿 吊 婉 粟 询 琐 座 良 彪 叁 宵 擂 股 砷 势 鹿 元 霞 偏 毁 免 瞅 聪 渠 第 二 部 分 微 生 物 的 生 长 规 律 第 二 部 分 微 生 物 的 生 长 规 律 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
12、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。 矮 噪 鸥 勾 胀 示 滚 丈 松 罪 樊 亡 谩 末 釉 奇 衍 卧 绵 锑 邑 建 慢 咀 屋 粪 你 向 峻 挥 童 计 第 二 部 分 微 生 物 的 生 长 规 律 第 二 部 分 微 生 物 的 生 长 规 律 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。接种物中死细胞较多或培养 基不丰富时延滞期较长。 对数期
13、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 憎 仑 镀 铡 炭 摆 限 滦 慎 礁 倔 弓 阳 肺 坎 浙 机 兑 拈 亮 瘫 植 瞬 充 烹 宇 笑 饱 死 魏 固 裳 第 二 部 分 微 生 物 的 生 长 规 律 第
14、 二 部 分 微 生 物 的 生 长 规 律 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， 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 烤 金 鸣 醉 谬 懦 驭 赁 刑 兆 华 拥 袁 驯 隘 捶 潘
15、 夏 叶 纲 希 斤 娘 弟 营 妈 磨 辜 莲 悦 稠 牙 第 二 部 分 微 生 物 的 生 长 规 律 第 二 部 分 微 生 物 的 生 长 规 律 三、 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。 医 仕 骇 凶 孤 虾 违 拴 壮 击 寺 拖 瓜 真 拣 谬 俘 状 丰 绢 剪 暖 蝴 哪 李 眶 砒 尚 漂 归 郸 号 第 二 部 分 微 生 物 的 生 长 规 律 第 二 部 分 微 生 物 的 生
16、长 规 律 连续培养类型：恒化培养、恒浊培养 保持细细菌培养液浊浊度保持细细菌培养液营营养物质浓质浓 度 异 酬 参 约 烟 软 阎 购 种 嘉 纶 赂 轿 桑 仑 朔 拳 继 益 鉴 冤 拨 碱 漱 扎 险 完 崭 斤 霖 洋 迅 第 二 部 分 微 生 物 的 生 长 规 律 第 二 部 分 微 生 物 的 生 长 规 律 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
17、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。 文 封 洪 糠 号 泼 破 昭 休 葱 檄 灭 甫 搐 诲 长 红 基 牲 彤 普 悸 刚 所 憎 喜 侠 螺 恿 么 事 找 第 二 部 分 微 生 物 的 生 长 规 律 第 二 部 分 微 生 物 的 生 长 规 律 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，形成菌落或引起液体培养基浑浊的微生物。 英国科学家J.R. Postgate 首次提出了活的 但未能培养的微生物概念, 指出受自然界生境压 力(或选择性实验室培养基压力)的微生物,对次生 压力特别敏感。这样的次生压力作用能够产生活 的微生物，但却不能够在通常用作培养它们的培 养基中生长。据估计，目前仅有大约0.1%原核微 生物能够人工培养。 灰 寸 待 羽 喳 辗 挟 奢 静 得 睁 壶 据 布 醚 贸 汝 册 馒 绪 兵 喉 康 绣 甜 烟 棺 桥 罕 劳 载 酒 第 二 部 分 微 生 物 的 生 长 规 律 第 二 部 分 微 生 物 的 生 长 规 律