微生物生長(zhǎng)繁殖

本文格式為Word版，下載可任意編輯——微生物生長(zhǎng)繁殖1第六章第六章微生物的生長(zhǎng)、繁殖及其操縱（微生物的生長(zhǎng)、繁殖及其操縱（6學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）本章是微生物學(xué)中的重要內(nèi)容，要求學(xué)生掌管測(cè)定微生物生長(zhǎng)繁殖的方法、微生物的生長(zhǎng)規(guī)律、常用的微生物培養(yǎng)方法以及有害微生物的操縱方法。

第一節(jié)第一節(jié)測(cè)定生長(zhǎng)繁殖的方法測(cè)定生長(zhǎng)繁殖的方法一、測(cè)生長(zhǎng)量一、測(cè)生長(zhǎng)量：適用于一切微生物。

測(cè)體積：刻度離心管中自然沉降或離心離心法：離心洗滌5次→枯燥，105℃，100℃或紅外線枯燥、真空枯燥。

濾紙——絲狀真菌直接法稱干重過濾法醋酸纖維膜——細(xì)菌比濁法：450～650nm，分光光度計(jì)測(cè)定間接法生理指標(biāo)法測(cè)含氮量：

每種微生物的含氮量有一個(gè)大致的值（霉菌：6.0%，酵母菌：7.5%，細(xì)菌：

12.5%）含碳量其它：磷、DNA、RNA等二、計(jì)繁殖數(shù)二、計(jì)繁殖數(shù)：只適合于單細(xì)胞狀態(tài)的微生物或絲狀微生物所產(chǎn)生的孢子。

（一）直接法：顯微鏡下直接查看并計(jì)數(shù)，適合于單細(xì)胞微生物或真菌孢子。

1．比例計(jì)數(shù)法：粗放的計(jì)數(shù)法。

用已知濃度的霉菌孢子或紅細(xì)胞作參照。

2．血球計(jì)數(shù)板法：見測(cè)驗(yàn)。

（二）間接法：活菌計(jì)數(shù)法1．液體稀釋法：

2．平板菌落計(jì)數(shù)法：最常用的活菌計(jì)數(shù)法。φ9cm的平板上，一般以展現(xiàn)50～500個(gè)菌落為宜。最為常用，但方法較煩，操需要有純熟上午技術(shù)，另為對(duì)于辛甲烷菌等嚴(yán)格厭氧菌的計(jì)數(shù)也不適用。

其次節(jié)其次節(jié)微生物的生長(zhǎng)規(guī)律微生物的生長(zhǎng)規(guī)律一、細(xì)菌的個(gè)體生長(zhǎng)和同步生長(zhǎng)一、細(xì)菌的個(gè)體生長(zhǎng)和同步生長(zhǎng)個(gè)體生長(zhǎng)：一個(gè)細(xì)胞小→大。測(cè)：大小、重量、體積生長(zhǎng)群體生長(zhǎng)：個(gè)體繁殖→群體生長(zhǎng)。測(cè)：體積、質(zhì)量、濃度、密度PDF文件使用“pdfFactoryPro“試用版本創(chuàng)造21．研究單個(gè)細(xì)胞變化的方法電子顯微鏡查看細(xì)菌細(xì)胞的超薄切片同步培養(yǎng)技術(shù)：設(shè)法使群體中的全體細(xì)胞盡可能都處于同樣細(xì)胞生長(zhǎng)和分裂周期中，然后分析此群體的各種生物化學(xué)特征，從而了解單個(gè)細(xì)胞所發(fā)生的變化。

2．同步生長(zhǎng)（Synchronousgrowth）同步生長(zhǎng)：通過同步培養(yǎng)而使細(xì)胞群體處于分裂步調(diào)一致的狀態(tài)，稱同步生長(zhǎng)。

3．獲得同步生長(zhǎng)的方法：

（1）誘導(dǎo)法：創(chuàng)造一個(gè)微生物能生長(zhǎng)，但是分裂受到抑制的環(huán)境，一旦移去抑制條件，培養(yǎng)物細(xì)胞就能夠同時(shí)分裂，如：變換溫度、光線或?qū)τ谔幱诜€(wěn)定期的培養(yǎng)物添加嶄新培養(yǎng)基等。

以溫度為例：低于或高于最適溫度時(shí)，微生物只生長(zhǎng)不分裂，當(dāng)把其調(diào)整到最適溫度時(shí)，就可獲得同步生長(zhǎng)的細(xì)胞。另外，處于穩(wěn)定期的細(xì)胞，由于環(huán)境條件不利，細(xì)胞處于衰弱狀態(tài)，假設(shè)移入嶄新培養(yǎng)基中，同樣可獲得同步生長(zhǎng)。

（2）選擇法：物理方法：選擇性過濾、剃度離心法。

代表性方法：Helmstetter—Cummings方法同步性很快流失、時(shí)間短。不同個(gè)體間細(xì)胞分裂周期有較大區(qū)別。

二、典型生長(zhǎng)曲線二、典型生長(zhǎng)曲線：

（一）定義：少量純種單細(xì)胞微生物接種到恒體積的液體培養(yǎng)基中，在適合的溫度、通氣等條件下，它們的群體就會(huì)有規(guī)律地生長(zhǎng)起來。假設(shè)以細(xì)胞數(shù)目的對(duì)數(shù)值作縱坐標(biāo)，以培養(yǎng)時(shí)間作橫坐標(biāo)，就可以畫出一條有規(guī)律的曲線，這就叫作微生物的典型生長(zhǎng)曲線。

（二）生長(zhǎng)曲線的四個(gè)時(shí)期生長(zhǎng)速率常數(shù)：即每小時(shí)的分裂代數(shù)。

根據(jù)生長(zhǎng)速率常數(shù)的不同，分為四個(gè)時(shí)期：延滯期、指數(shù)期、穩(wěn)定期和衰亡期。

圖解見P187。

1、延滯期（lagphase）⑴定義：又稱停滯期、調(diào)整期或適應(yīng)期。指開頭一段時(shí)期內(nèi)細(xì)胞或重量數(shù)目并不增加的時(shí)期。微生物接種到新的培養(yǎng)基后，需要一個(gè)適應(yīng)期。

⑵特點(diǎn)生長(zhǎng)速率常數(shù)等于零。

細(xì)胞形態(tài)變大或增長(zhǎng)，細(xì)胞內(nèi)含物質(zhì)量顯著增加。

細(xì)胞內(nèi)RNA尤其是1-RNA含量增高，原物質(zhì)呈嗜堿性。

合成代謝活躍，核糖體、酶類和ATP的合成加快，易產(chǎn)生誘導(dǎo)酶。

對(duì)外界不良條件的回響敏感。

⑶影響延滯期長(zhǎng)短的因素菌種：與菌種遺傳性有關(guān)。

接種齡：對(duì)數(shù)期——短，穩(wěn)定期——居中，延滯期、衰亡期——長(zhǎng)。

接種量：大——短，小——長(zhǎng)，發(fā)酵工業(yè)上，1/10的接種量。

培養(yǎng)基成分：養(yǎng)分豐富——短，發(fā)酵工業(yè)上，發(fā)酵培養(yǎng)基成分與種子培養(yǎng)基的成分盡量接近。

PDF文件使用“pdfFactoryPro“試用版本創(chuàng)造3⑷延滯期展現(xiàn)的理由一時(shí)缺乏分解或催化有關(guān)底物的酶，或是缺乏中間代謝物。

要產(chǎn)生誘導(dǎo)酶或合成有關(guān)代謝物，就需要一個(gè)適應(yīng)過程，細(xì)胞處于旺盛的生長(zhǎng)之中，只是細(xì)胞的分裂延遲了。

2、指數(shù)期（exponentialphase），又稱對(duì)數(shù)期（logarithmicphase）⑴定義：緊接著延滯期的一個(gè)細(xì)胞以幾何級(jí)數(shù)速度分裂的一段時(shí)期。

⑵特點(diǎn)：a.生長(zhǎng)速率常數(shù)R最大，細(xì)胞每分裂一次所需的代時(shí)G（增代時(shí)間）最短；

b.細(xì)胞舉行平衡生長(zhǎng)，菌體內(nèi)各種成分最為平勻；

c.酶系活躍，代謝旺盛；

d.生長(zhǎng)繁殖速率易受培養(yǎng)溫度的影響；

e.處于該階段前期的細(xì)胞對(duì)理化因素的影響仍很敏感。

⑶三個(gè)重要因素：

a.繁殖代數(shù)（n）b.生長(zhǎng)速率常數(shù)（R）：即每小時(shí)的分裂代數(shù)。

c.代時(shí)（G）⑷影響增代時(shí)間的因素：

①菌種：不同菌種，代時(shí)區(qū)別很大②養(yǎng)分成分：養(yǎng)分豐富，代時(shí)較短低——影響生長(zhǎng)速率、菌體產(chǎn)量稍高——影響菌體產(chǎn)量③養(yǎng)分物的濃度：

高——都不影響生長(zhǎng)限制因子：只要處于較低濃度范圍內(nèi)可影響生長(zhǎng)速率和菌體產(chǎn)量的養(yǎng)分物。

④培養(yǎng)溫度：有明顯影響。

⑸應(yīng)用①作為代謝、生理等研究的良好材料②增長(zhǎng)噬菌體的最適宿主菌齡③發(fā)酵生產(chǎn)中作種子的最正確種齡。

3．穩(wěn)定期（stationeryphase）⑴定義：又稱恒定期、最高生長(zhǎng)期。生長(zhǎng)速率常數(shù)等于0，即新繁殖的細(xì)胞數(shù)和衰亡的細(xì)胞數(shù)相等，或正生長(zhǎng)與負(fù)生長(zhǎng)相等的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。

⑵特點(diǎn)：細(xì)胞開頭儲(chǔ)存糖原、異染顆粒和脂肪等保存物；

多數(shù)芽孢桿菌在此時(shí)開頭形成芽孢；

開頭合成抗生素等次生代謝產(chǎn)物。

⑶生長(zhǎng)產(chǎn)量常數(shù)Y（生長(zhǎng)得率，growthyield）PDF文件使用“pdfFactoryPro“試用版本創(chuàng)造4x—穩(wěn)定期的細(xì)胞干重（g/mL培養(yǎng)液）x0—?jiǎng)偨臃N時(shí)的細(xì)胞干重c0—限制性養(yǎng)分物的最初的濃度（g/mL）c—穩(wěn)定期時(shí)限制性養(yǎng)分物的濃度⑷穩(wěn)定期到來的理由：

a．養(yǎng)分物，尤其是生長(zhǎng)因子的耗盡；

b．養(yǎng)分物的比例失調(diào)，如C/N比值不適；

c．有害代謝產(chǎn)物的積累：H2O2毒素等；

d．pH、氧化恢復(fù)等物化條件的不適。

⑸應(yīng)用①是以生產(chǎn)菌體或菌體相平行的代謝產(chǎn)物為目的的一些發(fā)酵生產(chǎn)的最正確收獲期，若生產(chǎn)需要，可在菌種和工藝上采取措施，延長(zhǎng)穩(wěn)定期。

②對(duì)某些生長(zhǎng)因子舉行生物測(cè)定的必要前提。

③對(duì)其到來理由研究，促進(jìn)了連續(xù)培養(yǎng)技術(shù)的設(shè)計(jì)和研究。

4．衰亡期（declinephase，deathphase）⑴定義：個(gè)體死亡速度超過新生速度，整個(gè)群體呈負(fù)生長(zhǎng)。

⑵特定：細(xì)胞形態(tài)多樣；

自溶現(xiàn)象；

產(chǎn)生或釋放對(duì)人類有用的次生代謝產(chǎn)物；

芽孢在此時(shí)釋放。

⑶產(chǎn)生理由：外界環(huán)境條件對(duì)持續(xù)生長(zhǎng)越來越不利，從而引起了細(xì)胞內(nèi)的分解代謝大大超過合成代謝，導(dǎo)致菌體死亡。

三、微生物的連續(xù)培養(yǎng)三、微生物的連續(xù)培養(yǎng)連續(xù)培養(yǎng)——開放式生長(zhǎng)曲線——封閉式1．連續(xù)培養(yǎng)的定義：相對(duì)于單批培養(yǎng)而言。單批培養(yǎng)的微生物到指數(shù)后期．．．．時(shí)采取確定的措施使其中的微生物長(zhǎng)期保持在指數(shù)期．．．的平衡生長(zhǎng)狀態(tài)．．．．．．和穩(wěn)定的生長(zhǎng)速率上．．．．．．．．。

2．采取措施：以確定速度連續(xù)流進(jìn)嶄新培養(yǎng)基，立刻攪拌平勻，同時(shí)利用溢流的方式，以同樣的流速不斷流出培養(yǎng)物。

3．連續(xù)培養(yǎng)器類型：P191表解內(nèi)操縱（操縱菌體密度）：恒濁器按操縱方式分外操縱（操縱培養(yǎng)液流速，以操縱生長(zhǎng)速率）：恒化器單級(jí)連續(xù)培養(yǎng)器按培養(yǎng)器級(jí)數(shù)分多級(jí)連續(xù)培養(yǎng)器一般連續(xù)培養(yǎng)器按細(xì)胞狀態(tài)分固定化細(xì)胞續(xù)培養(yǎng)器測(cè)驗(yàn)室科研用：連續(xù)培養(yǎng)器按用途分發(fā)酵生產(chǎn)用：連續(xù)發(fā)酵罐4．恒濁器(turbidostat)PDF文件使用“pdfFactoryPro“試用版本創(chuàng)造5⑴定義：根據(jù)培養(yǎng)器內(nèi)微生物的生長(zhǎng)密度．．．．，并借光電操縱系統(tǒng)來操縱培養(yǎng)液流速，以菌體密度高、生長(zhǎng)速率恒定．．．．．．的微生物細(xì)胞的連續(xù)培養(yǎng)器。

⑵特點(diǎn)：其中的微生物始終能以最高生長(zhǎng)速率舉行生長(zhǎng)，并可在允許范圍內(nèi)操縱不同的菌體密度。

⑶應(yīng)用：生產(chǎn)上，獲得大量菌體或菌體生長(zhǎng)相平行的某些代謝物。

5．恒化器（chemostat）⑴定義：一種設(shè)法使培養(yǎng)液流速．．．．．保持不變，并使微生物始終在低于其最高生長(zhǎng)速率條件下舉行生長(zhǎng)繁殖的一種連續(xù)的培養(yǎng)裝置。

通過操縱某一種養(yǎng)分物的濃度，使其始終成為生長(zhǎng)限制因子的條件下達(dá)成的。

⑵應(yīng)用：主要用于測(cè)驗(yàn)室科學(xué)研究中，尤其用于與生長(zhǎng)速率相關(guān)的各種理論研究中。

⑶恒化器布局示意圖⑷恒濁器與恒化器的對(duì)比6．培養(yǎng)器的級(jí)數(shù)確定單級(jí)連續(xù)培養(yǎng)：代謝產(chǎn)物的生長(zhǎng)速率與菌體生長(zhǎng)速率相平行。

多級(jí)連續(xù)培養(yǎng)：與菌體生長(zhǎng)不平行的發(fā)酵產(chǎn)物。

7．連續(xù)發(fā)酵的優(yōu)點(diǎn)：

（1）高效：簡(jiǎn)化了裝料、滅菌、出料、清洗發(fā)酵罐等大量單元操作，從而裁減了非生產(chǎn)時(shí)間和提高了設(shè)備的利用率。

（2）自控：便于自動(dòng)化操縱。

（3）產(chǎn)品質(zhì)量較穩(wěn)定。

（4）儉約大量勞動(dòng)力、人力、水和蒸汽，使水、汽、電的負(fù)荷平勻合理。

8．缺點(diǎn)（1）菌種易于退化（2）易遭雜菌污染（3）養(yǎng)分物的利用率低于單批培養(yǎng)，連續(xù)有時(shí)間限制，一般數(shù)月至一、二年。

9．連續(xù)培養(yǎng)的應(yīng)用（1）生產(chǎn)實(shí)踐上，廣泛用于酵母菌體的生產(chǎn)，乙醇、乳酸、丙酮、丁醇等的發(fā)酵。

（2）用假絲酵母舉行石油脫蠟或污水處理中。

（（3））把連續(xù)培養(yǎng)的原理運(yùn)用于提高浮游生物的產(chǎn)量。

（國(guó)外）第三節(jié)第三節(jié)影響微生物生長(zhǎng)的主要因素影響微生物生長(zhǎng)的主要因素化學(xué)因素：養(yǎng)分條件（第五章）溫度PH影響微生物生長(zhǎng)的外界因素物理因素氧氣PDF文件使用“pdfFactoryPro“試用版本創(chuàng)造6一、溫度：對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響很大。一、溫度：對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響很大。

1.溫度對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響：

①影響酶活性②影響細(xì)胞膜的滾動(dòng)性③影響物質(zhì)的溶解度最低生長(zhǎng)溫度（-10℃～95℃均可生長(zhǎng)）：下限最適生長(zhǎng)溫度：

生長(zhǎng)速率最大→靠近最高溫度，與產(chǎn)物的最適溫度不同，變溫培養(yǎng)。

2．生長(zhǎng)溫度的三基點(diǎn)最高生長(zhǎng)溫度：上限3．根據(jù)生長(zhǎng)溫度對(duì)微生物的分類：

最高T：20℃專性嗜冷最適T：15℃最高T：35℃嗜冷微生物：最低溫度5℃以下兼性嗜冷最適T：25～30℃最適T：25～37℃嗜溫微生物最低T：10℃分寄生和腐生兩種最低T：35～40℃兼性嗜熱：37℃以下的生長(zhǎng)嗜熱微生物最適T：55℃專性嗜熱：37℃以上的生長(zhǎng)4．實(shí)踐意義：生產(chǎn)中的變溫培養(yǎng)不同生理，代謝過程各有其相應(yīng)的最適溫度。生長(zhǎng)最適溫度≠生產(chǎn)最適溫度。例：產(chǎn)黃青霉素的青霉素發(fā)酵，分四段操縱其溫度：

30℃25℃20℃25℃0→5h→40h→125