第十六單元——第六章微生物生長(zhǎng)與控制(一)

1、 第六章第六章 微生物的生長(zhǎng)及其控制微生物的生長(zhǎng)及其控制（1）微生物通過(guò)新陳代謝把營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)變成細(xì)胞物質(zhì)，微生物通過(guò)新陳代謝把營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)變成細(xì)胞物質(zhì)，增加個(gè)體重量的過(guò)程。增加個(gè)體重量的過(guò)程。 個(gè)體生長(zhǎng)到一定程度進(jìn)行分裂，產(chǎn)生同親代相似的個(gè)體生長(zhǎng)到一定程度進(jìn)行分裂，產(chǎn)生同親代相似的子代個(gè)體的過(guò)程。子代個(gè)體的過(guò)程。 生長(zhǎng)是一個(gè)逐步發(fā)生的生長(zhǎng)是一個(gè)逐步發(fā)生的量變量變過(guò)程過(guò)程;繁殖是一個(gè)產(chǎn)生繁殖是一個(gè)產(chǎn)生新的生命個(gè)體新的生命個(gè)體的質(zhì)變過(guò)程。的質(zhì)變過(guò)程。 在高等生物里這兩個(gè)過(guò)程可以明顯分開(kāi)，但在低等在高等生物里這兩個(gè)過(guò)程可以明顯分開(kāi)，但在低等特別是在特別是在單細(xì)胞的生物單細(xì)胞的生物里，由于細(xì)胞小，這兩個(gè)

2、過(guò)程是里，由于細(xì)胞小，這兩個(gè)過(guò)程是緊密聯(lián)系又很難劃分的過(guò)程。緊密聯(lián)系又很難劃分的過(guò)程。一、細(xì)菌細(xì)胞的生長(zhǎng)一、細(xì)菌細(xì)胞的生長(zhǎng) 1. 染色體染色體DNA的復(fù)制和分離的復(fù)制和分離 細(xì)胞伸長(zhǎng)和細(xì)胞伸長(zhǎng)和DNA復(fù)制復(fù)制DNA分配和分配和隔隔膜開(kāi)始形成膜開(kāi)始形成桿菌在生長(zhǎng)過(guò)程中，新合桿菌在生長(zhǎng)過(guò)程中，新合成的肽聚糖是在多個(gè)位點(diǎn)成的肽聚糖是在多個(gè)位點(diǎn)插入到老細(xì)胞壁中，新老插入到老細(xì)胞壁中，新老細(xì)胞壁呈間隔分布。細(xì)胞壁呈間隔分布。球菌在生長(zhǎng)過(guò)程中，新合球菌在生長(zhǎng)過(guò)程中，新合成的肽聚糖是在赤道板附成的肽聚糖是在赤道板附近插入，導(dǎo)致新老細(xì)胞壁近插入，導(dǎo)致新老細(xì)胞壁明顯分開(kāi)，原來(lái)的老細(xì)胞明顯分開(kāi)，原來(lái)的老細(xì)胞壁推向

3、細(xì)胞兩端。壁推向細(xì)胞兩端。2、細(xì)胞壁的擴(kuò)增、細(xì)胞壁的擴(kuò)增 熒光抗體技術(shù)熒光抗體技術(shù) 3、細(xì)菌的分裂、細(xì)菌的分裂 隔膜完全形成隔膜完全形成子細(xì)胞分離子細(xì)胞分離DNA分配和分配和隔隔膜開(kāi)始形成膜開(kāi)始形成 當(dāng)細(xì)菌的各種細(xì)胞結(jié)構(gòu)當(dāng)細(xì)菌的各種細(xì)胞結(jié)構(gòu)復(fù)制完成之后就進(jìn)入分裂復(fù)制完成之后就進(jìn)入分裂時(shí)期，此時(shí)在細(xì)菌長(zhǎng)軸的時(shí)期，此時(shí)在細(xì)菌長(zhǎng)軸的中間位置，通過(guò)細(xì)胞質(zhì)膜中間位置，通過(guò)細(xì)胞質(zhì)膜內(nèi)陷并伴隨新合成的肽聚內(nèi)陷并伴隨新合成的肽聚糖插入，導(dǎo)致橫隔壁向心糖插入，導(dǎo)致橫隔壁向心生長(zhǎng)，最后在中心匯合，生長(zhǎng)，最后在中心匯合，完成一次分裂，通常情況完成一次分裂，通常情況下，將一個(gè)細(xì)胞分裂成兩下，將一個(gè)細(xì)胞分裂成兩個(gè)大小相

4、等的子細(xì)胞。個(gè)大小相等的子細(xì)胞。 二、酵母細(xì)胞的生長(zhǎng)繁殖二、酵母細(xì)胞的生長(zhǎng)繁殖 細(xì)胞分裂期細(xì)胞分裂期M 間隔期間隔期G1DNA合成期合成期S第二間隔期第二間隔期G2核膜上的紡錘體斑通過(guò)復(fù)制由一個(gè)變?yōu)閮珊四ど系募忓N體斑通過(guò)復(fù)制由一個(gè)變?yōu)閮蓚€(gè)，個(gè)，DNA開(kāi)始復(fù)制，芽體出現(xiàn)。開(kāi)始復(fù)制，芽體出現(xiàn)。 紡錘體斑產(chǎn)生約紡錘體斑產(chǎn)生約15根微管，其中一個(gè)紡錘根微管，其中一個(gè)紡錘體斑沿核膜移動(dòng)體斑沿核膜移動(dòng)180度，從而使兩個(gè)紡錘度，從而使兩個(gè)紡錘體斑通過(guò)直線(xiàn)形的微管連在一起。體斑通過(guò)直線(xiàn)形的微管連在一起。 芽體增大，細(xì)胞核移到母細(xì)胞與芽體交界芽體增大，細(xì)胞核移到母細(xì)胞與芽體交界處，微管延長(zhǎng)。處，微管延長(zhǎng)。 細(xì)

5、胞核有絲分裂，其中一個(gè)核進(jìn)入芽體，細(xì)胞核有絲分裂，其中一個(gè)核進(jìn)入芽體，芽體子細(xì)胞與母細(xì)胞之間的壁開(kāi)始合成，芽體子細(xì)胞與母細(xì)胞之間的壁開(kāi)始合成，隨后子細(xì)胞與母細(xì)胞分離，或暫時(shí)不分離隨后子細(xì)胞與母細(xì)胞分離，或暫時(shí)不分離（如假絲酵母屬）繼續(xù)出芽。（如假絲酵母屬）繼續(xù)出芽。 三、霉菌菌絲的延伸過(guò)程三、霉菌菌絲的延伸過(guò)程 頂端生長(zhǎng)需要高爾基體、內(nèi)頂端生長(zhǎng)需要高爾基體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等細(xì)胞器參與。在菌絲的質(zhì)網(wǎng)等細(xì)胞器參與。在菌絲的亞頂端區(qū)富含內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和核糖體亞頂端區(qū)富含內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和核糖體等細(xì)胞器。等細(xì)胞器。 細(xì)胞膜脂肪和蛋白質(zhì)在亞頂細(xì)胞膜脂肪和蛋白質(zhì)在亞頂端區(qū)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中合成后，通過(guò)端區(qū)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中合成后，通過(guò)小泡囊轉(zhuǎn)移到

6、高爾基體的近側(cè)小泡囊轉(zhuǎn)移到高爾基體的近側(cè)潴泡中，由高爾基體轉(zhuǎn)向遠(yuǎn)側(cè)潴泡中，由高爾基體轉(zhuǎn)向遠(yuǎn)側(cè)時(shí)，成熟而分泌泡囊。時(shí)，成熟而分泌泡囊。 分泌的泡囊從亞頂端區(qū)移向分泌的泡囊從亞頂端區(qū)移向頂端，泡囊與細(xì)胞膜融合形成頂端，泡囊與細(xì)胞膜融合形成細(xì)胞膜。同時(shí)釋放出細(xì)胞壁分細(xì)胞膜。同時(shí)釋放出細(xì)胞壁分解酶與合成酶，分解酶使壁組解酶與合成酶，分解酶使壁組份間的鍵斷裂，合成酶催化合份間的鍵斷裂，合成酶催化合成新壁成分，并將其轉(zhuǎn)移到壁成新壁成分，并將其轉(zhuǎn)移到壁區(qū)形成新壁。區(qū)形成新壁。 “菌絲尖端生長(zhǎng)的泡囊假設(shè)菌絲尖端生長(zhǎng)的泡囊假設(shè)”一、單細(xì)胞微生物的典型生長(zhǎng)曲線(xiàn)一、單細(xì)胞微生物的典型生長(zhǎng)曲線(xiàn) 將少量純種非絲狀單細(xì)胞

7、微生物接種到恒容積的新鮮液將少量純種非絲狀單細(xì)胞微生物接種到恒容積的新鮮液體培養(yǎng)基中，在適宜的溫度、通氣等條件下培養(yǎng)，定時(shí)取樣體培養(yǎng)基中，在適宜的溫度、通氣等條件下培養(yǎng)，定時(shí)取樣測(cè)定單位體積里的細(xì)胞數(shù)，以單位體積里細(xì)胞數(shù)的對(duì)數(shù)作縱測(cè)定單位體積里的細(xì)胞數(shù)，以單位體積里細(xì)胞數(shù)的對(duì)數(shù)作縱坐標(biāo)，以培養(yǎng)時(shí)間為橫坐標(biāo)，畫(huà)出的曲線(xiàn)，就是非絲狀的單坐標(biāo)，以培養(yǎng)時(shí)間為橫坐標(biāo)，畫(huà)出的曲線(xiàn)，就是非絲狀的單細(xì)胞微生物的典型生長(zhǎng)曲線(xiàn)。細(xì)胞微生物的典型生長(zhǎng)曲線(xiàn)。 典型生長(zhǎng)曲線(xiàn)根據(jù)微生物的典型生長(zhǎng)曲線(xiàn)根據(jù)微生物的生長(zhǎng)速率常數(shù)生長(zhǎng)速率常數(shù)R（即每小時(shí)的分（即每小時(shí)的分裂次數(shù)）的不同，一般可分為裂次數(shù)）的不同，一般可分為遲緩期

8、（延滯期）遲緩期（延滯期）、指數(shù)期指數(shù)期、穩(wěn)定穩(wěn)定期期和和衰亡期衰亡期等四個(gè)時(shí)期等四個(gè)時(shí)期。1. 延滯期（延滯期（Lag phase），也稱(chēng)遲緩期、延遲期、適應(yīng)期。，也稱(chēng)遲緩期、延遲期、適應(yīng)期。 將少量菌種接入新鮮培養(yǎng)基后將少量菌種接入新鮮培養(yǎng)基后,在開(kāi)始一段時(shí)間內(nèi)菌數(shù)不在開(kāi)始一段時(shí)間內(nèi)菌數(shù)不立即增加或增加很少，生長(zhǎng)速度接近于零。此時(shí)細(xì)胞特點(diǎn)可立即增加或增加很少，生長(zhǎng)速度接近于零。此時(shí)細(xì)胞特點(diǎn)可概括為：分裂遲緩、代謝活躍。概括為：分裂遲緩、代謝活躍。該期的具體特點(diǎn)為：該期的具體特點(diǎn)為：生長(zhǎng)速率常數(shù)為零；生長(zhǎng)速率常數(shù)為零；細(xì)胞形態(tài)變大或增長(zhǎng)，尤其是長(zhǎng)軸最為明細(xì)胞形態(tài)變大或增長(zhǎng)，尤其是長(zhǎng)軸最為明顯

9、，許多桿菌可長(zhǎng)成絲狀；顯，許多桿菌可長(zhǎng)成絲狀；細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞內(nèi)的RNA尤其是尤其是rRNA含量增高，原含量增高，原生質(zhì)呈嗜堿性；生質(zhì)呈嗜堿性；合成代謝十分活躍，核糖體、酶類(lèi)和合成代謝十分活躍，核糖體、酶類(lèi)和ATP的合成加速，容易產(chǎn)生各種誘導(dǎo)酶；的合成加速，容易產(chǎn)生各種誘導(dǎo)酶；對(duì)外界條件如對(duì)外界條件如NaCl 溶液濃度、溫度和抗溶液濃度、溫度和抗生素等理化因素反應(yīng)敏感。生素等理化因素反應(yīng)敏感。 微生物接種到一個(gè)新的環(huán)境，暫時(shí)缺乏分解和催化有關(guān)底物微生物接種到一個(gè)新的環(huán)境，暫時(shí)缺乏分解和催化有關(guān)底物的酶，或是缺乏充足的中間代謝產(chǎn)物等。為產(chǎn)生誘導(dǎo)酶或合成的酶，或是缺乏充足的中間代謝產(chǎn)物等。為產(chǎn)生誘導(dǎo)酶

10、或合成中間代謝產(chǎn)物，就需要一段適應(yīng)期。中間代謝產(chǎn)物，就需要一段適應(yīng)期。 遲滯期的長(zhǎng)短與菌種的遺傳性、菌齡以及移種前后所處的環(huán)遲滯期的長(zhǎng)短與菌種的遺傳性、菌齡以及移種前后所處的環(huán)境條件等因素有關(guān)，短的只需要幾分鐘，長(zhǎng)的需數(shù)小時(shí)。境條件等因素有關(guān)，短的只需要幾分鐘，長(zhǎng)的需數(shù)小時(shí)。(1)(1)通過(guò)遺傳學(xué)方法改變菌種的遺傳特性使遲緩期縮短；通過(guò)遺傳學(xué)方法改變菌種的遺傳特性使遲緩期縮短；(2)(2)利用對(duì)數(shù)期的細(xì)胞作為種子；利用對(duì)數(shù)期的細(xì)胞作為種子；(3)(3)盡量使接種前后所使用的培養(yǎng)基組成不要相差太大；盡量使接種前后所使用的培養(yǎng)基組成不要相差太大；(4)(4)適當(dāng)擴(kuò)大接種量。適當(dāng)擴(kuò)大接種量。2. 指

11、數(shù)期（指數(shù)期（Exponential phase），又稱(chēng)對(duì)數(shù)期（，又稱(chēng)對(duì)數(shù)期（Log phase) 指緊接遲滯期之后，細(xì)胞以幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)的一段時(shí)期。指緊接遲滯期之后，細(xì)胞以幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)的一段時(shí)期。指數(shù)期的特點(diǎn)：指數(shù)期的特點(diǎn)：生長(zhǎng)速率常數(shù)生長(zhǎng)速率常數(shù)R最大且為常數(shù)，細(xì)胞最大且為常數(shù)，細(xì)胞每分裂一次所需的時(shí)間（稱(chēng)為代時(shí)，每分裂一次所需的時(shí)間（稱(chēng)為代時(shí)，或世代時(shí)間，或增代時(shí)間，或倍增或世代時(shí)間，或增代時(shí)間，或倍增時(shí)間，用時(shí)間，用G表示）最短且穩(wěn)定；表示）最短且穩(wěn)定；細(xì)胞進(jìn)行平衡生長(zhǎng)，菌體各部分的成細(xì)胞進(jìn)行平衡生長(zhǎng)，菌體各部分的成分十分均勻；分十分均勻；酶系活躍，代謝旺盛。酶系活躍，代謝旺盛。 繁殖代

12、數(shù)繁殖代數(shù)(n)、生長(zhǎng)速率常數(shù)、生長(zhǎng)速率常數(shù)(R)、代時(shí)、代時(shí)(G) t t1 1 t t0 0 1 1G = G = = = n R n R注意：只有處于指數(shù)期，才符合以上計(jì)算公式注意：只有處于指數(shù)期，才符合以上計(jì)算公式 納米細(xì)菌納米細(xì)菌(nanobacteria)，三天才分裂一次；三天才分裂一次； 九十年代初期從地下數(shù)公九十年代初期從地下數(shù)公里發(fā)現(xiàn)的超微型細(xì)菌，用代里發(fā)現(xiàn)的超微型細(xì)菌，用代謝產(chǎn)生的謝產(chǎn)生的CO2作指標(biāo)，計(jì)算出作指標(biāo)，計(jì)算出這些超微菌的代謝速率僅為這些超微菌的代謝速率僅為地上正常細(xì)菌的地上正常細(xì)菌的10-15，有人認(rèn)，有人認(rèn)為它們需要為它們需要100年才能分裂一年才能分裂一次

13、。次。 適宜作適宜作“種子種子”； 研究基礎(chǔ)代謝的材料；研究基礎(chǔ)代謝的材料； 噬菌體增殖的最好階段；噬菌體增殖的最好階段； 革蘭氏染色；革蘭氏染色； 誘變育種誘變育種3. 穩(wěn)定期（穩(wěn)定期（Stationary phase） 指數(shù)期之后，培養(yǎng)液中活細(xì)菌數(shù)最高并維持穩(wěn)定的階段指數(shù)期之后，培養(yǎng)液中活細(xì)菌數(shù)最高并維持穩(wěn)定的階段(可可能由于細(xì)菌分裂增加的數(shù)量等于細(xì)菌死亡數(shù)，或者細(xì)胞僅停止能由于細(xì)菌分裂增加的數(shù)量等于細(xì)菌死亡數(shù)，或者細(xì)胞僅停止分裂而保持代謝活性分裂而保持代謝活性) 。穩(wěn)定期特點(diǎn)：穩(wěn)定期特點(diǎn)：生長(zhǎng)速率常數(shù)生長(zhǎng)速率常數(shù)R降低至降低至0；代時(shí)代時(shí)G延長(zhǎng)；延長(zhǎng)；細(xì)胞重要的分化階段；細(xì)胞重要的分化階

14、段； 細(xì)胞開(kāi)始衰老，原生質(zhì)分布不均勻，出現(xiàn)液泡；細(xì)胞開(kāi)始衰老，原生質(zhì)分布不均勻，出現(xiàn)液泡； 開(kāi)始積累糖原等內(nèi)含物；開(kāi)始積累糖原等內(nèi)含物； 產(chǎn)芽孢的菌開(kāi)始形成芽孢；產(chǎn)芽孢的菌開(kāi)始形成芽孢； 次生代謝產(chǎn)物（抗生素等）開(kāi)始大量合成次生代謝產(chǎn)物（抗生素等）開(kāi)始大量合成菌體的最大收獲期菌體的最大收獲期穩(wěn)定期如果及時(shí)采取措施，補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)或取走代謝產(chǎn)物穩(wěn)定期如果及時(shí)采取措施，補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)或取走代謝產(chǎn)物或改善培養(yǎng)條件（調(diào)整或改善培養(yǎng)條件（調(diào)整pH、溫度、通氣），可以獲得更多、溫度、通氣），可以獲得更多的菌體物質(zhì)或代謝產(chǎn)物。的菌體物質(zhì)或代謝產(chǎn)物。對(duì)以收獲菌體或與菌體生長(zhǎng)相平行的代謝產(chǎn)物（對(duì)以收獲菌體或與菌體生

15、長(zhǎng)相平行的代謝產(chǎn)物（SCP、乳、乳酸等）為目的的發(fā)酵生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，穩(wěn)定期是產(chǎn)物的最佳收獲酸等）為目的的發(fā)酵生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，穩(wěn)定期是產(chǎn)物的最佳收獲期。期。通過(guò)對(duì)穩(wěn)定期到來(lái)原因的研究，促使了連續(xù)培養(yǎng)原理的提通過(guò)對(duì)穩(wěn)定期到來(lái)原因的研究，促使了連續(xù)培養(yǎng)原理的提出和工藝、技術(shù)的創(chuàng)建。出和工藝、技術(shù)的創(chuàng)建。 4. 衰亡期（衰亡期（Decline或或Death phase） 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)耗盡和有毒代謝產(chǎn)物的大量積累，細(xì)菌死亡速率超營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)耗盡和有毒代謝產(chǎn)物的大量積累，細(xì)菌死亡速率超過(guò)新生速率，整個(gè)群體呈現(xiàn)出負(fù)增長(zhǎng)。過(guò)新生速率，整個(gè)群體呈現(xiàn)出負(fù)增長(zhǎng)。衰亡期特點(diǎn)：衰亡期特點(diǎn)：生長(zhǎng)速率常數(shù)生長(zhǎng)速率常數(shù)R小于小于0；細(xì)胞形態(tài)發(fā)生

16、多形化細(xì)胞形態(tài)發(fā)生多形化 出現(xiàn)畸形或細(xì)胞大小懸殊；出現(xiàn)畸形或細(xì)胞大小懸殊； 有些微生物因蛋白酶活力的增強(qiáng)而發(fā)生自溶，有些微生物因蛋白酶活力的增強(qiáng)而發(fā)生自溶， 有些微生物產(chǎn)生或釋放出一些代謝產(chǎn)物如氨基有些微生物產(chǎn)生或釋放出一些代謝產(chǎn)物如氨基酸、轉(zhuǎn)化酶、外肽酶或抗生素等；酸、轉(zhuǎn)化酶、外肽酶或抗生素等； 芽孢桿菌往往在此期釋放芽孢。芽孢桿菌往往在此期釋放芽孢。 在實(shí)際工作中多采用分光光度計(jì)測(cè)定在實(shí)際工作中多采用分光光度計(jì)測(cè)定OD值的方法繪制細(xì)菌的生值的方法繪制細(xì)菌的生長(zhǎng)曲線(xiàn)，但該法繪制的生長(zhǎng)曲線(xiàn)不能反映衰亡期。長(zhǎng)曲線(xiàn)，但該法繪制的生長(zhǎng)曲線(xiàn)不能反映衰亡期。二二. . 絲狀真菌的生長(zhǎng)曲線(xiàn)絲狀真菌的生長(zhǎng)曲

17、線(xiàn) 絲狀真菌是以菌絲干重（絲狀真菌是以菌絲干重（mg）作為衡量生長(zhǎng)狀況的縱坐作為衡量生長(zhǎng)狀況的縱坐標(biāo)，時(shí)間為橫坐標(biāo)，繪制生長(zhǎng)曲線(xiàn)。標(biāo)，時(shí)間為橫坐標(biāo)，繪制生長(zhǎng)曲線(xiàn)。 絲狀真菌的生長(zhǎng)曲線(xiàn)絲狀真菌的生長(zhǎng)曲線(xiàn)由三個(gè)時(shí)期組成：延由三個(gè)時(shí)期組成：延滯期，滯期， 快速生長(zhǎng)期，快速生長(zhǎng)期，衰亡期衰亡期 絲狀真菌不是單細(xì)絲狀真菌不是單細(xì)胞，其繁殖不以幾何胞，其繁殖不以幾何級(jí)數(shù)增加，故沒(méi)有指級(jí)數(shù)增加，故沒(méi)有指數(shù)生長(zhǎng)期數(shù)生長(zhǎng)期三、同步生長(zhǎng)（三、同步生長(zhǎng)（Synchronous growthSynchronous growth） 同步培養(yǎng)同步培養(yǎng): 使群體中的所有個(gè)體細(xì)胞使群體中的所有個(gè)體細(xì)胞處于同樣細(xì)胞生長(zhǎng)和分裂周

18、期中（即大處于同樣細(xì)胞生長(zhǎng)和分裂周期中（即大多數(shù)細(xì)胞能同時(shí)進(jìn)行生長(zhǎng)或分裂）的培多數(shù)細(xì)胞能同時(shí)進(jìn)行生長(zhǎng)或分裂）的培養(yǎng)方法。養(yǎng)方法。通過(guò)同步培養(yǎng)方法獲得的細(xì)胞被稱(chēng)為同通過(guò)同步培養(yǎng)方法獲得的細(xì)胞被稱(chēng)為同步細(xì)胞或同步培養(yǎng)物。步細(xì)胞或同步培養(yǎng)物。問(wèn)題：如何研究在單個(gè)細(xì)胞的生理與遺問(wèn)題：如何研究在單個(gè)細(xì)胞的生理與遺傳特性。傳特性。 通過(guò)同步培養(yǎng)方法的處理，非同步群通過(guò)同步培養(yǎng)方法的處理，非同步群體細(xì)胞處于同一生長(zhǎng)階段，并能同時(shí)進(jìn)體細(xì)胞處于同一生長(zhǎng)階段，并能同時(shí)進(jìn)行分裂的生長(zhǎng)狀態(tài)，稱(chēng)為行分裂的生長(zhǎng)狀態(tài)，稱(chēng)為同步生長(zhǎng)同步生長(zhǎng)。 同步培養(yǎng)的方法有兩類(lèi)：同步培養(yǎng)的方法有兩類(lèi)：機(jī)械法優(yōu)點(diǎn)：不影響菌體的代謝與機(jī)械法優(yōu)

19、點(diǎn)：不影響菌體的代謝與活性，活性， 細(xì)胞保持自然狀態(tài)。細(xì)胞保持自然狀態(tài)。環(huán)境條件控制法的缺點(diǎn)：細(xì)胞活性受到不同程度的影響。環(huán)境條件控制法的缺點(diǎn)：細(xì)胞活性受到不同程度的影響。四、連續(xù)培養(yǎng)四、連續(xù)培養(yǎng)( (ContinousContinous culture culture）培養(yǎng)基一次加入，不予補(bǔ)充，不再更換培養(yǎng)基一次加入，不予補(bǔ)充，不再更換 在微生物的整個(gè)培養(yǎng)期間，通過(guò)一定的方式使微生物生長(zhǎng)在微生物的整個(gè)培養(yǎng)期間，通過(guò)一定的方式使微生物生長(zhǎng)處于平衡生長(zhǎng)狀態(tài)，能以恒定的生長(zhǎng)速率生長(zhǎng)的一種培養(yǎng)方處于平衡生長(zhǎng)狀態(tài)，能以恒定的生長(zhǎng)速率生長(zhǎng)的一種培養(yǎng)方法。法。 若在一個(gè)開(kāi)放的系統(tǒng)中若在一個(gè)開(kāi)放的系統(tǒng)中(恒

20、定容積的流動(dòng)系統(tǒng)恒定容積的流動(dòng)系統(tǒng))培養(yǎng)微生物，培養(yǎng)微生物，培養(yǎng)過(guò)程中不斷補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和以同樣的速率移出培養(yǎng)物，培養(yǎng)過(guò)程中不斷補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和以同樣的速率移出培養(yǎng)物，是實(shí)現(xiàn)微生物連續(xù)培養(yǎng)的基本原則。是實(shí)現(xiàn)微生物連續(xù)培養(yǎng)的基本原則。培養(yǎng)系統(tǒng)中的細(xì)胞數(shù)量和營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)恒定，即處于穩(wěn)態(tài)。培養(yǎng)系統(tǒng)中的細(xì)胞數(shù)量和營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)恒定，即處于穩(wěn)態(tài)。單細(xì)胞微生物的生長(zhǎng)符合典型的生長(zhǎng)曲線(xiàn)單細(xì)胞微生物的生長(zhǎng)符合典型的生長(zhǎng)曲線(xiàn)最簡(jiǎn)單的連續(xù)培養(yǎng)裝置包括：最簡(jiǎn)單的連續(xù)培養(yǎng)裝置包括：培培養(yǎng)室養(yǎng)室、無(wú)菌培養(yǎng)基儲(chǔ)存器無(wú)菌培養(yǎng)基儲(chǔ)存器和和調(diào)調(diào)節(jié)流速的控制系統(tǒng)節(jié)流速的控制系統(tǒng)。 連續(xù)培養(yǎng)的主要參數(shù)連續(xù)培養(yǎng)的主要參數(shù) 稀釋率稀釋率D （h-1

21、）：即培養(yǎng)基每）：即培養(yǎng)基每小時(shí)流過(guò)培養(yǎng)容器的體積數(shù)。小時(shí)流過(guò)培養(yǎng)容器的體積數(shù)。D= =培養(yǎng)基的流動(dòng)速率培養(yǎng)基的流動(dòng)速率 培養(yǎng)室的容積培養(yǎng)室的容積FV無(wú)菌培養(yǎng)基儲(chǔ)存器無(wú)菌培養(yǎng)基儲(chǔ)存器培養(yǎng)室培養(yǎng)室調(diào)節(jié)流速的調(diào)節(jié)流速的控制閥控制閥 根據(jù)控制培養(yǎng)基流入培養(yǎng)容器方式的不同可分兩種類(lèi)型：根據(jù)控制培養(yǎng)基流入培養(yǎng)容器方式的不同可分兩種類(lèi)型：恒濁器連續(xù)培養(yǎng)恒濁器連續(xù)培養(yǎng)和和恒化器連續(xù)培養(yǎng)恒化器連續(xù)培養(yǎng)。 A.恒濁培養(yǎng)系統(tǒng)恒濁培養(yǎng)系統(tǒng) B.恒化培養(yǎng)系統(tǒng)恒化培養(yǎng)系統(tǒng)1. 盛無(wú)菌培養(yǎng)基的容器盛無(wú)菌培養(yǎng)基的容器 2. 控制流速閥控制流速閥 3. 培養(yǎng)室培養(yǎng)室 4. 排出管排出管 5. 光源光源 6. 光電池光電池 7

22、. 排出物排出物 恒濁器：根恒濁器：根據(jù)培養(yǎng)室內(nèi)據(jù)培養(yǎng)室內(nèi)微生物的生微生物的生長(zhǎng)密度，借長(zhǎng)密度，借光電控制系光電控制系統(tǒng)來(lái)控制培統(tǒng)來(lái)控制培養(yǎng)基的流速，養(yǎng)基的流速，以取得菌體以取得菌體密度高、生密度高、生長(zhǎng)速率恒定長(zhǎng)速率恒定的微生物細(xì)的微生物細(xì)胞的連續(xù)培胞的連續(xù)培養(yǎng)器養(yǎng)器恒化器：培恒化器：培養(yǎng)基流速恒養(yǎng)基流速恒定，通過(guò)控定，通過(guò)控制培養(yǎng)基中制培養(yǎng)基中某一生長(zhǎng)限某一生長(zhǎng)限制性底物的制性底物的濃度來(lái)調(diào)節(jié)濃度來(lái)調(diào)節(jié)微生物的生微生物的生長(zhǎng)速率長(zhǎng)速率, ,使使微生物維持微生物維持恒定生長(zhǎng)速恒定生長(zhǎng)速率的連續(xù)培率的連續(xù)培養(yǎng)裝置。養(yǎng)裝置。 恒化器中的菌體濃度不由稀釋率決定，而由生長(zhǎng)限制性底物濃恒化器中的菌體濃

23、度不由稀釋率決定，而由生長(zhǎng)限制性底物濃度決定。通過(guò)控制流速可得到生長(zhǎng)速率不同但密度基本恒定的度決定。通過(guò)控制流速可得到生長(zhǎng)速率不同但密度基本恒定的培養(yǎng)物，微生物始終在低于其最高生長(zhǎng)速率下進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖。培養(yǎng)物，微生物始終在低于其最高生長(zhǎng)速率下進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖。遺傳學(xué)：突變株分離；遺傳學(xué)：突變株分離；生理學(xué)：不同條件下的代謝變化；生理學(xué)：不同條件下的代謝變化；生態(tài)學(xué)：模擬自然營(yíng)養(yǎng)條件建立實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜕鷳B(tài)學(xué)：模擬自然營(yíng)養(yǎng)條件建立實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ腿绻鶕?jù)連續(xù)培養(yǎng)器串聯(lián)的數(shù)目分，也可分為兩種類(lèi)型：如果根據(jù)連續(xù)培養(yǎng)器串聯(lián)的數(shù)目分，也可分為兩種類(lèi)型：?jiǎn)渭?jí)連續(xù)培養(yǎng)單級(jí)連續(xù)培養(yǎng)多級(jí)連續(xù)培養(yǎng)多級(jí)連續(xù)培養(yǎng)適用于：代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生速率

24、與菌體生長(zhǎng)速率相平適用于：代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生速率與菌體生長(zhǎng)速率相平行的培養(yǎng)行的培養(yǎng) 微生物代謝產(chǎn)物與菌體生長(zhǎng)不平行，例如丙酮、丁醇微生物代謝產(chǎn)物與菌體生長(zhǎng)不平行，例如丙酮、丁醇或某些次級(jí)代謝產(chǎn)物（抗生素、維生素等）的生產(chǎn)，或某些次級(jí)代謝產(chǎn)物（抗生素、維生素等）的生產(chǎn)，應(yīng)采取多級(jí)連續(xù)培養(yǎng)法，第一級(jí)發(fā)酵罐中以培養(yǎng)菌體應(yīng)采取多級(jí)連續(xù)培養(yǎng)法，第一級(jí)發(fā)酵罐中以培養(yǎng)菌體為主，后幾級(jí)則以產(chǎn)生大量代謝產(chǎn)物為主。為主，后幾級(jí)則以產(chǎn)生大量代謝產(chǎn)物為主。 連續(xù)培養(yǎng)應(yīng)用于生產(chǎn)就稱(chēng)為連續(xù)發(fā)酵。連續(xù)培養(yǎng)應(yīng)用于生產(chǎn)就稱(chēng)為連續(xù)發(fā)酵。 高效：簡(jiǎn)化操作單元，縮短生產(chǎn)周期，提高設(shè)備利用率；高效：簡(jiǎn)化操作單元，縮短生產(chǎn)周期，提高設(shè)備利用

25、率； 便于自動(dòng)控制；便于自動(dòng)控制； 降低動(dòng)力消耗及體力勞動(dòng)強(qiáng)度；降低動(dòng)力消耗及體力勞動(dòng)強(qiáng)度； 產(chǎn)品質(zhì)量較穩(wěn)定。產(chǎn)品質(zhì)量較穩(wěn)定。 雜菌污染機(jī)會(huì)增多；雜菌污染機(jī)會(huì)增多； 易菌種退化；易菌種退化； 營(yíng)養(yǎng)物利用率低。營(yíng)養(yǎng)物利用率低。 單位時(shí)間里微生物數(shù)量或生物量（單位時(shí)間里微生物數(shù)量或生物量（Biomass）的變化。的變化。計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)評(píng)價(jià)培養(yǎng)條件、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響；評(píng)價(jià)培養(yǎng)條件、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響；評(píng)價(jià)不同的抗菌物質(zhì)對(duì)微生物產(chǎn)生抑制評(píng)價(jià)不同的抗菌物質(zhì)對(duì)微生物產(chǎn)生抑制(或殺死或殺死)作用的效果；作用的效果；客觀地反映微生物生長(zhǎng)的規(guī)律?？陀^地反映微生物生長(zhǎng)的規(guī)律。質(zhì)量法質(zhì)量法生理指標(biāo)法

26、生理指標(biāo)法一、計(jì)數(shù)法一、計(jì)數(shù)法 采用特殊的計(jì)數(shù)板（血球計(jì)數(shù)板），在顯微鏡下對(duì)微生物數(shù)采用特殊的計(jì)數(shù)板（血球計(jì)數(shù)板），在顯微鏡下對(duì)微生物數(shù)量進(jìn)行直接計(jì)數(shù)（計(jì)算一定容積里樣品中微生物的數(shù)量）量進(jìn)行直接計(jì)數(shù)（計(jì)算一定容積里樣品中微生物的數(shù)量） 缺點(diǎn)缺點(diǎn):(1)不能區(qū)分死不能區(qū)分死菌與活菌；菌與活菌；(2)只適只適用于單細(xì)胞狀態(tài)的用于單細(xì)胞狀態(tài)的微生物或絲狀微生微生物或絲狀微生物的孢子；不適于物的孢子；不適于對(duì)運(yùn)動(dòng)細(xì)菌的計(jì)數(shù)；對(duì)運(yùn)動(dòng)細(xì)菌的計(jì)數(shù)；(3)需要相對(duì)高的菌需要相對(duì)高的菌體濃度體濃度(106/mL以上以上)；(4)個(gè)體小的細(xì)菌在個(gè)體小的細(xì)菌在顯微鏡下難以觀察。顯微鏡下難以觀察。優(yōu)點(diǎn)：快速優(yōu)點(diǎn)：快

27、速 將已知顆粒濃度的樣品（例如血液）與待測(cè)細(xì)胞濃度的樣品將已知顆粒濃度的樣品（例如血液）與待測(cè)細(xì)胞濃度的樣品混勻后在顯微鏡下根據(jù)二者之間的比例直接推算待測(cè)微生物細(xì)胞混勻后在顯微鏡下根據(jù)二者之間的比例直接推算待測(cè)微生物細(xì)胞濃度。濃度。 當(dāng)樣品中菌數(shù)很低時(shí)，可以將一定體積的湖水、海水或飲用當(dāng)樣品中菌數(shù)很低時(shí)，可以將一定體積的湖水、海水或飲用水等樣品通過(guò)膜過(guò)濾器。然后將濾膜干燥、熒光染色，并經(jīng)處理水等樣品通過(guò)膜過(guò)濾器。然后將濾膜干燥、熒光染色，并經(jīng)處理使膜透明，再在顯微鏡下計(jì)算膜上使膜透明，再在顯微鏡下計(jì)算膜上(或一定面積中或一定面積中)的細(xì)菌數(shù)。的細(xì)菌數(shù)。 采用特定的染色技術(shù)也可分別對(duì)活菌和死菌進(jìn)

28、行分別計(jì)數(shù)（采用特定的染色技術(shù)也可分別對(duì)活菌和死菌進(jìn)行分別計(jì)數(shù)（美蘭，能區(qū)分死菌和活菌的熒光試劑盒）美蘭，能區(qū)分死菌和活菌的熒光試劑盒）該法最常用。通該法最常用。通常用來(lái)測(cè)定細(xì)菌常用來(lái)測(cè)定細(xì)菌、酵母菌等單細(xì)、酵母菌等單細(xì)胞微生物的生長(zhǎng)胞微生物的生長(zhǎng)情況或樣品中所情況或樣品中所含微生物個(gè)體的含微生物個(gè)體的數(shù)量（細(xì)菌、酵數(shù)量（細(xì)菌、酵母菌、孢子）。母菌、孢子）。即平板菌落計(jì)即平板菌落計(jì)數(shù)法，又稱(chēng)活數(shù)法，又稱(chēng)活菌計(jì)數(shù)法菌計(jì)數(shù)法 采用培養(yǎng)平板計(jì)數(shù)法要求操作熟練、準(zhǔn)確，否則難以得到采用培養(yǎng)平板計(jì)數(shù)法要求操作熟練、準(zhǔn)確，否則難以得到正確的結(jié)果。正確的結(jié)果。樣品充分混勻；樣品充分混勻；每支移液管及涂布棒只能

29、接觸一個(gè)每支移液管及涂布棒只能接觸一個(gè)稀釋度的菌液；稀釋度的菌液；同一稀釋度三個(gè)以上同一稀釋度三個(gè)以上重復(fù)重復(fù),取平均值；取平均值；每個(gè)平板上的菌落數(shù)目合適，便于每個(gè)平板上的菌落數(shù)目合適，便于準(zhǔn)確計(jì)數(shù)。準(zhǔn)確計(jì)數(shù)。樣品充分混勻；樣品充分混勻； 一個(gè)菌落可能是多個(gè)細(xì)胞一起形一個(gè)菌落可能是多個(gè)細(xì)胞一起形成，所以在科研中一般用菌落形成單成，所以在科研中一般用菌落形成單位（位（colony forming units， CFU）來(lái)來(lái)表示，而不是直接表示為細(xì)胞數(shù)。表示，而不是直接表示為細(xì)胞數(shù)。 當(dāng)樣品中菌數(shù)很低時(shí)，可以將一定體積的湖水、海水或飲用當(dāng)樣品中菌數(shù)很低時(shí)，可以將一定體積的湖水、海水或飲用水等樣品通過(guò)膜過(guò)濾器，然后將濾