生長(zhǎng)與生存因子

第五章微生物的生長(zhǎng)繁殖與生存因子生物個(gè)體物質(zhì)有規(guī)律地、不可逆增加，導(dǎo)致個(gè)體體積擴(kuò)大的生物學(xué)過(guò)程。生長(zhǎng)：生物個(gè)體生長(zhǎng)到一定階段，通過(guò)特定方式產(chǎn)生新的生命個(gè)體，即引起生命個(gè)體數(shù)量增加的生物學(xué)過(guò)程。繁殖：生長(zhǎng)是一個(gè)逐步發(fā)生的量變過(guò)程，繁殖是一個(gè)產(chǎn)生新的生命個(gè)體的質(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)，但在低等特別是在單細(xì)胞的生物里，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。第一節(jié)微生物的生長(zhǎng)繁殖一個(gè)微生物細(xì)胞合適的外界條件，吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)行代謝。如果同化作用的速度超過(guò)了異化作用個(gè)體的生長(zhǎng)原生質(zhì)的總量（重量、體積、大?。┚筒粩嘣黾尤绻骷?xì)胞組分是按恰當(dāng)?shù)谋壤鲩L(zhǎng)時(shí)，則達(dá)到一定程度后就會(huì)發(fā)生繁殖，引起個(gè)體數(shù)目的增加。群體內(nèi)各個(gè)個(gè)體的進(jìn)一步生長(zhǎng)群體的生長(zhǎng)一、微生物生長(zhǎng)的測(cè)定:單位時(shí)間里微生物數(shù)量或生物量（Biomass）的變化微生物生長(zhǎng)：微生物生長(zhǎng)的測(cè)定：個(gè)體計(jì)數(shù)群體重量測(cè)定群體生理指標(biāo)測(cè)定評(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(或殺死)作用的效果；客觀地反映微生物生長(zhǎng)的規(guī)律；（一）以數(shù)量變化對(duì)微生物生長(zhǎng)情況進(jìn)行測(cè)定1、培養(yǎng)平板計(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，否則難以得到正確的結(jié)果：樣品充分混勻；每支移液管及涂布棒只能接觸一個(gè)稀釋度的菌液；同一稀釋度三個(gè)以上重復(fù),取平均值；每個(gè)平板上的菌落數(shù)目合適，便于準(zhǔn)確計(jì)數(shù)；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位（colonyformingunits，CFU）來(lái)表示，而不是直接表示為細(xì)胞數(shù)。2、膜過(guò)濾培養(yǎng)法當(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，然后將將膜轉(zhuǎn)到相應(yīng)的培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)，對(duì)形成的菌落進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。3、Themostprobablenumbermethod（液體稀釋法）主要適用于只能進(jìn)行液體培養(yǎng)的微生物，或采用液體鑒別培養(yǎng)基進(jìn)行直接鑒定并計(jì)數(shù)的微生物。對(duì)未知樣品進(jìn)行十倍稀釋，然后根據(jù)估算取三個(gè)連續(xù)的稀釋度平行接種多支試管，對(duì)這些平行試管的微生物生長(zhǎng)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，長(zhǎng)菌的為陽(yáng)性，未長(zhǎng)菌的為陰性，然后根據(jù)數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)計(jì)算出樣品中的微生物數(shù)目。4、顯微鏡直接計(jì)數(shù)法1）常規(guī)方法：缺點(diǎn)：不能區(qū)分死菌與活菌；不適于對(duì)運(yùn)動(dòng)細(xì)菌的計(jì)數(shù)；需要相對(duì)高的細(xì)菌濃度；個(gè)體小的細(xì)菌在顯微鏡下難以觀察；2）其它方法：將已知顆粒濃度的樣品（例如血液）與待測(cè)細(xì)胞細(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)胞濃度。比例計(jì)數(shù)：過(guò)濾計(jì)數(shù)：當(dāng)樣品中菌數(shù)很低時(shí)，可以將一定體積的湖水、海水或飲用水等樣品通過(guò)膜過(guò)濾器。然后將濾膜干燥、染色，并經(jīng)處理使膜透明，再在顯微鏡下計(jì)算膜上(或一定面積中)的細(xì)菌數(shù)；活菌計(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)（二）以生物量為指標(biāo)測(cè)定微生物的生長(zhǎng)1、比濁法在一定波長(zhǎng)下，測(cè)定菌懸液的光密度，以光密度(opticaldensity,即O.D.)表示菌量。實(shí)驗(yàn)測(cè)量時(shí)應(yīng)控制在菌濃度與光密度成正比的線性范圍內(nèi)，否則不準(zhǔn)確。2、生理指標(biāo)法微生物的生理指標(biāo)，如呼吸強(qiáng)度，耗氧量、酶活性、生物熱等與其群體的規(guī)模成正相關(guān)。樣品中微生物數(shù)量多或生長(zhǎng)旺盛，這些指標(biāo)愈明顯，因此可以借助特定的儀器如瓦勃氏呼吸儀、微量量熱計(jì)等設(shè)備來(lái)測(cè)定相應(yīng)的指標(biāo)。常用于對(duì)微生物的快速鑒定與檢測(cè)二、細(xì)菌的群體生長(zhǎng)繁殖微生物的特點(diǎn)：個(gè)體微小肉眼看到或接觸到的微生物是成千上萬(wàn)個(gè)單個(gè)的微生物組成的群體。微生物接種是群體接種，接種后的生長(zhǎng)是微生物群體繁殖生長(zhǎng)。對(duì)細(xì)菌群體生長(zhǎng)規(guī)律的了解是對(duì)其進(jìn)行研究與利用的基礎(chǔ)一、生長(zhǎng)曲線生長(zhǎng)曲線(GrowthCurve)：

細(xì)菌接種到定量的液體培養(yǎng)基中，定時(shí)取樣測(cè)定細(xì)胞數(shù)量，以培養(yǎng)時(shí)間為橫座標(biāo)，以菌數(shù)為縱座標(biāo)作圖，得到的一條反映細(xì)菌在整個(gè)培養(yǎng)期間菌數(shù)變化規(guī)律的曲線。在微生物學(xué)中提到的“生長(zhǎng)”，均指群體生長(zhǎng)。細(xì)菌的生長(zhǎng)曲線一般用菌數(shù)的對(duì)數(shù)為縱坐標(biāo)作圖一條典型的生長(zhǎng)曲線至少可以分為

遲緩期，對(duì)數(shù)期，穩(wěn)定期和衰亡期等四個(gè)生長(zhǎng)時(shí)期遲緩期(Lagphase)：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)不立即增加，或增加很少，生長(zhǎng)速度接近于零。也稱延遲期、適應(yīng)期。遲緩期的特點(diǎn)：分裂遲緩、代謝活躍細(xì)胞形態(tài)變大或增長(zhǎng)，例如巨大芽孢桿菌，在遲緩期末，細(xì)胞的平均長(zhǎng)度比剛接種時(shí)長(zhǎng)6倍。一般來(lái)說(shuō)處于遲緩期的細(xì)菌細(xì)胞體積最大細(xì)胞內(nèi)RNA，尤其是rRNA含量增高，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)外界不良條件反應(yīng)敏感。細(xì)胞處于活躍生長(zhǎng)中，只是分裂遲緩在此階段后期，少數(shù)細(xì)胞開(kāi)始分裂，曲線略有上升。對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期(Logphase)：又稱指數(shù)生長(zhǎng)期(Exponentialphase)以最大的速率生長(zhǎng)和分裂，細(xì)菌數(shù)量呈對(duì)數(shù)增加，細(xì)菌內(nèi)各成分按比例有規(guī)律地增加，表現(xiàn)為平衡生長(zhǎng)。對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的細(xì)菌個(gè)體形態(tài)、化學(xué)組成和生理特性等均較一致，代謝旺盛、生長(zhǎng)迅速、代時(shí)穩(wěn)定，所以是研究微生物基本代謝的良好材料。它也常在生產(chǎn)上用作種子，使微生物發(fā)酵的遲緩期縮短，提高經(jīng)濟(jì)效益。穩(wěn)定生長(zhǎng)期(Stationaryphase)：由于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消耗，代謝產(chǎn)物積累和pH等環(huán)境變化，逐步不適宜于細(xì)菌生長(zhǎng)，導(dǎo)致生長(zhǎng)速率降低直至零(即細(xì)菌分裂增加的數(shù)量等于細(xì)菌死亡數(shù))。穩(wěn)定生長(zhǎng)期又稱恒定期或最高生長(zhǎng)期，此時(shí)培養(yǎng)液中活細(xì)菌數(shù)最高并維持穩(wěn)定。衰亡期(Decline或Deathphase)：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)。該時(shí)期死亡的細(xì)菌以對(duì)數(shù)方式增加，但在衰亡期的后期，由于部分細(xì)菌產(chǎn)生抗性也會(huì)使細(xì)菌死亡的速率降低，仍有部分活菌存在。二、同步培養(yǎng)同步培養(yǎng)(Synchronousculture)：

使群體中的細(xì)胞處于比較一致的，生長(zhǎng)發(fā)育均處于同一階段上，即大多數(shù)細(xì)胞能同時(shí)進(jìn)行生長(zhǎng)或分裂的培養(yǎng)方法。

以同步培養(yǎng)方法使群體細(xì)胞能處于同一生長(zhǎng)階段，并同時(shí)進(jìn)行分裂的生長(zhǎng)。同步生長(zhǎng)：通過(guò)同步培養(yǎng)方法獲得的細(xì)胞被稱為同步細(xì)胞或同步培養(yǎng)物硝酸纖維素濾膜法是最經(jīng)典的獲得同步生長(zhǎng)的方法由于細(xì)胞的個(gè)體差異，同步生長(zhǎng)往往只能維持2-3個(gè)世代，隨后又逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殡S機(jī)生長(zhǎng)。三、連續(xù)培養(yǎng)將微生物置于一定容積的培養(yǎng)基中，經(jīng)過(guò)培養(yǎng)生長(zhǎng)，最后一次收獲。分批培養(yǎng)（batchculture）or封閉培養(yǎng)（closedculture）培養(yǎng)基一次加入，不予補(bǔ)充，不再更換。連續(xù)培養(yǎng)(Continousculture）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能以恒定的比生長(zhǎng)速率生長(zhǎng)并能持續(xù)生長(zhǎng)下去的一種培養(yǎng)方法。培養(yǎng)過(guò)程中不斷的補(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。（一）恒濁連續(xù)培養(yǎng)測(cè)定所培養(yǎng)微生物的光密度值自動(dòng)調(diào)節(jié)新鮮培養(yǎng)基流入和培養(yǎng)物流出培養(yǎng)室的流速使培養(yǎng)物維持在某一恒定濁度當(dāng)培養(yǎng)室中的濁度超過(guò)預(yù)期數(shù)值時(shí)，流速加快，使?jié)岫冉档停划?dāng)培養(yǎng)室中的濁度低于預(yù)期數(shù)值時(shí)，流速減慢，使?jié)岫壬撸缓銤崤囵B(yǎng)器的工作精度是由光電控制系統(tǒng)的靈敏度來(lái)決定