二節(jié)微生物生長(zhǎng)規(guī)律.ppt

1、a,1,第二節(jié) 微生物的生長(zhǎng)規(guī)律,一、微生物的個(gè)體生長(zhǎng)和同步生長(zhǎng) 二、單細(xì)胞微生物的群體生長(zhǎng)曲線 三、微生物的連續(xù)培養(yǎng),a,2,微生物細(xì)胞極其微小，其個(gè)體生長(zhǎng)表現(xiàn)為細(xì)胞體積的增加和細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)含量的增加兩個(gè)方面（病毒例外）, 細(xì)胞有一個(gè)從小到大的生長(zhǎng)過(guò)程。 研究微生物單個(gè)細(xì)胞的生長(zhǎng)變化是很困難的，主要的方法： 1.電子顯微鏡觀察 2.同步培養(yǎng)技術(shù),一、微生物的個(gè)體生長(zhǎng)和同步生長(zhǎng),a,3,同步培養(yǎng) 使培養(yǎng)物中所有微生物細(xì)胞都處于相同的生長(zhǎng)階段的培養(yǎng)方法。通過(guò)分析此群體在各階段的生物化學(xué)特性變化，間接了解單個(gè)細(xì)胞的相應(yīng)變化規(guī)律性。 同步生長(zhǎng) 培養(yǎng)物中所有微生物細(xì)胞都處于同一生長(zhǎng)階段，并都能同時(shí)分裂的

2、生長(zhǎng)方式,同步培養(yǎng)方法,誘導(dǎo)法：采取控制培養(yǎng)溫度、培養(yǎng)基成分和某些代謝抑制劑等，誘導(dǎo)形成同步生長(zhǎng)的過(guò)程,篩選法：將處于不同生長(zhǎng)階段的細(xì)胞，通過(guò)差異離心技術(shù)或?yàn)V膜過(guò)濾技術(shù)使它們分開(kāi)，再行培養(yǎng),a,4,絕大多數(shù)微生物個(gè)體微小，個(gè)體質(zhì)量和體積的變化不易觀察，所以常是以微生物的群體作為研究對(duì)象，以微生物群體細(xì)胞的數(shù)量或群體細(xì)胞物質(zhì)量的增加作為生長(zhǎng)的指標(biāo),二、單細(xì)胞微生物的群體生長(zhǎng)曲線,在純培養(yǎng)條件下，微生物的群體生長(zhǎng)隨著時(shí)間的增加，表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性，即開(kāi)始緩慢，逐漸加快，達(dá)到最高階段后，又逐漸下降，呈現(xiàn)一個(gè)曲線式的生長(zhǎng)過(guò)程,a,5,單細(xì)胞微生物的群體生長(zhǎng)規(guī)律,分批培養(yǎng)：將少量的細(xì)菌接種到一定體積的液

3、體培養(yǎng)基中，在適宜的條件下培養(yǎng)，最后一次性收獲的過(guò)程,生長(zhǎng)曲線：細(xì)菌在新的適宜的環(huán)境中生長(zhǎng)、繁殖、衰老、死亡的動(dòng)態(tài)變化,a,6,根據(jù)細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖速率將生長(zhǎng)曲線分四個(gè)階段,緩慢期 對(duì)數(shù)期 穩(wěn)定期 衰亡期,a,7,1）延滯期 特點(diǎn)： 分裂遲緩，生長(zhǎng)速率等于零 代謝活躍，細(xì)胞合成新的成分 補(bǔ)充消耗的材料 適應(yīng)新的培養(yǎng)基 細(xì)胞形態(tài)變大或變長(zhǎng) 對(duì)外界不良環(huán)境敏感,產(chǎn)生原因,1）接種時(shí)的機(jī)械損傷引,2） 細(xì)胞分裂必需因子的缺乏,a,8,影響延滯期長(zhǎng)短的因素 接種菌齡: 對(duì)數(shù)期“種子”，延滯期較短； 延滯期或衰亡期“種子”,延滯期較長(zhǎng)； 接種量：接種量大，延滯期較短； 接種量小，延滯期較長(zhǎng)； 培養(yǎng)基成分:培

4、養(yǎng)基成分豐富的， 延滯期較短； 培養(yǎng)基成分與種子培養(yǎng)基一致,延滯期較短； 菌株的遺傳性,研究滯留適期長(zhǎng)短的意義,a,9,2）指數(shù)期 特點(diǎn)： 代謝活性強(qiáng)，生長(zhǎng)速率最快，細(xì)胞呈指數(shù)增長(zhǎng) 世代時(shí)短而穩(wěn)定，生長(zhǎng)速率恒定 群體的生理特性較一致,a,10,對(duì)數(shù)期（指數(shù)生長(zhǎng)期,Nt=2n N0 n=3.33(lgNt-lgN0) G=t/n=0.301t/(lgNt-lgN0) n繁殖代數(shù) G世代時(shí)(每繁殖一代所需的時(shí)間) N0對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期開(kāi)始微生物數(shù)量 Nt對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期經(jīng)過(guò)時(shí)間t后微生物數(shù)量,a,11,影響指數(shù)期的因素,菌種： 不同菌種的代時(shí)差異極大 營(yíng)養(yǎng)成分：營(yíng)養(yǎng)越豐富，代時(shí)越短 營(yíng)養(yǎng)物濃度：影響微生物的生

5、長(zhǎng)速率和總生長(zhǎng)量 培養(yǎng)溫度：影響微生物的生長(zhǎng)速率,指數(shù)期的實(shí)踐意義 是代謝、生理研究的良好材料 是增殖噬菌體的最適宿主菌齡 是發(fā)酵生產(chǎn)中用作“種子”的最佳種齡 G+染色鑒定時(shí)采用此期微生物,a,12,3）穩(wěn)定期 特點(diǎn),活細(xì)胞總數(shù)維持不變，即新繁殖的細(xì)胞數(shù)與衰亡的細(xì)胞數(shù)相等，菌體總數(shù)達(dá)到最高點(diǎn)。 部分細(xì)菌大量積累代謝產(chǎn)物 群體細(xì)胞生長(zhǎng)速率為零 細(xì)胞生理上處于衰老，代謝活力鈍化，細(xì)胞成分合成緩慢， G+染色發(fā)生變化,a,13,為何細(xì)胞總數(shù)不再增加？ 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被消耗不能滿足生長(zhǎng)需要 代謝廢物或有害物質(zhì)積累到抑制生長(zhǎng)水平 pH、氧化還原勢(shì)等物化條件越來(lái)越不適應(yīng),穩(wěn)定期的實(shí)踐意義 是發(fā)酵生產(chǎn)中以菌體為終

6、產(chǎn)品的最佳收獲期； 某些代謝產(chǎn)物特別是次生代謝產(chǎn)物發(fā)生在此階段，某些細(xì)菌的芽孢也發(fā)生在此階段，故又稱(chēng)作代謝產(chǎn)物合成期； 導(dǎo)致了連續(xù)培養(yǎng)原理的提出和工藝技術(shù)的改進(jìn),a,14,4）衰亡期 特點(diǎn)： 菌體活性降低、大量死亡； 細(xì)胞畸變、自溶 革蘭氏染色不穩(wěn)定,a,15,影響衰亡期的因素及實(shí)踐意義,與菌種的遺傳特性有關(guān): 有些細(xì)菌的培養(yǎng)經(jīng)歷所有的各個(gè)生長(zhǎng)時(shí)期，幾天以后死亡, 有些細(xì)菌培養(yǎng)幾個(gè)月乃至幾年以后仍然有一些活的細(xì)胞； 與是否產(chǎn)芽孢有關(guān)：產(chǎn)芽孢的細(xì)菌更易于幸存下來(lái)； 與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和有毒物質(zhì)有關(guān)：補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)和能源，以及中和環(huán)境毒性，可以減緩死亡期細(xì)胞的死亡速率，延長(zhǎng)細(xì)菌培養(yǎng)物的存活時(shí)間,a,16,生長(zhǎng)曲

7、線各時(shí)期的特征,a,17,生長(zhǎng)曲線的意義： a. 處于對(duì)數(shù)期的細(xì)菌，生長(zhǎng)繁殖速率快，代謝旺盛，常作生產(chǎn)用菌種，以縮短生產(chǎn)周期 b. 穩(wěn)定期時(shí)抗生素等代謝產(chǎn)物逐漸增多，適當(dāng)補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，延長(zhǎng)穩(wěn)定期、可提高代謝產(chǎn)物的產(chǎn)量 c. 連續(xù)培養(yǎng)：在一個(gè)流動(dòng)裝置中，以一定速度不斷地添加新的培養(yǎng)基，同時(shí)以同樣速度不斷放出老的培養(yǎng)基，以保證微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需要，并排出部分有害代謝產(chǎn)物，使微生物保持較長(zhǎng)時(shí)間的高速生長(zhǎng)。 應(yīng)用：酒精、丙酮、丁醇等產(chǎn)品的生產(chǎn) 優(yōu)點(diǎn)：縮短了培養(yǎng)周期，提高了設(shè)備利用率，并且便于自動(dòng)化管理,a,18,三、 微生物的連續(xù)培養(yǎng),連續(xù)培養(yǎng)： 在一個(gè)恒定容積的流動(dòng)系統(tǒng)中培養(yǎng)微生物，一方面以一定速

8、率不斷地加入新的培養(yǎng)基，另一方面又以相同的速率流出培養(yǎng)物（菌體和代謝產(chǎn)物），以使培養(yǎng)系統(tǒng)中的細(xì)胞數(shù)量和營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)保持恒定，即處于穩(wěn)態(tài),a,19,連續(xù)培養(yǎng)類(lèi)型：恒化培養(yǎng)、恒濁培養(yǎng),保持細(xì)菌培養(yǎng)液濁度,保持細(xì)菌培養(yǎng)液營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度,a,20,四、天然環(huán)境中的微生物生長(zhǎng),天然環(huán)境特點(diǎn)： 天然環(huán)境比人工條件常常要更復(fù)雜和更動(dòng)態(tài)。 天然環(huán)境中微生物生長(zhǎng)特點(diǎn)： 在自然環(huán)境中，微生物常常合成一些人工條件下生長(zhǎng)時(shí)所不產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)，如細(xì)菌粘液層。因?yàn)槲⑸锛?xì)胞能夠感受自然環(huán)境中發(fā)現(xiàn)的各種化合物，其直接反應(yīng)就是合成一些有用的結(jié)構(gòu)和酶以便在特定的環(huán)境中生存生長(zhǎng)。 大量研究揭示，自然環(huán)境條件下的細(xì)菌能夠生長(zhǎng)在復(fù)雜的群落中，表現(xiàn)出生長(zhǎng)在試管中的純培養(yǎng)微生物所不曾發(fā)生的某些現(xiàn)象,a,21,活的但未能培養(yǎng)的微生物,很久以來(lái)，活的微生物被定義為能夠活躍生長(zhǎng)，形成菌落或引起液體培養(yǎng)基渾濁的微生物。 英國(guó)科學(xué)家J.R. Pos