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1、第六章第六章微生物的生长及控制微生物的生长及控制生长：生物个体体积增大。生长：生物个体体积增大。繁殖：生物个体数量的增加。繁殖：生物个体数量的增加。在高等生物里这两个过程可以明显分开。但在低等特别在高等生物里这两个过程可以明显分开。但在低等特别是在单细胞的生物里，由于细胞小，这两个过程是紧密是在单细胞的生物里，由于细胞小，这两个过程是紧密联系又很难划分的过程。联系又很难划分的过程。生长繁殖的概念生长繁殖的概念:量变过程量变过程质变过程质变过程在微生物学中提到的在微生物学中提到的“生长生长”：一般均指群体生长，这：一般均指群体生长，这一点与研究大型生物时有所不同。一点与研究大型生物时有所不同。微
2、生物群体生长：在一定时间和条件下细胞数量的增加。微生物群体生长：在一定时间和条件下细胞数量的增加。群体生长群体生长=个体生长个体生长+个体繁殖个体繁殖研究微生物生长通常采用微生物纯培养。研究微生物生长通常采用微生物纯培养。自然环境如土壤和水中，通常栖息着的是许多不同微自然环境如土壤和水中，通常栖息着的是许多不同微生物混杂在一起的群体。哪怕是一粒砂或尘土，也常生物混杂在一起的群体。哪怕是一粒砂或尘土，也常含有多种细菌及其它微生物。含有多种细菌及其它微生物。第一节第一节微生物纯培养的获得微生物纯培养的获得 纯培养纯培养(pureculture)：从一个细胞或一群相同的细胞经从一个细胞或一群相同的细
3、胞经过培养、转接而得到的后代，称过培养、转接而得到的后代，称纯培养（物）纯培养（物）。一、微生物纯培养的获得一、微生物纯培养的获得平板划线分离法平板划线分离法稀释涂布法稀释涂布法单孢子或单细胞分离法单孢子或单细胞分离法稀释倒平板法稀释倒平板法1、稀释涂布法分离微生物、稀释涂布法分离微生物2、稀释倒平板法分离微生物、稀释倒平板法分离微生物3、平板划线法分离微生物、平板划线法分离微生物4、单孢子或单细胞分离法、单孢子或单细胞分离法采取显微分离法从混杂群体中直接分离单个细胞或单采取显微分离法从混杂群体中直接分离单个细胞或单个个体进行培养以获得纯培养。个个体进行培养以获得纯培养。在显微镜下使用单孢子分
4、离器进行机械操作，挑取单在显微镜下使用单孢子分离器进行机械操作，挑取单孢子或单细胞进行培养。也可以采用特制的毛细管在孢子或单细胞进行培养。也可以采用特制的毛细管在载玻片的琼脂涂层上选取单孢子并切割下来，然后移载玻片的琼脂涂层上选取单孢子并切割下来，然后移到合适的培养基进行培养。到合适的培养基进行培养。第二节第二节微生物的生长规律微生物的生长规律微生物的特点微生物的特点个体微小个体微小肉眼看到或接触到的微生物是成千上万个单个的微生肉眼看到或接触到的微生物是成千上万个单个的微生物组成的群体；物组成的群体；微生物接种是群体接种，接种后的生长是微生物群体微生物接种是群体接种，接种后的生长是微生物群体繁
5、殖生长；繁殖生长；在微生物学中提到的在微生物学中提到的“生长规律生长规律”，均指，均指群体生长规律群体生长规律。一、一、单细胞单细胞微生物的典型生长曲线微生物的典型生长曲线(GrowthCurve)：细菌接种到定量的液体培养基中，定时取样测定细胞数量，以：细菌接种到定量的液体培养基中，定时取样测定细胞数量，以培养时间为横座标，以菌数为纵座标作图，得到的一条反映细菌培养时间为横座标，以菌数为纵座标作图，得到的一条反映细菌在整个培养期间菌数变化规律的曲线。在整个培养期间菌数变化规律的曲线。细菌的生长曲线一般用菌数的细菌的生长曲线一般用菌数的对数对数为纵坐标作图。为纵坐标作图。一条典型的生长曲线可以
6、分为一条典型的生长曲线可以分为延滞期，对数期，稳定期延滞期，对数期，稳定期和和衰亡期衰亡期四个生长时期。四个生长时期。延滞期出现的原因延滞期出现的原因：微生物接种到一个新的环境，暂时缺乏分解和催化有关底物的微生物接种到一个新的环境，暂时缺乏分解和催化有关底物的酶，或是缺乏充足的中间代谢产物等，需要一段时间自身调整。酶，或是缺乏充足的中间代谢产物等，需要一段时间自身调整。1、延滞期、延滞期(lagphase):将少量菌种接入新鲜培养基后，在开始一段时间内菌数不立即增将少量菌种接入新鲜培养基后，在开始一段时间内菌数不立即增加，或增加很少，加，或增加很少，生长速度接近于零生长速度接近于零。1、生长速
7、率接近于零；、生长速率接近于零；延滞期的特点延滞期的特点：2、细胞形态变大或增长。一般来说这个时期的细菌细胞体积最、细胞形态变大或增长。一般来说这个时期的细菌细胞体积最大（大（例如巨大芽孢杆菌，在延滞期末，细胞的平均长度比刚接例如巨大芽孢杆菌，在延滞期末，细胞的平均长度比刚接种时长种时长6倍倍）;3、细胞内、细胞内RNA含量增高，合成代谢活跃。含量增高，合成代谢活跃。细胞处于活跃生长中，只是分裂迟缓。细胞处于活跃生长中，只是分裂迟缓。影响延滞期长短的的因素：影响延滞期长短的的因素：1.接种龄接种龄：对数期：对数期“种子种子”，延滞期较短；延滞期或，延滞期较短；延滞期或衰亡期衰亡期“种子种子”，
8、延滞期较长；，延滞期较长；2.接种量接种量：接种量大，延滞期较短；反之则长；：接种量大，延滞期较短；反之则长；3.培养基成分培养基成分：培养基营养成分丰富的，延滞期较短。：培养基营养成分丰富的，延滞期较短。2、指数期、指数期(exponentialphase)/对数对数期期紧接着延滞期的一段细胞数以几何级数增长的时期。紧接着延滞期的一段细胞数以几何级数增长的时期。指数期特点：指数期特点：2、生长速率最快，代时最短。、生长速率最快，代时最短。1、酶系活跃，代谢旺盛；、酶系活跃，代谢旺盛；代时：单个细胞完成一次分裂所需时间。代时：单个细胞完成一次分裂所需时间。影响代时的因素：影响代时的因素：1、菌
9、种：、菌种：不同菌种的代时差异极大；不同菌种的代时差异极大；2、营养成分：营养越丰富，代时越短；、营养成分：营养越丰富，代时越短；4、营养物浓度：影响微生物的生长速率和总生长量。、营养物浓度：影响微生物的生长速率和总生长量。是不是营养物浓度越高，生长速率就越高，生长总量就是不是营养物浓度越高，生长速率就越高，生长总量就越大呢？越大呢？3、培养温度：最适生长温度下代时最短；、培养温度：最适生长温度下代时最短；生长限制因子生长限制因子：凡处于较低浓度范围内可影响生长速率：凡处于较低浓度范围内可影响生长速率和菌体产量的和菌体产量的某营养物某营养物。指数期的实践意义：指数期的实践意义：1、G+染色鉴定
10、时采用此期微生物；染色鉴定时采用此期微生物；2、是发酵生产中用作、是发酵生产中用作“种子种子”的最佳种龄；的最佳种龄；4、是噬菌体侵染宿主的最适时期。、是噬菌体侵染宿主的最适时期。3、是代谢、生理研究的良好材料；、是代谢、生理研究的良好材料；3、稳定生长期、稳定生长期(stationaryphase):细胞繁殖率与衰亡率逐渐达到动态平衡的时期，细胞细胞繁殖率与衰亡率逐渐达到动态平衡的时期，细胞数量达到最大并且稳定。数量达到最大并且稳定。到来原因：到来原因：1、营养物质被消耗，比例失调，不能满足生长需要；、营养物质被消耗，比例失调，不能满足生长需要；2、代谢废物或有害物质积累，抑制菌体生长；、代
11、谢废物或有害物质积累，抑制菌体生长；3、pH、氧化还原势等物理化学条件越来越不适宜。氧化还原势等物理化学条件越来越不适宜。1、细胞生长速率为、细胞生长速率为零零；特点：特点：2、菌体总数达到最、菌体总数达到最高点高点，新繁殖的细胞数与衰亡的，新繁殖的细胞数与衰亡的细胞数相等；细胞数相等；3、细胞开始积累内含物、贮藏物、次生代谢产物等。、细胞开始积累内含物、贮藏物、次生代谢产物等。对于发酵生产来说，稳定期是最佳的对于发酵生产来说，稳定期是最佳的收获时期收获时期。如何延长对数期如何延长对数期？4、衰亡期、衰亡期(Decline或或Deathphase):1、营养物质进一步耗尽，有害代谢产物大量积累
12、；、营养物质进一步耗尽，有害代谢产物大量积累；2、细菌死亡速率超过了新生速率，整个群体呈现出负增长。、细菌死亡速率超过了新生速率，整个群体呈现出负增长。到来原因：到来原因：衰亡期的特点衰亡期的特点:1、细菌个体死亡速度超过新生速度，群体中活菌数细菌个体死亡速度超过新生速度，群体中活菌数急剧下降急剧下降；2、细胞呈现、细胞呈现多种形态多种形态，细胞，细胞大小悬殊大小悬殊，有时产生畸形；，有时产生畸形；3、有些微生物在此期产生或释放出次级代谢产物，如抗生素等；、有些微生物在此期产生或释放出次级代谢产物，如抗生素等；芽孢菌在此期释放芽孢。芽孢菌在此期释放芽孢。分批分批培养：将微生物置于培养：将微生物
13、置于一定容积一定容积的培养基中，经过培的培养基中，经过培养生长，最后一次收获的培养方式。养生长，最后一次收获的培养方式。二、二、连续培养连续培养如果在细菌进入如果在细菌进入对数对数期期时，一方面以一定时，一方面以一定速度不断速度不断输入输入新鲜培新鲜培养液，另一方面又以养液，另一方面又以相同的速率相同的速率移去移去培养培养物，可以延长对数生物，可以延长对数生长期。长期。培养过程中不断的培养过程中不断的补充营养物质补充营养物质和以同样的速率和以同样的速率移出移出培养物培养物。连续培养的方法连续培养的方法恒恒浊浊连续培养连续培养恒恒化化连续培养连续培养连续培养的基本原则：连续培养的基本原则：（一）
14、恒浊连续培养（一）恒浊连续培养（恒浊器（恒浊器具有光电控制系统）具有光电控制系统）获得菌数恒定的培养物；例如：获得菌数恒定的培养物；例如：2109个个/ml。2、特点：、特点：a.培养基中有培养基中有过量过量的必需营养物，菌体维持的必需营养物，菌体维持最高的生长速率最高的生长速率；b.培养基中无生长限制因子。培养基中无生长限制因子。根据培养器内微生物的生长密度，并借光电控制系统来控制培养根据培养器内微生物的生长密度，并借光电控制系统来控制培养液流速，以取得菌体密度高，液流速，以取得菌体密度高，生长速度恒定生长速度恒定的微生物细胞的连续的微生物细胞的连续培养方法。培养方法。1、目的：、目的：3、
15、具体操作：、具体操作：4、应用：生产为主、应用：生产为主当培养物浊度过当培养物浊度过高高时，培养液流入速度时，培养液流入速度加快加快，使浊度降低；，使浊度降低；恒浊培养器的工作精度是由光电控制系统的灵敏度来决定的。恒浊培养器的工作精度是由光电控制系统的灵敏度来决定的。当培养物浊度过当培养物浊度过低低时，培养液流入速度时，培养液流入速度降低降低，使浊度回升，使浊度回升。（二）恒化连续培养（恒化器）（二）恒化连续培养（恒化器）获得获得恒定生长速度恒定生长速度的培养物。的培养物。a.培养基中有一种培养基中有一种低浓度的生长限制因子低浓度的生长限制因子；在整个培养过程中在整个培养过程中使培养液流速保持
16、不变，使培养液流速保持不变，通过控制某种营养通过控制某种营养物质（生长限制因子）的浓度基本恒定，而物质（生长限制因子）的浓度基本恒定，而使微生物始终在使微生物始终在低低于其最高生长速率于其最高生长速率的条件下进行的培养方法。的条件下进行的培养方法。1、目的：、目的：2、特点：、特点：b.菌体的生长速度始终菌体的生长速度始终低于低于最大生长速度。最大生长速度。通过控制生长限制因子的浓度（不同的生长限制因子浓度下菌通过控制生长限制因子的浓度（不同的生长限制因子浓度下菌体的生长速率不同）。体的生长速率不同）。4、应用：以实验室为主。、应用：以实验室为主。3、具体操作：、具体操作：（三）连续发酵：连续培养用于生产实践。（三）连续发酵：连续培养用于生产实践。1、菌种易退化；、菌种易退化；2、易污染杂菌；、易污染杂菌；3、营养物的利用率一般低于单批培养。、营养物的利用率一般低于单批培养。1、缩短发酵周期，提高设备利用率；、缩短发酵周期，提高设备利用率；2、便于自动控制；、便于自动控制；3、降低动力消耗及体力劳动强度；、降低动力消耗及体力劳动强度；4、产品质量较稳定。、产品质量较稳定。优优点点缺缺点
