微生物的生长及其控制(IV)

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1、第六章微生物的生长繁殖及其控制江西理工大学材化学院生物工程专业微生物学课程生物个体由小到大的增长，即表现为细胞组分与结构在量方面的增加生长指生物个体数目的增加繁殖个体生长个体繁殖群体生长群体生长个体生长+个体繁殖由于微生物的个体极小，所以常用群体生长来反映个体生长的状况。群体生长的实质是包含着个体细胞生长与繁殖交替进行的过程.在单细胞微生物中，生长繁殖的速度很快，而且两者始终交替进行，个体生长与繁殖的界限难以划清，因此实际上常用群体生长作为衡量微生物生长的指标。第一节细菌的个体生长细菌的细胞虽然微小，但也与其他生物一样有一个自小到大的生长过程。在整个生长过程中，细胞内至少

2、发生2000种生化反应。包括：能量转换；单体、辅酶等的生物合成；生物大分子的合成等。细菌的生长达到一定阶段，染色体以双向复制，且其复制都是从固定点开始。细菌DNA的复制速度大约为30微米/分。动物细胞染色体DNA的复制速度大约为0.5~2微米/分。第二节细菌的群体生长繁殖把纯种单细胞细菌接种到一定体积的液体培养基中，在适宜的条件下，它们的群体就会有规律地生长。如果以细胞数目的对数值作纵坐标，以培养时间作横坐标，可画出一条有规律的曲线，这就是微生物的典型生长曲线。迟缓期对数期稳定期衰亡期培养基中的浊度变化生长曲线1、迟缓期（lagphase）或延滞期：将少量微生物接种到新培

3、养基中，在开始培养的一段时间内细胞数目不增加的时期。特点：1、生长速率常数等于零；2、细胞形态变大或增长；3、细胞内RNA尤其是rRNA含量增高；4、合成代谢活跃；5、对外界不良条件反应敏感。影响迟缓期长短的因素接种龄：即种子的群体生长年龄，它处在生长曲线的哪一个阶段。一般以对数期的培养物作种子可缩短迟缓期。接种量：接种量的大小明显影响迟缓期的长短。接种量大，则迟缓期短。发酵工业上一般采用10%的接种量。培养基成分：尽量使接种前后所使用的培养基组成相差不要太大。生长曲线（2）对数生长期（logphase）：紧接着迟缓期的一个细胞以几何级数速度分裂的一段时期。细胞数量细胞数

4、量的对数时间（小时）生长曲线对数生长期的特点:生长速率常数R最大，因而细胞每分裂一次所需的代时G最短；细胞进行平衡生长，菌体内各种成分最为均匀；酶系活跃、代谢旺盛。生长曲线对数生长期能保持多长？从一个细胞开始；大肠杆菌每20分钟繁殖一代；如对数期为48小时；可得到多少细胞？2144=2.23x1043重量可达多少?2.23x1043x10-12g/cell=2.23x1031g=2.23x1025ton重量为地球的4000倍.生长曲线（3）稳定生长期（stationaryphase）稳定期的特点是：生长速率常数等于零，即处于新繁殖的细胞数与衰亡的细胞数相等，或正生长与负生

5、长相等的动态平衡之中，这时菌体产量达到最高点。在稳定期细胞开始形成贮藏物、形成芽孢、合成次生代谢产物。稳定期到来的原因：营养物耗尽；营养物比例失调；有害代谢产物的累积；pH、氧化还原势等条件的改变。生长曲线（4）衰亡期（decline或deathphase）在衰亡期中，个体死亡的速度超过新生的速度，整个群体呈现负生长（R为负值）。衰亡期的细胞形态多样，会产生一些不规则的退化形态；有的微生物因蛋白水解酶活力的增加而发生自溶；有的产生抗生素等次生代谢产物；芽孢释放。产生衰亡期的主要原因是外界环境对生长越来越不利，而引起分解代谢大大超过合成代谢。生长曲线细菌研究中常用的三个参数

6、1.繁殖代数（n）指数生长方式：1248……2n设接种时细胞数为x1,时间为t1,到时间t2后，繁殖n代，细胞数为x2，它们之间的相互关系为：x2=x1*2n以对数表示：㏒x2=㏒x1+n㏒2㏒x2-㏒x1∴n==3.322(㏒x2-㏒x1)㏒22.生长速度常数（R）n3.322（㏒x2-㏒x1）R==t2–t1t2–t13.代时(G)1t2–t1G==R3.322(㏒x2-㏒x1)主要的生长参数迟缓时间：实际达到对数生长期所需时间与理想条件下达到对数期所需时间之差。延缓生长量反映了迟缓期给细胞物质的工业化生产造成的损失。比生长率：表示生长速度与生长基质浓度之间的关系，当

7、营养物质浓度很低时，比生长率与营养物质浓度成正比。总生长量：通过培养获得的微生物总量与原来接种的微生物量之差值。产量常数：总生长量与消耗基质总量之比。微生物的同步生长同步生长：采用一定的方法使细胞群体处于分裂步调一致的状态，称为同步生长。同步培养(synchronousculture)：是一种培养方法，它能使群体中不同步的细胞转变成能同时进行生长或分裂的群体细胞。同步培养物常被用来研究在单个细胞上难以研究的生理与遗传特性和作为工业发酵的种子，它是一种理想的材料。同步培养方法机械方法环境条件控制技术离心方法过滤分离法硝酸纤维素滤