吉林大学《微生物》6-微生物生长-zzm01.pptVIP

张作明 分子酶学工程教育部重点实验室 研究方向：酶工程，生物质的转化 联系方式： e-mail: zmzhang@jlu.edu.cn 电话601 办公地址：生命科学楼205室 6.1 细菌的个体生长 细菌个体生长的过程及控制因素 染色体DNA的复制和分离 细胞壁的扩增 细菌个体生长的过程及控制因素 二分裂(Binary Fission): 是细菌最主要和普 遍的生长方式。 染色体的复制； 细胞延伸； 隔膜产生； 分离。 非对称细胞生长： 芽殖细菌(Budding bacteria)： 柄细菌(stalked bacteria) 附枝细菌(Pppendaged bacterium) 二分裂的控制 丝状温度敏感蛋白(filamentous temperature sensitive, Fts)； Fts细胞中间形成破裂体(divisome)； Fts含有与肽聚糖合成相关的酶； FtsZ在中线聚合为FtsZ ring。是重要的药物靶点。 染色体DNA的复制和分离 细菌染色体为环状DNA分子； 仅含有一个复制起始点； 以单点双向的方式进行复制。 细胞壁的扩增 旧肽聚糖被自溶素(autolysins)有限切割； 细胞壁砌块被细菌萜醇(Bactoprenol)穿膜送至切口处； 通过转肽作用合成新的细胞壁。 6.2 细菌的群体生长繁殖 群体生长规律 生长数学模型 主要生长参数 同步培养(synchronous culture) 连续培养（continous culture of microorganisms) 分批培养：在“封闭系统”中对微生物进行的培养，既不补充营养物质也不移去培养物质，保持整个培养液体积不变的培养方式。 生长曲线（growth curve）：以时间为横坐标，以“菌数”为纵坐标，作出的反映细菌在整个培养期间数量变化规律的曲线。 1.迟缓期(lag phase) 定义：指少量微生物接种到新培养液中后，在开始培养的一段时间内细胞数目不增加的时期。 特点：细菌接种到新鲜培养基而处于一个新的生长环境，因此在一段时间里并不马上分裂，细菌的数量维持恒定，或增加很少；此时胞内合成代谢活跃，RNA、蛋白质等物质含量有所增加，相对地此时的细胞体积最大；细胞敏感。 2.对数生长期(log Phase) 又称指数生长期(exponential phase)。细菌经过迟缓期进入对数生长期，并以最大的速率生长和分裂，导致细菌数量呈对数增加，而且细菌内各成分按比例有规律地增加，很明显，此时期内的细菌生长是平衡生长。 对数生长期细菌的代谢活性、酶活性高而稳定，大小比较一致，生活力强，因而它广泛地在生产上用作“种子”，在科研上作为理想的实验材料。 影响指数期增代时间的因素 菌种：大肠杆菌：12.5-17 Min；枯草杆菌：26-32 Min; 酿酒酵母：120 Min; 活跃硝化杆菌：1200 Min； 营养成分：在丰富的培养基中短； 营养物质浓度：既影响生长速率也影响生长总量； 温度：最适温度。 E. Coli在不同温度下的代时 3.稳定生长期(stationary phase) 营养物质消耗：营养因子；营养比例失调。 代谢产物积累：有机酸；醇；毒素等。 pH等环境变化：pH值、氧化还原势等。 微生物的二次生长曲线 4.衰亡期(decline或death phase) 营养物质耗尽和有毒代谢产物的大量积累，细菌死亡速率逐步增加和活细菌逐步减少，标志进入衰亡期。该时期细菌代谢活性降低，细菌衰老并出现自溶，死亡的细菌以对数方式增加。但在衰亡期的后期，由于部分细菌产生抗性也会使细菌死亡的速率降低。 6.2 细菌的群体生长繁殖 群体生长规律 生长数学模型 主要生长参数 同步培养(synchronous culture) 连续培养（continous culture of microorganisms) 生长数学模型 比生长速率(μ）（specific growth rate）：单位数量细菌或物质在单位时间内增加的量。 代时（generation time, Ｇ）：在细菌个体生长里，每个细菌分裂繁殖一代所需的时间。 倍增时间（doubling time):在群体生长里细菌数量增加一倍所需的时间称为～。 在对数生长期中，微生物的生长可用如下数学模型： 根据定义： 6.2 细菌的群体生长繁殖 群体生长规律 生长数学模型 主要生长参数 同步培养(synchronous culture) 连续培养（continous culture of microorganisms) 主要生长参数 迟缓时间（T）：微生物在生长过程中，在实际条件下达到对数生长期所需时间与理想条件下达到对数生长期所需时间之差。 比生长速率：莫诺方程 总