应用微生物四（微生物的生长繁殖与 及环境）.pptVIP

应用微生物;第五章 微生物的生长繁殖与环境;第一节 微生物的个体与群体生长和繁殖;微生物的群体生长规律;以培养时间为横坐标，以细胞数目的对数为纵坐标，得到的一条定量描述微生物生长规律的实验曲线 生长曲线表现了细菌细胞及其群体在一定的理化环境中，生长繁殖直至衰老死亡的动力学变化过程;细胞以指数式增长的快速生长繁殖期称为对数生长期 培养基中细胞的最初个数(N1)和指数式生长一段时间后的细胞个数(N2)之间的关系N2=N1×2n n：指数生长期细胞繁殖代数;对数生长期细胞，代谢旺盛，生长迅速，代时稳定，个体形态、化学组成和生理特性等较一致，在微生物发酵生产中，常用对数期的菌体作种子，以缩短延迟期，缩短发酵周期 对数生长期的生长速率受到培养基的组分、培养温度、 pH 值、渗透压等环境条件的影响 原核微生物细胞的生长速率要快于真核微生物细胞，形态较小的真核微生物要快于形态较大的真核微生物 不同种类的细菌，在同一生长条件下，代时不同；同一种细菌，在不同生长条件，代时也有差异；在一定条件下，微生物的代时是相对稳定的;一个达到对数生长期的微生物群体，由于：① 培养基中必要营养成分的耗尽或其浓度不能满足维持指数生长的需要而成为生长限制因子；② 细胞排出物在培养基中大量积累，以致抑制菌体生长；③ 细胞内外理化环境的改变，如营养物比例的失调、pH、氧化还原电位的变化等 细胞生长速率就会降低，使群体生长逐渐进入新增细胞与逐步衰老死亡细胞在数量上趋于相对平衡状态，这就是群体生长的稳定期 群体中新繁殖细胞数与衰老细胞数相等，生长速率常数R基本上等于零，细胞总量达到最高点;在稳定期，细胞内开始积累贮藏物质，如肝糖、异染颗粒、脂肪粒等，大多数芽孢细菌也在此阶段形成芽孢，代谢产物的积累开始增多，逐渐趋向高峰。某些产抗生素的微生物，在稳定期后期时大量形成抗生素 稳定期的长短与菌种和外界环境条件有关。生产上常常通过补料、调节 pH、调整温度等措施来延长稳定生长期，以积累更多的代谢产物;一个达到稳定生长期的微生物群体，由于生长环境的继续恶化和营养物质的短???，群体中细胞死亡率逐渐上升，以致死亡菌数逐渐超过新生菌数， 群体中活菌数下降，曲线下滑 在衰亡期的菌体细胞形状和大小出现异常，呈多形态，或畸形，有的胞内多液泡，有的革兰氏染色结果发生改变等。许多胞内的代谢产物和胞内酶向外释放等;对微生物生长曲线的分析 微生物在对数生长期生长速率最快 用生活力旺盛的对数生长期细胞接种，可以缩短延迟期，加速进入对数生长期 营养物的消耗、代谢产物的积累、以及由此引起的培养条件的变化，是限制培养液中微生物继续快速增殖的主要原因 补充营养物，排除培养环境中的有害代谢产物，调节因生长而改变了环境pH、氧化还原电位，可延长对数生长期，提高培养液菌体浓度与有用代谢产物的产量 对数生长期以菌体生长为主，稳定生长期以代谢产物合成与积累为主。根据发酵目的的不同，确定在微生物发酵的不同时期进行收获;第二节 微生物培养与生长量测定;微生物纯培养技术;平板分离法获得纯培养;富集培养法;二元培养法;共培养;分批培养;微生物的连续培养（连续发酵）;培养液贮备瓶：空气过滤器a和培养基进口b 蠕动泵 连续培养器：培养基入口c，搅拌器d，空气过滤器e，取样口f 收集瓶：空气过滤器g;在抗生素发酵生产中，在细胞群体生长进入稳定期，抗生素开始大量合成时进行补料，适当增加发酵液中合成抗生素的底物量和维持细胞生存所需要的低微浓度的营养物，使细胞在非生长繁殖状态下合成抗生素的持续时间延长，从而达到提高单位发酵液中抗生素总量（效价）之目的;细胞生长繁殖与目的产物合成时期对环境要求不同，要大幅度地延长目的产物合成期是难以做到的。因为，随着对细胞自身具有一定毒害作用的抗生素在细胞内外环境中浓度的提高，其它对细胞生存不利的代谢产物在环境中的量也在同时增加，会制约细胞长时间维持抗生素合成的高效率。通过补料，适当增加营养，可以延缓了细胞衰老与自溶崩溃，但是细胞走向终止代谢与死亡的方向并没有改变，进程并没有阻断。也即通过调控营养物配方与补料方式，不可能达到细胞不衰老而无限延长抗生素高效率合成时间，抗生素发酵生产周期不长，一罐发酵成熟后即行放罐，接着开始另一罐的发酵，批次明显。这种类型的发酵方式，既不是严格意义的分批培养方式，也不是严格意义的连续培养方式，一般称之为补料分批培养或半连续培养;通过机械方法和调控培养条件使某一群体中的所有微生物个体细胞尽可能处于同一生长和分裂周期中，从而使细胞群体中各个体处于分裂步调一致的生长状态，这种生长状态称为同步生长 获得微生物同步生长的方法 机械筛选法。利用处于同一生长阶段细胞的体积与大小的同一性，用过滤、密度梯度离心或膜洗脱等方法收集同步生长的细胞 诱导法。用理化条件（药物、营养物、温度、光照等）人为