微生物应用基础 典型生长曲线 演示文稿-典型生长曲线.pptVIP

微生物的生长 第三节 微生物的群体生长 一、单细胞微生物的典型生长曲线 将少量单细胞微生物接种到新鲜液体培养基中，在最适的条件下培养，培养过程中定时测定细胞数量，以细胞数的对数作纵坐标，以培养时间为横坐标，画出的曲线，就是单细胞微生物的典型生长曲线。 典型生长曲线根据微生物的生长速率常数R（即每小时的分裂次数）的不同，一般可分为迟缓期（延滞期）、指数期、稳定期和衰亡期等四个时期。 1. 延滞期（Lag phase），也称迟缓期、延迟期、适应期。 菌数不立即增加,或增加很少；生长速度接近于零。此时细胞特点可概括为：分裂迟缓、代谢活跃。 该期的具体特点为： ①生长速率常数为零； ②细胞形态变大或增长； ③细胞内的RNA尤其是rRNA含量增高，原生质呈嗜碱性； ④合成代谢十分活跃，核糖体、酶类和ATP的合成加速，容易产生各种诱导酶； ⑤对外界条件如NaCl 溶液浓度、温度和抗生素等理化因素反应敏感。 迟滞期出现的原因： 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酶，或是缺乏充足的中间代谢产物等。为产生诱导酶或合成中间代谢产物，就需要一段适应期。 调整代谢 迟滞期的长短与菌种的遗传性、菌龄以及移种前后所处的环境条件等因素有关，短的只需要几分钟，长的需数小时。 缩短迟滞期的常用手段： (1)通过遗传学方法改变种的遗传特性使迟缓期缩短； (2)利用对数期的细胞作为种子； (3)尽量使接种前后所使用的培养基组成不要相差太大； (4)适当扩大接种量。 2. 指数期（Exponential phase），又称对数期（Log phase) 生长速度呈几何级数增长。 指数期的特点： ①生长速率常数R最大且为常数，代时(G)最短且稳定； ②细胞进行平衡生长，菌体各部分的成分十分均匀； ③酶系活跃，代谢旺盛。 三个重要参数的计算： 繁殖代数(n)、生长速率常数(R)、代时(G) t1 – t0 1 G = —————— = ————— n R 注意：只有处于指数期，才符合以上计算公式 采用木醋杆菌生产细菌纤维素，培养的第5h进入对数生长期，此时活菌数是1×105个/ml，总菌数是1.1 ×105个/ml,培养的第10个小时进入稳定期，此时活菌数是1×107个/ml，总菌数是1.2× 107个/ml，请计算代数（n)和代时（G） 影响代时的因素： 1）菌种：不同的微生物及微生物的不同菌株代时不同； 2）营养成分：在营养丰富的培养基中生长代时短； 3）营养物浓度：在一定范围内，生长速率与营养物浓度呈正比； 凡是处于较低浓度范围内，可影响生长速率的营养物成分，就称为生长限制因子。 4）温度：在一定范围，生长速率与培养温度呈正相关。 指数期细胞的应用： 适宜作“种子”； 研究基础代谢的材料； 噬菌体增殖的最好阶段； 革兰氏染色； 诱变育种。 3. 稳定期（Stationary phase） 指数期之后，培养液中活细菌数最高并维持稳定的阶段(可能由于细菌分裂增加的数量等于细菌死亡数，或者细胞仅停止分裂而保持代谢活性) 。 稳定期特点： ①生长速率常数R降低至0； ②代时G延长； ③细胞重要的分化阶段； 细胞开始衰老，原生质分布不均匀，出现液泡； 开始积累糖原等内含物； 产芽孢的菌开始形成芽孢； 次生代谢产物（抗生素等）开始大量合成 ④菌体的最大收获期 稳定期到来的原因 ①营养物质尤其是生长限制因子的耗尽 ②有害代谢产物的累积 ③营养物的比例失调 ④pH、氧化还原势等条件不适宜 ①稳定期如果及时采取措施，补充营养物质或取走代谢产物或改善培养条件（调整pH、温度、通气），可以获得更多的菌体物质或代谢产物。 ②对以收获菌体或与菌体生长相平行的代谢产物（SCP、乳酸等）为目的的发酵生产来说，稳定期是产物的最佳收获期。 ③通过对稳定期到来原因的研究，促使了连续培养原理的提出和工艺、技术的创建。 微生物在稳定期的生长规律对于生产实践的指导意义： 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，细菌死亡速率超过新生速率，整个群体呈现出负增长。 该时期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，仍有部分活菌存在。 衰亡期特点： ①生长速率常数R小于0； ②细胞形态发生多形化 出现畸形或细胞大小悬殊； 有些微生物因蛋白酶活力的增强而发生自溶， 有些微生物产生或释放出一些代谢产物如氨基酸、转化酶、