生長繁殖和生長因子

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1、第五章微生物生長繁殖與生存因子1第一節(jié)微生物的生長繁殖生長繁殖生長是一個(gè)逐步發(fā)生的量變過程，繁殖是一個(gè)產(chǎn)生新的生命個(gè)體的質(zhì)變過程。從生長到繁殖，即由量變到質(zhì)變的過程叫發(fā)育。在高等生物里這兩個(gè)過程可以明顯分開，但在低等特別是在單細(xì)胞的生物里，由于細(xì)胞小，這兩個(gè)過程是緊密聯(lián)系又很難劃分的過程。2微生物細(xì)胞合適的外界條件，吸收營養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)行代謝。當(dāng)同化作用速度大于異化作用微生物的細(xì)胞不斷增長，即原生質(zhì)的總量（重量、體積、大?。┎粩嘣黾印獋€(gè)體的生長群體內(nèi)每個(gè)個(gè)體的進(jìn)一步生長群體的生長生長繁殖細(xì)胞個(gè)體生長到一定程度，通過特定方式產(chǎn)生新的生命個(gè)體，即引起個(gè)體數(shù)量增加的生物學(xué)過程。3一、研究微生物生長的

2、方法由于微生物個(gè)體小，研究單個(gè)微生物生長困難，所以一般研究其群體生長。培養(yǎng)群體的方法有分批培養(yǎng)和連續(xù)培養(yǎng)，這兩種方法既可以用于混合菌種培養(yǎng)，也可以用于純種培養(yǎng)。在污水生物處理中這兩種方法均有應(yīng)用。4（一）分批培養(yǎng)：通常情況實(shí)驗(yàn)室的微生物培養(yǎng)都采用分批培養(yǎng)，這種培養(yǎng)只有開始時(shí)的一次投料和接種微生物，保持一定的溫度、pH和溶解氧量，微生物根據(jù)營養(yǎng)變化自行生滅。微生物在培養(yǎng)過程中的生長速度隨時(shí)間而發(fā)生有規(guī)律的變化。5細(xì)菌的生長曲線：將少量純種細(xì)菌接種到一定量的液體培養(yǎng)基內(nèi)，在適宜的溫度下培養(yǎng)，并定時(shí)取樣測定活細(xì)菌的重量和數(shù)目的變化，以活細(xì)菌重量或活細(xì)菌個(gè)數(shù)的對數(shù)為縱坐標(biāo)，以培養(yǎng)時(shí)間為橫坐標(biāo)作圖，所

3、得的曲線即為細(xì)菌的生長曲線。1.生長曲線6微生物生長的典型曲線可以分為6個(gè)階段：遲緩期、加速期、對數(shù)期、減速期、靜止期和衰亡期72．細(xì)菌數(shù)量生長曲線穩(wěn)定期衰老期細(xì)菌數(shù)目的對數(shù)值0時(shí)間t細(xì)菌的數(shù)量很大，都是10的n次方，取對數(shù)作圖時(shí)方便，0~10代表1～1010總菌數(shù)活菌數(shù)緩慢期對數(shù)期800時(shí)間細(xì)菌數(shù)生長速度緩慢期對數(shù)期穩(wěn)定期衰亡期活菌數(shù)總菌數(shù)細(xì)菌生長曲線（按細(xì)菌數(shù)目的對數(shù)繪制）9（1）緩慢期時(shí)間t細(xì)菌數(shù)目的對數(shù)值緩慢期0提問：為什么會出現(xiàn)緩慢期呢？適應(yīng)環(huán)境（合成相應(yīng)的酶），營養(yǎng)儲備（用于復(fù)制合成）曲線平緩。初：細(xì)菌數(shù)目不增加，體積增長快。后：個(gè)別菌體繁殖，個(gè)數(shù)少許增加。細(xì)胞代謝活力強(qiáng)，大量誘

4、導(dǎo)酶的合成。應(yīng)用：縮短此期，提高設(shè)備利用率。10在實(shí)際工作中如接種菌種以啟動新的水處理設(shè)施，投加新鮮污泥時(shí)，接種的細(xì)菌不習(xí)慣于新環(huán)境，會出現(xiàn)或長或短的緩慢期，緩慢期的出現(xiàn)會增加操作時(shí)間，降低工作效率采用處于高效菌群對數(shù)期的菌種、增大接種量、盡量保持接種前后所處的培養(yǎng)介質(zhì)和條件一致等方法來縮短或消除緩慢期。提問：我們可以通過哪些手段縮短緩慢期呢？11一旦細(xì)菌細(xì)胞的生理修復(fù)或調(diào)整完成，延遲期即告結(jié)束，細(xì)胞開始進(jìn)入快速分裂階段。細(xì)菌數(shù)目X增長率倍率的對數(shù)與時(shí)間成正比。（2）對數(shù)期logphase這一時(shí)期細(xì)胞數(shù)目的增加以2n級數(shù)進(jìn)行。12①細(xì)菌代時(shí)的計(jì)算細(xì)菌的代時(shí)即世代時(shí)間，或稱倍增時(shí)間是指細(xì)菌繁殖

5、一代即個(gè)體數(shù)目增加一倍的時(shí)間。細(xì)菌在不同的生長期，不同培養(yǎng)溫度、pH、營養(yǎng)物濃度和性質(zhì)的情況下，倍增時(shí)間不一樣，對數(shù)期的細(xì)菌細(xì)胞代謝活性最強(qiáng)，組成新細(xì)胞物質(zhì)最快，細(xì)菌數(shù)目呈幾何級數(shù)增加，代時(shí)穩(wěn)定，因此細(xì)菌代時(shí)的測定必須以對數(shù)期的生長細(xì)胞作為對象。其測定計(jì)算如下：13在對數(shù)期分別測定t0時(shí)刻與t時(shí)間細(xì)菌的數(shù)量X0與X，基于細(xì)菌的二分裂生長t1t21→2→22→23（（22）×2）→24→25……2nX1→……X1·24→……X1·2n(n=1、2、3…)…Xnn就是細(xì)菌的代數(shù)Xn＝X1·2n14分裂快，數(shù)目增多?；罹鷶?shù)≈總菌數(shù)曲線直線上升此時(shí)細(xì)胞的大小、組成、生理特征等均趨于一致，代謝活躍，生

6、長速率高，代時(shí)穩(wěn)定。不同細(xì)菌對數(shù)期的生長速率變化很大，這與菌種本身的遺傳特性有關(guān)，同時(shí)受環(huán)境條件(如溫度、培養(yǎng)基成分等)的影響。②特點(diǎn)如大腸桿菌在20℃時(shí)其代時(shí)是35℃條件下的2倍；傷寒桿菌在含0.125％的蛋白胨培養(yǎng)基中的代時(shí)為800min，而在含1.0％時(shí)僅為40min。應(yīng)用：接種用的好種子代謝、生理研究的好材料細(xì)菌數(shù)目的對數(shù)值0時(shí)間t緩慢期對數(shù)期15如果對數(shù)期的細(xì)胞分裂不受節(jié)制的連續(xù)進(jìn)行，理論上一個(gè)代時(shí)為20min，重10－12g的細(xì)菌，經(jīng)過48h的對數(shù)生長之后，其群體重量可達(dá)到地球重量的4000倍。然而由于營養(yǎng)物的有限，這種情況不會發(fā)生。在一個(gè)封閉的系統(tǒng)中，細(xì)菌的對數(shù)生長只能維持一個(gè)

7、短暫的時(shí)期，最終生長將會降低，代時(shí)延長，細(xì)胞活力減退。此時(shí)新生的細(xì)胞數(shù)目與死亡的細(xì)胞數(shù)目相等，總菌數(shù)達(dá)到最大值，活菌數(shù)保持基本恒定，故將其稱為穩(wěn)定期。（3）穩(wěn)定期（stationaryphase(靜止期））16①開始積累儲藏物，養(yǎng)料消耗多；②芽孢形成，抗生素產(chǎn)生；③繁殖速率下降，死亡速率上升；④新增菌≈死亡菌⑤曲線平坦應(yīng)用：發(fā)酵產(chǎn)物形成的重要時(shí)期（抗生素、氨基酸等），生產(chǎn)上應(yīng)盡量延長此期，提高產(chǎn)量穩(wěn)定期0t時(shí)