微生物的生長繁殖與生存因子

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1、第五章微生物的生長繁殖與生存因子15.1微生物的生長繁殖5.1.1微生物生長繁殖的概念生長——微生物細胞吸收營養(yǎng)物質(zhì)，進行新陳代謝，當同化作用>異化作用時，生命個體的重量和體積不斷增大的過程。繁殖——生命個體生長到一定階段，通過特定方式產(chǎn)生新的生命個體，即引起生命個體數(shù)量增加的生物學(xué)過程。發(fā)育——從生長到繁殖，是生物的構(gòu)造和機能從簡單到復(fù)雜、從量變到質(zhì)變的發(fā)展變化過程，這一過程稱為發(fā)育。個體生長——微生物細胞個體吸收營養(yǎng)物質(zhì)，進行新陳代謝，原生質(zhì)與細胞組分的增加為個體生長。群體生長——群體中個體數(shù)目的增加?？梢杂弥亓俊Ⅲw積、密度或濃度來衡量。21.單細胞

2、微生物的生長繁殖生長：同化作用大于異化作用，細胞不斷增長。繁殖：單細胞個體生長到一定程度時，一個親代細胞分裂為兩個大小、性狀與親代細胞相似的子代細胞，使得個體數(shù)目增加。世代時間：細菌的兩次細胞分裂之間的時間。2.多細胞微生物的生長繁殖生長：細胞數(shù)目增加，個體數(shù)目不增加。繁殖：細胞數(shù)目增加，個體數(shù)目也增加。35.1.2研究微生物生長的方法(一)分批培養(yǎng)(batchculture)1.概念：分批培養(yǎng)是將一定量的微生物接種在一個封閉的、盛有一定量液體培養(yǎng)基的容器內(nèi)，保持一定的溫度、pH和DO，微生物在其中生長繁殖。培養(yǎng)基一次性加入，不更換。2.細菌生長曲線以培

3、養(yǎng)時間為橫坐標，以計數(shù)獲得的細菌數(shù)目的對數(shù)為縱坐標，可得到一條定量描述液體培養(yǎng)基中微生物生長規(guī)律的實驗曲線，該曲線則稱為生長曲線。（growthcurve)。4生長曲線的制作將少量單細胞的純培養(yǎng)，接種到一恒定容積的新鮮液體培養(yǎng)基中，在適宜條件下培養(yǎng)，每隔一定時間取樣，測細菌細胞數(shù)目。以培養(yǎng)時間為橫坐標，以細菌增長數(shù)目的對數(shù)為縱坐標，繪制所得的曲線。56其它名稱：遲滯期、調(diào)整期、適應(yīng)期1.現(xiàn)象：活菌數(shù)幾乎沒增加，曲線平行于橫軸。2.特點：初始階段：細菌要適應(yīng)新的環(huán)境，細菌總數(shù)有所減少末期：生長繁殖速度加快，細菌總數(shù)有所增加細胞內(nèi)RNA特別是rRNA含量增高

4、，原生質(zhì)嗜堿性增強合成代謝活躍(核糖體、酶類、ATP合成加快),開始細胞分裂對外界不良條件敏感,(如氯化鈉濃度、溫度、抗生素等化學(xué)藥物)3.原因：適應(yīng)新的環(huán)境條件，合成新的酶，積累必要的中間產(chǎn)物①.停滯期（lagphase）7◆接種群體菌齡：用對數(shù)生長期的菌種接種時，其停滯期較短，甚至檢查不到停滯期◆接種量：一般來說，接種量增大可縮短甚至消除停滯期◆培養(yǎng)基成分：在營養(yǎng)成分豐富的天然培養(yǎng)基上生長的延滯期比在合成培養(yǎng)基上生長時短；◇接種后培養(yǎng)基成分有較大變化時，會使延滯期加長，所以發(fā)酵工業(yè)上盡量使發(fā)酵培養(yǎng)基的成分與種子培養(yǎng)基接近?！羰来鷷r間：世代時間短，即繁

5、殖速度較快的菌種的停滯期一般較短★影響停滯期長短的因素8應(yīng)用◆在發(fā)酵工業(yè)上需設(shè)法盡量縮短延遲期；采取的縮短lagphase的措施有：①增加接種量；（群體優(yōu)勢----適應(yīng)性增強）②采用對數(shù)生長期的健壯菌種；③調(diào)整培養(yǎng)基的成分，在種子培養(yǎng)基中加入發(fā)酵培養(yǎng)基的某些成分。④選用繁殖快的菌種◆在食品工業(yè)上，盡量在此期進行消毒或滅菌9②.對數(shù)期（logphase）其他名稱：指數(shù)期現(xiàn)象：細胞數(shù)目以幾何級數(shù)增加，其對數(shù)與時間呈直線關(guān)系。特點：生長速率常數(shù)最大,世代時間最短,細胞數(shù)目以幾何級數(shù)增加菌體大小形態(tài)、生理特征等比較一致代謝最旺盛對不良環(huán)境因素的抵抗力強影響因素：

6、菌種、營養(yǎng)成分、營養(yǎng)物濃度培養(yǎng)溫度、DO、抑制劑世代時間G=(t2-t1)/[3.3(lgX2-lgX1)]10應(yīng)用意義：①由于此時期的菌種比較健壯，生產(chǎn)上用作接種的最佳菌齡；②發(fā)酵工業(yè)上盡量延長該期，以達到較高的菌體密度③食品工業(yè)上盡量使有害微生物不能進入此期④是生理代謝及遺傳研究或進行染色、形態(tài)觀察等的良好材料。11③.靜止期（stationaryphase）又稱：穩(wěn)定期、恒定期或最高生長期特點：①新增殖的細胞數(shù)與老細胞的死亡數(shù)幾乎相等，微生物的生長速率處于動態(tài)平衡，培養(yǎng)基中的細胞數(shù)目達到最高值。②細胞分裂速度下降，開始積累內(nèi)含物，芽孢桿菌開始產(chǎn)芽孢

7、?！顚τ诎l(fā)酵生產(chǎn)來說，一般在穩(wěn)定期的后期產(chǎn)物積累達到高峰，是最佳的收獲時期。原因：對數(shù)期消耗了營養(yǎng)物質(zhì)，使其濃度降低；有害代謝廢物的大量積累(酸、醇、毒素等)；營養(yǎng)物的比例失調(diào)，如碳氮比不合適；理化條件(pH、DO、氧化還原勢等)有所改變。12④.衰亡期（declinephase）特點：①細菌利用貯存物進行內(nèi)源呼吸(自身溶解)。②細胞死亡數(shù)增加，死亡數(shù)大大超過新增殖的細胞數(shù)，群體中的活菌數(shù)目急劇下降，出現(xiàn)“負生長”。③細胞內(nèi)顆粒更明顯，細胞出現(xiàn)多形態(tài)、畸形或衰退形。衰亡期比其他各時期時間長，它的長短也與菌種和環(huán)境條件有關(guān)。產(chǎn)生原因：生長條件的進一步惡化，

8、使細胞內(nèi)的分解代謝大大超過合成代謝，繼而導(dǎo)致菌體的死亡13分批培養(yǎng)的應(yīng)用：序批式