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环境微生物学-第五章 微生物的生长繁殖与生存因子

产生原因:生长条件的进一步恶化,使细胞内的分解代谢 大大超过合成代谢,继而导致菌体的死亡。
对数期 停滞期
静止期
衰亡期
典型的生长曲线
(二)连续培养
将微生物置于一定容积的培养基中,经过培养生 长,最后一次收获,此称分批培养(batch culture)。
如果在培养器中不断补充新鲜营养物质,并及时 不断地以同样速度排出培养物,就可保证培养器 中总菌量基本不变。这种培养方法叫连续培养法 (continuous cultivation)。
制微生物生长速率。菌体生长速率恒 出 定,菌体均一、密度稳定,产量低于 水
最高菌体产量。 应用范围:实验室科学研究。
生长曲线
对数期 停滞期
静止期
衰亡期
以培养时间为横坐标,以细菌数目的对数为纵坐标作图,得 到的曲线称为繁殖曲线,又称为生长曲线。
1. 停滞期
(滞留期,适应期)
现象:细菌不立即生长繁殖,活菌数基本不增加。 原因:适应新的环境条件,合成新的酶,积累必
要的中间产物。 特点:分裂迟缓、代谢活跃。
现象:细胞代谢活性最强,合成 新细胞物质最快,菌体大小、形 态、生理特征等比较一致。
特点:细菌数以几何级数增加, 代时稳定。
代时(G)——单个细胞完成一次分裂所需的时间,亦即增
加一代所需的时间。
例:大肠杆菌在接种时的细胞浓度为每毫升103个,经过10小时的培 养,细胞浓度增加至每毫升109个。求该菌的世代时间(G)和繁殖 代数(n)。
在微生物学中提到的“生长”,一 般均指群体生长。
群体生长 = 个体生长 + 个体繁殖
二、 微生物生长的测定
显微镜直接计数法
比浊法测定细菌悬液细胞数
在一定波长下,测定菌悬液的光密度,以光密度 (optical density, 即O.D.)表示菌量。
浊度仪 或721分 光光度 仪
菌落计数法
产生原因:
营养物尤其是生长限制因子的耗尽 有害代谢废物的积累(酸、醇、毒素等) 物化条件(pH、氧化还原势等)不合适
常规活性污泥法一般利用静止期的微生物。
4. 衰亡期
特点: 细菌开始利用自身的储藏物质作为养料,进行内源呼吸 (自溶),发生自溶的菌生长曲线表现为向下跌落的趋 势。 细胞死亡数增加,死亡数大大超过新增殖的细胞数,群 体中的活菌数目急剧下降,出现“负生长”。 细胞内颗粒更明显,细胞出现多形态、畸形或衰退形, 芽孢开始释放。
特点:微生物始终以最高速 率进行生长,并可在允许范 围内控制不同的菌体密度; 但工艺复杂,烦琐。
出 光源 水
新鲜培养基
流速控制阀
反 馈 控 制
光电池
使用范围:用于生产大量菌体、 生产与菌体生长相平行的某些代 谢产物,如乳酸、乙醇等。
恒化连续培养
概念:以恒定流速使营养物质浓 度恒定而保持细菌生长速率恒定的方 法。 原理:通过控制某一种营养物浓度 (如碳、氮源、生长因子等) ,使 其始终成为生长限制因子,而达到控 制培养液流速保持不变,并使微生物 始终在低于其最高生长速率条件下进 行生长繁殖。 特点:维持营养成分的亚适量,控
3. 静止期
(稳定期,恒定期)
特点:
整个培养物中新增殖的细胞数与老细胞的死亡数处于动态平 衡,此时生长速度逐渐趋向零,培养物中的细胞数目达到最高 水平;
细胞分裂速度下降,开始积累内含物,大多数芽孢细菌也在此 阶段形成芽孢 ;
是发酵过程积累代谢产物的重要阶段,某些放线菌抗生素的大 量形成也在此时期。
第五章 微生物的生长繁殖 与生存因子
第一节 微生物的生长繁殖
一、微生物生长繁殖的概念
生长——微生物细胞吸收营养物质,进行新陈代 谢,当同化作用>异化作用时,生命个体的重量 和体积不断增大的过程。
繁殖——生命个体生长到一定阶段,通过特定方 式产生新的生命个体,即引起生命个体数量增加 的生物学过程。
每个平板上的菌落数目合适(30-300个),便于准 确计数
膜过滤培养法
当样品中菌数很低时,可以将一定体积的湖水、海水 或饮用水等样品通过膜过滤器,然后将将膜转到相应 的培养基上进行培养,对形成的菌落进行统计。
三、 研究微生物生长的方法
(一)分批培养
将少 量微生物 一次接种 于一定容 积的培养 基中生长 培养,最 后一次性 收获。
控制连续培养的方法主要有:
恒浊连续培养
恒化连续培养
速,使培养液浊度保持恒定 的连续培养方法。
原理:通过调节新鲜培养基 流入的速度和培养物流出的 速度来维持菌浓度不变,即浊 度不变。主要采用恒浊器 (光电控制系统测定培养器 内微生物的生长密度),当 浊度高时,使新鲜培养基的 流速加快,浊度降低,则减 慢培养基的流速。
在实际工作中如接种菌种以启动新的水处理设 施,投加新鲜污泥时,接种的细菌不习惯于新环 境,会出现或长或短的停滞期,停滞期的出现会 增加操作时间,降低工作效率。
采用处于高效菌群对数期的菌种、增大接种量、 尽量保持接种前后所处的培养介质和条件一致等 方法来缩短或消除停滞期。
2. 对数期(log phase)
影响停滞期长短的因素
菌种 :繁殖速度较快的菌种的停滞期一般较短;
接种群体菌龄:用对数生长期的菌种接种时,其停滞期 较短,甚至检查不到停滞期;
接种量:一般来说,接种量增大可缩短甚至消除停滞期 (发酵工业上一般采用1/10的接种量);
培养基成分:在营养成分丰富的天然培养基上生长的停 滞期比在合成培养基上生长时短;接种后培养基成分有 较大变化时,会使停滞期加长,所以发酵工业上尽量使 发酵培养基的成分与种子培养基接近。
发育——从生长到繁殖,是生物的构造和机能从 简单到复杂、从量变到质变的发展变化过程,这 一过程称为发育。
个体生长——微生物细胞个体吸收营养物质,进行新陈代 谢,原生质与细胞组分的增加为个体生长。
群体生长——群体中个体数目的增加。可以用重量、体积、 密度或浓度来衡量。
由于微生物的个体极小,所以常用群体生长来反映个体生长的状况
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