微生物的生长繁殖及其控制.doc

第八章微生物的生长繁殖及其控制
重点与难点剖析

一、微生物生长繁殖的概念
微生物的生长是指细胞物质有规律地、不可逆增加，导致个体体积扩大的生物学过程。当细胞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即繁殖。在高等生物里这两个过程可以明显分开，但对低等特别是单细胞的微生物，由于细胞小，这两个过程紧密联系、很难划分，因此，微生物的生长繁殖，一般指群体生长，这一点与研究动物、植物有所不同。
细菌一般没有有性繁殖，多采用二分裂方式。
真菌除了进行无性繁殖，产生大量孢子如分生孢子、节孢子、厚垣孢子、孢囊孢子等外，还能进行有性繁殖，产生有性孢子如卵孢子、接合孢子、孢囊孢子等。
二、微生物生长的测定
微生物生长：单位时间里微生物数量或生物量（Biomass）的变化
个体计数
微生物生长的测定：群体重量测定
群体生理指标测定
（一）以数量变化对微生物生长情况进行测定
通常用来测定细菌、酵母菌等单细胞微生物的生长或样品中所含微生物个体的数量（细菌、孢子、酵母菌）。
1、培养平板计数法
样品充分混匀后，取一定量的稀释液涂布或倾注在平板上，进行培养，统计平板上长出的菌落数。注意：
同一稀释度三个以上重复,取平均值；
每个平板上的菌落数目合适，便于准确计数；
一个菌落可能是多个细胞一起形成，所以在科研中一般用菌落形成单位（colonyformingunits，CFU）来表示，而不是直接表示为细胞数。
2、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，然后将膜转到相应的培养基上进行培养，对形成的菌落进行统计。
3、Themostprobablenumbermethod（液体稀释法）
1）未知样品进行十倍稀释；
2）取三个连续的稀释度平行接种多支试管并培养；
3）长菌的为阳性，未长菌的为阴性；
4）查表推算出样品中的微生物数目；
4、显微镜直接计数法
采用细菌计数板或血球计数板，在显微镜下对微生物数量进行直接计数，计算一定容积里样品中微生物的总数量。
缺点：不能区分死菌与活菌；不适于对运动细菌的计数；需要相对高的细菌浓度；个体小的细菌在显微镜下难以观察；
（二）以生物量为指标测定微生物的生长
1、比浊法
在一定波长下，测定菌悬液的光密度，以光密度(opticaldensity,即O.D.)表示菌量。多应用于单细胞微生物的培养。
2、重量法
以干重、湿重直接衡量微生物群体的生物量。或通过样品中蛋白质、核酸含量的测定间接推算微生物群体的生物量；
该方法适合于测定多细胞及丝状真菌生长情况的有效方法。
3、生理指标法
微生物的生理指标，如呼吸强度，耗氧量、酶活性、生物热等与其群体的规模成正相关。
样品中微生物数量多或生长旺盛，这些指标愈明显，因此可以借助特定的仪器如瓦勃氏呼吸仪、微量量热计等设备来测定相应的指标。
三、生长曲线(GrowthCurve)：
细菌接种到定量的液体培养基中，定时取样测定细胞数量，以培养时间为横座标，以菌数为纵座标作图，得到的一条反映细菌在整个培养期间菌数变化规律的曲线。一条典型的生长曲线可以分为：迟缓期，对数期，稳定期和衰亡期四个生长时期。
延缓期（LagPhase）:
将少量菌种接入新鲜培养基后，在开始一段时间内菌数不立即增加，或增加很少，生长速度接近于零，该时期又称延迟期、适应期。
迟缓期出现的原因：
微生物接种到一个新环境，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。为产生诱导酶或合成中间代谢产物，就需要一段适应期。迟缓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。
在生产实践中缩短迟缓期的常用手段
(1)通过遗传学方法改变种的遗传特性使迟缓期缩短；
(2)利用对数生长期的细胞作为种子；
(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、指数生长期(exponentialphase)：
以最大的速率生长和分裂，细菌数量呈对数增加，细菌内各成分按比例有规律地增加，表现为平衡生长。
对数生长期的细菌个体形态、化学组成和生理特性等均较一致，代谢旺盛、生长迅速、代时稳定，所以是研究微生物基本代谢的良好材料。它也常在生产上用作种子，使微生物发酵的迟缓期缩短，提高经济效益。
几个重要的生长参数：
代时(Generationtime)通常以G表示，是指在细菌个体生长里，每个细菌分裂繁殖一代所需的时间为代时，在群体生长里细菌数量增加一倍所需的时间称为倍增时间（Doublingtime）。
Nt=N0X2n

繁殖一代所需的时间：
t1–t00.639
G=——————=—————
nμ
μ：比生长速率：单位时间内生长的速度。
纳米细菌（nanobacteria）