微生物学第5章生长与繁殖知识课件.ppt

第五章微生物生长繁殖及其控制MicrobialGrowth，ReproductionandControl第一节微生物的生长与繁殖微生物的个体生长和群体生长（一）、细菌纯培养生长曲线细菌纯培养生长曲线图细菌生长曲线的分期1.滞留适应期（Lagphase）延滞期所维持时间的长短，因微生物种或菌株和培养条件的不同而异，实践已知延滞期可从几分钟到几小时、几天，甚至几个月不等；如大肠杆菌的延滞期就比分枝杆菌短得多。同一种或菌株，接种用的纯培养物所处的生长发育时期不同，延滞期的长短也不一样。如接种用的菌种都处于生理活跃时期，接种量适当加大，营养和环境条件适宜，延滞期将显著缩短，甚至直接进入对数生长期。在微生物发酵工业中，如果有较长的延迟期，则会导致发酵设备的利用率降低、能水耗增加、产品生产成本上升，最终造成劳动生产力低下与经济效益下降。只有缩短延滞期才有可能缩短发酵周期，提高经济效益。因此深入了解延滞期的形成机制，可为缩短或延长延滞期提供指导实践的理论基础，这对于工业、农业、医学、环境微生物学及其应用等均有极为重要的意义。因此，在微生物应用实践中，通常可采取用处于快速生长繁殖中的健壮菌种细胞接种、适当增加接种量、采用营养丰富的培养基、培养种子与下一步培养用的两种培养基的营养养成分以及培养的其它理化条件尽可能保持一致等措施，可以有效地缩短延滞期。2.对数期（Logphase）处于对数生长期的细胞，由于代谢旺盛，生长迅速，代时稳定，个体形态、化学组成和生理特性等均较一致，因此，在微生物发酵生产中，常用对数期的菌体作种子，它可以缩短延迟期，从而缩短发酵周期，提高劳动生产率与经济效益。
对数生长期的细胞也是研究微生物生长代谢与遗传调控等生物学基本特性的极好材料。3.稳定期（Stationaryphase）特点：
1）生长速度为零，新生=死亡，达到动态平衡；
2）活菌数的总量达到最大值；
3）胞内的储藏物开始形成（如肝糖粒、脂肪粒等）；
4）某些芽孢菌的芽孢开始形成；
5）某些细菌过量积累次级代谢产物，如抗生素、维生素等。

稳定生长期时活菌数达到最高水平，如果为了获得大量活菌体，就应在此阶段收获。在稳定期，代谢产物的积累开始增多，逐渐趋向高峰。某些产抗生素的微生物，在稳定期后期时大量形成抗生素。
稳定期的长短与菌种和外界环境条件有关。生产上常常通过补料，调节pH，调整温度等措施来延长稳定生长期，以积累更多的代谢产物。
一个达到稳定生长期的微生物群体，由于生长环境的继续恶化和营养物质的短缺，群体中细胞死亡率逐渐上升，以致死亡菌数逐渐超过新生菌数，群体中活菌数下降，曲线下滑。
衰亡期特点：1）细菌代谢活性降低；2）细菌衰老并出现自溶；3）许多胞内的代谢产物和胞内酶向外释放等,如氨基酸、转化酶、外肽酶或抗生素等。4）菌体细胞呈现多种形态，有时产生畸形，细胞大小悬殊；有些革兰氏染色反应阳性菌此时会变成阴性反应.微生物的生长曲线，反映一种微生物在一定的生活环境中(如试管、摇瓶、发酵罐)生长繁殖和死亡的规律。它既可作为营养物和环境因素对生长繁殖影响的理论研究指标，也可用为调控微生物生长代谢的依据，以指导微生物生产实践。

根据发酵目的的不同，确定在微生物发酵的不同时期进行收获。微生物生长曲线可以用于指导微生物发酵工程中的工艺条件优化以获得最大的经济效益。第二节微生物的培养与生长量测定一、微生物纯培养技术获得纯培养的技术富集培养二元培养二、分批培养与连续培养（一）分批培养（二）、连续培养连续培养方式恒化器法(Chemostat)：
指控制恒定的流速，使由于细菌生长而耗去的营养物质及时得到补充，培养基中营养物浓度基本恒定，从而保持细菌的恒定生长速率。

恒化连续培养往往控制微生物在低于最高生长速率的条件下生长繁殖。恒化连续培养在研究微生物利用某种底物进行代谢的规律方面被广泛采用。因此，它是微生物营养、生长、繁殖、代谢和基因表达与调控等基础与应用基础研究的重要技术手段。补料分批培养或半连续培养
无论是基础研究还是在发酵工业生产实践中，为了达到某种特殊目的或提高培养效率，常常采取两种方法加以综合的培养方式。既不是严格意义的分批培养方式，也不是严格意义的连续培养方式，一般称之为补料分批培养或半连续培养。

如在金霉素、四环素等抗生素发酵生产中，在细胞群体生长进入稳定期，抗生素开始大量合成时进行补料，适当增加发酵液中合成四环类抗生素的底物量和维持细胞生存所需要的低微浓度的营养物，使细胞在非生长繁殖状态下合成抗生素的持续时间延长，从而达到提高单位发酵液中抗生素总量（效价）之目的。

半连续发酵方式在当代发酵工业上应用最为广泛。分批培养与连续培养的比较三、同步培养获得微生物同步生长的方法四、微生物生长量的测定1.直接计数法（全数法）2.间接计数法（活菌计数法）3.测定细胞物