第六章 微生物的生长繁殖及控制.ppt

DNA复制特点为连续复制。即DNA双向连续复制，母细胞分裂前完成了子代DNA的复制，并开始了下一子代（孙代）DNA的复制。 DNA的复制起点附着在质膜上（间体），随着膜的生长和细胞的分裂，两个基因组DNA分离到两个子细胞中。 有荧光的区域：原有细胞壁；无荧光的区域：新 合成的细胞壁。 细胞生长过程中，新合成的肽聚糖在细胞壁多位点插入，新老细胞壁呈间隔分布，如杆菌。 在酶的作用下，新合成的肽聚糖分子通过共价键与旧肽聚糖分子（引物）相连而插入细胞壁。 细菌染色体DNA和其它结构复制完成后，即进入分裂期，此时在细菌长轴中央位置质膜内陷，细胞壁插入，横隔壁向心生长，在中心会合，将一个细菌分裂成二个大小相等的子细菌。 在微生物培养过程中，培养基一次加入，不 予补充，不予更换的微生物培养过程。 把少量细菌纯培养接种到液体培养基中单批培 养，定时测定细菌数目的变化，以细菌数目的 对数为纵坐标，以培养时间为横坐标，所作出 的一条反映细菌在整个培养期间菌数变化规律 的曲线。 指少量微生物接入新鲜培养液后，开始培养 的一段时间内细胞数目不增加的时期。 即种子处在生长曲线哪一个阶段。以对数期 种子接种，延滞期短；以延滞期或衰亡期种 子接种，延滞期就长；以稳定期的“种子”接 种，则延滞期居中。 接种到营养丰富的天然培养基中的微生物延 滞期短；接种到营养单调的组合培养基中的 微生物延滞期长。 科研和生产中，延滞期会延长生产周期，但 它又是细菌培养中不可缺少的准备阶段，所 以只能尽量缩短。 生长曲线中，紧随延滞期后，细菌细胞以几 何级数速率分裂增长的时期。 对数生长期后，微生物生长速率降至零（细 菌分裂增加的数量等于细菌死亡的数量）的 时期。稳定期的微生物数量最大并维持稳定 稳定期后，由于营养物质的耗尽和有毒代谢 产物的大量积累，使微生物死亡速度逐步增 加，活菌数量减少（负增长）的时期。 微生物在同时含有速效C源（或N源）和迟效C源（或N源）的培养基中生长时，首先会利用速效C源（或N源）进行生长，直到该速效C源（或N源）耗尽，然后经过短暂的停滞后，再利用迟效C源（或N源）重新开始生长。这种两相生长称为二次生长。 数学模型指利用数学语言（数学公式）来描 述客观事物的运动规律。数学模型的建立使 相关研究由定性走向定量，并可通过纯数学 过程帮助人们认识隐藏于事物内部的一些规 律性的东西。 微生物生长过程中，在实际条件下（典型生长曲线）达到对数生长期所需时间与理想条件（即无延滞期）下达到对数生长期所需时间之差。 比生长速率与微生物生长基质的浓度密切相 关，一般用莫诺（Monod）经验公式表示比 生长速率与生长基质浓度间的关系。 当基质浓度很高时，Ks可忽略不计，Ks+S= S 此时，μ=μm ，细菌以最大比生长速率生长，对数生长期即属于此。 当基质浓度很低时，Ks+S＝Ks，则μ=（μm · S ／Ks），比生长速率与基质浓度成正比，基质浓度变化引起比生长速率迅速变化。 在某一时间里，通过培养所获得的微生物总 量与原接种量之差值。 微生物总生长量与获得这总生长量所消耗的 基质总量之比。 在细菌群体的不同个体间，生长和分裂往往不同步（随机培养），能够使群体中不同步的细胞转变成能同时进行生长或分裂的群体细胞的培养方法称为同步培养。 同步培养物常被用来研究在单个细胞上难以研究的生理与遗传等特性。 同步培养物常作为工业发酵的种子。 由于细菌生长和分裂对环境因子要求不同， 可通过环境条件的交替改变来诱导整个群体 同步，如变换温度、光线或对处于稳定期的 培养物添加新鲜培养基等。 根据微生物细胞在不同生长阶段体积与质量的 不同，或它们与某种材料结合能力的不同，从 不同步细菌群体中选择出同步群体。 将不同步的培养物悬浮在具有不同梯度的糖溶液里（该细菌不能利用的糖），通过密度-梯度离心将不同细胞分布成不同的细胞带，则每一细胞带的细胞大致是处于同一生长期的细胞，分别将它们取出进行培养，即可获得同步细胞。 将菌悬液通过垫有硝酸纤维素滤膜的过滤器，然后倒转滤膜，再将培养基流过滤器，以洗去未结合的细菌，然后将滤器放入适宜条件下培养一段时间，其后仍将培养基流过滤器，这时新分裂产生的细菌被洗下，分部收集并通过培养获得同步细胞。 应注意的是：进行同步生长的群体不会无限 度地保持同步生长，会逐渐地转变为随机生 长的群体。 将不同步的细胞培养物通过孔径大小不同微孔滤器，从而将大小不同的细胞分开，分别将滤液中的细胞取出进行培养，获得同步细胞。 使微生物能够以恒定的比生长速率（≦μm）连续生长，借以获得大量的菌体或代谢产物的培养方法。 一方面，以一定速度连续流进新鲜培养基，并立即搅拌均匀；另一方面，利用溢流的方式，以同样的流速不断流出培养物。