国家级精品课程浙江大学微生物学第五章微生物的生长和环境条件1.ppt

微生物学Microbiology第 五 章 微生物的生长和环境条件 第 一 节 微 生 物 的 生 长 Microbial Growth 一、 微生物的生长与繁殖 微生物生长(Growth) 细胞物质有规律地、不可逆增加的生物过程。 微生物繁殖(Reproduction) 微生物生长到一定阶段由于细胞内各种细胞结构的复杂和重建导致产生新的生命个体，即引起生命个体数量增加的整个生物学过程。 微生物的个体生长和群体生长 个体生长：一个微生物个体应具备生长和繁殖的全能性。单细胞微生物如细菌、酵母菌等，一个细胞就是一个个体。单细胞微生物的生长即使细胞的增大，但这种过程 在适宜的环境中，一种微生物如大肠杆菌（E.coli），从一个个体（细胞）出发，通过生长与繁殖，逐渐形成细胞总生物质量(biomass)与数量相应增加的群体，这种现象与过程称为群体生长。群体生长是微生物个体生长与个体繁殖持续交替进行所导致的结果。因此，群体生长是以微生物的个体生长与繁殖为基础的 细 菌 繁 殖 过 程 1、细菌的个体生长与繁殖 单细胞原核微生物持续生长直至分裂成两个新的细胞，这个过程称为二等分裂。杆状细菌如大肠杆菌在培养过程中，能观察到细胞延长至大约为细胞最小长度的2倍时，处于细胞中间部位的细胞膜和细胞壁从两个相反的方向向内延伸，逐渐形成一个隔膜，直至2个子细胞被分割开，最终分裂形成2个子细胞。 2、细菌拟核DNA 的复制与分离 细菌的拟核（nucleoid）即染色体（bacterial chromosome）是一环形双链DNA分子。细菌细胞在生长过程中，其双链环形DNA分子在一个特定位置上起始复制，该位置称为复制原点，也称复制起点。复制原点是一约由300个碱基组成的特异序列，它能被特异的起始蛋白所识别；DNA复制从原点开始，向两个相反的方向延伸，最终形成两个子染色体DNA分子。在细胞分裂形成的两个子代细胞中，分别含有一个遗传信息完整的拟核 。 （二）、微生物的群体生长规律 对微生物群体生长的研究表明，微生物的群体生长规律因其种类不同而异，单细胞微生物与多细胞微生物的群体生长表现出不同的生长动力学特性。但就单细胞微生物来说，在特定的环境中，不同种的微生物表现出趋势相近的生长动力学规律。 单细胞微生物生长数量变化 细菌的群体生长 （三)、微生物生长量的测定 直接计数法（全数法） 间接计数法（活菌计数法） 测定细胞物质量 1.直接计数法（全数法） 计数器计数法： 血球计数板 细菌计数板 涂片染色计数法 比浊法 2.间接计数法（活菌计数法） 平板菌落计数法 液体稀释培养测数（Most Probable Number method, MPN） 薄膜过滤计数法 3.测定细胞物质量 干重法 含氮量测定法 DNA测定法 其他生理指标测定法： 二、纯培养技术 纯培养(Pure culture) 微生物学中将在实验室条件下从一个细胞或一种细胞群繁殖得到的后代称为纯培养。 获 得 纯 培 养 的 技 术 稀释平板分离法 平皿划线分离法 单细胞挑取法 利用选择性培养基分离法 富集培养 二元培养：是纯培养的一种特殊形式，主要用于分离寄生微生物的方法。 共培养(Coculture) 三、细菌纯培养生长曲线 概念： 将某种单细胞微生物少量接种到恒定容积的液体培养基中培养，定时取样分析。以菌数的对数为纵坐标，生长时间为横坐标作图而的得到的生长曲线。 单细胞纯培养的生长曲线 细菌纯培养生长曲线图 1.滞留适应期（Lag phase） 细菌数量不增加或增加很少，代谢活跃； 细胞内RNA，尤其是rRNA的含量很高，细胞的嗜碱性强； 细胞体积增大，拉长； 细胞内的代谢活力强，特别是合成一些必需的酶类； 抗性有所降低，对不良环境因素表现很敏感。 代时最短，生长速度最快； 细胞稳定（平衡）生长：细胞内各种物质按比例生长，菌体成分均匀； 酶活性高，代谢稳定，菌体大小基本一致。 生长速度为零，新生=死亡，达到动态平衡； 活菌数总量达到最大值； 胞内储藏物开始形成（肝糖粒、脂肪粒等）； 某些芽孢菌芽孢始形成； 某些细菌过量积累次级代谢产物，如抗生素、维生素等。 生长速率负增长； 细胞形态多样，出现畸形，形成衰退型； 蛋白水解酶活跃，出现细胞自溶现象； 芽孢细菌芽孢大量释放。 四、连续培养 连续培养方式 恒浊器法(Turbidostat) 不断调节流速而使细菌培养液保持恒定的连续培养方法；主要用于获得大量菌体或与菌体相平行的代谢产物。 恒化器法(Chemostat) 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。 分批培养与连续