微生物的生长繁殖

第二节微生物的生长与繁殖微生物生长繁殖的条件不同微生物个体的繁殖方式群体生长繁殖的规律生长、繁殖的概念生长&繁殖生长：指个体的长大，是细菌总重量增长的过程，量变的过程。繁殖：指微生物个体数目的增加，是一个产生新的生命个体的质变过程。随着群体中各个个体的进一步生长、繁殖，就引起了这一群体的生长。生长和繁殖速度快是微生物的特征之一。微生物生长繁殖所需条件1、充足的营养物质2、适宜的酸碱度3、适宜的温度4、气体微生物生长所需气体主要是O2和CO2，还有少量N2。充足的营养物质水碳源氮源无机盐生长因子适宜的酸碱度（PH）微生物生长的PH范围总体来说，微生物生长2﹤PH﹤9，少数例外，绝大多数在5-9。每种微生物有适合自己生长的PH三基点值，例如：大肠杆菌：最低PH是3；最适6-8；最高9.5。适宜的酸碱度（PH）碱性微生物（多数细菌、放线菌。）喜欢偏酸的环境，细菌：7-7.5.霍乱弧菌8.0-9.2嗜酸微生物（多数真菌和酵母菌）适合偏酸环境，霉菌：最适PH4.0-5.8；酵母菌：3.8-6.0.耐碱微生物PH﹥9可以生活脱氮硫杆菌PH11下可以生活。耐酸微生物PH﹤4可生活氧化硫杆菌PH1下可以生活适宜的酸碱度（PH）PH的作用机理PH能影响细胞膜的电荷，从而影响营养物质的吸收PH能影响代谢过程中酶的活性，从而影响微生物的生命活动。生产中的应用消毒防腐：如醋酸可杀死沙门氏菌，大肠杆菌等。适宜的温度微生物生长有一定的温度范围。微生物生长的最适温度因种类而不同。微生物生长的三基点温度最低生长温度：微生物能进行生长繁殖的最低温度界限。此范围上能生长但生长很慢，低于此温度则生长受到抑制甚至死亡，一般-10℃—-5℃，极端-30℃。最高生长温度：微生物能进行生长繁殖的最高温度界限。此范围上能生长但生长很慢，高于此温度则易于衰老和死亡，一般80℃—95℃，极端105℃-150℃。最适生长温度：微生物生长速率最高的温度。最适生长温度不等于积累代谢产物最高的培养温度。例：乳酸链球菌生长的最适温度为34℃，发酵产酸的最快温度为30℃.按微生物生长温度范围分类低温型微生物（嗜冷菌）最适温度10-20℃，分布于地球两极的水域、土壤，海洋或冷藏的场所中。嗜温型微生物（嗜温菌）最适温度30-37℃，绝大多数微生物，病原菌。高温型微生物（嗜热菌）最适温度50-60℃气体（O2、CO2、少量N2）专性需氧菌必须有氧才能生存，如：结核杆菌、霍乱弧菌微需氧菌在低氧压（5%-6%）生长最好，高于10%抑制生长。如：空肠弯曲菌、幽门螺杆菌专性厌氧菌只能在无氧条件下生存，如：破伤风梭菌、脆弱类杆菌。兼性厌氧菌有氧无氧均可生存如：大多数病原菌气体（O2、CO2、少量N2）CO2对细菌生长也很重要。大部分细菌在新陈代谢过程中产生的CO2已经可以满足需要。有些细菌在初分离时需要人工供给5%-10%的CO2才能生长良好。不同微生物生长繁殖的方式种类繁殖方式细菌、支原体、立克次氏体、螺旋体、衣原体的始体二分裂方式进行繁殖酵母菌具无性繁殖和有性繁殖，以无性繁殖为主丝状真菌繁殖主要通过菌丝断裂，形成各种无性孢子进行无性和有性繁殖，以无性繁殖为主放线菌多以无性的分生孢子进行繁殖，分生孢子主要通过细菌内横隔分裂的方式形成。病毒增殖群体生长繁殖规律单细胞微生物的生长曲线丝状真菌的生长曲线病毒的复制周期细菌的生长曲线培养时间为横坐标活菌数的对数值为纵坐标反映微生物从生长到死亡的一般生长繁殖规律迟缓期对数期稳定期衰亡期细菌生长迟缓期迟缓期是菌种被接种于培养基后适应新环境的最初阶段。处于该阶段的细菌，代谢活跃，体积增大，胞质内蓄积了足够量的酶、辅酶和中间产物，但不分裂，菌数不增加。迟缓期长短因细菌种类、菌龄和接种前后培养基成分的差异等因素有关，一般1-4小时。迟缓期在生产中的应用为提高生产效率，发酵工业常采用缩短迟缓期的方法：以对数期的菌体作种子菌；适当增大接种量；采用营养丰富的天然培养基。细菌的对数生长期指在培养后8-18小时阶段。该阶段细菌生长迅速，细胞每分裂一次的代时短，进行平衡生长，菌体内酶系活跃，代谢旺盛，呈几何级数增加，在生长曲线图上活菌数量呈直线上升，达到顶峰。该期细菌的形态、染色性、生理活动较典型，群体的形态与生理特征最一致，对外界因素作用比较敏感。对数生长期在生产中的应用1、此时期是生产上用于接种的最佳菌龄。2、发酵工业应尽量延长该期，以达到较高菌体密度。3、生理代谢及遗传研究的最佳时期。4、观察研究细菌的性状均应选用该期细菌，可获得准确结果。细菌的稳定期由于对数期细菌大量增殖，使营养物质消耗，酸、醇、毒素或过氧化氢等有害代谢产物累积，PH、氧化还原电势等环境条件改变，细菌繁殖速度下降。此期细菌的繁殖数与死亡数大致平衡。细菌形态和生理性状常有改变格兰阳性菌染色性变成阴性细菌芽孢形成合成较多代谢产物稳定期在生产中的应用发酵生产产物形成的重要时期（抗生素、氨基酸等）。产物达到最高，生产上应尽量通过补充营养物质、调节温度和PH等措施来延长此期，提高产量。活细胞数目稳定，是计数细菌最大生长量的最佳时期。衰亡期生长环境不利于微生物生长，细胞分解代谢大于合成代谢，导致菌体死亡，出现“负增长”；细胞形态显著改变，产生膨大、不规则的多样性退化形态。有的细胞内多液泡；有的微生物因蛋白水解酶活力增强而自溶；有的产生抗生素等次级代谢产物；有的产生芽孢释放。细菌生长曲线只有在体外人工培养的条件下才能观察的到。反应细菌在液体培养基中的动态变化，也受培养基成分、PH、培养温度、菌种菌龄及菌量等因素影响。自然条件下受多种环境因素和机体免疫因素影响和制约，情况复杂，不可能存在上述典型的生长曲线。丝状真菌的生长曲线丝状真菌的纯培养采用孢子接种在液体培养基中震荡培养或深层通气加搅拌培养菌丝体通过断裂繁殖丝状真菌的生长曲线时间为横坐标，菌丝干重为纵坐标停滞期迅速生长期衰亡期丝状真菌的停滞期造成生长停滞的原因：一是孢子萌发前真正的停滞状态，一是生长已经开始但还无法测定。迅速生长期迅速生长期菌丝体干重迅速增加，其干重的立方根与时间呈直线关系。与单细胞微生物不同，菌丝不以几何级数增加，故没有对数生长期。生长主要表现在菌丝尖端的伸长和出现分支、断裂等，此时期菌体迅速利用碳、氮、磷等，呼吸强度达到高峰，有些代谢产物开始积累。衰亡期菌丝体干重下降，到一定时期不再变化。大多数次级代谢产物在此期合成，多数细胞出现大的空泡。有些菌丝体会发生自溶。病毒的复制周期病毒以自我复制方式进行繁殖。自我复制:病毒以基因组为模板，在DNA聚合酶或RNA聚合酶以及其他必要因素作用下，经过复杂的生化合成过程，复制出子代病毒的基因组，病毒的基因组则以转录、翻译过程，合成大量的病毒结构蛋白质并装配成完整的病毒颗粒，以出芽或细胞裂解方式释放到细胞外，在感染其他细胞。这种增殖方式即为自我复制。病毒在易感细胞中的复制步骤包括：吸附、穿入、脱壳、生物合成、组装、成熟和释放等。病毒完成一个复制周期约10小时。小结微生物生长繁殖的条件个体生长繁殖的特点群体生长繁殖规律单细胞微生物的生长曲线丝状真菌的生长曲线病毒的复制周期