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微生物的生長與繁殖

一、微生物的生長和繁殖

  微生物在適宜的環境條件下,不斷地吸收營養物質,并按照自己的代謝方式進行代謝活動,如果同化作用大于異化作用,則細胞質的量不斷增加,體積得以加大,于是表現為生長。簡單地說,生長就是有機體的細胞組分與結構在量方面的增加。

  單細胞微生物如細菌,生長往往伴隨著細胞數目的增加。當細胞增長到一定程度時,就以二分裂方式,形成兩個基本相似的子細胞,子細胞又重復以上過程。在單細胞微生物中,由于細胞分裂而引起的個體數目的增加,稱為繁殖。在一般情況下,當環境條件適合,生長與繁殖始終是交替進行的。從生長到繁殖是一個由量變到質變的過程,這個過程就是發育。(附圖是大腸桿菌 E.coli.的分裂繁殖,可是費了俺好大的勁。^-^)

  微生物處于一定的物理、化學條件下,生長發育正常,繁殖速率也高;如果某一或某些環境條件發生改變,并超出了生物可以適應的范圍時,就會對機體產生抑制乃至殺滅作用。

二、細菌純培養的群體生長規律

  大多數細菌的繁殖速度都很快,大腸桿菌在適宜條件下,每20分鐘左右便可分裂一次,如果始終保持這樣的繁殖速度,一個細菌在48小時內,其子代群體將達到無法想象的數量。然而,實際情況并非如此。

  將少量單細胞純培養接種到一恒定容積的新鮮液體培養基中,在適宜的條件下培養,定時取樣測定其細菌含量,可以看到以下現象:開始有一短暫時間,細菌數量并不增加,隨之細菌數目增加很快,既而細菌數又趨穩定,最后逐漸下降。如果以培養時間為橫坐標,以細菌數目的對數或生長速度為縱坐標作圖,可以得到一條曲線,稱為繁殖曲線,通常又稱為生長曲線。生長曲線代表了細菌在新的適宜的環境中生長繁殖直至衰老死亡全過程的動態變化。根據細菌生長繁殖速率的不同,可將生長曲線大致分為延遲期、對數期、穩定期和衰亡期四個階段。

  (1)延遲期:少量細菌接種到新鮮培養基后,一般不立即進行繁殖,生長速度近于零。因此在開始一段時間,細菌數幾乎保持不變,甚至稍有減少。這段時間被稱為延遲期,又稱為遲緩期、調整期或滯留適應期。處于延遲期細菌細胞的特點是分裂遲緩、代謝活躍。延遲期的長短與菌種、種齡、接種量和培養基成分有關。

  (2)對數期:對數期又稱指數期。這一階段突出特點是細菌數以幾何級數增加,代時穩定,細菌數目的增加與原生質總量的增加,與菌液混濁度的增加均呈正相關性。

  (3)穩定期:又稱恒定期或最高生長期。處于穩定期的微生物,新增殖的細胞數與老細胞的死亡數幾乎相等,整個培養物中二者處于動態平衡,此時生長速度又逐漸趨向零。

  穩定期的細胞內開始積累貯藏物,如肝糖、異染顆粒、脂肪粒等,大多數芽孢細菌也在此階段形成芽孢。如果為了獲得大量菌體,就應在此階段收獲,因這時細胞總數最高;這一時期也是發酵過程積累代謝產物的重要階段,某些放線菌抗生素的大量形成也在此時期。

  (4)衰亡期:穩定期后如再繼續培養,細菌死亡率逐漸增加,以致死亡數大大超過新生數,群體中活菌數目急劇下降,出現了“負生長”,此階段叫衰亡期。





圖2:細菌生長的典型曲線

(Ⅰ.延遲期, Ⅱ.對數期, Ⅲ.穩定期, Ⅳ.衰亡期)


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