微生物的生长繁殖与生长因子

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1、第五章微生物的生长繁殖与生存因子一、微生物生长繁殖的概念细菌两次细胞分裂之间的时间称为世代时间。在一定培养条件下，世代时间是一定的。如果营养成分不同，世代时间不同。不同种的微生物，世代时间不同。原核微生物的繁殖速度比真核快，专性厌氧菌的世代时间多数比好氧菌的长。生长生物个体由小到大的增长，即表现为细胞组分与结构在量方面的增加繁殖指生物个体数目的增加第一节微生物的生长繁殖一、研究微生物生长的方法微生物生长分个体生长和群体生长。培养方法有分批培养和连续培养。（一）分批培养分批培养是在一个封闭的、有一定体积的液体培养

2、基的容器中接种少量细菌在特定条件下进行培养。在分批培养中微生物只完成一次生长循环。细菌的生长曲线：将少量细菌接种到一定体积的新鲜液体培养基中进行分批培养，定时取样，以细菌数目的对数为纵坐标，培养时间为横坐标，可绘制出细菌的生长曲线。停滞期生长曲线可分：对数期静止期衰亡期1、停滞期（迟滞期或适应期）（lagphase）:将细菌接种到某一培养基后，细菌并不立即繁殖而是经过一段适应期才能生长繁殖。调整适应表现在合成多种酶、完善体内的酶系统及其他细胞成分。特点：（1）细胞质均匀（2）代谢活力强（3）蛋白质和RNA含量增加

3、（4）体积显著增加，许多杆菌可长成长丝状（5）形成诱导酶的能力强（6）对环境变化敏感影响因素：（1）接种量。接种量大，停滞期可缩短（2）菌龄。菌种年轻，对数生长期接种，停滞期可能很短甚至不明显（3）营养。如果种子培养基与新接种的培养基成分相同，则对菌生长有利。从丰富培养基转入贫营养基，停滞时间拉长，反之减少；（4）菌种特性。大肠杆菌停滞期长，分枝杆菌长2、对数期（指数期）logphase细菌生长速度达到最大，数量以几何级数增加。特点：（1）细菌迅速分裂，菌数按几何级数增加；（2）世代时间最短，而且恒定；（3）生长

4、速度最高而且恒定；（4）代谢活力强无死亡；（5）菌体整齐，体积恢复到原来大小；（6）对环境敏感，生理性状及菌体成分较一致世代时间的计算：x2=x1·2n以对数表示：lgx2=lgx1+nlg2生长速率常数平均世代时间影响因素：（1）温度。在适温范围内，每增加10℃，生长速度提高1倍；（2）营养；（3）氧气。好氧菌若能供给充足的氧，可能使对数期延长。3、静止期stationaryphase由于营养消耗，供应不足及代谢产物的积累，这时一部分菌死亡，细菌进入静止期。静止期到来的原因主要是：①营养物尤其是生长限制因子的耗

5、尽；②营养物的比例失调，例如C／N比值不合适等；③酸、醇、毒素或H2O2等有害代谢产物的累积；④pH、氧化还原势等物化条件越来越不适宜。特点：（1）菌数达到最高峰；（2）活菌数达到动态平衡；（3）生长速率为零；（4）开始积累贮存物质影响因素：（1）前期主要是营养，补充营养可延长静止期；（2）后期主要是代谢产物的积累；（3）离子、pH等物化条件失去平衡4、衰亡期declinephase由于营养缺乏和代谢产物积累造成自身中毒，细胞生长受阻，时间和菌数对数呈反比，生长曲线直线下降。特点：（1）生长速率为负值，活菌数减少

6、；（2）细菌发生自溶现象autolysis（3）代谢产物大量积累；（4）形态多变，出现畸形或衰退形。（一）连续培养原理：如果在培养器中不断补充新鲜营养物质并及时不断地以同样速度排出培养物，理论上讲，对数生长期可以无限延长。1、恒浊连续培养不断调节流速而使细菌培养液浊度保持恒定的培养方法。根据培养器内微生物的生长密度，并借光电控制系统来控制培养液流速，以取得菌体密度高、生长速度恒定的微生物细胞。恒浊连续培养可以不断提供具有一定生理状态的细胞，可以得到以最高生长速率进行生长的培养物，在微生物工业上运用此法可得到大量菌

7、体及相应的代谢产物如乳酸、乙醇。2、恒化连续培养维持进水中的营养成分恒定，从而保持细菌的恒定生长速率称恒化连续培养，也称恒组成连续培养。恒化连续培养基中，某种必须的营养物质必须在低浓度作为限制性因子，其他成分过量。这样，细菌的生长速率取决于限制性因子的浓度。常用的限制性营养物质有作为N源的氨、氨基酸；作为C源的葡萄糖、麦芽糖、乳酸；生长因子、无机盐等。稀释度（率）：新鲜培养基流入的速度为f，培养器中培养液体积为V，稀释度为D=f/V，表示单位时间内，新加入的培养基体积与培养器内培养基总体积之比。随着D增大，细菌浓

8、度先升后降，但在相当大范围内这种变化不明显。当稀释度增大到最大比生长速率时，微生物的增长速率赶不上流出速率，结果必然是到某一时刻，微生物浓度降到维持生长所必需的最低浓度（临界浓度）之下，这时培养器内微生物浓度趋于零。这时的D为临界稀释度。三、细菌生长曲线在废水处理中的应用在废水生物处理时，可利用不同生长阶段的微生物处理废水：常规活性污泥法：减速期，静止期生物吸附法：生长下