微生物的生长规律

（3）微生物的生长对环境pH值的影响
微生物在生长过程中，由于代谢作用，会产生酸性或 碱性的代谢物，从而改变培养基或周围环境的pH值。为了 避免pH值大幅度改变，而影响微生物生命活动的正常进行， 通常采用添加缓冲剂或加入不溶解的碳酸盐的方法。在中 性培养基内常加入磷酸盐缓冲剂；当培养物中产生大量酸 时，可在配制培养基时加入不溶性的碳酸盐。
三、连续培养
第二节 细菌的群体生长繁殖
二）恒化连续培养
使培养液流速保持不变，并使微生物始终在低于其最高 生长速率下进行生长繁殖。
三、连续培养
第二节 细菌的群体生长繁殖
通过控制流速可以得到生长速率不同但密度基本恒定的培养物 多用于科研 遗传学：突变株分离；
生理学：不同条件下的代谢变化； 生态学：模拟自然营养条件建立实验模型；
为什么氧气存在能够抑制甚至杀死厌氧菌？
氧气进入菌体后，能接受电子而产生不同还原性的氧 离子，如过氧离子、过氧化物自由基。
过氧化物自由基和过氧离子都是很强的氧化剂，对微 生物有毒，能氧化微生物过程中所必需的酶。好氧菌、兼 性需氧菌以及微量需氧菌体内含有过氧化物歧化酶（SOD) 和过氧化氢酶。这两种酶能将过氧化物自由基和过氧离子 还原成没有毒性的水分子，所以它们不会被氧气所杀死。 耐氧菌虽没有过氧化氢酶，但有过氧化物酶，能合成SOD， 而不会被氧毒害。
1、延滞期（或称延迟期、滞留适应期） 指少量微生物接种到新培养基中，在开始培养
的一段时间内细胞数目不增加的时期。 （1）原因：合成新的代谢酶类，适应新环境。 （2）影响延迟期长短的因素：
菌种、接种龄、接种量、培养基成分。
（3）特点： ① 群体生长速度近于零； ② 细胞重量增加，体积增大，但不分裂繁殖； ③ 细胞内的RNA特别是rRNA含量增高，原生质
3、连续发酵优缺点
优点：①高效 ； ②可实现自动化控制； ③产品 质量稳定；
缺点：①菌种易退化 ②易染菌 ③营养物利用率 低，产量常数小。
微生物的高密度培养
1、高密度培养（high cell-density culture, HCDC)： 指微生物在液体培养中细胞群体密度超过常规培
养的10倍以上。
中温型
室温型 体温型
１０～２０
２０～３５ ３５～４０
４０～４５
腐生菌 寄生菌
高温型
２５～４５
５０～６０
７０～９５
温泉、堆肥
耐热菌
耐热的硫化叶菌
耐辐射奇球菌
低温生长机制：①酶的最适温度低；②细胞膜中不饱和脂 肪酸含量高
低温杀(抑)菌机制： 水 冰晶 损伤膜系统 细胞质泄漏 死亡
菌种保藏：加保护剂（防止冰晶过大，降低细胞脱水）， 杜绝反复冻融。
一、控制微生物的化学物质
第三节 微生物生长繁殖的控制
化学物质的抗微 生物能力的测定
液体培养法
最低抑制浓度（minimum inhibitory concentration （MIC））实验
平板培养法
抑菌圈（zone of inhibition）试验
对杀菌或抑菌作用无法区分
一、控制微生物的化学物质
一、生长曲线
一条典型的生长曲线至少可以分为 迟缓期，对数期，稳定期和衰亡期等四个生长时期
典型生长曲线：
将少量单细胞微生物纯培养菌种接 种到新鲜的液体培养基中，在最适条件 下培养，在培养过程中定时测定菌体的 数量，再以几何曲线表示，以菌数的对 数为纵坐标，时间为横坐标，所绘成的 曲线称为典型生长曲线。
2、应用：基因工程菌生产多肽类药物。
3、高密度培养时应注意的问题： 选取最佳培养基成分和含量；补料；提高溶解氧
浓度；防止有害代谢产物生成。
第三节 影响微生物生长的因素
一、温度 从微生物界整体来看，微生物可以在-10~100℃范围内生
长。但就具体的某种微生物来讲，它只能在一定的温度范围 内生长。在这一定的温度范围内，每种微生物都有自己的生 长温度三基点：最低生长温度、最适生长温度和最高生长温 度。在生长温度三基点内，微生物都能生长，但生长速率不 一样。
第三节 微生物生长繁殖的控制
二、生产实践中微生物的培养
（一）固体培养
1、好氧菌的曲法培养 2、厌氧菌的堆积培养 （二）液体培养
1、好氧菌的培养 2、厌氧菌大规模的液体培养
第三节 微生物生长繁殖的控制
控制（有害）微生物的生长速率或消灭不需要的微生物， 在实际应用中具有重要的意义。
抑制(Inhibition)：生长停止，但不死亡； 防腐(Antisepsis)：防止或抑制霉腐微生物在食品等物质上的生长； 化疗(Chemotherapy)：杀死或抑制宿主体内的病原微生物； 死亡(Death)：生长能力不可逆丧失； 消毒(Disinfection)：杀死或灭活病原微生物（营养体细胞）； 灭菌(Sterilization)：杀死包括芽孢在内的所有微生物；
在微生物的整个培养期间，通过一定的方式使微生物能以恒定的比生长速率生
长并能持续生长下去的一种培养方法。
培养过程中不断的补充营养物质和以同样的速率移出培养物是实现微生物连ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ培养的
基本原则。
三、连续培养
第二节 细菌的群体生长繁殖
控制连续培养的方法
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
恒化连续培养
厌氧菌体内都没有这些酶，所以不能忍受氧气。
SOD学说：1971年McCord & Fridovich
超氧化物阴离子自由基 超氧化物歧化酶
三、pH pH值对微生物的生长繁殖影响很大。从微生物界整体
来看，pH值在5~9范围内，较易生长。各类微生物之间略 有差异。和温度一样，对每种具体的微生物来讲，只能在 一定的pH值范围内生长，也有自己的生长pH三基点： 最低pH值、最适pH值和最高pH值。
（2） 原因：外界环境对继续生长越来越不利，引起细胞 内的分解代谢大大超过合成代谢，继而导致菌体死亡。
三、连续培养
第二节 细菌的群体生长繁殖
将微生1物、置连于续一培定容养积(c的on培ti养nu基ou中s，cu经lt过ur培e)养，生又长称，开最放后一培次养收获。
在一恒定的培养容器的流动系统中，以一 定以分封的 相批闭流 同培培动 的养养速 速（（bc度度laots不排cehd断出ccuul补培lttuur充养ree））入物or新（的包营括养 菌物 体质 及， 代同 谢时 产 物），使流动培系养基统一内次的加流入量，，不予细补胞充数，量不和再营更养换。 连续培养状期(C态 的ont维 时ino持 间us恒 继cu定续ltu，延re使长）培下养去生长的，：微这迟生种缓期物方、处 法对数于 称期对 为、稳数 连定生 续期、长 培衰亡期 养。
（1）微生物生长繁殖的pH值
大多数细菌、放线菌喜欢生活在中性偏碱的环境中， 细菌最适的pH在7.0~8.0之间，放线菌的最适pH在7.5~8.5 之间；而酵母菌和霉菌刚好相反，适合在偏酸的条件下生 长，霉菌的最适pH值在4.0~5.8之间，酵母菌在3.8~6.0之间。
（2） pH值对微生物生长的影响，主要表现在二个方面：
即它们的生长不需要氧，分子氧对它也无毒害。不 具有呼吸链，仅依靠专性发酵获得能量。细胞内存 在SOD和过氧化物酶，但缺乏过氧化氢酶。一般的 乳酸菌多数是耐氧菌。
（5）厌氧菌：
分子氧对它们都毒，即使短期接触空气，也 会抑制其生长甚至致死；在固体或半固体培养基 深层才能生长；生命活动所需能量通过发酵、无 氧呼吸、循环光合磷酸化或甲烷发酵等提供；细 胞内缺乏SOD和细胞色素氧化酶，大多数还缺乏 过氧化氢酶。
第四节 微生物的培养法
一、实验室培养法 （一）固体培养 1、好氧菌的培养：主要有试管斜面、培养皿平板及较 大型的克氏扁瓶、茄子瓶等的平板培养方法。 2、厌氧菌的培养
1）高层琼脂柱 2）Hungate滚管技术
3）厌氧培养皿 4）厌氧灌技术 5）厌氧手套箱 （二）液体培养
1、好氧菌的培养 2、厌氧菌的培养
（2）兼性好氧菌：
在有氧或无氧条件下均能生长，但有氧情况下生长得更 好；在有氧时靠呼吸产能，无氧时借发酵或无 氧呼吸产能； 细胞含SOD和过氧化氢酶 。许多酵母菌和许多细菌都是兼 性厌氧菌。
（3）微好氧菌： 只能在较低的氧分压下才能正常生长的微生物。
也通过呼吸链并以氧为最终受体而产能。
（4）耐氧菌： 一类可在分子氧存在下进行厌氧生活的厌氧菌，
温度对微生物的生长具有双重影响。 一方面，在一定的温度范围内，随着温度的上升，代谢活动 逐渐旺盛，生长速度加快； 另一方面，随着温度的上升，细胞内物质如蛋白质、酶、核 酸等对温度比较敏感，逐渐变性失活。所以微生物处于它自 己的生长温度三基点之外是极为不利的。
值得注意的是，微生物的最适生长温度，是指它生 长速度最快时的温度，但并不等于它能大量累积代谢产物 时的温度。有的可能一样，有的不一样。因此只有通过试 验，才能掌握什么样的生理活动需要多少温度才算适宜。 例如生产味精的菌种A.S.1299，它的最适生长温度是3032 ℃，而累积谷氨酸的温度以34-36 ℃为宜。
胞数目与死亡的细胞数目基本上处于平衡稳定的状态。
（1）特点：生长速率等于0；菌体产量达到最高点。 （2） 稳定期到来的原因：
①营养物尤其是生长限制因子的耗尽； ②营养物的比例失调； ③有害代谢产物的累积； ④ pH、氧化还原电位等物化条件越来越不适宜等。
4、衰亡期(decline phase) （1）特点：细胞生活力衰退，死亡率增加，细菌总数 急剧下降。细胞出现多形态；有的微生物出现自溶现象； 有的会进一步合成或释放对人类有益的抗生素等次生代 谢物；芽孢杆菌在这一时期会产生芽孢；等等。
嗜碱性； ④ 代谢活动特别是合成代谢旺盛； ⑤ 对外界不利条件反应敏感。
2、指数期（又称对数生长期）（log phase)：紧接延滞期 的细胞数以几何级数增长的时期。 （1） 特点：①菌数以几何级数增加； 生长速率常数最 大，代时最短而且稳定； ② 个体形态、化学组成、生理 特性均较为一致 ； ③酶系活跃，代谢旺盛。