第六章 微生物生长规律

延滞期（Ⅰ）
典型生长
曲线
指数期（Ⅱ） 稳定期（Ⅲ） 衰亡期（Ⅳ）
稳定期
衰亡期 指数期 延滞期
（一）延滞期（lag phase）
又称停滞期、调整期和
适应期。指少量单细胞微生物
接种到新鲜培养基后，在开始培
养的一段时间内细胞数目不立即 增加，或增加很少，生长速度接 近于零的一段时期——代谢系统 正在适应新环境。
稳定期
又称恒定期或最高生长期。这个时期是处于新繁殖的细胞数 与衰亡的细胞数相等，或正生长与负生长相等的动态平衡之中。
（三）稳定期（ stationary phase）
1. 稳定期的特点
2. 稳定期到来的原因 3. 稳定期对生产实践的指导意义
1. 稳定期的特点
① 生长速率常数R为零；
② 菌体产量达到了最高点；
③ 细胞内RNA尤其是rRNA含量增高，原生质呈嗜碱性； ④ 合成代谢十分活跃（核糖体、酶类和ATP合成加速）， 易产生各种诱导酶； ⑤ 对外界不良条件敏感（如NaCl溶液浓度、温度和抗生素 等理化因素）。
细胞处于活跃生长中，只是分裂迟缓。 在此阶段后期，少数细胞开始分裂，曲线略有上升。
2. 延滞期出现的原因 调 整 代 谢
生长速率常数（R） 代时（G）
对数生长期的总结：
菌种
3.影响对数期微生 物代时长短的因素
营养成分
营养物浓度 培养温度
用作代谢、生理等研究的良好材料
4.对数期
增殖噬菌体的最适菌龄
用作种子的最佳菌龄
延长该期，以达到较高的菌体密度 食品工业上尽量防止有害微生物进入此期
的应用
（三）稳定期（ stationary phase）
微生物接种到一个新的环境，暂时缺乏分解
和催化有关底物的酶，或是缺乏充足的中间代谢 产物等。为适应新的环境，产生诱导酶或合成中 间代谢产物，就需要一段适应期。
3. 影响延滞期长短的因素
（1）菌种的遗传性 （2）接种龄 （3）接种量 （4）培养基成分
延滞期的总结：
生长速率常数R＝0； 细胞形态变大或增长； RNA含量增高； 合成代谢活跃； 对不良环境抵抗力差。
生长曲线的制作
生长曲线的制作： 接种 适温培养 定时取样测 定生长量
将少量单细胞的纯培养，接种到一恒定容积的 新鲜液体培养基中，在适宜条件下培养，每隔一定 时间取样，测细胞数目。
单细胞微生物的典型生长曲线
测定的数据
以培养时间为横坐标
以菌数的对数为纵坐标 作图
一条反映细菌在整个培养期间 菌数变化规律的曲线！
③ 酶系活跃，代谢旺盛。
2. 对数生长期的3个重要参数
（1）繁殖代数（n） （2）生长速率常数（R） （3）代时（G）
3. 影响微生物代时长短的因素
（1）菌种 （2）营养成分 （3）营养物浓度 （4）培养温度
对数生长期的总结：
生长速率常数R最大，即代时最短 1.对数期的特点 细胞进行平衡生长
代谢旺盛 繁殖代数（n） 2.对数期的3个重要参数
生长曲线常用的两种制作方法
（1）采用活菌计数的方法绘制细菌的 生长曲线 （2）采用分光光度计测定OD值的方法绘
制细菌的生长曲线
根据微生物的生长速率常数（growth
rate constant），即每小时的分裂次数（R）
的不同，一般可把典型生长曲线粗分为延滞 期、指数期、稳定期和衰亡期4个时期 。
第二节 微生物的生长规律
微生物的特点： 个体微小
肉眼看到或接触到的微生物
是成千上万个微生物组成的群体
微生物接种是群体接种， 接种后的生长是微生物群体的生长繁殖
对细菌生长规律的了解是对其进行研究与利用的基础
一、微生物的个体生长和同步生长
1. 微生物个体细胞的生长
（1）细菌的生长
一个新生的细胞长大到最后分裂为两个子细
分批培养（batch culture） ：
将微生物置于一定容积的定量的培养基中培养，培养
基一次性加入。不再补充和更换，最后一次性收获。
连续培养（continuous culture） ：
在微生物培养的过程中，不断地供给新鲜的营养物质， 同时排除含菌体及代谢产物的发酵液，让培养的微生物长 时间地处于对数生长期，以利于微生物的增殖速度和代谢
菌和放线菌来说，是一
条“非典型”的生长 曲线，真菌的生长曲线 大致可分3个时期，即
生长延滞期、
快速生长期、
生长延滞期
生长衰退期。
微生物的二次生长
不同的微生物或同一种微生物对不同 物质的利用能力是不同的。当培养基中同 时含有速效和迟效碳源（或氮源）时，微 生物在生长过程中会形成二次生长现象。
三、微生物的连续培养
2. 产生衰亡期的原因
外界环境对继续生长越来越不利，例 如，营养物质耗尽和有毒代谢产物的大量 积累等，从而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。
注意：
在衰亡期死亡的细菌以对数方式增加， 但在其后期，由于部分细菌产生抗性也会 使细菌死亡的速率降低，仍有部分活菌存 在。
衰亡期的总结：
补料 4.生产实践中延
长稳定期的措施 取走代谢产物 调节pH 调节温度 增加溶氧
（四）衰亡期（ decline phase或death phase）
衰亡期
在衰亡期中，个体死亡的速度超过新生的速度，整 个群体呈现负生长状态（R为负值）。
（四）衰亡期 （ decline phase或death phase）
指数期
又称指数生长期（exponential phase）。 指生长曲线中紧接着延滞期的一段细胞数以几何级数增长的时期。
（二）对数生长期（ logarithmic phase ）
1. 对数生长期的特点
2. 对数生长期的3个重要参数
3. 影响指数期微生物代时长短的因素
1. 对数生长期的特点
① 生长速率常数R最大，细胞的代时或原生 质的倍增时间最短； ② 细胞进行平衡生长（balanced growth）， 菌体各部分的成分十分均匀；
稳定期的总结：
生长速率常数R＝0，处在动态平衡中 菌体产量达到最高点 合成次生代谢产物 细胞内积累内含物 芽孢杆菌开始形成芽孢 营养物质耗尽
1.稳定期 的特点
2.稳定期到 来的原因
营养物质比例失调
有害代谢物的累积
理化条件不适宜
稳定期的总结：
3. 对生产实 践的指导意义
是部分产物的最佳收获期
是进行生物测定的最佳时期 促进创建连续培养技术
3. 稳定期对生产实践的指导意义
（1）以生产菌体或与菌体生长相平行的代谢产物 （SCP、乳酸等）为目的的某些发酵生产来说，稳 定期是产物的最佳收获期； （2）对维生素、碱基、氨基酸等物质进行生物测定 （bioassay）来说，稳定期是最佳测定时期； （3）通过对稳定期到来原因的研究，还促进了连续 培养原理的提出和工艺、技术的创建。
1. 衰亡期的特点
2. 产生衰亡期的原因Leabharlann Baidu
1. 衰亡期的特点
① 生长速率常数R为负值； ② 细胞出现多形化、畸形或衰退形 ； ③ 合成或释放抗生素等次生代谢产物；
④ 芽孢杆菌释放芽孢；
⑤ 细胞死亡，出现自溶（autolysis）现象。
自溶（autolysis）
有的微生物在衰亡期由于蛋白水解酶活力
的增强而发生自溶（autolysis）现象。
延滞期
（一）延滞期（lag phase）
1. 延滞期的特点
2. 延滞期出现的原因
3. 影响延滞期长短的因素 4. 缩短延滞期的常用手段
1. 延滞期的特点
分裂迟缓、代谢活跃
① 生长速率常数为零；
② 细胞形态变大或增长，许多杆菌可长成丝状；
例如，巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium）在延滞 期末，细胞的平均长度比刚接种时长6倍。 一般来说处于延滞期的细菌细胞体积最大！
胞的过程称为细胞周期。 细胞周期内主要的细胞学变化是细胞的表面 生长即细胞壁的增生、DNA的复制以及细胞分裂
成子代细胞。
细菌培养物在培养条件下度过 的时间称为细菌的菌龄。
二、单细胞微生物的典型生长曲线
在微生物学中提到的“生长”，均指群体生长！
生长曲线：
定量描述液体培养基中微生物群体生长规律 的实验曲线，称为生长曲线（growth curve）。
生长速率常数R＜0，呈负生长； 细胞呈现多形化；
1.衰亡期的特点
合成或释放次生代谢产物； 芽孢杆菌释放芽孢； 细胞自溶。
2.产生衰亡期的原因： 外界环境对继续生长越来越不利！
丝状微生物的非典型生长曲线
测定的数据
以培养时间为横坐标 以菌丝干重为纵坐标
作图
一条反映丝状微生物群体生长变化 规律的曲线！
对于丝状生长的真 生长衰退期 快速生长期
③ 合成抗生素等次生代谢产物；
④ 细胞内开始积累内含物；
⑤ 芽孢杆菌开始形成芽孢。
生长期的另一种分类：
以指数期为主的菌体生长期
生 长 期
（trophophase） 以稳定期为主的代谢产物合成期
（idiophase）
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，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； ④ pH、氧化还原势等理化条件越来越不适宜等。
1.延滞期 的特点
2.延滞期出 现的原因
适应新的环境条件， 合成新的酶， 积累必要的中间产物。
延滞期的总结：
菌种的遗传性；
3.影响延滞期 长短的因素
接种龄； 接种量； 培养基成分。
选用繁殖快的菌种；
4.缩短延滞
期的手段
采用对数生长期的健壮菌种； 调整培养基的成分；
增加接种量。
（二）对数生长期（ logarithmic phase ）
活性处于某种稳定状态。