微生物的生长和繁殖分析

②物理诱导
这是利用某种物理因子，使处于即将分裂的细胞的代谢 活动受到抑制，从而使细胞在分裂阶段前停步，以求得以后 分裂的同步。例如以温度为同步的诱导因子，就是基于细胞 周期不同，相对地对温度的敏感性也不同，如果分裂阶段中 某些关键反应对温度(高于或低于最适温度)的敏感性比合成 期高。那么高温(或低温)就可以阻止细胞分裂但不妨碍细胞 物质的合成(即分裂的准备)，这样可以使群体中那些分裂准 备工作进行较慢的细胞有时间赶上其他细胞，一旦恢复正常 条件就能获得同步生长，例如鼠伤寒沙门氏茵在25亿下培养 一段时间后，再置于37℃下继续培养，便可获得同步体。除 温度外，其他一些物理因子如光脉冲(对光合微生物)。x射 线等等也能诱导同步生长。有时将化学与物理诱导结合使用， 常可得到更好的同步效果。
原核细胞的生长周期一般较 短，只有G1期（复制前期）、 R期（复制期）和D期（分裂 期），DNA复制一结束，便 立即进入细胞分裂。R期D期 长短较稳定， G1 期可变， 甚至无G1期。
G2 期
G1期
Fra Baidu bibliotekS期
D期
G1 期
R期
一、同步生长
如果一个细胞群体中各个细胞部在同 一时间进行分裂，就可以说细胞在进行同 步分裂或同步生长，进行同步分裂的细胞 称为同步细胞．同步细胞群体在任何一时 刻部处在细胞用期的同一相，彼此间形态、 生理生化特征都很一致，因而是细胞学、 生理学和生物化学等研究的良好材料。
然而用常规方法培养的细胞，即使是 上面所讲的同步细胞，在经过2至3个世代 之后，绝大多数细胞已是不同步了。这就 是说，明显的同步生长一股只能维持2至3 代．这是因为在同一培养条件下，各个细 胞发生分裂的时间各不相同，这种世代时 间的差异不是遗传性决定的,而是随机的。 目前常用的同步培养法有两种，即筛 选法和诱导法。
在实验室中，常采用同步生长细胞研 究细胞周期。在各种微生物细胞中，细菌 芽孢和真菌孢子的萌发是高度同步的，这 是因为芽孢和孢于都处于休眠状态，各种 代谢活动都下降到最低水平，所以在供给 充分养料后，它们就从共同的起点开始生 长，也就是说绝大多数芽胞和孢子几乎都 在同一时刻萌芽。另外，如果将稳定期细 胞群体接种到新鲜培养基上，由于各个细 胞都是从“衰退”的生理状态下恢复过来， 所以几乎也是同步地进入生长阶段。
②区带密度梯度离心法
将随机生长的细胞悬液置于蔗糖梯度溶 液表面，然后离心，不同生长周期的细胞由 于体积和质量大小不同，沉降系数多也不同， 于是同一生长周期的细胞聚集在离心液的一 个区带上，小细胞在上，大细胞在下。用这 种方法可以很方便地将处于较早周期的小细 胞收集起来，获得良好的同步群体。本法已 成功地应用于芽殖和裂殖酵母、大肠杆菌等 细胞的同步培养。
第四章 微生物的生长和繁殖
第一节 第二节 第三节 第四节 微生物的个体生长一细胞周期 微生物的群体生长 微生物的连续培养 影响微生物生长的主要因素
生长繁殖是生物体的一种重要生理功能。微 生物细胞在适宜的环境条件下不断地吸取营养物 质，并按一定的代谢方式进行新陈代谢活动。当 新陈代谢中同化作用的速度超过异化作用时，细 胞原生质总量不断增加，于是就出现生长． 细胞个体的增长是有限的．当细胞内的原生 质和各种细胞结构物协调地增长到一定程度时， 母细胞开始分裂，形成两个基本相同的子细胞。 在单细胞微生物中，细胞分裂导致生物个体数目 的增加，这就是繁殖。然而在多细胞生物中，如 果细胞数目的增加不同时伴有个体数目的增加， 那么仍只能称为生长。
筛选法
筛选法又称淘析法，它主要依据为细菌 培养物中处于同一相的同步细胞，它们的体 积大致是相等的。筛选法种类很多，其中主 要的有过滤法、区带密度梯度离心法和膜洗 脱法等。
①过滤法
它是将培养物中的微生物细胞用滤器 过滤，让处于细胞周期较早阶段的小细胞 通过，收集这些细胞，转入新鲜培养基中, 即能获得同步细胞。
第一节 微生物的个体生长 ---细胞周期
细胞周期是指新生的细胞长大以及最 后分裂为两个子细胞的过程。一个细胞周 期所经历的时间称为世代时间或倍增时间， 世代时间是微生物生长中极重要的概念。 一、同步生长 二、细菌细胞的表面生长和横隔形成 三、DNA复制和细胞分裂的协调
• 真核细胞的生长周期
D期
• 原核细胞的生长周期
诱导法
诱导法是利用一些生理学手段强制微 生物达到同步生长的目的．常用诱导法有 化学诱导法和物理诱导法两种。
①化学诱导
利用停止或限制供给微生物细胞分裂所必 需的某种养料，使所有细胞都进入临分裂状态 (但不分裂)，然后在某一时刻恢复供给细胞分裂 所必需的养分，就能诱导出同步细胞群体．例如 大肠杆菌胸腺嘧啶缺陷型菌株，当停止供给胸腺 嘧啶时，DNA合成立即终止，但RNA和蛋白质合成 速率却不受影响。30分钟后加入胸腺嘧啶，DNA 合成立即恢复，结果几乎所有细胞在经过35至40 分钟的延滞后都进行分裂。
③膜洗脱法
如果要获得比上述两种方法数量更大、同步性更高 的细胞，可采用膜洗脱法。该方浊所依据的原理是某些滤 膜可以吸附与该滤膜相反电荷的细胞。后图是目前常用的 HeIm8tetter—Cumm5n58膜洗脱法，其步骤是将非同步细 胞通过一个硝酸纤维素的微孔滤膜，这时细胞被平整地吸 附在滤膜上。将滤膜翻转置于滤器中，连续不断地缓缓加 入新鲜培养基，于是吸附在滤膜表面的细胞便生长分裂， 分裂后的一个子细胞仍然被吸附在膜上，而另一个子细胞 则随培养液洗脱下来。将收集液中刚刚分裂的子细胞进行 培养，可获得同步性较高的群体。如果滤膜的表面积很大， 那么只要被吸附的细胞分裂一次，就可以得到相当数量的 同步细胞。
生长和繁殖虽然概念不同，但却是两个紧密相 连的过程，很难截然分开，因此，单细胞微生物的 生长和繁殖需要有自己的术语。一般认为，微生物 通过新陈代谢将外界营养物质转化为自身细胞物质， 个体长大，质量增加，并进行必需的细胞结构的复 制和细胞分裂，这个过程称为微生物的个体生长； 单细胞微生物(或群体)通过分裂使群体数目或质量 增加的过程称为群体生长．对于多细胞微生物来说， 菌丝体的延长、分裂产生同类细胞的过程称为个体 生长；形成有性或无性孢子的过程称为繁殖，无性 或有性孢子萌发并通过菌丝断裂而使群体数目和质 量的增加称为群体生长。