微生物的生长曲线_图文.ppt
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微⽣物典型⽣长曲线知识点:微⽣物⽣长曲线情境:灭菌技术任务:微⽣物⽣长曲线课程:⾷品微⽣物技术微⽣物⽣长曲线⼤肠杆菌⼀个细胞重约10 –12克,平均20分钟繁殖⼀代。
24⼩时后:4722366500万亿个后代,重量达到:4722吨48⼩时后:2.2 ×10 43个后代,重量达到2.2 ×10 25 吨相当于4000个地球的重量!微⽣物⽣长曲线细菌接种到定量的液体培养基中,定时取样测定细胞数量,以培养时间为横座标,以菌数为纵座标作图,得到的⼀条反映细菌在整个培养期间菌数变化规律的曲线。
⼀条典型的⽣长曲线可分为:延滞期、对数期、稳定期和衰亡期。
(1)延滞期将少量菌种接⼊新鲜培养基后,在开始⼀段时间内菌数不⽴即增加,或增加很少,⽣长速度接近于零,也称迟缓期、适应期。
特点:细胞形态变⼤或增长,例如巨⼤芽孢杆菌,在迟缓期末,细胞的平均长度⽐刚接种时长6倍。
⼀般来说处于迟缓期的细菌细胞体积最⼤细胞内RNA,尤其是rRNA含量增⾼,合成代谢活跃,核糖体、酶类和ATP的合成加快,易产⽣诱导酶。
对外界不良条件反应敏感。
迟缓期出现的原因: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。
为产⽣诱导酶或合成中间代谢产物,就需要⼀段适应期。
在⽣产实践中缩短迟缓期的常⽤⼿段:(1)通过遗传学⽅法改变种的遗传特性使迟缓期缩短;(2)利⽤对数⽣长期的细胞作为种⼦;(3)尽量使接种前后所使⽤的培养基组成不要相差太⼤;(4)适当扩⼤接种量(2)对数⽣长期以最⼤的速率⽣长和分裂,细菌数量呈对数增加,细菌内各成分按⽐例有规律地增加,表现为平衡⽣长。
特点:对数⽣长期的细菌个体形态、化学组成和⽣理特性等均较⼀致,代谢旺盛、⽣长迅速、代时稳定,所以是研究微⽣物基本代谢的良好材料。
它也常在⽣产上⽤作种⼦,使微⽣物发酵的迟缓期缩短,提⾼经济效益。
影响微⽣物增代时间(代时)的因素:1)菌种,不同的微⽣物或菌株的不同代时也不同2)营养成分,在营养丰富的培养基中⽣长代时短3)营养物浓度,⽣长速率与营养物浓度呈正⽐4)温度,⽣长速率与培养温度呈正相关在细菌个体⽣长⾥,每个细菌分裂繁殖⼀代所需的时间为代时,在群体⽣长⾥细菌数量增加⼀倍所需的时间称为倍增时间。
微生物的生长曲线图及在实践中的意义微生物生长曲线是以微生物数量(活细菌个数或细菌重量)为纵坐标,培养时间为横坐标画得的曲线。
一般说,微生物(细菌)重量的变化比个数的变化更能在本质上反应出生长的过程。
曲线可分为三个阶段即生长率上升阶段(对数生长阶段)、生长率下降阶段及内源呼吸阶段。
典型的微生物生长曲线包括四个时期:迟缓期、对数期、稳定期、衰亡期。
1、迟缓期该期菌体增大,代谢活跃,为细菌的分裂繁殖合成并积累充足的酶、辅酶和中间代谢产物;迟缓期长短不一,按菌种本身的遗传特性、菌龄和菌量,以及营养物等不同而异,一般为1~ 4小时。
2、对数期生长速率常数r最大,细胞每分裂一次所需要的时间——代时(generation time,g,又称增代时间)最短;细胞进行平衡生长(balanced growth),菌体各部分的成分均匀;酶系活跃,代谢旺盛;细胞群体的形态与生理特性最一致;微生物细胞抗不良环境的能力最强。
3、稳定期生长速率常数等于0,即新增细胞数和死亡细胞数几乎相等,二者处于动态平衡,活菌数保持相对稳定并达到最高水平,菌体产量也达到最高点;细菌分裂速度降低,代时逐渐延长,细胞代谢活力逐渐减退,开始出现形态和生理特征的改变;细胞内已经开始累积储藏物质,例如肝糖粒、异染颗粒、脂肪粒等;多数芽孢细菌在此期构成芽孢;许多关键的蒸煮产物主要在此期间大量累积并达至最高峰。
4、衰亡期细胞形态发生变化(整体表现为多形态,例如管状或圆形的发育形态),甚至畸形;细胞新陈代谢活力明显降低,有的微生物因蛋白水解酶活力的进一步增强引致菌体丧生并充斥着菌体自溶,释放出来新陈代谢产物;有些革兰氏阳性菌染色反应反应变成阳性;有的微生物在此期间进一步合成或释放对人体有益的抗生素等次级代谢产物,而芽孢杆菌在此期间释放芽孢。
微生物生长曲线微生物生长曲线把一定微生物接种到一定的液体培养基中后,在一定条件下培养,定时取样测定活菌数,以活菌数的对数值为纵坐标,以培养时间为横坐标,就可以画出一条有规律的曲线,这就是微生物的典型生长曲线。
根据微生物在不同时期内生长繁殖的特点不同。
一般把典型生氏曲线划分为适应期、对数增长期(指数期)、稳定期和衰亡期等4个时期.该生长曲线只适用于单细胞微生物,包括细菌和酵母菌。
(一)适应期适应期又称停滞期、调整期。
指少量微生物接种到新培养液中后,在开始培养的一段时间内细胞数目不增加或增加非常缓慢的时期。
该时期有几个特点:1.生长繁殖的速度几乎等于零。
2.细胞形态增大,杆菌的长度增加。
例如,巨大芽孢杆菌在位种的当时,细胞长为3.4um,培养至3.5h,其长为9.1um,至5.5h时,竟可达到19.8um。
3.细胞内RNA尤其是rRNA含量增高,原生质呈嗜碱性。
4.合成代谢活跃,核糖体.酶类和ATP的合成加快,易产生诱导酶。
5.对外界不良条件例如NaCl溶液浓度.温度和抗生素等化学药物的反应敏感。
影响适应期长短的因素很多.除菌种外,主要有三:(1)菌种的菌龄:菌龄即“种子”的群体生长年龄.亦即它处在生长曲线上的哪一个阶段。
这是一种生理年龄.实验证明,如果以对数期的“种子”接种,则子代培养的适应期就短,如果以稳定期的”种子”接种.则适应期就相对较长。
(2)接种量:接种最的大小明显影响适应期的长短。
一般说来,接种量大,则适应期短,反之则长。
因此在发酵工业上,为缩短不利于提高发酵效率的适应期,一般采用1/10的接种量.(3)培养基成分:接种到营养丰富的天然培养基中的微生物要比接种到营养单调的合成培养基中的适应期短。
新接种的培养基与菌种的原培养基越接近,适J;z期就越短。
所以,在发酵生产中,常使发酵培养基的成分与种子培养基的成分尽量接近。
适应期的出现,可能是因为在接种到新鲜培养液的细胞中,一时还缺乏分解或催化有关底物的酶,或是缺乏亢足的中间代谢物。