微生物的生长规律
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微生物的生长规律微生物特别是单细胞微生物,体积很小,个体的生长很难测定,而且也没有什么实际应用价值。
因此,测定它们的生长不是依据细胞个体的大小,而是测定群体的增加量,即群体的生长。
以培养时间为横坐标,以细菌数目的对数或生长速度为纵坐标作图,所得到的曲线,称为微生物的生长曲线。
根据细菌生长繁殖速率的不同,可将生长曲线大致分为延迟期、对数期、调整期或滞留适应期。
一、延迟期处于延迟期细菌细胞的特点可概括为8个字:分裂迟缓、代谢活跃。
细胞体积增长较快,尤其是长轴,在延迟期末,细胞平均长度比刚接种时大6倍以上;细胞中RNA含量增高,原生质嗜碱性加强;对不良环境条件较敏感,对氧的吸收、二氧化碳的释放以及脱氨作用也很强,同时容易产生各种诱导酶等。
这些都说明细胞处于活跃生长中,只是细胞分裂延迟。
在此阶段后期,少数细胞开始分裂,曲线略有上升。
延迟期的长短与菌种的遗传性、菌龄以及移种前后所处的环境条件等因素有关,短的只需几分钟,长的可达几小时。
因此,深入了解延迟期产生的原因,采取缩短延迟期的措施,在发酵工业上具有十分重要的意义。
在生产实践中,通常采取的措施有增加接种量,在种子培养中加入发酵培养基的某些营养成分,采用最适种龄(即处于对数期的菌种)的健壮菌种接种以及选用繁殖快的菌种等措施,以缩短延迟期,加速发酵周期,提高设备利用率。
二、对数期对数期又称指数期。
在此期中,细胞代谢活性最强,组成新细胞物质最快,所有分裂形成的新细胞都生活旺盛。
这一阶段的突出特点是细菌数以几何级数增加,代时稳定,细菌数目的增加与原生质总量的增加,与菌液混浊度的增加均呈正相关性。
这时,细菌纯培养的生长速率也就是群体生长的速率,可用代时(generation time)表示。
所谓代时,即单个细胞完成一次分裂所需的时间,亦即增加一代所需的时间(也叫增代时间或世代时间)。
在此阶段,由于代时稳定,因此,只要知道了对数期中任何两个时间的菌数,就可求出细菌的代时。
微生物的生存环境和生长规律微生物,是指无法肉眼直接观察到的微小生物体,包括细菌、真菌、病毒等。
微生物在地球上生存了数十亿年,是地球生命进化史上最早的生物。
微生物活跃在地球的各个角落,从极寒的北极到火山喷发的区域,从河底深处到空气中,无处不在,形成了微生物的生态系统。
微生物也是自然循环中重要的组成部分之一,它们可以分解、利用有机物质,产生氧气和一些重要的化学物质。
微生物的生存环境微生物的生存环境主要包括温度、水分、pH、氧气和营养物质等要素。
1. 温度微生物对温度的要求比较严格,不同种类的微生物对温度的要求也不同。
一般来说,微生物可以分为以下几类:嗜寒菌(0℃-20℃)、中温菌(20℃-45℃)、嗜热菌(45℃-85℃)和超嗜热菌(>85℃)。
微生物的生长速率和代谢活动都与温度密切相关。
2. 水分水分对微生物生存也是极为重要的,水分不足或过多都会对微生物的生长产生影响。
水分过多会导致微生物无氧代谢,而水分过少会使微生物处于休眠状态。
3. pH微生物对酸碱度的适应性也较为具体。
酸性菌适应在酸性条件下(pH 2.0-5.5)生长,碱性菌适应在碱性条件下(pH 8.0-10.0)生长。
但有些微生物也可在广泛的酸碱度范围内存活。
4. 氧气氧气对微生物的生长也至关重要。
微生物主要分为需氧菌、厌氧菌和兼性厌氧菌三类。
需氧菌需要氧气才能进行呼吸作用,而厌氧菌则不能在含氧或氧气限制的环境下生长。
5. 营养物质微生物的生长还需要各种营养物质,包括有机化合物、氮、磷、钾等。
微生物需要通过利用这些元素来合成细胞物质,从而进行生长和繁殖。
微生物的生长规律微生物在特定的环境下会进行生长和繁殖,其生长规律一般包括潜伏期、对数生长期和稳态期。
微生物的生长速率和代谢活动随着生长规律的不同而各不相同。
1. 潜伏期潜伏期是微生物从营养环境中适应环境和利用营养物质的过程,也称增殖前期。
这个时期微生物的数量几乎不变,但对环境的适应和营养物质的利用能力得以增强。
微生物的生长规律1. 内容1.单细胞微生物群体生长规律生长曲线:在不补充营养或不移去培养物,保持整个培养液体积不变的情况下,以时间为横坐标,以菌数为纵坐标,根据不同培养时间里细菌数量的变化,可以作出一条反映细菌在整个培养期间菌数变化规律的曲线。
典型的生长曲线至少可以分为迟缓期、对数期、稳定期、衰亡期四个时期。
⏹迟缓期:当细菌被接种到新鲜培养基而处于一个新的生长环境,开始一段时间内,通常不立即进行细胞分裂、增殖,生长速率近于零,细菌的数目几乎保持不变,甚至稍有减少,此时细胞内的RNA、蛋白质等物质含量有所增加,相对地此时细胞的体积最大,说明细胞并不是处于完全静止的状态,这段时间被称为迟缓期。
迟缓期是细胞分裂启动之前的恢复或调整期,而不是生长的休眠或停留期。
迟缓期细胞的主要特征是代谢活跃,体积增大,从介质中快速吸收各种营养物质,大量合成细胞分裂所需的酶类、ATP和其他细胞组分,为细胞分裂准备。
迟缓期形成的原因:细菌接种到一个新的环境,暂时缺乏足够的能量和必需的生长因子,需要调整代谢,需要合成必需的酶、辅酶或某些中间代谢产物,“种子”老化(即处于非对数生长期)或未充分活化,接种时造成的损伤等均可造成迟缓期的出现。
此期的长短与营养成分、菌种遗传特性、菌令和接种量等因素有关。
⏹对数期:一旦细菌细胞的生理修复或调整完成,迟缓期即告结束,细胞开始进入快速分裂阶段。
由于这一时期细胞数目的增加以几何级数进行,故称对数期。
对数期的细胞分裂速度最快、代时最短、代谢活动旺盛、酶活性高、对环境变化敏感,细胞大小比较一致,并且细胞内的核糖体等组分也像细胞数目一样以同样的对数生长速率增加,细胞合成核糖体以及蛋白质越多,其生长速率也越快。
因而对数期的细菌通常被广泛地用于生产上的“种子”,并在科研上作为理想的实验材料。
⏹稳定期:在一个封闭的系统(一次性培养,分批培养)中,细菌的对数生长期只能维持一个短暂的时期,最终生长速度将会降低,代时延长,细胞活力减退,进入了稳定期。
微生物的生长规律1. 内容1.单细胞微生物群体生长规律生长曲线:在不补充营养或不移去培养物,保持整个培养液体积不变的情况下,以时间为横坐标,以菌数为纵坐标,根据不同培养时间里细菌数量的变化,可以作出一条反映细菌在整个培养期间菌数变化规律的曲线。
典型的生长曲线至少可以分为迟缓期、对数期、稳定期、衰亡期四个时期。
⏹迟缓期:当细菌被接种到新鲜培养基而处于一个新的生长环境,开始一段时间内,通常不立即进行细胞分裂、增殖,生长速率近于零,细菌的数目几乎保持不变,甚至稍有减少,此时细胞内的RNA、蛋白质等物质含量有所增加,相对地此时细胞的体积最大,说明细胞并不是处于完全静止的状态,这段时间被称为迟缓期。
迟缓期是细胞分裂启动之前的恢复或调整期,而不是生长的休眠或停留期。
迟缓期细胞的主要特征是代谢活跃,体积增大,从介质中快速吸收各种营养物质,大量合成细胞分裂所需的酶类、ATP和其他细胞组分,为细胞分裂准备。
迟缓期形成的原因:细菌接种到一个新的环境,暂时缺乏足够的能量和必需的生长因子,需要调整代谢,需要合成必需的酶、辅酶或某些中间代谢产物,“种子”老化(即处于非对数生长期)或未充分活化,接种时造成的损伤等均可造成迟缓期的出现。
此期的长短与营养成分、菌种遗传特性、菌令和接种量等因素有关。
⏹对数期:一旦细菌细胞的生理修复或调整完成,迟缓期即告结束,细胞开始进入快速分裂阶段。
由于这一时期细胞数目的增加以几何级数进行,故称对数期。
对数期的细胞分裂速度最快、代时最短、代谢活动旺盛、酶活性高、对环境变化敏感,细胞大小比较一致,并且细胞内的核糖体等组分也像细胞数目一样以同样的对数生长速率增加,细胞合成核糖体以及蛋白质越多,其生长速率也越快。
因而对数期的细菌通常被广泛地用于生产上的“种子”,并在科研上作为理想的实验材料。
⏹稳定期:在一个封闭的系统(一次性培养,分批培养)中,细菌的对数生长期只能维持一个短暂的时期,最终生长速度将会降低,代时延长,细胞活力减退,进入了稳定期。
一、细菌群体生长规律细菌接种到均匀的液体培养基后,当细菌以二分裂法繁殖,分裂后的子细胞都具有生活能力。
在不补充营养物质或移去培养物,保持整个培养液体积不变条件下,以时间为横坐标,以菌数为纵坐标,根据不同培养时间时细菌数量的变化,可以作出一条反映细菌在整个培养期间菌数变化规律的曲线,这种曲线称为生长曲线称为生长曲线 (growth curve) 。
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。
1 .迟缓期 (1ag phase) .又称延滞期、适应期。
细菌接种到新鲜培养基而处于一个新的生长环境,因此在一段时间里并不马上分裂,细菌的数量维持恒定,或增加很少。
此时胞内的 RNA 、蛋白质等物质含量有所增加,相对地此时的细胞体最大,说明细菌并不是处于完全静止的状态。
产生迟缓期的原因,认为是微生物接种到一个新的环境,暂时缺乏足够的能量和必需的生长因子,“种子”老化 ( 即处于非对数生长期 ) 或未充分活化,接种时造成的损伤等。
在工业发酵和科研中迟缓期会增加生产周期而产生不利的影响,但是迟缓期无疑也是必需的,因为细胞分裂之前,细胞各成分的复制与装配等也需要时间,因此应该采取一定的措施: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适当扩大接种量等方式缩短迟缓期,克服不良的影响。
2 .对数生长期 (log phase)又称指数生长期 (exponential Phase) 。
细菌经过迟缓期进入对数生长期,并以最大的速率生长和分裂,导致细菌数量呈对数增加,而且细菌内各成分按比例有规律地增加,此时期内的细菌生长是平衡生长。
对数生长期细菌的代谢活性、酶活性高而稳定,大小比较一致,生活力强,因而它广泛地在生产上用作“种子”和在科研上作为理想的实验材料。
3 .稳定生长期 (stationary phase)由于营养物质消耗,代谢产物积累和 pH 等环境变化,逐步不适宜于细菌生长,导致生长速率降低直至零 ( 即细菌分裂增加的数量等于细菌死亡数量 ) ,结束对数生长期,进入稳定生长期。
微生物的生长与寿命微生物是一类非常微小的生物,大多不能肉眼看见,也不具有明显的器官和神经系统。
它们是我们周围环境中常见的存在,而它们的生长与寿命是我们需要了解的基本概念。
为了有效地控制微生物对我们的影响,我们需要了解它们的生长规律和寿命。
微生物的生长速度和寿命是受环境条件、种类、营养和寄生状态等多种因素影响的。
下面我们将重点介绍微生物的生长与寿命。
一、微生物的生长规律微生物的生长规律是指在特定环境下、特定营养条件、特定温度、特定压力和特定pH值等条件下,微生物数量的变化规律。
微生物的生长可以分为四个阶段:潜伏期、对数增长期、稳态期和死亡期。
第一阶段是潜伏期,此时微生物数量在逐渐适应和适应环境条件,同时分泌适应性酶。
这一阶段通常时间比较短暂,一般在几小时内完成。
第二阶段是对数增长期,也称为指数增长期,此时微生物数量呈指数增长,数量庞大。
在这一阶段内,控制微生物增长的最主要因素是细胞数量,因细胞量增加,代谢反应加快,能量消耗增加。
这个阶段的时间和增长速度与生长环境有关,温度、pH值、水分、氧气和营养等对其生长有深度影响。
第三阶段是稳态期或平台期,此时细胞数量不再增加。
在此时,微生物对环境的适应性已经达到极高水平,进一步增加营养等资源,会导致饥饿状态。
第四阶段是死亡期,此时微生物数量急剧下降。
这个阶段的起因是代谢过程中细胞无法获得充分的能量供应,因此必须用其本身储存的能量进行细胞分裂和维持细胞活动,而这会导致快速的代谢和细胞死亡。
二、微生物的寿命微生物寿命是指微生物在特定条件下实现其生命周期的时间。
微生物寿命是由其基因和环境因素共同决定的。
每种微生物都具有基因表达的独特方式,这也是不同种类及不同条件下寿命差异的原因。
微生物的寿命和其繁殖时间相关,所以较短繁殖时间的微生物通常寿命也相对较短。
一般来说,细菌存活两种方式:持续或不持续繁殖,它们的寿命最多可达数个月。
较高等阶的微生物如真菌和酵母菌,通常可以存活一年到数年之久。
微生物的生长规律录入时间:2010-8-31 9:51:21 来源:青岛海博一、细菌群体生长规律细菌接种到均匀的液体培养基后,当细菌以二分裂法繁殖,分裂后的子细胞都具有生活能力。
在不补充营养物质或移去培养物,保持整个培养液体积不变条件下,以时间为横坐标,以菌数为纵坐标,根据不同培养时间时细菌数量的变化,可以作出一条反映细菌在整个培养期间菌数变化规律的曲线,这种曲线称为生长曲线称为生长曲线 (growth curve) 。
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。
1 .迟缓期 (1ag phase) .又称延滞期、适应期。
细菌接种到新鲜培养基而处于一个新的生长环境,因此在一段时间里并不马上分裂,细菌的数量维持恒定,或增加很少。
此时胞内的 RNA 、蛋白质等物质含量有所增加,相对地此时的细胞体最大,说明细菌并不是处于完全静止的状态。
产生迟缓期的原因,认为是微生物接种到一个新的环境,暂时缺乏足够的能量和必需的生长因子,“种子”老化 ( 即处于非对数生长期 ) 或未充分活化,接种时造成的损伤等。
在工业发酵和科研中迟缓期会增加生产周期而产生不利的影响,但是迟缓期无疑也是必需的,因为细胞分裂之前,细胞各成分的复制与装配等也需要时间,因此应该采取一定的措施: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 适当扩大接种量等方式缩短迟缓期,克服不良的影响。
2 .对数生长期 (log phase)又称指数生长期 (exponential Phase) 。
细菌经过迟缓期进入对数生长期,并以最大的速率生长和分裂,导致细菌数量呈对数增加,而且细菌内各成分按比例有规律地增加,此时期内的细菌生长是平衡生长。
对数生长期细菌的代谢活性、酶活性高而稳定,大小比较一致,生活力强,因而它广泛地在生产上用作“种子”和在科研上作为理想的实验材料。
微生物生长的四个阶段
x
一、微生物生长的四个阶段
1. 初期生长(Log Phase):在满足培养条件的情况下,微生物繁殖迅速,有效繁殖数量会迅速增加,每一滴微生物液中微生物的数量会在短时间内几乎翻倍。
2. 早期竞争(Early Stationary Phase):细菌的复制速度稍有减缓,但繁殖数量还在不断增加,但随着细菌越来越多,细菌的竞争变得更加激烈,物质供给及环境条件也变得越来越恶劣,繁殖数量也变得不断减少。
3. 晚期竞争(Late Stationary Phase):细菌的繁殖数量开始逐渐减少,达到稳定水平,非常少的繁殖可能发生,物质供给及环境条件一直保持在恶劣的水平,细菌也变弱,死亡微生物数量也开始增加。
4. 衰减(Decline Phase):在恶劣的环境条件下,细菌开始大量死亡,微生物的繁殖数量继续减少,趋于稳定,最终死亡率达到最高,此阶段称为衰减阶段,即缓慢死亡阶段。
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微生物的生长规律
微生物特别是单细胞微生物,体积很小,个体的生长很难测定,而且也没有什么实际应用价值。
因此,测定它们的生长不是依据细胞个体的大小,而是测定群体的增加量,即群体的生长。
以培养时间为横坐标,以细菌数目的对数或生长速度为纵坐标作图,所得到的曲线,称为微生物的生长曲线。
根据细菌生长繁殖速率的不同,可将生长曲线大致分为延迟期、对数期、调整期或滞留适应期。
一、延迟期
处于延迟期细菌细胞的特点可概括为8个字:分裂迟缓、代谢活跃。
细胞体积增长较快,尤其是长轴,在延迟期末,细胞平均长度比刚接种时大6倍以上;细胞中RNA含量增高,原生质嗜碱性加强;对不良环境条件较敏感,对氧的吸收、二氧化碳的释放以及脱氨作用也很强,同时容易产生各种诱导酶等。
这些都说明细胞处于活跃生长中,只是细胞分裂延迟。
在此阶段后期,少数细胞开始分裂,曲线略有上升。
延迟期的长短与菌种的遗传性、菌龄以及移种前后所处的环境条件等因素有关,短的只需几分钟,长的可达几小时。
因此,深入了解延迟期产生的原因,采取缩短延迟期的措施,在发酵工业上具有十分重要的意义。
在生产实践中,通常采取的措施有增加接种量,在种子培养中加入发酵培养基的某些营养成分,采用最适种龄(即处于对数期的菌种)的健壮菌种接种以及选用繁殖快的菌种等措施,以缩短延迟期,加速发酵周期,提高设备利用率。
二、对数期
对数期又称指数期。
在此期中,细胞代谢活性最强,组成新细胞物质最快,所有分裂形成的新细胞都生活旺盛。
这一阶段的突出特点是细菌数以几何级数增加,代时稳定,细菌数目的增加与原生质总量的增加,与菌液混浊度的增加均呈正相关性。
这时,细菌纯培养的生长速率也就是群体生长的速率,可用代时(generation time)表示。
所谓代时,即单个细胞完成一次分裂所需的时间,亦即增加一代所需的时间(也叫增代时间或世代时间)。
在此阶段,由于代时稳定,因此,只要知道了对数期中任何两个时间的菌数,就可求出细菌的代时。
单细胞微生物,在对数期细胞数据按几何级数增加,1→2→4→8→……,若以乘方的形式表示,即20→21→22→23→2n。
很清楚,这里的指数"n"就是细菌分裂的次数或增殖的代数。
也就是1个细菌繁殖"n"代产生了2n个细菌。
如果在
时间t
0时菌数为x,经过一段时间,到t
1
时,繁殖"n"代后,菌数为y则代时
(G)可以下式表示:
例如,设大肠杆菌在接种时的细胞浓度为100/个ml,经400分钟的培养,细胞浓度增至10ml,求该菌的世代时间和繁殖代数。
根据公式G=t
1-t
/3.3(lgy-lgx)
t
为接种的时间x=100
t
1
为培养时间(400分钟)
y=1,000,000,000
n=3.3(lg109-lg102)=3.3×7=23.1
代入上式G=400/23.1=17.3
即在上述培养物中,大肠杆菌的代时为17.3分钟,400分钟内共繁殖了23.1代。
不同的细菌,其对数期的代时不同,同一种细菌,由于培养基组成和物理条件的影响,如培养温度、培养基pH、营养物的性质等,代时也不相同。
但是,在一定条件下,各种菌的代时又是相对稳定的,多数种为20-30分钟,有的长达33小时,而有的繁殖极快,增代时间只9.8分左右。
表6-4示不同细菌的代时。
三、稳定期
又称恒定期或最高生长期。
处于稳定期的微生物,新增殖的细胞数与老细胞的死亡数几乎相等,整个培养物中二者处于动态平衡,此时生长速度,又逐渐趋向零。
此阶段初期,细菌分裂的间隔时间开始延长,曲线上升逐渐缓慢。
随后,部分细胞停止分裂,少数细胞开始死亡,致使细胞的新生与死亡速率处于动态平衡。
这时培养物中细胞总数达到最高水平,接着死亡细胞数大大超过新增殖细胞数,曲线出现下降趋势。
稳定期的细胞内开始积累贮藏物,如肝糖、异染颗粒、脂肪粒等,大多数芽孢细菌也在此阶段形成芽孢。
如果为了获得大量菌体,就应在此阶段收获,因这时细胞总数量最高;这一时期也是发酵过程积累代谢产物的重要阶段,某些放线菌抗生素的大量形成也在此时期。
可以看出,稳定期的微生物,在数量上的达到了最高水平,产物的积累也达到了高峰,此时,菌体的总产量与所消耗的营养物质之间存在着一定关系,这种关系,生产上称为产量常数,可用下式表示:
γ=菌体总生长量/消耗营养物质总量式中γ值的大小可说明该种细菌同化效率的高低。
根据这一原理,可用适当的微生物作为指示,对维生素、氨基酸或核苷酸等进行定量的生物测定。
稳定期的长短与菌种和外界环境条件有关。
生产上常常通过补料、调节pH、调整温度等措施,延长稳定期,以积累更多的代谢产物。
四、衰亡期
稳定期后如再继续培养,细菌死亡率逐渐增加,以致死亡数大大超过新生数,群体中活菌数目急剧下降,出现了"负生长",此阶段叫衰亡期。
这一阶段的细胞,有的开始自溶,产生或释放出一些产物,如氨基酸、转化酶、外肽酶或抗生素等。
菌体细胞也呈现多种形态,有时产生畸形,细胞大小悬殊,有的细胞内多液泡,革兰氏染色反应的阳性菌变成阴性反应等。