项目七微生物的营养与生长繁殖任务微生物的生长与繁殖讲解

项目七微生物的营养与生长繁殖

任务2微生物的生长与繁殖生长：微生物细胞物质有规律地、不可逆增加，导致细胞体积扩大的生物学过程。繁殖：微生物生长到一定阶段，由于细胞结构的复制与重建并通过特定方式产生新的生命个体，即引起生命个体数量增加的生物学过程。

个体生长→个体繁殖→群体生长

群体生长＝个体生长＋个体繁殖任务2微生物的生长与繁殖生长和繁殖速度快是微生物的特征之一，微生物细胞在合适的环境条件下，会不断获取、利用外界的营养物质，有些作为能源被消耗，有些变成了细胞自身的结构组分，细胞物质的总量在不断增加，导致细胞个体长大、繁殖，最后发展成一个群体。生长是一个逐步发生的量变过程，而繁殖则是一个产生新的生命个体的质变过程。随着群体中各个个体的进一步生长、繁殖，就引起了这一群体的生长。任务2微生物的生长与繁殖一、生长繁殖条件：微生物的种类繁多，生长繁殖所需的条件不尽相同，但基本条件有：⒈充足的营养物质：水

、碳源、氮源、无机盐、生长因子等。⒉适宜的温度：微生物生长的最适温度因种类不同而不同。嗜冷菌在10℃—20℃生长最好，嗜热菌则50℃—60℃生长最好，嗜温菌在30—37℃生长最好。病原菌在长期进化中已适应人体环境，最适生长温度大多数为37℃，个别细菌如鼠疫耶尔森菌最适温度为28—30℃。某些病原菌在低温条件下也可生长繁殖，如金黄色葡萄球菌在5℃冰箱中任务2微生物的生长与繁殖可缓慢生长并释放毒素，故食用过夜冷藏食品也可引起食物中毒。而浅部真菌的最适温度则为22℃—28℃，放线菌为28℃—30℃。⒊适宜的酸碱度：多数病原菌生长所需的最适PH为7.2—7.6，个别细菌如霍乱弧菌在PH8.4—9.2的条件下生长最好，而结核分枝杆菌的最适PH为6.5—6.8，酵母菌PH为3.8—6.0，霉菌PH为4.0—6.0。⒋气体：与微生物生长有关的是O2和CO2，有些尚需供给N2

。如细菌生长所需的气体是氧气和二氧化碳，大多数病原菌在代谢过程中产生的CO2即可满足其生长需要，但某些细菌如脑膜炎奈瑟菌、淋病奈瑟菌在初次分离培养时需提供5%—10%CO2才能较好生长。任务2微生物的生长与繁殖根据细菌对氧气的需求不同分为以下几类：⑴专性需氧菌：必须在有氧的环境中才能生长繁殖，如结核分枝杆菌、霍乱弧菌。⑵微需氧菌：在低氧压（5%左右）环境中生长，当氧压＞10%时对其生长有抑制作用，如空肠弯曲菌、幽门螺杆菌。⑶兼性厌氧菌：兼有需氧呼吸和无氧发酵两种功能，在有氧和无氧环境中都能生长，但以有氧时生长较好，大部分病原菌均属此类。⑷专性厌氧菌：必须在无氧环境中才能生长，如破伤风梭菌、产气荚膜梭菌。任务2微生物的生长与繁殖任务2微生物的生长与繁殖二、个体生长繁殖：⒈细菌的生长繁殖方式与速度：以二分裂方式进行无性繁殖；当营养物质充足，其他生长条件适宜时，其繁殖速度相当快。大多数细菌20—30分钟即可繁殖一代，经过18—24小时即可见到细菌的菌落。少数细菌繁殖较慢，如结核杆菌需18—20小时才分裂一次。⒉酵母菌的生长与繁殖：具有无性繁殖和有性繁殖两种繁殖方式，大多数酵母菌以无性繁殖为主，芽殖是酵母菌最普遍的繁殖方式。任务2微生物的生长与繁殖⒊丝状真菌和放线菌的生长与繁殖：⑴丝状真菌：繁殖方式主要有菌丝断裂、形成各种无性孢子的无性繁殖和有性繁殖等方式。通过菌丝断裂，形成的菌丝片段可长成新的菌丝体。由菌丝直接形成各种无性孢子，如分生孢子、孢子囊孢子等，这些无性孢子萌发成新个体。丝状真菌的有性繁殖在一般培养基上不常出现。有些丝状真菌，两条菌丝可直接结合，多数则由配子囊（由菌丝分化形成的性细胞）或配子（由配子囊产生）相互交配，形成有性孢子，主要类型有接合孢子、卵孢子、子囊孢子。任务2微生物的生长与繁殖⑵放线菌：大多数放线菌是以无性的分生孢子方式进行繁殖，而分生孢子主要通过在细胞内横隔分裂的方式形成。⒋其他原核微生物的生长与繁殖：支原体、立克次体、螺旋体一般以二分裂方式繁殖；衣原体在宿主细胞外和内的存在形式分别称为原体和始体，其繁殖是以一种独特的发育周期进行，原体存在于宿主细胞外，具有感染能力，但无繁殖能力，始体存在于宿主细胞内，能通过二分裂方式繁殖。⒌病毒的增殖：病毒不能在人工无生命培养基上繁殖，必须进入活细胞中，依靠宿主细胞供给能量、养料、酶类等，以自我复制的方式增殖，形成新的病毒。任务2微生物的生长与繁殖三、群体生长繁殖规律：㈠单细胞微生物的生长曲线：以细菌生长曲线为例细菌的繁殖速度极快，如大肠杆菌分裂一次需20分钟，照此计算，1个细菌经10小时后数量可超过10亿，24小时后，细菌的数量将达到难以计数的程度。但实际上，培养一段时间后，细菌的繁殖速度减慢，死菌数逐渐增多，而活菌数逐渐减少。将一定数量的细菌接种于适宜的液体培养基，定时取样进行细菌计数，以培养时间为横坐标，培养基中的活菌数为纵坐标，可绘制出一条反映细菌繁殖规律的曲线，称为生长曲线。任务2微生物的生长与繁殖任务2微生物的生长与繁殖任务2微生物的生长与繁殖细菌的生长曲线可分为四期：⒈延迟期：一般为接种后的1—4小时。⑴表现：不立即繁殖，生长速率近于0，菌数几乎不变，细胞形态变大。⑵特点：分裂迟缓，合成代谢活跃，体积增长快，对外界不良环境敏感。⑶原因：调整代谢，合成新的酶系和中间代谢产物以适应新环境。⑷影响延迟期长短的因素：任务2微生物的生长与繁殖①菌种：②菌种的菌龄：③接种量：④培养基成分：⑸缩短迟缓期的方法：为了提高生产效率，发酵工业中常常要采取措施缩短迟缓期，其方法主要有：①采用最适菌龄接种，以对数期的菌体作种子菌；②适当增加接种量；③采用营养丰富的天然培养基。任务2微生物的生长与繁殖⒉对数生长期：⑴表现：繁殖极快，菌体内酶系活跃，代谢活性最强，活菌数量以稳定的几何级数迅速增加，细菌每分裂一次的代时最短，生长速率最大，在生长曲线图上活菌数的数量呈直线上升，达到顶峰。可持续几小时至几天不等，一般为培养后的8—18小时。⑵特点：细菌数目增加与原生质总量增加，与菌液浊度增加呈正相关性。菌体的形态、大小、染色性、生理活性较典型，群体的形态与生理特征最一致，对外界因素作用比较敏感，因此，研究细菌的生物学特性、进行药物敏感试验最好选用此期的细菌。⑶影响因素：菌种、营养成分、营养物浓度、培养温度。任务2微生物的生长与繁殖⑷应用意义：①此期的菌种比较健壮，增殖噬菌体的最适菌龄，生产上用作接种的最佳菌龄。②发酵工业上尽量延长该期，以达到较高的菌体密度。③是生理代谢及遗传研究的最佳时期。④观察研究细菌的性状（形态染色、生化反应、药物敏感试验等），均应选用该期的细菌以获得正确的结果。任务2微生物的生长与繁殖⒊稳定期：⑴表现：新增殖细胞数与老细胞的死亡数几乎相等，活菌数动态平衡，保持相对稳定。⑵特点：细菌繁殖速度下降，生长速率又趋于0，细胞总数最高。细菌的形态、染色性、生理性状可出现改变（变异），如革兰阳性菌的染色性可变为阴性，细菌芽孢形成，合成较多的代谢产物如外毒素、酶、抗生素、维生素、色素等。⑶原因：由于对数期细菌大量增殖，使营养物质消耗，养分减少；酸、醇、毒素或过氧化氢等有毒代谢物产生、积累。pH、氧化还原电势等环境条件改变导致细菌繁殖速度下降。

任务2微生物的生长与繁殖⑷应用意义：①发酵生产产物（抗生素、氨基酸等）形成的重要时期，产物积累达到最高，生产上应尽量通过补充营养物质（补料），调节温度、pH等措施，延长稳定期，以提高产量。②活细胞数目稳定，用于计数细菌的最大生长量。⒋衰亡期：⑴表现：细菌的繁殖速度进一步减慢，死亡细菌明显增多，并超过活菌数量，群体中活菌数目急剧下降，出现“负生长”。任务2微生物的生长与繁殖⑵原因：稳定期后，生长环境越来越不利于微生物生长，营养物质耗尽和有毒代谢产物大量积累，细胞内分解代谢大大超过合成代谢，导致菌体死亡。⑶特点：细菌形态明显改变，如肿胀、变形甚至发生自溶，生理活动也趋于停滞，故陈旧培养物中的细菌难以鉴定。芽孢释放往往也发生在这一时期。这种生长曲线只有在体外人工培养的条件下才能观察到，可反映细菌在液体培养基中的动态变化，但也受到培养基成分、pH、培养温度、菌种菌龄及菌量等因素影响。细菌在自然界体或人类、动物体内生长繁殖时，受多种环境因素和机体免疫因素的影响和制约，情况复杂，不可能出现上述典型的生长曲线。任务2微生物的生长与繁殖㈡微生物生长规律对工业生产的指导意义：⒈缩短延迟期：⒉把握对数期：⒊延长稳定期：⒋监控衰亡期：㈡丝状真菌的生长曲线：丝状真菌的纯培养采用孢子接种，在液体培养基中振荡培养或深层通气加搅拌培养，使菌丝处于均匀分布状态，菌丝体通过断裂繁殖。可以用菌丝干重作为衡量生长的指标，即以时间为横坐标，以菌丝干重为纵坐标，绘制生长曲线。可分为三个时期：停滞期、迅速生长期、衰亡期。任务2微生物的生长与繁殖

任务2微生物的生长与繁殖⒈停滞期：造成生长停滞的原因一是孢子萌发前真正的停滞状态，另一种是生长已经开始，但还无法测定。⒉迅速生长期：菌丝体干重迅速增加，其干重的立方根与时间呈直线关系。与单细胞微生物不同，菌丝不以几何级数增加，故没有对数生长期。生长主要表现在菌丝尖端的伸长和出现分支、断裂等，此时期的菌体迅速利用碳、氮、磷等，呼吸强度达到高峰，有些代谢产物开始积累。⒊衰亡期：菌丝体干重下降，到一定时期不再变化。大多数次级代谢产物在此期合成，大多数细胞都出现大的空泡。有些菌丝体还会发生自溶，这与菌种和培养条件有关。任务2微生物的生长与繁殖㈢病毒的复制周期：病毒在易感和活细胞内增殖的方式是以其基因组为模板，在DNA聚合酶或RNA聚合酶以及其他必要因素作用下，经过复杂的生化合成过程，复制出子代病毒的基因组，病毒的基因组则以转录、翻译过程，合