第六章 微生物的生长及其控制
本章重点:微生物生长、繁殖的基本概念、特点与规律；测定微生物生长、繁殖方法。 本章难点：影响微生物生长、繁殖的主要因素；有害微生物的控制。 建议学时：10学时
生长：指细胞物质有规律、不可逆增加的过程。有机体的细胞组分与结构在量方面的增加。 繁殖：是微生物生长到一定阶段，由于细胞内各种细胞结构的复制和重建，导致产生一个新的细胞个体，即引起细胞个体数量增加的整个生物学过程。
生长是一个逐渐发生的量变的过程，是繁殖的基础；繁殖是一个质变的过程，是生长的结果。
第一节 测定生长繁殖的方法
一、测生长量 （一）直接法 1、测体积： 2、测干重：
可用离心法或过滤法测定，一般干重为湿重的10%～20%。 （二）间接法 1、比浊法：
2、生理指标法 1)测含氮量； 2)测含碳量； 3)其他。
二、计繁殖数
1、直接计数法（全数）——血球计数板法
2、间接计数法（活菌数）——稀释平板菌落计数法
第二节 微生物的生长规律
一、微生物的个体生长与同步生长 （一）细胞周期：
指从一个新细胞的产生到分裂出两个子细胞的全过程。它可简单地分为两个相互延续的时期，即细胞分裂期和分裂间期。分裂间期是细胞增殖的物质准备和积累阶段，分裂期则是细胞增殖的实施过程。 （二）观察微生物个体生长的方法：
1、通过电子显微镜观察细胞的超薄切片： 2、同步培养法技术：
同步生长 synchronous growth：
使所有的细胞都能处于同一生长阶段，同时分裂的生长方式。
获得细菌同步培养的方法主要有两类，其一是调整生理条件诱导同步性，其二是机械法（又称选择法）。
(1)环境条件诱导法：
1）温度调整法：亚适生长温度-->最适生长温度培养。
2）营养条件调整法：控制浓度或组成，使细胞只能进行一次分裂。
3）用稳定期的培养物接种：稳定期细胞处于衰老状态，移入新鲜培养基，可得同步生长。 4）抑制DNA合成法：DNA合成是细胞分裂前提。抑制一段时间再解除抑制。
(2)机械筛选法：
它是利用物理方法从不同步的细菌群体中选择出同步的群体，一般可用过滤分离法或梯度离心法来达到 1)选择性过滤法：将不同步的细胞培养物通过孔径大小不同微孔滤器，从而将大小不同的细胞分开，分别将滤液中的细胞取出进行培养，获得同步细胞。
2)密度梯度离心法：将不同步的细胞培养物悬浮在不被这种细菌利用的糖或葡聚糖的不同梯度溶液里，通过密度一梯度离心将不同细胞分布成不同的细胞带，每一细胞带的细胞大致是处于同一生长期的细胞，分别将它们取出进行培养，就可以获得同步细胞。 3) 膜洗脱法：
二、微生物的群体生长规律
（一）微生物在分批培养中的生长规律：
微生物置与于一定容积的培养基中，经过培养一段时间后，最后一次性地收获，称分批培养。 1、典型生长曲线
将少量纯种单细胞微生物接种到恒容积的液体培养基中培养。在适宜条件下，其群体就会有规律地生长，定时取样测定细胞含量，以细胞数目的对数值作纵坐标，以培养时间作横坐标，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。 2、典型生长曲线的分期及各分期的意义
根据微生物的生长速率常数（growth rate constant），即每小时的分裂代数的不同，一般把典型的生长曲线粗分为延滞期、对数期、稳定期和衰亡期四个时期。
(1)延滞期(停滞期、调整期)：
又叫适应期、缓慢期或调整期，是指把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，细胞数目不增加的时期。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。 1)特点：
a.生长速率常数为零； b.细胞形态变大或增大；
c.细胞内RNA尤其是rRNA含量增高（为分裂作准备），原生质呈嗜碱性。 d.合成代谢活跃（核糖体、酶类和的合成加快，易产生诱导酶）；
e.对外界不良条件的反应敏感（例如pH、Nacl溶液浓度、温度和抗生素等化学物质）。 2) 形成原因：调整代谢，合成新的酶系和中间代谢产物以适应新环境。 3) 消除：增加接种量；采用最适菌龄接种；培养基成分（种子、发酵）
为了提高生产效率，发酵工业中常常要采取措施缩短延滞期，具有十分重要的意义，其方法主要有：a. 以对数期的菌体作种子菌。 b. 适当增大接种量。
c.种子培养基尽量接近发酵培养基。 4)实践意义：
延滞期的长短直接影响发酵周期，发酵工业生产中要尽量缩短延滞期，选择对数期接种龄的细胞做种子，增大接种量，使发酵培养基的成分与种子培养基成分接近。 (2) 对数期 log phase
又叫指数期，指微生物在培养过程中以几何级数速度分裂的一段时期。在生长曲线中，紧接着延滞期后的一段时期。表现：代谢活性最强，几何级数增加，代时最短，生长速率最大。
1)特点：此时菌体细胞生长的速率常数R最大，分裂快，细胞每分裂繁殖一次的增代时间（即代时，generation time）短，细胞进行平衡生长，菌体内酶系活跃，代谢旺盛，菌体数目以几何级数增加，群体的形态与生理特征最一致，抗不良环境的能力强。 2) 重要参数：
在对数期中，以下三个参数尤为重要。
a.繁殖代数n：指数生长期愈长，n愈多，则菌体产量愈高
b.生长速率常数R：即每小时的分裂代数；营养物浓度较低时，R与之呈正比；较高时，R不受其影响。此外，R还受温度影响。
c.代时（generation time）G：单个细胞完成一次分裂所需时间，亦即增加一代所需时间。受菌种、培养基营养成分的影响。
影响G因素：菌种、营养成分、营养物浓度（很低时影响）、培养温度。
影响微生物对数期增代时间的因素较多，主要有： 菌种 ：
不同微生物代时差别大，即使是同一菌种，由于培养基成分和物理条件（如培养温度、培养基的pH和营养物质的性质）的不同，其对数期的代时也不同。但是，在一定条件下，各种菌的代时是相对稳定的，多数为20~30分钟，有的长达33小时，快的只有9.8分钟左右。 营养成分：
同种细菌，营养丰富的培养基，其代时就短，反之则长。 营养物浓度：很低时影响。
生长限制因子：凡是处于较低浓度范围内，可影响生长速率和菌体产量的营养物，就称生长限制因子。
培养温度：
温度是影响微生物生长速率的重要物理因素。 在微生物的最适生长温度范围时，代时就短。 4)实践意义：
指数期的微生物是研究生理、代谢等的良好材料；是增殖噬菌体的最适菌龄；是发酵生产中用做种子的最佳种龄，通过补加营养物质延长指数期。 （3）稳定期 stationary phase(最高生长期、静止期)
又叫最高生长期或恒定期。即活细胞数保持相对稳定的时期。 1)特点；
a.生长速率常数为零； b.菌体产量达到最高； c.活菌数相对稳定； d.细胞开始贮存贮藏物； e.芽孢在这个时期形成；
f.有些微生物在此时形成次生代谢产物。 2)形成原因；
a.营养物尤其是生长限制因子的耗尽； b.营养物的比例失调； c.有害代谢产物的积累； d.物化条件的变化。 3)实践意义
a.是菌体或与菌体生长相平行的代谢产物的最佳收获期； b.是对某些生长因子进行测定的必要前提； 稳定期的重要参数—生长产量常数Y：
指菌体产量与限制性营养物消耗的比例关系。限制性营养物即生长限制因子，是机体生长必需，且在一定浓度范围内决定该机体生长速率的营养物。
微生物的生长及其控制
