微生物的典型生长曲线
4.3 微生物典型生长曲线
《微生物学》微生物典型生长曲线典型生长曲线:生长曲线的制作生长曲线的制作：接种适温培养定时取样测定生长量将少量单细胞的纯培养，接种到一恒定容积的新鲜液体培养基中，在适宜条件下培养，每隔一定时间取样，测菌细胞数目。
以培养时间为横坐标，以细菌增长数目的对数为纵坐标，绘制所得的曲线。
典型生长曲线:时期的划分：按照生长速率常数（growth race constant）不同典型生长曲线:1.延滞期、缓慢期其它名称：停滞期、调整期、适应期。
1.现象：活菌数没增加，曲线平行于横轴。
2.特点：生长速率常数= 0细胞形态变大或增长；细胞内RNA特别是rRNA含量增高，原生质嗜碱性增强；合成代谢活跃（核糖体、酶类、ATP合成加快），易产生诱导酶；对外界不良条件敏感，（如氯化钠浓度、温度、抗生素等化学药物）。
3.原因：适应新的环境条件，合成新的酶，积累必要的中间产物。
典型生长曲线:★影响延迟期长短的因素◆菌种：繁殖速度较快的菌种的延迟期一般较短；◆接种物菌龄：用对数生长期的菌种接种时，其延迟期较短，甚至检查不到延迟期；◆接种量：一般来说，接种量增大可缩短甚至消除延迟期（发酵工业上一般采用1/10的接种量）；◆培养基成分：◇在营养成分丰富的天然培养基上生长的延滞期比在合成培养基上生长时短；◇接种后培养基成分有较大变化时，会使延滞期加长，所以发酵工业上尽量使发酵培养基的成分与种子培养基接近。
典型生长曲线:★认识延迟期的特点及形成原因对实践的指导意义◆在发酵工业上需设法尽量缩短延迟期采取的缩短lag phase的措施有：①增加接种量；（群体优势----适应性增强）②采用对数生长期的健壮菌种；③调整培养基的成分，在种子基中加入发酵培养基的某些成分。
④选用繁殖快的菌种◆在食品工业上，尽量在此期进行消毒或灭菌典型生长曲线:2、对数期其他名称：指数期现象：细胞数目以几何级数增加，其对数与时间呈直线关系；特点：生长速率常数最大，即代时最短。
第六章 微生物的生长 一、名词解释 01. 细菌生长曲线(growth curve
第六章微生物的生长一、名词解释01.细菌生长曲线（growth curve）：当细菌在适宜的环境条件下培养时，如果以培养的时间为横座标，以细菌数量变化为纵坐标，根据细菌数量变化与相应时间变化之间的关系，作出一条反应细菌在培养期间菌数变化规律的曲线，这种曲线称为生长曲线。
02.菌落形成单位（colony forming unit, cfu）：通过浇注或涂布等方法使菌样的微生物单细胞分散在平板上（内），待培养后，每一个活细胞就形成一个单菌落，即为菌落形成单位。
03.比生长速率（specific growth rate）：单位数量的细菌或物质在单位时间（h）内的增加量。
04.同步培养（synchronous culture）：是一种培养方法，它能使群体中的所有细胞变成处于同时进行生长和分裂的群体细胞。
05.连续培养（continuous culture）：是在微生物的整个培养时间内，通过一定的方式使微生物能以恒定的比生长速率生长并能持续下去的一种培养方式。
06.连续发酵（continuous fermentation）：连续培养如果应用于生产实践上，就称为连续发酵。
07.分批培养：将微生物置于一定容积的培养基中，经过培养生长，最后一次收获，此称为分批培养。
08.二元培养：是纯培养的一种特殊形式。
根据寄生微生物的生活特点，必须将寄生微生物和寄主微生物培养在一起，同时排除其它杂菌。
例如培养苏云金杆菌及其噬菌体，需先在平板培养基上培养细菌，然后在菌苔上接种其噬菌体，经培养后，出现噬菌体感染的透明空斑，这种培养方法称为二元培养。
09.高密度培养（high cell-density culture, HCDC）：有时也称高密度发酵，一般指微生物在液体培养中细胞群体密度超过了常规培养10倍以上时的生长状态或培养技术。
10.致死时间（thermal death time, TDT）：是指在特定的条件和特定的温度下（如60℃），杀死某微生物水悬乳液群体所需要的最短时间。
微生物的典型生长曲线
（3）实践意义
• 对以生产菌体或与菌体生长相平行的代谢产物 （乳酸等）为目的的某些发酵生产来说，稳定期 是最佳的收获期；对维生素、碱基、氨基酸等物
质进行生物测定来说，稳定期是最佳测定时期。
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4、衰亡期
衰亡期
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4、衰亡期ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
定义：营养物质耗尽和有毒代谢产物的大量积累， 细菌死亡速率超过新生速率，整个群体呈现出 负增长。
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（2）应对办法
1
通 过 遗 传 学方法改变 种的遗传特 性使延滞期 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 式缩短延滞 期
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2、指数生长期
指数期
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2、指数生长期
定义：又称对数生长期，微生物以最大的速率生长和分裂 ，细菌数量呈指数增。
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（1）特点
➢生 长 速 率 常 数 等 于 零。 ➢细 胞 形 态 变 大 或 增 长。 ➢细 胞 内 RNA 尤 其 是 rRNA含量增加，原生 质呈嗜碱性。
➢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 如 氯化钠溶液浓度、温 度和抗生素等理化因 素反应敏感。
微生物的典型生长曲线
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1、定义及绘制方法
定义：定量描述液体培养基中微生物群体生 长规律的实验曲线，称为生长曲线。
绘制方法：微生物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，以菌数的对数为纵座标作图， 得到的一条反映微生物在整个培养期间菌 数变化规律的曲线。
微生物的生长规律
（3）微生物的生长对环境pH值的影响
微生物在生长过程中，由于代谢作用，会产生酸性或 碱性的代谢物，从而改变培养基或周围环境的pH值。为了 避免pH值大幅度改变，而影响微生物生命活动的正常进行， 通常采用添加缓冲剂或加入不溶解的碳酸盐的方法。在中 性培养基内常加入磷酸盐缓冲剂；当培养物中产生大量酸 时，可在配制培养基时加入不溶性的碳酸盐。
三、连续培养
第二节 细菌的群体生长繁殖
二）恒化连续培养
使培养液流速保持不变，并使微生物始终在低于其最高 生长速率下进行生长繁殖。
三、连续培养
第二节 细菌的群体生长繁殖
通过控制流速可以得到生长速率不同但密度基本恒定的培养物 多用于科研 遗传学：突变株分离；
生理学：不同条件下的代谢变化； 生态学：模拟自然营养条件建立实验模型；
为什么氧气存在能够抑制甚至杀死厌氧菌？
氧气进入菌体后，能接受电子而产生不同还原性的氧 离子，如过氧离子、过氧化物自由基。
过氧化物自由基和过氧离子都是很强的氧化剂，对微 生物有毒，能氧化微生物过程中所必需的酶。好氧菌、兼 性需氧菌以及微量需氧菌体内含有过氧化物歧化酶（SOD) 和过氧化氢酶。这两种酶能将过氧化物自由基和过氧离子 还原成没有毒性的水分子，所以它们不会被氧气所杀死。 耐氧菌虽没有过氧化氢酶，但有过氧化物酶，能合成SOD， 而不会被氧毒害。
1、延滞期（或称延迟期、滞留适应期） 指少量微生物接种到新培养基中，在开始培养
的一段时间内细胞数目不增加的时期。 （1）原因：合成新的代谢酶类，适应新环境。 （2）影响延迟期长短的因素：
菌种、接种龄、接种量、培养基成分。
（3）特点： ① 群体生长速度近于零； ② 细胞重量增加，体积增大，但不分裂繁殖； ③ 细胞内的RNA特别是rRNA含量增高，原生质
微生物生长曲线
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结束
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从生长曲线我们可以算出细胞每分裂一次所需要的 时间，即代时，以G表示。其计算公式为：
G t2t1 (lgW2lgW1)/lg2
式中t1和t2为所取对数期两点的时间； W1和W2分别为相应时间测得的细胞含量（g/L）或 OD。
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实验仪器、材料和用具
实验材料:大肠杆菌，枯草杆菌菌液及平 板；
成因 微生物刚刚接种到培养基之上，其代谢系 统需要适应新的环境，同时要合成酶、辅酶、其他 代谢中间代谢产物等，所以此时期的细胞数目没有 增加。
对数期：
（1）菌体以几何数增加，增长速度快；
（2）细胞代谢能力最强；
（3）细菌很少死亡或不死亡。
成因 经过调整期的准备，为此时期的微生物生
长提供了足够的物质基础，同时外界环境也是最佳
成因 主要是外界环境对继续生长越来越不利、 细胞的分解代谢大于合成代谢、继而导致大量细菌 死亡。
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测定细菌生长曲线
实验目的
了解细菌生长曲线特征，测定细菌繁殖 的代时；
学习液体培养基的配制以及接种方法；
反复练习无菌操作技术；
了解不同细菌，不同接种方法在同一培 养基上生长速度的不同；
掌握利用细菌悬液混浊度间接测定细菌 生长的方法
状态。大Βιβλιοθήκη 好5稳定期：（1）生长速率下降，死亡率上升； （2）细胞数达到最大值，新生的细菌数和死亡 的细菌数相当。
成因 营养的消耗使营养物比例失调、有害代谢 产物积累、PH值EH值等理化条件不适宜 衰亡期：
（1）死亡率增加，细菌少繁殖或不繁殖； （2）细菌常出现多形态、畸形或衰退型，有的 会产生芽孢
微生物生长曲线
典型的微生物生长曲线包括四个时期：调整期、对数期、稳定期、衰亡期。
1、调整期特点：生长速率常熟为零、菌体粗大、RNA含量增加、代谢活力强、对不良环境的抵抗能力下降。
成因：微生物刚刚接种到培养基之上，其代谢系统需要适应新的环境，同时要合成酶、辅酶、其他代谢中间代谢产物等，所以此时期的细胞数目没有增加。
2、对数期特点：生长速率最快、代谢旺盛、酶系活跃、活细菌数和总细菌数大致接近、细胞的化学组成形态理化性质基本一致。
成因:经过调整期的准备，为此时期的微生物生长提供了足够的物质基础，同时外界环境也是最佳状态。
3、稳定期特点：活细菌数保持相对稳定、总细菌数达到最高水平、细胞代谢产物积累达到最高峰、是生产的收获期、芽孢杆菌开始形成芽孢。
成因：营养的消耗使营养物比例失调、有害代谢产物积累、PH值EH值等理化条件不适宜。
4、衰亡期特点:细菌死亡速度大于新生成的速度、整个群体出现负增长、细胞开始畸形、细胞死亡出现自溶现象。
成因：主要是外界环境对继续生长越来越不利、细胞的分解代谢大于合成代谢、继而导致大量细菌死亡。
根据微生物的生长曲线可以明确微生物的生长规律，对生产实践具有重大的指导意义。
故根据对数期的生长规律可以得到培养菌种时缩短工期的方法:接种对数期的菌种,采用最适菌龄，加大接种量，用与培养菌种相同组成的培养基。
有如，根据稳定期的生长规律，可知稳定期是产物的最佳收获期，也是最佳测定期，通过对稳定期到来原因的研究还促进了连续培养原理的提出和工艺技术的创建。
微生物生长曲线的测定OD-Monitor振荡比浊法---一种在线实时自动非接触测定细菌生长曲线的新方法细菌生长曲线根据不同的要求有多种测定方法，测定微生物的数量有多种不同的方法，可根据要求和实验室条件选用。
比浊法测定原理由于细菌悬液的浓度与光密度（OD值）成正比，因此可利用分光光度计测定菌悬液的光密度来推知菌液的浓度，并将所测的OD值与其对应的培养时间作图，即可绘出该菌在一定条件下的生长曲线，此法快捷、简便。
微生物的生长曲线
获得同步生长的方法
同 步培养法
诱 导法
筛 选法
化学诱导 物理诱导
过滤法 区带密度梯度离心法
膜洗脱法
➢ 获得同步生长的方法主要有两类： （1）环境条件诱导法：抗生素、变换温度、光线、
培养基等，造成与正常细胞周期不同的周期变化。 （2）机械筛选法：选择性过滤、梯度离心或膜洗
最高生长温度：指微生物能进行生长繁殖的最高温度界限。微 生物处于这个温度，尚能生长，但生长慢，若高于此温度，则易 于衰老和死亡。一般80-95℃，极端105-150℃
最适生长温度：指微生物生长速率最高时的温度。
最适生长温度不等于积累代谢物最高时的培养温度。例：乳酸 链球菌的生长最适温度为34℃， 发酵产酸最快的温度为30℃
(2)灼烧灭菌 利用火焰直接把微生物烧死 应用范围：适合于对接种针、环、试管口及不 能用的污染物品或实验动物尸体等的灭菌 。
2、湿热灭菌 1、常压法 (1) 巴氏消毒法 条件:60-85℃,维持15S-30min(传统法:6065℃,30min) 效果：可杀死大多数细菌、真菌，孢子及酵母仍存活。 应用范围：短期保存食品。 (2) 煮沸消毒法 条件：100℃，加热10-30min。 效果：可杀死全部细菌、真菌，不能杀死孢子 应用范围：饮用水、注射器、毛巾及解剖用具的消 毒；水果罐头、果酱等食品。 (3) 间歇灭菌法 条件：80-100℃,加热15-60min,冷却后37℃保温,重 复三次 。效果：可杀死全部细菌及芽孢。 应用范围：不耐热培养基灭菌。
只最大收 获量受影响
生长速度和最大 收获量受影响
8.0mg/ml 6.0mg/ml 4.0mg/ml 2.0mg/ml
微生物的生长规律
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。
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典型的微生物生长曲线包括四个时期： 调整期、对数期、稳定期、衰亡期。
1、调整期 特点：生长速率常数为零、菌体粗大、RNA含量增加、代 谢活力强、对不良环境的抵抗能力下降。 2、对数期 特点：生长速率最快、代谢旺盛、酶系活跃、活细菌数和 总细菌数大致接近、细胞的化学组成形态理化性质基本一致。 3、稳定期 特点：活细菌数保持相对稳定、总细菌数达到最高水平、 细胞代谢产物积累达到最高峰、是生产的收获期、芽孢杆菌开 始形成芽孢。 4、衰亡期 特点:细菌死亡速度大于新生成的速度、整个群体出现负增 长、细胞开始畸形、细胞死亡出现自溶现象。
典型生长曲线
环科1201 林国俊
微生物生长曲线定量研究液体培养基中 微生物群体生长规律的实验曲线叫做微 生物生长曲线。 典型生长曲线将少量纯种微生物细胞接 种到容积恒定的液体培养基上，在合适 的环境下，细胞就会由小变大，发生有 规律的生长。若以细胞数的对数为纵坐 标，培养时间为横坐标，就可以绘出一 单细胞微生物的典型生