在一定条件下,微生物的生长有一定的规律.如将少量单细胞纯种微生物接种到一定量的液体培养基后,如果条件适宜,通过定时取样测定细胞数目,就可观察到下面的现象：刚一开始,生长缓慢,细胞数基本上不增加；以后生长逐渐加快,细胞数目也增加得较快；然后有一段时间趋于稳定,细胞数基本不变；最后细胞数逐渐下降.这样的结果用作图法表示,取细胞数目的对数值作为纵坐标,以取样的时间为横坐标,可以绘出一条典型的生长曲线.
为便于讨论和说明,根据微生物生长繁殖速率的不同,把生长曲线划分为4个阶段,即延滞期、对数期、稳定期和衰亡期.
一、延滞期
当少量菌种接种到液体培养基中,通常并不立即开始生长繁殖,细胞数目几乎不增加,甚至还会稍有减少,群体的生长速率近于零.这段时间称为延滞期.
处于延滞期的微生物,经过适应后,表现为细胞开始生长,变粗变长；代谢活动逐渐 旺盛起来,细胞中RNA含量增多；但对不良的环境条件较为敏感.
延滞期的长短跟菌种、菌龄、接种量及培养条件有关.微生物种类不同,延滞期长短也不一样,这是 由该种的遗传特性所决定的；用对数期的菌种接种,此时菌种处于代谢旺盛阶段,所以可适当地缩短延滞期；适当加大接种量,也会起到缩短延滞期的作用；如果用新鲜的培养基,而且营养成分和种子培养基成分基本上一致,则菌种很易适应.如果与上述情况相反,则会延长延滞期.所有这些,在科学研究、生产实践中都要引起重视.
二、对数期
延滞期以后,紧接着是一个生长速率达到最高的时期.这时菌数以几何级数增加,即进入了对数期.
微生物的代时因种而异,就是同一个种也受培养基成分及环境条件的影响.通常对细菌来讲,每繁殖一代,一般约为 20min,如大肠杆菌在37摄氏度,肉汤培养基中,为 17min.但结核分枝杆菌每繁殖一次则要 14h 左右.酵母菌代时要长些,一般要 2h以上,如啤酒酵母为2h.
处于对数期中的微生物,其个体的形态和生理特性都比较一致,代谢活跃,生长速率恒定,繁殖力强,故是发酵工业生产上的优良种子,也是进行科学研究的好材料.
三、稳定期
顾名思义,稳定期就是意味着微生物群体中新繁殖的细胞数目与死亡的细胞数目基本上处于平衡稳定的状态,活细胞数达到动态平衡,群体的生长速率等于零.
为什么会出现稳定期呢?据分析与下列因素有关.一是在恒定的容器内,养料由于不断消耗而处于贫乏阶段,越来越不能满足微生物新陈代谢的需要.二则由于产生了有害的代谢产物或环境条件受到改变,有可能对微生物生长不利.稳定期时的微生物开始累积贮存物质.稳定期的微生物总活菌数处于最高水平.所以如要获得菌体的话,此时是最佳的 “收获季节”.
四、衰亡期
稳定期后,如再继续培养,微生物的生长则进入 了衰亡期.在衰亡期内,微生物细胞死亡的速率超过新生的速率,群体中总活菌数明显下降.这时细胞普遍衰老,内含物增加,液泡出现,有部分细胞会产生自溶.细胞会积累或释放一些代谢产物.生产上可根据不同的需要,适时加以收集.
以上所介绍的只是一种典型的生长曲线,主要适合于细菌、酵母菌等单细胞微生物,而且还要在一些先决条件之下.事实上,在自然环境 中,很多菌种的生长规律跟上述不同,而以算术级数增加.这是因为这些菌种需要某种必需的生长 因子,如维生素等.这些生长因子能影响生长速率,但不能完全消除生长.而在自然环境中,生长因子的浓度极低,一旦被细菌繁殖用去一部分后,就会影响下一步的细菌生长率,因而造成算术级数生长现象.
对数增长期
对数增长期又称为指数增长期,是指在生长曲线中,紧接着适应期的一个细胞以几何级数速度分裂的一段时期.
对数增长期有以下几个特点：1.生长繁殖的速度很快,活菌的数目呈对数增长,因而细胞每分裂一次所需的代时G或原生质增加1倍所需的时间最短,并且在这个时明内均匀一致2.细胞进行平衡生长,菌体内各种成分最为均匀.3.酶系活跃.代谢旺盛.4.在此时期内,菌细胞的形态特征均匀一致,最代表种的特征.5.此时期内的微生物的生化特性均匀一致,并且典型.
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