第六章

微生物的生長生長繁殖的概念：生長：指細胞內所有化學成分（蛋白質、核酸等）有規律地、均衡地、不可逆地增長（增加），體積得以增大即表現為生長（個體生長）。繁殖：使細胞數目增加伴隨個體數目增加的生物學過程。生長是一個量變過程，是繁殖的基礎；繁殖是一個質變過程，是生長的結果。環境科學與工程學院單細胞生物的生長和繁殖之間的關系極為密切，例如細菌的繁殖從其形態改變來觀察，首先其細胞物質增加，然后細胞伸長，同時形成一個橫隔，形成兩個子細胞，在這個過程中，生長和繁殖是分不開的，我們還不能測定其個體生長而不涉及其繁殖，因此，所謂細胞生長，實際上是以群體細胞數目的增加作標志，即整個物質增加。在多細胞生物中，如果細胞數目的增加不伴隨個體數目的增加，只能稱生長，包括菌絲的延長等，形成孢子的過程稱為繁殖。環境科學與工程學院第一節微生物的個體生長

一、細胞結構的復制（合成）（一）染色體復制染色體是DNA的載體，對細菌來說，染色體實際上就是DNA，在生長過程中，DNA通過半保留復制完成。環境科學與工程學院（二）核糖體的生物發生核糖體的重建包括rRNA的合成、蛋白質合成以及蛋白質在rRNA上的裝配三個過程，細節尚不清楚。例：大腸桿菌核糖體的重建，MasayasuNomwa成功地利用提純的核糖體rRNA和蛋白質分子重建了大腸桿菌核糖體，其中最重要的發現是30s顆粒的組裝，只需要16SRNA分子和21種S型蛋白質，重建的顆粒具有天然顆粒的所有的生物學功能，50S顆粒與30S顆粒的情況相同，因而核糖體在體內的形成是自我組裝的過程。RNA-蛋白質相互作用是一種有高度特異性的作用。該過程在真核細胞中要復雜得多。環境科學與工程學院（三）線粒體與葉綠體的生物發生線粒體的發生是指細胞內線粒體如何生成新的線粒體的，有2種方式，一是由原來存在于細胞內的線粒體生長和分裂產生；二是類似于酵母出芽的分裂方式。環境科學與工程學院（四）細胞壁的擴增在細胞生長過程中，由于壁的擴增，才使細胞體積得以增大。用熒光免疫技術研究，發現有2種細胞壁的生長類型：（1）新壁在一端延長，如有鞭毛的細菌，新細胞無鞭毛，舊細菌有鞭毛；（2）沿長度插入，有的間隔插入，每個細胞的新、舊細胞壁大致相等。在同一種細菌中，有時存在2種方式。細胞分裂：各種細胞物質的擴增導致了細菌細胞的分裂，細菌細胞分裂一般在間體位置上，以壁和膜的凹入開始，最后形成2個新的細胞。環境科學與工程學院（五）細胞膜的擴增研究細胞膜擴增的方法是通過研究原來細胞膜的分布，再確定新擴增的部位。環境科學與工程學院通過利用突變株的培養，確定細胞膜的擴增部位，陰影部分為原來的細胞膜，隨著分裂次數的增加，原來的細胞膜在子細胞中的量就越來越少。環境科學與工程學院二、細胞分裂的控制細胞分裂為什么能夠開始?一種假設是對數期的細胞,其成分的合成以指數的方式連續進行,造成擴散有了困難,并有利于某些外部反應—如細胞壁的合成,使細胞分裂形成兩個新細胞。另外一種細胞分裂發生的原因是與細胞內發生的大分子變化的連續順序有關。尤其是DNA的合成，因為細胞分裂總是發生在DNA復制完成之后，DNA復制在一定程度上決定了細胞的分裂。環境科學與工程學院環境科學與工程學院第二節微生物的群體生長一、分批培養的概念和特點（一）概念和特點將少量細菌接種到液體培養液中適宜條件下培養，生長繁殖，在生長期不補充加入營養物質和去除代謝產物，處于這種封閉系統中的生長稱之為分批培養。特點：微生物所處的環境不斷變化，從而使得研究微生物在不同環境中的群體生長規律變得方便、簡化。環境科學與工程學院（二）、微生物的生長曲線細菌接種到定量的液體培養基中，定時取樣測定細胞數量，以培養時間為橫坐標，以菌數為縱坐標作圖，得到的一條反映細菌在整個培養期間菌數變化規律的曲線。典型的生長曲線呈S形，反映出微生物從開始生長到衰亡整個動態過程中數目和生理的變化。環境科學與工程學院一條典型的生長曲線至少可以分為

遲緩期，對數期，穩定期和衰亡期等四個生長時期環境科學與工程學院1.遲緩期又稱停滯期，適應期原因：微生物接種到一個新的環境，暫時缺乏分解和催化有關底物的酶，或是缺乏充足的中間代謝產物等。為產生誘導酶或合成中間代謝產物，就需要一段適應期。環境科學與工程學院3.穩定期細菌的繁殖數與死亡數基本相等，達到動態平衡。營養物質已經成為限制因子。環境科學與工程學院4.衰亡期死亡數大大超過繁殖速度，死亡率達到最大。

在不同條件下，生長曲線的形狀會有一些差異，但總的形式是相近的。環境科學與工程學院二、同步培養使群體細胞在同一時間里都處于同一個生長階段的培養稱為同步培養（synchronousculture），得到的培養物為同步培養物，同步培養物是研究微生物細胞生理活動的理想材料。環境科學與工程學院環境科學與工程學院誘導方法：如對數期的E.coli在6℃處理45min，營養物改變，37℃培養70min，饑餓，所有細胞在培養10min后分裂，就可以獲得同步培養物。環境科學與工程學院恒濁器與恒化器的比較裝置控制對象培養基培養基流速生長速率產物應用范圍恒濁器菌體密度無限制生長因子不恒