微生物生長(zhǎng)曲線是以微生物數(shù)量(活細(xì)菌個(gè)數(shù)或細(xì)菌重量)為縱坐標(biāo),培養(yǎng)時(shí)間為橫坐標(biāo)畫得的曲線。一般說,微生物(細(xì)菌)重量的變化比個(gè)數(shù)的變化更能在本質(zhì)上反應(yīng)出生長(zhǎng)的過程。曲線可分為三個(gè)階段即生長(zhǎng)率上升階段(對(duì)數(shù)生長(zhǎng)階段)、生長(zhǎng)率下降階段及內(nèi)源呼吸階段。
一、微生物生長(zhǎng)曲線的特點(diǎn)
典型的微生物生長(zhǎng)曲線包括四個(gè)時(shí)期:遲緩期、對(duì)數(shù)期、穩(wěn)定期、衰亡期。
1、遲緩期
特點(diǎn):生長(zhǎng)速率常數(shù)為零、菌體粗大、RNA含量增加、代謝活力強(qiáng)、對(duì)不良環(huán)境的抵抗能力下降。
成因:微生物剛剛接種到培養(yǎng)基之上,其代謝系統(tǒng)需要適應(yīng)新的環(huán)境,同時(shí)要合成酶、輔酶、其他代謝中間代謝產(chǎn)物等,所以此時(shí)期的細(xì)胞數(shù)目沒有增加。
2、對(duì)數(shù)期
特點(diǎn):生長(zhǎng)速率最快、代謝旺盛、酶系活躍、活細(xì)菌數(shù)和總細(xì)菌數(shù)大致接近、細(xì)胞的化學(xué)組成形態(tài)理化性質(zhì)基本一致。
成因:經(jīng)過調(diào)整期的準(zhǔn)備,為此時(shí)期的微生物生長(zhǎng)提供了足夠的物質(zhì)基礎(chǔ),同時(shí)外界環(huán)境也是最佳狀態(tài)。
3、穩(wěn)定期
特點(diǎn):活細(xì)菌數(shù)保持相對(duì)穩(wěn)定、總細(xì)菌數(shù)達(dá)到最高水平、細(xì)胞代謝產(chǎn)物積累達(dá)到最高峰、是生產(chǎn)的收獲期、芽孢桿菌開始形成芽孢。
成因:營(yíng)養(yǎng)的消耗使?fàn)I養(yǎng)物比例失調(diào)、有害代謝產(chǎn)物積累、PH值EH值等理化條件不適宜。
4、衰亡期
特點(diǎn):細(xì)菌死亡速度大于新生成的速度、整個(gè)群體出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)、細(xì)胞開始畸形、細(xì)胞死亡出現(xiàn)自溶現(xiàn)象。
成因:主要是外界環(huán)境對(duì)繼續(xù)生長(zhǎng)越來越不利、細(xì)胞的分解代謝大于合成代謝、繼而導(dǎo)致大量細(xì)菌死亡。
二、微生物生長(zhǎng)曲線的生長(zhǎng)與繁殖
微生物在適宜的環(huán)境條件下,不斷地吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),并按照自己的代謝方式進(jìn)行代謝活動(dòng),如果同化作用大于異化作用,則細(xì)胞質(zhì)的量不斷增加,體積得以加大,于是表現(xiàn)為生長(zhǎng)。簡(jiǎn)單地說,生長(zhǎng)就是有機(jī)體的細(xì)胞組分與結(jié)構(gòu)在量方面的增加。
單細(xì)胞微生物如細(xì)菌,生長(zhǎng)往往伴隨著細(xì)胞數(shù)目的增加。當(dāng)細(xì)胞增長(zhǎng)到一定程度時(shí),就以二分裂方式,形成兩個(gè)基本相似的子細(xì)胞,子細(xì)胞又重復(fù)以上過程。在單細(xì)胞微生物中,由于細(xì)胞分裂而引起的個(gè)體數(shù)目的增加,稱為繁殖。在一般情況下,當(dāng)環(huán)境條件適合,生長(zhǎng)與繁殖始終是交替進(jìn)行的。從生長(zhǎng)到繁殖是一個(gè)由質(zhì)變到量變的過程,這個(gè)過程就是發(fā)育。
微生物處于一定的物理、化學(xué)條件下,生長(zhǎng)發(fā)育正常,繁殖速率也高;如果某一或某些環(huán)境條件發(fā)生改變,并超出了生物可以適應(yīng)的范圍時(shí),就會(huì)對(duì)機(jī)體產(chǎn)生抑制乃至殺滅作用。
三、細(xì)菌純培養(yǎng)的群體生長(zhǎng)規(guī)律
大多數(shù)細(xì)菌的繁殖速度都很快,大腸桿菌在適宜條件下,每20分鐘左右便可分裂一次,如果始終保持這樣的繁殖速度,一個(gè)細(xì)菌在48小時(shí)內(nèi),其子代群體將達(dá)到無法想象的數(shù)量。然而,實(shí)際情況并非如此。
將少量單細(xì)胞純培養(yǎng)接種到一恒定容積的新鮮液體培養(yǎng)基中,在適宜的條件下培養(yǎng),定時(shí)取樣測(cè)定其細(xì)菌含量,可以看到以下現(xiàn)象:開始有一短暫時(shí)間,細(xì)菌數(shù)量并不增加,隨之細(xì)菌數(shù)目增加很快,既而細(xì)菌數(shù)又趨穩(wěn)定,最后逐漸下降。如果以培養(yǎng)時(shí)間為橫坐標(biāo),以細(xì)菌數(shù)目的對(duì)數(shù)或生長(zhǎng)速度為縱坐標(biāo)作圖,可以得到一條曲線,稱為繁殖曲線,通常又稱為生長(zhǎng)曲線。生長(zhǎng)曲線代表了細(xì)菌在新的適宜的環(huán)境中生長(zhǎng)繁殖直至衰老死亡全過程的動(dòng)態(tài)變化。
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