一、微生物的生長和繁殖
微生物在適宜的環(huán)境條件下,不斷地吸收營養(yǎng)物質(zhì),并按照自己的代謝方式進行代謝活動,如果同化作用大于異化作用,則細胞質(zhì)的量不斷增加,體積得以加大,于是表現(xiàn)為生長。簡單地說,生長就是有機體的細胞組分與結(jié)構(gòu)在量方面的增加。
單細胞微生物如細菌,生長往往伴隨著細胞數(shù)目的增加。當細胞增長到一定程度時,就以二分裂方式,形成兩個基本相似的子細胞,子細胞又重復以上過程。在單細胞微生物中,由于細胞分裂而引起的個體數(shù)目的增加,稱為繁殖。在一般情況下,當環(huán)境條件適合,生長與繁殖始終是交替進行的。從生長到繁殖是一個由量變到質(zhì)變的過程,這個過程就是發(fā)育。(附圖是大腸桿菌 E.coli.的分裂繁殖,可是費了俺好大的勁。^-^)
微生物處于一定的物理、化學條件下,生長發(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,就會對機體產(chǎn)生抑制乃至殺滅作用。
二、細菌純培養(yǎng)的群體生長規(guī)律
大多數(shù)細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,一個細菌在48小時內(nèi),其子代群體將達到無法想象的數(shù)量。然而,實際情況并非如此。
將少量單細胞純培養(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),定時取樣測定其細菌含量,可以看到以下現(xiàn)象:開始有一短暫時間,細菌數(shù)量并不增加,隨之細菌數(shù)目增加很快,既而細菌數(shù)又趨穩(wěn)定,最后逐漸下降。如果以培養(yǎng)時間為橫坐標,以細菌數(shù)目的對數(shù)或生長速度為縱坐標作圖,可以得到一條曲線,稱為繁殖曲線,通常又稱為生長曲線。生長曲線代表了細菌在新的適宜的環(huán)境中生長繁殖直至衰老死亡全過程的動態(tài)變化。根據(jù)細菌生長繁殖速率的不同,可將生長曲線大致分為延遲期、對數(shù)期、穩(wěn)定期和衰亡期四個階段。
(1)延遲期:少量細菌接種到新鮮培養(yǎng)基后,一般不立即進行繁殖,生長速度近于零。因此在開始一段時間,細菌數(shù)幾乎保持不變,甚至稍有減少。這段時間被稱為延遲期,又稱為遲緩期、調(diào)整期或滯留適應(yīng)期。處于延遲期細菌細胞的特點是分裂遲緩、代謝活躍。延遲期的長短與菌種、種齡、接種量和培養(yǎng)基成分有關(guān)。
(2)對數(shù)期:對數(shù)期又稱指數(shù)期。這一階段突出特點是細菌數(shù)以幾何級數(shù)增加,代時穩(wěn)定,細菌數(shù)目的增加與原生質(zhì)總量的增加,與菌液混濁度的增加均呈正相關(guān)性。
(3)穩(wěn)定期:又稱恒定期或最高生長期。處于穩(wěn)定期的微生物,新增殖的細胞數(shù)與老細胞的死亡數(shù)幾乎相等,整個培養(yǎng)物中二者處于動態(tài)平衡,此時生長速度又逐漸趨向零。
穩(wěn)定期的細胞內(nèi)開始積累貯藏物,如肝糖、異染顆粒、脂肪粒等,大多數(shù)芽孢細菌也在此階段形成芽孢。如果為了獲得大量菌體,就應(yīng)在此階段收獲,因這時細胞總數(shù)最高;這一時期也是發(fā)酵過程積累代謝產(chǎn)物的重要階段,某些放線菌抗生素的大量形成也在此時期。
(4)衰亡期:穩(wěn)定期后如再繼續(xù)培養(yǎng),細菌死亡率逐漸增加,以致死亡數(shù)大大超過新生數(shù),群體中活菌數(shù)目急劇下降,出現(xiàn)了“負生長”,此階段叫衰亡期。
圖2:細菌生長的典型曲線
(Ⅰ.延遲期, Ⅱ.對數(shù)期, Ⅲ.穩(wěn)定期, Ⅳ.衰亡期)