1.细菌的个体生长 (1)细菌的分裂与调节。当细菌的各种结构复制完成之后就进入分裂时期。此时在细菌长度的中间位置,通过细胞质膜内陷并伴随新合成的肽聚糖插入,横隔壁向心生长,最后在中心会合,完成一次分裂,将一个细菌分裂成两个大小相等的子细菌。 (2)细胞壁扩增。细菌在生长过程中,细胞壁只有通过扩增才能使其细胞体积扩增。研究表明:杆菌在生长过程中,新合成的肽聚糖在细胞壁中是新老细胞壁呈间隔分布,证明新合成的肽聚糖不是在一个位点而是在多个位点插入;而球菌在生长过程中,新合成的肽聚糖是固定在赤道板附近插入,以至新老细胞壁能明显地分开,原来的细胞壁被推向两端。 (3)染色体DNA的复制和分离。细菌的染色体为环形的双链DNA分子。细菌在个体生长过程中通过染色体DNA的复制其遗传特性能保持高度的连续性和稳定性。 2.细菌的群体生长繁殖 细菌接种到均匀的液体培养基后,以二分裂法繁殖,分裂后的子细胞都具有生活能力。在不补充营养物质或移去培养物,保持整个培养液体积不变的条件下,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,这种曲线称为生长曲线。 (1)稳定期。群体生长逐渐进入新增细胞与逐步衰老死亡细胞在数量上趋于相对平衡的状态,这就是群体生长的稳定期。在稳定期,细胞的净数量不会发生较大波动,生长速率常数基本上等于零。此时细胞生长缓慢或停止,有的甚至衰亡,但细胞包括能量代谢和一系列其他生化反应的许多功能仍在继续。 一条典型的生长曲线至少可以分为稳定期、对数期、迟缓期和衰亡期四个时期。 (2)对数期。单细胞微生物的纯培养物在被接种到新鲜培养基后,经过一段时间的适应,即进入生长速度相对恒定的快速生长与繁殖期。细胞增长以指数方式进行的快速生长繁殖期称为指数期,也称对数期。处于对数生长期的细胞,由于代谢旺盛,生长迅速,个体形态、化学组成和生理特性等均较一致。因此,在微生物发酵生产中,常用对数期的菌体作种子,它可以缩短迟缓期,提高劳动生产率与经济效益。对数生长期的细胞也是研究微生物生长代谢与遗传调控等生物学基本特性的极好材料。 (3)迟缓期。当菌体被接入新鲜液体培养基后,在起初的一个培养阶段内,菌体体积增长较快,各类诱导酶的合成量增加,此时细胞内的原生质比较均匀一致,但单位体积培养基中的菌体数量并未出现较大变化,曲线平缓。这一时期的细胞,正处于对新的理化环境的适应期,正在为下一阶段的快速生长与繁殖做生理与物质上的准备。迟缓期所维持时间的长短因微生物种或菌株和培养条件的不同而异。由实践可知迟缓期从几分钟到几小时、几天,甚至几个月不等,如大肠杆菌的迟缓期就比分枝杆菌短得多。同一种菌株,接种用的纯培养物所处的生长发育时期不同,迟缓期的长短也不一样。例如,接种用的菌种都处于生理活跃时期,接种量适当加大,营养和环境条件适宜,迟缓期将显著缩短,甚至直接进入对数生长期。 (4)衰亡期。一个达到稳定生长期的微生物群体,由于生长环境的继续恶化和营养物质的短缺,群体中细胞死亡率逐渐上升,以致死亡菌数逐渐超过新生菌数,群体中活菌数下降,曲线下滑。在衰亡期的菌体细胞形状和大小出现异常,呈多形态,或畸形,有的胞内多液泡,有的革兰氏染色结果发生改变等。此外还有许多胞内的代谢产物和胞内酶向外释放等。 微生物的生长曲线,反映了一种微生物在一定的生活环境中(如试管、摇瓶、发酵罐)生长繁殖和死亡的规律。它既可作为营养物和环境因素对生长繁殖影响的理论研究指标,也可用作调控微生物生长代谢的依据,以指导微生物生产实践。 |