第五章 微生物的生长
繁殖与生存因子
生物个体物质有规律地、不可逆增加，导致个体
体积扩大的生物学过程。生长：
生物个体生长到一定阶段，通过特定方式产生新的
生命个体，即引起生命个体数量增加的生物学过程。繁殖：
生长是一个逐步发生的 量变过程,
繁殖是一个产生新的生命个体的 质变过程 。
在 高等生物 里这两个过程可以明显分开，但在低等特别是在 单
细胞的生物 里，由于细胞小，这两个过程是紧密联系又很难划
分的过程。
第一节 微生物的生长繁殖
一个微生物细胞
合适的外界条件，吸收营养物质，进行代谢。
如果同化作用的速度超过了异化作用
个体的生长
原生质的总量（重量、体积、大小）就不断增加
如果各细胞组分是按恰当的比例增长时，则达到一定程度后就
会发生繁殖，引起个体数目的增加。
群体内各个个体的进一步生长
群体的生长
一、微生物生长的测定,
单位时间里微生物数量或生物量（ Biomass） 的变化
微生物生长：
微生物生长的测定：
个体计数
群体重量测定
群体生理指标测定
评价培养条件、营养物质等对微生物生长的影响；
评价不同的抗菌物质对微生物产生抑制 (或杀死 )作用的效果；
客观地反映微生物生长的规律；
（一）以数量变化对微生物生长情况进行测定
1、培养平板计数法
采用培养平板计数法要求操作熟练
、准确，否则难以得到正确的结果：
样品充分混匀；
每支移液管及涂布棒只能接触一个
稀释度的菌液；
同一稀释度三个以上重复,取平均
值；
每个平板上的菌落数目合适，便于
准确计数；
一个菌落可能是多个细胞一起形成，所以在科研中一般用
菌落形成单位（ colony forming units,CFU） 来表示，而
不是直接表示为细胞数。
2、膜过滤培养法
当样品中菌数很低时，可以将一定体积的湖水、海水或饮用水等样
品通过膜过滤器，然后将将膜转到相应的培养基上进行培养，对形
成的菌落进行统计。
3,The most probable number method（ 液体稀释法）
主要适用于只能进行液体培养的微生
物，或采用液体鉴别培养基进行直接
鉴定并计数的微生物。
对未知样品进行十倍稀释，然后根据估算取三个连续的稀释度
平行接种多支试管，对这些平行试管的微生物生长情况进行统
计，长菌的为阳性，未长菌的为阴性，然后根据数学统计计算
出样品中的微生物数目。
4、显微镜直接计数法
1）常规方法：
缺点：
不能区分死菌与活菌；
不适于对运动细菌的计数；
需要相对高的细菌浓度；
个体小的细菌在显微镜下难以观察；
2）其它方法：
将已知颗粒浓度的样品（例如血液）与待测细胞细胞浓度的样品混匀
后在显微镜下根据二者之间的比例直接推算待测微生物细胞浓度。
比例计数：
过滤计数：
当样品中菌数很低时，可以将一定体积的湖水、海水或饮用水等样品
通过膜过滤器。然后将滤膜干燥、染色，并经处理使膜透明，再在显
微镜下计算膜上 (或一定面积中 )的细菌数；
活菌计数：
采用特定的染色技术也可分别对活菌和死菌进行分别计数
（二）以生物量为指标测定微生物的生长
1、比浊法
在一定波长下，测定菌悬液的光密
度，以光密度 (optical density,即 O.D.)
表示菌量。
实验测量时应控制在菌浓度与光密度
成正比的线性范围内，否则不准确。
2,生理指标法
微生物的生理指标，如呼吸强度，耗氧量、酶活性、
生物热等与其群体的规模成正相关。
样品中微生物数量多或生长旺盛，这些指标愈明显，
因此可以借助特定的仪器如瓦勃氏呼吸仪、微量量
热计等设备来测定相应的指标。
常用于对微生物的快速鉴定与检测
二、细菌的群体生长繁殖
微生物的特点,个体微小
肉眼看到或接触到的微生物是成千上万个
单个的微生物组成的群体。
微生物接种是群体接种，接种后的生长是微生物群体繁殖生长。
对细菌群体生长规律的了解是对其进行研究与利用的基础
一、生长曲线
生长曲线 (Growth Curve)：
细菌接种到定量的液体培养基中，定时取样测定细胞数量，
以培养时间为横座标，以菌数为纵座标作图，得到的一条反映细
菌在整个培养期间菌数变化规律的曲线。
在微生物学中提到的“生长”，均指群体生长。
细菌的生长曲线一般用菌数的对数为纵坐标作图
一条典型的生长曲线至少可以分为
迟缓期, 对数期, 稳定期 和 衰亡期 等四个生长时期
迟缓期 (Lag phase)：
将少量菌种接入新鲜培养基后，在开始一段时间内菌数不立即增加，
或增加很少，生长速度接近于零。也称 延迟期, 适应期 。
迟缓期的特点, 分裂迟缓、代谢活跃
? 细胞形态变大或增长，例如巨大芽孢杆菌，在迟缓期末，细胞
的平均长度比刚接种时长 6倍。一般来说处于迟缓期的细菌细胞
体积最大
? 细胞内 RNA,尤其是 rRNA含量增高，合成代谢活跃，核糖体、
酶类和 ATP的合成加快，易产生诱导酶。
? 对外界不良条件反应敏感。
细胞处于活跃生长中，只是分裂迟缓
在此阶段后期，少数细胞开始分裂，曲线略有上升。
对数生长期 (Log phase)：
又称指数生长期 (Exponential phase)
以最大的速率生长和分裂，细菌数量呈对数增加，
细菌内各成分按比例有规律地增加，表现为平衡生长。
对数生长期的细菌个体形态、化学组成和生理特性等均较一致，代谢旺盛、生长
迅速、代时稳定，所以是研究微生物基本代谢的良好材料。它也常在生产上用作
种子，使微生物发酵的迟缓期缩短，提高经济效益。
稳定生长期 (Stationary phase)：
由于营养物质消耗，代谢产物积累和 pH等环境变化，逐步不适宜
于细菌生长，导致生长速率降低直至零 (即 细菌分裂增加的数量等
于细菌死亡数 )。
稳定生长期又称恒定期或最高生长期，此时培养液中活细菌数
最高并维持稳定。
衰亡期 (Decline或 Death phase)：
营养物质耗尽和有毒代谢产物的大量积累，细菌死亡速率超过新生
速率，整个群体呈现出负增长。
该时期死亡的细菌以对数方式增加，但在衰亡期的后期，由于部分
细菌产生抗性也会使细菌死亡的速率降低，仍有部分活菌存在。
二、同步培养
同步培养 (Synchronous culture)：
使群体中的细胞处于比较一致的，生长发育均处于同一阶
段上，即大多数细胞能同时进行生长或分裂的培养方法。
以同步培养方法使群体细胞能处于同一生长阶段，并同时
进行分裂的生长。
同步生长：
通过同步培养方法获得的细胞被称为同步细胞或同步培养物
硝酸纤维素滤膜法是最经典的获得同步生长的方法
由于细胞的个体差异，同步生长往往只能维持 2-3个世代，
随后又逐渐转变为随机生长。
三、连续培养
将微生物置于一定容积的培养基中，经过培养生长，最后一次收获。
分批培养（ batch culture） or
封闭培养（ closed culture）
培养基一次加入，不予补充，不再更换 。
连续培养 (Continous culture ）
在微生物的整个培养期间，通过一定的方式使微生物能以恒定
的比生长速率生长并能持续生长下去的一种培养方法。
培养过程中不断的 补充营养物质 和以同样的速率 移出培养物 是
实现微生物连续培养的基本原则。
（一）恒浊连续培养
测定所培养微生物的光密度值
自动调节新鲜培养基流入和培养物流出培养室的流速
使培养物维持在某一恒定浊度
当培养室中的浊度超过预期数值时，流速加快，使浊度降低；
当培养室中的浊度低于预期数值时，流速减慢，使浊度升高；
恒浊培养器的工作精度是由光电控制系统的灵敏度来决定的
如果所用培养基中有过量的必需营养物，就可以 使菌体维持最高的
生长速率 。
二）恒化连续培养
使培养液流速保持不变，并使微生物始终在低于其最高
生长速率下进行生长繁殖。
通过控制流速可以得到生长速率不同但密度基本恒定的培养物
多用于科研 遗传学：突变株分离；
生理学：不同条件下的代谢变化；
生态学：模拟自然营养条件建立实验模型；
繁殖与生存因子
生物个体物质有规律地、不可逆增加，导致个体
体积扩大的生物学过程。生长：
生物个体生长到一定阶段，通过特定方式产生新的
生命个体，即引起生命个体数量增加的生物学过程。繁殖：
生长是一个逐步发生的 量变过程,
繁殖是一个产生新的生命个体的 质变过程 。
在 高等生物 里这两个过程可以明显分开，但在低等特别是在 单
细胞的生物 里，由于细胞小，这两个过程是紧密联系又很难划
分的过程。
第一节 微生物的生长繁殖
一个微生物细胞
合适的外界条件，吸收营养物质，进行代谢。
如果同化作用的速度超过了异化作用
个体的生长
原生质的总量（重量、体积、大小）就不断增加
如果各细胞组分是按恰当的比例增长时，则达到一定程度后就
会发生繁殖，引起个体数目的增加。
群体内各个个体的进一步生长
群体的生长
一、微生物生长的测定,
单位时间里微生物数量或生物量（ Biomass） 的变化
微生物生长：
微生物生长的测定：
个体计数
群体重量测定
群体生理指标测定
评价培养条件、营养物质等对微生物生长的影响；
评价不同的抗菌物质对微生物产生抑制 (或杀死 )作用的效果；
客观地反映微生物生长的规律；
（一）以数量变化对微生物生长情况进行测定
1、培养平板计数法
采用培养平板计数法要求操作熟练
、准确，否则难以得到正确的结果：
样品充分混匀；
每支移液管及涂布棒只能接触一个
稀释度的菌液；
同一稀释度三个以上重复,取平均
值；
每个平板上的菌落数目合适，便于
准确计数；
一个菌落可能是多个细胞一起形成，所以在科研中一般用
菌落形成单位（ colony forming units,CFU） 来表示，而
不是直接表示为细胞数。
2、膜过滤培养法
当样品中菌数很低时，可以将一定体积的湖水、海水或饮用水等样
品通过膜过滤器，然后将将膜转到相应的培养基上进行培养，对形
成的菌落进行统计。
3,The most probable number method（ 液体稀释法）
主要适用于只能进行液体培养的微生
物，或采用液体鉴别培养基进行直接
鉴定并计数的微生物。
对未知样品进行十倍稀释，然后根据估算取三个连续的稀释度
平行接种多支试管，对这些平行试管的微生物生长情况进行统
计，长菌的为阳性，未长菌的为阴性，然后根据数学统计计算
出样品中的微生物数目。
4、显微镜直接计数法
1）常规方法：
缺点：
不能区分死菌与活菌；
不适于对运动细菌的计数；
需要相对高的细菌浓度；
个体小的细菌在显微镜下难以观察；
2）其它方法：
将已知颗粒浓度的样品（例如血液）与待测细胞细胞浓度的样品混匀
后在显微镜下根据二者之间的比例直接推算待测微生物细胞浓度。
比例计数：
过滤计数：
当样品中菌数很低时，可以将一定体积的湖水、海水或饮用水等样品
通过膜过滤器。然后将滤膜干燥、染色，并经处理使膜透明，再在显
微镜下计算膜上 (或一定面积中 )的细菌数；
活菌计数：
采用特定的染色技术也可分别对活菌和死菌进行分别计数
（二）以生物量为指标测定微生物的生长
1、比浊法
在一定波长下，测定菌悬液的光密
度，以光密度 (optical density,即 O.D.)
表示菌量。
实验测量时应控制在菌浓度与光密度
成正比的线性范围内，否则不准确。
2,生理指标法
微生物的生理指标，如呼吸强度，耗氧量、酶活性、
生物热等与其群体的规模成正相关。
样品中微生物数量多或生长旺盛，这些指标愈明显，
因此可以借助特定的仪器如瓦勃氏呼吸仪、微量量
热计等设备来测定相应的指标。
常用于对微生物的快速鉴定与检测
二、细菌的群体生长繁殖
微生物的特点,个体微小
肉眼看到或接触到的微生物是成千上万个
单个的微生物组成的群体。
微生物接种是群体接种，接种后的生长是微生物群体繁殖生长。
对细菌群体生长规律的了解是对其进行研究与利用的基础
一、生长曲线
生长曲线 (Growth Curve)：
细菌接种到定量的液体培养基中，定时取样测定细胞数量，
以培养时间为横座标，以菌数为纵座标作图，得到的一条反映细
菌在整个培养期间菌数变化规律的曲线。
在微生物学中提到的“生长”，均指群体生长。
细菌的生长曲线一般用菌数的对数为纵坐标作图
一条典型的生长曲线至少可以分为
迟缓期, 对数期, 稳定期 和 衰亡期 等四个生长时期
迟缓期 (Lag phase)：
将少量菌种接入新鲜培养基后，在开始一段时间内菌数不立即增加，
或增加很少，生长速度接近于零。也称 延迟期, 适应期 。
迟缓期的特点, 分裂迟缓、代谢活跃
? 细胞形态变大或增长，例如巨大芽孢杆菌，在迟缓期末，细胞
的平均长度比刚接种时长 6倍。一般来说处于迟缓期的细菌细胞
体积最大
? 细胞内 RNA,尤其是 rRNA含量增高，合成代谢活跃，核糖体、
酶类和 ATP的合成加快，易产生诱导酶。
? 对外界不良条件反应敏感。
细胞处于活跃生长中，只是分裂迟缓
在此阶段后期，少数细胞开始分裂，曲线略有上升。
对数生长期 (Log phase)：
又称指数生长期 (Exponential phase)
以最大的速率生长和分裂，细菌数量呈对数增加，
细菌内各成分按比例有规律地增加，表现为平衡生长。
对数生长期的细菌个体形态、化学组成和生理特性等均较一致，代谢旺盛、生长
迅速、代时稳定，所以是研究微生物基本代谢的良好材料。它也常在生产上用作
种子，使微生物发酵的迟缓期缩短，提高经济效益。
稳定生长期 (Stationary phase)：
由于营养物质消耗，代谢产物积累和 pH等环境变化，逐步不适宜
于细菌生长，导致生长速率降低直至零 (即 细菌分裂增加的数量等
于细菌死亡数 )。
稳定生长期又称恒定期或最高生长期，此时培养液中活细菌数
最高并维持稳定。
衰亡期 (Decline或 Death phase)：
营养物质耗尽和有毒代谢产物的大量积累，细菌死亡速率超过新生
速率，整个群体呈现出负增长。
该时期死亡的细菌以对数方式增加，但在衰亡期的后期，由于部分
细菌产生抗性也会使细菌死亡的速率降低，仍有部分活菌存在。
二、同步培养
同步培养 (Synchronous culture)：
使群体中的细胞处于比较一致的，生长发育均处于同一阶
段上，即大多数细胞能同时进行生长或分裂的培养方法。
以同步培养方法使群体细胞能处于同一生长阶段，并同时
进行分裂的生长。
同步生长：
通过同步培养方法获得的细胞被称为同步细胞或同步培养物
硝酸纤维素滤膜法是最经典的获得同步生长的方法
由于细胞的个体差异，同步生长往往只能维持 2-3个世代，
随后又逐渐转变为随机生长。
三、连续培养
将微生物置于一定容积的培养基中，经过培养生长，最后一次收获。
分批培养（ batch culture） or
封闭培养（ closed culture）
培养基一次加入，不予补充，不再更换 。
连续培养 (Continous culture ）
在微生物的整个培养期间，通过一定的方式使微生物能以恒定
的比生长速率生长并能持续生长下去的一种培养方法。
培养过程中不断的 补充营养物质 和以同样的速率 移出培养物 是
实现微生物连续培养的基本原则。
（一）恒浊连续培养
测定所培养微生物的光密度值
自动调节新鲜培养基流入和培养物流出培养室的流速
使培养物维持在某一恒定浊度
当培养室中的浊度超过预期数值时，流速加快，使浊度降低；
当培养室中的浊度低于预期数值时，流速减慢，使浊度升高；
恒浊培养器的工作精度是由光电控制系统的灵敏度来决定的
如果所用培养基中有过量的必需营养物，就可以 使菌体维持最高的
生长速率 。
二）恒化连续培养
使培养液流速保持不变，并使微生物始终在低于其最高
生长速率下进行生长繁殖。
通过控制流速可以得到生长速率不同但密度基本恒定的培养物
多用于科研 遗传学：突变株分离；
生理学：不同条件下的代谢变化；
生态学：模拟自然营养条件建立实验模型；
