§1 微生物生長與調節(jié)

1、11微生物生長與調節(jié)微生物生長與調節(jié)1.1微生物的生微生物的生長活細胞最基本的生命特征是生長和繁殖。關于生長的定義，不同學科的學者有不同的見解。細胞生物學家關注單細胞的形態(tài)變化，特別是細胞的分裂方式。生化學者對成千上萬個與生長有關的酶反應動力學及代謝途徑感興趣，認為生長是所有化學成分有秩序地相互作用的結果。生物物理學家則認為，細胞是熱力學不平衡的開放系統(tǒng)，與其周圍環(huán)境進行物質與能量的交流，特別表現(xiàn)在熵的溢流上。生化工程師把生長看做是生物

2、催化劑數(shù)量的增長，通常以質量和細胞數(shù)目的增長來表達細胞的生長。分化（differentiation）則是生物的細胞形態(tài)和功能向不同的方向發(fā)展，由一般變?yōu)樘厥獾默F(xiàn)象。一、生長的形式一、生長的形式1、細菌的生長裂殖、細胞壁合成方式（G菌沿著中緯帶；G菌沿著整個細胞壁，以居間并生方式合成的）、菌齡（一般以培養(yǎng)時間表示，真實菌齡應以繁殖的代數(shù)表示）。2、酵母的生長芽殖（按芽痕出現(xiàn)位置芽殖分兩類：兩極性與多極性）、菌齡（由芽痕數(shù)量確定）、假菌絲（

3、子細胞不與母細胞分離，形成鏈狀）、胞內膜系統(tǒng)（把細胞分隔成幾個能就地進行高效生化反應的間室，并建立了輸送適當材料到各間室的系統(tǒng)）、泡囊運輸（一種連接細胞中大多數(shù)主要細胞器的投遞系統(tǒng)，高爾基體占據(jù)了內質網(wǎng)與核內體、液泡和質膜之間的交通中心位置：待分泌蛋白質從內質網(wǎng)被集中于外衣的COPⅡ泡囊，然后輸送到早期高爾基體間室，在那里被修飾、分類和輸送到其最終目的地?？扇苄缘鞍着c膜蛋白通過其固有的固位機制維持其適當?shù)亩ㄎ蛔饔谩＿@類固位機制部分涉及蛋

4、白蛋白的相互作用與逆行輸送到罩上外衣的COPⅠ光囊處）。3、霉菌和放線菌菌絲的生長生長方式（菌絲末梢伸長、分枝或交錯成網(wǎng)，稱為菌絲體）、分生孢子（真菌形成）、菌絲長度（受遺傳控制并與生長環(huán)境有關）、菌絲團（以產黃青霉為例，其密實程度受攪拌、供氧和溫度等培養(yǎng)條件的影響，特別與碳源的性質有關。菌絲團變得密實的條件有：添加易利用的碳源，如葡萄糖；攪拌加快；供氧改善。反之，用乳糖、攪拌緩慢或供氧不善，則菌絲團變得疏松。菌絲團內部營養(yǎng)物質的缺乏與

5、代謝產物的積累會使菌的生長處于不利環(huán)境之中。）3二、生長的測量二、生長的測量菌濃X（在線與離線測量）、產物濃度P、比生產速率Q（表征菌的生產能力）。1、細胞數(shù)目的測量可用方法：直接顯微計數(shù)、平板活菌計數(shù)、載片培養(yǎng)計數(shù)、微孔過濾法、庫爾特計數(shù)器、流動式細胞光度計、表熒光濾光技術、熒光抗體技術、微型ELISA和電子顯微鏡。2、細胞量的測定方法：干重（DCW）法、比濁法、離心壓縮細胞體積（PCV）法、成像分析法。3、菌濃的間接測量用于估算菌濃

6、的間接方法：細胞組分（核酸、蛋白質、細胞C或PO43、多糖、脂質、ATP）、代謝活動、基于數(shù)學模型的細胞量測量方法（有時被稱為“軟件化傳感器”）、化學計量法。⑴核酸核酸通常存在于所有活體細胞中，可作為菌量的度量。但此法不能區(qū)分細菌與真菌的菌量。核酸的測定方法相當精確，但也存在系統(tǒng)誤差。細胞中的核苷酸與肽具有同樣的顏色反應和吸收光譜，對核酸測定有干擾作用。用于測量生長的這些參數(shù)需先進行生物標定，因細胞組分隨時間變化，并取決于營養(yǎng)與生理因素

7、。單個細胞的DNA隨生長速率而變化。生長快的細胞由于具有較多的復制叉，DNA含量較高。但按單位質量細胞計算的DNA含量變化較小。故DNA可用于表征生物量的變化。問題是細胞中一般只含1%~3%的DNA，其測定易受RNA（含量約為7%~25%）干擾。測定DNA常用的方法有二苯胺法和溴化乙錠法兩種。培養(yǎng)基中不溶性非細胞蛋白對DNA分析無干擾。⑵蛋白質蛋白質含量通常隨生長速率的變化不大，因而可作為細胞量的常規(guī)度量。主要的應用限制是培養(yǎng)基成分中不