细菌生长繁殖的规律
(一)细菌个体的生长繁殖
细菌以简单的二分裂方式进行无性繁殖。条件适宜时,多数细菌繁殖速度很快,20~30 min即可繁殖一代;少数细菌繁殖速度较慢,如结核分枝杆菌繁殖一代需18~20 h。
(二)细菌群体的生长繁殖
细菌生长繁殖迅速。在适宜条件下,一般细菌分裂繁殖一代约需20 min,如按此速度计算,10 h后细菌数量可达到10亿个以上,随时间的延长细菌数量将增多到难以想象的程度。但实际上,随着细菌不断地生长繁殖,营养物质将逐渐耗竭,有害代谢产物逐渐蓄积,因此细菌不可能一直高速地无限繁殖下去。经过一段时间,细菌的增殖速度将减缓,死菌数量增多,活菌增长率随之下降并趋于停滞。
将一定数量的细菌接种于适宜的培养基,连续定期取样检测活菌数,可发现细菌生长过程的规律。以培养时间为横坐标,培养物中活菌数的对数为纵坐标,可得出一条生长曲线(图3-1)。
根据生长曲线,细菌的群体生长繁殖可分为四期:迟缓期、对数期、稳定期和衰亡期。
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图3-1 细菌的生长曲线
注:a-b,迟缓期;b-c,对数期;c-d,稳定期;d-e,衰亡期。
1.迟缓期 细菌对新环境的短暂适应阶段。此期曲线平坦稳定,因为细菌繁殖极少。迟缓期长短因菌种、菌量、菌龄、培养条件等不同而异,一般为1~4 h。此期细菌体积增大,代谢活跃,为细菌的分裂增殖合成储备充足的酶、能量及中间代谢产物。
2.对数期 又称指数期。此期生长曲线上活菌数的对数直线上升。细菌以稳定的几何级数快速增长,最终达到顶峰状态,可持续几小时甚至几天(视培养条件及细菌代谢而异)。此期细菌形态、染色、生理活性等都很典型,对外界环境因素较敏感,因此以此期细菌研究细菌生物学性状最好。抗生素也对该时期的细菌具有最好的抑制效果。
3.稳定期 此期活菌数大致恒定,但细菌群体活力变化较大。由于培养基中营养物质消耗、毒性产物积聚、pH下降等不利因素的影响,此期细菌繁殖速度渐趋下降,细菌死亡数量逐渐增加,细菌增殖数量与死亡数量渐趋平衡。细菌形态、染色、生物学性状可出现变化,并产生相应的代谢产物如外毒素、内毒素、抗生素,以及形成芽胞等。
4.衰亡期 此期细菌繁殖越来越慢,死菌数明显增多,并逐渐超过活菌数。在此期,活菌数与培养时间成反比,细菌变长、肿胀或出现畸形,甚至发生菌体自溶,难辨其形,生理代谢活动趋于停滞,故陈旧培养物上难以鉴别细菌。
机体内及自然界细菌的生长繁殖受到机体免疫因素和环境因素的多方面影响,不会出现像在培养基中那样典型的生长曲线。掌握细菌生长规律,可有目的地研究控制病原菌的生长,发现和培养对人类有益的细菌。