细菌生长曲线bacterial growth curve

细菌纯培养的生长过程中定期测定菌体数，以时间为横座标，菌数的对数为纵座标出现的一个单峰曲线。接种细菌在一培养液中（分批培养），出现一个特定的曲线（见图），表现为4个生长时期。

细菌的典型生长曲线

(a) 生长滞留期； (b) 对数生长期；(c) 最高生长期； (d) 衰老死亡期

生长滞留期 菌种接入一个新鲜培养基内，由于营养条件和环境各因素不可能完全合适，需有一个调整自身生理机能的过程而逐渐适应这个新的生活环境，因此在开始一段时间内生长滞留，细胞数几乎不增加，群体的生长率近于零，曲线平延。但在这个时期内，菌体体积逐渐增加，细菌内原生质均匀一致，贮藏物质消耗，DNA含量增高，产生各种诱导酶，逐步进入生理活跃状态，从培养环境中吸取营养物质，合成细胞物质，为分裂增殖作了准备。群体中有少数细胞首先开始分裂，曲线稍有上升。偶亦稍有下降，系因接种的细胞群中有生活力低、不能立即适应新的环境而死亡，减少了活菌数所致。生长滞留期的长短，因菌种和培养条件不同而异，自1～2小时至几十小时不等。同一菌种，用以接种的菌体细胞所处的生长阶段不同，影响生长滞留期的长短。
对数生长期 曲线在对数生长期呈直线上升，表现了接种的细菌在所处的生活环境中最活跃的生长阶段。旺盛的代谢活动，高效率的合成细胞物质，细胞分裂的时间间隔缩短，使大部分细胞处于等速分裂而达到最高的生长率。这一时期中的细菌的生长特征是细胞数量增加与时间成指数关系，每经过一个单位时间，细胞数量作倍数增加，保持一致的生长率、故又称指数生长期，曲线上升的坡度和高度受微生物种类、营养条件和环境条件的左右。
根据测定对数生长期的生长量（细胞总数）可以讦算一种细菌在一定的生活环境中的最高生长率和每分裂一次所需的时间，称为代时(G)。

式中 n为在一定时间(t)内细菌细胞分裂（生长量加倍）的次数；
B为开始时的细胞数；
C为经过t时间后的细胞数。
C=B×2n 2ⁿ＝C/B
代时(G)为细菌细胞每分裂一次所需的时间

从上式可以看出，在一定时间内细菌细胞分裂的次数多，代时(G值)短，分裂速度快，曲线的坡度大，即生长率高； 曲线上升的时期长，出峰高，则生长量大。
最高生长期 细菌经对数生长期的旺盛生长后，生长势渐减，曲线的上升转缓，渐趋平稳而进入一个停滞在最高生长量的时期。生活环境的变化是引起生长停滞的主要原因，如营养物质的减少或缺乏，代谢废物的积累，pH、氧化还原电位、氧压等环境因素发生的变化，已使原来调整的合适环境变为不合适，妨碍了细菌的旺盛生长而致各细胞的生活力减退，生长停滞。虽然在这段时期还有一部分细胞仍在生长分裂，但也有一部分细胞衰老死亡，使新细胞的增加和老细胞的死亡逐渐趋于平衡，保持了生长量的稳定。产生芽孢的细菌则以形成芽孢而处于休眠状态，生长停顿。这段时间曲线的高度和长度表明总生长量的大小和能保持的时间久暂。
衰老死亡期 经过最高生长期聚积的大量细胞，逐渐衰老死亡，生长曲线开始下降，在递增其死亡率阶段中作直线下降。在这时期中细胞的生活力衰退，储存性物质消耗，呼吸强度下降，原生质呈多孔结构，细胞出现畸形，大小不一致，虽尚有少数细胞能生长繁殖，但已不足补偿大量细胞死亡率的加速。
细菌生长曲线的分析是细菌生产上调控其生长发育过程的依据，细菌在对数生长期代谢活性最高，生长速度最快，代谢产物亦以这个时期产生较多。另一方面，培养基中养分的消耗，培养条件的变化，以及不利于生长的代谢废物的累积，是限制细菌继续增殖的主要原因。用生活力旺盛的细胞接种，营养合适的培养基以及调节适宜的温度，pH和通气，可以缩短生长滞留期，迅速到达对数生长期，缩短培养时间。补充营养物质，继续调整培养环境中的酸碱度、温度、氧化还原电位以及中和或排除某些有害代谢产物，可延长其对数生长期，提高菌数和有效代谢产物的产量。降低温度可以维持和延长最高生长期，以保持最大生长量。在发酵工艺研究和生产中，为了能长期维持对数生长期，采用连续培养法，即当培养物进入对数生长期后，一方面以规定速度源源地添加新鲜培养液，另一方面以同样速度缓缓地流出老培养液 （包括菌体和代谢产物），使培养器或发酵罐中的细菌常处于适宜条件下，保持对数增长。培养液的流动量使由分裂繁殖增加的新细胞相当于流出的老细胞数，保持群体中细胞数量基本不变，代谢活力不变。

细菌生长曲线bacterial growth curve

该曲线反应细菌生长过程的规律性。以培养时间为横坐标、培养物中活菌数的对数为纵坐标，而绘出的一条生长曲线。细菌的群体生长繁殖可分四期：
❶迟缓期：细菌进入新环境后的短暂适应阶段，菌体增大，代谢活跃，为细菌的分裂繁殖合成并积累充足的酶、辅酶和中间代谢产物；但分裂迟缓，繁殖极少，一般为1～4h。
❷对数期：又称指数期。该期细菌生长迅速，活菌数以几何级数增长。此期细菌的形态、染色性、生理活性都较典型，对外界环境因素的作用敏感。因此，研究细菌的生物学性状应选用该期的细菌。一般细菌对数期在培养后的8～18h。
❸稳定期：由于培养基中营养物质消耗，有害代谢产物积聚、细菌繁殖速度渐减，死亡数渐增，其形态、染色性和各种生物学性状都有一定的改变。一些细菌的芽胞、外毒素和抗生素等代谢产物大多在此期产生。
❹衰亡期：稳定期后细菌繁殖越来越慢，死亡逐渐增多，并超过活菌数。该期细菌形态显著改变，出现衰退型或菌体自溶，生理代谢活动也趋于停滞。因此，陈旧培养的细菌难以鉴定。