生長繁殖的三大要素。掌握細(xì)菌生長繁殖的條件、影響因素及規(guī)律對(duì)臨床醫(yī)學(xué)及基礎(chǔ)研究均有重要意義。
一、細(xì)菌生長繁殖的條件
1．充足的營養(yǎng)：必須有充足的營養(yǎng)物質(zhì)才能為細(xì)菌的新陳代謝及生長繁殖提供必需的原料和足夠的能量。
2．適宜的溫度：細(xì)胞生長的溫度極限為-7℃～90℃。各類細(xì)菌對(duì)溫度的要求不同，可分為嗜冷菌（Psychrophiles),最適生長溫度為（10℃～20℃)；嗜溫菌（Mesophiles),20℃～40℃;嗜熱菌（Thermophiles),在高至56℃～60℃生長最好。病原菌均為嗜溫菌，最適溫度為人體的體溫，即37℃，故實(shí)驗(yàn)室一般采用37℃培養(yǎng)細(xì)菌。
有些嗜溫菌低溫下也可生長繁殖，如5℃冰箱內(nèi)，金黃色葡萄球菌緩慢生長釋放毒素，故食用過夜冰箱冷存食物，可致食物中毒。醫(yī)學(xué)全在線網(wǎng)站www.med126.com
3．合適的酸堿度：在細(xì)菌的新陳代謝過程中，酶的活性在一定的PH范圍才能發(fā)揮。多數(shù)病原菌最適PH為中性或弱堿性（pH7.2～7.6)。人類血液、組織液PH為7.4，細(xì)菌極易生存。胃液偏酸，絕大從數(shù)細(xì)菌可被殺死。個(gè)別細(xì)菌在堿性條件下生長良好，如霍亂孤菌在PH8.4～9.2時(shí)生長最好;也有的細(xì)菌最適pH偏酸，如結(jié)核桿菌（pH6.5～6.8)、乳本鄉(xiāng)桿菌（pH5.5)。細(xì)菌代謝過程中分解糖產(chǎn)酸，PH下降，影響細(xì)菌生長，所以培養(yǎng)基中應(yīng)加入緩沖劑，保持PH穩(wěn)定。
4．必要的氣體環(huán)境：氧的存大與否和生長有關(guān)，有些細(xì)菌僅能在有氧條件下生長；有的只能在無氧環(huán)境下生長；而大多數(shù)病原菌在有氧及無氧的條件下均能生存。一般細(xì)菌代謝中都需CO2，但大多數(shù)細(xì)菌自身代謝所產(chǎn)生的CO2即可滿足需要。有些細(xì)菌，如腦膜炎雙球菌在初次分離時(shí)需要較高濃度的CO2（5～10%)，否則生長很差甚至不能生長。
二、細(xì)菌生長繁殖的方式與速度
細(xì)菌的生長繁殖包括菌體各組分有規(guī)律的增長及菌體數(shù)量的增加。
細(xì)菌以簡單的二分裂方式無性繁殖，其突出的特點(diǎn)為繁殖速度極快。細(xì)菌分裂倍增的必須時(shí)間，稱為代時(shí)（Generation time),細(xì)菌的代時(shí)決定于細(xì)菌的種類又受環(huán)境條件的影響，細(xì)菌代時(shí)一般為20～30分鐘，個(gè)別菌較慢，如結(jié)核桿菌代時(shí)為18～20小時(shí)，梅素螺旋體為33個(gè)小時(shí)。
（一)細(xì)菌個(gè)體的生長繁殖
細(xì)菌一般以簡單的二分裂法進(jìn)行無性繁殖，個(gè)別細(xì)菌如結(jié)核桿菌偶有分枝繁殖的方式。在適宜條件下，多數(shù)細(xì)菌繁殖速度極快，分裂一次需時(shí)僅20～30分鐘。球菌可從不同平面分裂，分裂后形成不同方式排列。桿菌則沿橫軸分裂。細(xì)菌分裂時(shí)，菌細(xì)胞首先增大，染色體復(fù)制。在革蘭氏陽性菌中，細(xì)菌染色體與中價(jià)體相連，當(dāng)染色體復(fù)制時(shí)，中價(jià)體亦一分為二，各向兩端移動(dòng)，分別拉著復(fù)制好的一根染色體移到細(xì)胞的側(cè)。接著細(xì)胞中部的細(xì)胞膜由外向內(nèi)陷入，逐漸伸展，形成橫隔。同時(shí)細(xì)胞壁亦向內(nèi)生長，成為兩個(gè)子代細(xì)胞的胞壁，最后由于肽聚糖水解酶的作用，使細(xì)胞壁肽聚糖的共價(jià)鍵斷裂，全裂成為兩個(gè)細(xì)胞。革蘭氏陰性菌無中介體，染色體直接連接在細(xì)胞膜上。復(fù)制產(chǎn)生的新染色體則附著在鄰近的一點(diǎn)上，在兩點(diǎn)之間形成新的細(xì)胞膜，將兩團(tuán)染色體分離在兩側(cè)。最后細(xì)胞壁沿橫膈內(nèi)陷，整個(gè)細(xì)胞分裂成兩個(gè)子代細(xì)胞。
（二)細(xì)菌群體生長繁殖規(guī)律
細(xì)菌繁殖速度之快是驚人的。大腸桿菌的代時(shí)為20分鐘，以此計(jì)算，在最佳條件下8小時(shí)后，1個(gè)細(xì)胞可繁殖到200萬上，10小時(shí)后可超過10億，24小時(shí)后，細(xì)菌繁殖的數(shù)量可龐大到難以計(jì)數(shù)據(jù)和程度。但實(shí)際上，由于細(xì)菌繁殖中營養(yǎng)物質(zhì)的消耗，毒性產(chǎn)物的積聚及環(huán)境PH的改變，細(xì)菌絕不可能始終保持原速度無限增殖，經(jīng)過一定時(shí)間后，細(xì)菌活躍增殖的速度逐漸減慢，死亡細(xì)菌逐增、活菌率逐減。
將一定數(shù)的細(xì)菌接咱適當(dāng)培養(yǎng)基后，研究細(xì)菌生長過程的規(guī)律，以培養(yǎng)時(shí)間為橫坐標(biāo)，培養(yǎng)物中活菌數(shù)的對(duì)數(shù)以縱坐標(biāo)，可得出一條生長曲線（圖3-1)。
圖3-1 細(xì)菌的生長曲線
細(xì)菌群體的生長繁殖可分為四期：
1．遲緩期（Lag phase):細(xì)菌接種至培養(yǎng)基后，對(duì)新環(huán)境有一個(gè)短暫適應(yīng)過程（不適應(yīng)者可因轉(zhuǎn)種而死亡)。此期曲線平坦穩(wěn)定，因?yàn)榧?xì)菌繁殖極少。遲緩期長短因素種、接種菌量、菌齡以及營養(yǎng)物質(zhì)等不同而異，一般為1～4小時(shí)。此期中細(xì)菌體積增大，代謝活躍，為細(xì)菌的分裂增殖合成、儲(chǔ)備充足的酶、能量及中間代謝產(chǎn)物。
2.對(duì)數(shù)期(Logarithmic phase):又稱指數(shù)期(Exponential phage)。此期生長曲線上活菌數(shù)直線上升。細(xì)菌以穩(wěn)定的幾何級(jí)數(shù)極快增長，可持續(xù)幾小時(shí)至幾天不等（視培養(yǎng)條件及細(xì)菌代時(shí)而異)。此期細(xì)菌形態(tài)、染色、生物活性都很典型，對(duì)外界環(huán)境因素的作用敏感，因此研究細(xì)菌性狀以此期細(xì)菌最好�？股刈饔茫瑢�(duì)該時(shí)期的細(xì)菌效果最佳。
3．穩(wěn)定期（Stationary phase):該期的生長菌群總數(shù)處于平坦階段，但細(xì)菌群體活力變化較大。由于培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)消耗、毒性產(chǎn)物（有機(jī)酸、H2O2等)積累PH下降等不利因素的影響，細(xì)菌繁殖速度漸趨下降，相對(duì)細(xì)菌死亡數(shù)開始逐漸增加，此期細(xì)菌增殖數(shù)與死亡數(shù)漸趨平衡。細(xì)菌形態(tài)、染色、生物活性可出現(xiàn)改變，并產(chǎn)生相應(yīng)的代謝產(chǎn)物如外毒素、內(nèi)毒素、抗生素、以及芽胞等。
4．衰亡期（Decline phase):隨著穩(wěn)定期發(fā)展，細(xì)菌繁殖越來越慢，死亡菌數(shù)明顯增多�；罹鷶�(shù)與培養(yǎng)時(shí)間呈反比關(guān)系，此期細(xì)菌變長腫脹或畸形衰變，甚至菌體自溶，難以辯認(rèn)其形。生理代謝活動(dòng)趨于停滯。故陳舊培養(yǎng)物上難以鑒別細(xì)菌。
體內(nèi)及自然界細(xì)菌的生長繁殖受機(jī)體免疫因素和環(huán)境因素的多方面影響，不會(huì)出現(xiàn)象培養(yǎng)基中那樣典型的生長曲線。掌握細(xì)菌生長規(guī)律，可有目的地研究控制病原菌的生長，發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)對(duì)人類有用的細(xì)菌。
