生長產量常數

生長產量常數：當生長速率常數R等於0時，這時菌體產量達到了最高點，而且菌體產量與營養物質濃度的消耗間呈現出一定的比例關係，這一關係就是生長產量常數。Y=(X-X₀)/(C₀-C)_。穩定期時，菌體產量達到了最高點，而且菌體產量與營養物質間呈現出有規律的比例關係，這一關係可用生長產量常數Y來表示。

基本介紹

• 中文名：生長產量常數
• 外文名：Growth rate constant
• 公式：Y=(X-X0)/(C0-C)
• 領域：微生物生長曲線
• 發生時期：穩定期
• 表示：生長產量常數Y

單細胞微生物的典型生長曲線

定量描述液體培養基中微生物群體生長規律的實驗曲線稱為生長曲線。如以細胞數目的對數值作縱坐標，以培養時間作橫坐標，就可畫出一條由延滯期、指數期、穩定期和衰亡期四個階段組成的曲線。四個時期是根據微生物的生長速率常數，即每小時分裂次數(R)的不同劃分的。

1、延滯期

延滯期特點：①生長速率常數為0；②細胞變大或變長；③細胞內的RNA(特別是rRNA)含量增高，原生質呈嗜鹼性；④合成代謝活躍，為以後的生長準備物質條件；⑤對外界不良條件反應敏感。

影響延滯期長短的因素：①接種齡(它是生長到生長曲線上的哪一階段用來作種子的)；②接種量(接種量大則延滯期短)；③培養基成分。

2、指數期

指數期(對數期)特點：①R最大，代時G最短；②細胞進行平衡生長，故菌體各部分的成分十分均勻；③酶系活躍，代謝旺盛。

指數期的3個重要參數：①繁殖代數(n)；②生長速率常數(R)，R=n/(t₂-t₁)；③代時(G)。

影響指數期微生物代時長短的因素：①菌種；②營養成分；③培養溫度；④營養物濃度(營養物濃度很低時，會影響微生物的生長速率；隨著營養物濃度的逐步提高，生長速率不受影響，只影響最終的菌體產量)。凡在較低濃度範圍內可影響生長速率和菌體產量的某營養物稱為生長限制因子。

3、穩定期

穩定期(恆定期、最高生長期)特點：①生長速率常數R等於0，新繁殖的細胞數與衰亡的細胞數相等；②菌體產量達到了最高點，菌體產量和營養物質的消耗間呈現出有規律的比例關係，生長產量常數Y(生長得率)，Y=(X-X₀)/(C₀-C)；③細胞開始積累內含物；④芽孢桿菌一般在這時開始形成芽孢；⑤次生代謝物開始形成，是產物的最佳收穫期，也是生物測定的最佳時期。

形成穩定期的原因：①營養物尤其是生長限制因子的耗盡；②營養物的比例失調；③酸、醇、毒素或H₂O₂等有害代謝產物的累積；④pH值、氧化還原勢等物理、化學條件越來越不適宜。

4、衰亡期

衰亡期特點：①R為負值，群體呈現負生長狀態；②細胞形態發生多形化，一些微生物有自溶現象；③有的微生物進一步合成或釋放抗生素等次生代謝物；④芽孢桿菌釋放芽孢。

生長產量常數Y簡介

菌體產量與營養物質的消耗之間呈現出有規律的比例關係。這一關係可用生長產量常數Y(又稱生長得率，growth yield)來表示：

Y=(X-X₀)/(C₀-C)

上式中，Y為穩定期的細胞乾質量，X₀為剛接種時的細胞乾質量，C₀為限制性營養物的最初質量濃度(g/mL)，C為穩定期時限制性營養物的濃度(由於計算Y時必須有一限制性營養物，所以C應等於0)。例如，據實驗和計算，產黃青黴(Penicillium chrysogenum)在以葡萄糖為限制性營養物的組合培養基上生長時，其Y值為1：2.56，說明這時每2.56 g葡萄糖可合成1 g菌絲體(乾質量)。為更精確計算Y值，又提出和Y_ATP，即(即每摩爾ATP所產生的克菌體乾質量)等指標。一些常見厭氧菌的生長產量常數計算見圖1。

圖1