一、影響細(xì)菌生長的環(huán)境因素
營養(yǎng)物質(zhì)、能量和適宜的環(huán)境是細(xì)菌生長繁殖的*條件。
營養(yǎng)物質(zhì) 充足的營養(yǎng)物質(zhì)可以為細(xì)菌的新陳代謝及生長繁殖提供必要的原料和充足的能量。
氫離子濃度（pH） 每種細(xì)菌都有一個(gè)可生長的pH范圍， 以及zui適生長pH。多數(shù)病原菌zui適pH為7.2～7.6，在宿主體內(nèi)極易生存；個(gè)別細(xì)菌如霍亂弧菌在pH8.4～9.2生長，結(jié)核分枝桿菌生長的zui適pH為6.5～6.8。細(xì)菌通過細(xì)胞膜的質(zhì)子轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的pH。
溫度 各類細(xì)菌對(duì)溫度的要求不一。藉此分為嗜冷菌，其生長范圍-5℃～30℃，zui適生長為10℃～20℃；嗜溫菌，生長范圍10℃～45℃，zui適20℃～40℃；嗜熱菌，生長范圍25℃～95℃，zui適50℃～60℃。病原菌在長期進(jìn)化過程中適應(yīng)人體環(huán)境，均為嗜溫菌，zui適生長溫度為人的體溫，即37℃。細(xì)菌與動(dòng)物或植物一樣，當(dāng)突然暴露于高出適宜生長溫度的環(huán)境下，可暫時(shí)性合成熱休克蛋白（heat-shock proteins，Hsp）。這些蛋白質(zhì)具有耐熱性，因而對(duì)菌細(xì)胞內(nèi)的熱敏感蛋白質(zhì)起到穩(wěn)定作用。
根據(jù)細(xì)菌代謝時(shí)對(duì)分子氧的需要與否，可以分四類。
1．專性需氧菌（obligate aerobe） 具有*的呼吸酶系統(tǒng)，需要分子氧作為受氫體來完成需氧呼吸，僅能在有氧環(huán)境下生長。如結(jié)核分枝桿菌、霍亂弧菌。
2．微需氧菌（microaerophilic bacterium） 在低氧壓（～5%）下生長，氧濃度＞10%對(duì)其有抑制作用。如空腸彎曲菌、幽門螺桿菌。
3．兼性厭氧菌（facultative anaerobe） 兼有需氧呼吸和無氧發(fā)酵兩種功能，不論在有氧或無氧環(huán)境中都能生長，但以有氧時(shí)生長較好。大多數(shù)病原菌屬于此。
4．專性厭氧菌（obligate anaerobe） 缺乏*的呼吸酶系統(tǒng)，利用氧以外的其他物質(zhì)作為受氫體，只能在無氧環(huán)境中進(jìn)行發(fā)酵。有游離氧存在時(shí)，不但不能利用分子氧，而且還能受其毒害，甚至死亡。如破傷風(fēng)梭菌、脆弱擬桿菌。
專性厭氧菌在有氧環(huán)境中不能生長，可能由于下述原因：
（1）缺乏氧化還原電勢(shì)（Eh）高的呼吸酶：各種物質(zhì)均有其固有的Eh。在氧化還原過程中，Eh高的物質(zhì)可氧化Eh低的物質(zhì)，反之不能。人組織的Eh約為150mV，普通培養(yǎng)基在有氧環(huán)境中Eh可達(dá)300mV左右，因此細(xì)菌必須具有Eh比它們更高的呼吸酶，如細(xì)胞色素和細(xì)胞色素氧化酶，才能氧化環(huán)境中的營養(yǎng)物質(zhì)。專性厭氧菌缺乏這類高Eh呼吸酶，只能在120mV以下的Eh時(shí)生長，有氧時(shí)Eh 高于此值，故不能生長。
（2）缺乏分解有毒氧基團(tuán)的酶：細(xì)菌在有氧環(huán)境中代謝時(shí)，常產(chǎn)生具有強(qiáng)烈殺菌作用的超氧陰離子（O2-）和*（H2O2）。需氧菌有超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）和觸酶（catalase），前者將超氧陰離子還原成*，后者將*分解為水和分子氧。有的細(xì)菌不產(chǎn)生觸酶，而是產(chǎn)生過氧化物酶（peroxidase），將H2O2還原成無毒的水分子。
專性厭氧菌缺乏這三種酶，故在有氧時(shí)受到有毒氧基團(tuán)的影響而不能生長繁殖。
滲透壓 一般培養(yǎng)基的鹽濃度和滲透壓對(duì)大多數(shù)細(xì)菌是安全的，少數(shù)細(xì)菌如嗜鹽菌（halophilic bacterium）需要在高濃度（3%）的NaCl環(huán)境中生長良好。細(xì)菌通過補(bǔ)償K+主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)和帶有正電荷的有機(jī)多胺（丁二胺）的補(bǔ)償性分泌來調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的滲透壓和離子強(qiáng)度。因此，細(xì)菌可以耐受外部較大范圍的滲透壓和離子強(qiáng)度的變化。
二、細(xì)菌的生長與繁殖
細(xì)菌個(gè)體的生長繁殖 細(xì)菌一般以簡單的二分裂方式（binary fission）進(jìn)行無性繁殖。在適宜條件下，多數(shù)細(xì)菌繁殖速度很快。細(xì)菌分裂數(shù)量倍增所需要的時(shí)間稱為代時(shí)（generation time），多數(shù)細(xì)菌為20～30分鐘。個(gè)別細(xì)菌繁殖速度較慢，如結(jié)核分枝桿菌的代時(shí)達(dá)18～20小時(shí)。
細(xì)菌分裂時(shí)菌體首先增大，染色體復(fù)制。革蘭陽性菌的染色體與中介體相連，當(dāng)染色體復(fù)制時(shí)，中介體一分為二，各向兩端移動(dòng)，分別將復(fù)制好的一條染色體拉向細(xì)胞的一側(cè)。接著染色體中部的細(xì)胞膜向內(nèi)陷入，形成橫隔。同時(shí)細(xì)胞壁亦向內(nèi)生長，zui后肽聚糖水解酶使細(xì)胞壁肽聚糖的共價(jià)鍵斷裂，分裂成為兩個(gè)菌細(xì)胞。革蘭陰性菌無中介體，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)間形成的新細(xì)胞膜將各自的染色體分隔在兩側(cè)。zui后細(xì)胞壁沿橫隔內(nèi)陷，整個(gè)細(xì)胞分裂成兩個(gè)子代細(xì)菌。
細(xì)菌群體的生長繁殖 細(xì)菌生長速度很快，一般細(xì)菌約20分鐘分裂一次。若按此速度計(jì)算，一個(gè)細(xì)菌經(jīng)7小時(shí)可繁殖到約200萬個(gè)，10小時(shí)后可達(dá)10億以上，細(xì)菌群體將龐大到難以想象的程度。但事實(shí)上由于細(xì)菌繁殖中營養(yǎng)物質(zhì)的逐漸耗竭，有害代謝產(chǎn)物的逐漸積累，細(xì)菌不可能始終保持高速度的無限繁殖。經(jīng)過一段時(shí)間后，細(xì)菌繁殖速度漸減，死亡菌數(shù)增多，活菌增長率隨之下降并趨于停滯。
將一定數(shù)量的細(xì)菌接種于適宜的液體培養(yǎng)基中，連續(xù)定時(shí)取樣檢查活菌數(shù)，可發(fā)現(xiàn)其生長過程的規(guī)律性。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)為縱坐標(biāo)，可繪制出一條生長曲線（growth curve）（圖2-1）。

圖2-1 大腸埃希菌的生長曲線
根據(jù)細(xì)菌濃度，生長曲線可分為六期，即A～F，其中較重要的四個(gè)期分述如下。
1．遲緩期（A） 細(xì)菌進(jìn)入新環(huán)境后的短暫適應(yīng)階段。該期菌體增大，代謝活躍，為細(xì)菌的分裂繁殖合成并積累充足的酶、輔酶和中間代謝產(chǎn)物；但分裂遲緩，繁殖極少。遲緩期長短不一，按菌種、接種菌的菌齡和菌量，以及營養(yǎng)物等不同而異，一般為1～ 4小時(shí)。
2．對(duì)數(shù)期（C） 又稱指數(shù)期（exponential phase）。細(xì)菌在該期處于穩(wěn)定狀況， 生長迅速，活菌數(shù)以恒定的幾何級(jí)數(shù)增長，生長曲線圖上細(xì)菌數(shù)的對(duì)數(shù)呈直線上升，達(dá)到狀態(tài)。此期細(xì)菌的形態(tài)、染色性、生理活性等都較典型，對(duì)外界環(huán)境因素的作用敏感。因此，研究細(xì)菌的生物學(xué)性狀（形態(tài)染色、生化反應(yīng)、藥物敏感試驗(yàn)等）應(yīng)選用該期的細(xì)菌。一般細(xì)菌對(duì)數(shù)期在培養(yǎng)后的8～18小時(shí)。
3．zui大穩(wěn)定期（E） 由于培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)消耗，有害代謝產(chǎn)物積聚，該期細(xì)菌繁殖速度漸減，死亡數(shù)緩慢增加，生長分裂和死亡的菌細(xì)胞數(shù)處于平衡狀態(tài)。需氧菌限制其生長的因素通常是氧，當(dāng)細(xì)菌濃度超出1×107/ml，生長速率就會(huì)下降；達(dá)到4～5×109／ml時(shí)，即使振蕩培養(yǎng)，氧擴(kuò)散的速度也難以滿足細(xì)菌生長的要求。該期細(xì)菌形態(tài)、染色性和生理性狀常有改變。一些細(xì)菌的芽胞、外毒素和抗生素等代謝產(chǎn)物大多在zui大穩(wěn)定期產(chǎn)生。
4．衰亡期（F） zui大穩(wěn)定期后細(xì)菌繁殖越來越慢，死亡數(shù)越來越多，并超過活菌數(shù)。該期細(xì)菌形態(tài)顯著改變，出現(xiàn)衰退型或菌體自溶，難以辨認(rèn)，生理代謝活動(dòng)也趨于停滯。因此，陳舊培養(yǎng)的細(xì)菌難以鑒定。
細(xì)菌生長曲線只有在體外人工培養(yǎng)的條件下才能觀察到。在自然界或人類、動(dòng)物體內(nèi)繁殖時(shí)，受多種環(huán)境因素和機(jī)體免疫因素的多方面影響，不可能出現(xiàn)在培養(yǎng)基中的那種典型的生長曲線。
細(xì)菌的生長曲線在研究工作和生產(chǎn)實(shí)踐中都有指導(dǎo)意義。掌握細(xì)菌生長規(guī)律，可以人為地改變培養(yǎng)條件，調(diào)整細(xì)菌的生長繁殖階段，更為有效地利用對(duì)人類有益的細(xì)菌。