細菌的生長(Bacterial growth)

一、概論
A. 定義
一個生物的所有成分的總合，有規律的增加
B. 影響生長的因素

影響因素	舉例
pH值	由細菌喜好生存的環境 pH 值來區分，neutrophils（嗜中性菌）、acidophils（嗜酸性菌）、alkalophils（嗜鹼性菌）
溫度	psychrophils（嗜冷性菌）、mesophils（嗜溫性菌）、themophils（嗜熱性菌）
通風性
壓力
離子濃度	halophils（嗜鹽菌）
滲透壓	osmophils（嗜滲透菌）

C. （活菌之計數：稀釋）分離菌種的方式
先將菌種稀釋，再塗抹到培養基，培養後產生許多族群，每種族群都只代表一種菌種，分別挑出菌種做放大，方便研究與觀察
D. Bacterial growth curve（生長曲線）

資料來源：美國萊斯大學

這是細菌在in vitro（試管內）的生長曲線，其中包含了4 個時期
a. Lag phase（延滯期）
又稱適應期，細菌於培養液中需適應，不同細菌的適應期長短不同，
30 分鐘～2 小時
b. Exponential phase or Log phase（指數期）
細菌以2的n次方的方式快速生長，Doubling（generation）time 決定生長的速度，例如E. coli：20 分鐘、M. tuberculosis：12–24 小時。一般實驗都會取用這個時期的細菌，因為所有的細菌都是以相同2的n次方的方式分裂產生一樣的細菌，而結束此階段的原因有下兩者：
 培養基內的養分枯竭
 有毒的代謝物累積，抑制生長
c. Stationary phase（停滯期）
是一種細菌的新生與凋亡之間的動態平衡。此時期會促使細菌形成Alarmones 激素，某些細菌會開始進行sporulation（孢子化）
d. Death phase（死亡期）
環境與空間的不足，細菌開始邁向死亡，但是此時期是可逆的，只要將空間與養分放大，細菌又可回到Lag phase 開始發展
E. Air requirement：O2（各種細菌對空氣的需求）

細菌種類	所需空氣條件	舉例
Aerobe（絕對需氧菌）	需要空氣或氧氣的細菌，只會在有氧的環境進行呼吸作用產生能量	Mycobzcteria sp.（分枝桿菌屬）位於肺部、喉嚨的細菌，為絕對需氧菌，例如：結核桿菌、白喉桿菌、百日咳桿菌
Anaerobe（絕對厭氧菌）	需要在無氧的環境，在有氧的環境下會被殺死，因絕對厭氧菌缺乏Super oxidase（超氧化酶）來分解有害的過氧化物	Bacteroides sp. （類桿菌屬）例如：破傷風桿菌（生活在生鏽鐵釘中）
Microaerophile（微需氧菌）	在微氧的狀態下其生長速率最快，細胞複製能力佳，即使在高氧情況下也不會死亡	Helicobacteria sp.（曲狀桿菌）
Facultative anaerobe／aerobe（兼性厭氧／好氧菌）	會依據環境的氧氣濃度調整代謝作用的細菌，大部分是腸內菌，在體內無氧的環境存活，被排出體外不會死亡，回到體內依然有致病力	Enterobacteriae（腸桿菌屬）例如：大腸桿菌
Aerotolerant anaerobe（對氧耐受菌）	不需要氧氣的細菌，在高氧的環境下也不會被殺死	Clostridium histolyticum（梭狀芽孢桿菌）
Capneic microbe（嗜CO2菌）	需要 3～10％ CO2的細菌，作為碳、氧的來源

F. 溫度
細菌對溫度的耐受度高，從接近 0℃到113℃都可以發現細菌的存在

資料來源：emlab

細菌生殖的理想溫度是 27℃～40.5℃（80℉～105℉）

資料來源：alken-murray
G. Microbial Physiology（細菌生理學）
細胞膜是細菌產生能量的場所，鞭毛嵌在細胞膜，其擺動的能量來自於細胞膜上的電子傳遞鏈
二、生長所需的物質
A. 有機物質：C、H、O、N、P、S
B. 無機離子：K+、Na+、Fe2+、Mg2+、Ca2+、Cl−，其中，Mg2+、Ca2+可以當作coenzyme 使enzyme有活性，並維持細胞膜上酶的化學梯度

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