不同浓度营养物质对细菌菌落分形生长的影响

不同浓度营养物质对细菌菌落分形生长的影响 () March 1998 1998 年 3 月自然科学版安徽大学学报 第 22 卷 第 1 期 Vol . 22 No . 1 Journal of Anhui U niversity Nat ural Science Editio n 不同浓度营养物质 对细菌菌落分形生长的影响 荚荣王靖 吴福华孙传香 () 安徽大学生物系 合肥 230039 摘 要 枯草芽孢杆菌于 37 ?条件下培养 ,在不同浓度的蛋白胨琼脂培养基上菌落形 态发生变化 ,体现了生物体的形态分形现象 ,初步研究其分形的生物学原因和规律 。 关键词 枯草芽孢杆菌 ,营养物质 ,菌落 ,分形 中图分类号 Q 934 自然界中充满了许多由非平衡生长而自发形成的美妙图案 ,如冬天的雪花 ,生长在野外的大树 ,珊瑚礁的形成等等 。长期以来 ,科学家就一直研究这些图案的形成过程及本 质 ,推测这些相似性的图案是否具有共 同 的 形 成 原 因 或 效 应 。近 年 来 , 随 着 分 形 几 何 1 学 的研究深入和计算机模拟技术的日趋成熟 ,科学家引入“分形”这一概念并相应提出 2 3 4 DL A 模型,DBM 模型和 Eden 模型等来解释上述现象 。生物学 ,有一种全新的观5 点,认为 DNA 自身就是一个分形体 ,内部包含不同层次的“DNA”,复制仅是信息和功 能的分形 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 现 ,当 DNA 受到损伤发生变异 , 出现不对称 、不平衡 , 影响到生物体的分形性 ,从而阻碍了其作为信息 模板 个人简介word模板免费下载关于员工迟到处罚通告模板康奈尔office模板下载康奈尔 笔记本 模板 下载软件方案模板免费下载 的表述 。癌 ,目前仍是未能被完全征服的令人恐怖的疾病 之一 ,将分形理论用于癌的研究 ,是近年来才开辟的新方向 。目前 ,关于细菌的分形生长 6 7 国外已有报道,国内的报道较少 ,本文通过比较细菌菌落形态的分形生长 ,以期获得 对分形这种自然界普遍存在的现象一个深入的了解 。 1 材料与方法 1 . 1 菌 种 枯草芽孢杆菌 A S1 . 140 1 . 2 培养基及配方 1 . 2 . 1 5 种浓度的蛋白胨 - 琼脂培养基 : 蛋白胨 10g 、5g 、2g 、0 . 5g 、0 . 25g5 种 , Nac15g , KHPO5g ,琼脂 15g ,蒸馏水 1000 ml , P H7 - 7 . 1 ,15 磅 20 分钟灭菌 。倒平板 ,冷却 ,置室 2 4 温下 12 - 14 h ,随后将表面皿转移至温箱中 50 ?倒置 ,干燥 40 - 50 min ,待接种 。 1 . 2 . 2 淀粉 - 琼脂培养基 :可溶性淀粉 2g ,琼脂 15g ,蒸馏水 1000 mL ,自然 p H ,15 磅 20 分钟灭菌 ,倒平板 。 ( ) 甘 油 葡 萄 糖 蛋 白 胨1 . 2 . 3 琼 脂 培 养 基 : 甘 油 4 mL , 蛋 白 胨 0 . 25g , 收稿日期 :1997 - 04 - 09 NaCl 5g , KHPO5g , 琼脂 15g , 蒸馏水 1000 mL ,p H 7 - 7 . 1 ,葡萄糖 5g , 蛋白胨 0 . 25g , 2 4 NaCl 5g , KHPO5g ,琼脂 15g ,蒸馏水 1000 mL ,p H 7 - 7 . 1 灭菌 ,倒平板 。2 4 1 . 3 接种培养 1 . 3 . 1 用特制的具球状结构的接种针在不同的蛋白胨浓度平皿上接种 , 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 每接种点位 于正中央 ,接种后 ,送至 37 ?恒温箱中培养 ,三天后观察结果 。 1 . 3 . 2 做 10g ,5g ,0 . 5g ,0 . 25g 蛋白胨的液体培养基 ,灭菌 ,接种 ,摇床培养 2 - 3 天 。将 直径一致的圆形滤纸片浸润蛋白胨培养液 ,贴放在淀粉平板正中央 ,37 ?培养 48 小时 ,用 碘液显色 。 () 1 . 3 . 3 甘油 葡萄糖蛋白胨 琼脂培养基 :在 0 . 25g 蛋白胨 琼脂培养基中加入 4 mL 甘油 ,在另一个 0 . 25g 蛋白胨 琼脂培养基中加入 5g 葡萄糖 ,接种至 37 ?恒温箱中培养 3 天 ,待观察 。 1 . 3 . 4 染色镜检 芽孢染色镜检其菌体和芽孢大小 。 2 结果与讨论 2 . 1 菌落形态 枯草芽孢杆菌 A S1 . 140 在不同蛋白胨 琼脂培养基上菌落形态出现其规律性 。见图 1 。 10g 5g 2g 0 . 5g 0 . 25g 图 1 枯草芽孢杆菌的菌落形态 Fujikawa 等认为 DL A 模型可以解释这种分形现象 ,营养物质浓度高时比如 10g 蛋白胨浓度 ,细菌是按 Eden 模型描述方式生长的 ,因而形成密集的圆形 ,营养物质浓度低 ,细 菌分形生长方式符合 DL A 模型 。然而国内有一种观点认为 ,细菌生长是通过其自身一代 一代地繁殖 ,由内向外发展过程 ,而 DL A 模型描述的远处粒子 向中心随机扩散凝聚的结 果 ,尽管在营养浓度较低时 ,菌落生长形貌与 DL A 模型相似 ,但两者形成过程不同 ,菌落 第 1 期孙传香等 :不同浓度营养物质对细菌菌落分形生长的影响103 菌落生长过程中的随机性决定了其形貌特征 ,营养物质及扩散 ,温度 ,湿度等都会对其形 貌的发展产生重要影响 。 2 . 2 个体形态比较 琼 脂 培 养 基 上 分 形 生 长 的 枯 草 芽 孢 杆 菌将 10g ,5g , 2g , 0 . 5g , 0 . 25g 蛋 白 胨 A S1 . 140染色 ,在光学显微镜下可清楚的观察到 ,随蛋白胨浓度降低 ,菌体长度变小 ,芽孢 增大 。 2 . 3 淀粉平板水解活性比较 经碘液显色后 ,淀粉 琼脂培养基上 ,枯草芽孢杆菌 A S1 . 140 在不同浓度蛋白胨上 生长分解淀粉形成透明圈情况如图 2 。 图 2 枯草杆菌在不同浓度蛋白胨上分解淀粉的状况 从图 2 可以看出 10g 蛋白胨产生的水解透明圈最大 ,随蛋白胨浓度的减少呈递减趋 势 ,反映了菌体在不同蛋白胨浓度下产淀粉酶的能力 。 2 . 4 添加甘油 、葡萄糖对细菌分形的影响 0 . 25g 蛋白胨 , + 4mL 甘油0 . 25g 蛋白胨 + 5g 葡萄糖 图 3 枯草杆菌在添加剂的培养基中的菌落形态 将图 3 与图 2 比较 ,不难发现添加甘油 、葡萄糖后 ,分形生长都向蛋白胨浓度高的阶 琼段回复 。分形的形成正是依赖于浓度和繁殖率 ,枯草芽孢杆菌 A S1 . 140 在蛋白胨 脂培养基上生长 ,蛋白胨是唯一的碳 、氮源 ,菌体生长必然受到 C 、N 的双重制约 。当 0 . 25g 蛋白胨加入 4 ml 甘油或 5g 葡萄糖时 ,在枯草芽孢杆菌生长环境里添加了碳源 ,作为最适碳源的葡萄糖的补充 ,使细菌生长表现出典型的 DL A 模型 ,而枯草杆菌对甘油的利 用是有限的 ,作者认为正是一种生物的自组织现象 ,也就是说枯草杆菌随着增殖趋势 ,可 以由一种无序状态逐步向有序状态发展 ,包括由点 、带扩散成同心园 ,辐射状态花纹图案 。 () ( ) 1995 年前后 ,美国加州大学分校的奇姆 L . Tsimring莱文 H. L evine等人发现细菌围着一个它们自己排放的扩散型化学诱剂聚集 ,而图案的形成则来自于上述反应中复杂的相 互作用 ,以及细菌的蔓延速度 。 5 自然界中的分形现象是普遍存在的 ,环境对分形产生极大影响 ,生物系统更复杂, 生物体的分形现象多种多样 ,这是因为生物体对外界环境有更大的能动性和适应性 ,本文 只是对细菌分形生长作了初步研究及探讨 。 参 考 文 献 ( ) 1 B . B . Mandelbrot : The Fractal Geo met ry of Nat ure Freeman ,san Francisco , 1982 ()T. A. Witlen and L . M . Sander , Phys. Rev. let t ,47 , 1400 1981 2 ()G. Deut scher and Y. L ereah , Phys. Rev. let t ,60 , 1510 1988 3 M . Eden , Proc ,4t h Ber keley Symp ,On Mat hematics , Statistics and Probability. vol . 4 F. Neyman , 4 ()ed. P233 1961 ()李后强 ,程光铖 . 分形与分维 . 成都 :四川教育出版社 ,68 1990 5 ()Eshel Ben - jaco and Adam Tenenbaum ,Nat ure ,Vol 368 ,3 March1994 6 Effect s of t he Co ncent ratio n Field of N ut rient o n Bacterial Colo ny Fo r matio n J i a R on g W a n g J i n g W u Fu h u a S u n Ch u a n x i a n g ()Biology Depart ment Anhui U niversity Hefei 230039 Abstract A B aci l l us s ubt i l is st rain was incubated at 37 ?. It has been fo und to growwit h vario us colo nial mo rp hology under a certain amo unt of pep to ne - agar plates ,w hich em2 bo dies t he f ractal of o rganisms. The essay is a p riliminary st udy of t he biological law and rea2 so ns of t he f ractal . Key words B aci l l us s ubt i l is ,nut rient ,colo ny , f ractal