如何获得微生物同步生长细胞？

通过机械方法和调控培养条件使某一群体中的所有微生物个体细胞尽可能处于同一生长和分裂周期中，从而使细胞群体中各个体处于分裂步调一致的生长状态，这种生长状态称为同步生长（synchronous growth） 。

尽管微生物细胞极其微小，但与一切其他生物细胞一样，在整个生长过程中，细胞内同样发生着阶段性的极其复杂的时空有序的生物化学变化，其结果是再造了一个与母细胞结构、组成、功能完全一致的子细胞。要研究单个细胞重建过程的具体步骤与一系列变化，在技术上是极为困难的。因此，往往用同步生长的细胞来研究。

用于进行同步生长研究的方法，一是把处于不同生长期的细胞分别做成一系列超薄切片，然后用电子显微镜观察并进行综合分析，从中寻找规律。二是用同步培养（synchronous culture）技术，分析群体在各阶段的生物化学特性变化，来间接了解单个细胞的相应变化规律（图5-8）。

图5-8 细胞同步与非同步生长规律

目前获得微生物同步生长细胞的方法主要有以下两类：

① 机械筛选法。这一方法是利用处于同一生长阶段细胞的体积与大小的同一性，用过滤、密度梯度离心或膜洗脱等方法收集同步生长的细胞。其中以Helmstetter-Cummigs的膜洗脱法较为有效和常用，这一方法是基于所用滤膜可吸附具有与该滤膜（如硝酸纤维素）相反电荷的细胞之原理，让含有非同步细胞的悬液流经此膜，大量的细胞便被吸附于滤膜上，然后将滤膜翻转并置于滤器中，让吸附于滤膜上的细胞处于悬挂状态，再流加新鲜营养液于滤膜上层，使新鲜营养液慢速渗漏通过滤膜，最初从膜上脱落的是未吸附的细胞，随时间的延续，吸附于滤膜上未下落的细胞开始分裂，在分裂后的两个子细胞中，一个仍吸附于滤膜上，另一个则被营养液洗脱，若滤膜面积足够大，就可获得较大量的在短时间内下落的同步生长子细胞，便可用于同步生长研究（见图5-9）。

图5-9 同步生长细胞的培养及其收集

② 诱导法。这一方法是用理化条件（药物、营养物、温度、光照等）人为诱导控制微生物细胞群体处于某同一生长发育阶段，以获得同步生长细胞。如用能抑制蛋白质合成的氯霉素等，以抑制细菌蛋白质合成；用控制营养条件与温度诱导细菌芽孢萌发等；又如将鼠伤寒沙门氏杆菌置25℃ 28min，37℃ 8min，多次重复等，均能获得同步生长的细胞群体。

但应注意，人为诱导的同步生长只是相对意义上的同步，且维持同步的时间难以长久。因为，无论哪一类生物，即使是同一种内，个体之间的差异是客观存在的。始终处于人工控制的同步生长条件下，所得研究结果将与自然真实状态下不相一致。一旦解除人为控制生长条件，同步生长群体很快趋于非同步生长状态。不同的微生物种维持同步生长的世代数有差异，一般经2～3代即丧失生长的同步性。