第5章-微生物的生長繁殖與生存因子2

第五章微生物的生長

繁殖與生存因子第一節(jié)微生物的生長繁殖第二節(jié)微生物的有利生存因子第三節(jié)微生物的不利生存因子第一頁，編輯于星期五：十六點五十一分。1微生物的基本單位是細(xì)胞，微生物的生長是指在合適的環(huán)境條件下通過新陳代謝把營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)變成細(xì)胞物質(zhì)，使得其細(xì)胞物質(zhì)有規(guī)律、不可逆增加，導(dǎo)致細(xì)胞體積擴(kuò)大的生物學(xué)過程。1、微生物生長：微生物生長到一定階段，由于細(xì)胞結(jié)構(gòu)的復(fù)制與重建并通過特定方式產(chǎn)生新型的個體引起生命個體數(shù)量增加的生物學(xué)過程。2、微生物繁殖：生長是一個逐步發(fā)生的量變過程，是繁殖的基礎(chǔ)；繁殖是一個產(chǎn)生新的生命個體的質(zhì)變過程，是生長的結(jié)果

。第一節(jié)微生物的生長繁殖

一、微生物生長繁殖的概念第二頁，編輯于星期五：十六點五十一分。22024/7/223群體生長=個體生長+個體繁殖個體生長→個體繁殖→群體生長在一定時間和條件下細(xì)胞數(shù)量的增加（微生物群體生長）由于微生物的個體極小，在微生物學(xué)中提到的“生長”，一般均指群體生長，這一點與研究高等生物時有所不同。第三頁，編輯于星期五：十六點五十一分。33、代時（世代時間）：

單細(xì)胞微生物的世代時間：兩次細(xì)胞分裂之間的時間

多細(xì)胞微生物的世代時間：兩次繁殖之間的時間世代時間的大小反映了一種微生物繁殖速度的快慢。第四頁，編輯于星期五：十六點五十一分。4生長單個體微生物生長群體微生物生長分批培養(yǎng)連續(xù)培養(yǎng)二、研究微生物生長的方法第五頁，編輯于星期五：十六點五十一分。5（一）分批培養(yǎng)（以細(xì)菌純培養(yǎng)為例）第六頁，編輯于星期五：十六點五十一分。6恒溫振蕩培養(yǎng)箱第七頁，編輯于星期五：十六點五十一分。7實驗室小型全自動發(fā)酵罐第八頁，編輯于星期五：十六點五十一分。8工業(yè)發(fā)酵車間第九頁，編輯于星期五：十六點五十一分。9生長曲線(GrowthCurve)：第十頁，編輯于星期五：十六點五十一分。10第十一頁，編輯于星期五：十六點五十一分。11第十二頁，編輯于星期五：十六點五十一分。121、遲緩期(Lagphase)：將少量菌種接入新鮮培養(yǎng)基后，在開始一段時間內(nèi)菌數(shù)不立即增加，或增加很少，生長速度接近于零。也稱延遲期、適應(yīng)期。第十三頁，編輯于星期五：十六點五十一分。13

細(xì)

菌

數(shù)

目

的

對

數(shù)

值

時間t停滯期停滯期－“萬事開頭難”第十四頁，編輯于星期五：十六點五十一分。14第十五頁，編輯于星期五：十六點五十一分。152、對數(shù)期（青年）所有細(xì)菌均繁殖故稱對數(shù)期。第十六頁，編輯于星期五：十六點五十一分。3、靜止期/穩(wěn)定期（中年）出生率＝死亡率

細(xì)

菌

緩

數(shù)

慢

目

期

的

對

穩(wěn)定期

對

數(shù)

衰老期

數(shù)

期

值

0t時間死亡原因—營養(yǎng)短缺、代謝毒物增多第十七頁，編輯于星期五：十六點五十一分。第十八頁，編輯于星期五：十六點五十一分。

4、衰亡期（老年）死亡率＞出生率如何給細(xì)菌延年益壽呢？補(bǔ)營養(yǎng)、環(huán)保（去除環(huán)境毒物）如果把地球看作是封閉的間歇式培養(yǎng)基，人類看作是細(xì)菌，人口若不加控制，必將經(jīng)歷由于資源枯竭，污染物遍地而引發(fā)的大滅絕。自救——節(jié)約、節(jié)育防止“營養(yǎng)物消耗過快”，環(huán)保防止“有害代謝物毒性抑制”。第十九頁，編輯于星期五：十六點五十一分。第二十頁，編輯于星期五：十六點五十一分。第二十一頁，編輯于星期五：十六點五十一分。葡萄糖和乳糖共存時大腸桿菌的二次生長曲線麥芽糖和蔗糖共存時釀酒酵母的二次生長曲線多種碳源及復(fù)合培養(yǎng)基存在下的微生物的生長第二十二頁，編輯于星期五：十六點五十一分。225、絲狀微生物（放線菌、霉菌）的生長曲線絲狀微生物的群體生長有著與單細(xì)胞微生物類似的規(guī)律。絲狀真菌的生長曲線：采用孢子接種，在液體培養(yǎng)基中震蕩培養(yǎng)，菌絲體通過斷裂繁殖不形成產(chǎn)孢結(jié)構(gòu)。以時間為橫坐標(biāo)，以菌絲干重為縱坐標(biāo)，繪制生長曲線。第二十三頁，編輯于星期五：十六點五十一分。23三個階段各階段特征生長停滯期孢子萌發(fā)前的時期迅速生長期菌絲伸長及分枝衰亡期菌絲體干重下降，伴隨自溶

菌絲的生長過程分為3個階段：生長停滯期、迅速生長期、衰亡期第二十四頁，編輯于星期五：十六點五十一分。24第二十五頁，編輯于星期五：十六點五十一分。25

(二)連續(xù)培養(yǎng)

一方面連續(xù)進(jìn)料，另一方面又連續(xù)出料。原理：進(jìn)料=補(bǔ)足營養(yǎng)(“污染物”)

出料=稀釋菌濃度、毒物濃度第二十六頁，編輯于星期五：十六點五十一分。連續(xù)培養(yǎng)裝置的示意圖1.不斷添加新的培養(yǎng)基，保證微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的需要2.不斷放出老的培養(yǎng)基：排出部分有害代謝產(chǎn)物（需氧發(fā)酵）第二十七頁，編輯于星期五：十六點五十一分。27（1）恒濁連續(xù)培養(yǎng)

恒濁——培養(yǎng)基濁度恒定（實質(zhì)是細(xì)菌數(shù)量恒定）新鮮培養(yǎng)基光電池光源流速控制閥出水很少應(yīng)用反饋控制根據(jù)控制方式的不同分為兩種：恒濁連續(xù)培養(yǎng)、恒化連續(xù)培養(yǎng)。第二十八頁，編輯于星期五：十六點五十一分。（2）恒化連續(xù)培養(yǎng)

化——？新鮮培養(yǎng)基流速控制閥出水應(yīng)用：環(huán)境工程、生物工程、實驗室研究（細(xì)菌生理特性研究、細(xì)菌的快速篩選等）。

流速恒定進(jìn)料營養(yǎng)物總量第二十九頁，編輯于星期五：十六點五十一分。目前,污水連續(xù)生物處理法均類似于恒化連續(xù)培養(yǎng)；（流速不完全恒定）第三十頁，編輯于星期五：十六點五十一分。30第三十一頁，編輯于星期五：十六點五十一分。31在污水生物處理過程中，如果條件適宜，活性污泥的增長過程，與純種單細(xì)胞微生物的增值過程大體相仿，也存在停滯期、對數(shù)期、靜止期和衰老期。三、細(xì)菌生長曲線在污（廢）水微生物處理中的應(yīng)用由于廢水生物處理（活性污泥）實際是連續(xù)運行，其微生物生長規(guī)律不同于分批培養(yǎng)時的規(guī)律，它只能是處于生長曲線的某一階段。一般把活性污泥生長曲線劃分成三個階段：生長上升階段、生長下降階段和內(nèi)源呼吸階段。第三十二頁，編輯于星期五：十六點五十一分。321.活性污泥的生長曲線常規(guī)活性污泥法：利用減速期、靜止期；生物吸附法：靜止期；高負(fù)荷活性污泥法：對數(shù)期和減速期；延時曝氣法(氧化溝)：內(nèi)源呼吸期第三十三頁，編輯于星期五：十六點五十一分。33為什么常規(guī)活性污泥法不利用對數(shù)期而用靜止期微生物？對數(shù)期微生物：生長繁殖快，代謝活力強(qiáng)，能大量去除廢水中的有機(jī)物，相應(yīng)的，要求進(jìn)水有機(jī)物濃度高。由于進(jìn)水有機(jī)物濃度高，出水有機(jī)物濃度也相應(yīng)提高，且這時期微生物不易自行凝聚成菌膠團(tuán)，沉淀性能差，導(dǎo)致出水水質(zhì)差。靜止期微生物：代謝活力比對數(shù)期差，但仍有相當(dāng)?shù)拇x活力，且生物吸附能力強(qiáng)，泥水分離效果好，出水水質(zhì)好。2.活性污泥生長曲線對廢水生物處理的指導(dǎo)意義

第三十四頁，編輯于星期五：十六點五十一分。34以單位時間里微生物數(shù)量或生物量的變化來評價微生物生長：微生物生長的測定：個體計數(shù)群體重量測定群體生理指標(biāo)測定評價培養(yǎng)條件、營養(yǎng)物質(zhì)等對微生物生長的影響；評價不同的抗菌物質(zhì)對微生物產(chǎn)生抑制(或殺死)作用的效果；客觀地反映微生物生長的規(guī)律；四、微生物生長的測定方法第三十五頁，編輯于星期五：十六點五十一分。351、以數(shù)量變化對微生物生長情況進(jìn)行測定通常用來測定細(xì)菌、酵母菌等單細(xì)胞微生物的生長情況或樣品中所含微生物個體的數(shù)量（細(xì)菌、孢子、酵母菌）(1)稀釋平板計數(shù)法(2)過濾計數(shù)（薄膜）計數(shù)法(3)液體稀釋法(4)顯微鏡直接計數(shù)法第三十六頁，編輯于星期五：十六點五十一分。36無菌水(1)稀釋平板計數(shù)法—固體培養(yǎng)法第一步：菌樣巧妙稀釋得到不同稀釋度（10-x）菌液菌樣被無菌水不同稀釋倍率后平板培養(yǎng)圖第三十七頁，編輯于星期五：十六點五十一分。

10-210-3

10-410-5

各取1ml，均勻涂布于冷固體培養(yǎng)基平板上或與溫?zé)嵋簯B(tài)固體培養(yǎng)基混合冷卻。第三步：培養(yǎng)稀釋度過低，菌落密集無法計數(shù)可以計數(shù)，但數(shù)量過多，費時費力數(shù)量合適，統(tǒng)計計算，作為結(jié)果數(shù)量太少，誤差因素太大，不做計數(shù)第二步：接種平板每一個細(xì)菌會生成一個菌落第三十八頁，編輯于星期五：十六點五十一分。一般計數(shù)平板的細(xì)菌生長菌落數(shù)以30~300個為宜。第四步：計數(shù)細(xì)菌數(shù)量=？細(xì)菌數(shù)量=數(shù)出的菌落數(shù)/稀釋度例如：10-5稀釋度時菌落數(shù)為125個細(xì)菌數(shù)量=125/10-5=1.25×107個/mL

平板計數(shù)法是采用最廣的一種活菌計數(shù)法如國標(biāo)法水中細(xì)菌總數(shù)的測定。注意：作空白及取平行樣（2～3組）均值減小誤差平均第三十九頁，編輯于星期五：十六點五十一分。（2）過濾計數(shù)（薄膜計數(shù)）法薄膜——微孔濾膜（φ0.45μm）（2）濾膜培養(yǎng)膜有菌面沖上原理——膜抽濾（細(xì)菌濃縮）+膜平板培養(yǎng)

+

計數(shù)（1）抽濾（濾器及膜事先滅菌）第四十頁，編輯于星期五：十六點五十一分。（3）統(tǒng)計計數(shù)樣品中的細(xì)菌數(shù)量=菌落數(shù)÷抽濾樣品的體積數(shù)要求——樣品潔凈如空氣或飲用水。？堵孔、菌太多難以分散如何用活菌計數(shù)法測定較臟的水樣？減少濾液體積、無菌水稀釋第四十一頁，編輯于星期五：十六點五十一分。第四十二頁，編輯于星期五：十六點五十一分。42(4)顯微鏡直接計數(shù)法采用細(xì)菌計數(shù)板或血球計數(shù)板，在顯微鏡下對微生物數(shù)量進(jìn)行直接計數(shù)（計算一定容積里樣品中微生物的數(shù)量）。缺點：不能區(qū)分死菌與活菌；不適于對運動細(xì)菌的計數(shù)；需要相對高的細(xì)菌濃度；個體小的細(xì)菌在顯微鏡下難以觀察；第四十三頁，編輯于星期五：十六點五十一分。43（1）比濁計數(shù)法濁——細(xì)菌懸浮液的濁度細(xì)菌不完全透光，一定范圍內(nèi)菌溶液的混濁度與菌數(shù)量成正比2、以生物量為指標(biāo)測定微生物的生長常用儀器：濁度計、分光光度計第四十四頁，編輯于星期五：十六點五十一分。

Ⅰ、制標(biāo)準(zhǔn)曲線（OD~No）Ⅱ、測菌液濁度，查圖表得出細(xì)菌數(shù)量濁度儀或721分光光度儀第四十五頁，編輯于星期五：十六點五十一分。1.濕重法

收集微生物菌體，或?qū)⑽⑸锱囵B(yǎng)液離心，收集細(xì)胞沉淀物，然后稱重。2.干重法

將微生物菌體或離心得到的細(xì)胞沉淀物置100—105℃的烘箱中干燥至水份去除，然后再稱重。(2)重量法以干重、濕重直接衡量微生物群體的生物量測定多細(xì)胞及絲狀真菌生長情況的有效方法第四十六頁，編輯于星期五：十六點五十一分。463、生理指標(biāo)法微生物的生理指標(biāo)，如呼吸強(qiáng)度，耗氧量、酶活性、生物熱等與其群體的規(guī)模成正相關(guān)。樣品中微生物數(shù)量多或生長旺盛，這些指標(biāo)愈明顯，因此可以借助特定的儀器如瓦勃氏呼吸儀、微量量熱計等設(shè)備來測定相應(yīng)的指標(biāo)。常用于對微生物的快速鑒定與檢測第四十七頁，編輯于星期五：十六點五十一分。47微生物生長測定方法比較測定細(xì)胞數(shù)目方法特點與應(yīng)用總細(xì)胞數(shù)血球計數(shù)板法較快速簡便，但較費時薄膜過濾染色法快速簡便，適于含菌數(shù)很低的空氣、水等中的總菌計數(shù)活細(xì)胞數(shù)

平皿菌落計數(shù)法簡易價廉，但花費時間較長，不能立刻知道結(jié)果薄膜過濾平皿法靈敏度高,不用于高密度培養(yǎng)物，不能立刻知道結(jié)果測定物質(zhì)量比濁法快速簡便，敏感度低，適于不發(fā)酵液或液體中的快速總細(xì)胞數(shù)估計，但需事先標(biāo)定細(xì)胞濕重法較為簡便，但含水量不定，準(zhǔn)確度差細(xì)胞成分含量法如測定蛋白質(zhì)、核酸、還原糖的含量等細(xì)胞干重法較為費時，易受顆粒雜質(zhì)干擾，敏感度低第四十八頁，編輯于星期五：十六點五十一分。48第二節(jié)微生物的生存因子微生物正常生存，需要營養(yǎng)，除此以外，還需要合適的溫度、pH、氧氣等環(huán)境條件。第四十九頁，編輯于星期五：十六點五十一分。49第五十頁，編輯于星期五：十六點五十一分。50一、溫度溫度是微生物最重要的生存條件之一。當(dāng)處于最佳范圍時，每上升10℃，酶促反應(yīng)速度提高1～2倍。代謝速率和生長速率也提高，繁殖能力最強(qiáng)，微生物進(jìn)行大量繁殖。不同微生物對溫度的要求不同。可將微生物分為嗜冷菌、嗜中溫菌、嗜熱菌、嗜超熱菌。第五十一頁，編輯于星期五：十六點五十一分。51第五十二頁，編輯于星期五：十六點五十一分。52第五十三頁，編輯于星期五：十六點五十一分。53不同細(xì)菌的生長適宜溫度嗜冷菌、嗜中溫菌、嗜熱菌及嗜超熱菌。第五十四頁，編輯于星期五：十六點五十一分。54●常見微生物培養(yǎng)溫度：腸桿菌科：37°C芽孢桿菌：30°C放線菌：28°C酵母菌：28°C土壤真菌：26-28°C第五十五頁，編輯于星期五：十六點五十一分。55第五十六頁，編輯于星期五：十六點五十一分。56所有微生物中，大部分是嗜中溫菌，其他較少。污水處理系統(tǒng)中，為了保證微生物能夠處于較好的工作狀態(tài)，需要為其提供較適合的溫度。一般控制在20～30℃左右。冬天，需要進(jìn)行加熱處理。第五十七頁，編輯于星期五：十六點五十一分。57嗜中溫菌（耐冷喜溫）一般在5℃以下處于休眠狀態(tài)，因此通常實驗室用冰箱的4℃冷藏溫度保藏菌種或甘油、石蠟冷凍保存

菌種第五十八頁，編輯于星期五：十六點五十一分。58耶爾辛氏菌在0-4℃環(huán)境中生長，廣泛存在于各種動物體內(nèi)，以及蔬菜、水果等食品上。熟食品存放在冰箱中不能超過3天；如小孩吃吞感染食品后，則腸胃不舒服，脹鼓，無胃口。第五十九頁，編輯于星期五：十六點五十一分。59嗜冷菌，最適合在5～15℃，甚至很多細(xì)菌可以在0℃以下正常生存。冰箱中冷藏的蔬菜、水果發(fā)霉變質(zhì)腐爛的原因。第六十頁，編輯于星期五：十六點五十一分。60微生物也有最適宜的pH范圍，微生物不同，pH范圍不同。多數(shù)細(xì)菌：最佳6.5～7.5，適應(yīng)范圍4～10；一般要求中性或偏堿性；放線菌：最佳7.5～8.0，一般要求中性或偏堿性；霉菌和酵母菌：可在酸性或偏堿性環(huán)境生活，最喜歡3～6的環(huán)境，生長極限：1.5～10。二、pH第六十一頁，編輯于星期五：十六點五十一分。61第六十二頁，編輯于星期五：十六點五十一分。62第六十三頁，編輯于星期五：十六點五十一分。63污水處理生物處理構(gòu)筑物內(nèi)pH控制在6.5～8.5之間。微生物培養(yǎng)基中應(yīng)該加入緩沖物質(zhì)。污泥厭氧處理時，也要控制好pH，一般在6.6～7.6，最好控制在6.8～7.2之間。第六十四頁，編輯于星期五：十六點五十一分。64用Eh表示，單位為V或mV。氧化環(huán)境時，Eh為正，充滿氧氣時，上限為+820mV；還原環(huán)境時，

Eh為負(fù)，充滿氫氣時，下限為-400mV。三、氧化還原電位(ORP)不同微生物要求的氧化還原電位不同：1.一般好氧微生物：+300～+400mV

，大于+100mV，才能生活。2.兼性菌：+100mV為界，大于時進(jìn)行好氧呼吸，小于時進(jìn)行無氧呼吸。3.厭氧菌：－200～－250

mV。第六十五頁，編輯于星期五：十六點五十一分。65好氧活性污泥法控制在＋200～＋600mV是正常的過低過高如何調(diào)節(jié)？改變曝氣力度厭氧污泥消化系統(tǒng)氧化還原電位應(yīng)控制在在-100～-200mV過高，將不利于厭氧細(xì)菌的生長，應(yīng)改進(jìn)工藝降低水中溶解氧量。應(yīng)用第六十六頁，編輯于星期五：十六點五十一分。四、溶解氧（DO）根據(jù)微生物與分子氧的關(guān)系可將微生物分為微生物類型最適生長的氧分壓(×101kPa)微生物舉例好氧微生物專性好氧微生物strictaerobe0.2多數(shù)細(xì)菌、放線菌和真菌微量好氧微生物microaerophilicbacteria0.003～0.2貝日阿托氏菌兼性厭氧微生物facultativeaerobe有氧無氧均無影響大腸桿菌、釀酒酵母厭氧微生物專性厭氧微生物anaerobeP(O2)＜0.005產(chǎn)甲烷菌耐氧厭氧微生物aerotolerantanaerobe代謝無需氧，氧的存在對于它無用也無害乳酸菌第六十七頁，編輯于星期五：十六點五十一分。第六十八頁，編輯于星期五：十六點五十一分。第六十九頁，編輯于星期五：十六點五十一分。（一）好氧微生物必須有氧才能生存，氧氣對于好氧微生物的作用：1.最終電子受體；2.參與物質(zhì)（甾醇類等）合成好氧微生物進(jìn)行好氧呼吸時，會產(chǎn)生有毒物質(zhì)（如過氧化氫、過氧化物和羥自由基等），但由于好氧微生物體內(nèi)也有相應(yīng)的酶（SOD、過氧化氫酶）可以分解上述物質(zhì)，好氧微生物可以在有氧條件下正常生存。第七十頁，編輯于星期五：十六點五十一分。70可分為兩種，一種有氧就要死亡；另一種，有氧無氧無所謂，生活過程中，不會中毒也不利用氧。通常說的厭氧菌多指第一種，稱為專性厭氧菌：它在有氧條件下，代謝過程中會產(chǎn)生過氧化氫，但體內(nèi)不具有過氧化氫酶，專性厭氧微生物將被過氧化氫殺死。（二）厭氧微生物第七十一頁，編輯于星期五：十六點五十一分。71厭氧微生物在培養(yǎng)時，培養(yǎng)基必須保證無氧。方法：惰性氣體驅(qū)氧—氮氣或氦氣。用膠塞密封培養(yǎng)裝置，并在容器中加入氧化還原性顏料（甲基藍(lán)或刃天青），當(dāng)在還原態(tài)時無色，氧化態(tài)時顯色。一旦顯色，說明有氧存在?？稍谂囵B(yǎng)裝置中預(yù)先加入些兼性微生物混合培養(yǎng)，一旦有氧，可被兼性細(xì)菌消耗掉。第七十二頁，編輯于星期五：十六點五十一分。72第七十三頁，編輯于星期五：十六點五十一分。

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<>厭氧罐anaerobicjar第七十四頁，編輯于星期五：十六點五十一分。AnaerobicGloveBox第七十五頁，編輯于星期五：十六點五十一分。（三）兼性菌有氧無氧都能生存。兼性菌的作用：1.積極作用：a.污水處理——溶解氧充足時，好氧菌與兼性菌都起作用，當(dāng)供氧出現(xiàn)故障時，兼性菌仍可起作用，但不如有足夠溶解氧時處理效果好。b.水解酸化c.脫氮2.消極作用：a.土壤脫氮，N素?fù)p失，土壤肥力下降b.產(chǎn)生亞硝酸胺第七十六頁，編輯于星期五：十六點五十一分。76五、太陽輻射輻射包括：可見光（380-760nm）、紫外輻射（280-380nm）、近紅外（760-3000nm）、熱紅外（6000-15000nm）及微波（1-幾厘米）。λ＜1000nm的紅外輻射，可被不產(chǎn)氧的光合細(xì)菌用作光源；λ＝380～760nm的可見光是藍(lán)細(xì)菌、藻類進(jìn)行光合作用的能源。其余的輻射對微生物均有害。第七十七頁，編輯于星期五：十六點五十一分。六、水的活度與滲透壓（一）水的活度αw水的活度αw——表示在一定溫度下，某溶液或物質(zhì)在與一定空間空氣相平衡時的含水量與空氣飽和水量的比值，用小數(shù)表示。即在相同的溫度和壓力下，體系中溶液的水蒸汽壓與純水的蒸汽壓之比：

aw=p/p0多數(shù)微生物在αw＝0.95～0.99時生長最好。大多數(shù)微生物在αw＝0.60～0.65時停止活動。第七十八頁，編輯于星期五：十六點五十一分。（二）滲透壓滲透壓——當(dāng)兩液面高差產(chǎn)生的壓力足夠阻止水再流動時，此時兩液面高差間的壓力即為滲透壓。即不同濃度溶液被半透膜隔離開時，由于膜半透性及兩側(cè)水分子濃度差異形成的水壓。半透膜清水蔗糖溶液⊿h第七十九頁，編輯于星期五：十六點五十一分。微生物細(xì)胞滲透壓環(huán)境滲透壓水微生物細(xì)胞滲透壓環(huán)境滲透壓水質(zhì)壁分離細(xì)胞膨脹破裂第八十頁，編輯于星期五：十六點五十一分。80微生物在不同滲透壓溶液的反應(yīng)

①等滲溶液：形態(tài)大小不變，生長良好。應(yīng)用：在實驗室用ρ(NaCl)＝8.5g/L的生理鹽水稀釋菌液。②低滲溶液：水分子大量滲入細(xì)胞內(nèi)，使細(xì)胞膨脹，嚴(yán)重者破裂。③高滲溶液：細(xì)胞內(nèi)大量失水，使細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離。第八十一頁，編輯于星期五：十六點五十一分。哪些是高滲透壓溶液？濃溶液應(yīng)用：用高滲溶液保存食物可防止腐?。?xì)菌滋生）。如用5～30%的鹽水腌咸菜、咸魚，用60～80%的糖溶液做蜜餞等?！Ｑ髮Ω鞣N病原菌（淡水菌）的殺滅—高含鹽廢水（如油田采出水）難于生物處理的原因

如何解決？沖??；細(xì)菌基因改造。第八十二頁，編輯于星期五：十六點五十一分。82七、表面張力γγ——是作用在物體表面單位長度上的收縮力γ(H2O)＝7.3×10－4N/mγ(培養(yǎng)基)＝4.5×10－4～6.5×10－4N/m應(yīng)用：1、膽汁或吐溫80可降低γ，可用于實驗鑒別肺炎球菌（敏感）和鏈球菌；2、可用膽酸鹽分離大腸菌群（抑制陽性菌）。第八十三頁，編輯于星期五：十六點五十一分。第三節(jié)

其它不利環(huán)境因子

對微生物的影響一、紫外輻射和電離輻射對微生物的影響（一）紫外輻射的影響1.紫外輻射對微生物有致死作用波長200-300nm紫外光都有殺菌效能，一般細(xì)菌在紫外線下照射5min即被殺死，芽孢則需10min。λ＝260nm左右的紫外輻射殺菌力最強(qiáng)第八十四頁，編輯于星期五：十六點五十一分。84致死原因：

（1）微生物細(xì)胞中的核酸、蛋白質(zhì)等對紫外輻射有特別強(qiáng)的吸收能力，可引起DNA鏈上的兩個鄰近的胸腺嘧啶分子形成胸腺嘧啶二聚體(T=T)，使DNA不能復(fù)制，導(dǎo)致死亡；（2）破壞蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)而變性；（3）微生物細(xì)胞在UV下，生成H2O2，能發(fā)生很強(qiáng)的氧化作用。第八十五頁，編輯于星期五：十六點五十一分。2.復(fù)活現(xiàn)象光復(fù)活——經(jīng)UV照射的微生物，隨即暴露于藍(lán)色可見光下，可以激活DNA修復(fù)酶，使T=T恢復(fù)正常狀態(tài)，使一部分受損的細(xì)胞恢復(fù)活力，修復(fù)UV輻射引起的損傷。暗復(fù)活——DNA鏈在黑暗條件下進(jìn)行修復(fù)。在UV處理時，只有當(dāng)UV引起的損傷比修復(fù)力大時，才能使微生物死亡。3.微生物對紫外輻射的抵抗力G＋＞G－芽孢＞營養(yǎng)細(xì)胞4.應(yīng)用:殺菌消毒（空氣、表面、飲用水、污水）;誘變育種第八十六頁，編輯于星期五：十六點五十一分。殺菌的光源254nm的紫外光缺點——穿透性很弱甚至于不能透過普通玻璃，因此只作為容器的表面殺菌，或無菌室中的空氣殺菌。實驗室使用第八十七頁，編輯于星期五：十六點五十一分。87χ射線,γ射線等高能電磁波,具有較強(qiáng)穿透力。這些射線照射物質(zhì)后,使該物質(zhì)產(chǎn)生電離作用,所以叫做電離輻射。X－射線(λ＝0.1～0.01nm)、γ－射線(λ＝0.01～0.001nm)對微生物生命活動的影響表現(xiàn)：低劑量(500倫琴)照射，促進(jìn)微生物生長或引起微生物發(fā)生變異；高劑量（10萬倫琴以上）照射，對微生物有致死作用（殺菌作用）。（二)電離輻射的影響第八十八頁，編輯于星期五：十六點五十一分。來源銥,X-射線10-3～0.1nm鈷、鐳,γ射線10-6nm

特點——高能量，穿透力強(qiáng)已經(jīng)開始被用于油田注水殺細(xì)菌(腐蝕性細(xì)菌)。殺菌機(jī)理：高能量激發(fā)水分解產(chǎn)生O2-·自由基或H2O2等強(qiáng)氧化劑。

優(yōu)缺點：一次性投資較大，但使用時成本較低，殺菌效果穩(wěn)定應(yīng)用：用輻射保存糧食、蔬菜、畜禽產(chǎn)品及飲料,能保持食物的營養(yǎng)和風(fēng)味。第八十九頁，編輯于星期五：十六點五十一分。89超聲波——頻率大于20000Hz的聲波，超過人的聽覺能力上限（波長小于1.6cm)的聲波能破壞幾乎所有的細(xì)菌體。超聲波的殺菌效果與其頻率、處理時間、細(xì)菌大小、形狀和細(xì)菌數(shù)有關(guān)。殺菌機(jī)制:①細(xì)胞內(nèi)含物受到強(qiáng)烈振蕩，膠體發(fā)生絮狀沉淀，凝膠液化或乳化，從而失去生物活性；②溶液受到超聲波作用產(chǎn)生空腔，引起巨大的壓力變化，使細(xì)菌死亡；③溶于溶液中的氣體變成無數(shù)極微小的氣泡迅速猛烈地沖擊細(xì)菌，使之破裂。二、超聲波對微生物的影響第九十頁，編輯于星期五：十六點五十一分。人工來源—振動頭第九十一頁，編輯于星期五：十六點五十一分。91應(yīng)用①利用超聲波破壞菌體，制成細(xì)菌裂解液，用于研究細(xì)菌的結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成、酶活性等；②可利用超聲波從組織中提取病毒；③利用頻率為800～1000kHz的超聲波治療疾病第九十二頁，編輯于星期五：十六點五十一分。重金屬離子（Hg、Ag、Cu、Pb）及其化合物帶正電荷，易與帶負(fù)電荷的菌體蛋白質(zhì)結(jié)合，使蛋白質(zhì)變性，可有效地殺菌和防腐，都是有效的殺菌劑或防腐劑。殺菌機(jī)理：①Hg、Ag、砷與細(xì)菌酶蛋白的-SH結(jié)合，使酶失活，妨礙細(xì)菌代謝活動；②與菌體蛋白結(jié)合，使之變性或沉淀。質(zhì)量濃度為20～5mg/L的二氯化汞（升汞）對大多數(shù)細(xì)菌有致死作用。三、重金屬對微生物的影響第九十三頁，編輯于星期五：十六點五十一分。銅

硫酸銅對真菌和藻類的殺傷力比細(xì)菌強(qiáng)。常用硫酸銅與石灰配制成的波爾多液，在農(nóng)業(yè)上可用以防治某些植物病毒。第九十四頁，編輯于星期五：十六點五十一分。94在遠(yuǎn)距離取水樣作檢測時，一般1L混合液中加10ml質(zhì)量濃度為1g／L的硫酸銅，原因何在？抑制攜帶過程中微生物的呼吸，盡量保持水質(zhì)不變。鉛鉛對細(xì)菌等各類微生物也有毒害。質(zhì)量濃度為1～5g/L的鉛鹽溶液對微生物有致死作用。將微生物浸在這樣的鉛鹽溶液中幾分鐘內(nèi)就會死亡。第九十五頁，編輯于星期五：十六點五十一分。951.超高溫致死作用機(jī)理：蛋白質(zhì)和酶蛋白在高溫下發(fā)生不可逆的凝固作用；細(xì)胞質(zhì)膜中的脂肪受熱溶解使膜產(chǎn)生小孔，引起細(xì)胞內(nèi)含物泄漏而致死。2.超高溫殺菌效果的影響與微生物的種類、數(shù)量、生理狀態(tài)、芽孢有無及pH都有關(guān)。無芽孢桿菌比芽孢桿菌不耐熱；營養(yǎng)細(xì)胞比芽孢不耐熱；濕細(xì)菌比干細(xì)菌不抗熱；酸性條件下細(xì)菌易被殺死；幼齡菌比老齡菌易被殺死。四、極端溫度對微生物的影響第九十六頁，編輯于星期五：十六點五十一分。常用高溫消毒或滅菌。二者概念不同。消毒：殺死所有營養(yǎng)細(xì)胞和一些芽孢。滅菌：利用高溫、物理、化學(xué)方法將所有微生物營養(yǎng)細(xì)胞和所有芽孢或孢子全部殺死。多數(shù)細(xì)菌和真菌的營養(yǎng)細(xì)胞:在60℃左右處理5-10分鐘；酵母菌和真菌的孢子:用80℃以上溫度處理；細(xì)菌的芽孢:121℃處理15分鐘以上；第九十七頁，編輯于星期五：十六點五十一分。97極端溫度影響消毒巴斯德消毒法煮沸消毒法滅菌灼燒烘箱熱空氣法（160～170℃）干熱滅菌法濕熱滅菌法高壓蒸汽滅菌

（0.105MPa，121℃）牛奶、飲品常壓蒸汽滅菌（<100℃）第九十八頁，編輯于星期五：十六點五十一分。981.pH過低，引起機(jī)體表面由帶負(fù)電變?yōu)閹д?，從而影響對營養(yǎng)物的吸收；2.pH過高或過低，影響培養(yǎng)基中有機(jī)化合物的離子化作用，從而間接影響微生物；3.極端pH影響酶的活性，進(jìn)而影響細(xì)胞內(nèi)的生化過程，甚至直接破壞細(xì)胞；4.極端pH降低微生物對高溫的抵抗能力。五、極端pH對微生物的影響第九十九頁，編輯于星期五：十六點五十一分。細(xì)菌基本上是生活在水中的生物。干燥能使菌體內(nèi)蛋白質(zhì)變性，引起代謝活動的停止，影響微生物的活性以至生命力。干燥細(xì)胞的代謝處于停滯狀態(tài)，若不提供條件，則一直呈休眠狀態(tài)長期存活。細(xì)菌的芽孢、藻類和真菌的孢子及原生動物的胞囊比營養(yǎng)細(xì)胞抗干燥。六、干燥對微生物的影響第一百頁，編輯于星期五：十六點五十一分?！酶稍锓ǚ乐故澄锔瘮。?xì)菌滋生）如方便面、干果、肉干、葡萄干等?！酶稍锓▉肀４婕?xì)菌?？捎脺缇纳巴凉荛L期保存菌種、孢子，也可用真空冷凍干燥保存菌種。一旦提供潮氣則會很快復(fù)活。應(yīng)用：第一百零一頁，編輯于星期五：十六點五十一分。101(一)醇醇是脫水劑和脂溶劑，可使蛋白質(zhì)脫水變性，脂類溶解，進(jìn)而殺死微生物機(jī)體。體積分?jǐn)?shù)為70-75％的乙醇?xì)⒕芰ψ顝?qiáng)。甲醇?xì)⒕Σ?，對人有毒，不宜作為殺菌劑。廢水生物脫氮處理工藝中，常用甲醇作為碳源（反硝化細(xì)菌）。丙醇、丁醇及其它高級醇?xì)⒕纫掖紡?qiáng)，但不溶于水，故不能作殺菌劑。七、若干有機(jī)物對微生物的影響第一百零二頁，編輯于星期五：十六點五十一分。(二)甲醛甲醛是很有效的殺菌劑，對細(xì)菌、真菌及其孢子和病毒均有效。福爾馬林(質(zhì)量濃度為370～400g/L的甲醛水溶液)的蒸氣有強(qiáng)烈的刺激性，有殺菌和抑菌作用，可用于廠房、無菌室消毒。殺菌機(jī)理：甲醛與蛋白質(zhì)的氨基結(jié)合干擾細(xì)菌的代謝機(jī)能。甲醛溶液是動物組織和原生動物標(biāo)本的固定劑。第一百零三頁，編輯于星期五：十六點五十一分。1.酚——酚及其衍生物能引起蛋白質(zhì)變性，并破壞細(xì)胞質(zhì)膜1g/L抑菌

苯酚10g/L殺菌50g/L噴霧消毒空氣

甲酚——殺菌力比其它酚強(qiáng)幾倍，難溶于水，易與皂液或堿液形成乳濁液，叫來蘇爾。10～20g/L消毒皮膚30～50g/L消毒桌面和用具

(三)表面活性劑第一百零四頁，編輯于星期五：十六點五十一分。2.新潔爾滅(季胺鹽)——對非芽孢型的致病菌、G＋及G-等有極強(qiáng)的致死作用低稀釋度：有殺菌及去垢作用，對人無毒；高稀釋度：僅有抑菌作用；1g/L的水溶液：可用于冷卻循環(huán)水的殺菌除垢。3.合成洗滌劑去污能力強(qiáng)，在硬水中不形成沉淀，具有殺菌去污作用。殺菌力：陽離子型＞陰離子型＞非離子型第一百零五頁，編輯于星期五：十六點五十一分。4.染料許多染料如孔雀綠、亮綠、結(jié)晶紫等三苯甲烷染料及丫淀黃都有抑菌作用（殺菌作用）。染料也要達(dá)到一定濃度時才具有對細(xì)菌抑制和殺死的作用。常用的皮膚消毒劑紫藥水就是1％濃度的結(jié)晶紫溶液。細(xì)菌染色用的染料濃度一般在0.1％-5％范圍內(nèi)。G＋比G-反應(yīng)敏感在培養(yǎng)基中加入某種染料可制成選擇性培養(yǎng)基質(zhì)量濃度為1g/L以下的染料可作微生物的營養(yǎng)源第一百零六頁，編輯于星期五：十六點五十一分。是由某些生物合成或半合成的一類次級代謝產(chǎn)物或衍生物,它們在很低濃度時就能抑制或影響它種生物的生命活動,如