(2)第五章-第三節(jié)-第五節(jié)-其他不利環(huán)境因子對微生物的影響

第三節(jié)其他不利環(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二、超聲波對微生物的影響三、重金屬對微生物的影響四、極端溫度對微生物的影響五、極端pH對微生物的影響六、干燥對微生物的影響七、一些有機物對微生物的影響八、抗生素對微生物的影響

環(huán)境中存在許多對微生物不利的環(huán)境因子：

不利的環(huán)境因子極端溫度極端pH重金屬鹵素紫外輻射電離輻射超聲波表面活性劑

一、紫外輻射和電離輻射對微生物的影響

(一)紫外輻射(UV)對微生物的影響

紫外輻射是陽光中的一部分，強烈的陽光能殺菌是由于紫外輻射對微生物有致死作用。紫外輻射的波長范圍是200～390nm，以波長260nm左右的紫外輻射殺菌力最強。

極端致死性短波長紫外輻射不能透過地球大氣層，所以，飄到極高處的微生物或被帶到太空去的火箭外的微生物才很快被紫外輻射殺死，陽光通過大氣層到達地球表面的紫外輻射波長為287～390nm，所以，散射陽光的殺菌力弱。

紫外輻射對微生物的致死作用

微生物細胞中的核酸、嘌呤、嘧啶及蛋白質(zhì)對紫外輻射有特別強的吸收能力。DNA和RNA對紫外輻射的吸收峰在260nm處，蛋白質(zhì)對紫外輻射的吸收峰在280nm處。紫外輻射引起

DNA鏈上兩個鄰近的胸腺嘧啶分子形成胸腺嘧啶二聚體(T＝T)，致使DNA不能復制，導致微生物死亡。紫外線（波長0.1～400nm）

一般細菌在紫外線下照射5min即能被殺死，芽孢則需10min。紫外線波長在260nm左右者殺菌力最強

提問：殺菌機理？

蛋白質(zhì)和核酸變性

光復活：經(jīng)紫外輻射照射的菌體或孢子懸液，隨即暴露于藍色區(qū)域可見光下，有一部分受損傷的細胞可恢復其活力，這種現(xiàn)象叫光復活。復活的程度與暴露于可見光下的時間、強度及溫度有關。光復活作用最有效的可見光波長為510nm。

光使被紫外輻射破壞的DNA中T＝T(胸腺嘧啶二聚體)恢復成正常的DNA。先由處于DNA鏈上的酶在損傷區(qū)域的兩端將磷酸二酯鍵水解，從而切掉受損傷的一段DNA成分。然后，在另一些酶催化下，將相同成分的新核苷酸插入，由連接酶連接好，形成正常的DNA。

暗復活：在黑暗條件下對損傷DNA鏈的修復。由于微生物的DNA被紫外輻射破壞后還能修復，所以，微生物沒有被滅活。只有當某一劑量的紫外輻射對DNA的損傷力比修復酶對損傷DNA的修復力大得多時，才導致微生物死亡。

不同種的微生物或微生物的不同生長階段對紫外輻射的抵抗力不同。G-菌對紫外輻射最敏感，

G+菌次之。芽孢對紫外輻射的抵抗力比它的營養(yǎng)細胞高幾倍，芽孢在出芽階段抵抗力減弱。

不同種的微生物對紫外輻射的反應

酵母菌在對數(shù)生長期抵抗力最強，在缺氮的情況下抵抗力最弱，此時可供給酵母浸出液，增強它對紫外輻射的抵抗力。由于紫外輻射有著如上所述的特殊性質(zhì)，因此，它被廣泛地應用于科研、醫(yī)療、衛(wèi)生等許多方面。

1.空氣消毒

無菌室、無菌箱或醫(yī)院手術(shù)室均有紫外輻射殺菌燈進行消毒，無菌室內(nèi)紫外輻射殺菌燈的功率為30W(無菌箱用15W)，在距離lm處，照射20～30min即殺死空氣中的微生物。

紫外輻射的應用

2.表面消毒

對不能用熱和化學藥品消毒的器具，如膠質(zhì)離心管、藥瓶、安瓿瓶、牛奶瓶，可用紫外輻射消毒。

3.誘變育種

微生物在低于致死劑量的紫外輻射照射下，引起微生物某些特性或性狀的改變，誘變產(chǎn)生優(yōu)良變種。

4.飲用水（純凈水、礦泉水等）和污（廢）水處理水的消毒

(二)電離輻射對微生物的影響

1.X射線和γ射線

X射線和γ射線均能使被照射的物質(zhì)產(chǎn)生電離作用,故稱為電離輻射。它們都是高能電滋波：

X射線波長0.1～0.01nm

γ射線波長為0.01～0.001nm。它們的穿透力都很強。生物學上所用的X射線由X光機產(chǎn)生，γ射線由鈷、鐳、氡等放射性元素產(chǎn)生。X射線和γ射線對微生物生命活動的影響表現(xiàn)為：

低劑量(0.93～4.65Gy)照射有促進微生物生長的作用,或引起微生物發(fā)生誘變；

高劑量(9.3×102

Gy以上)照射對微生物有致死作用。這是由于輻射先引起水分解出游離基H＋，生成O2-?、HO2和H2O2等強氧化性的基團和物質(zhì)，使酶蛋白的－SH基氧化，從而引起細胞各種病理變化。利用X射線和γ射線誘導微生物變異，篩選優(yōu)良菌種

2.

射線一般的微生物對

射線很敏感。有一種嗜極菌對

射線的抗性很強，它能夠暴露于數(shù)千倍強度的輻射下仍能存活(而人被一個劑量強度照射就會死亡)，該細菌的染色體在接受1×104Gy(100×104rad)以上的

射線后被破碎為數(shù)百個片段，卻能在一天內(nèi)能自我修復成原樣。研究它的DNA修復機制對于發(fā)展在輻射污染區(qū)的環(huán)境進行生物治理非常有意義。

二、超聲波對微生物的影響

頻率超過20000Hz的、人聽不見的聲波叫超聲波。超聲波具有強烈的生物學作用，幾乎所有的細菌體都能被超聲波破壞，只是敏感程度各有不同。超聲波的殺菌效果與其頻率、處理時間、細菌的大小、形狀及菌數(shù)有關。超聲波頻率高，殺菌效果好；桿菌比球菌易被超聲波殺死；大桿菌比小桿菌易被殺死，小的細菌可能躲在超聲波的波節(jié)處而不受損傷，因而在超聲波處理的過程中，小部分細菌仍可存活。

超聲波的殺菌機制：超聲波使細胞內(nèi)含物受強烈振蕩，膠體發(fā)生絮狀沉淀、凝膠液化或乳化狀態(tài)，從而失去生物活性。溶液受超聲波作用產(chǎn)生空腔，引起巨大的壓力變化，使細菌死亡；同時，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菌，使之破裂。

超聲波的應用：

1.超聲波破壞菌體制成細菌裂解液，用于研究細菌的結(jié)構(gòu)、化學組成、酶活性等；

2.利用超聲波破碎組織，從中提取病毒；

3.利用頻率800～1000kHz的超聲波治療疾病，能引起致病生物體發(fā)生破壞性改變；

4.用超聲波消毒汽車車廂內(nèi)的空氣；

5.用超聲波殺滅飲用水、食品、飲料中的細菌；

6.用超聲波破碎高濃度污（廢）水和剩余活性污泥中的細菌，將它們的細胞壁和細胞物質(zhì)破碎，增加其生化降解性，提高產(chǎn)甲烷效率。

三、重金屬對微生物的毒害

重金屬汞、銀、銅、鉛及其化合物可有效地殺菌和防腐，它們是蛋白質(zhì)的沉淀劑。其殺菌機理是與酶的－SH基結(jié)合，使酶失去活性；或與菌體蛋白結(jié)合，使之變性或沉淀。

二氯化汞(HgCl2)的質(zhì)量濃度為5～20mg/L時,對大多數(shù)細菌有致死作用。

自然界中有些細菌能耐汞，甚至轉(zhuǎn)化汞。例如：腐臭假單胞菌能耐小于2mg／L的汞，帶MER質(zhì)粒的腐臭假單胞菌耐汞能力更強，能在質(zhì)量濃度50～70mg／L的HgCl2環(huán)境中生長。可用耐汞菌處理含汞廢水。耐汞菌可將無機汞轉(zhuǎn)化為有機汞并成為菌體的一部分，然后再從菌體中回收汞。

2[酶－SH]＋Hg2+→酶－S－Hg－S－酶＋2H+

(有活性)(無活性)

硫酸銅對真菌和藻類的殺傷力較強。硫酸銅與石灰配制成波爾多液，在農(nóng)業(yè)上可用以防治某些植物病毒。在污（廢）水生物處理過程中用化學法測定曝氣池混合液的溶解氧時,可在1L混合液中加10mL質(zhì)量濃度1g/L的硫酸銅抑制微生物呼吸。

硫酸銅能殺藻和抑制藻的生長。將它用于殺滅富營養(yǎng)化湖泊和冷卻塔循環(huán)水中的藻類。

鉛對微生物有毒害，將微生物浸在質(zhì)量濃度為l～5g/L的鉛鹽溶液中幾分鐘內(nèi)就會死亡。

四、極端溫度對微生物的影響

極端溫度是指超高溫和超低溫。超高溫是指在微生物最高生長溫度以上的溫度，對微生物有致死作用。

極端溫度對微生物的不利影響破壞微生物機體的基本組成——蛋白質(zhì)、酶蛋白和脂肪。蛋白質(zhì)被高溫嚴重破壞而發(fā)生凝固，呈不可逆變性，猶如雞蛋煮熟后不能再孵化出小雞一樣。微生物經(jīng)超高溫處理必然死亡。當用超高溫處理時，使細胞質(zhì)膜中的脂肪受熱溶解使膜產(chǎn)生小孔，引起細胞內(nèi)含物泄漏而致死。

超高溫殺菌效果：

與微生物的種類、數(shù)量、生理狀態(tài)、

pH有關。無芽孢桿菌在80～100℃時幾分鐘之內(nèi)幾乎全部死亡；有芽孢桿菌在100℃時營養(yǎng)細胞先死亡，芽孢煮2h也難以死亡。高溫殺菌所需作用時間與溫度高低有關：無芽孢桿菌在80～100℃作用下幾分鐘即死；在70℃時作用時間需10～15min，在60℃時作用時間需30min。高溫殺菌與菌齡也有關系：在53℃加熱大腸桿菌15min，菌齡2.75h的菌數(shù)下降1/2000，菌齡62h的菌數(shù)僅下降至原菌數(shù)的1/12。高溫殺菌效果還與pH有關：通常在酸性條件下細菌易被殺死。

高溫殺菌效果與菌體蛋白質(zhì)含水量有關：干細胞(例如孢子)比濕細胞更抗熱，含水量50g/(100g)的蛋白質(zhì)在56℃就凝固，含水量為18g/(100g)的蛋白質(zhì)在80～90℃才凝固，不含水的蛋白質(zhì)的凝固溫度高達160～170℃。

各種芽孢桿菌的致死溫度表5-12各種芽孢桿菌的致死溫度(℃)

表5-13蛋白質(zhì)含水率與其凝固溫度的關系炭疽桿菌蠟狀芽孢桿菌枯草芽孢桿菌嗜熱脂肪芽孢桿菌濕熱滅菌溫度/℃105100100120～121殺菌時間/min5～1066～1712蛋白質(zhì)含水量/[g?（100g）-1]凝固溫度/℃蛋白質(zhì)含水率/[g?（100g）-1]凝固溫度/℃5025185674～8080～9060145160～170

在微生物科研、教學實驗及發(fā)酵工業(yè)中，培養(yǎng)基和所用一切器皿都需先經(jīng)滅菌后才能使用。

滅菌是通過超高溫或其他的物理、化學因素將所有微生物的營養(yǎng)細胞和所有的芽孢或孢子全部殺死。滅菌方法有干熱滅菌法和濕熱滅菌法。

滅菌方法：

消毒是用物理、化學因素殺死致病菌(有芽孢和無芽孢的細菌),或者是殺死所有微生物的營養(yǎng)細胞和一部分芽孢。消毒法有巴斯德消毒法和煮沸消毒法兩種。消毒的效果取決于消毒時的溫度和消毒時間。

滅菌和消毒方法見有關實驗部分。

五、極端pH對微生物的影響

過高或過低的pH對微生物生長繁殖不利，表現(xiàn)在以下幾方面：

（1）pH過低（pH<1.5），引起微生物體表面由負電荷改變?yōu)閹д?，進而影響微生物對營養(yǎng)物的吸收。

（2）影響培養(yǎng)基中有機化合物的離子化作用因為細菌表面帶負電荷，非離子狀態(tài)化合物比離子狀態(tài)化合物更容易滲入細胞。

處于中性或堿性環(huán)境中，乙酸呈離子狀態(tài)帶負電荷，帶負電荷的物質(zhì)不能滲入帶負電荷的細胞內(nèi)。在酸性環(huán)境中，乙酸未離子化而呈中性，未離子化的乙酸能進入帶負電荷的細胞。乙酸對有些微生物有毒并抑制其生長。堿性物質(zhì)情況正相反，在堿性環(huán)境中它不離子化，比較容易滲入細胞，在酸性環(huán)境中離子化，不能滲透入細胞中。（3）酶只有在最適宜的pH時才能發(fā)揮其最大活性,極端的pH使酶的活性降低，進而影響微生物細胞內(nèi)的生物化學過程，甚至直接破壞微生物細胞。（4）過高或過低的pH均降低微生物對高溫的抵抗能力。圖5-9pH對有機酸滲入細胞的影響

六、干燥對微生物的影響

干燥能使菌體內(nèi)蛋白質(zhì)變性，引起代謝活動停止，干燥影響微生物的活性以至生命力。由于微生物種類、它們所處的環(huán)境條件、干燥程度不同，微生物的反應不同。細菌的芽孢、藻類和真菌的孢子及原生動物的胞囊都比營養(yǎng)細胞抗干燥。干燥對微生物的影響干燥使菌體內(nèi)蛋白質(zhì)變性,引起代謝活動的停止微生物種類、所處環(huán)境、干燥程度等條件不同，微生物的反應也不同細菌的芽孢、藻類和真菌的孢子及原生動物的胞囊都比營養(yǎng)細胞耐干燥干燥細胞在不受熱和其他外界因素干擾時，一直呈休眠狀態(tài)長期存活，若供給潮氣則很快復活地衣（真菌和藻類的共生體）很能抵抗極低水活度的干燥環(huán)境干燥法保存菌種

干燥細胞的代謝處于停滯狀態(tài)，在不受熱和其他外界因素干擾下，干燥細胞一直呈休眠狀態(tài)長期存活，若供給潮氣則很快復活。地衣(真菌和藻類的共生體)很能抵抗極低水活度的干燥環(huán)境。

鑒于在極低水活度、極干燥的環(huán)境中微生物不生長，干燥就成為保藏物品和食物的好方法。用滅菌的沙土管保存菌種、孢子。也可用真空冷凍干燥保存菌種。

七、若干有機物對微生物的影響

醇、醛、酚等能使蛋白質(zhì)變性，是常用的殺菌劑。

（一）醇

醇是脫水劑和脂溶劑，可使蛋白質(zhì)脫水變性，溶解細胞質(zhì)膜的脂質(zhì)，殺死微生物機體。乙醇的體積分數(shù)為70％時殺菌力最強。濃度過低無殺菌力。

純乙醇可使細胞表面迅速失水，表面蛋白質(zhì)變性形成一層薄膜，阻止乙醇分子進入菌體內(nèi)，故不起殺菌作用。

甲醇殺菌力差，對人有毒，不宜作殺菌劑。一定濃度的醇(甲醇、乙醇、丙醇、丁醇)可作為微生物的碳源和能源。在污（廢）水生物脫氮處理工藝中，當缺碳源時常用甲醇作碳源。

丙醇、丁醇及其他高級醇殺菌力均比乙醇強，但不溶于水，不能作殺菌劑。若干有機物對微生物的影響醇是脫水劑和脂溶劑，可使蛋白質(zhì)脫水、變性，溶解細胞質(zhì)膜的脂類物質(zhì)，進而殺死微生物機體一般化學殺菌劑的殺菌力與其濃度成正比，但乙醇70%的最強。濃度過低沒有殺菌力。純乙醇不含水很難進入細胞，可使細胞表面迅速脫水，表面蛋白質(zhì)沉淀變性形成薄膜，阻止其進入細胞，故不起殺菌作用

（二）甲醛

甲醛是很有效的殺菌劑，對細菌、真菌及其孢子和病毒均有效。甲醛是氣體，質(zhì)量濃度為370～400g/L的甲醛溶液稱為福爾馬林，其蒸氣有強烈刺激性，有殺菌和抑菌作用。可用甲醛溶液蒸熏，消毒廠房及無菌室，用量為10mL/m3。質(zhì)量濃度為50g/L甲醛溶液，1～2h可殺死炭疽桿菌的芽孢。甲醛溶液是動物組織和原生動物標本的固定劑。甲醛與蛋白質(zhì)的氨基(－NH)結(jié)合而干擾細菌的代謝機能。

甲醛是很有效的殺菌劑，對細菌、真菌及其孢子和病毒均有效370~400g/L的甲醛水溶液稱為福爾馬林，其蒸氣有強烈的刺激性，有殺菌和抑菌作用50g/L的甲醛水溶液在1~2h可殺死炭疽桿菌的芽孢甲醛溶液是動物組織和原生動物標本的固定劑甲醛與蛋白質(zhì)的氨基結(jié)合而干擾細菌的代謝機能

(三)表面活性劑

1.酚

苯酚是表面活性劑，酚與其衍生物能引起蛋白質(zhì)變性，破壞細胞質(zhì)膜。苯酚質(zhì)量濃度為1g/L能抑制微生物生長(指未經(jīng)馴化的微生物)。10g/L的苯酚溶液在20min內(nèi)可殺死細菌；30～50g/L苯酚溶液幾分鐘可殺死細菌，50g/L苯酚溶液可作噴霧消毒空氣。芽孢和病毒在50g/L苯酚溶液中存活幾小時即死亡。

甲酚的殺菌力比其他酚強幾倍，但它難溶于水，易與皂液或堿液形成乳濁液叫來蘇爾。l0～20g/L濃度的來蘇爾常用于皮膚消毒，30～50g/L濃度用于消毒桌面和用具。

煤氣廠、焦化廠和化肥廠產(chǎn)生含酚廢水，在廢水生物處理中酚是微生物的營養(yǎng)。微生物可以處理含酚質(zhì)量濃度達1000mg/L的廢水。

2.新潔爾滅(季銨鹽)

新潔爾滅是季銨鹽的一種，是表面活性強的殺菌劑。它對許多非芽孢型的致病菌、革蘭氏陽性及陰性菌等有著極強的致死作用，如葡萄球菌、傷寒桿菌、大腸桿菌、痢疾桿菌、霍亂弧菌及霉菌接觸幾分鐘后即被殺死。

稀釋度小時有殺菌作用及去污垢作用，對人無毒。但在高度稀釋下只有抑菌作用，將質(zhì)量濃度為50g/L的原液稀釋為1g/L的水溶液用于皮膚消毒，浸泡5min可達到消毒效果。1g/L的新潔爾滅水溶液可用于冷卻循環(huán)水的殺菌除垢。

3.合成洗滌劑

合成洗滌劑有去除污物和殺菌作用。陽離子型的洗滌劑比陰離子型洗滌劑的殺菌力強。陽離子型的洗滌劑如ABS（丙烯四聚物型烷基苯磺酸鹽）不可生物降解，禁止生產(chǎn)。非離子型的洗滌劑沒有殺菌力。陰離子型的LAS（直鏈烷基苯磺酸鈉）合成洗滌劑可被微生物降解。洗衣粉主要成分有：織物纖維防垢劑、陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑、水軟化劑、污垢懸浮劑、酶、熒光劑及香料等；它含有基本成分和助劑：三聚磷酸鹽、硫酸鈉、碳酸鈉等。

由于磷酸鹽會造成水體富營養(yǎng)化的危害，一些國家已禁止生產(chǎn)含磷的合成洗滌劑。我國已部分生產(chǎn)不含磷合成洗滌劑。

合成洗滌劑的使用使生活污水中合成洗滌劑含量在增加，由于在污水生物處理中有較多的合成洗滌劑，曝氣池充滿泡沫，嚴重影響充氧能力。被服洗滌廠排出的廢水中含有大量合成洗滌劑，其COD在400mg/L左右，可用長期馴化和篩選優(yōu)勢菌種加以處理。

4.染料

孔雀綠、亮綠、結(jié)晶紫等三苯甲烷染料及吖啶黃(acriflavine)都有抑菌作用。上述染料抑制G+菌的能力比G-菌強。結(jié)晶紫質(zhì)量濃度為（3.3～5.0）×10-4g/L時就能抑制G+菌，對G-菌則需濃縮10倍才有抑制作用。

在培養(yǎng)基中加入某一濃度染料，既適合某種微生物生長，又能抑制另一種微生物生長，這叫選擇性培養(yǎng)基?？蓪⑿枰奈⑸锱囵B(yǎng)出來。質(zhì)量濃度在10-5g/L的孔雀綠可抑制金黃色葡萄球菌；3.3×10-3g/L時抑制大腸桿菌。10-4g/L的結(jié)晶紫可殺死念珠霉和圓酵母菌，10-6g/L時只起抑制作用。

10-6g/L的亮綠可抑制G+菌，對大腸桿菌不抑制而被鑒別出來。印染廢水生物處理中染料質(zhì)量濃度在1g/L以下可作微生物的營養(yǎng)，活性污泥中的微生物經(jīng)長期馴化，具有很強的脫色作用，分解染料，凈化廢水。

八、抗生素對微生物的影響

微生物在代謝過程中產(chǎn)生的、能殺死其他微生物或抑制其他微生物生長的化學物質(zhì)即為抗生素。廣譜抗生素：氯霉素、金霉素、土霉素和四環(huán)素能抑制或殺滅多種微生物。狹譜抗生素：青霉素只能殺死或抑制G+菌，多黏菌素只能殺死G-菌，叫狹譜抗生素。

抗生素除用作醫(yī)藥，在分離微生物時，可在培養(yǎng)基中加入某種合適的抗生素抑制雜菌生長而使所需的微生物正常生長。殺死或抑制細菌生長的抗生素對人體無毒性或毒性很小。

抗生素對各種微生物的作用部位不同，依其抑菌功能分4種：①抑制細胞壁合成②破壞細胞質(zhì)膜③抑制蛋白質(zhì)合成④干擾核酸合成

（一）

抑制微生物細胞壁合成

青霉素先抑制G+菌中肽聚糖的合成，進而抑制細胞壁合成；G-菌細胞壁的肽聚糖含量很低，只受到部分損傷，人和動物的細胞不具細胞壁，不含肽聚糖，不受青霉素的損害。多氧霉素阻礙真菌細胞壁中幾丁質(zhì)的合成，故抑制真菌生長。對藻類(細胞壁含纖維素)沒有損害作用。

（二）破壞微生物的細胞質(zhì)膜多黏菌素中的游離氨基與G-菌細胞質(zhì)膜中的磷酸根(PO43－)結(jié)合，損傷其細胞質(zhì)膜，破壞了細胞質(zhì)膜的正常滲透屏障功能，使菌體內(nèi)核酸等重要成分泄出，導致細菌死亡。制霉菌素和兩性霉素B是抗真菌劑，與真菌細胞質(zhì)膜中麥角固醇結(jié)合，破壞細胞質(zhì)膜透性。

（三）抑制蛋白質(zhì)合成

氯霉素、金霉素、土霉素、四環(huán)素、鏈霉素、卡那霉素、新霉素、慶大霉素、嘌呤霉素及春日霉素等都能與核糖核蛋白結(jié)合，抑制微生物蛋白質(zhì)合成。

（四）干擾核酸的合成爭光霉素〔即博來霉素〕與DNA結(jié)合，干擾DNA復制。絲裂霉素(自力霉素)與DNA分子雙鏈之間互補的堿基形成交聯(lián)，影響DNA雙鏈的分開，從而破壞DNA的復制。

放線菌素D(更生霉素)只與雙鏈DNA結(jié)合，阻礙遺傳信息的轉(zhuǎn)錄與RNA的合成。不阻止單鏈DNA的合成，因此，放線菌素D不抑制單鏈DNA和單鏈RNA的病毒。

各種抗生素發(fā)酵廠的廢水分別含有一定濃度、相應的抗生素，造成在廢水生物處理初期的處理效果不好，經(jīng)過相當長時間的馴化期后，活性污泥中的微生物逐漸適應各種抗生素，進而降解抗生素，廢水得到凈化。。

原生動物中的纖毛蟲類、放射蟲類、有孔蟲類與藻類共生。綠草履蟲體內(nèi)充滿小球藻，袋狀草履蟲有趨光性使小球藻容易得到光，小球藻進行光合作用合成有機物供草履蟲營養(yǎng),兩者共生互為有利。

第四節(jié)微生物與微生物之間的關系一、競爭關系二、原始合作關系三、共生關系四、偏害關系五、捕食關系六、寄生關系

在天然生態(tài)系統(tǒng)和人工生態(tài)系統(tǒng)中，微生物與環(huán)境因素有密切關系，與其他生物之間也有密切關系。在污（廢）水生物處理和固體廢物生物處理中存在微生物之間的關系；存在微生物與植物之間的關系。在江、河、湖、海和土壤中存在微生物與微生物之間，微生物與動、植物之間，微生物與人類之間的關系。這些關系復雜，彼此制約，相互影響，共同促進生物的發(fā)展和進化。

微生物之間的關系有種內(nèi)的關系和種間的關系。相同種內(nèi)的關系有競爭和互助。不同種間關系有以下6種：

一、競爭關系

競爭關系（competition）是指不同的微生物種群在同一環(huán)境中，對食物等營養(yǎng)、溶解氧、空間和其他共同要求的物質(zhì)互相競爭，互相受到不利影響。種內(nèi)微生物和種間微生物都存在競爭。在好氧生物處理中，當溶解氧或營養(yǎng)成為限制因子時，菌膠團細菌和絲狀細菌表現(xiàn)出明顯的競爭關系。在厭氧消化罐內(nèi)的硫酸鹽還原菌和產(chǎn)甲烷菌爭奪H2也是一例。競爭關系：指不同微生物種群在同一環(huán)境中，對食物等營養(yǎng)、溶解氧、空間和其他共同要求的物質(zhì)互相競爭，互相受到不利影響。

二、原始合作關系

原始合作關系（protocooperation）（或稱原始共生、互生），是兩種可單獨生活的生物共存于同一環(huán)境中，相互提供營養(yǎng)及其他生活條件，雙方互為有利，相互收益。如，固氮菌有固定空氣中N2的能力。不能利用纖維素作碳源和能源，纖維素分解菌分解纖維素為有機酸對它本身的生長繁殖不利，當兩者在一起生活時，固氮菌固定的氮為纖維素分解菌提供氮源，纖維素分解菌產(chǎn)生的有機酸被固氮菌用作碳源和能源，為纖維素分解菌解毒。

在污（廢）水生物處理過程中的原始合作關系煉油廠廢水中食酚細菌和硫細菌的原始合作：食酚細菌分解酚，為硫細菌提供碳源，硫細菌氧化H2S為SO42-，為食酚細菌提供硫元素。天然水體、污水生物處理及土壤中的氨化細菌、亞硝化細菌和硝化細菌之間存在原始合作關系：

氨化細菌分解含氮有機物產(chǎn)生氨是亞硝化細菌的營養(yǎng)；亞硝化細菌將氨轉(zhuǎn)化為亞硝酸，為硝化細菌提供營養(yǎng)；生成硝酸鹽被其他微生物和植物利用。由于硝化細菌將亞硝酸轉(zhuǎn)化為硝酸，為對亞硝酸敏感的微生物解毒。

氧化塘中的細菌與藻類之間也是原始合作關系：細菌將污（廢）水中有機物分解為CO2、NH3、H2O、PO43－及SO42-，分別作藻類的碳源、氮源、磷源和硫源；藻類利用光能合成有機物組成自身細胞，放出氧氣供細菌用于分解有機物。

三、

共生關系

共生關系（symbiosis）是兩種不能單獨生活的微生物共同生活在同一環(huán)境中，各自執(zhí)行優(yōu)勢的生理功能，在營養(yǎng)上互為有利的共生體，這種關系叫共生關系。

共生關系：指兩種不能單獨生活的微生物共同生活于同一環(huán)境中，各自執(zhí)行優(yōu)勢的生理功能，在營養(yǎng)上互為有利，組成共生體。(白蟻與披發(fā)蟲的關系)藻類與水螅共生成綠水螅。

S－菌株和布氏甲烷桿菌的共生關系。在厭氧生物處理中的S－菌株和M.O.H(即布氏甲烷桿菌，Methanobacterium

bryantii)共生于厭氧污泥中，S－菌株將乙醇轉(zhuǎn)化為乙酸和氫，布氏甲烷桿菌利用H2和CO2合成CH4。

地衣是藻類和真菌形成的共生體，藻類利用光能將CO2和H2O合成有機物供自身及真菌營養(yǎng)，真菌從基質(zhì)吸收水分和無機鹽供兩者營養(yǎng)。根瘤菌和豆科植物根系共生是突出例子。

原生動物中的纖毛蟲類、放射蟲類、有孔蟲類與藻類共生。綠草履蟲體內(nèi)充滿小球藻，袋狀草履蟲有趨光性使小球藻容易得到光，小球藻進行光合作用合成有機物供草履蟲營養(yǎng),兩者共生互為有利。

互生關系：指兩種可以單獨生活的生物共存于同一環(huán)境中，相互提供營養(yǎng)及其他生活條件，雙方互為有利，相互收益，當兩者分開時各自可單獨生存。

四、偏害關系

共存于同一環(huán)境的兩種微生物，甲方對乙方有害，乙方對甲方無任何影響。一種微生物在代謝過程中產(chǎn)生一些代謝產(chǎn)物，其中有的產(chǎn)物對一種(或一類)微生物生長不利，或者抑制或者殺死對方。上述這種微生物與微生物之間的對抗關系叫偏害關系（amensalism），亦叫拮抗關系（antagonism）。偏害關系可分非特異性偏害和特異性偏害兩種。

(一)非特異性偏害

乳酸菌產(chǎn)生乳酸使pH下降，抑制腐敗細菌生長。海洋中的紅腰鞭毛蟲產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物毒死其他生物。

（二）特異性的偏害

某種微生物產(chǎn)生抗生物質(zhì)，對另一種(或另一類)微生物有專一性的抑制或致死作用。如青霉菌產(chǎn)生青霉素對G+菌有致死作用。多黏芽孢桿菌產(chǎn)生多黏菌素殺死G-菌。能產(chǎn)生抗生性物質(zhì)的微生物很多，偏害是普遍存在的。捕食關系：有的微生物不是通過代謝產(chǎn)物對抗對方，而是吞食對方。

第五節(jié)菌種的退化、復壯與保藏一、菌種的退化與復壯二、菌種的保藏

一、菌種的退化和復壯

在各種微生物系統(tǒng)發(fā)育過程中，遺傳使微生物優(yōu)良的性狀得到延續(xù)；微生物發(fā)生正變變異，使微生物得到進化。但負變變異使菌種退化。菌種退化是指群體中退化細胞占一定數(shù)量后表現(xiàn)出的菌種性能下降。

菌種的退化和復壯遺傳使性狀得到延續(xù)，變異使性狀得到改變變異有正向和負向可能

要使微生物的優(yōu)良性狀持久延續(xù)下去，必須做好復壯工作。定期進行純種分離和性能測定。需要定期用原來的廢水培養(yǎng)菌種，恢復它分解廢水的活力，并加以保存。避免頻繁地移種和傳代，選用合適的培養(yǎng)基和恰當?shù)囊品N傳代的間隔時間，嚴格控制菌種移植代數(shù)。為了不使優(yōu)良菌種變異退化，要選用合適的培養(yǎng)基和恰當?shù)囊品N傳代的間隔時間，嚴格控制菌種移植代數(shù)復壯方法：純種分離、通過寄主