第四章 微生物的生活条件(共14页)

1、PAGE PAGE 15微生物生理(shngl)生化(shn hu)授课(shuk)教师 胡 小 兵授课班级 市政工程09级 院 系 建工学院环境工程系 第四章 环境因素对微生物的影响(yngxing)一、温度(wnd)表3-3 微生物的生长(shngzhng)温度类型微生物类型生长温度范围分布的主要处所最低最适最高低温型专性嗜冷- 125- 1515-20两极地区兼性嗜冷-5-010-202530海水及冷藏食品上中温型室温10-2020-3540- 45腐生菌体温35-40寄生菌高温型25-4550- 6070-95温泉、堆肥堆、热水加热器等一般来说无芽孢的细菌在水中加热到100迅速死亡。高

2、温杀菌的机理蛋白质、核酸变性；细胞膜溶解；细胞膜中的脂类在高温作用下溶解，“失血过多”。（二）影响高温杀菌的因素细菌种类、含水量（含水量高更容易被杀死）、芽孢有无、以及湿热或干热。细菌种类，如：种类水生细菌肠道细菌温泉细菌致死温度25-3045-5080-100以上含水量4）湿热(sh r)与干热 湿热(sh r) 水蒸汽：121 20-30min; 干热(n r) 热空气：160-170 2h 灭菌。为什么灭菌时，“湿热温度低时间短”？保水（热空气蒸发蛋白质水分）；蒸汽冷凝放热；凝水热传导能力强于空气；（三）适宜温度理由：1）酶的活性根据细菌适宜温度的不同，可将细菌分为四大类，嗜冷菌、嗜中温

3、菌、嗜热菌及嗜超热菌。不同(b tn)耐温细菌的生长适宜温度。图 不同耐温细菌的适宜生长温度废水中的细菌(xjn)一般都是嗜中温菌，最适温度多在30左右(zuyu)，嗜冷菌和嗜热菌占少数。（四）低温细胞结冻最适温度下限，进入休眠状态。酶活性降低，导致代谢、遗传普遍停滞.。提问：嗜冷细菌的秘密武器是什么？ 具备低温活性酶; 细胞质膜含有大量的不饱和脂肪酸，在低温下能保持半流动性，使之能有效地集中必需的营养物质。低温下冷藏的食物变质嗜冷细菌（或霉菌）的最适宜温度在515之间。二、pH的影响(yngxing)大多数细菌(xjn)最适环境pH为68，可生存(shngcn)的pH范围在410之间。细胞内

4、部由于细胞膜的屏蔽作用、磷酸盐缓冲及细菌能动的调节，pH一般都保持中性，环境的pH难以影响细胞内的pH变化。提问：外界的pH变化如何对细菌产生影响？1. 影响细胞膜蛋白及胞外水解酶的活性，从而影响营养物的正常吸收与转运2.影响营养物的解离与吸收，主要影响一些极性营养物如脂肪酸、氨基酸。以乙酸的吸收为例，某些细菌，例如氧化铁硫杆菌和其他极端嗜酸茵，需在酸性环境中生活，其最适pH为3，在pH为15时仍可生活。各种工业废水通常设前调节池，维持曝气池pH7左右。事实上，净化污(废)水的微生物适应pH变化的能力比较强，pH在6585均可不加调节。三、氧化还原电位（ORP) 什么是氧化还原电位？某物质与氢

5、电极构成原电池时的电压高低,反映物质氧化性强弱。Fe3+/Fe2+ 的氧化(ynghu)还原电位为+0.771。通常如何测定(cdng)水样的氧化还原电位？pH测定仪mv档，其中一个惰性的铂丝电极与一个参比电极（如甘汞(n n)电极）。好氧活性污泥法：控制在200600mV是正常的。提问：过低过高如何调节？改变曝气力度。厌氧污泥或污水处理系统应控制在在100200mV过高，将不利于厌氧细菌的生长，应改进工艺降低水中溶解氧量。四、干燥细菌基本上是生活在水中的生物。问题：环境中过于干燥细菌如何生存？（在不受热和其它外界因素干扰下）干燥细胞将处于长期休眠状态。1）用干燥法防止食物腐败（细菌滋生），如

6、方便面、干果、肉干、葡萄干等。2）干燥法来保存细菌，如将细菌放置在干燥的沙土中可以长期保存。一旦提供潮气则会很快复活。五渗透压 是不同溶液被半透膜隔离开时，由于膜半透性及两侧水分子浓度差异形成的水压 。1、衡量方法：通常以一定浓度溶液与纯水间形成的渗透压作为该溶液的渗透压 2、问题：水将从 渗透压一方流向 渗透压的一方？ 低、高3、渗透压可影响细菌生存：1）相同渗透压溶液中，细菌细胞内水含量稳定，细菌生活得最好。2）等渗透压溶液(rngy)0.85的食盐(shyn)(NaCl)溶液(rngy)（生理盐水）。常作为细菌稀释分离的稀释液。3)高渗透压溶液中,细菌会发生什么现象？质壁分离、防腐（细菌

7、滋生），如用530%的盐水腌咸菜、咸鱼，用6080%的糖溶液做蜜饯等。4）低渗透压溶液，如纯水，细菌于其中会如何？外界大量水流入细菌细胞内，细胞膨胀，甚至破裂。综合以上几点，在微生物实验室中稀释菌液，应该用生理盐水（0.85%）(除非稀释后马上就用的可以用无菌的蒸馏水。)六光线 1.阳光通常细菌在阴暗环境中能够更好的生长？紫外线（波长0.1400nm）, 紫外线波长在260nm左右者杀菌力最强,一般细菌在紫外线下照射5min即能被杀死，芽孢则需10min。杀菌机理:蛋白质和核酸变性.2.灯光，杀菌的光源254nm的紫外光。缺点穿透性很弱甚至于不能透过普通玻璃，因此只作为容器的表面杀菌，或无菌室

8、中的空气杀菌。3X-射线、射线(不带电)来源(liyun) 铱, X-射线(shxin)10-30.1nm，钴、镭, 射线(shxin)10-6nm 特点高能量，穿透力强。已经开始被用于油田注水杀细菌(腐蚀性细菌)。杀菌机理高能量激发水分解产生O自由基或H2O2等强氧化剂； 优缺点一次性投资较大，但使用时成本较低，杀菌效果稳定。七.超声波超声波超过人的听觉能力上限20千Hz（波长小于1.6cm）的声波。几乎所有的细菌体都能被超声波所破坏，但敏感程度各有不同。 超声波的杀菌机理：细胞内含物凝胶化，溶液产生空腔压力变化，小气泡猛烈撞击细菌，破裂，原生质溢出死亡。杆菌易受破坏，病毒较难被破坏。八化学

9、药剂指对细菌有抑制作用的药剂（对细菌生长有利的药剂被归于营养物）一）无机药剂1、重金属，与酶的SH结合，使酶变性。低浓度时可作为细菌的营养物，高浓度则对细菌产生抑制。硫酸铜对真菌和藻类的杀伤力比细菌强。常用硫酸铜与石灰配制成的波尔多液，在农业上可用以防治某些植物病毒。在远距离取水样作检测(jin c)时，一般1L混合液中加10ml质量(zhling)浓度为1gL的硫酸铜，原因(yunyn)何在？抑制携带过程中微生物的呼吸，尽量保持水质不变。2、氧化剂与酸碱氧化细胞膜穿孔01的高锰酸钾溶液常用于消毒公用茶具和水果、皮肤。漂白粉、液氯、臭氧、三氯异氰尿酸，常用于饮水或游泳池水的消毒。醋酸、石灰乳（

10、生石灰：水1： 48 可有效地消毒粪便和其它排泄物）二）有机药剂（一）醇（中效）对人：轻脱水、损害胃粘膜； 重神经抑制呼吸、心跳衰竭；1、乙醇体积分数为7080的乙醇杀菌力最强。乙醇浓度过低或过纯杀菌力差；过纯杀菌差？革兰氏染色（95乙醇脱色）可使细胞表面迅速失水，表面蛋白质沉淀变性形成一层致密薄膜，阻止乙醇分子进入菌体内，故杀菌差。2、甲醇(ji chn)甲醇(ji chn)杀菌力差，不宜(by)作杀菌剂。在废水生物反硝化脱氮处理工艺中，缺碳源时常用甲醇作碳源。对人有毒。1）甲醇作用于神经系统，有明显的麻醉作用，可引起脑水肿。2）易引起视神经萎缩，导致双目失明。3）在体内抑制某些氧化酶系统，

11、抑制糖的分解，造成乳酸和其他有机酸积聚，引起酸中毒。3、其它醇丙醇、丁醇及其他高级醇的杀菌力均比乙醇强，但由于不溶于水，不作杀菌剂。（二）甲醛（高效）甲醛是气体，质量浓度为370400gL的甲醛水溶液称为福尔马林，很有效的杀菌剂，是动物标本的防腐剂。（三）表面活性剂中介改变油与水的亲和力，溶解改变细胞膜通透性，“失血”（“公关”糖衣炮弹）1）酚类低浓度时是微生物的营养源。10gL的苯酚溶液在20min内可杀死细菌；3050gL的石炭酸溶液几分钟可杀死细菌。甲酚的杀菌力比其他酚强几倍，难溶于水，易与皂液或碱液形成乳浊液，叫来苏水。医院中常用。2）合成洗涤剂阳离子型洗涤剂（有机铵盐）杀菌力强。非离

12、子型的洗涤剂没有杀菌力。 目前使用(shyng)的主要是阴离子型（烷基钠钾盐）的LAS(直链烷基苯磺酸钠)合成洗涤剂，它可被微生物降解(jin ji)。3）染料(rnlio)，共同特征是具有共轭双键（C=N），对可见光具有选择吸光性 ，细菌蛋白质抑制剂，紫药水就是1浓度的结晶紫溶液（可致癌）。4）抗生素广谱氯霉素、金霉素、土霉素和四环素；狭谱青霉素只能杀死或抑制革兰氏阳性菌，多粘菌素只能杀死革兰氏阴性菌，叫狭谱抗生素。抗生素对微生物的影响有以下四方面：抑制细胞壁形成青霉素抑制革兰氏阳性菌肽聚糖的合成，进而阻碍细胞壁合成；菌体内部不断由于物质合成膨大，细胞壁不生长，菌体胀破。青霉素对人体有害吗？

13、为什么？本身没有。人和动物的细胞不具细胞壁，不含肽聚糖，所以不受青霉素的损害。破坏微生物的细胞膜多粘菌素的游离氨基与革兰氏阴性菌细胞质膜中的磷酸根(P043)结合，损伤其细胞质膜。抑制蛋白质合成氯霉素、金霉素、土霉素、四环素、链霉素、卡那霉素、新霉素、庆大霉素、嘌呤霉素及春日霉素等都能与核糖体蛋白结合，抑制微生物蛋白质合成。同时，上述广谱抗生素能与酶组分(zfn)中的金属离子结合，抑制酶的活性。干扰(gnro)核酸的合成争光(zhng gung)霉素(即博来霉素)、丝裂霉素(自力霉素)、放线菌素D(更生霉素)与DNA结合，干扰DNA复制。各种抗生素发酵厂的废水分别含有一定浓度的、相应的抗生素，

14、造成在废水生物处理初期的处理效果不好，经过相当长时间的驯化期后，活性污泥中的微生物逐渐适应了各种抗生素，进而降解抗生素，从而废水得到净化。问 题：鉴别培养基的原理是什么，选择性培养基有哪些制备方法? 在培养基中加入某种特殊的化学物质，某种微生物在培养基中生长后能产生某种代谢产物，而这种代谢产物可以与培养基中的特殊化学物质发生特定的化学反应，产生明显的特征性变化，根据这种特征性变化，可将该种微生物与其他微生物区分开来。营养物质的吸收和运输有哪几种途径？单纯扩散，促进扩散，主动运输，基团移位，膜泡运输。细菌的呼吸类型(lixng)有哪四种？根据细菌对氧的需要不同，主要分为四类：(1)专性需氧菌：如

15、结核杆菌;(2)专性厌氧菌：如破伤风杆菌;(3)兼性厌氧菌：在有氧或无氧或无氧环境(hunjng)中均能生长，但以有氧时生长较好，大多数病原菌属此类;(4)微需氧菌：如空肠弯曲菌，宜在低氧压下生长，氧压增高对其有抑制作用。一般细菌在代谢中需少量的CO2，以提供细菌合成核酸中的嘌呤、嘧啶等。化能自养(z yn)菌的呼吸类型是什么？有氧呼吸。分子内、分子外无氧呼吸分别指什么呼吸？ 分子内无氧呼吸：发酵。分子外无氧呼吸：无氧呼吸。反硝化菌呼吸类型是什么? 还原产物是什么?无氧呼吸，还原产物：二氧化碳，氮气，水，能量。硫酸盐还原菌(SRB) 还原产物是什么?有何利弊?去除废水中的重金属盐。为什么水处理

16、中都是先异养菌脱碳再由自养菌脱氨?自养菌反驯化，利用有机物，不再利用氨氮。有机物为主时，自养菌竞争不过异养菌。异养菌分解蛋白质等产生的氨再被自养菌利用，异养菌分解有机物产生碳酸盐作为自养菌碳源。为什么热蒸汽灭菌比干热灭菌温度低、时间短？保水（热空气蒸发蛋白质水分）；蒸汽冷凝放热；凝水热传导能力强于空气；水分子比空气分子更容易通过细胞膜。嗜中温细菌的最适温度是多少？30左右。低温、干燥时细菌处于什么状态？休眠状态，酶活性降低，导致代谢、遗传普遍停滞。外界的pH变化如何影响细菌？1. 影响细胞膜蛋白及胞外水解酶的活性，从而影响营养物的正常(zhngchng)吸收与转运2.影响营养物的解离(ji l)与吸收，主要(zhyo)影响一些极性营养物如脂肪酸、氨基酸。为什么浓盐水可以保藏食物？在高渗透压的情况下，细胞内部的水会流到细胞外。这种情况下，细胞内不适于微生物繁殖，食物就不会腐败变质了。青霉素对人体有害吗？为什么？本身没有。人和动物的细胞不具细胞壁，不含肽聚糖，所以不受青霉素的损害酶的结构如何，有何特点？微生物分解代谢主要途径是什么，各类代谢是通过什么方式联系起来？三羧酸循环。