環(huán)境因素對微生物生長的影響一、溫度的影響1.高溫的影響 一般來說無芽孢的細(xì)菌在水中加熱到100迅速死亡。 （一）高溫殺菌的機(jī)理 提問：？1）蛋白質(zhì)、核酸變性2）細(xì)胞膜溶解 細(xì)胞膜中的脂類在高溫作用下溶解，“失血過多”（二）影響高溫殺菌的因素 細(xì)菌的種類、含水量、芽孢有無、以及濕熱或干熱 1）細(xì)菌種類2）含水量 細(xì)菌細(xì)胞含水量高的更容易被殺死。分子層次現(xiàn)象蛋白質(zhì)的凝固溫度與含水量有關(guān)，含水量越高，蛋白質(zhì)凝固溫度越低，反之亦然。3）芽孢4）濕熱與干熱 濕熱水蒸汽 （ 121 2030min）干熱 熱空氣 （160170 2h滅菌）提問：？濕熱滅菌溫度低時間短保水（熱空氣蒸發(fā)蛋白質(zhì)水分）；蒸汽冷凝放熱；凝水熱傳導(dǎo)能力強(qiáng)于空氣；2.適宜溫度 提問：為什么會存在適宜溫度？ 酶的活性 根據(jù)細(xì)菌適宜溫度的不同，可將細(xì)菌分為四大類， 嗜冷菌、嗜中溫菌、嗜熱菌、嗜超熱菌。 廢水中的細(xì)菌一般都是嗜中溫菌，最適溫度多在30左右，嗜冷菌和嗜熱菌占少數(shù)。3低溫 低溫細(xì)胞結(jié)凍最適溫度下限 進(jìn)入休眠狀態(tài) 提問：？酶活性降低，導(dǎo)致代謝、遺傳普遍停滯；膜細(xì)胞流動性變差 。一旦獲得適宜溫度，即可恢復(fù)活性提問：細(xì)胞內(nèi)外凍結(jié)易導(dǎo)致死亡，原因何在？冰渣導(dǎo)致細(xì)胞膜破裂，失“血”過多嗜中溫菌（耐冷喜溫）一般在5以下處于休眠狀態(tài)，因此通常實(shí)驗(yàn)室用冰箱的4冷藏溫度保藏細(xì)菌，或甘油、石蠟冷凍保存菌種？低溫下冷藏的食物變質(zhì)嗜冷細(xì)菌（或霉菌）的最適宜溫度在515之間。 提問：嗜冷細(xì)菌的秘密武器是什么？具備低溫活性酶 細(xì)胞質(zhì)膜含有大量的不飽和脂肪酸，在低溫下能保持半流動性，使之能有效地集中必需的營養(yǎng)物質(zhì)。二、pH的影響 大多數(shù)細(xì)菌最適環(huán)境pH為68，可生存的pH范圍在410之間。 研究表明細(xì)胞內(nèi)部由于細(xì)胞膜的屏蔽作用、磷酸鹽緩沖及細(xì)菌能動的調(diào)節(jié)，pH一般都保持中性，環(huán)境的pH難以影響細(xì)胞內(nèi)的pH變化。 提問：外界的pH變化如何對細(xì)菌產(chǎn)生影響？1. 影響細(xì)胞膜蛋白及胞外水解酶的活性 從而影響營養(yǎng)物的正常吸收與轉(zhuǎn)運(yùn)2.影響營養(yǎng)物的解離與吸收 主要影響一些極性營養(yǎng)物如脂肪酸、氨基酸 以乙酸的吸收為例 某些細(xì)菌，例如氧化鐵硫桿菌和其他極端嗜酸茵，需在酸性環(huán)境中生活，其最適pH為3，在pH為1.5時仍可生活。 各種工業(yè)廢水通常設(shè)前調(diào)節(jié)池，維持曝氣池pH7左右。 事實(shí)上，凈化污(廢)水的微生物適應(yīng)pH變化的能力比較強(qiáng)，pH在6.58.5均可不加調(diào)節(jié)。三、氧化還原電位（ORP) 提問：什么是氧化還原電位？ 某物質(zhì)與氫電極構(gòu)成原電池時的電壓高低,反映物質(zhì)氧化性強(qiáng)弱。 通常如何測定水樣的氧化還原電位？pH測定儀mv檔，其中一個惰性的鉑絲電極與一個參比電極（如甘汞電極）提問：影響水樣氧化還原電位的因素有哪些？氧化性物質(zhì)（主要是氧氣濃度）與還原性物質(zhì)（有機(jī)物、H2S等）的含量好氧活性污泥法 控制在200600mV是正常的 提問：過低過高如何調(diào)節(jié)？ 改變曝氣力度 厭氧污泥或污水處理系統(tǒng)應(yīng)控制在在100200mV 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。四、干燥 細(xì)菌基本上是生活在水中的生物。 提問：環(huán)境中過于干燥，細(xì)菌如何生存？ （在不受熱和其它外界因素干擾下）干燥細(xì)胞將處于長期休眠狀態(tài) 用干燥法防止食物腐?。?xì)菌滋生） 如方便面、干果、肉干、葡萄干等。 用干燥法來保存細(xì)菌，如將細(xì)菌放置在干燥的沙土中可以長期保存。 一旦提供潮氣則會很快復(fù)活。五滲透壓 是不同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 。 衡量方法：通常以一定濃度溶液與純水間形成的滲透壓作為該溶液的滲透壓 提問：水將從 滲透壓一方流向 滲透壓的一方？ 低、高 滲透壓可影響細(xì)菌生存：1.相同滲透壓溶液中 細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)水含量穩(wěn)定，細(xì)菌生活得最好。 等滲透壓溶液0.85的食鹽(NaCl)溶液（生理鹽水）。常作為進(jìn)行細(xì)菌稀釋分離的稀釋液。2.高滲透壓溶液中 提問：哪些是高滲透壓溶液？細(xì)菌會發(fā)生什么現(xiàn)象？ 濃溶液；質(zhì)壁分離 反用之防腐（細(xì)菌滋生） 如用530%的鹽水腌咸菜、咸魚，用6080%的糖溶液做蜜餞等。海洋對各種病原菌（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 提問：如何解決？沖稀;防垢劑;細(xì)菌基因改造；3.低滲透壓溶液 提問：細(xì)菌于其中會如何？如純水 外界大量水流入細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)，細(xì)胞膨脹，甚至破裂。 綜合以上幾點(diǎn)，在微生物實(shí)驗(yàn)室中稀釋菌液，應(yīng)該用生理鹽水（0.85%） (除非稀釋后馬上就用的可以用無菌的蒸餾水。)六光線 （包括陽光和燈光） 1.陽光提問：通常細(xì)菌在陰暗環(huán)境中能夠更好的生長，原因？紫外線（波長0.1400nm）一般細(xì)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(qiáng)提問：殺菌機(jī)理？蛋白質(zhì)和核酸變性2.燈光 殺菌的光源 254nm的紫外光 缺點(diǎn)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。 （二）X-射線、射線(不帶電) 來源銥, X-射線10-30.1nm 鈷、鐳, 射線10-6nm 特點(diǎn)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O自由基或H2O2等強(qiáng)氧化劑 優(yōu)缺點(diǎn)？一次性投資較大，但使用時成本較低，殺菌效果穩(wěn)定七.超聲波 提問：超聲波？ 超過人的聽覺能力上限20千Hz（波長小于1.6cm）的聲波人工來源振動頭幾乎所有的細(xì)菌體都能被超聲波所破壞，但敏感程度各有不同。* 超聲波的殺菌（或細(xì)胞破碎）的機(jī)理？八化學(xué)藥劑 指對細(xì)菌有抑制作用的藥劑（對細(xì)菌生長有利的藥劑被歸于營養(yǎng)物） 1.無機(jī)藥劑 （一）重金屬 提問：機(jī)理？ 與酶的SH結(jié)合，使酶變性 低濃度時可作為細(xì)菌的營養(yǎng)物，高濃度則對細(xì)菌產(chǎn)生抑制。 1）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。 提問：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1gL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。（二）氧化劑與酸堿 提問：機(jī)理？ 氧化細(xì)胞膜穿孔0.1的高錳酸鉀溶液常用于消毒公用茶具和水果、皮膚。漂白粉、液氯、臭氧、三氯異氰尿酸：常用于飲水或游泳池水的消毒。醋酸、石灰乳（生石灰：水1： 48 可有效地消毒糞便和其它排泄物）2.有機(jī)藥劑 （一）醇（中效） 提問：機(jī)理？（對人輕脫水、損害胃粘膜重神經(jīng)抑制呼吸、心跳衰竭）對微生物脫水劑和脂溶劑 可使蛋白質(zhì)脫水、變性，溶解細(xì)胞質(zhì)膜的脂類物質(zhì)，進(jìn)而殺死微生物機(jī)體。1）乙醇體積分?jǐn)?shù)為7080的乙醇?xì)⒕ψ顝?qiáng)。乙醇濃度過低或過純殺菌力差；提問：過純？差提示：革蘭氏染色（95乙醇脫色）可使細(xì)胞表面迅速失水，表面蛋白質(zhì)沉淀變性形成一層致密薄膜，阻止乙醇分子進(jìn)入菌體內(nèi)，故殺菌差。2）甲醇 甲醇?xì)⒕Σ?，對人有毒，不作殺菌劑?）其它醇丙醇、丁醇及其他高級醇的殺菌力均比乙醇強(qiáng)，但由于不溶于水，不作殺菌劑。（二）甲醛（高效） 甲醛是氣體，質(zhì)量濃度為370400gL的甲醛水溶液稱為福爾馬林，很有效的殺菌劑，是動物標(biāo)本的防腐劑。其蒸氣有強(qiáng)烈的刺激性，有殺菌和抑菌作用?？捎酶栺R林蒸熏、消毒廠房及無菌室，用量為每立方米空間10ml。機(jī)理？甲醛（-C=O）與酶蛋白質(zhì)的氨基(一NH2)結(jié)合而干擾細(xì)菌的代謝機(jī)能。（三）酚 低濃度時是微生物的營養(yǎng)源。 10gL的苯酚溶液在20min內(nèi)可殺死細(xì)菌；3050gL的石炭酸溶液幾min可殺死細(xì)菌 甲酚的殺菌力比其他酚強(qiáng)幾倍，難溶于水，易與皂液或堿液形成乳濁液，叫來蘇水。醫(yī)院中常用。 殺菌機(jī)理：使蛋白質(zhì)變性、破壞細(xì)胞膜的通透性。（四）表面活性劑 中介改變油與水的親和力 溶解改變細(xì)胞膜通透性，“失血” （“公關(guān)”糖衣炮彈） 陽離子型洗滌劑（有機(jī)銨鹽新潔爾滅、ABS）殺菌力強(qiáng)。非離子型的洗滌劑沒有殺菌力。3）染料 共同特征是具有共軛雙鍵（C=N），對可見光具有選擇吸光性 細(xì)菌蛋白質(zhì)抑制劑，與蛋白質(zhì)上的羧酸和核酸上的磷酸基結(jié)合，阻斷細(xì)胞正常的代謝過程。 紫藥水就是1濃度的結(jié)晶紫溶液（可致癌）。細(xì)菌單染色（結(jié)晶紫）時濃度一般在0.15范圍內(nèi)。活性污泥微生物經(jīng)長期馴化，能分解染料，凈化印染廢水。4）抗生素 抗生素有廣譜和狹譜之分 提問：什么是廣譜、狹譜？ 廣普遍 氯霉素、金霉素、土霉素和四環(huán)素 狹不普遍 青霉素只能殺死或抑制革蘭氏陽性菌，多粘菌素只能殺死革蘭氏陰性菌，叫狹譜抗生素?？股貙ξ⑸锏挠绊懹幸韵滤姆矫妫?抑制細(xì)胞壁形成 青霉素抑制革蘭氏陽性菌肽聚糖的合成，進(jìn)而阻礙細(xì)胞壁合成；菌體內(nèi)部不斷由于物質(zhì)合成膨大，細(xì)胞壁不生長，菌體脹破。 提問：青霉素對人體有害嗎？為什么？ 本身沒有。人和動物的細(xì)胞不具細(xì)胞壁，不含肽聚糖，所以不受青霉素的損害。 提問：為什么打青霉素先作皮試？ 56人會有嚴(yán)重過敏反應(yīng)（免疫系統(tǒng)自殺行為） 破壞微生物的細(xì)胞膜 多粘菌素中的游離氨基與革蘭氏陰性菌細(xì)胞質(zhì)膜中的磷酸根(P043)結(jié)合，損傷其細(xì)胞質(zhì)膜。 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體蛋白結(jié)合，