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1、第二节 环境条件对微生物生长的影响,温度水和渗透压酸碱度氧和氧化还原电位辐射化学杀菌剂和抑菌剂,一、温度(temperature),最适生长温度,最高生长温度,最低生长温度,(一)、微生物生长的温度类型,从0以下到100 以上的地球各部位均有微生物,微生物生长的温度类型,微生物类型 生长温度 分布 最低 最适 最高嗜冷-12 0 5 20 12 30 两极地区 海水及冷藏箱嗜温型 1020 2540 4045 哺乳动物 生活环境嗜热 30 4560 70 堆肥和沼气 发酵池极端嗜热 30 7090 100 以上 温泉及火 山口,(二)应 用:,利用低温对微生物的影响,保藏菌种。,利用高温对微生
2、物的影响,消毒灭菌。,干热灭菌 烘箱 150-170oC，1-2hr,湿热灭菌 灭菌锅 121oC，30min,巴氏消毒法 62-63oC，30min;71.7oC，15s,灭菌：杀死或消除全部微生物消毒：杀死或消除或降低病原微生物防腐：防止或抑制微生物,致死温度：10分钟内杀死微生物的最低温度 微生物 致死温度()多数营养体 50 65 放线菌及真菌孢子 75 80 芽孢 100 以上,致死时间,1.水的活度值(water activity,aw),aw：在一定温度和压力下，环境中水对微生物的可给性 aw=Pw/P0w P w:溶液蒸气压 P0w:纯水蒸气压,二、水分和渗透压 Water a
3、nd osmotic pressure,几种微生物生长最低 aw,2.渗透压,正常条件下:细胞内溶质浓度高于细胞外高渗环境:细胞失水，造成生理干旱，原生质收缩，引起质壁分离防止食品腐败：10-15%食盐，50-70%糖,三、氢离子浓度(pH),氢离子浓度对微生物的作用机制：1.影响细胞膜电荷和养料的吸收2.影响酶的活性3.改变环境中养料的可给性或有害物的毒性,例:一些微生物的pH范围,微生物 最低 最适 最高褐球固氮菌 4.5 7.4-7.6 9.0大豆根瘤菌 4.2 6.8-7.0 11.0亚硝酸细菌 7.0 7.8-8.6 9.4氧化硫杆菌 1.0 放线菌 5.0 7.0-8.0 10.0
4、酵母菌 3.0 5.0-6.0 8.0黑曲霉 1.5 5.0-6.0 9.0大肠杆菌 4.4 6.0-7.0 9.0,四、氧气和氧化还原电位,1.氧气与微生物生长 类群 氧气的影响 好氧微生物 专性好氧 必须有氧才能生活 微好氧 需氧量低于大气中氧 兼性厌氧微生物 有氧、无氧均能生活 厌氧微生物 耐氧 不需氧,但有氧可生活专性厌氧 氧有毒害或致死作用,不同微生物对氧气的需求 好氧微生物 专性好氧 大多数细菌、几乎所有放 线菌、丝状真菌等。微好氧 一些乳酸菌。兼性厌氧微生物 一些细菌、酵母菌、病原微生物。厌氧微生物 耐氧 一些双歧杆菌属。专性厌氧 梭状芽孢杆菌。,专性好氧,兼性厌氧,耐氧厌氧,专
5、性厌氧,微好氧,超氧阴离子自由基的形成：O2-O2.-超氧阴离子自由基的去除：SOD酶 O2.-+H2O2+O2过氧化氢酶 H2O2 2H2O+O2,厌氧菌的氧毒害机制是什么？,SOD:超氧化物歧化酶；Catalase：过氧化氢酶,专性好氧,兼性厌氧,耐氧厌氧,专性厌氧,微好氧,2.氧还电位(Eh)与微生物的生长,好氧菌的培养,提高环境Eh 值:加入氧化物,改善通气条件 在接触空气的条件下培养厌氧菌:培养基加入强还原性物质(半胱氨酸、二硫苏糖醇等)自然界中,好氧微生物的代谢,消耗氧气的同时产生并积累还原性物质,为厌氧微生物生长创造条件,如何培养厌氧菌呢？,需特殊的培养装置以保持厌氧环境，及还原
6、性的培养基。,(1)高层琼脂柱,()厌氧罐,()厌氧手套箱,N2:CO2:H2=85:5:10(V/V),五、辐射（radiation）,能量以电磁波通过空间传递的物理现象 强可见光 紫外线 电离辐射,可见光(400-760nm),*光合微生物:能量来源*非光合微生物:趋光生长或需要散射光(如 闪光须霉、蘑菇、灵芝)*强光导致微生物死亡：诱发光氧化 作用，使酶或敏感部位失活,2.紫外线（100-400nm）,强致死波长：265-266nm 引起DNA产生胸腺嘧啶二聚体，双链结构扭曲变形，阻碍DNA复制的正常配对，造成细胞突变或死亡。穿透力弱，适用于空气、表面灭菌,3.电离辐射（，）,波长短，能
7、量大，使照射物电离,产生自由基。-射线具有强穿透力 适用于药品、食品及塑料制品的灭菌,六、化学杀菌剂和抑菌剂,杀菌剂：破坏微生物细胞结构或代谢机能而杀死微生物的化学药剂。抑菌剂：不破坏细胞结构，只干扰新细胞物质合成和生长繁殖的化学药剂。,化学杀菌剂和抑菌剂,消毒剂：抑制或杀死微生物，但对人体也产生有害作用的化学试剂。用于杀死物体表面或环境中的微生物。防腐剂：抑制微生物，对人或动物毒性较小的化学试剂。用于动物、人体表面消毒或食品、饮料和化妆品防腐。化学治疗剂：特异地作用于某些微生物，并具有选择毒性，对于人体无毒或毒性很小，可治疗微生物引起的疾病。,消毒剂和防腐剂：有机化学药剂 无机化学药剂 染色
8、剂化学治疗剂：抗代谢物 抗生素,1.有机化学药剂,1）酚及其衍生物（5%苯酚）损伤细胞膜，使蛋白变性2）醇类（70%乙醇）溶解脂而破坏膜结构，使蛋白变性3）醛类（甲醛 40%，戊二醛 2%）与氨基酸、蛋白的多种基团共价结合而使 其变性,有机化学药剂,4）酸类（山梨酸、苯甲酸）有机酸可有效抑制酶的活性，用于食品和饮料、化妆品等的防腐5）表面活性剂（新洁尔灭、洗衣粉等）与磷脂分子作用,改变细胞稳定性和透性，使细胞内含物（K+）逸出，引起微生物生长停滞和死亡,2.无机化合物,1)卤化物(FCl Br I)与细胞内蛋白中酪氨酸结合，或强氧化剂破坏细胞膜结构。2）氧化剂（过氧化氢、高锰酸钾）对细胞成分的
9、氧化作用。3）重金属及其化合物（Hg2+,Ag+,Cu2+）与-SH 结合使蛋白变性。,3.染色剂,碱性染料（结晶紫、龙胆紫）阳离子基团与蛋白质氨基酸的羧基或核酸的磷酸基结合，阻断细胞正常代谢。G+菌比G-菌对碱性染料敏感,4.化学治疗剂,结构上与病原菌的生长因子相似,并能以竞争方式取代它，干扰或阻断病原菌正常代谢过程。磺胺类,-生长因子类似物,四氢叶酸的合成,二氢蝶啶,二氢蝶酸,二氢叶酸,四氢叶酸,嘌呤、嘧啶、核苷酸,前体,一碳基转移,对-氨基苯甲酸,磺胺,对-氨基苯甲酸,四氢叶酸,化学治疗剂-抗生素,作用机制：1)抑制细胞壁合成：青霉素（G+）、先锋霉素、杆菌肽。,2)损伤细胞膜：多粘菌素
10、、短杆菌素、两性霉素、制霉菌素、曲古霉素等；3)干扰病原菌蛋白合成：链霉素、卡那霉素、四环素（30S）、氯霉素、红霉素、林可霉素（50S）等；4）干扰核酸合成：灰黄霉素、利福霉素、丝裂霉素C 等。,化学治疗剂,微生物的抗药性,(1)缺乏某类药物作用的结构；,(2)产生使药物失活的酶；,(3)药物作用部位被修饰改变；,(4)形成“救护途径”；,(5)药物不能透过膜；,(6)将药物泵出胞外。,重点：1、微生物生长的定义。2、微生物群体生长的测量(数量和生物量的测量)。3、细菌群体的生长曲线及意义。4、环境因子对微生物生长的影响。,本章小结：,思考题：1、测定细菌数量及生物量的方法有哪些？原理是什么？使用范围及优缺点是什么？2、什么是细菌群体的典型生长曲线？分为哪几个期？各个期的特点是什么？认识这四个期有何实践意义？,3、干热灭菌和湿热灭菌主要用于哪些物品的灭菌？4、什么是水活度？水活度对微生物生长有何影响？5、为什么专性厌氧微生物遇氧不能生存？,6、紫外线的杀菌机理是什么？磺胺类药物抑制细菌生长的机理是什么？7、什么是抗生素？作用机制主要有哪些？8、微生物的耐药性机制有哪些？9、掌握二次生长、同步培养的概念。,
