昆工环境工程微生物.ppt

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1、第四章 微生物的生理 Microbial Metabolism,本章理论知识 P100P161Chapter outline,第一节 微生物的酶 Microbial Enzyme第二节 微生物的营养 Microbial Nutrition 第三节 微生物的能量代谢 Microbial Metabolism第四节 微生物的合成代谢 The Synthetic Phase of Metabolism,1.掌握酶的基本概念、催化特性及酶促反应动力学。2.掌握微生物所需的六大营养要素、碳氮磷比及培养基；掌握微生物营养类型的划分及代表微生物举例。3.掌握营养物质进入微生物细胞的方式，各种运输方式的主要特

2、点及相互间的区别。4.掌握微生物的产能代谢的三种类型,重点掌握微生物的光合作用。,本章需要掌握的知识点,第一节、微生物的酶 Enzymes,一 酶的概念 p100 酶（enzyme）是由活细胞产生的生物催化剂，这种催化剂具有极高的催化效率和高度的底物特异性，其化学本质是蛋白质。Enzymes are proteins that catalyze chemical reactions.Enzymes are selective for their substrates and speed up reactions.,二、酶的分子组成 酶分子可根据其化学组成的不同，可分为单纯酶和结合酶（全酶）两类

3、。结合酶:则是由酶蛋白和辅助因子两部分构成，,与酶的底物特异性有关,与酶的催化活性有关,三、酶的催化特性 p110能加速反应 具有专一性 催化条件温和对环境条件敏感催化效率高,四、影响酶促反应速率的因素 p115 Factors that influence enzyme activity 酶反应动力学主要研究酶催化的反应速度以及影响反应速度的各种因素。1底物浓度对反应速度的影响：,2酶浓度对反应速度的影响：当反应系统中底物的浓度足够大时，酶促反应速度与酶浓度成正比。,3温度对反应速度的影响：酶促反应速度随温度的增高而加快，但当温度增加达到某一点后，反应速度迅速下降。,酶的最适温度,酶的最适温

4、度,4pH对反应速度的影响：钟形曲线pH过高或过低均可导致酶催化活性的下降。,5抑制剂对反应速度的影响：凡是能降低酶促反应速度，但不引起酶分子变性失活的物质统称为酶的抑制剂。不可逆抑制作用：抑制剂与酶分子的必需基团共价结合引起酶活性的抑制，不能采用透析等简单方法使酶活性恢复的抑制作用就是不可逆抑制作用。,可逆抑制作用：抑制剂以非共价键与酶分子可逆性结合造成酶活性的抑制 可采用透析等简单方法去除抑制剂而使酶活性完全恢复的抑制作用就是可逆抑制作用。,6激活剂对反应速度的影响：酶的激活剂：能够促使酶促反应速度加快的物质。酶的激活剂大多数是金属离子，如K+、Mg2+、Mn2+等，唾液淀粉酶的激活剂为C

5、l-。,第四章 微生物的生理,第二节、微生物的营养及营养类型 p119一、微生物细胞的化学组成1.微生物机体质量的70%90%为水分.2.10%30%为干物质.有机物:蛋白质、核酸、糖类及脂类有机物占90%97%，无机物:P、S、K、Na、Ca、Mg、Fe、Cl和微量元素Cu、Mn、Zn、B、Mo、Co、Ni等占3%10%。,二、微生物必需的营养物质 p121,1、水 水在机体中的生理作用：微生物细胞的重要组成成分 一系列生理生化反应都离不开水 营养物质的吸收与代谢产物的分泌 水的比热高，又是热的良好导体,2、碳素营养(碳源)p121定义：构成微生物细胞或代谢产物中碳素来源的营养物质。自养型生

6、物：CO2 异养型生物：有机碳化物碳源物质：糖类，醇类（甘油，甘露醇），有机酸（苹果酸，丁酸）烃类化合物等。生理功能：组成细胞蛋白质的骨架，能量的来源。,3、氮素营养(氮源)p123定义：凡能被微生物用来构成菌体物质或代谢产物中氮素来源的营养物质。氮源物质：无机氮化合物 简单的有机氮化合物(如氨基酸)复杂的有机氮化合物(如牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、玉米桨)生理功能：组成细胞蛋白质、核酸的重要成分。,4、微生物矿质营养 p124大量元素：硫、磷、钾、钠、钙、镁等微量元素：铜、锌、锰、钴、钼等矿质元素在细胞中的主要作用：构成细胞的组成成分；作为酶的组成部分，维持酶的活性；调节细胞内的渗透压、pH值和

7、氧化还原电位；作为某些微生物的能源物质。,5、生长因子(growth factor)p126定义：某些微生物不能从普通的碳源、氮源物质合成，而只有通过外源供给才能满足机体生长需要的有机物质。生长因子：维生素、氨基酸、嘌呤、碱基、嘧啶等。,6、碳氮磷比 p126 由于不同微生物的细胞元素组成比例不同，对各营养元素比例要求也不同。固氮菌 C:N=27.6:1霉菌 C:N=9:1土壤中微生物混合群体 C:N=25:1有机固体废物发酵 C:N=30:1好氧活性污泥中的微生物群体BOD5:N：P=100:5:1厌氧消化污泥中的微生物群体BOD5:N：P=100:6:1,定义：由人工配制的，供给微生物生长

8、繁殖或积累代谢产物所用的营养基质。,第三节 培养基（Medium）p127,培养基的类型按照培养基的成分分类 P127 1.合成培养基(synthetic medium)2.天然培养基(natural medium)3.半合成培养基(semisynthetic medium),按照培养基的物理性状分类 P128 1.固体培养基(solid medium)（琼脂12.5%）2.液体培养基(liquid medium)3.半固体培养基(semisolid medium)(琼脂0.50.8%),按照培养基的用途分类 P128基本培养基(minimum medium)选择培养基(selective m

9、edium)鉴别培养基(differential medium)远藤氏培养基 伊红亚甲蓝培养基（EMB）加富培养基(enrichment medium)（加血、动植物提取液等）,三、微生物的营养类型 p121光能自养型：一类具有光合色素，能利用光能并以水或还原态无机物为供氢体同化CO2的微生物。光能异养型：能利用光能、以简单有机物（有机酸、醇等）为供氢体同化CO2的微生物。化能自养型：能通过氧化无机物获得能量并能以CO2为主要或唯一碳源的微生物。化能异养型：凡以有机物为碳源、能源和供氢体的微生物。,藻类和蓝细菌 CO2+H2O CH2O+O2 红硫细菌和绿硫细菌 CO2+2H2S+2H2O 2

10、CH2O+H2SO4 CO2+2H2S CH2O+2S+H2O,叶绿素,阳光,菌绿素,菌绿素,阳光,阳光,光能自养型微生物,化能自养型微生物,亚硝酸细菌、硝酸细菌、铁细菌、硫细菌、氢细菌就可以分别利用氧化NH3、NO2-、Fe+、H2S和H2产生的化学能来还原CO2，形成碳水化合物。亚硝酸细菌 2NH3+3O2+2H2O-2HNO2+4H+4OH-+能量 CO2+4H+-CH2O+H2O,光能异养型微生物（有机光合细菌）,CH3,化能异养型微生物 化能异养微生物以有机物作为碳源和能源。腐生型:微生物利用无生命的有机化合物或死的 有机残体作为营养物质 寄生型:只能从活的寄主体内吸取营养物质,微生

11、物各营养类型的比较,单纯扩散 simple diffusion 促进扩散 facilitated diffusion主动运输 active transport基团转位 group translocation,物质运输方式,微生物吸收营养物质，排泄代谢产物，依靠细胞膜完成对营养物质的要求：分子大小能通过细胞膜,第四节 物质的运输 p130Movement of Materials into Cells,微生物运送营养物质方式的比较,能量代谢是新陈代谢中的核心问题。中心任务：把外界环境中的各种初级能源转换成对一切生命活动都能使用的能源ATP。,有机物（化能异养菌）最初能源 日 光（光能自养菌）通用

12、能源 无机物（化能自养菌）,第五节 微生物的能量代谢 p135,生物氧化作用（biological oxidation）：细胞内代谢物以氧化作用释放（产生）能量的化学反应。氧化过程中能产生大量的能量，分段释放，并以高能键形式贮藏在ATP分子内，供需时使用。,一、生物氧化和产能 p135,生物氧化的过程 Phases of biological oxidation,一般包括三个阶段(three phases)：底物脱氢(或脱电子)作用（该底物称作电子供体或供氢体）氢(或电子)的传递（需中间传递体，如NAD、FAD等）最后氢受体接受氢(或电子)（最终电子受体或最终氢受体）,二、产能方式(Phosp

13、horylation)p135底物水平磷酸化(substrate phosphorylation):在被氧化的基质上发生的磷酸化的作用,以ATP形式出现.氧化水平磷酸化(oxidation phosphorylation):有氧呼吸的电子传递链中将释放的能量合成ATP.光合水平磷酸化(photophosphorylation):在光照的条件下,光合细菌中释放的电子通过电子传递链,在传递电子的过程中释放的能量合成ATP.,定义：位于原核生物细胞膜上或真核生物线粒体膜上、由一系列氧化还原电势呈梯度差上链状排列的氢传递体（或电子传递体）,三、电子传递链（氧化呼吸链）p143Electron tran

14、sport system(respiratory chain),1、概念 由一系列氧化还原势不同的氢传递体组成的一组链状传递顺序，在氢或电子的传递过程中，通过与氧化磷酸化反应发生偶联，就可产生ATP形式的能量。电子传递伴随ADP磷酸化合成ATP全过程，故又称氧化呼吸链。2、部位 位于原核生物细胞膜上或真核生物线粒体膜上。,3、成员 电子传递体主要包括FMN,CoQ,细胞色素b,c1,c,a,a3,和铁硫蛋白，这些电子传递体传递电子的顺序，按照它们的氧化还原势大小排列。4、功能 接受、释放电子，产生O2；合成ATP。,四、微生物的生物氧化类型 p137 异养微生物利用有机物，自养微生物则利用无机

15、物，通过生物氧化来进行产能代谢。根据最终电子受体（或最终受H体）的不同，可把微生物的呼吸类型分为3类：发酵：有机物氧化释放的电子直接交给本身未完全氧化的某种中间产物，同时释放能量并产生各种不同的代谢产物。最终电子受体为有机物，在无氧条件下进行有机物的氧化。无氧呼吸：最终电子受体为除了O2之外的无机物。有氧呼吸：最终电子受体是分子氧。,(1)发酵 fermentation p1371、概念 在无氧条件下，底物脱氢后所产生的还原力H不经过呼吸链而直接交给某一内源氧化性中间代谢产物的一类底效产能反应。2、EMP途径（糖酵解途径或已糖二磷酸途径）葡萄糖丙酮酸（整个过程不需氧）1分子葡萄糖为底物，大约经

16、过10步反应，产生2分子丙酮酸，2分子ATP，3种产物：NADH+H+，丙酮酸，ATP,EMP途径(Embden-Myerhpf Pathway),(2)有氧呼吸 aerobic respiration p140是最普遍、最重要的生物氧化方式。1、概念 底物脱氢后，经完整的呼吸链递氢，最终由O2 受H而产生水和ATP的生物氧化方式。2、途径：EMP,TCA,在好氧呼吸过程中，葡萄糖的氧化分解分两阶段（1）葡萄糖经EMP途径酵解，形成中间产物丙酮酸，此过程不消耗O2（2）丙酮酸的有氧分解，TCA,TCA循环,丙酮酸在进入三羧酸循环之前要脱羧生成乙酰CoA，乙酰CoA和草酰乙酸缩合成柠檬酸再进入三

17、羧酸循环。循环的结果是乙酰CoA被彻底氧化成CO2和H2O，每氧化1分子的乙酰CoA可产生12分子的ATP，草酰乙酸参与反应而本身并不消耗。,3、特点（1）氧化的基质为有机物（2）完整呼吸链（3）最终电子受体是O2（4）最终产物为CO2和H2O（5）基质氧化最彻底，释放能量最多,(3)无氧呼吸 anaerobic respiration p1451、概念 是一类在无氧条件下进行的产能效率较低的特殊呼吸。特点是底物按常规途径脱氢后，经部分呼吸链递氢，最终由氧化态的无机物受氢的过程，个别为有机物。2、特点（1）氧化的基质为有机物（2）最终电子受体为无机物，个别为有机氧化物（3）产物有有机物，也有无

18、机物（4）氧化不彻底（5）放能水平较底,小常识：鬼火：在无氧条件下，某些微生物在没有氮或硫作为呼吸作用的最终电子受体时，可用磷酸盐代替，其结果是生成磷化氢PH3，一种易燃气体。当有机物腐败变质时，经常会发生这种情况。,有氧呼吸与无氧呼吸的比较 p149,五、微生物的合成代谢 p151（一）化能自养型微生物的合成代谢（二）光能自养型微生物的合成代谢1、什么是光合作用2、什么是光合细菌3、光合作用的原理4、光合细菌的应用,（一）、化能自养型微生物合成代谢 p153硝化细菌在氧化HNO2的同时获得能量，然后利用这些能量将CO2同化，以水为氢供体。,硫细菌和铁细菌也可以通过同样的途径获得能量和同化CO

19、2。,（二）、光能自养型微生物的合成代谢 p155,光能营养型生物,产氧,不产氧：,光合细菌,原核生物：蓝细菌,真核生物：绿色植物及藻类,2、光合细菌Photosynthetic Bacteria（PSB）定义：一类没有形成芽孢能力的革兰氏阴性菌，以光作为能源、能在厌氧光照条件下利用自然界中的有机物、硫化物、氨等作为供氢体兼碳源进行光合作用的微生物。分布：广泛分布于自然界的土壤、水田、沼泽、湖泊、江海等处，主要分布于水生环境中光线能透射到的缺氧区。,4、光合作用原理 p154,(1)非循环光合磷酸化,(2)循环光合磷酸化,藻类光合作用,细菌光合作用,(3)嗜盐菌紫膜的光合作用 p156,细菌视

20、紫红质,藻类光合作用和细菌光合作用的比较 p161,5、PSB的应用（1）适用环境：在当前高密度水产养殖的水体中环境特点：水体底部形成无氧环境，致使硫酸盐还原菌大量繁殖产生有毒害作用的硫化氢，酸性物质等。,（2）适用环境：p320 高浓度有机废水环境特点：浓粪便水、豆制品废水、食品加工废水、屠宰废水等PSB利用脂肪酸等低分子化合物参与微生物：水解细菌,Lifes Solar Battery,微生物能源的种类1、氢气能源 不产氧光合细菌 蓝细菌和绿藻 2、甲烷能源 产酸菌和产甲烷菌 P3153、乙醇能源,小结：酶的基本概念、催化特性及酶促反应动力学。2.微生物营养类型的划分及代表微生物。3.营养

21、物质进入微生物细胞的方式。4.微生物的产能代谢的三种类型。专业词汇：酶 enzyme,第五章 微生物的生长 Microbial Growth p163,第一节 微生物的生长繁殖第二节 微生物与生物环境间的相互关系第三节 影响微生物生长的主要因素第四节 有害微生物的控制第五节 菌种的退化、复壮与保藏,本章理论知识 p163-200Chapter outline,1.掌握测定微生物生长的方法。2.熟练掌握微生物的生长曲线的定义、各个时期的特点、代时计算及其实际应用。3.掌握微生物与微生物之间的六种关系及实例。4.掌握影响微生物生长的主要因素（O2,pH,温度）。5.掌握有害微生物的控制，重点掌握高

22、温对有害微生物的控制。6.了解菌种的退化机理及保藏技术。,本章需要掌握的知识点,第一节 微生物的生长繁殖 P163一、微生物生长 二、测定微生物生长的方法 三、微生物的生长规律 四、生长曲线在污水处理中的应用,一、微生物生长 Microbial Growth p163生长 growth：微生物细胞质量的增加和个体体积的加大。繁殖 reproduction：单个细胞个体生长到一定程度时，由一个亲代细胞分裂为两个大小、形状与亲代细胞相似的子代细胞，使得个体数目增加，称为单细胞微生物的繁殖。世代时间 generation time：微生物两次细胞分裂之间的时间。,第一节 微生物的生长繁殖,二、测定微

23、生物生长繁殖的方法Methods for measuring growth p1721、微生物发挥作用是“以量取胜”2、细胞体积很小，单个个体生长极难测定群体生长量的测量方法有：1、总数测定法 The cell count 血球计数板 the counting chamber,2、活菌测数法 Cultural methods 平皿菌落计数法液（colony forming unit)比浊法 薄膜过滤计数法,三、微生物的生长规律 Biological meaning of growth p164（一）分批培养（batch culture）将少量微生物一次接种于一定容积的培养基中生长培养，最后一次

24、收获，称为分批培养。,生长曲线(growth curve)：p1641.少量纯种微生物接种到恒容积的液体培养基中2.在适宜的温度，通气等条件下3.它们的群体就会有规律地生长起来这时细胞数目的对数值作纵坐标，以培养时间作横坐标，就可以画出一条有规律的曲线。,细菌数目对数,时间,停滞期,衰亡期,稳定期,对数期,1、迟缓期(lag phase)：也称延迟期或停滞期。定义：当微生物被转入新的培养基中，它们一般不立即繁殖，而是需要一段时间来适应新的环境，才开始繁殖。特点：细胞不分裂（不生长），但细胞变大；细胞内RNA含量增高，原生质呈碱性；合成代谢活跃，易合成新的诱导酶；对外界环境变化敏感。,1.为什么

25、停滞期时间有长有短？停滞期长短依菌种特性与培养条件而不同，通常自几分钟至几小时。接种量大的比接种量小的延迟时间要短。接种生长旺盛的比衰老的延迟时间短。将对数期的微生物接种到营养丰富、条件适宜的培 养基中，一般延迟期较短甚至不能察觉到。,2、对数期(log phase)：p166定义：在对数生长阶段，微生物细胞的数目以几何级数增加。特点：细胞分裂（生长）最快，细胞进行平衡生长，酶系活跃，代谢旺盛。生长速率由营养成分和培养条件决定。,如何知道某一微生物的代时？,1、繁殖代数（n）X2=X1.2n lgX2=lgX1+nlg2,lgX2-lgX1,lg2,N=,2、生长速率常数（R）3、代时（G）,

26、N,t2t1,R=,lgX2-lgX1,Lg2(t2-t1),G=,1,R,=,问题：某一细菌最初培养时的细菌总数为104CFU/mL,在37度条件下培养15个小时后，细菌总数为1011CFU/mL，则该细菌的代时为多少？,3、稳定期(stationary phase)：也称静止期。P168定义：当细胞增殖速率与死亡率达到平衡时，细胞总数不再增加。特点：菌体产量达到最高。细胞开始储藏糖原、脂肪等储藏物，开始合成次生代谢产物。可能由于营养物的消耗或抑制生长的代谢产物积累，细胞停止增殖，但仍存活。,4、衰亡期(death phase)：p169定义：此阶段时间和菌数的对数成反比，生长曲线下降。特点

27、：细胞生长受到限制，细胞分裂由缓慢而停止，细胞死亡率增加。生长几乎停止，细胞处于休眠状态，这对于微生物在环境中得以延存是很重要的。细胞呈衰老现象，有些细胞常自己消解而死亡。,（二）连续培养 Continuous Culture p169定义：在微生物进入对数生长期时以一定的速度不断补充新鲜营养物质，同时以同样的速度排出培养物，就可以延长对数生长，这种培养方法称为连续培养。,三、生长曲线在污水处理中的应用p170Application of the growth curve in sewage 常规活性污泥法 生物吸附法 用静止期的微生物高负荷活性污泥法 用对数期的微生物延时曝气法处理低浓度有机

28、废水 用衰亡期的微生物,第二节 微生物与生物环境间的关系 p195,一、互生关系二、共生关系三、寄生关系四、捕食关系五、拮抗关系六、竞争关系,互生（protocooperation）定义：二种可以单独生活的生物，当它们生活在一起时，通过各自的代谢活动而有利于对方，或偏利于一方的一种生活方式。“可分可合，合比分好”,氨化细菌、亚硝化细菌与硝化细菌之间。,人体肠道正常菌群1 排阻、抑制外来致病菌2 提供若干维生素3 产生若干酶类4 一定程度的固氮作用5 产生气体和粪臭物质,氧化塘（lagoon）中的细菌与藻类之间的关系。,共生(symbiosis)定义：二种生物共居在一起，相互分工协作、相依为命，

29、甚至形成在生理上表现出一定的分工，在组织和形态上产生了新的结构的特殊的共生体。,根瘤菌与豆科植物,地衣（lichen）是是藻类和真菌的共生体,植物与真菌,真菌与真菌 mycorrhizae,反刍动物、白蚁,寄生(Parasitism)定义：一般指一种小型生物生活在另一种相对较大型生物的体内或体表，从中取得营养和进行生长繁殖，同时使后者蒙受损害甚至被杀死的现象。噬菌体细菌；真菌真菌；真菌、细菌原生动物；,真菌与昆虫之间（虫草cordyceps）,捕食(predation)定义：一种种群被另一种种群完全吞食，捕食者种群从被食者种群得到营养，而对被食者种群产生不利影响。,原生动物吞食细菌和藻类；,真

30、菌捕食线虫和其它原生动物(nematophagous fungi),食线虫真菌,拮抗(antagonism)定义：某种生物产生的代谢产物可抑制它种生物的生长发育甚至将后者杀死。在一般情况下，拮抗多是指微生物间的“化学战术”,竞争(competition)定义：两个种群因需要相同的生长基质或其它环境因子，致使增长率和种群密度受到限制时发生的相互作用，其结果对两种种群都是不利的。,影响微生物生长的主要因素一、温度对微生物生长的影响二、pH值对微生物生长的影响三、氧气对微生物生长的影响,第三节 微生物的生存因子 p174,一、温度对微生物生长的影响1.温度是微生物生长的重要环境条件之一。2.总体上微

31、生物生长和适应的温度范围从12100或更高。3.具体到某一种微生物，只能在有限的温度范围内生长，并具有最低、最适和最高3个临界值。,最适生长温度：某菌分裂代时最短，生长速率最高时的培 养温度。最低生长温度：微生物能进行繁殖的最低温度界限。最高生长温度：微生物能进行繁殖的最高温度界限。,温度对生长速率的影响,微生物的生长温度类型,温度对微生物的作用较高温度：细胞分裂虽然较快，但维持的时间不长，容易老化。较低温度：细胞分裂较慢，但维持时间较长，结果细胞的总产量反而较高。,各种微生物的生长温度范围,原生动物 16-25工业废水生物处理中的原生动物 30真菌 28-32藻类 28-30细菌 37,几种

32、常见生物的最适生长温度,为什么草莓会长毛？,根据微生物生长的最适pH值，将微生物分为：嗜碱微生物：硝化细菌、尿素分解菌、多数放线菌 耐碱微生物：许多链霉菌 中性微生物：绝大多数细菌，一部分真菌 嗜酸微生物：硫杆菌属 耐酸微生物：乳酸杆菌、醋酸杆菌,二、pH值对微生物生长的影响,微生物生长对环境酸碱度的反应,微生物生长,pH,培养基的原始pH在培养过程中会发生改变的原因,不同的微生物最适生长的pH值不同，同一种微生物在不同的生理阶段对pH值的要求也不同。各类微生物生长的最适pH值：细菌：放线菌：霉菌和酵母菌：4-6在发酵工业中，控制pH值尤其重要，如黑曲霉：pH2-2.5主要产柠檬酸 pH2.5

33、-6.5 以菌体生长为主 pH7时以合成草酸为主,三、氧气对微生物生长的影响,根据微生物生长与氧气的关系，可将微生物分为以下几种：专性好氧菌：在正常大气压下（0.2巴）进行好氧呼吸产能 好氧菌 兼性厌氧菌：以呼吸为主，兼营发酵或无氧呼吸产能 微好氧菌：只能在巴大气压下生活 厌氧菌 耐氧菌：只能以发酵产能，但分子氧无毒害（专性）厌氧菌：只能生长在无氧或基本无氧条件下，氧剧毒,（专性）厌氧菌,耐氧菌,兼性厌氧菌,专性好氧菌,微好氧菌,好氧培养：这种微生物在培养时，需要有氧气加入，否则就不能生长良好。实验室内的好氧培养：1.斜面培养是通过棉花塞从外界获得无菌的空气。2.三角烧瓶液体培养多数是通过摇床

34、振荡，使外界的空气源源不断地进入瓶中。,厌氧培养：这类微生物在培养时，不需要氧气参加。1.隔绝阻氧：深层液体培养；用石蜡油封存；半固体穿刺培养。,2.替代驱氧用二氧气碳驱代氧气；用氮气驱代氧气；用真空驱代氧气；用氢气驱代氧气；用混和气体驱代氧气。,厌氧超净工作台,厌氧菌的氧毒害机制：SOD学说厌氧菌因缺乏SOD（Superoxide Dismutase）超氧化物歧化酶，故易被生物体内极易产生的O2-(超氧化物阴离子自由基)而毒害致死。,产毒：解毒：O2 eO2-2O2-SOD O2+H2O2 H2O2H2O2 酶 2H2O+O2 注：O2-超氧化物阴离子（毒性最强）,温度 紫外辐射和电离辐射

35、物理因素 干燥 渗透压 超声波 酸、碱与pH 重金属及其化合物 表面消毒剂 有机化合物（酚类、醇类、醛类）卤族元素及其化合物 表面活性剂（新洁尔灭、杜灭芬）化学因素 染料 抗代谢药物：磺胺类等 化学治疗剂 抗生素 中草药有效成分,第四节 有害微生物的控制The control of Microorganism p186,1、超高温的应用,高温灭菌 灭菌：采用强烈的理化因素使任何物体内外部的一切微生物永远丧失其生长繁殖能力的措施。消毒：一种采用较温和的理化因素，仅杀死物体中病原微生物的措施。防腐：用物理或化学的方法抑制物品上微生物生长发育的过程。,加热灭菌和加热消毒的方法 干热灭菌法 火焰灭菌法

36、 干燥加热空气灭菌法高温灭菌 巴氏消毒法 常压下 煮沸消毒法 湿热灭菌法 间歇灭菌法 常规加压灭菌法 加压下(高压蒸汽灭菌法)连续加压灭菌法,常用的高温灭菌方法有两类：在微生物研究工作中，为了获得纯培养需要事先杀死培养基和所用器皿中的全部微生物。湿热灭菌：121，30min干热灭菌：160170，23h,干热灭菌种类及适用范围：火焰灭菌：在火焰上直接将微生物烧死。适用范围：接种针、金属小工具、试管口、三角瓶口等,干热灭菌：干热灭菌必须在160170，保持23小时。适用范围：培养皿、玻璃、陶瓷器皿、金属用具等耐高温物品的灭菌。优点：是灭菌后物品是干燥的。,湿热灭菌：适用范围：生理盐水、耐高温的培

37、养基、药品及其它物品。为什么湿热灭菌效率比干热灭菌高？在湿热条件下，菌体蛋白易凝固。热蒸汽的穿透力强，杀菌效果好；热蒸汽在菌体表面凝结为水时放出潜热，从而可提高灭菌温度。,煮沸消毒：在沸水中处理约30分钟，欲杀死芽孢需处理23小时，适用范围：一般食品、衣物、瓶子、器材(皿)等的消毒。,间歇灭菌：灭菌物品置于蒸锅内常压下蒸3060分钟 冷后置于一定温度(2837）下培养过夜 再用同样的方法处理(如此反复进行3次)适用范围：有些不宜用高压蒸汽灭菌的物品，如某些糖、明胶及牛奶培养基等。,不同类群、不同菌株甚至不同菌龄微生物细胞的抗热性均不相同。大多数细菌、酵母菌的营养细胞、病毒和真菌菌丝体的致死温度

38、为5560。,为了不影响食品的营养和风味，多采用的巴氏消毒法。,如何为牛奶、饮料和酒类等食品进行消毒处理？,626530min或7015s,放线菌和真菌孢子的抗热性稍强，其致死温度为7080。细菌芽孢一般能耐100以上的高温，少数类群如嗜热脂肪芽孢杆菌的抗热性很强，它能在80下生长，120下12min才可死亡。耐高温的顺序为：芽孢孢子营养细胞和菌丝体。,几种常用表面消毒剂及其应用,(四)抗生素对微生物的影响定义：生物在其生命活动中产生的一种次生代谢产物或人工衍生物，在很低浓度时就能抑制它种生物的生命活动。在Fleming(1929)和Waksman(1944)相继发现了青霉素和链霉素之后，迄今

39、已报道的抗生素已逾千种，但由于对动物的毒性或副作用等原因，真正用于临床治疗的却只有60多种。,（五）辐射对微生物的影响,可见光部分（400-800纳米）往往能被某些光合微生物所利用，而波长较短的紫外线（13.6-400纳米）、X-射线（纳米）、r射线（纳米）均可抑制甚至杀死微生物。紫外线的波长范围是200-390nm，以波长为260nm左右的紫外辐射杀菌力和诱变率最强。致死原因：紫外辐射能引起DNA链上两个邻近的胸腺嘧啶分子形成胸腺嘧啶二聚体，阻碍了碱基的正常配对，引起突变或死亡。,（六）干燥（湿度）对微生物的影响,水分约占微生物细胞组成的70-85%，环境中缺水时（干燥的环境）引起微生物细胞

40、内蛋白质的变性和盐类浓度的增高，抑制微生物的生长，甚至造成微生物的死亡。干燥用于食品保藏的方法可分为两类：自然干燥：熏干、晒干人工干燥：常压干燥如热风、喷雾、冻结、微波等；真空干燥如真空和冷冻真空干燥。,渗透压：指溶液中水分子由于渗透作用所产生的压力。等渗：环境渗透压和细胞内渗透压相同或相近，细胞在等渗环境中生长好。如0.85氯化钠（生理盐水）就是等渗透压环境。高渗：细胞脱水，严重时细胞质膜分离死亡。高渗透压环境可用于制造与保藏食品，如高盐和高糖食品不易变质就是这个道理。低渗：细胞大量吸水而膨胀，甚至破裂死亡。,（七）水的活度和渗透压对微生物的影响,1、微生物具有容易变异的特性2、保藏过程中，

41、必须使微生物的代谢处于最不活跃或相对静止的状态3、低温、干燥和隔绝空气是使微生物代谢能力降低的重要因素。保藏方法大致可分为以下几种：1传代培养保藏法又有斜面培养、穿刺培养等（后者作保藏厌氧细菌用），培养后于46冰箱内保存。,第五节 菌种的退化、复壮与保藏 p198,2液体石蜡覆盖保藏法方法：在斜面培养物和穿刺培养物上面覆盖灭菌的液体石蜡。液体石蜡作用：可防止因培养基水分蒸发而引起菌种死亡。可阻止氧气进入，以减弱代谢作用，能够适当延长保藏时间。,3寄主保藏法应用范围：用于目前尚不能在人工培养基上生长的微生物，如病毒、立克次氏体、螺旋体等，它们必须在生活的动物、昆虫、鸡胚内感染并传代，此法相当于一

42、般微生物的传代培养保藏法。病毒等微生物亦可用其他方法如液氮保藏法与冷冻干燥保藏法进行保藏。,4冷冻保藏法方法：可分低温冰箱（-20-30，-50-80）、干冰酒精快速冻结（约-70）和液氮（-196）等保藏法。,5冷冻干燥保藏法方法：先使微生物在极低温度（-70左右）下快速冷冻，然后在减压下利用升华现象除去水分（真空干燥）。,菌种保藏机构简介中国微生物菌种保藏管理委员会CCCCM1、普通微生物菌种保藏管理中心中科院北微所（AS）：真菌、细菌武汉病毒所（AS-IV）：病毒2、农业微生物菌种农科院土肥所（ISF）3、工业微生物菌种食品发酵所（IFFI）,美国典型菌种收藏所（ATCC）美国农业部北方

43、地区研究室（NRRL）日本大阪发酵研究所（IFO）荷兰真菌中心收藏所（CBS）法国里昂巴斯德研究所（IPL）西德柯赫研究所（RKI）苏联科学院微生物研究所（IM）,4、医学微生物菌种医科院皮研所（ID）：真菌卫生部检定所（NICPBP）：细菌医科院病毒所（IV）：病毒5、抗生素菌种医科院医药生物技术所（IA）四川抗研所（SIA）：新抗菌种华药抗研所（IANP）：生产菌种6、兽医微生物菌种农业部兽医药品监察所（CIVBP）中国典型培养物收藏中心（武汉大学）,小结：1、微生物的生长繁殖2、微生物与生物环境间的相互关系3、影响微生物生长的主要因素4、有害微生物的控制5、菌种的退化、复壮与保藏专业词汇

44、：生长曲线 growth curve 灭菌autoclave 消毒disinfect,3、光合细菌的分类,光合细菌,有机物供氢体,H2S供氢体,光合细菌,光合细菌,紫硫细菌,蓝细菌,绿硫细菌,产氧,不产氧,1、缺乏过氧化氢酶、过氧化物酶及超氧化物歧化酶：细菌在有氧代谢中产生对细菌有毒的代谢产物（氧毒），需氧菌和兼性厌O2菌可产生大量的过氧化物歧化酶、过氧化物酶，这些酶可清除氧毒，厌氧菌不产生这些酶，因而不能在有氧的条件下生存。产毒：解毒：O2 eO2-2O2-2H+O2+H2O2 O2H2O2OH-+OH+O2 H2O2H2O2 2H2O+O2 O2 OHOH-+O2 H2O2H2R 2H2O+R注：O2-超氧化物阴离子（毒性最强）,