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1、第五章 外界因素对微生物的影响,外界因素可促进、阻碍、改变微生物的生物学特性，在实际应用中，利用各种理化因素，进行微生物的消毒和灭菌。,Disinfection,用各种理化因素杀死物体上病原微生物的方法,并不一定能杀死含芽胞的细菌或非病原微生物。,用各种理化因素杀灭物体上所有微生物的方法，包括病原微生物、非病原微生物和芽孢,不存在活菌的状态。,防止或抑制体外细菌生长繁殖的方法。,消毒：,灭菌：,无菌：,防腐：,Asepsis,Sterilization,Antisepsis,第一节 物理因素对微生物的影响,水分为微生物代谢所必需。若缺少则：新陈代谢障碍；菌体蛋白变性；菌体内盐离子浓度升高。各种
2、微生物对干燥的抵抗力不一样。多数微生物不耐干燥，常用干法保存草料和食品类。当牧草水分降至12-16%，可较长时间保存；谷物类水分在14%以下，低于30可长保存；若升温置30或湿度大于17%，或即使低于10，但湿度高于19%，即会生霉。,一、干燥,二、渗透压：,渗透压与微生物的生命活动有密切关系：（1）在自然界或在人工培养中的渗透压与微生物细胞的渗透压相等时，则有利于微生物的生长繁殖。（2）若微生物所处环境的渗透压发生一定范围的改变，它们也有一定的适应能力。特别是渗透压的逐渐变化对微生物的活力无多大影响。利用“质壁分离”或“生理干燥”的原理，使用盐腌、糖渍等方法以保存食品和其他物品，是生产实践中
3、常见的例子。,三、温 度,温度是微生物生长繁殖的重要因素，在适当的温度范围内，微生物体内的一系列物理化学反应才能正常进行。根据各类微生物适应的温度范围，可将其分为：嗜冷菌 嗜温菌 嗜热菌三大类。在每一类中，根据微生物对温度的适应性，将温度范围划分为三个温度基点：生长最低温度 生长停滞 最适温度 生长良好 最高温度。菌体死亡,微生物生长繁殖最快、最盛，并能将它的生活机能充分地表现出来的温度叫做最适温度，能够生长的最高及最低温度，分别叫做最高温度和最低温度。低于最低温度，微生物停止生长。超过最高温度基点愈高，微生物死亡愈快。,(一)低温对微生物的影响：大多数微生物对低温具有很强的抵抗力。当微生物处
4、在环境的温度降低到生长最低温度以下时，微生物的新陈代谢活动逐渐降低，最后处于停滞状态，但该微生物仍能在较长时期内维持生命；当温度上升到该微生物生最适温度时，它又可开始正常的生长繁殖。所以常用冰箱(04或-20-70)保存细菌或病毒；而有些细菌(如伤寒沙门氏菌、白喉杆菌)在-195.8(液态氮)或252(液态氢)下仍有活力，不受破坏。,应用低温保存微生物时必须迅速冷冻，而不应缓慢冷冻 其原因是当缓慢冷冻接近冰点时，微生物细胞浆内的水分容易形成结晶；扰乱细胞浆的胶体状态，冰结晶还能机械地刺伤菌体胞膜、胞壁，产生损害；而迅速冷冻时，细胞浆内的水分结成均匀的玻璃样状态，损害作用大，而且在迅速融化时，此
5、种菌体内的玻璃样水分，也不形成结晶。另外，冷冻与融化交替作用，比迅速冷冻对微生物有更大的破坏力。用冷冻法保存食品(肉品、乳品、蛋品及其他食品等)，可经久不坏。但在冰冻前即被某种病原微生物污染时；因病原微生物在冰冻的条件下能继续存活，故此种受污染的冰冻食品更有传播疾病的危险性。,冷冻真空干燥法(简称冻干法)：即采用迅速冷冻和抽真空除水的原理，将物品置于玻璃容器(安瓶或小瓶)内，迅速冷冻，然后用抽气机不断抽出玻璃容器内的气体，使已经冰冻的物品中的水分因升华作用而迅速脱失干燥，最后，在真空状态下严封瓶口，保存使用。用冷冻真空干燥法处理的菌种，可以保存数月至数年。另外，在制备某些菌苗(疫苗)、补体、诊
6、断血清及菌体制剂时，也常采用冻干法保存。,(二)高温对微生物的影响,微生物对高温比较敏感，所以应用高温进行灭菌是最常用的物理方法。用高温处理微生物时，可对菌体蛋白质、核酸、酶系统等产生直接破坏作用，如蛋白质中较弱的氢键受热后易被破坏，如蛋白质变性或凝固，导致菌体死亡。一般无芽胞杆菌在60 时30分钟死亡，70 时10-15分钟死亡，80一100 的情况下，有些菌体立即死亡，有些经几分钟后死亡。细菌芽胞较耐高温，但也因微生物种类不同而异，在100 情况下，有的几分钟内死亡，有的两小时也不死。高温灭菌有不同方法，分为干热灭菌法和湿热灭菌法。,高温灭菌,干热灭菌(dry heat steriliza
7、tion),湿热灭菌(mosist heat sterilization),焚烧灭菌法：常用与废弃物动物尸体等处理。,烘烤灭菌法；实验室用干燥箱烘烤接种工具。,干热灭菌器,湿热灭菌(mosist heat sterilization),煮沸灭菌法（煮沸消毒法）,高压蒸汽灭菌法,间歇灭菌法,巴斯德消毒法：（巴氏消毒法）,湿热灭菌时菌体蛋白质由于吸收水分较易凝固。一般认为蛋白质的含水量和蛋白质凝固所需的温度成反比，即蛋白质含水量愈高，凝固所需的温度可以降低，反之蛋白质含水量愈少，凝固所需的温度就愈高；另外，湿热的穿透力比干热强，湿热灭菌时蒸汽与物体接触，凝结成水，放出潜热，提高物体温度。,煮沸灭菌
8、法（煮沸消毒法）,物品在水中煮沸 15min，可杀死所有营养细胞和一部分芽孢。在水中加入的 a2CO3或的碳酸效果更好。此法适合注射器和解剖用具的消毒。,高压蒸汽灭菌(normal autoclving),是湿热灭中最好方法，通常在1.05kg/cm2,的压力下面（此时温度121）处理1530min。,要排冷，否则会形成假压，虽然压力达到要求，温度却达不到相应高度，而影响灭菌效果。,间歇灭菌法(fractional sterilization),是用常压蒸汽反复几次进行灭菌的方法。,主要用于不宜高压灭菌的培养基，不耐热的药物和营养物等,方法是将待灭菌物品置于蒸锅内加热到沸腾维持15-30min
9、杀死营养细胞，取出冷却后在37恒温培养24小时，使芽孢萌发，再用此法灭菌，反复三次，即可达到灭菌目的。,巴氏消毒法(pasteurization),是食品（牛奶）酿造（啤酒）工业中常用的方法。,具体做法是61.762.8处理30min或71.6度处理15min，,这样即可杀死病原微生物。又不致损坏营养，可保留食品饮料原有用味。,根据结核杆菌在62度下15min被致死。,低温维持法;,高温瞬时灭菌,四、光 线,绝大多数微生物的生长繁殖不需要光线，只有极少数细菌如紫色硫菌和绿色琉菌的生长繁殖需要光线的促进作用。故培养和保存菌种，都必须选择阴暗处，如常用箱内无光线的恒温箱培养微生物、用冰箱保存菌种。
10、,直射日光有强烈的杀菌作用，是天然的杀菌因素。许多微生物在直射日光的照射下，数分钟到几小时就被杀死。在实际工作中将病人的衣物、病畜(禽)的用具和其他用具洗涤后置于直射阳光下数小时，可杀死大部分细菌。日光的杀菌作用，在光谱的不同部位，具有不同的杀菌效力。除可见光之外，光学范围内的“光”还包括看不见的紫外线和红外线。,紫外线对革兰氏阴性无芽胞杆菌的杀菌力最强，而杀死革兰氏阳性菌，则需要510倍的照射量。实验室中常用的紫外线杀菌灯可将部分电力转变为波长2，537A的紫外线，杀菌力强而稳定，但穿透力差，即使是薄的玻璃，亦能阻止其通过，所以只能用紫外线杀菌灯消毒物体表面，常用于微生物实验室、无菌操作室、
11、手术室、种蛋室等的空间消毒。在生产实践中还可用于乳制品、水源、食品等的消毒。某些细菌、真菌和病毒，经一定强度和时间的紫外线照射后，可发生变异，也可被灭活，故紫外线可用于微生物的人工诱变和灭活疫苗的制造。,五、滤过除菌,滤过除菌是将液体或空气中的细菌等微生物除去的方法。但是用细菌滤器不能除去病毒、霉形体以及细菌L型的小颗粒。在微生物学实验室中常用细菌滤过器过滤不能加热灭菌的液体，如糖培养基、各种特殊培养基或溶液、血清等，另外，在分离病毒和获得细菌纯毒素时也可用细菌滤器过滤。,滤菌过程,第二节化学因素对微生物的影响,微生物的形态、化学组成及新陈代谢等与一定的外界化学因素密切相关。各种化学物质对微生
12、物的影响是不相同的，有的可促进微生物的生长繁殖，有的阻碍微生物新陈代谢的某些环节而呈现抑菌作用，有的使菌体蛋白质变性或凝固面呈现杀菌作用。就是同一种化学物质，由于其浓度、作用时的温度、作用时间的长短以及作用对象的不同，或呈现抑菌作用，或呈现杀菌作用。,一、影响化学物质对微生物作用的因素,(一)化学物质的性质 一般认为化学消毒剂的作用是没有选择性的，即对于微生物和动物机体细胞都有毒性，故只能用于局部消毒。各种化学消毒剂对微生物的作用方式均不相同，这与其性质和化学结构有密切关系。有的化学消毒剂作用于细胞膜，使之不能摄取营养；有的进入菌体内使细胞浆发生改变；有的以氧化作用或还原作用毒害菌体；而碱类是
13、以其氢氧离子、酸类是以其氢离子的解离作用妨碍菌体的正常代谢；重金属盐类、酚、醛及醇类等能使菌体蛋白质变性或沉淀。,(二)化学物质的浓度 一般认为化学消毒剂的浓度愈大，其对微生物的毒害作用愈强。但这不等于浓度加倍，杀菌力也随之增加一倍。如0.5的石炭酸只能做防腐剂，而浓度增加到25时，则呈现杀菌作用。消毒剂浓度的增加是有限度的，超越此限度时，并不一定能提高消毒效力，有时一些消毒剂的杀菌效力反而下降，如无水酒精不如70酒精的杀菌作用强。,(三）作用时间与其他环境条件 一般认为，化学消毒剂的浓度愈大，温度愈高，杀菌所需的时间可能会缩短。重金属盐类的杀菌效力因温度每增高10而增加25倍，石炭酸则约增加
14、58倍。由于温度升高，化学消毒剂的活动性增加，杀菌所需的时间也随之缩短。微生物所处的环境亦有重要关系。当微生物处于粪便、痰、脓汁、血液及脏器内时，由于消毒剂首先与这些有机物结合，因而会大大减少与微生物作用的机会，当然，上述有机物也起到机械地保护微生物的作用，结果降低了消毒剂的杀菌效能。在这种情况下，必须提高消毒剂的浓度，延长消毒时间，方能达到消毒的目的。,二、常用的防腐剂、消毒剂的种类及其用途,在实际工作中，常根据具体情况和消毒对象选择适当的防腐剂、消毒剂进行抑菌或杀菌工作。在选择消毒剂时应注意以下几个问题。1消毒剂应具有强大的杀菌力，穿透力强，奏效快。2.易溶于水，使用方便，价格低廉。3性质
15、稳定，不易氧化分解或易燃、爆炸，便于贮存。4.对动物机体应毒性小，对衣物、用具、金属制品(如铁丝笼、仪器设备、器械等)无腐蚀性。5.杀菌力不受或少受脓汁、血液、坏死组织、粪便、痰等有机物存在的影响。,选择适当的消毒剂,低毒,价廉,低破坏,易贮藏,方便,有效,酸和碱,重金属极其盐类,有机化合物,氧化剂,卤素,染色剂,表面活性剂,表面消毒剂(surface disinfactant),酸和碱,前面讲过微生物细胞中的DNA，RNA，CL，Pr，E只有在中性条件下才能体现活性，因此强酸碱具杀菌作用。医院病房常用乙酸消毒。,重金属极其盐类,是杀菌剂和防腐剂，作用最强的是Hg,Ag,Cu,作用机理：使蛋白
16、质变性，使酶失活。（与E的SH结合。）,00202Hgcl2（升汞）溶液对大多数细菌有致死作用。,CuSO4对真菌、藻类有强杀伤力，波尔多（CuSO4碳）防植物病害。,另外还有砷，铋、锑的化合物是治疗梅毒的特效药。,011 AgNO3 可消毒皮肤，1浓度新生儿点眼预防眼炎,有机化合物,醇、醛、酚是常用的杀菌剂。,杀菌机制,损伤CW,使蛋白质变性（细胞膜，E失活）,抑制脱氢酶，氧化酶活性。,有机化合物,甲醛：纯甲醛为气体，3740水液为福尔马林。,醇是脱水剂蛋白质变性剂,70乙醇杀菌效果最好。,酚：35的石碳酸溶液几分钟即可致死细菌甲酚杀菌力最强，煤酚皂液（来苏尔）为甲酚和肥皂的混合液。,氧化剂
17、,K2MnO4使菌体蛋白质氧化，使酶失活。013浓度可用于皮肤，果品、餐具、消毒。H2O2清洗伤口。,卤素,碘杀菌力强，37碘溶于7083的乙醇中成碘酒。,氯及氯化物常用于水及食品消毒与水结合放出原子氧（O）用于消毒。,氯，碘是常用的消毒剂,染色剂,干扰菌体氧化还原电位,阻碍芽孢的形成。,表面活性剂,具有降低表面张力效应的物质叫表面活性剂。常用的有新吉尔灭等，去污剂，肥皂等。一落表面张力降低可抑菌或杀菌。五彩缤纷,三、抗菌药物对微生物的影响,抗菌药物是用于消除宿主体内微生物或其他寄生物的化学药品。抗菌药物与防腐消毒剂不同，它对宿主和微生物的作用具有选择性，主要防碍病原微生物的新陈代谢的某些环节
18、，使其生长受到抑制和死亡。,第三节 生物因素,在自然界中，各种微生物极少单独存在，总是较多地聚在一起，也常常与其他生物出现在一个限定的空间内，它们之间可能发生相互作用，并由此构成微生物以及微生物与其他生物间非常复杂而多样化的关系。一、互生定义：两种生物可以独立生活。也可以形成相互的联合，对一方有利，或双方都有利。（一）微生物间的互生关系 固氮菌和纤维素分解菌，两者互生关系较为典型，固氮菌可利用纤维素分解菌产生的有机酸作为碳源和能源而大量繁殖，并进行固氮；使纤维素分解菌也避免因为自身代谢产物积累过多而中毒；同时可利用固氮菌前提的氮素营养物质，生长更加旺盛。增强了分解纤维素的能力。由于它们的互生关
19、系，提高了土壤的肥力。,（二）微生物与人及动物间的互生关系 人及动物与其正常菌群即是互生关系。（三）微生物与高等植物之间的互生关系 根际微生物与高等植物间也为互生关系。植物根在生 长过程中，向周围土壤中分泌各种有机物质，并有些脱落 物，都为微生物提供所需的营养物质，植物发达的根系改 善了土壤结构，水分和空气条件，有利于微生物的生长。,二、共生定义：两种微生物紧密地生活在一起，彼此依赖，相互为对方创造有利的生存条件特点：在生理上相互分工，互换代谢活动的产物；在组织上形成了新的结构，一旦彼此分离，各自就不能很好地生活。,（一）微生物间的共生典型的例子是地衣。地衣组成：真菌（子囊菌，担子菌）、单细胞
20、藻类（绿藻，蓝藻）地衣的结构：形成有固定形态的叶状结构，真菌无规则地缠绕藻类细胞，或二者组成一定的层次排列。地衣的代谢：地衣中的真菌和藻类已形成特殊形态的整体了，在生理上相互依存，真菌营异养生活，藻类制造养料，真菌提供水分、无机盐供藻类光合作用。,（二）微生物与植物间的共生体1、根瘤：豆科植物与固氮菌共生、非豆科植物与放线 菌共生2、菌根菌和植物菌根：有些真菌能够在一些植物的根上发育，菌丝体着生根的表面或侵入根内，形成两种生物的共生体菌根。能够与植物共生形成菌根的真菌，称为菌根菌。菌根菌包括藻状菌，子囊菌和半知菌。以担子菌为最多。能与真菌共生的植物有种,菌根作用：帮助植物吸收水分和养料；调节植
21、物代谢；增强植物抗病能力菌根的种类：（1）外生菌根：主要分布于木本的乔、灌木；可形成菌套；或哈蒂氏网（2）内生菌根：菌丝体存在于根皮层薄壁细胞之间，并且进入细胞内部，而在根系较少，因此具内生菌根的植物，一般都保留着根毛。最常见和最重要的是泡囊-丛枝状菌根,（三）微生物与动物共生 1、微生物与昆虫的共生：外共生：例如白蚁与其肠道内的微生物之间的共生食木质的白蚁自身并不能分解纤维素，必须依赖肠道内共生的原生动物和细菌通过厌氧发酵过程来分解纤维素。内共生：昆虫与其细胞内的共生性细菌这些细胞内的共生性细菌能为宿主提供B族维生素，使昆虫能以缺乏维生素的植物为生。,2、瘤胃微生物 牛羊等反刍动物，草是主要
22、饲料，但它们本身没有分解纤维素的能力，而是靠瘤胃微生物帮助分解，使纤维素变成能被牛羊吸收的糖类。反刍动物有四个胃，前两个胃叫瘤胃和网胃，后两个胃叫瓣胃和皱胃，瘤胃和网胃是草料暂时贮存，分解，加工的场所，5.86.8之间，适宜微生物生长，有大量的纤维素、淀粉、脂肪分解菌。当草料到达瘤胃和网胃时，首先是纤维素菌将纤维素分解为纤维二糖、葡萄糖被其他微生物吸收利用转化，产生乳酸，丁酸、脂肪酸等有机酸和；等气体，前两个胃没有消化完的草料进入后两胃，由其分泌蛋白酶消化分解产生氨基酸、维生素等。被动物体吸收利用。,三、寄生定义：一种生物侵入另一种生物体内吸取自己所需要的营养物质进行生长繁殖，在一定的条件下对
23、后者造成损害或死亡的现象类型：专性寄生（寄生物离开寄主不能生活）兼性寄生（寄生物可离开寄主营腐生生活）或细胞内寄生、细胞外寄生,（一）微生物间的寄生关系1、噬菌细菌：一种细菌可以寄生在另一种细菌体内，如食菌蛭弧 菌能寄生在大肠杆菌等许多-菌体内。2、真菌间：一种真菌寄生在另一种真菌间较普遍，其方式：（1）寄生物先分泌毒素，引起寄主活力衰退，然后再缠绕致死（2）有些寄生真菌不分泌毒素，由菌丝将寄主的菌丝紧紧地缠绕 起来，由接触部位侵入寄主菌丝内，吸收营养使之死亡。（3）还有些寄生真菌将菌丝或吸器伸到寄主真菌丝内或寄生菌丝 与寄主菌丝接触，溶解寄主细胞膜，吸取其营养物质进行行 长繁殖。,（二）微生
24、物对植物的寄生 微生物对植物的寄生很普遍，这是植物发生病害的重要原因，能引起植物病害的微生物称为植物病原微生物。植物或染病微生物发病后，出现变色，组织坏死，萎蔫和畸形等症状，能引起植物病害的有真菌、细菌、病毒等。,1、植物病害中以真菌病害为主，占担子菌纲病原菌能引起小麦铁锈病，和黑穗病。半知菌类可引起棉花炭疽病，立枯病，黄萎病，水稻稻瘟病等。藻菌纲可引起马铃薯与蕃茄晚疫病。子囊菌纲可引起大麦和苹果白粉病等。2、菌性植物病害占。大多为无芽孢，具鞭毛菌。如假单胞杆菌属，黄杆菌属，土壤杆菌属，棒杆菌属和欧文氏菌属等，这些病原菌主要从植物气孔等自然孔口和伤口侵入植物体内，寄生在组织细胞间或导管中，引起
25、传染病害。,（三）微生物对人与动物的寄生微生物在人体和动物体内寄生引起人与动物的传染病，这些微生物称为动物病原微生物。常见的畜禽传染病有炭疽病，口蹄疫，猪瘟，鸡瘟病等。病原微生物寄生在有益的动植物体内会给人们造成经济损失，寄生有害在动物体内，则对人类是有益的，可以加以利用。如微生物寄生在有害昆虫体内，引起害虫致病死亡，对农产品发展是有利的，昆虫病原菌包括细菌真菌病毒等几类。目前利用微生物消灭农业害虫已成为微生物防治的一个重要方面。现被人们利用的微生物有苏云金杆菌等细菌、白僵菌等真菌及昆虫病毒等。冬虫夏草,四、拮抗定义：一种微生物生命活动中，通过产生某些代谢产物或改变环境条件，能抑制其它微生物的生长繁殖，或毒害杀死其它微生物的现象。类型：1、非特异拮抗关系如乳酸菌能产生乳酸，能抑制腐败菌的生长，酸菜泡菜不易烂就因如此。这种抑制作用没有特定专一性，对不耐酸的菌都有抑制作用。2、特异拮抗关系一种微生物在生命活动中，能产生某种或某类特殊代谢产物，具有选择性地抑制或杀死其它种微生物前种菌称为抗生菌，后者称为敏感菌，拮抗性物质称抗生素。如青霉素产生与病原菌之间关系。,五、捕食定义：一种大型的生物直接捕捉、吞食其他小型生物来满足生存需要的现象类型：1、原生动物：捕食水体和土壤中的细菌，放线菌，真菌的孢子及单细胞藻类为食2、捕食性真菌：捕食线虫,
