微生物的生长与控制TO学生.pptx

,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,#,Click to edit Master title style,Chap 6 Microbial growth and control,微生物的生长与控制,-4,主讲教师:李 祝,单位：化学与环境工程学院,E-mail:,iamlizhu,Tel：[phone],湖北工业大学专业基础课程,环境微生物,2,Contents,有害微生物的控制,5,菌种的退化复壮与保藏,7,微生物生长的影响因子,3,4,微生物之间的关系,3,6,微生物的生长规律,2,微生物培养法概论,3,微生物的生长繁殖,1,3,4,微生物生长的影响因子,微生物生长,影响因子,超声波，化学药剂，,.,温度,pH,氧化还原电位,干燥,渗透压,光线,4,一、温度,一般来说无芽孢的细菌在水中加热到100迅速死亡。,（一）高温杀菌的机理,？,1）蛋白质、核酸变性,2）细胞膜溶解,细胞膜中的脂类在高温作用下溶解，,“失血过多”,1.高温的影响,5,（二）影响高温杀菌的因素,细菌的种类、含水量、芽孢有无、以及湿热或干热,1）细菌种类,如,6,2）含水量,细菌细胞,含水量高的更容易被杀死,。,？,分子层次现象蛋白质的凝固温度与含水量有关。,水,热的良导体,7,3）芽孢,不同芽孢菌高温耐受能力比较表,8,4）湿热与干热,湿热,水蒸汽,干热,热空气,蒸汽灭菌锅,烘箱,121 2030,min,160170 2,h,灭菌,9,湿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；,10,2.适宜温度,提问：,为什么会存在适宜温度？,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、嗜中温菌、嗜热菌及嗜超热菌,。,11,废水中的细菌一般都是嗜中温菌，最适温度 多在,30左右,，,嗜冷菌和嗜热菌占少数。,12,3低温,低温,细胞结冻最适温度下限,进入休眠状态,提问：,？,酶活性降低，导致代谢、遗传普遍停滞,；,冰渣导致细胞膜破裂，失“血”过多,膜细胞流动性变差,。,一旦获得适宜温度，即可恢复活性,提问：,细胞内外冻结易导致死亡，原因何在？,13,嗜中温菌（耐冷喜温）一般在,5,以下处于休眠状态，,因此通常实验室用冰箱的,4冷藏,温度保藏细菌,或,甘油、石蜡冷冻,保存,菌种,14,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。,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。,嗜冷细菌的秘密武器是什么？,15,二、,pH,的影响,大多数细菌最适,环境,pH,为,68,，,可生存的,pH,范围在,410,之间,。,研究表明,细胞内部,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,16,2.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，,细菌表面带有电荷，如“,”,17,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,pH,7,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,。,18,三、氧化还原电位（,ORP,),什么是氧化还原电位？,某物质与氢电极构成原电池时的电压高低,反映物质氧化性强弱。,提问：,pH7.0,30,条件下饱和,Fe,3+,溶液中测得的电压值为0.771,该值代表什么？,Fe,3+,/Fe,2+,的氧化还原电位为+0.771,19,通常如何测定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（如甘汞电极）,提问：,影响水样氧化还原电位的因素有哪些？,氧化性物质,（主要是氧气浓度）,与还原性物质,（有机物、,H,2,S,等）,的含量,20,好氧活性污泥法,控制在,200600,mV,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,100200,mV,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。,应用,21,四、干燥,细菌基本上是生活在水中的生物。,提问：,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,用干燥法防止食物腐败,（细菌滋生）,如方便面、干果、肉干、葡萄干等。,用干燥法来保存细菌,，,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。,22,10%,NaCl NaCl,半透性,水分子自由通过，其余分子扩散速度受限,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,。,有半透膜,左,水分子净通量0,右,侧液位，直至平衡,没有半透膜液位不变，,盐扩散,V,水扩散,V,23,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,提问：,水将从,渗透压一方流向,渗透压的一方？,低、高,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。,等渗透压溶液,085的食盐(,NaCl),溶液,（,生理盐水）,。,常作为进行细菌稀释分离的稀释液。,24,2.高渗透压溶液中,提问,：哪些是高渗透压溶液？细菌会发生什么现象？,浓溶液；质壁分离,防腐（细菌滋生）,如用,530%的盐水,腌咸菜、咸鱼，用,6080%的糖溶液,做蜜饯等。,海洋对各种病原菌（淡水菌）的杀灭,高含盐废水（如油田采出水）难于生物处理的原因,提问：如何解决？,冲稀;防垢剂;细菌基因改造；,25,3.低渗透压溶液,提问：,细菌于其中会如何？如纯水,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。),26,六光线,1.阳光,提问：,通常细菌在阴暗环境中能够更好的生长，,原因？,包括阳光和灯光,紫外线,（波长0.1400,nm）,一般细菌在紫外线下照射,5,min,即能被杀死,，,芽孢则需,10,min,。,紫外线波长在,260,nm,左右者杀菌力最强,提问：,杀菌机理？,蛋白质和核酸变性,27,（二）,X-,射线,、,射线(,不带电,),来源,铱,X-,射线10,-3,0.1,nm,钴、镭,射线10,-6,nm,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,H,2,O,2,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,28,七.超声波,提问：,超声波？,超过人的听觉能力上限,20千,Hz（,波长小于1.6,cm),的声波,(B,超),人工来源,振动头,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（或细胞破碎）的机理？,29,八化学药剂,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）,1.无机药剂,（一）重金属,提问：,机理？,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,。,30,提问：,在远距离取水样作检测时，一般,1,L,混合液中加,10,ml,质量浓度为1,gL,的硫酸铜,，原因何在？,抑制携带过程中微生物的呼吸,，尽量保持水质不变。,31,（二）氧化剂与酸碱,提问：,机理？,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,（,生石灰：水,1：,48,可有效地消毒粪便和其它排泄物,）,32,2.有机药剂,（一）醇（中效）,提问：,机理？,（对人,轻脱水、损害胃粘膜,重神经抑制呼吸、心跳衰竭）,脱水剂和脂溶剂,可使蛋白质脱水、变性，溶解细胞质膜的脂类物质，进而杀死微生物机体。,33,1）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；,提问：过纯,？,差,提示：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。,34,2）甲醇,甲醇杀菌力差，对人有毒，,不作杀菌剂,。,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。,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。,35,2）合成洗涤剂,阳,离子型洗涤剂（有机铵盐）,杀菌力,强,。非离子型的洗涤剂没有杀菌力。,目前使用的,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,。,36,4）抗生素,放线菌和霉菌,所产生,能杀死其他微生物或抑制其生长的物质,抗生素有广谱和狭谱之分,提问：,什么是广谱、狭谱？,广,普遍,氯霉素、金霉素、土霉素和四环素,狭,不普遍,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,。,37,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；,革兰氏阴性菌细胞壁的肽聚糖含量很低,，,因此只受到部分损伤；,菌体内部不断由于物质合成膨大，细胞壁不生长，菌体胀破。,38,提问,：,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。,提问：,为什么打青霉素先作皮试？,56人会有严重过敏反应,（免疫系统自杀行为）,39,破坏微生物的细胞膜,多粘菌素,中的,游离氨基,与,革兰氏,阴,性菌,细胞质膜中的,磷酸根(,P0,4,3,),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,能与酶组分中的金属离子结合，抑制酶的活性。,40,5,有害微生物的控制,有害微生物,控制,灭菌,消毒,防腐,化疗,41,1,灭菌,2,消毒,3,防腐,4,化疗,一、基本概念,42,1、灭菌（,sterilization）,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，称为灭菌。可分为杀菌和溶菌。,2、消毒（,disinfection）,消毒是一种采用,较温和,的理化因素，仅杀死物体表面或内部,一部分,对人体或动物、植物有害的,病原菌,而对被消毒的对象基本无害的措施,。,43,3、防腐（,antisepsis）,利用某种理化因素完全,抑制,霉腐微生物的生长繁殖从而达到防止食品等霉腐的措施，主要有：1）低温；2）缺氧；3）干燥；4）高渗；5）高酸度；6）高醇度；7）防腐剂,4、化疗即化学治疗（,chemotherapy）,利用具有,高度选择毒力,的化学物质来,抑制,宿主内病原微生物的生长繁殖，借以达到治疗传染病的一种措施。用于化疗目的化学物质称化学治疗剂，主要有各种抗生素，磺胺类药物和中药中的有效成分。,44,二、,物理灭菌因素的代表高温,灭菌,湿热灭菌效力高的,原因,：,1),有水，蛋白质易凝固,2),热蒸汽的穿透力强,3),蒸汽有潜热存在,45,三、化学杀菌剂或制菌剂,酚：石碳酸,合成洗涤剂,(,一,),表面消毒剂,抗菌谱,（三）,抗生素,(,antibiotics),抗代谢药物,-,磺胺类,aa,对抗物,-5,甲基色嘌呤,(,二,),化学治疗剂,46,(,三,),抗生素,由生物在其生命活动中产生的一种次生代谢物，在低浓度时可抑制或杀死其它的微生物。,抗菌谱：,抗生素对微生物作用的范围。,47,抗生素的作用方式,抑制细胞壁的形成：青霉素、杆菌肽、环丝氨酸,阻碍核酸的合成：利福霉素、丝裂霉素、博莱霉素,干扰蛋白质的合成：链霉素、红霉素、四环素,损伤细胞膜的功能：多粘菌素、短杆菌素,多粘菌素,萘啶酸、诺氟沙星、环丙沙星,48,D,B,C,A,互生,共生,对抗,寄生,竞争,毒害,捕食,6,微生物与微生物之间的关系,49,互生,互惠互利,互生关系分为,偏利关系和互利关系,，,偏利关系,指只有,一方获利,（奉献）,，,互利,则是,互惠,互利。,共生,共同依存,互生关系的极端表现，形成特殊的共生体，不能分开独自生活,拮抗(对抗),“竞争、斗争、战争”，,包括,竞争、毒害、捕食,三种类型。,提问：,藻类、好氧菌与厌氧菌之间是何关系？,互生为主,50,提问：,地衣中的真菌与藻类是何关系？,共生,南极岩石上的地衣,真菌酸化岩石吸收矿物质,藻类光合作用制造糖,51,提问：,青霉菌与其周围细菌的关系是什么？,拮抗,提问：,原生动物与细菌间关系？,拮抗及偏利互生,此处没有细菌,细菌菌落,青霉,？,52,7,菌种的退化、复壮与保藏,状态,三种方法,五种方法,退化,复壮,保藏,第六章思考题,53,1.,名词解释,:,sterilization,、,disinfection,、,antisepsis,、,chemotherapy,2.,详述细菌的生长曲线；,3.,比较恒化培养与恒浊培养的异同点；,4.,书本,P200:T16,、,T21,。,