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第七章第七章 微生物的生长繁殖微生物的生长繁殖掌握研究微生物生长的方法及生长曲线在废水微生物掌握研究微生物生长的方法及生长曲线在废水微生物处理中的应用；处理中的应用；一、微生物生长繁殖的概念一、微生物生长繁殖的概念二、微生物二、微生物 的分离和纯种培养的分离和纯种培养三、研究微生物生长的方法三、研究微生物生长的方法四、细菌生长曲线在污（废）水微生物处理中的应用四、细菌生长曲线在污（废）水微生物处理中的应用五、微生物生长量的测定方法五、微生物生长量的测定方法微生物的生长繁殖的概念微生物的生长繁殖的概念 微微生生物物生生长长是是细细胞胞物物质质有有规规律律地地、不不可可逆逆增增加加，导导致致细胞体积扩大的生物学过程，这是个体生长的定义。细胞体积扩大的生物学过程，这是个体生长的定义。繁繁殖殖是是微微生生物物生生长长到到一一定定阶阶段段，由由于于细细胞胞结结构构的的复复制制与与重重建建并并通通过过特特定定方方式式产产生生新新的的生生命命个个体体，即即引引起起生生命命个体数量增加的生物学过程。个体数量增加的生物学过程。在在一一定定时时间间和和条条件件下下细细胞胞数数量量的的增增加加，这这是是微微生生物物群群体生长的定义。体生长的定义。世代时间：细菌两次细胞分裂之间的时间。世代时间：细菌两次细胞分裂之间的时间。第一节第一节 微生物的分离和纯培养微生物的分离和纯培养纯纯培培养养：在在实实验验条条件件下下从从一一个个细细胞胞或或一一种种细细胞胞群群繁繁殖得到后代称为纯培养。殖得到后代称为纯培养。微微生生物物通通常常是是肉肉眼眼看看不不到到的的微微小小生生物物，而而且且无无处处不不在在。因因此此，在在微微生生物物的的研研究究及及应应用用中中，不不仅仅需需要要通通过过分分离离纯纯化化技技术术从从混混杂杂的的天天然然微微生生物物群群中中分分离离出出特特定定的的微微生生物物，而而且且还还必必须须随随时时注注意意保保持持微微生生物物纯纯培培养物的养物的“纯洁纯洁”，防止其他微生物的混入。，防止其他微生物的混入。无无菌菌技技术术：在在分分离离、转转接接及及培培养养纯纯培培养养物物时时防防止止其其被被其其他他微微生生物物污污染染的的技技术术被被称称为为无无菌菌技技术术(aseptic(aseptic technique)technique)，它是保证微生物学研究正常进行的关键。它是保证微生物学研究正常进行的关键。一、纯培养一、纯培养 的概念的概念用固体培养基分离纯培养用固体培养基分离纯培养 不不同同微微生生物物在在特特定定培培养养基基上上生生长长形形成成的的菌菌落落或或菌菌苔苔一一般般都都具具有有稳稳定定的的特特征征，可可以以成成为为对对该该微微生生物物进进行行分分类类、鉴鉴定定的的重重要要依依据据。大大多多数数细细菌菌、酵酵母母菌菌，以以及及许许多多真真菌菌和和单单细细胞胞藻藻类类能能在在固固体体培培养养基基上上形形成成孤孤立立的的菌菌落落，采用适宜的平板分离法很容易得到纯培养。采用适宜的平板分离法很容易得到纯培养。所所谓谓平平板板，是是指指熔熔化化的的固固体体培培养养基基倒倒入入无无菌菌平平皿皿中中，冷却凝固后，成为盛有固体培养基的平皿。冷却凝固后，成为盛有固体培养基的平皿。固固体体培培养养方方法法可可将将单单个个微微生生物物分分离离和和固固定定在在固固体体培培养养基表面或里面。基表面或里面。二、纯培养的分离方法二、纯培养的分离方法纯培养分离的目的：得到纯培养物，是研究和利用微纯培养分离的目的：得到纯培养物，是研究和利用微生物的第一步。生物的第一步。最最常常用用的的分分离离、培培养养微微生生物物的的固固体体培培养养基基是是琼琼脂脂固固体体培培养养基基平平板板。KochKoch建建立立的的平平板板分分离离微微生生物物纯纯培培养养的的技技术术简简便便易易行行，100100多多年年来来一一直直是是各各种种菌菌种种分分离离的的最最常常用手段。用手段。The method of a serial dilutions for viable counting在在微微生生物物学学研研究究中中更更常常用用的的纯纯种种分分离离方方法法是是涂涂布布平平板板法法。其其做做法法是是先先将将已已熔熔化化的的培培养养基基倒倒人人无无菌菌平平皿皿，制制成成无无菌菌平平板板，冷冷却却凝凝固固后后，将将一一定定量量的的某某一一稀稀释释度度的的样样品品悬悬液液滴滴加加在在平平板板表表面面，再再用用无无菌菌玻玻璃璃涂涂棒棒将将菌菌液液均匀分散至整个平板表面，经培养后挑取单个菌落。均匀分散至整个平板表面，经培养后挑取单个菌落。涂布平板法涂布平板法Pour plate Pour plate 用用接接种种环环以以无无菌菌操操作作沾沾取取少少许许待待分分离离的的材材料料，在在无无菌菌平平板板表表面面进进行行平平行行划划线线、扇扇形形划划线线或或其其他他形形式式的的连连续续划划线线，微微生生物物细细胞胞数数量量将将随随着着划划线线次次数数的的增增加加而而减减少少，并并逐逐步步分分散散开开来来，如如果果划划线线适适宜宜的的话话，微微生生物物能能一一一一分分散散，经经培培养养后后，可可在在平平板板表表面面得得到到单单菌菌落落。方方法简单，多用于分离细菌法简单，多用于分离细菌平板划线分离法平板划线分离法Mixed culturePure culturePure culture光滑型菌落光滑型菌落粗糙型菌落粗糙型菌落粘液型菌落粘液型菌落选择培养基分离法选择培养基分离法 根据不同微生物需要的营养物质和环境条件不同，根据不同微生物需要的营养物质和环境条件不同，或各种微生物对于不同化学试剂的抵抗能力不同，将或各种微生物对于不同化学试剂的抵抗能力不同，将培养基配制成适合某种细菌生长而限制其他细菌生长培养基配制成适合某种细菌生长而限制其他细菌生长的类型，利用不同细菌彼此的差异，创造条件达到分的类型，利用不同细菌彼此的差异，创造条件达到分离纯种的目的。离纯种的目的。适于分离某些生理类型较特殊的适于分离某些生理类型较特殊的微生物。微生物。10 102 103 104 105 106 107 dilute sample 1ml9ml 土豆培养基土豆培养基牛肉膏培养基牛肉膏培养基高氏培养基高氏培养基该该法法是是从从待待分分离离的的材材料料中中挑挑取取一一个个细细胞胞来来培培养养，从从而而获获得纯培养的方法。得纯培养的方法。方方法法：将将显显微微镜镜挑挑取取器器装装在在显显微微镜镜上上，将将一一滴滴待待分分离离的的菌菌液液滴滴入入载载玻玻片片上上，用用安安装装在在显显微微镜镜挑挑取取器器上上的的毛毛细细吸吸管管对对准准某某个个单单独独的的细细胞胞挑挑取取，在在接接种种到到培培养养基基上上，得得到到纯培养。纯培养。局限于高度专业化的科学研究局限于高度专业化的科学研究单细胞挑取法单细胞挑取法 第二节第二节 研究微生物生长的方法研究微生物生长的方法 一、分批培养：一、分批培养：将将一一定定量量的的微微生生物物接接种种在在一一个个封封闭闭的的、盛盛有有一一定定量量液液体体培培养养基基的的容容器器内内，保保持持一一定定的的温温度度、和和溶溶解解氧氧量量，使使微微生物在其中生长繁殖。生物在其中生长繁殖。以以培培养养时时间间为为横横坐坐标标，以以细细菌菌数数目目为为纵纵坐坐标标，连连接接各各取取样样点点坐坐标标，会会出出现现微微生生物物数数量量由由少少到到多多，达达到到高高峰峰后后又又由由多多到到少少的的变变化化曲曲线线。即即细细菌菌的的生生长长曲曲线线(growth(growth curve)curve)，它它反反映微生物从开始生长到死亡的动态过程。映微生物从开始生长到死亡的动态过程。二、细菌的生长曲线二、细菌的生长曲线 growth curvegrowth curve活活菌菌数数的的对对数数培养时间培养时间迟缓 期衰亡期 稳定期（静止期）对数期对数期（指数期）细菌的生长繁殖周期细菌的生长繁殖周期细菌的生长繁殖可分为细菌的生长繁殖可分为4 4个时期：个时期：停滞期（迟滞期或适应期）：停滞期（迟滞期或适应期）：对数期（指数期）：对数期（指数期）：静止期：静止期：衰亡期：衰亡期：停滞期停滞期(lag phase)(lag phase)出现原因：把细菌接种到新鲜的培养基中培养时，并出现原因：把细菌接种到新鲜的培养基中培养时，并不立即进行分裂繁殖，细菌增殖数为不立即进行分裂繁殖，细菌增殖数为0 0，这时需要合成，这时需要合成多种酶，辅酶和某些中间代谢产物，要经过一个调整多种酶，辅酶和某些中间代谢产物，要经过一个调整和适应过程和适应过程 。特点：生长速率常数等于零特点：生长速率常数等于零 菌体体积增大菌体体积增大 RNARNA含量增加代谢活力强含量增加代谢活力强 对外界不良条件反应敏感。对外界不良条件反应敏感。影响停滞期长短因素：接种龄、接种量和培养基成分影响停滞期长短因素：接种龄、接种量和培养基成分缩短延滞期的方法：缩短延滞期的方法：接种对数生长期的菌种，采用最适菌龄接种对数生长期的菌种，采用最适菌龄 加大接种量加大接种量用与培养菌种相同组成分的培养基用与培养菌种相同组成分的培养基指数期指数期(对数期对数期)(exponential phase)(exponential phase)活菌数和总菌数接近；活菌数和总菌数接近；酶系活跃，代谢旺盛，对不良环境抵抗力强；酶系活跃，代谢旺盛，对不良环境抵抗力强；生长速率最大，细菌数量以几何级数速率增长（生长速率最大，细菌数量以几何级数速率增长（2 2n n）；）；细胞的化学组成及形态，生理特性比较一致；细胞的化学组成及形态，生理特性比较一致；该期的细菌生产中多被用做种子和科学试验材料该期的细菌生产中多被用做种子和科学试验材料 。指数期生长的数学模型指数期生长的数学模型繁殖代数繁殖代数 n=3.322(lgxn=3.322(lgx2 2-lgx-lgx1 1)生长速率常数生长速率常数R=3.322(lgxR=3.322(lgx2 2-lgx-lgx1 1)/(t)/(t2 2-t-t1 1)代时代时G=(tG=(t2 2-t-t1 1)/3.322(lgx)/3.322(lgx2 2-lgx-lgx1 1)x2x1t2t1培养时间Lg 细胞数/ml影响指数期的因素影响指数期的因素菌种：不同菌种，代时差别大菌种：不同菌种，代时差别大;营养成分：营养丰富时，代时短；营养成分：营养丰富时，代时短；营养物浓度：低浓度影响微生物生长速率；营养物浓度：低浓度影响微生物生长速率；培养温度培养温度:不同微生物的最适温度不同。不同微生物的最适温度不同。稳定期稳定期(静止期静止期)出现原因：出现原因：营养的消耗；营养的消耗；营养物比例失调；营养物比例失调；有害代谢产物积累；有害代谢产物积累；pHpH值等理化条件不适值等理化条件不适。活菌数保持相对稳定，总菌数达最高水平；活菌数保持相对稳定，总菌数达最高水平；细菌代谢物积累达到最高峰；细菌代谢物积累达到最高峰；芽孢杆菌这时开始形成芽孢；芽孢杆菌这时开始形成芽孢；这是发酵生产收获时期。这是发酵生产收获时期。稳定期的特点稳定期的特点衰亡期衰亡期(decline phase/death phase)(decline phase/death phase)营养物质消耗殆尽，微生物开始利用自身贮存物质营养物质消耗殆尽，微生物开始利用自身贮存物质进行内源呼吸；进行内源呼吸；细菌死亡数大于增殖数，活菌数明显减少，群体衰细菌死亡数大于增殖数，活菌数明显减少，群体衰落；落；细胞出现多形态、大小不等的细胞出现多形态、大小不等的 畸形，变成衰退型畸形，变成衰退型 ；细胞死亡细胞死亡,出现自溶现象。出现自溶现象。是在微生物的整个培养是在微生物的整个培养期间，通过一定的方式期间，通过一定的方式使微生物能以恒定的比使微生物能以恒定的比生长速率生长并能持续生长速率生长并能持续生长下去的一种培养方生长下去的一种培养方法法。三、连续培养三、连续培养(continous culture of microorganisms)(continous culture of microorganisms)优点：缩短发酵周期；便于自动控制；产物质量均一优点：缩短发酵周期；便于自动控制；产物质量均一缺点：菌种易退化；易染杂菌缺点：菌种易退化；易染杂菌1 1、恒恒浊浊连连续续培培养养：通通过过不不断断调调节节流流速速使使培培养养液液中中的的细细菌菌的的浓浓度度恒恒定定,以以浊浊度度为为控控制制指指标标开开用用光光电电控控制制系统控制培养液流量来实现。系统控制培养液流量来实现。2 2、恒恒化化连连续续培培养养：维维持持进进水水中中的的营营养养成成分分恒恒定定（其其中中对对细细菌菌生生长长有有限限制制作作用用的的成成分分要要保保持持低低浓浓度度水水平平），以以恒恒定定流流速速进进水水，以以相相同同流流速速流流出出代代谢谢产产物物，使使细细菌菌处于最高生长速率。处于最高生长速率。四、细菌生长曲线在污废水微生物处理中的应用四、细菌生长曲线在污废水微生物处理中的应用 废废水水活活性性污污泥泥处处理理系系统统中中的的活活性性污污泥泥微微生生物物与与细细菌菌的的生生长长规规律律极极为为相相似似，因因此此，细细菌菌生生长长曲曲线线被被广广泛泛用用于于活活性性污污泥法系统控制中。泥法系统控制中。在在废废水水生生物物处处理理设设计计时时，按按废废水水的的水水质质情情况况（主主要要是是有有机物浓度），可利用不同生长阶段的微生物处理废水。机物浓度），可利用不同生长阶段的微生物处理废水。常常规规活活性性污污泥泥法法利利用用生生长长下下降降阶阶段段的的微微生生物物，包包括括减减速速期期、静止期的微生物；静止期的微生物；原原因因：对对数数期期微微生生物物生生长长快快，消消耗耗的的营营养养物物多多，出出水水残残留留的的有有机机物物也也高高，难难以以满满足足排排放放要要求求；且且代代谢谢旺旺盛盛期期微微生生物物难难以以形形成成菌菌胶胶团团，沉沉淀淀性性差差。而而静静止止期期微微生生物物絮絮凝凝沉沉淀淀性性能好，泥水分离效果好能好，泥水分离效果好。细菌生长不同阶段在污水处理中的应用细菌生长不同阶段在污水处理中的应用高高负负荷荷活活性性污污泥泥法法利利用用生生长长上上升升阶阶段段（对对数数期期）和和生生长长下下降阶段（减速期）的微生物降阶段（减速期）的微生物 如如ABAB法法的的应应用用，A A级级采采用用对对数数期期提提高高降降解解速速率率，B B级级采采用用减速期保证处理水效果。减速期保证处理水效果。用用延延时时曝曝气气法法处处理理低低浓浓度度的的有有机机废废水水时时，利利用用衰衰亡亡期期的微生物。的微生物。对对低低浓浓度度、难难降降解解的的有有机机废废水水处处理理，采采用用衰衰亡亡期期满满足足微微生生物物对对营营养养的的低低要要求求，延延长长生生物物反反应应时时间间达达到到较较好好的的处处理理效果。效果。直接测定法直接测定法计数法：直接计数法和间接计数法计数法：直接计数法和间接计数法称重量法；称重量法；菌体内重要组成测定法：菌体内重要组成测定法：含含N N量法：量法：N6.25=PrN6.25=Pr DNA/RNA DNA/RNA法法叶绿素法叶绿素法第三节第三节 微生物生长量的测定方法微生物生长量的测定方法间接测定法间接测定法生理指标法生理指标法直接计数直接计数这类方法是利用特定的细菌计数板或血细胞计数板，在显这类方法是利用特定的细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下计算一定容积样品中微生物的数量。此法的缺点不微镜下计算一定容积样品中微生物的数量。此法的缺点不能区分死菌与活菌。能区分死菌与活菌。每毫升原液所含细菌数每毫升原液所含细菌数每小格平均细菌数每小格平均细菌数（涂布面积（涂布面积视野面积）视野面积）l00l00稀释倍数稀释倍数 （以样品为（以样品为0.01ml0.01ml为例）为例）计数法计数法计数室计数室各种型号的全自动血球计数仪各种型号的全自动血球计数仪 间接计数间接计数此法又称活菌计数法，其原理是每个活细菌在适宜的培养此法又称活菌计数法，其原理是每个活细菌在适宜的培养基和良好的生长条件下可以通过生长形成菌落。基和良好的生长条件下可以通过生长形成菌落。每毫升原菌液活菌数每毫升原菌液活菌数同一稀释度三个以上重复平皿菌落平均数同一稀释度三个以上重复平皿菌落平均数稀释倍数稀释倍数5（以样品为（以样品为0.2ml0.2ml为例）为例）此法的原理是根据每个细胞有一定的重量而设计此法的原理是根据每个细胞有一定的重量而设计的。它可以用于单细胞、多细胞以及丝状体微生的。它可以用于单细胞、多细胞以及丝状体微生物生长的测定。物生长的测定。微生物干重微生物干重 DNADNA含量含量蛋白质总量蛋白质总量 重重 量量 法法 干重法干重法:测定单位测定单位体积培养物中细胞的干重，用来表示菌体积培养物中细胞的干重，用来表示菌体的生长量。体的生长量。方法：取定容培养物，用离心或过滤将菌体分离洗净、烘方法：取定容培养物，用离心或过滤将菌体分离洗净、烘干、称重，可求得单位体积菌液中的细胞干重。干、称重，可求得单位体积菌液中的细胞干重。DNADNA含量测定法含量测定法 核酸核酸DNADNA是微生物的重要遗传物质，每个细菌的是微生物的重要遗传物质，每个细菌的DNADNA含量含量相当恒定，平均为相当恒定，平均为8.4108.410-5-5ngng。利用利用DNADNA与与DABA-2HClDABA-2HCl（3,53,5二氨基苯甲酸二氨基苯甲酸-盐酸）能显示特盐酸）能显示特殊荧光反应的原理，测定一定体积培养物菌液的荧光反殊荧光反应的原理，测定一定体积培养物菌液的荧光反应强度，可求得菌液的应强度，可求得菌液的DNADNA含量，据此计算出细菌的数含量，据此计算出细菌的数量。量。蛋白质总量（含氮量测定法）蛋白质总量（含氮量测定法）原理：在蛋白质中，氮的含量比较稳定。因此，测定原理：在蛋白质中，氮的含量比较稳定。因此，测定菌体含氮量可反应菌体的量。测定方法为：分离菌体，菌体含氮量可反应菌体的量。测定方法为：分离菌体，用凯氏微量定氮法测定菌体中的总氮量。用凯氏微量定氮法测定菌体中的总氮量。例如：例如：细菌蛋白质总量细菌的含氮量细菌蛋白质总量细菌的含氮量（6.5%6.5%13%13%）细胞总量蛋白质总量细胞总量蛋白质总量(50%(50%80%(80%(或或65%)65%)蛋白质蛋白质总量总量1.541.54间接测定法间接测定法生理指标法生理指标法 生理指标法：微生物的新陈代谢作用会消耗或产生一生理指标法：微生物的新陈代谢作用会消耗或产生一定量的物质，用这些物质来表示微生物生长量的方法。定量的物质，用这些物质来表示微生物生长量的方法。生理指标包括微生物的呼吸强度、耗氧量、酶活性、生理指标包括微生物的呼吸强度、耗氧量、酶活性、生物热等。生物热等。这是根据微生物在生长过程中伴随出现的这些指标，这是根据微生物在生长过程中伴随出现的这些指标，样品中微生物数量多或生长旺盛，这些指标愈明显，样品中微生物数量多或生长旺盛，这些指标愈明显，因此可以借助特定的仪器如瓦氏呼吸仪、微量量热计因此可以借助特定的仪器如瓦氏呼吸仪、微量量热计等设备来测定相应的指标。等设备来测定相应的指标。本章授课内容到此结束本章授课内容到此结束第二节第二节 微生物的生长因子微生物的生长因子一、温度一、温度二、二、pHpH三、氧化还原电位三、氧化还原电位四、溶解氧四、溶解氧五、太阳辐射五、太阳辐射六、水的活度与渗透压六、水的活度与渗透压七、表面张力七、表面张力一、温度一、温度细菌细菌最低温度最低温度CC最适温度最适温度CC最高温度最高温度CC嗜冷菌嗜冷菌-101020203030嗜中温菌嗜中温菌5 510102525404045455050嗜热菌嗜热菌30305050606070708080嗜超热菌嗜超热菌55C55C以上以上7070105105110110113113根据一般微生物对温度的最适生长需求，根据一般微生物对温度的最适生长需求，将微生物分为四大类：将微生物分为四大类：嗜冷微生物（低温微生物）的嗜冷机理嗜冷微生物（低温微生物）的嗜冷机理酶系在低温下仍能起催化作酶系在低温下仍能起催化作用；用；细胞膜含较多的不饱合脂肪细胞膜含较多的不饱合脂肪酸在低温下仍具有通透性。酸在低温下仍具有通透性。生长速度温度停止生长致死最低最高最适低温对普通微生物的影响：低温对普通微生物的影响：代谢降低；代谢降低；生长繁殖停滞生长繁殖停滞 ；仍然存活仍然存活 ；常在低温下对菌种和食品保藏常在低温下对菌种和食品保藏嗜热微生物的嗜热机制：嗜热微生物的嗜热机制：细胞内的酶具强抗热性；细胞内的酶具强抗热性；产生的多胺，热亚胺和高温精胺物质对蛋白质等组织产生的多胺，热亚胺和高温精胺物质对蛋白质等组织结构具有保护作用；结构具有保护作用；核酸也具有热稳定性的保护结构；核酸也具有热稳定性的保护结构；细胞膜含有较多的饱和脂肪酸和直链脂肪酸，使膜具细胞膜含有较多的饱和脂肪酸和直链脂肪酸，使膜具有稳定性。有稳定性。二、二、pHpH微生物微生物最低最低pHpH最适最适pHpH最高最高pHpH细菌细菌3 35 56.56.57.57.58 81010酵母菌酵母菌2 23 34.54.55.55.57 78 8霉菌霉菌1 13 34.54.55.55.57 78 8微生物的生命活动、物质代谢与微生物的生命活动、物质代谢与pHpH密切相关。不同密切相关。不同的微生物要求不同的微生物要求不同pHpH，见下表：，见下表：pHpH对微生物的影响对微生物的影响影响细胞膜透性与稳定性影响细胞膜透性与稳定性 ；影响物质溶解度；影响物质溶解度；影响细胞表面电荷分布；影响细胞表面电荷分布；因此影响微生物生长、繁殖、发育；因此影响微生物生长、繁殖、发育；各类微生物能够生长的各类微生物能够生长的pHpH值较宽，但细胞内部值较宽，但细胞内部pHpH值却值却接近中性；接近中性；微生物的活动也能改变环境中的微生物的活动也能改变环境中的pHpH值。值。根据微生物生长的最适根据微生物生长的最适pHpH，可以将微生物分为：，可以将微生物分为：嗜酸性微生物嗜酸性微生物嗜碱性微生物嗜碱性微生物耐酸及耐碱微生物耐酸及耐碱微生物三、氧化还原电位（三、氧化还原电位（EhEh）在在自自然然环环境境中中，氧氧化化还还原原电电位位的的上上限限是是820mV,820mV,此此时时环环境境中中存存在在高高浓浓度度氧氧（O O2 2）,无无利利用用O O2 2的的系系统统存存在在；下下限限是是-400mV400mV，是充满氢（，是充满氢（H H2 2）的环境。）的环境。不同的微生物对氧化还原电位的要求不同：不同的微生物对氧化还原电位的要求不同：一般好氧微生物要求一般好氧微生物要求EhEh为为+300mV+400mV+300mV+400mV；兼兼性性厌厌氧氧微微生生物物在在EhEh为为+100mV+100mV以以上上时时进进行行好好氧氧呼呼吸吸，在为在为+100mV+100mV以下时进行无氧呼吸；以下时进行无氧呼吸；专性厌氧微生物在专性厌氧微生物在EhEh为为-200mV-250mV-200mV-250mV。氧化还原电位的影响因素：氧化还原电位的影响因素：1 1氧氧分分压压：氧氧分分压压高高，氧氧化化还还原原电电位位高高；氧氧分分压压低低，氧化还原电位低。氧化还原电位低。2 2pHpH：pHpH低低时时，氧氧化化还还原原电电位位低低；pHpH高高时时，氧氧化化还原电位高。还原电位高。3 3还还原原剂剂：当当环环境境中中有有还还原原剂剂（如如维维生生素素、硫硫而而乙乙醇醇钠钠、谷谷胱胱甘甘肽肽、硫硫化化氢氢及及金金属属铁铁）时时，可可使使氧氧化化还原电位维持在低水平。还原电位维持在低水平。四、溶解氧四、溶解氧根据氧与微生物生长的关系，可将微生物分为：根据氧与微生物生长的关系，可将微生物分为：微生物类型微生物类型适合生长的氧分压适合生长的氧分压好氧微生物好氧微生物专性好氧微生物专性好氧微生物0.2101KPa0.2101KPa微量好氧微生物微量好氧微生物(0.0030.2)101KPa(0.0030.2)101KPa兼性厌氧微生物兼性厌氧微生物有氧或无氧有氧或无氧厌氧微生物厌氧微生物专性厌氧微生物专性厌氧微生物小于小于0.005101KPa0.005101KPa耐氧厌氧微生物耐氧厌氧微生物0.02101KPa0.02101KPa以下以下O2+e-O2-H2O2+O2-O2+OH-+OH2O2-+2H+H2O2+O22H2O2 2H2O+O2氧氧对对一一切切生生物物都都会会使使其其产产生生有有毒毒害害作作用用的的代代谢谢产产物物，如如超超氧氧基基化化合合物物O O2 2-与与H H2 2O O2 2，这这两两种种代代谢谢产产物物互互相相作作用用还还会会产产生生毒毒性性很很强强的的自自由由基基，自自由由基基是是一一种种强强氧氧化化基基，它它与与生生物物大大分分子子互互相相作作用用，从从而而对对机机体体产产生生损损伤伤或或突突变变作作用用，直直至至死死亡亡。氧氧之之所所以以对对专专性性厌厌氧氧微微生生物物以以外外的的其其它它四四种种类类型型微微生生物物不不产产生生致致死死作作用用，是是因因为为它它们们具具有有超超氧氧化化物物歧歧化化酶酶（SODSOD）可可催催化化O O2 2-生生成成H H2 2O O2 2，然然后后在在H H2 2O O2 2酶酶作作用用下下分分解解生成生成H H2 2O O和和O O2 2。超氧化物歧化酶（超氧化物歧化酶（SODSOD）功能：使好氧菌免受超氧功能：使好氧菌免受超氧化物阴离子自由基的毒害化物阴离子自由基的毒害过氧化氢酶过氧化氢酶(Catalase)(Catalase)五、太阳辐射五、太阳辐射太阳辐射由三部分组成：太阳辐射由三部分组成：短短波波紫紫外外辐辐射射、可可见见光光（380nm760nm380nm760nm）和和长长波波红红外外辐射。辐射。太太阳阳辐辐射射中中具具有有正正面面生生物物学学效效应应的的辐辐射射是是波波长长短短于于1000nm1000nm的的红红外外辐辐射射和和可可见见光光辐辐射射，短短波波紫紫外外辐辐射射一一般般具有负面生物学效应。具有负面生物学效应。第三节第三节 其他不利环境因子对微生物的影响其他不利环境因子对微生物的影响一、紫外辐射和电离辐射对微生物的影响一、紫外辐射和电离辐射对微生物的影响二、超声波对微生物的影响二、超声波对微生物的影响三、重金属对微生物的影响三、重金属对微生物的影响四、极端温度对微生物的影响四、极端温度对微生物的影响五、极端五、极端pHpH对微生物的影响对微生物的影响六、干燥对微生物的影响六、干燥对微生物的影响七、若干有机物对微生物的影响七、若干有机物对微生物的影响八、抗生素对微生物的影响八、抗生素对微生物的影响一、紫外辐射和电离辐射对微生物的影响一、紫外辐射和电离辐射对微生物的影响紫紫外外辐辐射射的的波波长长为为200390nm200390nm，以以波波长长260nm260nm的的紫紫外外辐辐射杀菌力最强。射杀菌力最强。紫紫外外辐辐射射对对微微生生物物的的致致死死作作用用是是由由于于微微生生物物细细胞胞中中的的核核酸酸、嘌嘌呤呤、嘧嘧啶啶及及蛋蛋白白质质对对紫紫外外辐辐射射有有特特别别强强的的吸吸收收能能力力。紫紫外外辐辐射射能能引引起起DNADNA链链上上两两个个邻邻近近的的胸胸腺腺嘧嘧啶啶分分子子形形成成胸胸腺腺嘧嘧啶啶二二聚聚体体（T=TT=T），致致使使DNADNA不不能能复复制制，导致微生物死亡。导致微生物死亡。光复活与暗复活：复活与暗复活：光光复复活活：把把经经紫紫外外辐辐射射照照射射的的微微生生物物立立刻刻暴暴露露于于蓝蓝色色可可见见光光下下部部分分受受损损细细胞胞可可恢恢复复活活力力。光光复复活活现现象象最最早早由由A A Kelner Kelner（19491949年年）在在StreptomycesgriseusStreptomycesgriseus（灰灰色色链链霉霉菌菌）中中发发现现的的。后来在许多微生物中都得到证实。后来在许多微生物中都得到证实。暗暗复复活活：微微生生物物细细胞胞在在黑黑暗暗条条件件下下进进行行的的DNADNA链链修修复复，此此修复作用与光全然无关。修复作用与光全然无关。由由于于微微生生物物的的DNADNA具具有有修修复复作作用用，所所以以只只有有当当某某一一剂剂量量的的紫紫外外辐辐射射对对DNADNA的的损损伤伤力力大大大大超超过过修修复复酶酶对对DNADNA损损伤伤的的修修复复力时，才导致微生物的死亡。力时，才导致微生物的死亡。紫外线在科研、生产、医学和日常生活中的应用紫外线在科研、生产、医学和日常生活中的应用一、空气消毒；一、空气消毒；二、表面消毒；二、表面消毒；三、诱变育种。三、诱变育种。电离辐射对微生物的影响电离辐射对微生物的影响 XX射射线线和和 射射线线是是波波长长极极短短的的高高能能电电磁磁波波，具具有有很很强的穿透力，能使被照射物体产生电离作用。强的穿透力，能使被照射物体产生电离作用。XX射射线线和和 射射线线对对微微生生物物的的影影响响表表现现为为：低低剂剂量量照照射射有有促促进进微微生生物物生生长长的的作作用用，或或引引起起微微生生物物发发生生变变异异；高剂量照射对微生物有致死作用。高剂量照射对微生物有致死作用。利利用用XX射射线线和和 射射线线诱诱导导微微生生物物变变异异，筛筛选选优优良良菌菌种。种。二、超声波对微生物的影响二、超声波对微生物的影响超声波是频率超过超声波是频率超过20000Hz20000Hz、不能引起人耳听觉的声波。、不能引起人耳听觉的声波。超声波对微生物具有强烈的破坏作用。超声波对微生物具有强烈的破坏作用。三、重金属对微生物的影响三、重金属对微生物的影响重金属重金属HgHg、AgAg、CuCu、PbPb及其化合物能与酶的及其化合物能与酶的SHSH基结基结合，使酶失去活性；或与菌体蛋白结合，使之变性或沉合，使酶失去活性；或与菌体蛋白结合，使之变性或沉淀。因而可有效的杀菌和防腐。淀。因而可有效的杀菌和防腐。高温灭菌高温灭菌多数细菌，酵母菌和霉菌的营养细胞和病毒在多数细菌，酵母菌和霉菌的营养细胞和病毒在50-65 10 50-65 10 minmin可以致死；可以致死；一般噬菌体一般噬菌体656580 80 致死；致死；放线菌霉菌的孢子比营养细胞抗热性强，放线菌霉菌的孢子比营养细胞抗热性强，767680 80 10min10min可以杀死可以杀死 ；细菌芽孢，在细菌芽孢，在100 100 下下20min20min才能致死；才能致死；嗜热脂肪芽孢杆菌可在嗜热脂肪芽孢杆菌可在80 80 条件下生活，在条件下生活，在120 120 ，12min12min才能；才能；同种微生物老龄菌比幼菌耐热同种微生物老龄菌比幼菌耐热。四、极端温度对微生物的影响四、极端温度对微生物的影响超超高高温温（微微生生物物最最高高生生长长温温度度以以上上的的温温度度）可可使使微微生生物物细细胞胞的的蛋蛋白白质质凝凝固固变变性性、破破坏坏细细胞胞质质膜膜的的结结构构，对对微生物有致死作用。微生物有致死作用。利利用用超超高高温温对对微微生生物物有有致致死死作作用用，可可采采取取高高温温杀杀菌菌。其其杀杀菌菌效效果果与与微微生生物物的的种种类类、数数量量、生生理理状状态态、芽芽孢孢有无、菌体含水量及有无、菌体含水量及pHpH值有关。值有关。五、极端五、极端pHpH对微生物的影响对微生物的影响 过高或过低的过高或过低的pHpH对微生物生长繁殖都不利，表现在：对微生物生长繁殖都不利，表现在：（1 1）过低的）过低的pHpH会引起微生物表面电荷的改变；会引起微生物表面电荷的改变；（2 2）极极端端的的pHpH可可影影响响培培养养基基中中有有机机化化合合物物的的离离子子化化作用，间接影响微生物。作用，间接影响微生物。（3 3）极极端端的的pHpH使使微微生生物物细细胞胞内内的的酶酶活活性性降降低低，影影响响细胞内正常生化反应的进行。细胞内正常生化反应的进行。（4 4）极端的）极端的pHpH降低微生物对高温的抵抗力。降低微生物对高温的抵抗力。六、干燥对微生物的影响六、干燥对微生物的影响 干干燥燥使使微微生生物物细细胞胞的的代代谢谢处处于于停停滞滞状状态态。在在干干燥燥的的条条件件下下，细细菌菌的的芽芽孢孢、藻藻类类和和真真菌菌的的孢孢子子及及原原生生动动物物的胞可一直呈休眠状态长期存活。的胞可一直呈休眠状态长期存活。可利用干燥来保藏菌种。可利用干燥来保藏菌种。七、若干有机物对微生物的影响七、若干有机物对微生物的影响一、醇一、醇以体积分数为以体积分数为70%70%的乙醇杀菌力最强。的乙醇杀菌力最强。二、甲醛二、甲醛质量浓度为质量浓度为370370400g/L400g/L的甲醛水溶液（即福尔马林）是常的甲醛水溶液（即福尔马林）是常用的杀菌剂。用的杀菌剂。三、表面活性剂三、表面活性剂包括酚、新洁尔乐（季胺盐）、合成洗涤剂、染料等。包括酚、新洁尔乐（季胺盐）、合成洗涤剂、染料等。八、抗生素对微生物的影响八、抗生素对微生物的影响抗抗生生素素是是微微生生物物在在代代谢谢过过程程中中产产生生的的能能杀杀死死或或抑抑制制其其它它微微生生物物生生长长的的化化学学物物质质。如如青青霉霉素素、氯氯霉霉素素、金金霉霉素素、土土霉霉素、四环素等。抗生素有广谱抗生素和狭谱抗生素之分。素、四环素等。抗生素有广谱抗生素和狭谱抗生素之分。抗生素对微生物的影响表现在：抗生素对微生物的影响表现在：（1 1）抑制微生物细胞壁的合成；）抑制微生物细胞壁的合成；（2 2）破坏微生物的细胞质膜；）破坏微生物的细胞质膜；（3 3）抑制蛋白质的合成；）抑制蛋白质的合成；（4 4）干扰核酸的合成。）干扰核酸的合成。英国科学家英国科学家A.FlemingA.Fleming爵士发现青霉素爵士发现青霉素第四节第四节 微生物与微生物之间的关系微生物与微生物之间的关系一、竞争关系一、竞争关系二、原始合作关系二、原始合作关系三、共生关系三、共生关系四、偏害关系四、偏害关系五、捕食关系五、捕食关系六、寄生关系六、寄生关系一、竞争关系一、竞争关系物种1物种2时间数量竞竞争争关关系系是是指指不不同同的的微微生生物物种种群群在在同同一一环环境境中中，对对食食物物等等营营养养、溶溶解解氧氧、空空间间和和其其它它共共同同要要求求的的物物质质互互相相竞竞争争，通通过过产产生生某某些些代代谢谢产产物物或或改改变变环环境境条条件件，能能抑抑制制其其它它微微生生物物的的生生长长繁繁殖殖，或或毒毒害害杀杀死死其其它它微微生物，互相受到不利的影响。生物，互相受到不利的影响。二、原始合作关系二、原始合作关系原原始始合合作作关关系系（或或互互生生关关系系）是是指指两两种种可可以以单单独独生生活活的的生生物物共共存存于于同同一一环环境境中中，相相互互提提供供营营养养及及其其它它生生活活条条件件，双双方方互互为为有有利利，当当两两者者分分开开时时各各自自可可单单独独生生存。存。互生关系在自然界中普遍存在。互生关系在自然界中普遍存在。三、共生关系三、共生关系物种1物种2时间数量共共生生关关系系是是指指两两种种不不能能单单独独生生活活的的微微生生物物共共同同生生活活于于同同一一环环境境中中，各各自自执执行行优优势势的的胜胜利利功功能能，在在营营养养上上互互为为有有利利，组组成成共共生生体体，生生理理上上相相互互分分工工，组组织织上上形形成成了新的结构，彼此分离各自就不能很好地生活。了新的结构，彼此分离各自就不能很好地生活。如地衣是藻类与真菌形成的共生体。如地衣是藻类与真菌形成的共生体。地衣地衣组成：真菌（子囊菌，担子菌）单细胞藻类（绿藻，组成：真菌（子囊菌，担子菌）单细胞藻类（绿藻，蓝藻）共生组成一种植物体；蓝藻）共生组成一种植物体；结构：有些种地衣真菌无规律地缠绕藻类细胞，另一结构：有些种地衣真菌无规律地缠绕藻类细胞，另一些种地衣真菌与藻类形成一定层排列。当地衣繁殖些种地衣真菌与藻类形成一定层排列。当地衣繁殖 了了解情时，表面生出珠状粉芽。其中含有少量藻