第四章 微生物的生活條件(共14頁(yè))

1、PAGE PAGE 15微生物生理(shngl)生化(shn hu)授課(shuk)教師 胡 小 兵授課班級(jí) 市政工程09級(jí) 院 系 建工學(xué)院環(huán)境工程系 第四章 環(huán)境因素對(duì)微生物的影響(yngxing)一、溫度(wnd)表3-3 微生物的生長(zhǎng)(shngzhng)溫度類(lèi)型微生物類(lèi)型生長(zhǎng)溫度范圍分布的主要處所最低最適最高低溫型專(zhuān)性嗜冷- 125- 1515-20兩極地區(qū)兼性嗜冷-5-010-202530海水及冷藏食品上中溫型室溫10-2020-3540- 45腐生菌體溫35-40寄生菌高溫型25-4550- 6070-95溫泉、堆肥堆、熱水加熱器等一般來(lái)說(shuō)無(wú)芽孢的細(xì)菌在水中加熱到100迅速死亡。高

2、溫殺菌的機(jī)理蛋白質(zhì)、核酸變性；細(xì)胞膜溶解；細(xì)胞膜中的脂類(lèi)在高溫作用下溶解，“失血過(guò)多”。（二）影響高溫殺菌的因素細(xì)菌種類(lèi)、含水量（含水量高更容易被殺死）、芽孢有無(wú)、以及濕熱或干熱。細(xì)菌種類(lèi)，如：種類(lèi)水生細(xì)菌腸道細(xì)菌溫泉細(xì)菌致死溫度25-3045-5080-100以上含水量4）濕熱(sh r)與干熱 濕熱(sh r) 水蒸汽：121 20-30min; 干熱(n r) 熱空氣：160-170 2h 滅菌。為什么滅菌時(shí)，“濕熱溫度低時(shí)間短”？保水（熱空氣蒸發(fā)蛋白質(zhì)水分）；蒸汽冷凝放熱；凝水熱傳導(dǎo)能力強(qiáng)于空氣；（三）適宜溫度理由：1）酶的活性根據(jù)細(xì)菌適宜溫度的不同，可將細(xì)菌分為四大類(lèi)，嗜冷菌、嗜中溫

3、菌、嗜熱菌及嗜超熱菌。不同(b tn)耐溫細(xì)菌的生長(zhǎng)適宜溫度。圖 不同耐溫細(xì)菌的適宜生長(zhǎng)溫度廢水中的細(xì)菌(xjn)一般都是嗜中溫菌，最適溫度多在30左右(zuyu)，嗜冷菌和嗜熱菌占少數(shù)。（四）低溫細(xì)胞結(jié)凍最適溫度下限，進(jìn)入休眠狀態(tài)。酶活性降低，導(dǎo)致代謝、遺傳普遍停滯.。提問(wèn)：嗜冷細(xì)菌的秘密武器是什么？ 具備低溫活性酶; 細(xì)胞質(zhì)膜含有大量的不飽和脂肪酸，在低溫下能保持半流動(dòng)性，使之能有效地集中必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。低溫下冷藏的食物變質(zhì)嗜冷細(xì)菌（或霉菌）的最適宜溫度在515之間。二、pH的影響(yngxing)大多數(shù)細(xì)菌(xjn)最適環(huán)境pH為68，可生存(shngcn)的pH范圍在410之間。細(xì)胞內(nèi)

4、部由于細(xì)胞膜的屏蔽作用、磷酸鹽緩沖及細(xì)菌能動(dòng)的調(diào)節(jié)，pH一般都保持中性，環(huán)境的pH難以影響細(xì)胞內(nèi)的pH變化。提問(wèn)：外界的pH變化如何對(duì)細(xì)菌產(chǎn)生影響？1. 影響細(xì)胞膜蛋白及胞外水解酶的活性，從而影響營(yíng)養(yǎng)物的正常吸收與轉(zhuǎn)運(yùn)2.影響營(yíng)養(yǎng)物的解離與吸收，主要影響一些極性營(yíng)養(yǎng)物如脂肪酸、氨基酸。以乙酸的吸收為例，某些細(xì)菌，例如氧化鐵硫桿菌和其他極端嗜酸茵，需在酸性環(huán)境中生活，其最適pH為3，在pH為15時(shí)仍可生活。各種工業(yè)廢水通常設(shè)前調(diào)節(jié)池，維持曝氣池pH7左右。事實(shí)上，凈化污(廢)水的微生物適應(yīng)pH變化的能力比較強(qiáng)，pH在6585均可不加調(diào)節(jié)。三、氧化還原電位（ORP) 什么是氧化還原電位？某物質(zhì)與氫

5、電極構(gòu)成原電池時(shí)的電壓高低,反映物質(zhì)氧化性強(qiáng)弱。Fe3+/Fe2+ 的氧化(ynghu)還原電位為+0.771。通常如何測(cè)定(cdng)水樣的氧化還原電位？pH測(cè)定儀mv檔，其中一個(gè)惰性的鉑絲電極與一個(gè)參比電極（如甘汞(n n)電極）。好氧活性污泥法：控制在200600mV是正常的。提問(wèn)：過(guò)低過(guò)高如何調(diào)節(jié)？改變曝氣力度。厭氧污泥或污水處理系統(tǒng)應(yīng)控制在在100200mV過(guò)高，將不利于厭氧細(xì)菌的生長(zhǎng)，應(yīng)改進(jìn)工藝降低水中溶解氧量。四、干燥細(xì)菌基本上是生活在水中的生物。問(wèn)題：環(huán)境中過(guò)于干燥細(xì)菌如何生存？（在不受熱和其它外界因素干擾下）干燥細(xì)胞將處于長(zhǎng)期休眠狀態(tài)。1）用干燥法防止食物腐?。?xì)菌滋生），如

6、方便面、干果、肉干、葡萄干等。2）干燥法來(lái)保存細(xì)菌，如將細(xì)菌放置在干燥的沙土中可以長(zhǎng)期保存。一旦提供潮氣則會(huì)很快復(fù)活。五滲透壓 是不同溶液被半透膜隔離開(kāi)時(shí)，由于膜半透性及兩側(cè)水分子濃度差異形成的水壓 。1、衡量方法：通常以一定濃度溶液與純水間形成的滲透壓作為該溶液的滲透壓 2、問(wèn)題：水將從 滲透壓一方流向 滲透壓的一方？ 低、高3、滲透壓可影響細(xì)菌生存：1）相同滲透壓溶液中，細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)水含量穩(wěn)定，細(xì)菌生活得最好。2）等滲透壓溶液(rngy)0.85的食鹽(shyn)(NaCl)溶液(rngy)（生理鹽水）。常作為細(xì)菌稀釋分離的稀釋液。3)高滲透壓溶液中,細(xì)菌會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？質(zhì)壁分離、防腐（細(xì)菌

7、滋生），如用530%的鹽水腌咸菜、咸魚(yú)，用6080%的糖溶液做蜜餞等。4）低滲透壓溶液，如純水，細(xì)菌于其中會(huì)如何？外界大量水流入細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)，細(xì)胞膨脹，甚至破裂。綜合以上幾點(diǎn)，在微生物實(shí)驗(yàn)室中稀釋菌液，應(yīng)該用生理鹽水（0.85%）(除非稀釋后馬上就用的可以用無(wú)菌的蒸餾水。)六光線(xiàn) 1.陽(yáng)光通常細(xì)菌在陰暗環(huán)境中能夠更好的生長(zhǎng)？紫外線(xiàn)（波長(zhǎng)0.1400nm）, 紫外線(xiàn)波長(zhǎng)在260nm左右者殺菌力最強(qiáng),一般細(xì)菌在紫外線(xiàn)下照射5min即能被殺死，芽孢則需10min。殺菌機(jī)理:蛋白質(zhì)和核酸變性.2.燈光，殺菌的光源254nm的紫外光。缺點(diǎn)穿透性很弱甚至于不能透過(guò)普通玻璃，因此只作為容器的表面殺菌，或無(wú)菌室

8、中的空氣殺菌。3X-射線(xiàn)、射線(xiàn)(不帶電)來(lái)源(liyun) 銥, X-射線(xiàn)(shxin)10-30.1nm，鈷、鐳, 射線(xiàn)(shxin)10-6nm 特點(diǎn)高能量，穿透力強(qiáng)。已經(jīng)開(kāi)始被用于油田注水殺細(xì)菌(腐蝕性細(xì)菌)。殺菌機(jī)理高能量激發(fā)水分解產(chǎn)生O自由基或H2O2等強(qiáng)氧化劑； 優(yōu)缺點(diǎn)一次性投資較大，但使用時(shí)成本較低，殺菌效果穩(wěn)定。七.超聲波超聲波超過(guò)人的聽(tīng)覺(jué)能力上限20千Hz（波長(zhǎng)小于1.6cm）的聲波。幾乎所有的細(xì)菌體都能被超聲波所破壞，但敏感程度各有不同。 超聲波的殺菌機(jī)理：細(xì)胞內(nèi)含物凝膠化，溶液產(chǎn)生空腔壓力變化，小氣泡猛烈撞擊細(xì)菌，破裂，原生質(zhì)溢出死亡。桿菌易受破壞，病毒較難被破壞。八化學(xué)

9、藥劑指對(duì)細(xì)菌有抑制作用的藥劑（對(duì)細(xì)菌生長(zhǎng)有利的藥劑被歸于營(yíng)養(yǎng)物）一）無(wú)機(jī)藥劑1、重金屬，與酶的SH結(jié)合，使酶變性。低濃度時(shí)可作為細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)物，高濃度則對(duì)細(xì)菌產(chǎn)生抑制。硫酸銅對(duì)真菌和藻類(lèi)的殺傷力比細(xì)菌強(qiáng)。常用硫酸銅與石灰配制成的波爾多液，在農(nóng)業(yè)上可用以防治某些植物病毒。在遠(yuǎn)距離取水樣作檢測(cè)(jin c)時(shí)，一般1L混合液中加10ml質(zhì)量(zhling)濃度為1gL的硫酸銅，原因(yunyn)何在？抑制攜帶過(guò)程中微生物的呼吸，盡量保持水質(zhì)不變。2、氧化劑與酸堿氧化細(xì)胞膜穿孔01的高錳酸鉀溶液常用于消毒公用茶具和水果、皮膚。漂白粉、液氯、臭氧、三氯異氰尿酸，常用于飲水或游泳池水的消毒。醋酸、石灰乳（

10、生石灰：水1： 48 可有效地消毒糞便和其它排泄物）二）有機(jī)藥劑（一）醇（中效）對(duì)人：輕脫水、損害胃粘膜； 重神經(jīng)抑制呼吸、心跳衰竭；1、乙醇體積分?jǐn)?shù)為7080的乙醇?xì)⒕ψ顝?qiáng)。乙醇濃度過(guò)低或過(guò)純殺菌力差；過(guò)純殺菌差？革蘭氏染色（95乙醇脫色）可使細(xì)胞表面迅速失水，表面蛋白質(zhì)沉淀變性形成一層致密薄膜，阻止乙醇分子進(jìn)入菌體內(nèi)，故殺菌差。2、甲醇(ji chn)甲醇(ji chn)殺菌力差，不宜(by)作殺菌劑。在廢水生物反硝化脫氮處理工藝中，缺碳源時(shí)常用甲醇作碳源。對(duì)人有毒。1）甲醇作用于神經(jīng)系統(tǒng)，有明顯的麻醉作用，可引起腦水腫。2）易引起視神經(jīng)萎縮，導(dǎo)致雙目失明。3）在體內(nèi)抑制某些氧化酶系統(tǒng)，

11、抑制糖的分解，造成乳酸和其他有機(jī)酸積聚，引起酸中毒。3、其它醇丙醇、丁醇及其他高級(jí)醇的殺菌力均比乙醇強(qiáng)，但由于不溶于水，不作殺菌劑。（二）甲醛（高效）甲醛是氣體，質(zhì)量濃度為370400gL的甲醛水溶液稱(chēng)為福爾馬林，很有效的殺菌劑，是動(dòng)物標(biāo)本的防腐劑。（三）表面活性劑中介改變油與水的親和力，溶解改變細(xì)胞膜通透性，“失血”（“公關(guān)”糖衣炮彈）1）酚類(lèi)低濃度時(shí)是微生物的營(yíng)養(yǎng)源。10gL的苯酚溶液在20min內(nèi)可殺死細(xì)菌；3050gL的石炭酸溶液幾分鐘可殺死細(xì)菌。甲酚的殺菌力比其他酚強(qiáng)幾倍，難溶于水，易與皂液或堿液形成乳濁液，叫來(lái)蘇水。醫(yī)院中常用。2）合成洗滌劑陽(yáng)離子型洗滌劑（有機(jī)銨鹽）殺菌力強(qiáng)。非離

12、子型的洗滌劑沒(méi)有殺菌力。 目前使用(shyng)的主要是陰離子型（烷基鈉鉀鹽）的LAS(直鏈烷基苯磺酸鈉)合成洗滌劑，它可被微生物降解(jin ji)。3）染料(rnlio)，共同特征是具有共軛雙鍵（C=N），對(duì)可見(jiàn)光具有選擇吸光性 ，細(xì)菌蛋白質(zhì)抑制劑，紫藥水就是1濃度的結(jié)晶紫溶液（可致癌）。4）抗生素廣譜氯霉素、金霉素、土霉素和四環(huán)素；狹譜青霉素只能殺死或抑制革蘭氏陽(yáng)性菌，多粘菌素只能殺死革蘭氏陰性菌，叫狹譜抗生素?？股貙?duì)微生物的影響有以下四方面：抑制細(xì)胞壁形成青霉素抑制革蘭氏陽(yáng)性菌肽聚糖的合成，進(jìn)而阻礙細(xì)胞壁合成；菌體內(nèi)部不斷由于物質(zhì)合成膨大，細(xì)胞壁不生長(zhǎng)，菌體脹破。青霉素對(duì)人體有害嗎？

13、為什么？本身沒(méi)有。人和動(dòng)物的細(xì)胞不具細(xì)胞壁，不含肽聚糖，所以不受青霉素的損害。破壞微生物的細(xì)胞膜多粘菌素的游離氨基與革蘭氏陰性菌細(xì)胞質(zhì)膜中的磷酸根(P043)結(jié)合，損傷其細(xì)胞質(zhì)膜。抑制蛋白質(zhì)合成氯霉素、金霉素、土霉素、四環(huán)素、鏈霉素、卡那霉素、新霉素、慶大霉素、嘌呤霉素及春日霉素等都能與核糖體蛋白結(jié)合，抑制微生物蛋白質(zhì)合成。同時(shí)，上述廣譜抗生素能與酶組分(zfn)中的金屬離子結(jié)合，抑制酶的活性。干擾(gnro)核酸的合成爭(zhēng)光(zhng gung)霉素(即博來(lái)霉素)、絲裂霉素(自力霉素)、放線(xiàn)菌素D(更生霉素)與DNA結(jié)合，干擾DNA復(fù)制。各種抗生素發(fā)酵廠(chǎng)的廢水分別含有一定濃度的、相應(yīng)的抗生素，

14、造成在廢水生物處理初期的處理效果不好，經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的馴化期后，活性污泥中的微生物逐漸適應(yīng)了各種抗生素，進(jìn)而降解抗生素，從而廢水得到凈化。問(wèn) 題：鑒別培養(yǎng)基的原理是什么，選擇性培養(yǎng)基有哪些制備方法? 在培養(yǎng)基中加入某種特殊的化學(xué)物質(zhì)，某種微生物在培養(yǎng)基中生長(zhǎng)后能產(chǎn)生某種代謝產(chǎn)物，而這種代謝產(chǎn)物可以與培養(yǎng)基中的特殊化學(xué)物質(zhì)發(fā)生特定的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生明顯的特征性變化，根據(jù)這種特征性變化，可將該種微生物與其他微生物區(qū)分開(kāi)來(lái)。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收和運(yùn)輸有哪幾種途徑？單純擴(kuò)散，促進(jìn)擴(kuò)散，主動(dòng)運(yùn)輸，基團(tuán)移位，膜泡運(yùn)輸。細(xì)菌的呼吸類(lèi)型(lixng)有哪四種？根據(jù)細(xì)菌對(duì)氧的需要不同，主要分為四類(lèi)：(1)專(zhuān)性需氧菌：如

15、結(jié)核桿菌;(2)專(zhuān)性厭氧菌：如破傷風(fēng)桿菌;(3)兼性厭氧菌：在有氧或無(wú)氧或無(wú)氧環(huán)境(hunjng)中均能生長(zhǎng)，但以有氧時(shí)生長(zhǎng)較好，大多數(shù)病原菌屬此類(lèi);(4)微需氧菌：如空腸彎曲菌，宜在低氧壓下生長(zhǎng)，氧壓增高對(duì)其有抑制作用。一般細(xì)菌在代謝中需少量的CO2，以提供細(xì)菌合成核酸中的嘌呤、嘧啶等?；茏责B(yǎng)(z yn)菌的呼吸類(lèi)型是什么？有氧呼吸。分子內(nèi)、分子外無(wú)氧呼吸分別指什么呼吸？ 分子內(nèi)無(wú)氧呼吸：發(fā)酵。分子外無(wú)氧呼吸：無(wú)氧呼吸。反硝化菌呼吸類(lèi)型是什么? 還原產(chǎn)物是什么?無(wú)氧呼吸，還原產(chǎn)物：二氧化碳，氮?dú)?，水，能量。硫酸鹽還原菌(SRB) 還原產(chǎn)物是什么?有何利弊?去除廢水中的重金屬鹽。為什么水處理

16、中都是先異養(yǎng)菌脫碳再由自養(yǎng)菌脫氨?自養(yǎng)菌反馴化，利用有機(jī)物，不再利用氨氮。有機(jī)物為主時(shí)，自養(yǎng)菌競(jìng)爭(zhēng)不過(guò)異養(yǎng)菌。異養(yǎng)菌分解蛋白質(zhì)等產(chǎn)生的氨再被自養(yǎng)菌利用，異養(yǎng)菌分解有機(jī)物產(chǎn)生碳酸鹽作為自養(yǎng)菌碳源。為什么熱蒸汽滅菌比干熱滅菌溫度低、時(shí)間短？保水（熱空氣蒸發(fā)蛋白質(zhì)水分）；蒸汽冷凝放熱；凝水熱傳導(dǎo)能力強(qiáng)于空氣；水分子比空氣分子更容易通過(guò)細(xì)胞膜。嗜中溫細(xì)菌的最適溫度是多少？30左右。低溫、干燥時(shí)細(xì)菌處于什么狀態(tài)？休眠狀態(tài)，酶活性降低，導(dǎo)致代謝、遺傳普遍停滯。外界的pH變化如何影響細(xì)菌？1. 影響細(xì)胞膜蛋白及胞外水解酶的活性，從而影響營(yíng)養(yǎng)物的正常(zhngchng)吸收與轉(zhuǎn)運(yùn)2.影響營(yíng)養(yǎng)物的解離(ji l)與吸收，主要(zhyo)影響一些極性營(yíng)養(yǎng)物如脂肪酸、氨基酸。為什么濃鹽水可以保藏食物？在高滲透壓的情況下，細(xì)胞內(nèi)部的水會(huì)流到細(xì)胞外。這種情況下，細(xì)胞內(nèi)不適于微生物繁殖，食物就不會(huì)腐敗變質(zhì)了。青霉素對(duì)人體有害嗎？為什么？本身沒(méi)有。人和動(dòng)物的細(xì)胞不具細(xì)胞壁，不含肽聚糖，所以不受青霉素的損害酶的結(jié)構(gòu)如何，有何特點(diǎn)？微生物分解代謝主要途徑是什么，各類(lèi)代謝是通過(guò)什么方式聯(lián)系起來(lái)？三羧酸循環(huán)。