《環(huán)境工程微生物學(xué)》環(huán)境因素對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響

1、環(huán)境因素對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響一般來說無芽孢的細(xì)菌在水中加熱到100迅速死亡。（一）高溫殺菌的機(jī)理提問：？1）蛋白質(zhì)、核酸變性2）細(xì)胞膜溶解細(xì)胞膜中的脂類在高溫作用下溶解，“失血過多”一、溫度的影響1.高溫的影響（二）影響高溫殺菌的因素細(xì)菌的種類、含水量、芽孢有無、以及濕熱或干熱 1）細(xì)菌種類如2）含水量細(xì)菌細(xì)胞含水量高的更容易被殺死。？蛋白質(zhì)的凝固溫度（）蛋白質(zhì)含水量分子層次現(xiàn)象蛋白質(zhì)的凝固溫度與含水量有關(guān)。水是熱的良導(dǎo)體3）芽孢不同芽孢菌高溫耐受能力比較表4）濕熱與干熱 濕熱水蒸汽 干熱 熱空氣 蒸汽滅菌鍋烘箱121 2030min160170 2h滅菌濕熱滅菌溫度低時(shí)間短提問：？保水（熱空氣

2、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；2.適宜溫度提問：為什么會(huì)存在適宜溫度？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，嗜冷菌嗜中溫菌嗜熱菌嗜超熱菌。不同耐溫細(xì)菌的生長(zhǎng)適宜溫度廢水中的細(xì)菌一般都是嗜中溫菌，最適溫度 多在30左右，嗜冷菌和嗜熱菌占少數(shù)。3低溫低溫細(xì)胞結(jié)凍最適溫度下限進(jìn)入休眠狀態(tài)提問：？酶活性降低，導(dǎo)致代謝、遺傳普遍停滯；冰渣導(dǎo)致細(xì)胞膜破裂，失“血”過多膜細(xì)胞流動(dòng)性變差 。一旦獲得適宜溫度，即可恢復(fù)活性提問：細(xì)胞內(nèi)外凍結(jié)易導(dǎo)致死亡，原因何在？嗜中溫菌（耐冷喜溫）一般在5以下處于休眠狀態(tài)，因此通常實(shí)驗(yàn)室用冰箱的4冷藏溫度保藏細(xì)菌或甘油、石蠟冷凍保存 菌種

3、？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。 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)。提問：嗜冷細(xì)菌的秘密武器是什么？二、pH的影響大多數(shù)細(xì)菌最適環(huán)境pH為68，可生存的pH范圍在410之間。研究表明細(xì)胞內(nèi)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：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細(xì)菌表面帶有

4、電荷，如“”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6.58.5均可不加調(diào)節(jié)。三、氧化還原電位（ORP)提問：什么是氧化還原電位？某物質(zhì)與氫電極構(gòu)成原電池時(shí)的電壓高低,反映物質(zhì)氧化性強(qiáng)弱。提問：pH7.0，30條件下飽和Fe3+溶液中測(cè)得的電壓值為0.771,該值代表什么？Fe3+/Fe2+ 的氧化還原電位為+0.771通常如何測(cè)定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（如甘汞電極）

5、提問：影響水樣氧化還原電位的因素有哪些？氧化性物質(zhì)（主要是氧氣濃度）與還原性物質(zhì)（有機(jī)物、H2S等）的含量好氧活性污泥法控制在200600mV是正常的提問：過低過高如何調(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。應(yīng)用四、干燥細(xì)菌基本上是生活在水中的生物。提問：環(huán)境中過于干燥細(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)用干燥法防止食物腐敗（細(xì)菌滋生）如方便面、干果、肉干、葡萄干等。用干燥法來保存細(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。10%NaCl NaC

6、l半透性水分子自由通過，其余分子擴(kuò)散速度受限五滲透壓 是不同溶液被半透膜隔離開時(shí)，由于膜半透性及兩側(cè)水分子濃度差異形成的水壓 。有半透膜左水分子凈通量0 右側(cè)液位，直至平衡沒有半透膜液位不變，鹽擴(kuò)散V水?dāng)U散V 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 提問：水將從 滲透壓一方流向 滲透壓的一方？低、高滲透壓可影響細(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。等滲透壓溶液0.85的食鹽(NaCl)溶液（生理鹽水）。常作為進(jìn)行細(xì)菌稀釋分離的稀釋液。2.高滲透壓溶液中提問：哪些是高滲透壓溶液？細(xì)菌會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？濃溶液；質(zhì)壁分離反用之防腐（細(xì)菌滋生）如

7、用530%的鹽水腌咸菜、咸魚，用6080%的糖溶液做蜜餞等。海洋對(duì)各種病原菌（淡水菌）的殺滅高含鹽廢水（如油田采出水）難于生物處理的原因 提問：如何解決？沖稀;防垢劑;細(xì)菌基因改造；3.低滲透壓溶液提問：細(xì)菌于其中會(huì)如何？如純水外界大量水流入細(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菌的蒸餾水。)六光線 1.陽光提問：通常細(xì)菌在陰暗環(huán)境中能夠更好的生長(zhǎng)，原因？包括陽光和燈光紫外線（波長(zhǎng)0.1400nm）一般細(xì)菌在紫外線下照射5min即能被殺死，芽孢則需10min。紫外線波長(zhǎng)在260nm左右者殺菌力最強(qiáng)提問

8、：殺菌機(jī)理？蛋白質(zhì)和核酸變性（一）紫外燈(低壓水銀燈)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普通玻璃，因此只作為容器的表面殺菌，或無菌室中的空氣殺菌。實(shí)驗(yàn)室使用 （二）X-射線、射線(不帶電)來源銥, X-射線10-30.1nm 鈷、鐳, 射線10-6nm 特點(diǎn)高能量，穿透力強(qiáng)已經(jīng)開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 射線 射線 射線穿不透七.超聲波提問：超聲波？超過人的聽覺能力上限20千Hz（波長(zhǎng)小于1.6cm)的聲波(B超)人工來源振動(dòng)頭幾乎所有的

9、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（或細(xì)胞破碎）的機(jī)理？八化學(xué)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）1.無機(jī)藥劑（一）重金屬提問：機(jī)理？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。 1）銅 硫酸銅對(duì)真菌和藻類的殺傷力比細(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。提問：在遠(yuǎn)距離取水樣作檢測(cè)時(shí)，一般1L混合液中加10ml質(zhì)量濃度為1gL的硫酸銅，原因何在？抑制攜帶過程中微生物的呼吸，盡量保持水質(zhì)不變。（二）氧化劑與酸堿提問：機(jī)理？氧化細(xì)胞膜穿孔0.1的高錳酸鉀溶液常用于消毒公用茶具和

10、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（生石灰：水1： 48 可有效地消毒糞便和其它排泄物）2.有機(jī)藥劑（一）醇（中效）提問：機(jī)理？（對(duì)人輕脫水、損害胃粘膜重神經(jīng)抑制呼吸、心跳衰竭）對(duì)微生物脫水劑和脂溶劑 可使蛋白質(zhì)脫水、變性，溶解細(xì)胞質(zhì)膜的脂類物質(zhì)，進(jìn)而殺死微生物機(jī)體。1）乙醇體積分?jǐn)?shù)為7080的乙醇?xì)⒕ψ顝?qiáng)。乙醇濃度過低或過純殺菌力差；提問：過純？差提示：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 甲醇?xì)⒕Σ?，?duì)人有毒，不作殺菌劑。3）其它醇丙醇、丁醇及其他

11、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。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。（二）甲醛（高效）甲醛是氣體，質(zhì)量濃度為370400gL的甲醛水溶液稱為福爾馬林，很有效的殺菌劑，是動(dòng)物標(biāo)本的防腐劑。其蒸氣有強(qiáng)烈的刺激性，有殺菌和抑菌作用?？捎酶栺R林蒸熏、消毒廠房及無菌室，用量為每立方米空間10ml。機(jī)理？甲醛（-C=O）與酶蛋白質(zhì)的氨基(一NH2)結(jié)合而干擾細(xì)菌的代謝機(jī)能。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min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，叫來蘇水。醫(yī)院中

12、常用。殺菌機(jī)理：使蛋白質(zhì)變性、破壞細(xì)胞膜的通透性。（三）酚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）陽離子型洗滌劑（有機(jī)銨鹽新潔爾滅、ABS）殺菌力強(qiáng)。非離子型的洗滌劑沒有殺菌力。（四）表面活性劑目前使用的主要是陰離子型（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。3）染料共同特征是具有共軛雙鍵（C=N），對(duì)可見光具有選擇吸光性 細(xì)菌蛋白質(zhì)抑制劑，與蛋白質(zhì)上的羧酸和核酸上的磷酸基結(jié)合，阻斷細(xì)胞正常的代謝過程。紫藥水就是1濃度的結(jié)晶紫溶液（可致癌）。細(xì)菌單染色（結(jié)晶紫）時(shí)濃度一般在0.15范圍內(nèi)?；钚晕勰辔⑸锝?jīng)長(zhǎng)期馴化，能分解染料，凈化印

13、染廢水。4）抗生素 放線菌和霉菌所產(chǎn)生,能殺死其他微生物或抑制其生長(zhǎng)的物質(zhì)抗生素有廣譜和狹譜之分 提問：什么是廣譜、狹譜？廣普遍氯霉素、金霉素、土霉素和四環(huán)素狹不普遍青霉素只能殺死或抑制革蘭氏陽性菌，多粘菌素只能殺死革蘭氏陰性菌，叫狹譜抗生素。抗生素對(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性菌肽聚糖的合成，進(jìn)而阻礙細(xì)胞壁合成；革蘭氏陰性菌細(xì)胞壁的肽聚糖含量很低，因此只受到部分損傷菌體內(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。提問：青霉素對(duì)人體有害嗎？為什么？本身沒有。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。提問：為什么打青霉素先作皮試？56人會(huì)有嚴(yán)重過敏反應(yīng)（免疫系統(tǒng)自殺行為）破壞微生物的細(xì)胞膜多粘菌素中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)，