微生物的入門導(dǎo)學(xué)

微生物的入門導(dǎo)學(xué)一、微生物和你微生物與人類棲棲相關(guān)。當我們享受酸奶所帶來的爽口的時候，要感謝保加利亞的乳酸菌，當我們享受松軟面包的時候，必須感謝醉母的貢獻，是他產(chǎn)生的氣體，才使得面包有了松軟的孔狀結(jié)構(gòu)。當你患感冒或其他莫些疾病而躺在醫(yī)院的病床上，經(jīng)受痛苦的折磨時，那便是有害的微生物侵蝕了你的身體；當白衣護士給你服用（或注射）抗生素類藥物，使你很快恢復(fù)了健康時，你的感謝微生物給你帶來的福音，因為抗生素是微生物的“奉獻”。然而高劑量的莫種抗生素注入到你的體內(nèi)后，效果甚微或者甚至毫無效果，你可曾想到這也是微生物的惡作劇一病原微生物對藥物產(chǎn)生了抗性。］微生物與人類的關(guān)系的重要性，你怎嗎強調(diào)都不過分，微生物是一把雙刃劍，他們給人類帶來巨大的利益的同時也帶來“殘忍”的破壞。它給人類帶來的利益不僅是享受，而且實際上涉及到人類的生存。面包、奶酪、啤酒、抗生素、疫苗、微生物、酶等重要的產(chǎn)品的生產(chǎn)，同時也是人類生存環(huán)境中必不可缺少的一員，有了他們才使得地球上的物質(zhì)進行循環(huán)，否則地球上的所有的生命將無發(fā)繁衍下去。然而，這把雙刃劍的另一面---微生物的“殘忍”給人類帶來的災(zāi)難有時是毀滅性的。1347年的一場由鼠疫耶森氏菌引起的瘟疫幾乎摧毀了整個歐洲，有1/3的人（約2500萬人）死于這場災(zāi)難，在此后的80年間，這種i

疾病一再的肆虐，實際上消滅了大約認為這場災(zāi)難甚至改變了歐洲的文化疾病一再的肆虐，實際上消滅了大約認為這場災(zāi)難甚至改變了歐洲的文化75%的歐洲人口，一些歷史學(xué)家解放前的鼠疫，其死亡率極其的高。先在的一種新的瘟疫“AIDS”正在全球展開蔓延，癌癥也正威脅著人類的健康和生命。去年的"SAIS',一度肆虐全國，造成的極度恐慌。曾經(jīng)有一名的河南籍的SAIS患者在北京的醫(yī)院救治，因其恐慌其極度的傳染性，而逃離醫(yī)院，政府四處張貼，尋找此人的下落。SAIS的起因目前認為是由于人們吃食野生動物所引起的。后來國家動員全國進行全國性的衛(wèi)生運動。另外以前的從未見過的新的疾?。ㄈ畿妶F病、埃博拉病毒、霍亂O139新型菌、大腸桿菌O157新菌以及瘋牛病等。微生物學(xué)是：研究在一定的條件之下的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理生化、遺傳變異以及微生物的進化、分類、生態(tài)等生命活動規(guī)律極其應(yīng)用的一門學(xué)科。隨著微生物學(xué)的不斷發(fā)展，已經(jīng)形成了基礎(chǔ)的微生物學(xué)和應(yīng)用的微生物學(xué)。微生物的生長：微生物的營養(yǎng)是微生物生理學(xué)的重要領(lǐng)域，主要研究內(nèi)容是闡明營養(yǎng)物質(zhì)在微生物生命活動過程中的生理功能，以及微生物細胞從外界環(huán)境汲取營養(yǎng)物質(zhì)的具體的機制。為了生存，微生物必須從環(huán)境中汲取營養(yǎng)物質(zhì)，通過新陳代謝完成自身新的細胞物質(zhì)或代謝物，并從中獲取生命活動的必須的能量，同時將新陳代謝產(chǎn)生的廢物排除體內(nèi)。那些能夠滿足微生物機體生長、繁殖和完成各種生理活動所需的物2質(zhì)稱為營養(yǎng)物質(zhì)，而微生物獲得和利用營養(yǎng)物質(zhì)的過程稱為營養(yǎng)。營養(yǎng)物質(zhì)是微生物生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，而營養(yǎng)物質(zhì)是微生物維持和延續(xù)其生命形式的一種生理過程。微生物的營養(yǎng)要求一、微生物細胞的化學(xué)組成1.化學(xué)的元素：構(gòu)成微生物細胞壁的物質(zhì)基礎(chǔ)是各種化學(xué)元素。根據(jù)微生物對各種元素需要量的大小，可將他們分為主要元素和微量的元素，主要的元素包括：碳、氫、氧、氮、磷、硫、鉀、鎂、鈣、鐵等，碳、氫、氧、氮、磷、硫、這六種元素占細菌細胞干重的97%,微量的元素包括鋅、鎰、鈉、氯、鋁、鉆、銅、鴇、銀、硼等。各種化學(xué)元素主要以無機物、有機物和水的形式存在于細胞中。有機物主要是蛋白質(zhì)、糖、脂、核酸、維生素以及他們的降解產(chǎn)物和一些代謝等物質(zhì)。其中水是細胞維持正常生命活動所必不可缺少的，一般占細胞重量的70?90%o細胞濕重與干重之差為細胞含水量，常以百分比表示。微生物需要的五種營養(yǎng)物質(zhì)：分別是碳源、氮源、無機鹽、生長因子和水五大類。碳源：糖類、脂類、、蛋白質(zhì)氮源：蛋白質(zhì)及其不同程度的降解產(chǎn)物（月東、肽、氨基酸等）氨鹽、硝酸鹽、分子氮、喋吟、喀陡、月尿、酰氨、匐化物。3營養(yǎng)物質(zhì)進入細胞營養(yǎng)物質(zhì)能否順利的進入細胞的體內(nèi)是維持細胞生長的關(guān)鍵：主要的營養(yǎng)因素有3個：.營養(yǎng)物質(zhì)本身的性質(zhì)。相對的分子質(zhì)量、溶解性、電負性、極性等都影響營養(yǎng)物質(zhì)進入細胞的難易程度。.微生物所處的環(huán)境。溫度通過影響營養(yǎng)物質(zhì)的溶解度、細胞膜的流動性及運輸系統(tǒng)的活動性來影響微生物的吸收能力。.微生物細胞的透過屏障。營養(yǎng)物質(zhì)的運輸：擴散、促進擴散、主動運輸與膜泡運輸。真菌的生長與繁殖一、絲狀真菌的生長繁殖絲狀真菌的生長與繁殖的能力很強。.斷裂繁殖.無性抱子繁殖.有性胞子繁殖環(huán)境對生長的影響及生長的測定生長是微生物同環(huán)境相互作用的結(jié)果。微生物在培養(yǎng)的過程中，環(huán)境的變化會對微生物的生長產(chǎn)生很大的影響。這種的影響通過培養(yǎng)一定時期的生長量變化反映由來，因此生長量的測定成為衡量環(huán)境的一個重要的內(nèi)容。一、影響微生物生長的主要因素有營養(yǎng)物質(zhì)、水的活性、溫度、PH和氧等影響微生物生長的主要因素有營養(yǎng)物質(zhì)、水的活性、溫度、PH和氧。.營養(yǎng)物質(zhì)營養(yǎng)物質(zhì)的不足導(dǎo)致微生物的生長所需要的能量、碳、氮源、無機鹽等成分不足，此時機體一方面降低或停止細胞物質(zhì)的合成，避免能量的消耗，或者通過誘導(dǎo)合成特定的運輸系統(tǒng)，充分的吸收環(huán)境中微量的營養(yǎng)物質(zhì)以維持肌體的生存，另一方面機體對胞內(nèi)奧些非必要的成分或失效成分進行降解以重新利用，這些非必要成分是指胞內(nèi)貯存的物質(zhì)、無意義的蛋白質(zhì)與酶、mRNA等。例如：在氮、碳源缺乏時，機體內(nèi)蛋白質(zhì)降解速率比正常的條件下的細胞增加了7倍，同時減少tRAN的合成和降低DNA復(fù)制的速率，導(dǎo)致生長的停止。.水的活性水是機體中重要的組成成分，，他是一種起者溶劑和運輸介質(zhì)作用的物質(zhì)，參與機體內(nèi)水解、縮合、氧化與還原反應(yīng)的在內(nèi)的整個化學(xué)反應(yīng)，并在維持蛋白質(zhì)等大分子的穩(wěn)定的天然狀態(tài)上起著重要的作用。微生物生長的過程當中，對培養(yǎng)基的Aw有一定的要求，每種微生物的生長都有最合適的aw,高于或低于所要求的Aw值，都會影響培養(yǎng)基的滲透壓的變化而影響微生物的生長速率，微生物不同，生長所需要的最合適Aw值也不同。.溫度根據(jù)微生物生長的最適合溫度不同，可以將微生物分為嗜冷、兼性嗜冷、嗜溫和超嗜熱等五種不同類型。他們都有自己的最低、最適和最高生長溫度范圍。溫度的變化都會對每種生物類型微生物的代謝過程產(chǎn)生影響，通過改變他們生長的速率，以適應(yīng)溫度變化而生存。溫度對微生物的生長影響的具體表現(xiàn)在：1影響酶的活性，微生物的生長過程中所發(fā)生的一系列化學(xué)反應(yīng)絕大多數(shù)是在特定酶催化下完成的，每種酶都有最適的酶促反應(yīng)溫度，溫度變化影響酶促反應(yīng)速率，最終影響細胞物質(zhì)的合成2.影響細胞質(zhì)膜的流動性，溫度高流動性大，有利于物質(zhì)的運輸，溫度低流動性降低，不利于物質(zhì)的運輸，因此溫度的變化影響營養(yǎng)物質(zhì)的吸收與代謝產(chǎn)物的分泌；3影響物質(zhì)的溶解度，物質(zhì)只有溶于水才能被機體吸收或分泌，除氣體以外，溫度上升物質(zhì)的溶解度增加，溫度降低物質(zhì)的溶解度降低，最終影響微生物的生長。.pH微生物的生長過程中機體內(nèi)發(fā)生的絕大多數(shù)的反應(yīng)是酶促反應(yīng)，而酶促反應(yīng)需要一個最適合pH范圍，而在此范圍內(nèi)只要條件適合，酶促反應(yīng)速率最高，微生物的生長速率最大，因此微生物的生長也有一個最適合的pH范圍。此外微生物的生長就被抑制，微生物不同生長的最適、最低與最高的pH范圍也不同，微生物最低pH最適pH最高pH霉菌1-34.5~5.57-8pH通過影響細胞質(zhì)膜的透性、膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和物質(zhì)的溶解6性或電離性來影響營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，從而影響微生物的生長速率。質(zhì)子是一種唯一不帶電子的陽離子，他在溶液里能迅速的與水結(jié)合成水合氫離子。在偏堿性的條件下，OH-占優(yōu)勢，水合氫離子和OH-對營養(yǎng)物質(zhì)的溶解度和離解狀態(tài)，細胞表面電荷平衡和細胞的膠體性質(zhì)等方面均會產(chǎn)生重大的影響；在酸性的條件下，H+可以與營養(yǎng)物質(zhì)結(jié)合，并能從可交換的結(jié)合物或細胞表面珞換由莫些陽離子，從而影響細胞結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定；同時由于pH值較低，CO2溶解度降低，莫些金屬離子如：Mn2+、Ca2+、Mo2+等溶解度增加，導(dǎo)致他們在溶液中的濃度增加，從而對機體產(chǎn)生不利的作用。.氧根據(jù)氧氣與微生物生長的關(guān)系可以將微生物分為好氧、微好氧、氧的忍耐型、兼性厭氧和專性厭氧物種類型。微生物與氧的關(guān)系微生物類型最適生長的O2體積分數(shù)好氧等于或大于20%微好氧2%~10%氧的忍耐2%以下兼性厭氧有氧或無氧專性厭氧不需要氧、有氧時死亡氧對于好氧微生物的生長雖然可以通過好氧呼吸產(chǎn)生更多的能量，但另一方面，氧對于一切的生物都會使其產(chǎn)生有毒害作用7的代謝產(chǎn)物，如超氧基化合物與H2O2,這兩種代謝的產(chǎn)物互相作用還會產(chǎn)生毒性很強的自由基OH.O2+e--*O2-H2O2+O2-02+OH-+OH.自由基是一種很強的氧化劑，他與生物大分子的互相作用，可導(dǎo)致產(chǎn)生生物分子自由基，從而對機體產(chǎn)生損傷或突變作用，直至死亡。氧之所以對專性厭氧微生物以外的其他四種類型微生物不產(chǎn)生致死作用，是因為他們具有超氧歧化酶可以催化O2.分解成H2O2,然后在H2O2酶作用下生成水。2O2-.+2H+.SODH2O2+O2H2O2―2H2O+O2H2O2的毒性比O2-.弱，他可以使細胞內(nèi)的其他代謝產(chǎn)物氧化而降低其毒性，目前所知H2O2酶不存于氧忍型和專性厭氧兩類微生物。微生物的生長繁殖的控制在適宜的條件下，對生長期的微生物能以最大的比生長速率進行生長繁殖，產(chǎn)生大量的新個體。例如：每個E.coli細胞的重量雖然大約只有10-12g即百萬分之一個百萬分之一克，但是如果一個E.coli在肉湯培養(yǎng)基和在適宜的條件之下，培養(yǎng)48小時，產(chǎn)生的新個體的重量可以超過地球重量的4000倍（實際上生長是微生物與環(huán)境相互作用的結(jié)果。在自然界電離輻射、太陽、溫度、濕度、營養(yǎng)物質(zhì)消耗和代謝產(chǎn)物的累積等環(huán)境影響下，E.coli不可能以最大的生長比率無限制的生長下去，另外的菌體作用，本身的裂解而死亡，使細菌的數(shù)量不會無限制的增加。因此，如何控制微生物的生長速率或消滅不必要的微生物，在實際的應(yīng)用中具有重要的意義。術(shù)語：抑制、死亡、防腐、消毒、滅菌、化療一、控制微生物的化學(xué)物質(zhì)1.抗微生物劑抗氧化劑是一類能夠殺死微生物或抑制微生物的化學(xué)物質(zhì)，合成或天然產(chǎn)物。根據(jù)他們抗微生物的特性可分為：1、）抑制劑，他們能抑制微生物的生長，但不能殺死他們2、）殺菌劑，他們能殺死細胞，但不能使細胞裂解，由于他們是緊緊地結(jié)合到細胞的作用靶上，即使在濃度降低時也不能游離由來，因此生長不能恢復(fù)；3、）溶菌劑，他們能通過誘導(dǎo)細胞裂解的方式殺死細胞?？刮⑸飫┯址Q殺菌劑通常又分為：消毒劑、和防腐劑二、抗代謝物三、抗生素：是莫些生物合成或半合成的一類次級代謝產(chǎn)物或衍生物，他們是能抑制其他微生物生長或殺死他們的化合物，他們主要是通過抑制細菌細胞壁合成，破壞細胞質(zhì)膜作用于呼吸鏈以及干擾氧化磷酸化、抑制蛋白質(zhì)和核酸的合成等方式來抑制微生物的生長或殺死他們?？刂莆⑸锏奈锢硪蛩乜刂莆⑸锏奈锢硪蛩刂饕校簻囟?，輻射、過濾、滲透壓、干燥和超聲波對微生物是抑制或殺滅作用。.高溫滅菌溫度超過微生物的生長的最高溫度或低于生長的最底溫度微生物都會對微生物產(chǎn)生殺滅作用或抑制作用。高壓蒸汽滅菌的溫度越高，微生物死亡越快。衡量滅菌效果的指標之一是十倍致死時間，即在一定的溫度下，微生物數(shù)量十倍減少所需的時間。溫度越高，十倍致死時間愈短。另一種是：熱致死時間，即在一定的溫度下，殺死所有莫一種濃度微生物所需的時間。煮沸消毒：將消毒的物品用具在水中煮沸15min或更長時間，以殺死細菌或其他微生物的營養(yǎng)體和少部分的芽胞或抱子。如果在水中適當加1%碳酸鈉或2%?5%的石炭酸則殺菌效果更好。還可使用間隙滅菌法滅菌，即流通蒸汽反復(fù)滅菌幾次?？梢员ＷC培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分最大的保持。對一些玻璃的器皿、金屬用具等耐熱物品還可以用干熱滅菌法進行滅菌，但干熱的滅菌時間比濕熱滅菌溫度高和時間長，如：171度需要1小時，160度需要2小時，121度需要16小時等。高壓蒸汽滅菌適用于耐熱材料的滅菌，對于牛奶及其熱敏物質(zhì)不適應(yīng)，因為高熱破壞了食品的營養(yǎng)與風(fēng)味?，F(xiàn)在。牛奶或其他液態(tài)食品一般都采用超高滅菌，即135?150度，滅菌2?6秒，即可達到殺菌和10保質(zhì)，縮短了時間，又提高了經(jīng)濟效益。.輻射作用是利用電磁輻射產(chǎn)生的電磁波殺死大多數(shù)物質(zhì)上的微生物的一種有效的方法。用于滅菌的電磁波有微波、紫外線X射線和伽嗎射線等。.過濾的作用過濾除菌有三種類型。一種：兩層的濾板，二種：膜濾器，三種：核孔過濾。.高滲作用（154）食鹽（濃度通常為10?15%）腌制的魚、肉、食品就是通過加鹽使新鮮魚肉脫水，降低他們的活性，使微生物不能正常的生長。新鮮的果脯就是加糖（濃度一般為50%?70%,降水果的aw數(shù)值，起到防腐的效果。.干燥水是微生物細胞的重要成分，占細胞的90%以上，他參與細胞內(nèi)的各