微生物的生長繁殖與生長因子課件

第五章微生物的生長繁殖與

生存因子一、微生物生長繁殖的概念細菌兩次細胞分裂之間的時間稱為世代時間。在一定培養(yǎng)條件下，世代時間是一定的。如果營養(yǎng)成分不同，世代時間不同。不同種的微生物，世代時間不同。原核微生物的繁殖速度比真核快，專性厭氧菌的世代時間多數(shù)比好氧菌的長。生長生物個體由小到大的增長，即表現(xiàn)為細胞組分與結構在量方面的增加繁殖指生物個體數(shù)目的增加第一節(jié)微生物的生長繁殖一、研究微生物生長的方法微生物生長分個體生長和群體生長。培養(yǎng)方法有分批培養(yǎng)和連續(xù)培養(yǎng)。（一）分批培養(yǎng)

分批培養(yǎng)是在一個封閉的、有一定體積的液體培養(yǎng)基的容器中接種少量細菌在特定條件下進行培養(yǎng)。在分批培養(yǎng)中微生物只完成一次生長循環(huán)。細菌的生長曲線：將少量細菌接種到一定體積的新鮮液體培養(yǎng)基中進行分批培養(yǎng)，定時取樣，以細菌數(shù)目的對數(shù)為縱坐標，培養(yǎng)時間為橫坐標，可繪制出細菌的生長曲線。1、停滯期（遲滯期或適應期）（lagphase）:將細菌接種到某一培養(yǎng)基后，細菌并不立即繁殖而是經(jīng)過一段適應期才能生長繁殖。調整適應表現(xiàn)在合成多種酶、完善體內的酶系統(tǒng)及其他細胞成分。

特點：（1）細胞質均勻（2）代謝活力強（3）蛋白質和RNA含量增加（4）體積顯著增加，許多桿菌可長成長絲狀（5）形成誘導酶的能力強（6）對環(huán)境變化敏感影響因素：（1）接種量。接種量大，停滯期可縮短（2）菌齡。菌種年輕，對數(shù)生長期接種，停滯期可能很短甚至不明顯（3）營養(yǎng)。如果種子培養(yǎng)基與新接種的培養(yǎng)基成分相同，則對菌生長有利。從豐富培養(yǎng)基轉入貧營養(yǎng)基，停滯時間拉長，反之減少；（4）菌種特性。大腸桿菌停滯期長，分枝桿菌長2、對數(shù)期（指數(shù)期）logphase

細菌生長速度達到最大，數(shù)量以幾何級數(shù)增加。特點：（1）細菌迅速分裂，菌數(shù)按幾何級數(shù)增加；（2）世代時間最短，而且恒定；（3）生長速度最高而且恒定；（4）代謝活力強無死亡；（5）菌體整齊，體積恢復到原來大??；（6）對環(huán)境敏感，生理性狀及菌體成分較一致影響因素：（1）溫度。在適溫范圍內，每增加10℃，生長速度提高1倍；（2）營養(yǎng)；（3）氧氣。好氧菌若能供給充足的氧，可能使對數(shù)期延長。3、靜止期

stationaryphase由于營養(yǎng)消耗，供應不足及代謝產(chǎn)物的積累，這時一部分菌死亡，細菌進入靜止期。靜止期到來的原因主要是：①營養(yǎng)物尤其是生長限制因子的耗盡；②營養(yǎng)物的比例失調，例如C／N比值不合適等；③酸、醇、毒素或H2O2等有害代謝產(chǎn)物的累積；④pH、氧化還原勢等物化條件越來越不適宜。4、衰亡期

declinephase由于營養(yǎng)缺乏和代謝產(chǎn)物積累造成自身中毒，細胞生長受阻，時間和菌數(shù)對數(shù)呈反比，生長曲線直線下降。

特點：（1）生長速率為負值，活菌數(shù)減少；（2）細菌發(fā)生自溶現(xiàn)象autolysis（3）代謝產(chǎn)物大量積累；（4）形態(tài)多變，出現(xiàn)畸形或衰退形。（一）連續(xù)培養(yǎng)原理：如果在培養(yǎng)器中不斷補充新鮮營養(yǎng)物質并及時不斷地以同樣速度排出培養(yǎng)物，理論上講，對數(shù)生長期可以無限延長。1、恒濁連續(xù)培養(yǎng)

不斷調節(jié)流速而使細菌培養(yǎng)液濁度保持恒定的培養(yǎng)方法。根據(jù)培養(yǎng)器內微生物的生長密度，并借光電控制系統(tǒng)來控制培養(yǎng)液流速，以取得菌體密度高、生長速度恒定的微生物細胞。恒濁連續(xù)培養(yǎng)可以不斷提供具有一定生理狀態(tài)的細胞，可以得到以最高生長速率進行生長的培養(yǎng)物，在微生物工業(yè)上運用此法可得到大量菌體及相應的代謝產(chǎn)物如乳酸、乙醇。稀釋度（率）：新鮮培養(yǎng)基流入的速度為f，培養(yǎng)器中培養(yǎng)液體積為V，稀釋度為D=f/V，表示單位時間內，新加入的培養(yǎng)基體積與培養(yǎng)器內培養(yǎng)基總體積之比。隨著D增大，細菌濃度先升后降，但在相當大范圍內這種變化不明顯。當稀釋度增大到最大比生長速率時，微生物的增長速率趕不上流出速率，結果必然是到某一時刻，微生物濃度降到維持生長所必需的最低濃度（臨界濃度）之下，這時培養(yǎng)器內微生物濃度趨于零。這時的D為臨界稀釋度。四、微生物生長量的測定方法可根據(jù)菌體細胞量、菌體體積、重量直接測定，也可以根據(jù)某種細胞物質的含量或某個代謝活動速度間接測定。微生物生長測量方法個體計數(shù)法重量法生理指標法1、測微生物總數(shù)（1）計數(shù)器直接計數(shù)缺點：不能區(qū)分死菌與活菌；不適于對運動細菌的計數(shù)；需要相對高的細菌濃度；個體小的細菌在顯微鏡下難以觀察；利用血球計數(shù)板，在顯微鏡下計算一定容積里樣品中微生物的數(shù)量。（2）染色涂片計數(shù)

將已知體積的待測材料均勻涂布在載玻片的已知面積內，染色后顯微鏡下計數(shù)。一般1cm2均勻涂片0.01ml樣品。選擇幾個至十幾個視野計數(shù)細胞數(shù)量。借助鏡臺測微尺測直徑可計算出視野的直徑：每ml總數(shù)=視野平均菌數(shù)×1cm2/視野面積×100×稀釋倍數(shù)2、

測定活菌數(shù)（1）

載玻片薄瓊脂層計數(shù)法（2）平板菌落計數(shù)法（CFU）：取定量稀釋液，用涂布或傾注平板的方法在固體培養(yǎng)基上培養(yǎng)，計算菌落（3）液體稀釋培養(yǎng)基計數(shù)：將待測樣品作連續(xù)10倍稀釋，一直稀釋到稀釋液的少量接種到新鮮培養(yǎng)基中沒有或極少生長。記錄每個稀釋度出現(xiàn)生長的試管數(shù)，再用或然率理論，查MPN（mostprobablenumber，最大可能數(shù)量）表，根據(jù)樣品的稀釋倍數(shù)就可計算出其中的活菌含量。（4）薄膜計數(shù)法：如果測定量大而含菌濃度很低的樣品（如空氣、水）中的活菌數(shù)，可將樣品用微孔薄膜（硝化纖維素薄膜）過濾，再與膜一起放到培養(yǎng)基或浸透培養(yǎng)液支持物表面培養(yǎng)。一、溫度溫度對生活機體的影響表現(xiàn)在兩方面：一方面是隨著溫度上升，細胞中生物反應和生長速率加快，另一方面蛋白質、核酸等可能在高溫下被破壞。每種微生物都有最低生長溫度、最高生長溫度、最適生長溫度、致死溫度。各種微生物最適溫度不一致，可將微生物分為嗜冷菌、嗜中溫菌、嗜熱菌、嗜超熱菌。大多數(shù)細菌是嗜中溫菌。嗜熱菌和嗜超熱菌是特殊微生物，細分為：專性嗜熱菌、兼性嗜熱菌、超嗜熱菌。

微生物類型

生長溫度／℃最低最適最高

嗜冷微生物0以下1520兼性嗜冷微生物020-3035；嗜溫微生物15-2020-4545以上嗜熱微生物4555-6580超嗜熱或嗜高溫微生物6580-90100以上1、嗜冷菌專性嗜冷菌：最適5-15℃，最低-12℃，兩極地區(qū)。

兼性嗜冷菌：最適10-20℃，最低，-5-0℃，海水及冷藏食品李斯特菌嗜冷微生物能在低溫下生長的機制在于：（1）酶在低溫下仍能有效地發(fā)揮作用（2）細胞膜中不飽和脂肪酸含量較高，低溫下仍能保持流動狀態(tài)。低溫致死的原因是細胞內水分變成冰晶，造成細胞脫水，還造成細胞尤其是細胞膜的損傷。2、嗜熱菌：

適于在45-50℃中生長，主要分布在溫泉、堆肥和土壤中。機制：（1）酶和蛋白質比中溫型更能抗熱（2）產(chǎn)生多胺、熱亞胺和高溫精胺，可穩(wěn)定細胞中與蛋白質合成有關的結構和保護大分子免受高溫的損害（3）核酸也有保證熱穩(wěn)定性的結構（4）細胞膜中含有較多的飽和脂肪酸和直鏈脂肪酸，使膜具有熱穩(wěn)定性（5）生長速率快，合成大分子迅速，可及時彌補由于熱所造成的大分子的破壞二、pH環(huán)境中的pH對微生物生命活動影響很大：1、引起細胞膜電荷的變化，影響微生物對營養(yǎng)物質的吸收2、影響代謝過程中酶的活性3、改變生長環(huán)境中營養(yǎng)物質的可給性及有害物質的毒性不同微生物生長所需的pH不同。大多數(shù)微生物最適pH6.5-7.5，適應范圍在pH4-10之間。能在pH1-5范圍內生長的微生物稱為專性嗜酸微生物，如氧化硫硫桿菌、酸熱硫化葉菌；

能在酸性條件下也能在中性條件下生長的為兼性嗜酸微生物；能在高pH下生長的為嗜堿性微生物，如巴氏芽孢桿菌能在pH11.2-11.6條件下生長（最適pH9.6）。

微生物最低pH最適pH最高pH細菌3-56.5-7.58-10酵母菌2-34.5-5.57-8霉菌1-34.5-5.57-8在培養(yǎng)微生物的過程中，隨著微生物的生長繁殖和代謝進行，pH會變化：

碳源：葡萄糖、乳糖→有機酸——pH下降

氮源：蛋白質、蛋白胨、氨基酸→氨、胺類——pH上升（NH4）2SO4→SO42-——pH下降Na2NO3→NO32-被吸收——pH上升尿素→氨——pH上升三、氧化還原電位（Eh）

指的是氧化體系供給電子（作為還原劑）或接受電子（作為氧化劑）的趨勢的度量，單位為mv。氧化環(huán)境有正電位，還原環(huán)境有負電位各種微生物需要的氧化還原電位不同：好氧微生物—+300~+400mv，大于100mv才能生長；兼性厭氧微生物—+100mv以上好氧呼吸，小于+100mv無氧呼吸；專性厭氧微生物—–200~-250mv，產(chǎn)甲烷菌-300~-400mv。影響因素：1、氧分壓：分壓高，氧化還原電位高2、pH：pH低，氧化還原電位低3、微生物的生長：對有機物的氧化可使氧化還原電位下降，在代謝過程所產(chǎn)生的H2、H2S也使氧化還原電位下降。加入還原劑可使氧化還原電位下降。要提高氧化還原電位，提高氧的通氣。氧化還原電位影響微生物許多酶的活性，也影響細胞的呼吸作用。在某些條件下，如果保持低的氧化還原電位，則專性厭氧菌可不被氧殺死。所以有人認為氧不是專性厭氧菌的致死原因，而是由于氧所形成的高氧化還原電位。四、溶解氧根據(jù)微生物與分子氧的關系，分為：好氧微生物：專性好氧微生物——PO20.2×101KPa微量好氧微生物——PO20.03-0.2×101KPa兼性厭氧（兼性好氧）厭氧微生物：專性厭氧微生物——PO2小于0.005×101KPa耐氧厭氧微生物——（一）好氧微生物與氧的關系大多數(shù)細菌、大多數(shù)放線菌、霉菌、原生動物、微型后生動物都屬于好氧性微生物。氧對好氧微生物的作用：1、作為微生物好氧呼吸中電子傳遞鏈的最終受體2、參與甾醇類和不飽和脂肪酸的生物合成在利用氧的過程中，氧可產(chǎn)生各種有毒的代謝產(chǎn)物如過氧化氫、羥自由基、超氧陰離子等，好氧微生物體內具有SOD、CAT、過氧化物酶可清除之。好氧微生物需要的是溶解氧。氧的溶解度與水溫、大氣壓有關。溫度低，溶解度大；壓力大，溶解度大。在純水中0℃時氧溶解度14mg/L；10℃——11.3mg/L；20℃——9.2mg/L；30℃——7.7mg/L。含有機物的污水溶解度很低好氧微生物需要供給充足的氧氣。實驗室內振蕩培養(yǎng)，工業(yè)生產(chǎn)上采用通入無菌空氣和攪拌等方法供氧。污水處理中利用各種充氧設備充氧，供給量根據(jù)微生物的數(shù)量、理化性質、基質性質及濃度綜合考慮。一般來說，溶解氧質量濃度維持在3-4mg/L，若供氧不足，廢水處理效果不好。（二）兼性厭氧菌與氧的關系兼性厭氧菌既有脫氧酶又有氧化酶，因此既能在無氧條件下又能在有氧條件下生存。在有氧條件下，氧化酶活性強，可進行氧化磷酸化；無氧時，細胞色素和電子傳遞體系的其他組分減少或喪失，但充氧后又可全部恢復。兼性微生物包括酵母菌、腸道細菌、硝酸鹽還原菌、人和動物致病菌、某些原生動物、微型后生動物、個別真菌。

酵母在有氧條件下進行好氧呼吸，將有機物氧化成二氧化碳和水；無氧條件下，發(fā)酵葡萄糖產(chǎn)生乙醇和二氧化碳。在發(fā)酵過程中通入氧，發(fā)酵速度下降，葡萄糖利用速度下降，氧對葡萄糖的利用有抑制作用——巴斯德效應。原因在于有氧的情況下，氧化磷酸化使NADH的H+不再轉給丙酮酸生成乳酸而是傳給氧產(chǎn)生ATP，丙酮酸進入TCA循環(huán)使檸檬酸濃度增加，高含量的ATP及檸檬酸抑制磷酸果糖激酶的活性，從而減慢糖酵解的速度。兼性厭氧菌在污水處理中有積極作用。在供氧不足的條件下，它們可對有機物進行不徹底的氧化，將大分子的蛋白質、脂肪、糖類分解成小分子的有機酸和醇。（三）厭氧微生物：專性厭氧微生物——梭菌屬、擬桿菌、產(chǎn)甲烷菌等耐氧的厭氧微生物——氧的存在對它們無影響，不利用氧也不中毒。如乳酸菌。專性厭氧微生物的生存環(huán)境中絕對不能有氧，有氧存在時代謝產(chǎn)生的NADH2和O2反應產(chǎn)生H2O2、NAD，還可產(chǎn)生超氧陰離子，而且專性厭氧微生物不具備SOD、H2O2酶。耐氧的厭氧微生物具有SOD，但缺乏H2O2酶，H2O2積累過多仍會被氧化。

厭氧微生物的培養(yǎng)：

可用N2、H2、He驅趕氧；加入氧化還原顏料——甲基蘭或刃天青指示培養(yǎng)基的氧化還原電位；要預先還原，將氧化還原電位降到一定值，可加入還原劑、維生素C、巰基乙醇、半胱氨酸鹽酸鹽等。厭氧罐AnaerobicGloveBox五、太陽輻射

波長小于1000nm的紅外輻射，可被光合細菌利用作為能源；波長380-760nm的可見光是藍細菌、藻類進行光合作用的能源。

光氧化作用：強烈的可見光可引起微生物的死亡。當光線被細胞內色素吸收后，在有氧的條件下，可產(chǎn)生許多氧自由基，引起一些酶或其他敏感部分失去活性。

光動力作用：在細菌懸液中加入熒光染料,細菌對可見光具有高度敏感性，照射幾分鐘后即可引起死亡，其原因是染色劑誘使細胞吸收可見光內某些波長的光線而導致細胞死亡。六、水的活度與滲透壓（一）水活度水活度是在一定的物質中含有可利用水分的一種表達方式。水的可利用性既取決于水的含量也取決于水被吸附的緊密程度和有機體把水移進體內的效力大小。水對微生物的影響可以用水的活度值aw這個參數(shù)來表示，aw表示水的吸附和溶液因子對水可利用性的影響的一個指標，定義為：一定溫度下（25度），某溶液或物質在與一定空間空氣相平衡時的含水量與空氣飽和水量的比值。水的活度分基質的水活度（吸附影響）和滲透壓的水活度（受溶質相互作用的影響）。大多數(shù)微生物在aw為0.95-0.99時生長最好，低至0.60-0.70時除少數(shù)真菌和酵母菌外，大多數(shù)微生物不能生長。（二）

滲透壓

滲透壓的大小決定于濃度。在一定容量的溶液中所含溶質的分子或離子的數(shù)量與滲透壓成正比。在同一濃度的溶液中，含小分子溶質的溶液滲透壓大。離子溶液的滲透壓比分子溶液大。G+滲透壓大于G-（G+中凝聚著某些氨基酸）。微生物在不同滲透壓溶液中有不同反應：等滲——0.5-0.85%NaCl溶液，生長良好：低滲——破裂：高滲——質壁分離。嗜高滲微生物：花蜜酵母屬和某些霉菌可在蜜餞上生長。鹽桿菌可使鹽漬食品腐敗，如咸魚上長的紅色細菌。醬油變質時表面生產(chǎn)菌蹼——產(chǎn)膜性酵母菌。極端嗜鹽菌（古細菌）可在15-30%的鹽溶液中生長，可應用于含鹽量高的廢水生物處理上。細菌能調節(jié)體內的離子濃度，以適應不同的滲透壓力，主要是K+。當細菌處于高滲溶液中能大量積累K+（可高于外環(huán)境64-140倍），反之排K+。七、表面張力

液體表面的分子被它周圍和內部的分子所吸引，而使液面趨向收縮，這種力量稱為表面張力，表示為作用在單位長度上的收縮力。培養(yǎng)基表面張力為4.5-6.5×10-4N/m，適合微生物生長。再降低時將影響菌體形態(tài)、生長和繁殖。不同細菌對表面張力的忍受力不同，G-大于G+。20℃，4.0×10-4N/m適合G-的生長。在培養(yǎng)液中加入甘氨膽酸鈉和牛磺酸鈉（膽酸鹽），使表面張力降至3.72-3.75×10-4N/m，此時肺炎球菌和鏈球菌等G+將發(fā)生細胞溶解現(xiàn)象。可用膽汁溶解實驗鑒別。腸道內的細菌因長期生存在富含膽汁的腸道中，可適應降低的表面張力，故膽酸鹽廣泛應用于大腸菌群的分離。第三節(jié)其他不利環(huán)境因子對微生物的影響一、紫外輻射和電離輻射（一）紫外輻射紫外線的波長一般是200-390nm，240-300nm的范圍內對微生物有致死效應。250-280nm殺傷力最強。紫外輻射殺菌燈的波長是253.7nm，殺菌力強而且穩(wěn)定。作用原理：1、引起DNA分子產(chǎn)生胸腺嘧啶二聚體，使DNA不能復制。2、紫外線可使空氣中的分子氧變成臭氧，臭氧易分解產(chǎn)生單線態(tài)氧。Ｏ２

紫外線０３０２＋｛O｝光復活：經(jīng)紫外線照射的微生物，在可見光下，可以激活DNA修復酶，修復輻射造成的損傷。這種酶主要作用于由紫外線引起的T-T二聚體，可以與之結合形成復合物，被可見光活化，將受損區(qū)域兩端的磷酸二酯鍵水解，切除受損DNA，再由另一些酶催化插入新的核苷酸，補上切去的片段。暗修復：切除修復和復制后重組修復。不同微生物或不同生長階段對紫外線的抵抗力不同。G-無芽孢桿菌（大腸桿菌、痢疾桿菌、傷寒桿菌）最敏感，G+照射量要增加5-10倍，病毒的抵抗力更大，芽孢比營養(yǎng)細胞抵抗力高5-10倍。干燥細胞抵抗力大于濕細胞，有色素細菌大于無色細菌。芽孢在出芽階段抵抗力最弱，酵母菌在對數(shù)生長期抵抗力最強。應用：紫外線的穿透力很弱，只能用作表面消毒或空氣消毒。空氣消毒——利用紫外輻射殺菌燈；表面消毒——對某些不能用加熱和化學藥品消毒的器具；誘變育種——低于致死劑量下照射。（二）電離輻射

X-射線、γ-射線等高能電磁波，可以將被照射物質原子核周圍的電子打出，射出的電子可以依附于其他質子上，使之變?yōu)殛庪x子，也可以再沖擊其他原子，打出外圍所含的電子引起繼發(fā)性電離，這種輻射作用稱電離輻射。X-射線波長范圍0.1-0.01nm，γ-射線0.01-0.001nm。低劑量照射有促進生長作用或引起變異，高劑量可致死。X-射線在10-20cm照射2-30min可以殺死平板上大腸桿菌、炭疽桿菌、芽孢桿菌、白喉棒狀桿菌和葡萄球菌等，但對液體培養(yǎng)基殺傷離不大。微生物對電離輻射的敏感程度不同。假單胞菌較敏感，小球菌和鏈球菌抗性較強。芽孢有較強抗性。不同生長階段敏感性不同。在培養(yǎng)基中加入某些化合物如含-SH的化合物，可增加抵抗力。蛋白質、醇、葡萄糖、羧酸、乙醇等也有保護作用。X-射線穿透力強，但因經(jīng)濟原因一般不用于滅菌，常被用于誘變劑。作用機制：1、直接作用。輻射的能量直接作用于細胞內部的某個特殊敏感區(qū)域，導致細胞突變或死亡。2、間接作用：輻射可引起培養(yǎng)基中的水或者氧電離，產(chǎn)生自由基機制：1、細胞內含物受到強烈震蕩，膠體發(fā)生絮狀沉淀，凝膠液化或乳化，喪失生物活性2、空穴作用：超聲波的高頻振動與細胞振動不協(xié)調而造成細胞周圍環(huán)境的局部真空，引起細胞周圍壓力的極大變化，使細胞破裂3、溶解的氣體變成小氣泡，氣泡沖擊引起細胞破裂4、熱作用應用：細菌裂解，研究其構造及其化學組成；提取病毒；治療疾病。超聲波的殺菌效果與其頻率、處理時間、細菌大小、形狀及數(shù)量有關。二、超聲波三、重金屬

重金屬是酶的組成成分，適當濃度對微生物生長有促進作用，高濃度下則可致死。重金屬帶正電荷，易與帶負電荷的菌體蛋白結合，有較強的殺菌能力。機制：1、與酶或蛋白質上的-SH發(fā)生反應使酶失活，蛋白質變性2、進入細胞后以金屬原子的形式沉積在細胞內產(chǎn)生抗代謝作用3、重金屬離子在細胞內與主要代謝物發(fā)生螯和作用4、取代細胞結構上的主要元素銅：硫酸銅是主要的銅化合物殺菌劑，對真菌及藻類效果較好，也可以殺死金黃色葡萄球菌和抑制破傷風桿菌芽孢。鉛：1-5g/L幾分鐘內可使細菌死亡銀：長期作為一種溫和防腐劑使用。0.1-1%硝酸銀用于皮膚消毒。汞：HgCl2、Hg2Cl、HgCl和有機汞。HgCl21：500-1：2000對大多數(shù)細菌有致死作用，實驗室也曾用0.1%HgCl2消毒非金屬器皿。紅汞也是最常用的消毒劑之一。但汞鹽有劇毒，應用較受限制。四、極端溫度

超高溫（大于細菌最高生長溫度）殺菌的機制：1、引起蛋白質和核酸不可逆的變性2、細胞膜中脂肪被溶解使膜上形成小孔，細胞內含物泄漏引起死亡超高溫滅菌效果的影響因素：1、菌種：無芽孢菌比芽孢菌易死亡。2、所需時間與溫度高低有關3、與菌齡有關。幼齡比老齡敏感4、pH。pH低易被殺死5、菌體含水量。干細胞比濕細胞耐熱。致死溫度與菌體蛋白質含水量有關。滅菌與消毒：消毒(disinfection)是用物理、化學因素殺死致病菌（有芽孢和無芽孢的細菌），或者是殺死所有微生物的營養(yǎng)細胞或一部分芽孢。滅菌(sterilization)是通過超高溫或其他物理、化學因素將所有微生物的營養(yǎng)細胞和所有的芽孢或孢子全部殺死。防腐(antisepsis)：在某些化學物質或物理因子作用下，能防止或抑制微生物生長的一種措施高溫滅菌方法：干熱滅菌

焚燒；干熱滅菌，160℃1-2h，適用于玻璃、金屬器皿濕熱滅菌

高壓蒸汽滅菌；間歇滅菌法，100℃15-30min，37℃保溫一天，再以同樣方法加熱，反復三次。缺點：費時，適用于不耐熱藥品、營養(yǎng)物、特殊培養(yǎng)基或缺乏高溫設備時，也可用于一般物品滅菌。消毒方法：煮沸消毒法：100℃15min，加入1%Na2CO3、2-5%石炭酸效果更好，適用于注射器、解剖器具消毒巴斯德消毒法：采用60-70℃處理15-30min，可以去除食品（酒、牛奶等）的病原微生物。低溫維持法：只要在63℃下維持30min高溫瞬時法：只要在72℃下維持15s超高溫法：只要在135-150℃下維持2-6s五、極端pH

過高過低pH對微生物生長都不利，表現(xiàn)在：1、pH過低，引起微生物表面由負電荷變?yōu)閹д?，影響微生物對營養(yǎng)物的吸收2、影響培養(yǎng)基中有機化合物的離子化作用，間接影響微生物3、pH適宜時才能使酶發(fā)揮最大活性4、過高過低pH都降低微生物對高溫的抵抗能力強酸強堿具有殺菌力。無機酸腐蝕性大，實際上不作消毒劑，某些有機酸如苯甲酸可作消毒劑。強堿可用作殺菌劑，但毒性大。對G-與病毒的作用比G+強。六、干燥

干燥（指水活度低至0.60-0.70）會使微生物的代謝活動停止，有機體基本處于休眠狀態(tài)，嚴重時會引起細胞脫水和蛋白質變性進而引起死亡。不同微生物抗干燥能力不同。大多數(shù)腐生或寄生細菌的營養(yǎng)細胞可在大氣下干化死亡。一般小型細胞、細胞壁厚的細胞、圓形細胞和孢子、芽孢、胞囊較耐干燥。干燥作用與溫度有關，溫度越高越容易死亡。干燥緩慢進行，死亡率高。與菌齡、空氣有無及基質性質也有關。在蒸餾水中微生物干燥后易死亡，含糖、淀粉、蛋白質基質中的微生物，干燥后存活時間長。干燥條件下，細胞代謝處于停滯狀態(tài)，供給潮氣又可復活?？捎糜诒４媸称?、物品和菌種（沙土管、冷凍干燥）。七、有機物（一）醇是脫水劑和脂溶劑，可使蛋白質脫水、變性，殺死菌體，還能溶解物品表面的油脂，所以有機械除菌的作用。乙醇是常用的消毒劑，70%（重量）或77%（體積）效果最好，純乙醇不起殺菌作用。乙醇對芽孢不敏感。甲醇殺菌力差而且有毒，不宜作殺菌劑。

醇的殺菌力隨分子量的增加而增加，丁醇>丙醇>乙醇>甲醇，90%-95%異丙醇比70%乙醇殺菌力大但有刺鼻氣味。（二）甲醛通常使用37-40%甲醛溶液（福爾馬林），可殺死細菌、真菌及其芽孢和病毒。0.1-0.2%的甲醛溶液可殺死細菌營養(yǎng)體，5%可殺死芽孢。甲醛具有還原作用，能與蛋白質的-NH結合而使蛋白質變性?？勺餮粝緞?，對空氣和物體表面消毒。也常用作動物組織的固定劑。

（三）表面活性劑1、酚酚是表面活性劑，可引起蛋白質變性，還可抑制脫氫酶和氧化酶的活性。又名石炭酸，常用濃度5%，短時間內可殺死細菌營養(yǎng)體，殺死細菌芽孢需要幾小時或更長的時間。酚的衍生物，如甲酚、間苯二酚和六氯苯酚殺菌力更強。石炭酸系數(shù)：指在一定時間內被試藥劑能殺死全部供試菌的最高稀釋度和達到同效的石炭酸的最高稀釋度的比率。一般規(guī)定處理時間為10分鐘，而供試菌定為Salmonellatyphi（傷寒沙門氏菌）。2、新潔爾滅

陽離子表面活性劑。能吸附帶負電荷的細菌，破壞細菌的細胞膜最終導致菌體自溶死亡，也可使菌體蛋白變性沉淀。對許多非芽孢型致病菌有效，對芽孢無作用，對肥皂、碘、高錳酸鉀等陰離子表面活性劑有拮抗作用。3、合成洗滌劑

合成洗滌劑中主要起去污作用的物質是表面活性劑，根據(jù)表面活性劑在水中解離出的有表面活性的離子所帶電荷的不同，可分為陰離子型、陽離子型、兩性型及非離子型。目前主要應用的是非離子型和陰離子型。陰離子型的LAS（直鏈烷基苯磺酸鈉），可被生物降解，有殺菌作用。4、染料

帶正電荷的堿性染料如孔雀綠、亮綠、結晶紫、吖啶黃都有抑菌作用。堿性染料的陽離子與菌體的羧基或磷酸基作用，形成弱電離的化合物，妨礙菌體正常代謝，擾亂菌體的氧化還原作用，并阻礙芽孢的形成。G+比G-敏感，結晶紫抑制G-要比G+濃10倍。由于染色劑的抑菌作用有選擇性，利用此可將菌分離。常在培養(yǎng)基中加入10-6g/L的染料配制成選擇培養(yǎng)基，只有G-可以生長，可用于大腸桿菌的鑒別實驗。

八、抗生素antibiotics

大多數(shù)抗生素是由某些微生物合成或半合成的化合物，在低濃度（ug/ml）即可殺死或抑制其他微生物生長的化合物。分為

廣譜抗生素——氯霉素、金霉素、土霉素、四環(huán)素等；

狹譜抗生素——青霉素、多枯菌素（G-）。

作用方式各不相同，主要是阻止微生物新陳代謝的某些環(huán)節(jié)，鈍化某些酶的活性。1、抑制細胞壁的合成。

青霉素抑制G+肽聚糖的形成。肽聚糖中胞壁酸上連接有一條短肽鏈，相鄰短肽鏈之間以五甘氨酸橋連接，五甘氨酸一端與D-丙氨酸連接。青霉素β-內酰胺環(huán)結構與D-丙氨酸末端結構很相似，從而能占據(jù)D-丙氨酸的位置與轉肽酶結合，將酶滅活，肽鏈無法連接，抑制細胞壁合成，使菌體吸收水分膨脹破裂。多氯霉素——殺真菌劑，阻礙細胞壁中幾丁質的形成，對細胞壁主要是纖維素組成的藻類沒什么作用。抑制細胞壁肽聚糖合成的抗生素主要作用于G+，對G-效果不明顯。另外，對生長旺盛的細胞作用明顯，對靜止細胞不明顯。2、破壞細胞質膜

某些抗生素尤其是多肽類抗生素如多粘菌素、短桿菌素等等，主要引起細胞膜損傷。多粘菌素與G-質膜中的磷酸基結合，損傷細胞質膜，導致細胞物質的泄漏。作用于真菌細胞膜的大部分是多烯類抗生素，如制菌霉素、兩性霉素等，主要與膜中的麥角固醇結合從而破壞膜結構，細菌質膜不含固醇，不起作用。3、干擾蛋白質合成

通過抑制蛋白質生物合成來抑制微生物生長，并非殺死微生物。不同的抗生素抑制蛋白質合成機制不同：與核糖體亞基結合

30S亞基——卡那霉素、鏈霉素、春日霉素50S亞基——氯霉素、紅霉素、林可霉素等；在蛋白質合成的不同階段起作用能與酶組分中的金屬離子結合，抑制酶活性。4、阻礙核酸的合成。

通過抑制DNA或RNA的合成來抑制微生物正常的生長繁殖。作用機制有所不同：

絲裂霉素——與核酸上的堿基結合形成交聯(lián)，阻礙DNA解鏈，從而影響DNA復制；博萊霉素（爭光霉素）——切斷DNA的核苷酸鏈，使DNA分子量下降，干擾DNA復制；利福霉素——作用于核酸酶，與RNA合成酶結合，抑制RNA合成酶反應的起始階段；放線菌素D（更生霉素）——多肽類，作用是干擾RNA聚合酶的轉錄過程，使RNA鏈停止延長此外，有的抗生素可提高DNA酶活性，使DNA部分裂解（絲裂霉素）；有的可嵌入DNA分子中破壞其立體構型，影響DNA的復制和轉錄。除了這些機制外，有的抗生素作用于電子傳遞系統(tǒng)，使呼吸作用停止；有的是能量轉移的抑制劑，使ATP不能合成；有的是解偶聯(lián)劑，呼吸可進行但不合成能量。第四節(jié)微生物與微生物之間的關系一、競爭關系competition

競爭關系是指不同微生物種群生活在同一環(huán)境中，對食物等營養(yǎng)、溶解氧、空間和其他共同要求的物質相互爭奪，其中最能適應特殊生境的將占優(yōu)勢。但由于在競爭中，兩者都要消耗有限的同一養(yǎng)料，結果使兩種微生物的生長都受限制。種間共處是兩種微生物相互無影響地生活在一起，如乳桿菌和鏈球菌分別進行純培養(yǎng)和混合培養(yǎng)，最后兩種菌的種群幾乎是相同的。二、原始合作關系protocooperation

也稱互生關系。指兩種可以獨立生活的微生物共存于同一環(huán)境中，相互提供營養(yǎng)及其他生活條件，雙方得益或是一方得利，當兩者分開時可單獨生存。三、共生關系symbiosis

指兩種不能單獨生活的微生物共同生活于同一環(huán)境中，各自執(zhí)行優(yōu)勢的生理功能，在營養(yǎng)上互為有利，組成共生體，兩者之間的關系就為共生關系。這種關系高度發(fā)展時形成特殊共生體，生理上有一定分工，組織形態(tài)上有新的結構，互惠共生是兩者從結合中都得利，偏