生长繁殖ppt学习课件.ppt

微生物的生长,繁殖与生存因子,1,.,基本要求：了解微生物生长繁殖的概念及研究微生物生长的方法、细菌生长曲线在污（废）水微生物处理的应用、掌握微生物生长量的测定方法；弄清微生物的生存因子以及其他不利环境因子对微生物的影响；微生物与微生物之间的关系；以及菌种的复壮与保藏方法。重点：1、细菌各生长阶段的特点以及细菌生长曲线在污、废水微生物处理中的应用；2、微生物生长量的测定方法；3、微生物的生存因子以及紫外辐射对微生物的影响；4、微生物与微生物之间的关系；5、菌种的常用保藏方法。,2,生物个体物质有规律地、不可逆增加，导致个体体积扩大的生物学过程。,生长：,生物个体生长到一定阶段，通过特定方式产生新的生命个体，即引起生命个体数量增加的生物学过程。,繁殖：,生长是一个逐步发生的量变过程，繁殖是一个产生新的生命个体的质变过程。,在高等生物里这两个过程可以明显分开，但在低等特别是在单细胞的生物里，由于细胞小，这两个过程是紧密联系又很难划分的过程。,第一节微生物的生长繁殖,3,一个微生物细胞,合适的外界条件，吸收营养物质，进行代谢。,如果同化作用的速度超过了异化作用,个体的生长原生质的总量（重量、体积、大小）就不断增加,如果各细胞组分是按恰当的比例增长时，则达到一定程度后就会发生繁殖，引起个体数目的增加。,群体内各个个体的进一步生长,群体的生长,4,一、细菌的群体生长繁殖,微生物的特点：,个体微小,肉眼看到或接触到的微生物是成千上万个单个的微生物组成的群体。,微生物接种是群体接种，接种后的生长是微生物群体繁殖生长。,对细菌群体生长规律的了解是对其进行研究与利用的基础,5,1、生长曲线,生长曲线(GrowthCurve)：,细菌接种到定量的液体培养基中，定时取样测定细胞数量，以培养时间为横座标，以菌数为纵座标作图，得到的一条反映细菌在整个培养期间菌数变化规律的曲线。,在微生物学中提到的“生长”，均指群体生长。,6,细菌的生长曲线一般用菌数的对数为纵坐标作图,7,一条典型的生长曲线至少可以分为停滞期，对数期，静止期和衰亡期等四个生长时期,8,细菌数量生长曲线,稳定期,衰老期,细菌的数量很大，都是10的n次方，取对数作图时方便，010代表11010,总菌数,活菌数,9,活细菌重量变化曲线,曲线：群体重量W(mg/l)时间t,细菌内源呼吸,及细菌大量死亡阶段,曲线t点切线斜率值=?,t重量增长速率,t,生长情况用活细菌生长曲线来描述,10,增长速率上升阶段,为什么培养初期细菌群体重量增长速率随时间不断增大？A.营养物丰富，细菌增殖；B.细菌在细胞内以糖原、油滴等形式储存营养物，细菌个体重量增大,增长率,上升阶段,mg/,mL,0,时间,t,活,细,胞,重,量,11,增长速率下降阶段,为什么增长速率较前下降了？,增长率下,降阶段,mg/,mL,0,时间,t,活,细,胞,重,量,营养物浓度（好氧细菌还包括氧气）下降,这些限制性因素还不是十分严重，细菌的代谢速度变慢，没有停止,代谢产物积累对细菌的某些酶产生抑制,12,内源呼吸及死亡阶段,内源呼吸+毒物浓度更高（个体）瘦死（群体）死亡率大于出生率从曲线上反映为活细菌重量的进一步持续下降。此时细菌的出生率是否为零呢？为什么？不是，利用死亡细菌的残体营养,各种生物具有类似的规律实验室通常采用细菌的数量变化绘制生长曲线。,13,停滞期(Lagphase)：,将少量菌种接入新鲜培养基后，在开始一段时间内菌数不立即增加，或增加很少，生长速度接近于零。也称延缓期、适应期。,14,停滞期的特点：,分裂迟缓、代谢活跃,细胞形态变大或增长，例如巨大芽孢杆菌，在迟缓期末，细胞的平均长度比刚接种时长6倍。一般来说处于迟缓期的细菌细胞体积最大细胞内RNA，尤其是rRNA含量增高，合成代谢活跃，核糖体、酶类和ATP的合成加快，易产生诱导酶。对外界不良条件反应敏感。,细胞处于活跃生长中，只是分裂迟缓在此阶段后期，少数细胞开始分裂，曲线略有上升。,15,缓慢期“万事开头难”,特征：,细,菌,缓,数,慢,目,期,的,对,数,值,0,时间t,提问：为什么会出现迟缓期呢？,代谢活跃，个体体积、重量增高，不立即进行细胞分裂、增殖，数量不变甚至减少,适应环境（合成相应的酶），营养储备（用于复制合成）,16,提问：根据上述原因选择接种何种状态的细菌迟缓期会较长？对数期的细菌、稳定期或衰亡期、受损细胞、富集培养基的细菌后三种,稳定期细胞基本耗尽了各种辅酶或其他细胞成分,受损细胞养伤修复,富集培养基细菌需要合成“自力更生”酶,菌种本身的遗传特性（如转基因高效菌）和接种数量也会影响迟缓期的长短。,17,在实际工作中如接种菌种以启动新的水处理设施，投加新鲜污泥时，接种的细菌不习惯于新环境，会出现或长或短的迟缓期，迟缓期的出现会增加操作时间，降低工作效率,采用处于高效菌群对数期的菌种、增大接种量、尽量保持接种前后所处的培养介质和条件一致等方法来缩短或消除迟缓期,提问：我们可以通过哪些手段缩短迟缓期呢？,18,对数生长期(Logphase)：,又称指数生长期(Exponentialphase)以最大的速率生长和分裂，细菌数量呈对数增加，细菌内各成分按比例有规律地增加，表现为平衡生长。对数生长期的细菌个体形态、化学组成和生理特性等均较一致，代谢旺盛、生长迅速、代时稳定，所以是研究微生物基本代谢的良好材料。它也常在生产上用作种子，使微生物发酵的迟缓期缩短，提高经济效益。,19,对数期（青年）,所有细菌均繁殖,故称对数期。（相当于重量法细菌曲线的增长率上升阶段）,细菌数目X增长率倍率的对数与时间成正比。,20,特点,平均代时（繁殖一代的时间）最短提问：细菌的代时与哪些因素有关？,细,菌,数,目,的,对,对,数,数,期,值,0,时间t,如大肠杆菌在20时其代时是35条件下的2倍；伤寒杆菌在含0.125的蛋白胨培养基中的代时为800min，而在含1.0时仅为40min。,繁殖速度最快,种类遗传,、个体健康情况(营养、环境条件),21,提问：哪个时期（迟缓期、对数期、稳定期、衰亡期）代时最具有种属代表性？为什么？最短值无限长（休眠）对数期代时最短值细菌代时通常指最适条件下的对数期代时,22,此时所有细菌在二分裂生长,分别测定t0时刻与t时间细菌的数量X0与X,对数期细菌代时G计算,122223(22)2)24252n,X=X0*2n,X/X0=2n,X0X024X(X02n)(n=1、2、3),n繁殖代数,代时,23,静止生长期(Stationaryphase)：,由于营养物质消耗，代谢产物积累和pH等环境变化，逐步不适宜于细菌生长，导致生长速率降低直至零(即细菌分裂增加的数量等于细菌死亡数)。,稳定生长期又称恒定期或最高生长期，此时培养液中活细菌数最高并维持稳定。,24,稳定期（中年）,出生率死亡率,细,菌,缓,数,慢,目,期,的,对,稳定期,对,数,衰老期,数,期,值,0t,时间,死亡原因营养短缺、代谢毒物增多（相当于重量变化曲线中的增长率下降阶段）,25,衰亡期(Decline或Deathphase)：,营养物质耗尽和有毒代谢产物的大量积累，细菌死亡速率超过新生速率，整个群体呈现出负增长。该时期死亡的细菌以对数方式增加，但在衰亡期的后期，由于部分细菌产生抗性也会使细菌死亡的速率降低，仍有部分活菌存在。,26,死亡期（老年）,死亡率出生率（相当于重量法的内源呼吸阶段）提问：如何给细菌延年益寿呢？补营养、环保（去除环境毒物）,人类群体有类似规律吗？,如果把地球看作是封闭的间歇式培养基，人类看作是细菌，人口若不加控制，必将经历由于资源枯竭，污染物遍地而引发的大灭绝。自救节约、节育防止“营养物消耗过快”，环保防止“有害代谢物毒性抑制”。,27,2、同步培养,同步培养(Synchronousculture)：,使群体中的细胞处于比较一致的，生长发育均处于同一阶段上，即大多数细胞能同时进行生长或分裂的培养方法。,以同步培养方法使群体细胞能处于同一生长阶段，并同时进行分裂的生长。,同步生长：,通过同步培养方法获得的细胞被称为同步细胞或同步培养物,28,硝酸纤维素滤膜法是最经典的获得同步生长的方法,由于细胞的个体差异，同步生长往往只能维持2-3个世代，随后又逐渐转变为随机生长。,29,3、连续培养,将微生物置于一定容积的培养基中，经过培养生长，最后一次收获。,分批培养（batchculture）or封闭培养（closedculture）,培养基一次加入，不予补充，不再更换。,连续培养(Continousculture）,在微生物的整个培养期间，通过一定的方式使微生物能以恒定的比生长速率生长并能持续生长下去的一种培养方法。,培养过程中不断的补充营养物质和以同样的速率移出培养物是实现微生物连续培养的基本原则。,30,连续培养,一方面连续进料，另一方面又连续出料。原理：进料=补足营养(“污染物”)出料=稀释菌浓度、毒物浓度它又分为两种：恒浊连续培养、恒化连续培养。,31,（1）恒浊连续培养,测定所培养微生物的光密度值,自动调节新鲜培养基流入和培养物流出培养室的流速,使培养物维持在某一恒定浊度,当培养室中的浊度超过预期数值时，流速加快，使浊度降低；当培养室中的浊度低于预期数值时，流速减慢，使浊度升高；,恒浊培养器的工作精度是由光电控制系统的灵敏度来决定的,如果所用培养基中有过量的必需营养物，就可以使菌体维持最高的生长速率。,32,恒浊培养基浊度恒定（实质是细菌数量恒定）,新鲜培养基,光电池,光源,流速控制阀,出水,很少应用,反馈控制,33,（二）恒化连续培养,使培养液流速保持不变，并使微生物始终在低于其最高生长速率下进行生长繁殖。,34,（2）恒化连续培养,化？,新鲜培养基,流速控制阀,出水,应用：环境工程、生物工程、实验室研究（细菌生理特性研究、细菌的快速筛选等）。,流速恒定,进料营养物总量,35,目前,污水连续生物处理法均（除SBR法）类似于恒化连续培养；（流速不完全恒定）,36,4污(废)水连续处理中的细菌生长状态,不同的生物反应器，细菌的生长状态可能不同！,乃至同一反应器内不同位置处,37,细菌生长曲线在污水微生物处理中的应用,38,连续生物处理中的细菌状态表,细菌的生,长阶段,应用举例,特点,迟缓期,无,连续化稳定操作中没有这一阶段,对数生长期,高负荷活性污泥法(大部分区域),稳定期,生物膜法,常规活性污泥法(大部分区域),衰老期,污泥的厌氧消化,1:0.40.8BOD.d-细菌与降解BOD重量比,1:0.4以下,39,对数期,稳定期,衰老期,平推流式活性污泥法,40,细菌生长必然维持在一个与水质环境相适应的阶段；提问：同一种方式中的细菌生长状态是否一成不变呢？随水质波动而波动毒害物波动(“冲击”)营养波动(“失衡”),41,提问：改善废水生物处理系统中效果的关键是什么？防止“冲击”、找出并改善限制因子,“失衡”是绝对的！总有限制性营养物控制生长。(按营养配比，相对贫乏的营养物),42,四、微生物生长的测定,单位时间里微生物数量或生物量（Biomass）的变化,微生物生长：,微生物生长的测定：,个体计数群体重量测定群体生理指标测定,评价培养条件、营养物质等对微生物生长的影响；,评价不同的抗菌物质对微生物产生抑制(或杀死)作用的效果；,客观地反映微生物生长的规律；,43,借助显微镜观察测定,优点：快速，常用方法,（一）测定总细菌数,缺点：不能区分死菌与活菌；不适于对运动细菌的计数；需要相对高的细菌浓度；个体小的细菌在显微镜下难以观察；,44,1.涂片染色法,1视野菌液(ml)(0.01ml1cm2)*视野面积(cm2),45,2.计数器(血球计数板）测定法,0.1ml菌液,46,提问：数了125个小格中有90个细菌，样品中的细菌浓度是多少？(90个125)*400/0.1ml=2880个/ml适用范围：测定个体较大的细菌或原生动物细菌个体若太小、过多，由于每一小格中细菌层层叠加，相互遮挡，难以准确计数。,数数细菌（或其他微生物或细胞）数目，（一般数125个小格），折算样品细菌浓度；,47,3.比例计数法,比例样品菌液与等体积的血液混合，观测二者比例,提问：如果平均每个视野中细菌数量/红血球的数量比例为5.5：1，则细菌数量=？5.5400万个/ml=2.2107个/mL样品,红血球数已知(男性400500万个ml，女性350450万个ml)，平均400万个/ml,48,4比浊计数法,浊细菌悬浮液的浊度,细菌不完全透光，一定范围内菌溶液的混浊度与菌数量成正比,49,（1）制标准曲线（ODNo）,（2）测菌液浊度，查图表得出细菌数量,浊度仪或721分光光度仪,50,（二）测定活细菌数,1、培养平板计数法,51,无菌水,1.稀释平板计数法固体培养法,第一步：菌样巧妙稀释,得到不同稀释度（10-x）菌液,菌样被无菌水不同稀释倍率后平板培养图,52,各取1ml，均匀涂布于冷固体培养基平板上或与温热液态固体培养基混合冷却。,第三步：培养,稀释度过低，菌落密集无法计数,可以计数，但数量过多，费时费力,数量合适，统计计算，作为结果,数量太少，误差因素太大，不做计数,第二步：接种平板,每一个细菌会生成一个菌落,53,一般计数平板的细菌生长菌落数以30300个为宜。,第四步：计数,细菌数量=数出的菌落数/稀释度例如：10-5稀释度时菌落数为125个细菌数量=125/10-5=1.25107个/mL平板计数法是采用最广的一种活菌计数法如国标法水中细菌总数的测定。注意：作空白及取平行样（23组）均值减小误差。,平均,54,采用培养平板计数法要求操作熟练、准确，否则难以得到正确的结果：,样品充分混匀；,每支移液管及涂布棒只能接触一个稀释度的菌液；,同一稀释度三个以上重复,取平均值；,每个平板上的菌落数目合适，便于准确计数；,一个菌落可能是多个细胞一起形成，所以在科研中一般用菌落形成单位（colonyformingunits，CFU）来表示，而不是直接表示为细胞数。,55,主要适用于只能进行液体培养的微生物，或采用液体鉴别培养基进行直接鉴定并计数的微生物。,对未知样品进行十倍稀释，然后根据估算取三个连续的稀释度平行接种多支试管，对这些平行试管的微生物生长情况进行统计，长菌的为阳性，未长菌的为阴性，然后根据数学统计计算出样品中的微生物数目。,2、稀释液体计数法,TheMostProbableNumbermethod又称MPN法（或最可能数法）,56,例如测定SRB（硫酸盐还原菌，厌氧）的数量能用稀释平板法计数吗？为什么？一般不能，厌氧菌暴露在空气中不能生长（除非厌氧培养箱）,对这类菌可以利用它们生长时产生的硫化亚铁黑色特征进行深层隔氧液体培养，按MPN法进行计数。,57,（1）稀释,（2）稀释接种样品,在液体表面加一层无菌液体石蜡隔绝氧气，,恒温37培养14天,记录变黑的试管情况,（3）培养,1ml,+9ml,培养基,为什么有些试管变黑有些没有？,稀释程度、取样概率,58,(4)统计查表计算,根据不同稀释度变黑试管统计出数量指标三位数及其中最低稀释度（取变黑的管数最多、稀释度又最低的生长管数，为第一位数字，后面两个稀释度的生长管数后两位数）上例情况而言统计数量是几？,查表表MPN表,32010-4,59,MPN三管法测数统计表,水中大肠菌群、铁细菌、硝化菌、亚硝化菌也用这种方法进行数量统计。,个菌/毫升,上面例子中数量指标“320”对应的细菌最可能数为9.5个菌/毫升，最低稀释度为10-4，折算出样品中菌浓度为？个菌/毫升。,60,3、膜过滤培养法,当样品中菌数很低时，可以将一定体积的湖水、海水或饮用水等样品通过膜过滤器，然后将将膜转到相应的培养基上进行培养，对形成的菌落进行统计。,61,薄膜微孔滤膜（0.45um）,（2）滤膜培养,膜有菌面冲上,原理膜抽滤（细菌浓缩）+膜平板培养+计数,62,（3）统计计数提问：假如测出250个菌落，抽滤了50ml自来水，自来水中菌浓度是多少呢？25050ml=5个/ml自来水样品中的细菌数量=菌落数抽滤样品的体积数,要求样品洁净如空气或饮用水。堵孔、菌太多难以分散,如何用活菌计数法测定较脏的水样？减少滤液体积、无菌水稀释,63,(一)重量法,已知什么条件通过测定细菌群体重量知道其数量？已知单个细菌的平均重量，然后除法计算细菌的湿重量10-1510-11g/个细胞干重约为湿重的1020。1.干重法,方法：含菌水样在105110下进行干燥恒重（本质测水中悬浮物重量MLSS或MLVSS）。,（三）计算生长量,64,悬浮物无机物+有机物（包括细菌）如何确定悬浮物中有机物与无机物的量？高温(550)灼烧,无机物化学性质稳定，高温下不会分解什么情况下可以直接用悬浮物的重量表示细菌的重量？悬浮物中绝大多数是细菌。,65,（1）悬浮物中绝大多数为细菌时,细胞数目=MLSS个体细菌的平均干重量,恒重,或,MLSS悬浮物,66,（2）除细菌外还有大量无机悬浮物时,W无MLVSS挥发性悬浮物MLSSW无=细菌群体的干重量细胞数目=MLVSS个体细菌的平均干重量,2h,MLSS,67,（3）有大量非细菌有机悬浮物时,如何测定呢？不能用重量法，应改用其他方法。总体来说重量法方法误差较大，一般只作为菌数粗略估算如活性污泥测定（以重量MLSS、MLVSS间接表示细菌数量）,68,（二）细胞含N量法,大多数生物包括细菌，细胞内的蛋白质氮含量比较稳定，一般为蛋白质干重1516，平均为16。,69,（三）DNA含量法,同种细菌的DNA含量一致,可通过测定DNA的含量来表示细菌的生长量,少量纯细菌培养时细菌数量的测定。精确性非常高，对样品纯度以及仪器和人员的要求较高。,70,4、其它生理指标法,微生物的生理指标，如呼吸强度，耗氧量、酶活性、生物热等与其群体的规模成正相关。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勃氏呼吸仪、微量量热计等设备来测定相应的指标。,常用于对微生物的快速鉴定与检测,71,当你需要测定某水样中细菌数量时，你该如何选择方法？,视要求、水样菌量、测试条件等灵活选取,72,一、温度的影响,为什么会存在适宜温度？酶的活性根据细菌适宜温度的不同，可将细菌分为四大类，嗜冷菌、嗜中温菌、嗜热菌及嗜超热菌。,第二节微生物的生存因子（利与不利）,73,不同耐温细菌的生长适宜温度,74,废水中的细菌一般都是嗜中温菌，最适温度多在30左右，嗜冷菌和嗜热菌占少数。,75,一般来说无芽孢的细菌在水中加热到100迅速死亡。（一）高温杀菌的机理原因？,1）蛋白质、核酸变性2）细胞膜溶解细胞膜中的脂类在高温作用下溶解。,1、高温的影响,76,（二）影响高温杀菌的因素,细菌的种类、含水量、芽孢有无、以及湿热或干热1）细菌种类如,77,2）含水量,细菌细胞含水量高的更容易被杀死。,分子层次现象蛋白质的凝固温度与含水量有关。,水热的良导体,78,3）芽孢,不同芽孢菌高温耐受能力比较表,79,4）湿热与干热湿热水蒸汽干热热空气,蒸汽灭菌锅,烘箱,1212030min,1601702h灭菌,80,灭菌与消毒的概念。P190,81,湿热灭菌温度低时间短？保水（热空气蒸发蛋白质水分）；蒸汽冷凝放热，穿透力强；凝水热传导能力强于空气；湿热微生物吸收高温水分，菌体蛋白很容易凝固变性。,82,2低温,低温细胞结冻最适温度下限进入休眠状态？酶活性降低，导致代谢、遗传普遍停滞；,冰渣导致细胞膜破裂。,膜细胞流动性变差。,一旦获得适宜温度，即可恢复活性细胞内外冻结易导致死亡，原因何在？,83,嗜中温菌（耐冷喜温）一般在5以下处于休眠状态，因此通常实验室用冰箱的4冷藏温度保藏细菌。,或甘油、石蜡冷冻保存菌种,84,低温下冷藏的食物变质嗜冷细菌（或霉菌）的最适宜温度在515之间。,具备低温活性酶细胞质膜含有大量的不饱和脂肪酸，在低温下能保持半流动性，使之能有效地集中必需的营养物质。,思考题：嗜冷细菌有什么环保用途呢？,嗜冷细菌的秘密武器是什么？,85,二、pH的影响,大多数细菌最适环境pH为68，可生存的pH范围在410之间。研究表明细胞内部由于细胞膜的屏蔽作用、磷酸盐缓冲及细菌能动的调节，pH一般都保持中性，环境的pH难以影响细胞内的pH变化。外界的pH变化如何对细菌产生影响？1.影响细胞膜蛋白及胞外水解酶的活性从而影响营养物的正常吸收与转运,86,2.影响营养物的解离与吸收,主要影响一些极性营养物如脂肪酸、氨基酸以乙酸的吸收为例，,细菌表面带有电荷，如“”,3.降低微生物对高温的抵抗能力。,87,某些细菌，例如氧化铁硫杆菌和其他极端嗜酸茵，需在酸性环境中生活，其最适pH为3，在pH为15时仍可生活。各种工业废水通常设前调节池，维持曝气池pH7左右。事实上，净化污(废)水的微生物适应pH变化的能力比较强，pH在6.58.5均可不加调节。（Why？）,88,三、氧化还原电位（ORP),什么是氧化还原电位？某物质与氢电极构成原电池时的电压高低,反映该物质氧化性强弱。,pH7.0,30条件下饱和Fe3+溶液中测得的电压值为0.771,该值代表什么？Fe3+/Fe2+的氧化还原电位为+0.771,89,通常如何测定水样的氧化还原电位？pH测定仪mv档，其中一个惰性的铂丝电极与一个参比电极（如甘汞电极）,影响水样氧化还原电位的因素有哪些？氧化性物质（主要是氧气浓度）与还原性物质（有机物、H2S等）的含量,90,好氧活性污泥法控制在200600mV是正常的过低过高如何调节？改变曝气力度,厌氧污泥或污水处理系统应控制在在100200mV过高，将不利于厌氧细菌的生长，应改进工艺降低水中溶解氧量。,应用,91,四、DO曝气池中DO浓度宜维持在3-4mg/L。,92,五渗透压,是不同溶液被半透膜隔离开时，由于膜半透性及两侧水分子浓度差异形成的水压。,有半透膜,左水分子净通量0右侧液位，直至平衡,93,衡量方法：通常以一定浓度溶液与纯水间形成的渗透压作为该溶液的渗透压水将从渗透压一方流向渗透压的一方？低、高,渗透压可影响细菌生存：1.相同渗透压溶液中细菌细胞内水含量稳定，细菌生活得最好。等渗透压溶液085的食盐(NaCl)溶液（生理盐水）。常作为进行细菌稀释分离的稀释液。,94,2.高渗透压溶液中,哪些是高渗透压溶液？细菌会发生什么现象？浓溶液；质壁分离防腐（细菌滋生）如用530%的盐水腌咸菜、咸鱼，用6080%的糖溶液做蜜饯等。,海洋对各种病原菌（淡水菌）的杀灭高含盐废水（如油田采出水）难于生物处理的原因如何解决？冲稀;防垢剂;细菌基因改造；,95,3.低渗透压溶液,细菌于其中会如何？如纯水外界大量水流入细菌细胞内，细胞膨胀，甚至破裂。综合以上几点，在微生物实验室中稀释菌液，应该用生理盐水（0.85%）(除非稀释后马上就用的可以用无菌的蒸馏水。),96,六光线,1.阳光通常细菌在阴暗环境中能够更好的生长，原因？,包括阳光和灯光,紫外线（波长0.1400nm）一般细菌在紫外线下照射5min即能被杀死，芽孢则需10min。紫外线波长在260nm左右者杀菌力最强杀菌机理？蛋白质和核酸变性,97,98,（一）紫外灯(低压水银灯),2.灯光,杀菌的光源254nm的紫外光缺点穿透性很弱甚至于不能透过普通玻璃，因此只作为容器的表面杀菌，或无菌室中的空气杀菌。,实验室使用,99,由于紫外线穿透力弱，通常应用于表面或空气杀菌。复活：分光复活和暗复活，其中光复活最佳的可见光波长为510nm。(图5-4)应用：（1）空气、物体表面杀菌、消毒等；*检查紫外灯杀菌效果的方法是：将布有200个250个细菌的营养琼脂平板暴露于紫外灯下2min，然后，盖好皿盖倒置温箱培养，同时做对照，若不能显示处理皿的菌数减少了99，即表示须更换新灯。（2）诱变育种,100,（二）X-射线、射线(不带电),来源铱,X-射线10-30.1nm钴、镭,射线10-6nm特点高能量，穿透力强,已经开始被用于油田注水杀细菌(腐蚀性细菌)。杀菌机理？高能量激发水分解产生O自由基或H2O2等强氧化剂优缺点？一次性投资较大，但使用时成本较低，杀菌效果稳定,低剂量照射有促进微生物生长的作用，或引起微生物发生变异；高剂量照射有致死作用。,101,七.超声波,超声波？超过人的听觉能力上限20千Hz（波长小于1.6cm)的声波,(B超),人工来源振动头几乎所有的细菌体都能被超声波所破坏，但敏感程度各有不同。思考题：超声波的杀菌（或细胞破碎）的机理？,102,八、干燥,细菌基本上是生活在水中的生物。环境中过于干燥细菌如何生存？（在不受热和其它外界因素干扰下）干燥细胞将处于长期休眠状态,用干燥法防止食物腐败（细菌滋生）如方便面、干果、肉干、葡萄干等。用干燥法来保存细菌，如将细菌放置在干燥的沙土中可以长期保存。一旦提供潮气则会很快复活。,103,九化学药剂,指对细菌有抑制作用的药剂（对细菌生长有利的药剂被归于营养物）1.无机药剂（一）重金属机理？与酶的SH结合，使酶变性低浓度时可作为细菌的营养物，高浓度则对细菌产生抑制。,104,1）铜硫酸铜对真菌和藻类的杀伤力比细菌强。常用硫酸铜与石灰配制成的波尔多液，在农业上可用以防治某些植物病毒。,105,在远距离取水样作检测时，一般1L混合液中加10ml质量浓度为1gL的硫酸铜，原因何在？抑制携带过程中微生物的呼吸，尽量保持水质不变。,106,（二）氧化剂与酸碱,机理？氧化细胞膜穿孔,01的高锰酸钾溶液常用于消毒公用茶具和水果、皮肤。漂白粉、液氯、臭氧、三氯异氰尿酸常用于饮水或游泳池水的消毒。醋酸、石灰乳（生石灰：水1：48可有效地消毒粪便和其它排泄物）,107,（三）卤化物杀菌力高低顺序是：FClBrI，最常用的是碘和氯。碘碘不可逆地与菌体蛋白质(或酶)的酪氨酸结合，生成二碘酪氨酸，使菌体失活。常用于皮肤消毒。氯氯与水结合成次氯酸，后者易分解产生新生态氧，为强氧化剂。常用于饮水和游泳池水消毒。,108,2.有机药剂,（一）醇（中效）机理？,对人轻脱水、损害胃粘膜重神经抑制呼吸、心跳衰竭）脱水剂和脂溶剂可使蛋白质脱水、变性，溶解细胞质膜的脂类物质，进而杀死微生物机体。,109,1）乙醇体积分数为7080的乙醇杀菌力最强。乙醇浓度过低或过纯杀菌力差；过纯？差提示：革兰氏染色（95乙醇脱色）可使细胞表面迅速失水，表面蛋白质沉淀变性形成一层致密薄膜，阻止乙醇分子进入菌体内，故杀菌差。,110,2）甲醇甲醇杀菌力差，对人有毒，不作杀菌剂。在废水生物反硝化脱氮处理工艺中，缺碳源时常用甲醇作碳源。,3）其它醇丙醇、丁醇及其他高级醇的杀菌力均比乙醇强，但由于不溶于水，不作杀菌剂。,111,112,（二）甲醛（高效）,甲醛是气体，质量浓度为370400gL的甲醛水溶液称为福尔马林，很有效的杀菌剂，是动物标本的防腐剂。,其蒸气有强烈的刺激性，有杀菌和抑菌作用。可用福尔马林蒸熏、消毒厂房及无菌室，用量为每立方米空间10ml。机理？甲醛（-C=O）与酶蛋白质的氨基(一NH2)结合而干扰细菌的代谢机能。,113,中介，改变油与水的亲和力溶解改变细胞膜通透性1）酚类低浓度时是微生物的营养源。10gL的苯酚溶液在20min内可杀死细菌；3050gL的石炭酸溶液几分钟可杀死细菌甲酚的杀菌力比其他酚强几倍，难溶于水，易与皂液或碱液形成乳浊液，叫来苏水。医院中常用。,（三）表面活性剂,114,2）合成洗涤剂阳离子型洗涤剂（有机铵盐）杀菌力强。非离子型的洗涤剂没有杀菌力。,目前使用的主要是阴离子型（烷基钠钾盐）的LAS(直链烷基苯磺酸钠)合成洗涤剂，它可被微生物降解。,115,3）染料,共同特征是具有共轭双键（C=N），对可见光具有选择吸光性细菌蛋白质抑制剂紫药水就是1浓度的结晶紫溶液（可致癌）。,细菌单染色（结晶紫）时浓度一般在0.15范围内。活性污泥微生物经长期驯化，能分解染料，净化印染废水。,116,4）抗生素,放线菌和霉菌所产生,能杀死其他微生物或抑制其生长的物质,抗生素有广谱和狭谱之分什么是广谱、狭谱？广普遍氯霉素、金霉素、土霉素和四环素狭不普遍青霉素只能杀死或抑制革兰氏阳性菌，多粘菌素只能杀死革兰氏阴性菌，叫狭谱抗生素。,117,抗生素对微生物的影响有以下四方面：,抑制细胞壁形成青霉素抑制革兰氏阳性菌肽聚糖的合成，进而阻碍细胞壁合成；,革兰氏阴性菌细胞壁的肽聚糖含量很低，因此只受到部分损伤；,菌体内部不断由于物质合成膨大，细胞壁不生长，菌体胀破。,118,青霉素对人体有害吗？为什么？本身没有。人和动物的细胞不具细胞壁，不含肽聚糖，所以不受青霉素的损害。为什么打青霉素先作皮试？56人会有严重过敏反应（免疫系统自杀行为）,119,破坏微生物的细胞膜多粘菌素中的游离氨基与革兰氏阴性菌细胞质膜中的磷酸根(P043)结合，损伤其细胞质膜。,抑制蛋白质合成氯霉素、金霉素、土霉素、四环素、链霉素、卡那霉素、新霉素、庆大霉素、嘌呤霉素及春日霉素等都能与核糖体蛋白结合，抑制微生物蛋白质合成。同时，上述广谱抗生素能与酶组分中的金属离子结合，抑制酶的活性。,120,干扰核酸的合成,争光霉素(即博来霉素)、丝裂霉素(自力霉素)、放线菌素D(更生霉素)与DNA结合，干扰DNA复制。各种抗生素发酵厂的废水分别含有一定浓度的、相应的抗生素，造成在废水生物处理初期的处理效果不好，经过相当长时间的驯化期后，活性污泥中的微生物逐渐适应了各种抗生素，进而降解抗生素，从而废水得到净化。医疗界病原菌的驯化抗药性,121,第三节微生物间的关系,微生物种内关系：竞争、互助2种。,微生物之间的相互关系：竞争、原始合作（互生）、共生、偏害（拮抗）、捕食、寄生6种。,122,活性污泥中细菌间的相互关系是什么？竞争、互生（同种）等,123,一、竞争,两个种群因需要相同的生长基质或其它环境因子，致使增长率和种群密度受到限制时发生的相互作用，其结果对两种种群都是不利的。,124,二、互生（原始合作）,二种可以单独生活的生物，当它们生活在一起时，通过各自的代谢活动而有利于对方，或偏利于一方的一种生活方式。,“可分可合，合比分好”,125,纤维素分解细菌,固氮菌,126,金黄色葡萄球菌的生长为本来在平板上不能生长的嗜血流感菌提供生长因子，后者在其菌苔周围形成卫星菌落。,127,本来不能在含青霉素的平板上生长的受体菌在转化子（含有Ampr质粒）周围形成卫星菌落（b-内酰胺酶分泌到胞外所致）,128,藻类、好氧菌与厌氧菌之间是何关系？,互生为主,129,三、共生,二种生物共居在一起，相互分工协作、相依为命，甚至形成在生理上表现出一定的分工，在组织和形态上产生了新的结构的特殊的共生体。,互惠共生：二者均得利,偏利共生：一方得利，但另一方并不受害,130,地衣-藻类和真菌的共生体,形成有固定形态的叶状结构：真菌无规则地缠绕藻类细胞，或二者组成一定的层次排列。地衣繁殖时，在表面上生出球状粉芽，粉芽中含有少量的藻类细胞和真菌菌丝，粉芽脱离母体散布到适宜的环境中，发育成新的地衣,结构上的共生：,共生菌从基质中吸收水分和无机养料；共生藻进行光合作用，合成有机物；,使地衣能在十分贫瘠的环境中生存。,131,132,细菌与原生动物间的共生关系：细菌栖息于原生动物细胞内，获得营养和保护环境，并且这些细菌在原生动物细胞外都不能生长；原生动物通过共生菌获得生长所需要的维生素及其它生长因子,133,根瘤菌与豆科植物间的共生,-形成根瘤共生体,根瘤菌固定大气中的气态氮为植物提供氮素养料；,豆科植物的根的分泌物能刺激根瘤菌的生长，同时，还为根瘤菌提供保护和稳定的生长条件。,134,四、偏害(拮抗),共存于同一环境中的两种微生物，甲方对乙方有害，乙方对甲方无任何影响。一种微生物在代谢过程中产生一些代谢产物，其中有的产物对一种（或一类）微生物生长不利，或者抑制甚至杀死对方。非特异性偏害特异性偏害,135,五、捕食,一种种群被另一种种群完全吞食，捕食者种群从被食者种群得到营养，而对被食者种群产生不利影响。,136,六、寄生,一种小型生物生活在另一种相对较大型生物的体内或体表，从中取得营养和进行生长繁殖，同时使后者蒙受损害甚至被杀死的现象。,寄生物（parasite）,寄主或宿主（host）,137,青霉菌与其周围细菌的关系是什么？偏害（拮抗）,原生动物与细菌间关系？捕食,此处没有细菌,细菌菌落,？,138,冬虫夏草，是子囊菌寄生于鳞翅目幼虫而形成的。冬季，虫体蛰伏在土中，真菌孢子侵入虫体，并生长发育，使虫体内充满菌丝，幼虫死亡。来年温暖潮湿时，自幼虫