第三章細菌的生長和遺傳變異

1、1,第五章 微生物的生長繁殖與生存因子,2,第一節(jié) 微生物的生長繁殖,3,微生物在適宜的環(huán)境條件下，不斷吸收營養(yǎng)物質(zhì)，進行新陳代謝。如果同化作用大于異化作用，則表現(xiàn)為微生物個體生長，到一定階段開始分裂，微生物個體數(shù)量增多，表現(xiàn)為群體生長。微生物生長通常是指群體的增長。,4,5,一、微生物生長量測定方法,（一）測定微生物總數(shù)直接測定是常用的微生物生長測定方法，它借助顯微鏡直接觀察計數(shù)，其優(yōu)點是測定過程快速，缺點是不能區(qū)分微生物的死

2、活。,6,計數(shù)器直接計數(shù)電子計數(shù)器計數(shù)染色涂片計數(shù)比濁法,7,1．計數(shù)器測定法,將菌液滴在血球計數(shù)板0.1ml 的計數(shù)格中，細菌被固定染色后，在顯微鏡下選擇數(shù)出若干小格中的細菌數(shù)目，（一般數(shù)125個小格），根據(jù)比例關(guān)系折算出單位體積菌液中細菌的數(shù)量。,如125個小格中有90個細菌則 (90÷125) ÷0.0025=288個/ml。這種方法只能測定個體較大微生物，個體若太小，則由于每一小格中細菌層層疊加，相互

3、遮擋，難以準確計數(shù)。,9,10,3.涂片染色法,將已知體積(0.01ml)的待測樣品，均勻地涂布在載玻片的已知面積內(nèi)(1cm2)，經(jīng)固定染色后，在顯微鏡下選擇若干個視野計算細胞數(shù)量，每個視野的直徑和面積、對應的微生物體積用目鏡測微尺測出，結(jié)合視野中的微生物數(shù)量從而推算0.01ml樣品的微生物數(shù)量。,涂片染色法,12,4．比濁計數(shù)法,測定懸浮細胞的快速方法。其原理是：單細胞微生物的懸液與濁度成正比，與光密度（OD）成反比?？捎梅止夤舛扔?/p>

4、測定細菌懸液的光密度或透光度；也可以用濁度計測菌懸液的濁度。將未知細胞數(shù)的菌懸液和已知細胞數(shù)的菌懸液相比，可求出未知菌懸液所含的細胞數(shù)。,（1）制標準曲線,（2）測定菌液濁度，查表得出細菌數(shù)量,14,15,（二）測定活細菌數(shù),間接計數(shù)法又稱活菌計數(shù)法，通過測定樣品中活細菌數(shù)量來間接地表示細菌含量。優(yōu)點是只計數(shù)樣品中的活細菌數(shù)目，缺點是測定所需時間較長，手續(xù)繁瑣。,16,1.平板計數(shù)法,將待測細菌樣品先作10倍梯度稀釋，然后取相應稀釋度的

5、樣品涂布于固體平板培養(yǎng)基上，或與未經(jīng)融化的固體培養(yǎng)基混合、搖勻，培養(yǎng)一定時間后觀察并計數(shù)生長的菌數(shù)，最終根據(jù)細菌數(shù)和取樣量計算出細菌濃度。,17,18,一般計數(shù)平板的細菌生長菌落數(shù)以30~300個為宜。細菌數(shù)量=數(shù)出的菌落數(shù)/稀釋度例如：10-5稀釋度時菌落數(shù)為100個，則細菌數(shù)量=100/10-5=107個/mL平板計數(shù)法是采用最廣的一種活菌計數(shù)法。,19,2.稀釋培養(yǎng)計數(shù)（MPN法）,液體計數(shù)法是根據(jù)統(tǒng)計學原理設計的一種方法。

6、先將待測菌液作10倍梯度稀釋，然后取相應稀釋度樣品分別接種到3管或5管一組液體培養(yǎng)基中，培養(yǎng)一定時間后，觀察各管及各組中細菌是否生長、記錄結(jié)果，再查與之匹配的統(tǒng)計表，算出細菌的最終含量。也稱最可能數(shù)法或MPN法。,20,測定硫酸鹽還原菌的數(shù)量,用于硝化細菌、產(chǎn)甲烷菌、鐵細菌和硫酸鹽還原菌計數(shù)硫酸鹽還原菌是嚴格厭氧菌，代謝過程形成硫化氫，硫化氫與鐵生成黑色硫化亞鐵沉淀，在顯微鏡下這些沉淀很難與細菌區(qū)分；由于它是厭氧菌，不能在空氣狀態(tài)

7、下生長，因此平板培養(yǎng)計數(shù)也無法使用，對這類菌可利用其生長時產(chǎn)生的硫化亞鐵黑色特征進行液體培養(yǎng)，按MPN法進行計數(shù)。,（1）10倍梯度稀釋,23,(3)統(tǒng)計、查表、計算,①統(tǒng)計確定數(shù)量指標取生長管數(shù)最多且稀釋度最高管中生長的管數(shù)，為數(shù)量指標的第一位數(shù)字，后面兩個稀釋度的生長管數(shù)為后兩位數(shù)，就上例情況而言，3個重復生長的10-3和10-4兩個稀釋度，但兩者中高稀釋度的是10-4，其生長管數(shù)“3”為數(shù)量指標的第一位數(shù)字；第二和第三位數(shù)則為

8、2和0。因此所得的數(shù)量指標為“320”。,②查表所查的統(tǒng)計表是通過其他精確的計數(shù)方法，確定的各種數(shù)量指標時細菌數(shù)量可能的最大值，在確定了數(shù)量指標后，可從MPN三管法統(tǒng)計表查相應的細菌最大可能數(shù)量。,MPN三管法測數(shù)統(tǒng)計表,上面例子中數(shù)量指標“320” 對應的細菌最大可能數(shù)為9.5x104,25,3. 過濾計數(shù)法,對于某些細菌含量較低的樣品，可采用薄膜計數(shù)法。將待測樣品通過帶有許多小孔但又不讓細菌透過的微孔濾膜，藉助膜的作用將細菌濃縮

9、，再將膜放于固體培養(yǎng)基表面培養(yǎng)，然后類似于平板計數(shù)那樣計算結(jié)果。要求樣品中不得含有過多的懸浮性固體或小顆粒。,26,27,(三)計算生長量,細菌細胞盡管很微小，但是仍然具有一定的體積和重量，在細菌生長過程中，測定單位體積液體中細菌群體重量變化直接表示細菌生長數(shù)量的方法稱為重量法。,28,1.測定細胞干重法測定干重時，先將細菌分離，再烘干稱量。分離可采用離心法或過濾法。取已經(jīng)培養(yǎng)一段時間的待測樣品，用離心機收集生長后的細菌細胞，或用濾

10、紙、濾膜過濾截取生長后的細菌細胞，然后在105~110℃下進行干燥，稱取干燥后重量，以此代表細菌生長量。,29,水處理工程設施中的細菌生長量通常采用這種細胞干重測定法。這種方法實際上測得的是水中懸浮物重量，如果水中非細菌類的懸浮物很多的話，勢必會嚴重干擾細菌計數(shù)的結(jié)果。,30,2.細胞含N量法,大多數(shù)生物蛋白質(zhì)氮含量較穩(wěn)定，一般為蛋白質(zhì)干重15％~16％，平均為16％。 水樣中菌體蛋白質(zhì)-N含量、單個細菌中蛋白質(zhì)含量(10-15~

11、10-11) g/細胞×(10～18％) 細菌的數(shù)目=菌體蛋白質(zhì)-N ÷16% ÷單個細胞的蛋白質(zhì)含量,31,凱氏定氮法 Kjeldahl determination 定義：測定化合物或混合物中總氮量的一種方法。即在有催化劑的條件下，用濃硫酸消化樣品將有機氮都轉(zhuǎn)變成無機銨鹽，然后在堿性條件下將銨鹽轉(zhuǎn)化為氨，隨水蒸氣餾出并為過量的酸液吸收，再以標準堿滴定，就可計算出樣品中的氮量。由于蛋白質(zhì)含氮量比較恒定，

12、可由其氮量計算蛋白質(zhì)含量，故此法是經(jīng)典的蛋白質(zhì)定量方法。,凱氏氮,32,,,33,34,,,35,36,,37,3.DNA含量法,同種細菌的DNA含量一致，可通過測定DNA的含量來表示細菌的生長量。,少量純細菌培養(yǎng)時細菌數(shù)量的測定。精確性非常高，對樣品純度以及儀器和人員的要求較高。,38,提問：當你需要測定某水樣中細菌數(shù)量時，你該如何選擇方法？,視要求、水樣菌量、測試條件等等靈活選取,39,二、研究微生物生長的方法,微生物群體作為研究

13、對象，來研究它們生長，大體上可以分為兩種情況，一種是間歇式培養(yǎng)（分批式培養(yǎng)），另一種是連續(xù)式培養(yǎng)。一般通過測定細菌重量或數(shù)量隨培養(yǎng)時間延續(xù)的曲線關(guān)系來考察細菌的生長特性。,40,（一）分批培養(yǎng)和生長曲線,將少量單細胞微生物接種于一定量的液體培養(yǎng)基內(nèi)，在適宜的條件下培養(yǎng),并定時取樣測定活微生物數(shù)目的變化，叫做間歇培養(yǎng)（分批培養(yǎng)）。用坐標法作圖,以時間為橫坐標,以單細胞微生物數(shù)量的對數(shù)為縱坐標,可以繪出一條有規(guī)律的曲線,稱為生長曲線。,4

14、1,生長曲線,,,穩(wěn)定期,,,衰老期,,,,,微生物的數(shù)量很大，都是10的n次方，取對數(shù)作圖時方便。,總細胞數(shù),活細胞數(shù),提問：為什么微生物數(shù)目用對數(shù)值作圖？,,,,,42,（1）停滯期,當細菌被接種到新鮮培養(yǎng)基中，開始一段時間內(nèi)，通常不立即進行細胞分裂、增殖，生長速率近于零，細胞數(shù)目幾乎保持不變，甚至稍有減少，這段時間被稱為停滯期。,特征代謝活躍，體積增大，從介質(zhì)中快速吸收各種營養(yǎng)物質(zhì)，大量合成細胞分裂所需的酶類、ATP和其他細胞

15、成分，為細胞分裂作準備。,43,應用,在實際工作中如接種菌種以啟動新的水處理設施，投加新鮮污泥時，接種的細菌不習慣于新環(huán)境，會出現(xiàn)或長或短的停滯期，停滯期的出現(xiàn)會增加操作時間，降低工作效率?？梢酝ㄟ^增加接種量、采用最適種齡、選用繁殖速率快的菌種以及盡量保持接種前后所處的培養(yǎng)介質(zhì)和條件一致等方法來縮短或消除停滯期。,44,（2）對數(shù)期,一旦細菌細胞的生理修復或調(diào)整完成，停滯期即告結(jié)束，細胞開始進入快速分裂階段。這一時期細胞數(shù)目的增加以2

16、n級數(shù)進行，細菌的數(shù)目X的增長率只與細菌的初始數(shù)量有關(guān)。,45,①特點,對數(shù)期的細胞分裂速度最快、繁殖一代的時間最短、代謝活動旺盛、對環(huán)境變化敏感，并且細胞內(nèi)的核糖體等組分也像細胞數(shù)目一樣以同樣的對數(shù)生長速率增加，細胞合成核糖體以及蛋白質(zhì)越多，其生長速率也越快。,46,②細菌代時的計算,細菌的代時即世代時間，或稱倍增時間是指細菌繁殖一代即個體數(shù)目增加一倍的時間。細菌代時的測定必須以對數(shù)期的生長細胞作為對象。,47,在對數(shù)期分別測定t0時

17、刻與t時間細菌的數(shù)量X0與X，基于細菌的二分裂生長。 t0 t 1→2→22→23（（22）×2）→24→25… … 2n X0→……X0·24→……X0·2n (n=1、2、3…) X n是細菌的代數(shù),,48,（3）靜止期,如果對數(shù)期的細胞

18、分裂不受節(jié)制的連續(xù)進行，理論上一個代時為20min。重10-12g的細菌，經(jīng)過48h的對數(shù)生長之后，其群體重量可達到地球重量的4000倍。在一個封閉的系統(tǒng)中，細菌的對數(shù)生長只能維持一個短暫的時期，最終生長將會降低，代時延長，細胞活力減退。此時新生的細胞數(shù)目與死亡的細胞數(shù)目相等，總菌數(shù)達到最大值，活菌數(shù)保持恒定。,49,特征,靜止期細胞從生理上的年輕轉(zhuǎn)化為衰老，表現(xiàn)為細菌的代謝活力鈍化，細胞含有較少的核糖體，RNA和蛋白質(zhì)合成緩慢，mR

19、NA的水平低下，因此細胞的生長變得不平衡，細胞的形狀有的也發(fā)生改變。因不能維持細胞壁的合成與修復，細胞的染色特點也發(fā)生變化，如G+轉(zhuǎn)變?yōu)镚-。,50,（4）衰亡期,處于靜止期的細菌繼續(xù)培養(yǎng)，細胞的死亡率將逐漸增加，最終群體中活的細胞數(shù)目將以對數(shù)速率急劇下降，此階段就被稱為衰亡期。,51,特點,衰亡期細胞的總數(shù)雖然鏡檢直接計數(shù)可能會保持不變，但間接計數(shù)檢測到的細胞數(shù)目卻在減少（?），同時伴隨著細胞的裂解或自溶可釋放出一些代謝產(chǎn)物，如氨基酸

20、、轉(zhuǎn)化酶或抗生素等。,52,衰亡期的長短與對數(shù)生長期一樣在不同微生物中變化是很大的，主要與菌種的遺傳特性有關(guān)。通過補充營養(yǎng)和能源，以及中和環(huán)境毒性，可以減緩死亡期的細胞死亡速率，延長細菌培養(yǎng)物的存活時間。,53,（二） 連續(xù)培養(yǎng),連續(xù)培養(yǎng)與間歇培養(yǎng)不同，它的特點是一方面連續(xù)進料，另一方面又連續(xù)出料。分為兩種：恒濁連續(xù)培養(yǎng)和恒化連續(xù)培養(yǎng)。,54,（1）恒濁連續(xù)培養(yǎng),一種使培養(yǎng)液中細菌的濃度恒定，以濁度為控制指標的培養(yǎng)方式。培養(yǎng)基提供足

21、夠量的營養(yǎng)元素，細菌保持最大速率生長。通過控制進料流速使裝置內(nèi)細菌濁度保持一定，保持理論上的對數(shù)生長期，可獲得大量菌體或與菌體代謝相平衡的代謝產(chǎn)物。這種方式往往用于細菌的生理生化研究。,55,（2）恒化連續(xù)培養(yǎng),新鮮培養(yǎng)基以恒定的流速流入，與培養(yǎng)器內(nèi)的培養(yǎng)基瞬間混合，培養(yǎng)器內(nèi)的培養(yǎng)基繼而也以相同的流速恒定流出，進水組分及反應器中營養(yǎng)物濃度基本不變，因而這種細菌培養(yǎng)稱為恒化連續(xù)培養(yǎng)。污水處理工藝中，除SBR外，其余均采用恒化連續(xù)培養(yǎng)。,

22、56,57,,,58,第五章 微生物的生長繁殖與生存因子,第二節(jié) 微生物的生存因子,59,一.溫度,(一)微生物生長的溫度范圍 溫度是微生物的重要生存因子。在適宜的溫度范圍內(nèi)，溫度每提高10℃,酶促反應速率提高1~2倍。每種微生物都有一定的溫度生長范圍，不同的微生物要求的最高、最低、最適生長溫度不同。,60,適宜溫度,為什么會存在適宜溫度？ 酶的活性,,不同細菌的生長適宜溫度,根據(jù)微生物生長溫度范圍和最適溫度，通常把微生物分

23、成嗜冷菌、嗜中溫菌、嗜熱菌及嗜超熱菌。,廢水中的細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)。,63,嗜熱菌最適50-60℃,在堆肥、溫泉中存在。在地中海發(fā)現(xiàn)一屬嗜超熱菌，叫火球菌屬，最適生長溫度高達105℃。,64,嗜中溫微生物自然界中絕大多數(shù)是如此。,65,嗜冷菌最適生長溫度5-10℃，如熒光極毛桿菌可在-4℃生長.,66,耶爾森氏菌在0-4℃環(huán)境中生長 ，廣泛存在于各種動物體內(nèi)，以及蔬菜、

24、水果等食品上。熟食品存放在冰箱中不能超過3天；如小孩吃吞感染食品后，則腸胃不舒服，脹鼓，無胃口。,67,(二)溫度對微生物生長影響,1.升高溫度，細胞中生化反應速率加快：每升高10℃，生化反應速度增加一倍。2.溫度過高，細胞蛋白質(zhì)、核酸可遭破壞。3.降溫可延緩微生物的生命活動。在適宜的溫度界限以外，過高過低的溫度均對微生物有影響。,68,1.高溫滅菌法,超過微生物最高生長溫度可將微生物殺死，可用來滅菌.高溫滅菌原因：1）蛋

25、白質(zhì)、核酸變性2）細胞膜溶解 細胞膜中的脂類在高溫作用下溶解.A火焰滅菌（灼燒滅菌）：將工具在酒精火焰上滅菌；B干熱滅菌：在干燥箱中利用熱空氣來滅菌； 干熱滅菌使用溫度：160-180℃，常用170℃，含水物品不能利用此法。,(三)利用溫度的滅菌方法,69,2.濕熱滅菌,濕熱滅菌使用溫度:100-130℃,常用121℃，含水物品常利用此法。在同樣溫度下濕熱滅菌效果要比干熱滅菌效率要求，其原因是:1.菌體蛋白質(zhì)吸收熱

26、水分凝固比干熱凝固容易;2.濕熱比干熱傳導快，穿透力強，能迅速提高物體內(nèi)部溫度。3.蒸汽與物品接觸，凝結(jié)成水,放出潛能,能迅速提高溫度,加速微生物死亡。,蒸汽滅菌鍋,70,A 高壓蒸汽滅菌法：121℃常用30′B 常壓蒸汽滅菌法：100℃ 常6-8hrsC 煮沸消毒法：100℃ 15′可殺死所有營養(yǎng)細胞，部分芽孢。,71,3.間歇滅菌法,用100℃ 15-30′→28-37℃,12-24hrs(使殘留的芽孢萌發(fā)或營養(yǎng)細胞再被殺死

27、)→100℃（15-30′）→可以反復2-3次。適用于不耐熱藥品、營養(yǎng)物、特殊培養(yǎng)基等。,72,4.巴氏消毒法（低溫消毒法）,牛奶、酒等在高溫下營養(yǎng)和風味容易受破壞，利用較低溫度既可殺死病菌又能保持這些營養(yǎng)物質(zhì)風味不變。巴氏消毒使用溫度：A :62-65℃ 20-30′ B :72℃ 10′（少用）超高溫巴氏消毒法：130℃ 2″牛奶65℃ 30′、71℃ 15′（迅速冷卻到00C即可飲用）,73,1.低于冰點的溫度能殺死

28、微生物原因：A、細胞體內(nèi)水分轉(zhuǎn)變成冰晶，引起細胞明顯脫水；B、冰晶對細胞結(jié)構(gòu)尤其是細胞質(zhì)膜的物理損傷。采用快速冷凍或細胞懸液中加入保護劑，可以減少冰凍對細胞的損害。由于低溫菌的活動，常導致食物變質(zhì)。溫度愈低腐敗愈慢。,(四)低溫對微生物的影響,74,2.低溫可延緩微生物的生理活動（低溫保藏微生物）,低溫下微生物生存原理A、在低溫下酶仍起作用B、低溫微生物質(zhì)膜中不飽和脂肪含量高處于低溫下大部分微生物代謝活動降低，生長略有停

29、滯，但仍能存活，一旦遇到合適生長溫度就可以生長繁殖，并常在4-7℃冰箱中保存。,75,嗜中溫菌（耐冷喜溫）一般在5℃以下處于休眠狀態(tài)，因此通常實驗室用冰箱的4℃冷藏溫度保藏細菌。,,,或甘油、石蠟冷凍保存菌種,76,低溫下冷藏的食物變質(zhì)—嗜冷細菌（或霉菌）的最適宜溫度在5～15℃之間。,提問：嗜冷細菌有什么環(huán)保用途？,北方冬季的污水處理,77,4.超低溫保藏的微生物原理,A.快速冰凍形成的冰晶體小，故對細胞損害小B.超低溫保藏的微生

30、物往往使用了防凍保護劑（如甘油），可以降低脫水的有害作用。如大多數(shù)微生物在10%甘油等防凍劑中，保存在-96℃左右的液N內(nèi)，超低溫可保藏多年甚至于百年。,78,二．pH,影響微生物生長的一個重要因素1.引起細胞膜電荷的變化，從而影響了微生物對營養(yǎng)物質(zhì)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(zhì)的可給性,以及有害物質(zhì)毒性。,79,每一種微生物都有其最適pH和一定pH范圍，在最適pH內(nèi)酶活性最高。霉菌，酵母菌生長

31、適宜范圍中性偏酸；放線菌，細菌生長適宜中性或中性偏堿。含酸多的食品能抑制微生物生長繁殖,殺菌時間可適當縮短。在食品工業(yè)中，常用酸來作食品防腐劑。,80,不同微生物的對pH忍受能力有很大差異,有些專性嗜酸微生物能在pH1~5環(huán)境中生長，在中性環(huán)境下，其細胞膜會分解而死亡，此類菌叫專性嗜酸菌；,81,三、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)成原電池時的電壓高低 ——是物質(zhì)氧化性強弱的標志。,提問：

32、pH7.0, 30℃條件下飽和Fe3+溶液中測得的電壓值為＋0.771,該值代表Fe3+/Fe2+ 的氧化還原電位為+0.771,82,影響水樣氧化還原電位的因素氧化性物質(zhì)（主要是氧氣濃度）與還原性物質(zhì)（有機物、H2S等）的含量.,83,好氧活性污泥法控制在＋200～＋600mV是正常的過低過高如何調(diào)節(jié)？改變曝氣力度,厭氧污泥消化系統(tǒng)氧化還原電位應控制在在-100～-200mV過高，將不利于厭氧細菌的生長，應改進工藝降低水

33、中溶解氧量。,應用,84,四.溶解氧,根據(jù)微生物與分子氧的關(guān)系，將微生物分為好氧微生物、厭氧微生物和兼性厭氧微生物。,85,在微生物世界中，絕大多數(shù)種類都是好氧微生物或兼性厭氧微生物。厭氧微生物的種類相對較少。,86,五、干燥,細菌基本上是生活在水中的生物。干燥使菌體內(nèi)蛋白質(zhì)變性，引起代謝活動停止，影響微生物的活性以至生命力。環(huán)境中過于干燥細菌如何生存？（在不受熱和其它外界因素干擾下）干燥細胞將處于長期休眠狀態(tài)細菌的芽孢、藻類和

34、真菌的孢子及原生動物的胞囊都比營養(yǎng)細胞抗干燥。,用干燥法防止食物腐?。毦躺┤绶奖忝妗⒏晒?、肉干、葡萄干等。用干燥法來保存細菌，如將細菌放置在干燥的沙土中可以長期保存。一旦提供潮氣則會很快復活。,,87,六．滲透壓,———是不同溶液被半透膜隔離開時，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,,,,,88,衡量方法：通常以一定濃度溶液與純水間形成的滲透

35、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,滲透壓可影響細菌生存：1.相同滲透壓溶液中細菌細胞內(nèi)水含量穩(wěn)定，細菌生活得最好。等滲透壓溶液-0.85％的食鹽(NaCl)溶液（生理鹽水）。常作為進行細菌稀釋分離的稀釋液。,89,2.高滲透壓溶液中,提問：哪些是高滲透壓溶液？細菌會發(fā)生什么現(xiàn)象？濃溶液；質(zhì)壁分離—防腐（細菌滋生）如用5～30%的鹽水腌咸菜、咸魚，用60～80

36、%的糖溶液做蜜餞等。,—海洋對各種病原菌（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?。桓咝Ъ毦暮Y選；細菌基因改造。,90,3.低滲透壓溶液,提問：細菌于其中會如何？如純水外界大量水流入細菌細胞內(nèi)，細胞膨脹，甚至破裂。綜合以上幾點，在微生物實驗室中稀釋菌液，應該用生理鹽水（0.85%）工業(yè)廢水生物處理時一般不考慮滲透壓問題，是否需要考慮有待態(tài)實踐中解決。,91,七.光線,1.可見光2

37、.紫外光(UV)3.電離輻射4.超聲波,92,1.可見光：,波長380～760nm電磁波強的可見光和連續(xù)長時間可見光照射可以殺死微生物.原因：光氧化作用：光線被細胞內(nèi)的色素吸收，在有氧條件下使一些酶和其他敏感部分失活，而殺死微生物，如果無O2存在，則對微生物沒有損害作用。,93,2 .紫外光(UV),波長200-300nm紫外光都有殺菌效能，一般細菌在紫外線下照射5min即能被殺死，芽孢則需10min。紫外線波長在260nm左

38、右者殺菌力最強UV殺菌原理：引起核酸形成胸腺嘧啶二聚體，從而干擾了核酸的復制;微生物細胞在UV下，生成H2O2，能發(fā)生很強的氧化作用。,94,經(jīng)UV照射的微生物，在可見光下，可以激活DNA修復酶，能修復UV輻射引起的損傷——光復活作用。在UV處理時，只有當UV引起的損傷比修復力大時，才能使微生物死亡。UV缺點，穿透力弱，一層薄紙也可濾掉大部分，只適應于空氣的表面消毒。,95,殺菌的光源254nm的紫外光缺點——穿透性很弱甚

39、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。,,實驗室使用,96,3.電離輻射,χ射線,γ射線等高能電磁波,具有較強穿透力。這些射線照射物質(zhì)后,使該物質(zhì)產(chǎn)生電離作用,所以叫做電離輻射.,97,來源——銥, X-射線10-3～0.1nm 鈷、鐳, γ射線10-6nm 特點——高能量，穿透力強,已經(jīng)開始被用于油田注水殺細菌(腐蝕性細菌)。殺菌機理——？高能量激發(fā)水分解產(chǎn)生O

40、83;自由基或H2O2等強氧化劑 優(yōu)缺點——？一次性投資較大，但使用時成本較低，殺菌效果穩(wěn)定,98,用輻射保存糧食、蔬菜、畜禽產(chǎn)品及飲料,又能保持食物的營養(yǎng)和風味.電離輻射:低劑量(500倫琴)照射可以促進微生物生長，用10萬倫琴以上高劑量處理有殺菌作用.,99,4.超聲波,提問：超聲波——？超過人的聽覺能力上限20千Hz（波長小于1.6cm)的聲波,(B超),人工來源—振動頭超聲波(2000赫茲以上)使細胞破裂,其效果與頻率

41、、處理時間,微生物種類,細胞大小,形狀及數(shù)量等均有關(guān)系。除芽孢外，幾乎所有的微生物都受超聲波的破壞,大多數(shù)情況下，芽孢不受影響。,100,(一)重金屬及鹽類,大多數(shù)重金屬及其所形成的化合物，都是有效的殺菌劑或防腐劑。重金屬離子帶陽電荷，易與帶陰電荷的菌體蛋白質(zhì)結(jié)合，使蛋白質(zhì)變性，有較強的殺菌作用。Hg、Ag、砷與細菌酶蛋白的-SH結(jié)合，使蛋白質(zhì)變性，妨礙細菌代謝活動。,八.化學藥劑,101,銅 硫酸銅對真菌和藻類的殺傷力比

42、細菌強。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。,,,,,102,在遠距離取水樣作檢測時，一般1L混合液中加10ml質(zhì)量濃度為1g／L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。,103,鉛鉛對細菌等各類微生物也有毒害。將微生物浸在質(zhì)量濃度為1～5g／L的鉛鹽溶液中幾分鐘內(nèi)就會死亡。,104,（二）有機化合物,酚、醇（對芽孢無效，細胞脫水劑，蛋白質(zhì)變性劑）;醛（對芽孢有效），常用殺菌

43、劑。殺菌原理：A.損傷細胞膜和壁B.抑制某些酶系統(tǒng)，使蛋白質(zhì)變性。,105,（三）氧化劑,KMnO4、過氧化氫、過氧乙酸等，能使菌體酶蛋白中的巰基，氧化成-S-S基，使酶失活而達到殺菌、防腐、消毒。,106,（四）鹵素,以Cl、I最常用，Cl用于自來水，I用于皮膚消毒。,107,第五章 微生物的生長繁殖與生存因子,第二節(jié) 微生物的生存因子（二）,108,（五）表面活性物質(zhì),具有降低表面張力效應的物質(zhì)叫表面活性劑。1.酚苯酚

44、,又名石碳酸，可引起蛋白質(zhì)變性，并破壞細胞質(zhì)膜。質(zhì)量濃度為1g能抑制微生物生長，10g/L的石碳酸在20min內(nèi)可殺死細菌，30~50g/L的石碳酸溶液幾分鐘可殺死細菌；50g/L的石碳酸溶液可作噴霧消毒。芽孢和病毒在50g/L石碳酸溶液中可存活幾小時。甲酚的殺菌能力比其他酚強，但難溶于水，易于皂液或堿液形成乳濁液，成為來蘇爾。 10~20g/L用于皮膚消毒， 30~50g/L用于消毒桌面和用具。,109,2. 新潔爾滅季銨鹽的一種

45、，對許多非芽孢型致病菌、G+及G-菌有著較強的致死作用。3.合成洗滌劑陽離子型洗滌劑比陰離子型殺菌力強。,110,(六)染料,許多染料如孔雀綠、亮綠、結(jié)晶紫都有殺菌作用。染料要達到一定濃度時才具有對細菌抑制和殺死的作用。常用的皮膚消毒劑紫藥水就是1％濃度的結(jié)晶紫溶液。細菌染色用的染料濃度一般在0.1％-5％范圍內(nèi)。,111,(七) 抗生素,許多微生物在代謝過程中產(chǎn)生能殺死其他微生物或抑制其他微生物生長的化學物質(zhì)，即抗生素?？股?/p>

46、有廣譜和狹譜之分。氯霉素、金霉素、土霉素和四環(huán)素可抑制許多不同種類的微生物，叫廣譜抗生素。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。,112,作用機制：,抑制微生物細胞壁的合成破壞微生物的細胞質(zhì)膜抑制蛋白質(zhì)合成干擾核酸的合成,113,,114,115,第四節(jié) 微生物與微生物之間的關(guān)系,（1）既利甲又利乙（+ +）例如共生、互利共棲、互養(yǎng)共棲和協(xié)同共棲等。（2）利甲而損乙（+ -）例如寄生、捕

47、食和拮抗等。（3）利甲而不損乙（+ 0）例如偏利共棲、衛(wèi)星狀共棲和互生等。（4）不損甲而利乙（0 +）例同（3）。（5）既不損甲也不損乙，既不利甲也不利乙（0 0）例如無關(guān)共棲。（6）不利甲而損乙（0 -）例如偏害共棲。（7）損甲而不利乙（- 0）例同（6）。（8）損甲而利乙（- +）例同（2）。（9）既損甲又損乙（- -）例如競爭共棲。,116,互生—互惠互利互生關(guān)系分為偏利關(guān)系和互利關(guān)系，偏利關(guān)系指只有一方獲利（奉獻

48、），互利則是互惠互利。共生—共同依存互生關(guān)系的極端表現(xiàn)，形成特殊的共生體，不能分開獨自生活拮抗(對抗)——“競爭、斗爭、戰(zhàn)爭”，包括競爭、毒害、捕食三種類型。,提問：藻類、好氧菌與厭氧菌之間是何關(guān)系？,互生為主,117,提問：地衣中的真菌與藻類是何關(guān)系？共生,,南極巖石上的地衣,北極巖石上的地衣和苔蘚,藻類光合作用制造糖,118,119,,,,,120,提問：青霉菌與其周圍細菌的關(guān)系是什么？拮抗,提問：原生動物與細菌間關(guān)系？

49、拮抗及偏利互生,此處沒有細菌,細菌菌落,？,121,提問：活性污泥中細菌間的相互關(guān)系是什么？競爭、互生（同種）等,122,寄生關(guān)系,123,冬蟲夏草，是子囊菌寄生于鱗翅目幼蟲而形成的。冬季，蟲體蟄伏在土中，真菌孢子侵入蟲體，并生長發(fā)育，使蟲體內(nèi)充滿菌絲，幼蟲死亡。來年溫暖潮濕時，自幼蟲的頭部長出棒狀子實體露出土面，形似野草，故謂“冬蟲夏草”。,124,* 綜合分析一下活性污泥中各種生物內(nèi)部及之間的相互關(guān)系及對水處理效果的影響？,1

50、25,第五節(jié) 菌種的衰退、復壯與保藏,126,一、菌種的衰退與復壯的概念1.衰退（degeneration）： 菌種在培養(yǎng)或保藏過程中，由于自發(fā)突變的存在，出現(xiàn)某些原有優(yōu)良生產(chǎn)性狀的劣化、遺傳標記的丟失等現(xiàn)象，稱為菌種的衰退。衰退的原因：①基因突變，②分離現(xiàn)象。常見的衰退現(xiàn)象： 菌落和細胞形態(tài)的改變； 生長速度緩慢，產(chǎn)孢子越來越少； 抵抗力、抗不良環(huán)境能力減弱等。代謝產(chǎn)物生產(chǎn)能力或其對宿主寄生能力下降；,127,

51、2.菌種的復壯（rejuvenation）：使衰退的菌種恢復原來優(yōu)良性狀。狹義的復壯是指在菌種已發(fā)生衰退的情況下，通過純種分離和生產(chǎn)性能測定等方法，從衰退的群體中找出未衰退的個體，以達到恢復該菌原有典型性狀的措施；廣義的復壯是指在菌種的生產(chǎn)性能未衰退前就有意識的經(jīng)常、進行純種的分離和生產(chǎn)性能測定工作，以期菌種的生產(chǎn)性能逐步提高。實際上是利用自發(fā)突變（正變）不斷地從生產(chǎn)中選種。,128,菌種的復壯措施：①純種分離：（平板劃線法、

52、涂布法等）。 ②通過寄主體內(nèi)生長進行復壯（如Bacillus thuringiensis復壯）； ③淘汰已衰退的個體（采用比較激烈的理化條件進行處理，以殺死生命力較差的已衰退個體）。④采用有效的菌種保藏方法。,129,3.防止菌種衰退的方法： ①控制傳代次數(shù)（DNA復制過程中，堿基的錯配率5x10-4，自發(fā)突變率10-8~10-9，采用良好的菌種保藏方法，可減少移種和傳代數(shù)）； ②選擇合適的培養(yǎng)條件；

53、③采用不同類型的細胞進行傳代（對絲狀微生物而言，通常采用穩(wěn)定的單核孢子進行接種）； ④采用有效的菌種保藏方法。,130,二、菌種保藏：1.目的：①存活，不丟失，不污染 ②防止優(yōu)良性狀喪失 ③隨時為生產(chǎn)、科研提供優(yōu)良菌種2. 原理：選用優(yōu)良的純種，（最好是休眠體，如分生孢子、芽胞等），創(chuàng)造降低微生物代謝活動強度，生長繁殖受抑制，難以發(fā)生突變的環(huán)境條件。（干燥、低溫、缺氧、缺營養(yǎng) 以及添加保護劑等）,131,1．定期移植

54、法簡便易行，不需要特殊設備，能隨時發(fā)現(xiàn)所保存的菌種是否死亡、變異、退化和受雜菌污染。斜面培養(yǎng)、液體培養(yǎng)及穿刺培養(yǎng)均可。保存的溫度和時間。細菌4~6℃保存，每月移植一次，芽孢桿菌3~6個月移植一次；放線菌4~6℃保存，每3個月移植一次；酵母菌4~6℃保存，每4~6月移植一次；霉菌4~6℃保存，每6個月移植一次，20℃保存，2周移植一次。,132,2．干燥法將菌種接種到干燥載體上，如河沙、土壤、硅膠、濾紙及麩皮等，以保藏菌種。以砂

55、土保藏法用得較普遍，通常把接種菌種的砂土放在干燥器內(nèi)，于常溫或低溫下保藏，芽孢桿菌、梭狀芽孢桿菌、放線菌及霉菌均可用此法保藏。,3．隔絕空氣法該法是定期移植法的輔助方法。用液體石蠟封住半固體培養(yǎng)物來保藏菌種。將待保存的斜面菌種用橡皮塞代替原有的棉塞塞緊，這樣可使菌種保藏較長時間。原理：抑制微生物代謝，推遲細胞老化，防止培養(yǎng)基水分蒸發(fā)，從而延長微生物的壽命。,4．蒸餾水懸浮法這是一種最簡單的保藏法，只要將菌種懸浮于無菌蒸餾水中，將容

56、器封好便可達到目的。球衣菌就可用此法保藏。,134,利用低溫、干燥和隔絕空氣等幾個保藏菌種的重要方法的綜合作用。A.先用保護劑制成細胞懸液并分裝于安瓶內(nèi)。保護劑有牛奶、甘油等，作用是進入細菌細胞保護細菌細胞在冷凍、低溫水分升華時細胞組織足夠的強度，不致使細菌受到傷害。B.將懸液凍結(jié)成冰。抽氣進行真空干燥，樣品水分大量升華，待樣品水分升華95％以上時，凍干樣品呈現(xiàn)酥狀或松散的片狀。C.對安瓶進行熔斷封口，置室溫或低溫保藏。這種

57、方法可使菌種穩(wěn)定保藏幾年至十幾年，是最好的保藏方法。,5．綜合法（冷凍干燥法）,135,世界各國的菌種保藏機構(gòu),中國微生物菌種保藏委員會(CCCCM)中國典型培養(yǎng)物保藏中心(CCTCC)美國典型菌種保藏中心(ATCC)美國北部地區(qū)研究實驗室(NRRL)荷蘭的霉菌中心保藏所(CBS)英國的國家典型菌種保藏中心(NCTC)日本的大阪發(fā)酵研究所(IFO)國際微生物聯(lián)合會(IAMS)還專門設立了世界菌種保藏委員會(WFGC),用計