微生物的生長(zhǎng)繁殖與生長(zhǎng)因子(編輯修改稿)
2025-02-10 00:04 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 兼性厭氧菌既有脫氧酶又有氧化酶 ， 因此既能在無(wú)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(qiáng) ， 可進(jìn)行氧化磷酸化；無(wú)氧時(shí)， 細(xì)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(fù) 。 兼性微生物包括酵母菌 、 腸道細(xì)菌 、 硝酸鹽還原菌 、 人和動(dòng)物致病菌 、 某些原生動(dòng)物 、 微型后生動(dòng)物 、 個(gè)別真菌 。 酵母在有氧條件下進(jìn)行好氧呼吸，將有機(jī)物氧化成二氧化碳和水；無(wú)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(guò)程中通入氧，發(fā)酵速度下降，葡萄糖利用速度下降，氧對(duì)葡萄糖的利用有抑制作用 ——巴斯德效應(yīng) 。 原因在于有氧的情況下，氧化磷酸化使 NADH的 H+不再轉(zhuǎn)給丙酮酸生成乳酸而是傳給氧產(chǎn)生 ATP，丙酮酸進(jìn)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(duì)有機(jī)物進(jìn)行不徹底的氧化，將大分子的蛋白質(zhì)、脂肪、糖類(lèi)分解成小分子的有機(jī)酸和醇。 （ 三 ） 厭氧微生物： 專(zhuān)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(duì)它們無(wú)影響 ， 不利用氧也不中毒 。 如乳酸菌 。 專(zhuān)性厭氧微生物的生存環(huán)境中絕對(duì)不能有氧 ， 有氧存在時(shí)代謝產(chǎn)生的 NADH2和 O2反應(yīng)產(chǎn)生 H2ONAD， 還可產(chǎn)生超氧陰離子 ， 而且專(zhuān)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(guò)多仍會(huì)被氧化 。 厭氧微生物的培養(yǎng)： 可用 N H He驅(qū)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(yù)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 Anaerobic Glove Box 五 、 太陽(yáng)輻射 波長(zhǎng)小于 1000nm的紅外輻射 ， 可被光合細(xì)菌利用作為能源；波長(zhǎng) 380760nm的可見(jiàn)光是藍(lán)細(xì)菌 、 藻類(lèi)進(jìn)行光合作用的能源 。 光氧化作用 ：強(qiáng)烈的可見(jiàn)光可引起微生物的死亡 。當(dāng)光線被細(xì)胞內(nèi)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(dòng)力作用 ：在細(xì)菌懸液中加入熒光染料 , 細(xì)菌對(duì)可見(jiàn)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(xì)胞吸收可見(jiàn)光內(nèi)某些波長(zhǎng)的光線而導(dǎo)致細(xì)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(zhì)中含有可利用水分的一種表達(dá)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(jī)體把水移進(jìn)體內(nèi)的效力大小。 水對(duì)微生物的影響可以用水的活度值 aw這個(gè)參數(shù)來(lái)表示 ， aw表示水的吸附和溶液因子對(duì)水可利用性的影響的一個(gè)指標(biāo) ， 定義為： 一定溫度下 （ 25度 ） ， 某溶液或物質(zhì)在與一定空間空氣相平衡時(shí)的含水量與空氣飽和水量的比值 。 水的活度分 基質(zhì)的水活度 （ 吸附影響 ）和 滲透壓的水活度 （ 受溶質(zhì)相互作用的影響 ） 。 大多數(shù)微生物在 aw為 好 ， 低至 外 ， 大多數(shù)微生物不能生長(zhǎng) 。 （ 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(zhì)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(zhì)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(yīng)：等滲 ——% NaCl 溶液 ， 生長(zhǎng)良好：低滲 ——破裂：高滲 ——質(zhì)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(zhǎng) 。 鹽桿菌可使鹽漬食品腐敗 ， 如咸魚(yú)上長(zhǎng)的紅色細(xì)菌 。 醬油變質(zhì)時(shí)表面生產(chǎn)菌蹼 ——產(chǎn)膜性酵母菌 。 極端嗜鹽菌 （ 古細(xì)菌 ） 可在1530%的鹽溶液中生長(zhǎng) ， 可應(yīng)用于含鹽量高的廢水生物處理上 。 細(xì)菌能調(diào)節(jié)體內(nèi)的離子濃度，以適應(yīng)不同的滲透壓力，主要是 K+。當(dāng)細(xì)菌處于高滲溶液中能大量積累 K+（可高于外環(huán)境 64140倍），反之排 K+。 七 、 表面張力 液體表面的分子被它周?chē)蛢?nèi)部的分子所吸引 ，而使液面趨向收縮 ， 這種力量稱(chēng)為表面張力 ， 表示為作用在單位長(zhǎng)度上的收縮力 。 培養(yǎng)基表面張力為 104N/m， 適合微生物生長(zhǎng) 。 再降低時(shí)將影響菌體形態(tài) 、 生長(zhǎng)和繁殖 。 不同細(xì)菌對(duì)表面張力的忍受力不同 ， G大于 G+。20℃ ， 104N/m適合 G的生長(zhǎng) 。 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 104N/m， 此時(shí)肺炎球菌和鏈球菌等 G+將發(fā)生細(xì)胞溶解現(xiàn)象 。 可用 膽汁溶解實(shí)驗(yàn) 鑒別 。 腸道內(nèi)的細(xì)菌因長(zhǎng)期生存在富含膽汁的腸道中 ， 可適應(yīng)降低的表面張力 ， 故膽酸鹽廣泛應(yīng)用于 大腸菌群的分離 。 第三節(jié) 其他不利環(huán)境因子對(duì)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(zhǎng)一般是 200390nm， 240300nm的范圍內(nèi)對(duì)微生物有致死效應(yīng) 。 250280nm殺傷力最強(qiáng) 。 紫外輻射殺菌燈的波長(zhǎng)是 ， 殺菌力強(qiáng)而且穩(wěn)定 。 作用原理： 引起 DNA分子產(chǎn)生胸腺嘧啶二聚體 ， 使 DNA不能復(fù)制 。 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 。 Ｏ ２ 紫外線 ０ ３ ０ ２ ＋｛ O｝ 光復(fù)活 ：經(jīng)紫外線照射的微生物，在可見(jiàn)光下，可以激活 DNA修復(fù)酶，修復(fù)輻射造成的損傷。這種酶主要作用于由紫外線引起的 TT二聚體，可以與之結(jié)合形成復(fù)合物，被可見(jiàn)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(bǔ)上切去的片段。 暗修復(fù) ： 切除修復(fù)和復(fù)制后重組修復(fù) 。 不同微生物或不同生長(zhǎng)階段對(duì)紫外線的抵抗力不同 。G無(wú)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 510倍 ， 病毒的抵抗力更大 ，芽孢比營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞抵抗力高 510倍 。 干燥細(xì)胞抵抗力大于濕細(xì)胞 ， 有色素細(xì)菌大于無(wú)色細(xì)菌 。 芽孢在出芽階段抵抗力最弱 ， 酵母菌在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期抵抗力最強(qiáng) 。 應(yīng)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(duì)某些不能用加熱和化學(xué)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(zhì)原子核周?chē)碾娮哟虺?， 射出的電子可以依附于其他質(zhì)子上 ， 使之變?yōu)殛庪x子 ， 也可以再?zèng)_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(chēng) 電離輻射 。 X 射線波長(zhǎng)范圍 ， γ 射線 。 低劑量照射有促進(jìn)生長(zhǎng)作用或引起變異 ，高劑量可致死 。 X射線在 1020cm照射 230min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(duì)液體培養(yǎng)基殺傷離不大 。 微生物對(duì)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(qiáng)。芽孢有較強(qiáng)抗性。 不同生長(zhǎng)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(zhì)、醇、葡萄糖、羧酸、乙醇等也有保護(hù)作用。 X射線穿透力強(qiáng)，但因經(jīng)濟(jì)原因一般不用于滅菌，常被用于誘變劑。 作用機(jī)制： 直接作用 。 輻射的能量直接作用于細(xì)胞內(nèi)部的某個(gè)特殊敏感區(qū)域 ， 導(dǎo)致細(xì)胞突變或死亡 。 間接作用 ： 輻射可引起培養(yǎng)基中的水或者氧
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