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          環境工程微生物學-微生物的生長與繁殖ppt

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          環境工程微生物學-微生物的生長與繁殖ppt

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          這是一個關于環境工程微生物學-微生物的生長與繁殖ppt,主要介紹了第一節 微生物的分離和純培養。第二節 微生物的生長繁殖。第三節 微生物生長的環境因子等等內容。歡迎點擊下載!

          第五章 微生物的生長與繁殖
          第一節
          微生物的分離和純培養
          第二節
          微生物的生長繁殖
          第三節
          微生物生長的環境因子
          微生物的分離和純培養
          無菌技術
          用固體培養基分離純培養
          用液體培養基分離純培養
          單細胞(單孢子)分離
          選擇培養分離
          二元培養物
          微生物的保藏技術
          無菌技術
                   在分離、轉接及培養純培養物時防止其被其他微生物污染的技術被稱為無菌技術( aseptic technique),它是保證微生物學研究正常進行的關鍵。
          微生物培養的常用器具及其滅菌
          試管、玻璃燒瓶、平皿(culture dish,petri dish)等是最為常用的培養微生物的器具,在使用前必須先行滅菌,使容器中不含任何生物。
          培養微生物的營養物質[稱為培養基(culture medium)]可以加到器皿中后一起滅菌,也可在單獨滅菌后加到無菌的器具中。
          最常用的滅菌方法是高壓蒸汽滅菌,它可以殺滅所有的生物,包括最耐熱的某些微生物的休眠體,同時可以基本保持培養基的營養成分不被破壞。
          玻璃器皿多采用高溫干熱滅菌。
          為了防止雜菌,特別是空氣中的雜菌污染,試管及玻璃燒瓶都需采用適宜的塞子塞口,通常采用棉花塞,金屬、塑料及硅膠帽,空氣可通過,而微生物不能通過。
          平皿是由正反兩平面板互扣而成,這種器具是專為防止空氣中微生物的污染而設計的。
          接種操作
          用接種環或接種針分離微生物,或在無菌條件下把微生物由一個培養器皿轉接到另一個培養容器進行培養。
          微生物實驗的所有操作均應在無菌條件下進行。
          用固體培養基分離純培養
          菌落或菌苔
          大多數細菌、酵母菌,以及許多真菌和單細胞藻類能在固體培養基上形成孤立的菌落,采用適宜的平板分離法很容易得到純培養。
          平板,即培養平板(culture plate)的簡稱,是指熔化的固體培養基倒入無菌平皿,冷卻凝固后,盛有固體培養基的平皿。
          固體培養基(用瓊脂或其他凝膠物質固化的培養基),可使每個孤立的活微生物體生長、繁殖形成菌落,形成的菌落便于移植。
          最常用的分離、培養微生物的固體培養基是瓊脂固體培養基平板。Koch建立的平板分離微生物純培養的技術簡便易行,100多年來一直是各種菌種分離的最常用手段。
          稀釋倒平板法(pour plate method) 
          涂布平板法(spread plate method) 
          平板劃線分離法(streak plate method)
          稀釋搖管法(dilution shake culture method)
          稀釋倒平板法 取樣---系列稀釋---混菌---培養---單菌落(可能是由一個細菌細胞繁殖形成的)---挑取單菌落,或重復操作---純培養。
          涂布平板法
                  無菌平皿---無菌平板---稀釋樣品懸液---涂布---培養---單菌落
          平板劃線分離法
              待分離材料---平行劃線、扇形劃線或其他形式的連續劃線(微生物細胞數量將隨著劃線次數的增加而減少,并逐步分散開來)---培養---單菌落。
          稀釋搖管法
          對氧氣敏感的厭氧性微生物,采用稀釋搖管培養法進行分離。
          將一系列盛無菌瓊脂培養基的試管加熱使瓊脂熔化后,冷卻并保持在50℃左右,用這些試管進行梯度稀釋待分離材料,試管均勻,冷凝,傾注一層滅菌液體石蠟和固體石蠟的混合物,將培養基和空氣隔開。
          培養后,菌落形成在瓊脂柱的中間,挑取和移植單菌落。
          用液體培養基分離純培養
           接種物在液體培養基中依序稀釋,以達高度稀釋的效果,使一支試管中分配不到一個微生物。如果稀釋后的多數試管中沒有微生物生長,則有微生物生長的試管得到的培養物可能就是純培養物。
          單細胞(單孢子)分離
          采取顯微分離法從混雜群體中直接分離單個細胞或單個個體進行培養以獲得純培養,稱為單細胞(單孢子)分離法。
          難度大
          用途
          選擇培養分離
          通過選擇培養進行微生物純培養分離的技術稱為選擇培養分離。
          可利用選擇培養基進行直接分離或富集培養。
          利用選擇培養基進行直接分離主要根據待分離微生物的特點選擇不同的培養條件 ,得到純培養物。
          富集培養主要是指利用不同微生物間生命活動特點的不同,制定特定的環境條件,使僅適應于該條件的微生物旺盛生長,從而使其在群落中的數量大大增加,人們能夠更容易地從自然界中分離到所需的特定微生物。
          富集條件:營養、溫度、pH、紫外線、高壓、光照、氧氣
          二元培養物
          只有一種微生物的培養物稱為純培養物,含有二種以上微生物的培養物稱為混合培養物,而如果培養物中只含有二種微生物,而且是有意識地保持二者之間的特定關系的培養物稱為二元培養物。例如二元培養物是保存病毒的最有效途徑。
          微生物的保藏技術
          傳代培養保藏
          冷凍保藏
          干燥保藏法
          菌種保藏就是根據菌種特性及保藏目的的不同,給微生物菌株以特定的條件,使其存活而得以延續。
          保藏技術的要求(不死亡,不會被其他微生物污染,不會因發生變異而丟失重要的生物學性狀)
          菌種或培養物保藏的重要性
          菌種保藏機構:
          中國微生物菌種保藏委員會(CCCCM),
          中國典型培養物保藏中心(CCTCC)
          美國典型菌種保藏中心(ATCC)
          世界菌種保藏聯合會(WFGC) 。
          傳代培養保藏
          常用的有瓊脂斜面、半固體瓊脂柱及液體培養等。
          選擇適宜培養基,定期移種。
          傳代培養十分繁瑣,容易污染,特別是會由于菌株的自發突變而導致菌種衰退,使菌株的形態、生理特性、代謝物的產量等發生變化 。
          冷凍保藏
          使微生物處于冷凍狀態,代謝作用停止以達到保藏的目的。
          微生物細胞對低溫敏感,可用速凍、快速升溫和添加各種保護劑等手段。
          液氮保藏或-70℃低溫保藏。
          用普通冰箱冷凍保存菌種的效果往往遠低于低溫冰箱,應注意經常檢查保藏物的存活情況,隨時轉種。
          干燥保藏法
          深度干燥是微生物保藏技術中另一項經常采用的手段。
          沙土管保存和冷凍真空干燥保藏是最常用的二項微生物干燥保藏技術。
          沙土管保存
           主要適用于產孢子的微生物,如芽孢桿菌、放線菌等。 將菌種接種培養,長出大量的孢子,洗下孢子制備孢子懸液,加入無菌的沙土試管中,減壓干燥,抽干水分,最后用石蠟、膠塞等封閉管口,置冰箱保存。
          冷凍真空干燥保藏
          將加有保護劑的細胞樣品預先冷凍,經真空冰的升華作用除去水分。達到干燥的樣品可在真空或惰性氣體的密閉環境中置低溫保存,從而使微生物處于干燥、缺氧及低溫的狀態,生命活動處于休眠,可以達到長期保藏的目的。
          第二節  微生物的生長繁殖
          微生物生長繁殖
          細菌的個體生長
          細菌的群體生長繁殖
          真菌的生長繁殖
          微生物生長的測定
          計數法
          重量法
          生理指標法
          微生物生長繁殖
          微生物生長是細胞物質有規律地、不可逆增加,導致細胞體積擴大的生物學過程,這是個體生長的定義。
          繁殖是微生物生長到一定階段,由于細胞結構的復制與重建并通過特定方式產生新的生命個體,即引起生命個體數量增加的生物學過程。
          在一定時間和條件下細胞數量的增加,這是微生物群體生長的定義。
          細菌的個體生長
          細菌的個體生長包括細胞結構的復制與再生、細胞的分裂與控制:
          染色體DNA的復制和分離
          細胞壁擴增
          細菌的分裂
          細菌的群體生長繁殖
          分批培養:微生物在化學成分一定的培養基中進行的培養。
          生長曲線:在細菌分批培養中,定時取樣測定單位體積里的細胞數,以培養時間為橫坐標,以單位體積中的細胞數為縱坐標,可以作出一條反映細菌在整個培養期間菌數變化規律的曲線,這種曲線稱為生長曲線(growth curve)。
          一條典型的生長曲線至少可以分為遲緩期、對數期、穩定期和衰亡期等四個生長時期。
          延滯生長期(lag phase)   也稱遲緩期。
               當細菌進入新的環境后,并不立即繁殖,而是需要一定時間的調整和適應。在初始階段,細菌數量(或菌體重量)幾乎不增加,甚至稍有減少。一段時間后,菌體細胞物質開始增加,細胞體積增大;細胞代謝機能活化,大量合成誘導酶、輔酶以及其他產物;核糖體合成加快,RNA含量升高。接著,細胞開始分裂。
          延滯生長期的長短與菌種特性、菌齡、接種量以及移接前后的環境條件有關?s短延滯生長期的主要措施是:接種適當菌齡的菌種;配制接近種子培養基的發酵培養基等。
          對數生長期(log phase)   
              又稱指數期(exponential phase)。經過延滯生長期后的細菌,細胞分裂速率加快,個體數量以幾何級數增長(21,22,23,24…2n)。細菌個體數量與時間的關系服從對數規律,被稱為對數生長期。
          對數生長期細菌的特征是:個體生長繁殖迅速、代時最短;細胞生理活性強、代謝活動旺盛。細菌菌體大小、個體形態、化學組成和生理特性等相對一致。
          穩定生長期(stationary phase)   
              又稱最高生長期。
          在穩定生長期,細菌凈增長速率為零,但細胞并未停止分裂;此時細菌個體增加數與死亡數相等。當培養液中的營養物質消耗殆盡后,細菌開始消耗細胞內的貯藏物質,同時菌體死亡后裂解,釋放出的營養物質,也作為其他細菌的養料,稱之為內源代謝(endogenous metabolism)。
          穩定生長期細菌的特征
          細菌總數達到最高;
          細胞活性逐漸下降,內含物如肝糖粒、脂肪粒、PHB等開始積累;
          芽孢細菌開始形成芽孢。
          衰亡生長期(decline phase) 
                 在穩定生長期后,營養物質殆盡,代謝產物積累,細菌增殖逐漸停止,死亡率不斷增加細胞死亡數超過新增數,總的活菌數明顯下降,細胞進入衰亡期。在某一時段,活菌數呈幾何級數下降,稱為“對數死亡期”。
          連續培養(continous culture of microorganisms)是在分批培養的對數生長期時,一方面以一定速度源源不斷地輸入營養物質,同時以相同速度移去培養物(菌體和代謝產物),可以延長對數生長期一種培養方法。
          *解除分批培養中由于營養物質消耗和產物積累而導致在微生物生長停止。
          真菌的生長繁殖
                  與單細胞微生物不同,絲狀微生物(放線菌、霉菌等)的生長曲線一般不出現典型的對數生長期。在分批培養中,若以菌絲體干重作為衡量生長的指標,霉菌的生長過程大致可分為停滯生長期、迅速生長期和衰亡生長期三個階段
          停滯生長期 
              在新的環境中,霉菌的孢子或菌絲同樣有一個適應過程,表現為生長處于停滯狀態。其原因有:霉菌的孢子尚未萌發,處于停滯狀態;菌絲雖然略有生長,但難以測定。
          迅速生長期 
              此階段霉菌的菌絲體干重迅速增加。在該時期,霉菌代謝旺盛,呼吸作用強,菌絲尖端迅速伸長,培養基中的養分被迅速利用,一些可能的次生代謝產物(如酸類)開始出現。菌絲體干重的立方根與時間之間呈直線關系。由于繁殖不以幾何級數倍增,因而沒有對數生長期。
          衰亡生長期 
              霉菌生長進入衰亡生長期后,菌絲生長速度減緩、菌絲體干重下降。由于養料的消耗和有害代謝產物(如氨和有機酸等)的積累,霉菌生長速率減緩并最終停止生長。大多數次級代謝產物(如抗生素)在該時期合成。
          微生物生長的測定
          計數法   此法通常用來測定樣品中所含細菌、孢子、酵母菌等單細胞微生物的數量。計數法又分為直接計數和間接計數兩類。
          直接計數 這類方法是利用特定的細菌計數板或血細胞計數板,在顯微鏡下計算一定容積里樣品中微生物的數量。此法的缺點不能區分死菌與活菌。 每毫升原液所含細菌數 =每小格平均細菌數×4000×l000×稀釋倍數
          間接計數 此法又稱活菌計數法,其原理是每個活細菌在適宜的培養基和良好的生長條件下可以通過生長形成菌落。     每毫升原菌液活菌數= 同稀釋度菌落平均數×稀釋倍數
          Plate Counts: Perform serial dilutions of a sample
          Inoculate Petri plates from serial dilutions
          重量法
          此法的原理是根據每個細胞有一定的重量而設計的。它可以用于單細胞、多細胞以及絲狀體微生物生長的測定。
          微生物濕重
          微生物干重
          濁度法
          蛋白質總量
          DNA含量
          Turbidity
          蛋白質總量
          蛋白質總量=含氮量×6.25
           細胞總量=蛋白質總量÷(50%~80%(或65%))≈蛋白質總量×1.54
          DNA含量
          核酸DNA是微生物的重要遺傳物質,每個細菌的DNA含量相當恒定,平均為8.4×10-5ng.
          生理指標法
          生理指標包括微生物的呼吸強度、耗氧量、酶活性、生物熱等。
          根據微生物在生長過程中伴隨出現的這些指標,樣品中微生物數量多或生長旺盛,這些指標愈明顯,因此可以借助特定的儀器如瓦勃氏呼吸儀、微量量熱計等設備來測定相應的指標。
          微生物生長的環境因子(自學)
          一、 溫度 
          1、 微生物生長的溫度范圍
          根據不同微生物生長的溫度可將其分為三大類:
          低溫型(psychrophiles)
          中溫型(mesophiles)
          高溫型(thermophiles)
          絕大多數微生物的生長溫度屬中溫型。
          微生物對溫度的適應范圍
          微生物在其最低生長溫度下酶的活性降低,微生物代謝活動減弱,處于休眠狀態,但仍然維持生命。故常在4℃~-85℃左右冰箱中保存菌種。
          高溫可以殺死微生物,這是因為高溫使菌體內含有的蛋白質凝固,酶變性失活,代謝停滯而死亡的緣故。
          能在10min內殺死某種微生物的最高溫界限稱為致死溫度(lethal temperature)。
          不同微生物的致死溫度有差異,大多數細菌、病毒、酵母菌和絲狀真菌營養體的致死溫度為50~65℃。
          微生物菌體內含水分愈高,所需致死溫度愈低。芽孢含水量少,在100℃沸水中需煮幾十分鐘甚至1~2h才死去,而無芽孢菌體70℃十幾分鐘即死。干熱滅菌時,微生物的營養體在100℃時需1~2h、芽孢在加熱至160℃后需1~2h才能滅活。
          實際應用中,常常采用高溫的方式殺死基質或器皿上的微生物。
          2. 高溫滅菌:
          巴斯德消毒法: 殺死大多數腐敗菌或者病原微生物,如牛奶消毒
          63 煮 30 min
          72℃ 煮 15 sec
          耐熱的微生物仍然存活
          2、 高溫滅菌:濕熱滅菌
          2.高溫滅菌:干熱滅菌
          3. 低溫保藏菌種和食品
          低溫抑制微生物生長
          冰箱保存( 4℃ )
          超低溫(-20~-85 ℃ )
          凍干法(Lyophilization)
          二、 水分和滲透壓
          1、水分
          環境中水的可供給性與水的活度(Water activity) - aw密切相關,aw是指在一定溫度和壓力條件下,溶液中的蒸汽壓與純水蒸氣壓之比,它表征了水被吸附和溶液因子對水可利用性的影響的程度。
          一些微生物生活環境的水活度
          2、滲透壓 
          各種微生物都有其最適的滲透壓。環境中的微生物具有比環境略高的滲透壓,因而微生物能夠從環境中吸收水分,維持正常的生命活動。
          如果環境滲透壓過高,細胞就會失水出現質壁分離;而滲透壓過低時,細胞可能過度吸水,微生物的生長繁殖都會受到抑制,甚至死亡;當滲透壓在一定范圍內逐漸改變時,對微生物的生長影響不大。
          在培養微生物時必須注意營養物質的濃度,避免滲透壓過高或過低。
          自然界中存在著一些能在高滲透壓環境中生活的微生物,稱為耐滲性微生物(osmophiles);某些甚至必須在高滲溶液中才能生長,如嗜鹽菌與嗜糖菌。
          日常生活中,人們常利用滲透壓原理來保存物品,如加入食鹽或蔗糖來保存蔬菜、肉類和水果等,防止食品腐;將糧食干燥至安全水分以下再貯藏,以防止糧食陳化變質。
          三、 氫離子濃度(pH)
          不同微生物的生長pH范圍;微生物培養過程中pH調節措施。
          環境的氫離子濃度即酸堿度對微生物的生命活動有很大的影響,各種微生物生長要求的pH條件有差異。
          大多數微生物在pH中性或接近中性的環境中(pH6.5~7.5)生長最好,一般霉菌和酵母菌的適宜pH為4~6。原生動物則以中性環境中生長為好。
          少數細菌能在很低或很高pH環境內生長。
          嗜酸微生物(acidophiles)
                 如氧化硫硫桿菌(Thiobacillus thiooxidans)的最適pH2~2.8,
          或嗜堿微生物(alkalinophiles)
                  嗜鹽堿球菌屬(Natronococcus)和嗜鹽堿桿菌屬(Natronobacterium)的適宜范圍pH9~11。
          氫離子能夠改變細胞質膜電荷性質、影響養料吸收、影響酶的活性以及改變環境中養料的可給性或有害物質的毒性,進而影響微生物的生長。
          微生物的某些代謝產物積累常常使周圍環境的pH發生改變,
          為了維持基質pH的穩定,在配制培養基時,既要調節培養基的pH使之適合于微生物的生長,還需加入適量的緩沖物質如磷酸鹽、碳酸鹽等,避免生長過程中培養基pH發生大的改變。
          為了維持基質pH的穩定,在配制培養基時,既要調節培養基的pH使之適合于微生物的生長,還需加入適量的緩沖物質如磷酸鹽、碳酸鹽等,避免生長過程中培養基pH發生大的改變。
          在實際應用中,如污水的生物處理過程,常采用加入石灰等物質保持污水處理系統的pH處于適宜的范圍。
          四、 氧氣及氧化還原電位 
          1、 氧氣 
          微生物種類繁多,對氧氣的需求不盡相同,根據呼吸過程中微生物與分子態氧之間的關系,可將微生物分成不同的類群:
          好氧性微生物:這類微生物只能在有氧條件下生長,進行有氧呼吸。
          包括常見的細菌、放線菌和真菌。它們在生長時需要一定濃度的溶解氧。
          在環境工程中,活性污泥法、生物膜法等污水處理方法的微生物類群主要是好氧性微生物,因此常用攪拌、曝氣等方式滿足其對氧氣的需要。
          厭氧性微生物:厭氧性微生物分為兩類,
          一類稱為專性厭氧菌,只能在嚴格無氧的條件下生長,氧氣對這類微生物有毒性,如梭狀芽孢桿菌屬(Clostridium)、擬桿菌屬(Bacteroides)、甲烷桿菌屑(Methanobacterium)等。
          另一類為耐氣性厭氧微生物,其代謝作用不需要氧,但分子氧的存在對其無害,如大多數乳酸菌,無論有氧或缺氧,均能夠進行典型的乳酸發酵。
          兼性厭氧微生物:此類微生物在有氧及無氧條件下均生長,但不同條件下呼吸代謝方式不同。
          如酵母菌在有氧時可進行有氧呼吸,以氧為受氫體,使葡萄糖徹底氧化為CO2與H2O;在無氧條件下則以乙醛為受氫體,進行酒精發酵,生成乙醇和CO2。
          硝酸還原菌在有氧時亦進行好氧呼吸;在缺氧環境下可利用NO3-為受氫體進行無氧呼吸。
          O2與微生物生活的關系
          氧化還原電位Eh:氧化還原電位綜合反映了環境的氧化還原狀況。不同的微生物,其生長要求不同的Eh值環境。
          好氧微生物生長的適宜Eh值為0.3~0.4V,當Eh0.1V即能生長。厭氧性微生物只能在Eh為0.1V以下甚至為負值時才能生長。
          兼厭氧性微生物在Eh為0.1 V以上時行有氧呼吸,在0.1 V以下時行無氧呼吸或發酵作用。
          微生物在生長過程中可能改變周圍環境中的氧化還原電位。
          在培養過程中,由于氧的消耗和還原性物質如H2及H2S等的產生,常使環境Eh值降低,尤其是在對數生長期,環境中的Eh值可降到-0.1 V左右,以后隨細菌生長速度降低,Eh值才逐漸回升。
          通過改善通氣條件,降低培養基pH和加入氧化性物質等措施可以提高環境的Eh值。
          五、 輻射
          輻射分為電離輻射和非電離輻射,根據波長而分為各種射線和電波。
          強烈的可見光直接照射可殺死微生物,主要是由于光氧化作用(photo oxidation)所致。光線被細胞內色素吸收后在有氧時引起某些酶或敏感成分失去活性。
          紫外線 
          紫外線(波長200~390nm),具有殺菌作用,
          殺菌作用機理較復雜:
          主要的效應在于紫外線照射后,引起DNA分子中相鄰的胸腺嘧啶形成二聚體,進而阻礙DNA的復制,最終引起微生物突變或死亡。
          能夠引起DNA的斷裂;
          DNA分子雙鏈的交聯;
          胞嘧啶和尿嘧啶的水合作用;
          嘧啶二聚體的形成等。
          蛋白質和核酸吸收紫外線的能力強,核酸吸收光譜在260nm處,是紫外線殺菌力最強的波長范圍。
          研究工作中,紫外線誘變育種是一種常見的、簡單有效的方法。
          電離輻射 
          電離輻射包括X射線、α射線、β射線和γ射線。
          電離輻射特點:波長短,能量大,能使被照射的物質分子發生電離作用而產生自由基,與細胞中的敏感大分子作用并使之失活,從而使細胞受到損傷或死亡。
          電離輻射已廣泛應用于不耐熱物品(如食物、藥品及塑料制品等)的滅菌。
          微波 
          微波為一類電磁波,頻率在300MHz至300GHz之間,微波對微生物的作用表現為熱效應和非熱效應。
          熱效應使細胞蛋白質的極性側鏈以極高的頻率振蕩,導致熱量產生,改變蛋白質構象與活性;
          非熱效應可表現為細胞壁剝落、細胞膜通透性改變、膜電位改變等,最終導致細胞死亡。
          微波常用于食品的滅菌,滅菌效果與微波的功率和處理時間有關。
          超聲波是頻率在20,000Hz 以上的聲波,幾乎能破壞所有微生物細胞,但不同微生物對超聲波的敏感程度不同。
          作用機理尚不完全明確,推測細菌受超聲波作用導致細胞內含物凝膠化,溶液受超聲波作用產生空腔引起壓力變化,同時溶液中的小氣泡猛烈撞擊細菌,使細胞破裂,原生質溢出而死亡。
          一般桿菌容易受超聲波破壞,球菌次之,病毒和噬菌體則較難被破壞。
          六、 化學藥物
          許多化學物質能抑制或殺死微生物;瘜W物質對微生物影響可分為滅菌、消毒、防腐作用等。
          滅菌作用(sterilization)是指殺死一切微生物及其孢子;
          消毒作用(disinfection)是指殺死微生物的營養體,是不完全的滅菌。在醫學上常用以殺死一般的病原微生物;
          防腐作用(antisepsis)是一種抑菌而非殺滅作用。
          (一)有機化合物 
          常用的有酚、醇、醛、酸類及表面活性劑等有機化合物。
          1、酚及其衍生物:
          酚及其衍生物使細菌蛋白質變性,破壞細胞膜的通透性。
          2、醇類:
          醇類可使細菌細胞脫水、蛋白質變性,溶解細胞膜類脂。
          70%~75%乙醇是良好的表面消毒劑,高濃度的乙醇易使菌體表面蛋白質凝固,殺菌效果差。
          3、醛類:醛類能與蛋白質中氨基酸的多種基團共價結合而使蛋白質變性,使細菌死亡。常用的有甲醛、戊二醛。
          4、表面活性劑:表面活性劑能吸附于細胞表面,改變細胞膜的穩定性和通透性,使細胞內含物外溢。常用的有新潔爾滅(季銨鹽表面活性劑)、杜滅芬等。
          (二)無機化合物  包括鹵族元素及其化合物、重金屬離子、氧化劑等
          1、鹵族元素及其化合物:鹵族元素具有較強的氧化作用,對微生物具有殺滅作用,其殺菌力強弱排序為:F>Cl>Br>I,其中以Cl(如液氯、次氯酸鈣)和I(如碘酊)最常用。液氯、次氯酸鈣與水結合產生次氯酸和新生態氧[O],其反應式為:
          Cl2+H2OHCl+HClOHCl+[O]
          新生態氧[O]為強氧化劑,破壞細胞膜結構而殺死微生物,日常生活中液氯、次氯酸鈣常用于自來水的消毒滅菌;碘與菌體蛋白和酶中的酪氨酸不可逆結合而殺菌,醫療上多用于皮膚消毒。
          2、重金屬離子:重金屬離子中Hg+、Ag+、Cu2+的殺菌作用最強。它們使細胞蛋白失活或與酶的巰基(-SH)結合使之變性。常用的有HgCl2、AgNO3和CuSO4。
          3、氧化劑:氧化劑通過氧化細胞成分使之失活而產生滅菌效果。
          常用的有KMnO4、H2O2和O3。
          (三)染料  堿性染料如孔雀綠、結晶紫、吖啶黃等帶有陽離子基團,可與蛋白質氨基酸的羧基和核酸上的磷酸基結合,阻斷細胞正常的代謝過程,從而抑制細菌生長。
          不同微生物對染料的敏感程度不同,染色劑具有選擇性抑菌作用。
          G+細菌對堿性染料更為敏感,如1﹕1 000 000的孔雀綠即可抑制金黃色葡萄球菌的生長,但若要抑制大腸桿菌則必須提高到1﹕3000的濃度才有效果。
          (四)其他
          常見的化學治療劑可影響微生物生長
          化學治療劑是一類選擇性地殺死或抑制人畜和家禽體內病原微生物的特殊化學藥品,已廣泛用于臨床治療中。
          化學治療劑分為抗代謝藥和抗生素兩類,與消毒劑的差別在于,消毒劑對于宿主和微生物具有同等毒性,而化學治療劑對宿主和病原微生物的細胞具有選擇作用,主要作用于病原微生物,抑制其生長或致死。
          1、抗代謝物:一類結構上與生物體內的必須代謝物相似并能以競爭方式取代它以干擾病原菌正常代謝過程的化學藥物。
          抗代謝藥物種類很多,如磺胺類(葉酸對抗物)、6-巰基嘌呤(嘌呤對抗物)、5-甲基色氨酸(色氨酸對抗物)和異煙肼(吡哆醇對抗物)等。
          2、抗生素類:
          抗生素的作用包括:
          抑制細胞壁合成(如青霉素、多氧霉素、桿菌肽等);
          破壞微生物細胞膜(如多粘菌素、短桿菌素等);
          干擾蛋白質合成(如卡那霉素、鏈霉素、紅霉素等);
          干擾核酸合成(如博來霉素、絲裂霉素、放線菌素D等)。
           

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