环境因素对微生物生长的影响J_百度文库
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环境因素对微生物生长的影响J
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20080份文档哪些环境因素可影晌细菌的形态?_百度知道
哪些环境因素可影晌细菌的形态?
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第五章 外界因素对细菌的影响&
微生物多为单细胞生物，具有表面积大、新陈代谢率高、繁殖快、适应能力强以及易变异等特点，故其生命活动极易受外界环境条件的影响。了解外界环境因素对微生物的影响，以便控制外界因素，达到充分利用微生物有利的一面，消灭其有害的一面，这无论在理论上还是在实践上都具有重要意义。
本章着重介绍物理、化学、生物学因素对微生物的抑制或杀灭作用以及消毒灭菌方法，在具体讨论这些内容之前，先简要地介绍几个基本概念。
杀菌作用(bacteriocidicaction)指某些物质或因素所具有的在一定条件下杀死微生物的作用。
抑菌作用(bacteriostaticaction)指某些物质或因素所具有的抑制微生物生长与繁殖的作用。
抗菌作用(antibioticaction)指某些药物所具有的抑制或杀灭微生物的作用。
灭菌(sterilization)指杀灭物体中所有病原微生物和非病原微生物及其芽孢、霉菌孢子的方法。
消毒(disinfection)指杀灭物体中的病原微生物的方法。消毒只要求达到消除传染性的目的，而对非病原微生物及其芽孢、孢子并不严格要求全部杀死。
防腐(antisepsis)指阻止或抑制微生物生长繁殖的方法。
无菌(asepsis)指没有活的微生物的状态。采取防止或杜绝任何微生物进人动物机体或其他物体的方法，称为无菌法。以无菌法进行的操作称为无菌技术或无菌操作。以无菌技术剖腹产取出分娩胎儿，并在无菌条件下饲喂的动物，称无菌动物。
第一节 物理因素对微生物的影响
对微生物影响较大的物理因素包括：温度、辐射、干燥、声波、微波、滤过等。
不同温度对微生物生命活动呈现不同的作用。适当的温度有利于微生物的生长发育，但温度过高或过低都会影响微生物的新陈代谢，生长发育受到抑制，甚至使之死亡。
低温大多数微生物对低温具有很强的抵抗力，如伤寒沙门氏菌置于液氮(-195.8℃)中其活力不受破坏，许多细菌在-20℃或-70~50℃下存活；细菌芽孢和霉菌孢子可在-195.8℃下存活半年。温度愈低,病毒存活的时间也愈长。当微生物处于最低生长温度以下时，其代谢活动降低到最低水平，生长繁殖停止，但仍可长时间保持活力。所以，常在5～10℃下来保存细菌。也有些细菌如脑膜炎奈瑟菌、流感嗜血杆菌等对低温特别敏感，在冰箱内保存比在室温下保存死亡更快。
冷冻保存细菌时，温度必须迅速降低。为了减少细菌在冷冻时的死亡，可于菌液内加入10％左右的甘油、蔗糖或脱脂乳，或5％的二甲基亚砜作为保护剂。
冷冻真空干燥(冻干)法是保存菌种、毒种、疫苗、补体、血清等的良好方法，可保存微生物及生物制剂数月至数年而不丧失其活力。
高温高温对微生物具有明显的致死作用，因此最常用于消毒和灭菌。用高温处理微生物时，可对菌体蛋白质、核酸、酶系统等产生直接破坏作用，热力可使蛋白质中的氢键破坏使之变性或凝固，使双股DNA分开为单股，受热而活化的核酸酶使单股的DNA断裂，导致菌体死亡。
热力灭菌法分干热灭菌和湿热灭菌两类。在同一温度下，后者效力比前者为大，这是因为湿热中菌体蛋白较易凝固。蛋白质含水量愈高，凝固所需的温度愈低；其次湿热的穿透力比干热强；而且蒸汽可以释放大量潜热，可迅速提高被灭菌物体的温度。
干热灭菌法包括火焰灭菌和热空气灭菌两类。
火焰灭菌法分为灼烧和焚烧两种，灼烧主要用于耐烧物品，直接在火焰上烧灼，如接种针(环)、金属器具、试管口等的灭菌；焚烧常用于烧毁的物品，直接点燃或在焚烧炉内焚烧，如传染病畜禽及实验感染动物的尸体、病畜禽的垫料以其他污染的废弃物等的灭菌。
热空气灭菌法利用干热灭菌器，以干热空气进行灭菌的方法。适用于高温下不损坏、不变质的物品，如各种玻璃器皿、瓷器、金属器械等的灭菌。在干热情况下，由于热空气的穿透力较低，因此干热灭菌需在160℃维持1~2h，才能达到杀死所有微生物及其芽孢、孢子的目的。
湿热灭菌法(moistheatsteriUzation)常用的湿热灭菌有如下几种。
煮沸灭菌煮沸10～20min可杀死所有细菌的繁殖体，若在水中加入1％碳酸钠或2％~5％石炭酸，灭菌的效果更好。外科手术器械、注射器、针头以及食具等多用此法灭菌。
巴氏消毒法以较低温度杀灭液态食品中的病原菌或特定微生物，而又不致严重损害其营养成分和风味的消毒方法。目前主要用于葡萄酒、啤酒、果酒及牛乳等食品的消毒。有低温维持巴氏消毒法在63～65℃保持30min；高温瞬时巴氏消毒法，在71～72℃保持15s；超高温巴氏消毒法在132℃保持1～2s，加热消毒后应迅速冷却至10℃以下，称为冷击法，这样可进一步促使细菌死亡，也有利于鲜乳等食品马上转入冷藏保存。超高温巴氏消毒的鲜乳在常温下，保存期可长达半年。
流通蒸汽灭菌法是利用蒸汽在蒸笼或流通蒸汽灭菌器内进行灭菌的方法，也称间歇灭菌法。100℃的蒸汽维持30min，将第一次灭菌后的物品置温箱中过夜，待芽孢萌发出芽，第二天和第三天以同样方法各进行一次灭菌和保温过夜，以达到完全灭菌的目的。此法常用于一些不耐高温的培养基，如鸡蛋培养基、血清培养基、糖培养基的灭菌。
高压蒸汽灭菌法水蒸汽随压力的增高其沸点温度也升至100℃以上，以此提高灭菌的效果。通常用1.02 kg／crn2 (每平方英寸15磅)的压力，在121.3℃温度下维持15～20min，即可杀死包括细菌芽孢在内的所有微生物，达到完全灭菌的目的。凡耐高温、不怕潮湿的物品，如各种培养基、溶液、玻璃器皿、金属器械、敷料、橡皮手套、工作服和小实验动物尸体等均可用这种方法灭菌。
辐射对微生物的灭活作用可分为电离辐射和非电离辐射两种。非电离辐射包括可见光、日光、紫外线。
可见光线对微生物一般无多大影响，但长时间作用也能妨碍微生物的新陈代谢与繁殖，故培养细菌和保存菌种，均应置于阴暗之处。
可见光具有微弱的杀菌作用，若将某些染料如结晶紫、美蓝、汞溴红、伊红、沙黄等加到培养基或涂在外伤表面，能增强可见光的杀菌作用，这一现象称为光感作用(photosensitization)。
阳光直射日光有强烈的杀菌作用，是天然的杀菌因素。许多微生物在直射日光的照射下，半小时到数小时即可死亡。芽孢对日光照射的抵抗力比繁殖体大得多，往往需经20h才死亡。
日光依光谱分为可见光和看不见的紫外线与红外线，其中紫外线是日光杀菌作用的主要因素，红外线则因产生高热而发挥杀菌作用。
紫外线紫外线中波长200～300nm部分具有杀菌作用，其中以265~266nm段的杀菌力最强。实验室通常使用的紫外线杀菌灯，其紫外线波长为 253.7nm，杀菌力强而稳定。紫外线的穿透力不强，即使是很薄的玻璃也不能透过，所以只能用紫外线杀菌灯消毒物体表面，常用于微生物实验室、无菌室、手术室、传染病房、种蛋室等的空气消毒，或用于不能用高温或化学药品消毒物品的表面消毒。
紫外线的杀菌原理是细菌经紫外线照射后，由于DNA链上相邻的两个胸腺嘧啶产生共价键而结合成二聚体，影响DNA复制与转录时的正常碱基配对，引起致死性突变而死亡。
紫外线照射也是一种有效的诱变方法，常用于菌株、毒株的选育。
电离辐射放射性同位素的射线(即α、β、γ、射线)和X射线以及高能质子、中子等可将被照射物质原子核周围的电子击出，引起电离，故称之为电离辐射。
X射线的杀菌力不如紫外线，作用也较慢，一般认为X射线的波长愈短杀菌力愈强。。β与γ射线穿透力强。，用于消毒、食品保藏和育种等方面。
微生物在干燥的环境中失去大量水分，新陈代谢便会发生障碍，甚至引起菌体蛋白质变性和由于盐类浓度的增高而逐渐导致死亡。不同种类的微生物对干燥的抵抗力差异很大。巴氏杆菌、嗜血杆菌、鼻疽杆菌在干燥的环境中仅能存活几天，而结核杆菌能耐受干燥90do细菌的芽孢对干燥有强大的抵抗力，如炭疽杆菌和破伤风梭菌的芽孢在干燥条件下可存活几年甚至数十年以上。霉菌的孢子对干燥也有强大的抵抗力。
滤过除菌 (stehlizatiOBbynltration)是通过机械阻留作用将液体或空气中的细菌等微生物除去的方法。过去多用蔡氏滤器等，近年来常用可更换滤膜的滤器或一次性滤器，滤膜孔经常用0.45 m及0.22 μm两种。另外，还可用于病毒的分离培养。
药品、食品、疫苗以及生物制品生产中洁净厂房空气洁净度按环境控制区分类划分为四个等级，洁净厂房内空气的尘粒数和微生物数应符合规定。不同产品生产或同一产品的不
同工序，应根据各自要求，分别在相应的洁净级别区内生产。
第二节 化学因素对微生物的影响
许多化学药物能够抑制或杀死微生物，已广泛用于消毒、防腐及治疗疾病。用于杀灭病原微生物的化学药物称为消毒剂 (disinfectant)；用于消除宿主体内病原微生物或其他寄生虫的化学药物称为化学治疗剂 (chemotherapeutic agent)。消毒剂在杀灭病原微生物的同时，对动物体的组织细胞也有损害作用，所以只能外用或用于环境的消毒，其中少数不被吸收的化学消毒剂亦可用于消化道的消毒；而化学治疗剂对于宿主和病原微生物的作用具有选择性，它们能阻碍微生物代谢的某些环节，使其生命活动受到抑制或使其死亡，而对宿主细胞毒副作用甚小。
一、消毒剂的种类及其应用
消毒剂的种类很多，其杀菌作用亦不相同，一般可根据用途与消毒剂特点选择使用。最理想的消毒剂应是杀菌力强、价格低、无腐蚀性、能长期保存、对动物无毒性或毒性较小、无残留或对环境无污染的化学药物。
消毒剂的杀菌机制复杂而多样，根据对菌体的作用大致可分为：(1)使菌体蛋白质变性或凝固，例如酚类(高浓度)、醇类、重金属盐类(高浓度)、酸碱类、醛类；(2)损伤胞浆膜，例如酚类(低浓度)、表面活性剂、醇类等脂溶剂；(3)干扰细菌的酶系统和代谢，例如某些氧化剂、重金属盐类(低浓度)；(4)改变核酸的功能，例如染料、烷化剂等。
二、影响消毒剂作用的因素
消毒剂的性质、浓度和作用时间各种消毒剂的理化性质不同，对微生物的作用大小也有差异。绝大多数消毒剂在高浓度时杀菌作用大，当浓度降低至一定程度时只有抑菌作用。消毒剂如果过浓并不一定能提高消毒效力。例如醇类，70％乙醇或50％~70％异丙醇的消毒效果最好。过高浓度的乙醇等能使菌体表面蛋白质迅速凝固，反而影响其继续渗入，杀菌效力降低。消毒剂在一定浓度下，对细菌的作用时间愈长，消毒效果也愈强。
微生物的种类与数量同一消毒剂对不同种类和处于不同生长期的微生物的杀菌效果不同。例如一般消毒剂对结核杆菌的作用要比对其他细菌繁殖体的作用差；70％乙醇可杀死一般细菌繁殖体，但不能杀灭细菌的芽孢。因此，必须根据消毒对象选择合适的消毒剂。另外，微生物的数量越大，所需消毒的时间就越长。
温度一般温度升高，可增强消毒剂的杀菌效果。温度每增高10℃，重金属盐类的杀菌作用约增加2~5倍，石炭酸的杀菌作用约增加5～8倍。
酸碱度消毒剂的杀菌作用受pH的影响。例如戊二醛本身呈中性，其水溶液呈弱酸性，当加入碳酸氢钠后才发挥杀菌作用。新洁尔灭的杀菌作用是pH愈低所需杀菌浓度愈高，如在pH3时，其所需杀菌浓度较pH 9时要高10倍左右。同时pH也影响消毒剂的电离度，一般说，未电离的分子，较易通过细胞壁，杀菌效果好。
有机物环境中有机物的存在，特别是蛋白质能和许多消毒剂结合，严重降低消毒剂的效果。
药物的相互颉颃消毒剂由于理化性质的不同，两种药物合用时，可能产生相互颉颃，使药效降低。如阴离子清洁剂肥皂与阳离子清洁剂苯扎溴铵共用时，可发生化学反应而使消毒效果减弱，甚至完全消失。
影响消毒效果的其他因素还有湿度、穿透力、表面张力及颉颃物质等。
第三节 生物因素对微生物的影响
抗生素、植物杀菌素和细菌素
抗生素(antibiotics)某些微生物在代谢过程中产生的一类能抑制或杀死另一些微生物的物质称为抗生素。来源于放线菌、霉菌和细菌，有些亦能用化学方法合成或半合成。
抗生素的抗菌作用主要是干扰细菌的代谢过程，达到可抑制其生长繁殖或直接杀灭的目的。抗生素的作用原理可概括为4种类型：干扰细菌细胞壁的合成；损伤胞浆膜而影响其通透性；影响菌体蛋白质的合成；影响核酸的合成。
植物杀菌素 (phytocide)某些植物中存在有杀菌物质，这种杀菌物质一般称为植物杀菌素。中草药如黄连、黄柏、黄芩、大蒜、金银花、连翘、鱼腥草、穿心莲、马齿苋、板蓝根等都含有杀菌物质，其中有的已制成注射液或其他制剂的药品。
细苗素(bacteriocin)是某种细菌产生的一种具有杀菌作用的蛋白质，只能作用于与它同种不同菌株的细菌以及与它亲缘关系相近的细菌。例如大肠杆菌所产生的细菌素称为大肠菌素(colicin)，它除作用于某些型别的大肠杆菌外，还能作用于亲缘关系相近的志贺菌、沙门氏菌、克雷伯氏菌和巴氏杆菌等。
噬菌体 (bacteriophage，phage)是寄生于细菌、霉形体、螺旋体、放线菌以及蓝细菌等的一类病毒，亦称细菌病毒。
形态和结构蝌蚪形噬菌体由头部和尾部两部分组成，头部呈二十面体，是由蛋白质衣壳内含一分子的线状双股DNA构成；尾部主要含蛋白质，
噬菌体与寄主细菌的关系噬菌体与寄主细菌的相互关系可分为溶菌反应和溶原化两种类型。凡能使寄主细胞迅速裂解引起溶菌反应的噬菌体，称为毒性噬菌体(virulent phage)或烈性噬菌体。另有些噬菌体侵入寄主细胞后，将其基因整合于细菌的基因组中，与细菌DNA一道复制，并随细菌的分裂而传给后代，不形成病毒粒子，不裂解细菌。这种现象叫溶原化(1ysogenization)，引起溶原化的噬菌体叫温和噬菌体(temaperate phage)或溶原性噬菌体(1ysogenicphage)，整合到细菌DNA上的噬菌体基因叫前噬菌体(prophage)，带有前噬菌体的细菌叫溶原性细菌(1ysogenicbacteria)。有的前噬菌体与细菌的毒力因子有关，例如带有前噬菌体的白喉杆菌获得了产生毒素的能力。
噬菌体的应用细菌的鉴定和分型噬菌体的噬菌作用具有种和型的特异性，即一种噬菌体只能裂解一种和它相应的细菌，或仅能作用于该种细菌的某一型，故可用于细菌的鉴定与分型。
分子生物学研究的工具噬菌体的结构简单，易操作，曾作为研究病毒增殖的模式。其基因数较少，已成为研究核酸复制、转录、重组以及基因表达的调节、控制等的重要对象，促进了分子生物学等学科的发展。还可作为基因的载体，应用于遗传工程的研究。近年来应用丝状噬菌体表达特抗原的基因，所谓噬菌体表面展示(phagedisplay)技术，已成为制备基因工程抗体的重要手段。
第四节 微生物的亚致死性损伤及其恢复
受前述各种理化因素的作用，往往致使部分微生物细胞未完全死亡，而处于一种介于正常和死亡的状态，即濒死状态，这些细胞在适宜的条件下，能够自我修复并恢复正常的特性，该损伤称之为亚致死性损伤(sublethally Iured，S1)，这种在生理上存在缺陷但仍然活着的微生物细胞称为亚致死性损伤细胞(sublethally Iuredcell，SIC)。
细菌的亚致死性损伤现象虽在1917年就早有察觉，但直到20世纪70年代始才逐渐为人们所重视，大多侧重于食品微生物学领域。一方面，用以提高杀菌效果，来延长食品保存时间；另一方面，在于提高食品中细菌检验方法的敏感性，以更好地判定食品的安全性。在医学和兽医微生物学领域，兴趣则在于提高消毒剂杀灭病原微生物的效果方面。因此，研究微生物的亚致死性损伤及其恢复，这不仅是消毒理论研究还是传染病预防以及公共卫生学实践，均具有重要意义。
一、细菌损伤和恢复的一般特征
损伤的特征亚致死性损伤后的细菌一般表现为：(1)当受伤菌细胞培养在适当的培养基和适宜的温度下，都能很快得到恢复；(2)失去在同种正常菌细胞能很好生长条件下的生长能力；(3)在对同种正常菌细胞无明显抑制作用的选择性培养基中，不能生长繁殖；(4)繁殖迟滞期延长；(5)发生某些生理生化特性的改变。上述特征均是暂时性的，可在适宜条件下很快得以恢复，不是基因突变，也不同于灭活。
恢复的特征遭受损伤的菌细胞，在适当条件下重新获得正常生理生化特性，开始生长繁殖的过程称为恢复(recovery)或修复(repair)。
1、一般细菌的损伤和恢复
损伤部位各种理化因素处理均能使细菌遭受损伤，但目前对这些损伤的详细机制还不甚了解。就现有研究资料来看，不同的处理可引致细菌细胞不同部位的损伤，现已观察到的损伤有细胞壁的损伤、细胞膜的损伤、核酸的损伤以及机能的损伤等。
修复目前由于对受伤菌恢复条件和机制的研究较少，对此至今还不清楚。一般认为受伤菌修复需要营养丰富的培养基，但也有实验表明受伤菌的修复在简单的最低营养需要的培养基中比复杂的营养丰富的培养基中更为容易。另外，受伤菌修复不仅要靠复杂的营养，热损伤菌恢复还与接触空气的程度有关，冷冻损伤菌的恢复对pH的变化也更为敏感。
2、细菌芽孢的损伤和恢复
细菌芽孢损伤和恢复的研究，主要集中在加热的影响，现就芽孢损伤和修复的研究结果来看，其损伤和修复的主要表现有：(1)非营养性发芽激活物(DPA钙或溶菌酶)可增加热伤芽孢的恢复；(2)芽孢计数最适培养温度发生改变(降低或变窄)；(3)对营养和其他因素的需要
苛刻；(4)对抑制剂的敏感性增加；(5)芽孢构造发生改变。哪些环境因素可影晌细菌的形态?_百度知道
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