环境因子对微生物生长和代谢的影响描述.pptx
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1、环境因子对微生物的影响环境因子对微生物的影响适宜环境适宜环境:微生物能正常地进行生命活动微生物能正常地进行生命活动不适宜环境不适宜环境:微生物的正常生命活动受到抑制或微生物的正常生命活动受到抑制或被迫暂时改变原有的一些特征。被迫暂时改变原有的一些特征。恶劣环境恶劣环境:微生物死亡或发生遗传变易微生物死亡或发生遗传变易。第1页/共72页第一节第一节环境因子对微生物生长和生存的影响环境因子对微生物生长和生存的影响一一.理化因素对生长的影响理化因素对生长的影响(一)温度(一)温度1、温度对微生物的影响、温度对微生物的影响温度通过影响膜的液晶结构、酶和蛋白温度通过影响膜的液晶结构、酶和蛋白质的合成及活
2、性、质的合成及活性、RNA的结构、转录等的结构、转录等影响影响微生物的生命活动。微生物的生命活动。第2页/共72页第3页/共72页2、微生物的生长温度范围、微生物的生长温度范围最低生长温度最低生长温度最高生长温度最高生长温度最适生长温度最适生长温度致死温度致死温度ACBvT第4页/共72页3、微生物的生长温度类型、微生物的生长温度类型按照最适生长温度范按照最适生长温度范围的不同分类围的不同分类嗜冷微生物嗜冷微生物嗜温微生物嗜温微生物嗜热微生物嗜热微生物第5页/共72页微生物生长的温度类型微生物生长的温度类型最低最低最适最适最高最高分布的主要场所分布的主要场所专性专性-125-1515-20两极
3、地区两极地区低低温温型型兼性兼性-5-010-2025-30 海水,冷藏食品上海水,冷藏食品上室温室温10-2020-3540-45腐腐生生菌菌中中温温型型体温体温10-2035-4040-45寄寄生生菌菌高高温温型型25-4550-6070-95温泉温泉堆肥等堆肥等微生物类型微生物类型第6页/共72页不同温度下的菌例不同温度下的菌例第7页/共72页1、嗜冷微生物、嗜冷微生物(psychrophilespsychrophiles)能在能在5以下生长的微生物称为嗜冷微生物。以下生长的微生物称为嗜冷微生物。种类种类专性:最适温度专性:最适温度15,最高温度,最高温度20兼性:最适温度兼性:最适温度
4、2530,最高温度,最高温度35左右左右耐冷微生物耐冷微生物psychrotolerant嗜冷微生物在低温下生长的原因嗜冷微生物在低温下生长的原因 细胞膜含有大量的不饱和脂肪酸,使膜在低温下细胞膜含有大量的不饱和脂肪酸,使膜在低温下也能保持半流动状态;也能保持半流动状态;细胞的酶在低温下能有效地起催化作用,而在细胞的酶在低温下能有效地起催化作用,而在3040的情况下,这些酶很快失活。的情况下,这些酶很快失活。第8页/共72页2 2、嗜温微生物、嗜温微生物mesophiles最适生长温度在最适生长温度在2537微生物叫嗜温微生物。微生物叫嗜温微生物。种类:种类:寄生型(体温型):最适寄生型(体温
5、型):最适3540腐生型(室温型):最适腐生型(室温型):最适2535。第9页/共72页3 3、嗜热微生物、嗜热微生物thermophiles嗜热微生物嗜热微生物:最适生长温度:最适生长温度5060嗜高温微生物嗜高温微生物:最适生长温度在:最适生长温度在80以上以上嗜热微生物在高温下生长的原因嗜热微生物在高温下生长的原因酶和其他蛋白质中的更具有耐热性;酶和其他蛋白质中的更具有耐热性;核酸中含有较多的核酸中含有较多的GC对,对热更加稳定;对,对热更加稳定;细胞膜中饱和脂肪酸含量高,使膜具有热稳定性;细胞膜中饱和脂肪酸含量高,使膜具有热稳定性;细胞生长速率快,能迅速合成生物大分子,以弥补细胞生长速
6、率快,能迅速合成生物大分子,以弥补由于高温造成的破坏由于高温造成的破坏。第10页/共72页嗜高温微生物嗜高温微生物hyperthermophiles 已发现的嗜高温微生物全都是已发现的嗜高温微生物全都是古生细菌古生细菌,它们,它们所处的环境与普通细菌有很大区别。所处的环境与普通细菌有很大区别。在高温下生长的原因:在高温下生长的原因:一般认为它们蛋白质热稳定性与蛋白质上存在一般认为它们蛋白质热稳定性与蛋白质上存在的盐桥数目增加(氨基酸带上的盐桥数目增加(氨基酸带上Na+或其它阳离子生成或其它阳离子生成电荷桥)及蛋白质高度密集的疏水内部区域有关;电荷桥)及蛋白质高度密集的疏水内部区域有关;它们细胞
7、膜中不含脂肪酸,而是由植烷(不同它们细胞膜中不含脂肪酸,而是由植烷(不同长度碳氢组成的五碳重复单位化合物)组成,这和长度碳氢组成的五碳重复单位化合物)组成,这和膜的热稳定性有关。膜的热稳定性有关。第11页/共72页4、最适发酵温度、最适发酵温度发酵速率和代谢产物积累速率最大时的温度发酵速率和代谢产物积累速率最大时的温度。第12页/共72页5、极端温度对微生物的影响、极端温度对微生物的影响极端温度极端温度extremetemperature低于最低生长温度和高于最高生长温低于最低生长温度和高于最高生长温度范围的温度。度范围的温度。低温:低温:0以上停止生长以上停止生长冷冻:造成微生物细胞脱水及冰
8、晶的机冷冻:造成微生物细胞脱水及冰晶的机械损伤而引起微生物死亡。械损伤而引起微生物死亡。高温:菌体蛋白变性,杀死细胞高温:菌体蛋白变性,杀死细胞应用:应用:第13页/共72页6、微生物对热的忍受、微生物对热的忍受微生物温度时间(分)营养细胞:细菌55-6030酵母50-6010孢子:70-8010细菌芽孢:枯草芽孢杆菌10060嗜热脂肪芽孢杆菌12112肉毒梭菌100360第14页/共72页(二)水活度(二)水活度wateractivity定义定义在相同的温度和压力下,体系中溶液的在相同的温度和压力下,体系中溶液的水蒸汽压与纯水的蒸汽压之比:水蒸汽压与纯水的蒸汽压之比:aw=p/p0水活度的决
9、定因素:水活度的决定因素:固体基质:水被吸附的牢固程度固体基质:水被吸附的牢固程度液体:溶质的含量和溶质的水合程度液体:溶质的含量和溶质的水合程度第15页/共72页一些溶质不同浓度的水活度一些溶质不同浓度的水活度第16页/共72页不同微生物生长的最低不同微生物生长的最低a aw w第17页/共72页1、基质水活度对微生物的影响、基质水活度对微生物的影响高水活度环境高水活度环境低水活度环境低水活度环境2、干燥对微生物的影响、干燥对微生物的影响干燥使代谢停止,使微生物处于休眠干燥使代谢停止,使微生物处于休眠状态,严重时细胞脱水,蛋白质变性,进状态,严重时细胞脱水,蛋白质变性,进而导致死亡。而导致死
10、亡。应用:应用:保存物品,保藏菌种保存物品,保藏菌种第18页/共72页水对一些贮藏霉菌的影响水对一些贮藏霉菌的影响第19页/共72页3、渗透压对微生物的影响、渗透压对微生物的影响等渗溶液:等渗溶液:微生物正常生长微生物正常生长低渗溶液:低渗溶液:细胞吸水膨胀,甚至胀破。细胞吸水膨胀,甚至胀破。高渗溶液:高渗溶液:细胞脱水,影响代谢活动,引起质壁细胞脱水,影响代谢活动,引起质壁分离,甚至死亡。分离,甚至死亡。第20页/共72页耐高渗与嗜高渗微生物耐高渗与嗜高渗微生物生长速度水活度1、正常微生物2、耐高渗微生物3、嗜高渗微生物第21页/共72页(三)表面张力(三)表面张力1、表面张力:液体表面相邻
11、两个部分间、表面张力:液体表面相邻两个部分间单位长度内的相互牵引力。单位长度内的相互牵引力。单位:单位:1N/m=1000dyn/cm水在常温下的表面张力为水在常温下的表面张力为72dyn/cm。一般液体培养基的表面张力为一般液体培养基的表面张力为4565dyn/cm第22页/共72页2、表面张力对微生物的影响、表面张力对微生物的影响低表面张力低表面张力,微生物在液体中均匀生长。微生物在液体中均匀生长。高表面张力高表面张力,微生物在液体表面形成菌膜。微生物在液体表面形成菌膜。3、改变表面张力的方法、改变表面张力的方法升高表面张力:添加无机盐升高表面张力:添加无机盐降低表面张力:添加表面活性剂降
12、低表面张力:添加表面活性剂第23页/共72页(四)辐射(四)辐射辐射是能量通过空间传播或传递的一种辐射是能量通过空间传播或传递的一种物理现象。物理现象。辐射的种类:电磁辐射和微粒辐射辐射的种类:电磁辐射和微粒辐射电磁辐射的种类电磁辐射的种类 非电离辐射:非电离辐射:红外线、可见光、紫外红外线、可见光、紫外线等线等 电离辐射:电离辐射:x-射线、射线、-射线等。射线等。第24页/共72页辐射光辐射光 第25页/共72页可见光可见光波长波长400-800nm的电磁辐射。的电磁辐射。光能型微生物的能源光能型微生物的能源长时间照射有杀菌作用长时间照射有杀菌作用红外线红外线波长大于波长大于800nm的电
13、磁辐射。的电磁辐射。红外线可以发热,产生的高温具有杀菌作用。红外线可以发热,产生的高温具有杀菌作用。第26页/共72页紫外线紫外线UV波长为波长为150390nm的电磁辐射。的电磁辐射。最佳作用波长为最佳作用波长为265266nm。1.作用机理作用机理诱发诱发DNA形成形成T=T、阻碍、阻碍DNA复制而使微生物发生复制而使微生物发生变易或死亡。变易或死亡。使空气中的使空气中的O2变为变为O3,后者分解放出的,后者分解放出的O具有杀具有杀菌作用。菌作用。应用:消毒和诱变应用:消毒和诱变第27页/共72页紫外线照射后形成T-T二聚体第28页/共72页2.细胞对紫外损伤的修复作用细胞对紫外损伤的修复
14、作用光复活作用光复活作用细胞中的光复活细胞中的光复活酶吸收可见光的能酶吸收可见光的能量而被激活后,将量而被激活后,将T=T中的共价键解中的共价键解开,使开,使DNA分子恢分子恢复正常状态。复正常状态。光复活过程第29页/共72页暗修复作用暗修复作用细胞中的一些细胞中的一些修复酶在无光的情修复酶在无光的情况下,也能进行有况下,也能进行有效的效的DNA修复作用。修复作用。作用的酶:作用的酶:DNA内内切酶、切酶、DNA外切酶、外切酶、DNA聚合酶和聚合酶和DNA连接酶。连接酶。第30页/共72页电离辐射电离辐射x射线射线1-10nm,射线射线0.1-1nm作用机理:作用机理:引起环境中或细胞中引起
15、环境中或细胞中水的电离而产水的电离而产生的生的自由自由基基作用于细胞中的敏感作用于细胞中的敏感大分子,使之电离而失大分子,使之电离而失活。活。H2OH2O+e-OH+H+H2O+e-H2O-H+OH+第31页/共72页作用于氧气分子,产生的作用于氧气分子,产生的强氧化性基强氧化性基团团,氧化细胞中的蛋白质和酶分子的,氧化细胞中的蛋白质和酶分子的巯基,巯基,而使细胞受到损伤或死亡。而使细胞受到损伤或死亡。O2+eO2-O2+2eO2=第32页/共72页(五)(五)pHpH=-lgH+一些溶液一些溶液的的pH值值第33页/共72页1、环境、环境pH对微生物的作用对微生物的作用改变细胞膜所带电荷状态
16、,从而影响细改变细胞膜所带电荷状态,从而影响细胞对营养物质的吸收;胞对营养物质的吸收;影响代谢过程中酶的活性;影响代谢过程中酶的活性;改变环境中营养物质的可给性;改变环境中营养物质的可给性;改变环境中有害物质的毒性。改变环境中有害物质的毒性。第34页/共72页2、微生物的生长微生物的生长pH范围范围不同微生物的生长不同微生物的生长pH范围范围微生物名称微生物名称最低最低最适最适最高最高氧化硫硫杆菌氧化硫硫杆菌0.52.03.56.0大豆根瘤菌大豆根瘤菌4.26.87.011.0枯草芽孢杆菌枯草芽孢杆菌4.56.07.58.5大肠埃希氏菌大肠埃希氏菌4.36.08.09.5金黄色葡萄球菌金黄色葡
17、萄球菌4.27.07.59.3一般放线菌一般放线菌5.07.08.010.0一般酵母菌一般酵母菌2.54.05.88.0一般霉菌一般霉菌1.53.86.07.011.0第35页/共72页3、微生物的类型(、微生物的类型(按最适生长按最适生长pH范围来分)范围来分)嗜酸微生物嗜酸微生物acidophile专性嗜酸菌:专性嗜酸菌:最适最适pH6;pH7时生长极差或死亡。时生长极差或死亡。兼性嗜酸菌:在低兼性嗜酸菌:在低pH下生长,在中性下生长,在中性pH也长。也长。嗜碱微生物嗜碱微生物alkalinophile:专性嗜碱菌:最适专性嗜碱菌:最适pH811,pH7时生长极慢或不生长时生长极慢或不生长
18、嗜中性微生物嗜中性微生物neutrophile:能在能在pH49范围内生长,最适生长在范围内生长,最适生长在pH68,大多数微,大多数微生物属于这一类。生物属于这一类。第36页/共72页4、微生物的代谢对环境、微生物的代谢对环境pH影响影响第37页/共72页5、环境、环境pH的控制的控制直接加酸或碱进行调节;直接加酸或碱进行调节;加入酸性或碱性营养物质进行调节和补充营养加入酸性或碱性营养物质进行调节和补充营养加入缓冲性物质加入缓冲性物质第38页/共72页6、微生物细胞内的、微生物细胞内的pH细胞内部的细胞内部的pH值一般都接近中性值一般都接近中性胞内酶的最适胞内酶的最适pH多接近中性多接近中性
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- 关 键 词:
- 环境 因子 微生物 生长 代谢 影响 描述
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