第六章生物化學(xué)工程基礎(chǔ)

1、廢廢 水水 的的 生生 物物 處處 理理第六章第六章 生物化學(xué)工程基礎(chǔ)應(yīng)用微生物化學(xué)生物化學(xué)工程基礎(chǔ)應(yīng)用微生物化學(xué)第七章第七章 廢水生物化學(xué)處理基礎(chǔ)廢水生物化學(xué)處理基礎(chǔ)第八章第八章 活性污泥法活性污泥法第九章第九章 生物膜法生物膜法第十一章第十一章 廢水的脫磷與除氮廢水的脫磷與除氮第十章第十章 厭氧生物處理法厭氧生物處理法 水處理中的微生物水處理中的微生物一、生物處理的目的和重要性一、生物處理的目的和重要性 生物處理的目的生物處理的目的1 1、絮凝和去除廢水中不可自然沉淀的膠體狀固體物；、絮凝和去除廢水中不可自然沉淀的膠體狀固體物；2 2、穩(wěn)定和去除廢水中的有機物；穩(wěn)定和去除廢水中的有機物；3

2、 3、去除營養(yǎng)元素氮和磷。去除營養(yǎng)元素氮和磷。生物處理的重要性生物處理的重要性經(jīng)濟、實用經(jīng)濟、實用二、生物處理法在廢水處理中的地位二、生物處理法在廢水處理中的地位 水處理中的微生物水處理中的微生物 有機物在廢水中的存在形式及其主要去除方法有機物在廢水中的存在形式及其主要去除方法 1 1、顆粒狀有機物顆粒狀有機物(1m)：可以采用機械沉淀法進行去：可以采用機械沉淀法進行去除的顆粒物；除的顆粒物；2 2、膠體狀有機物膠體狀有機物( (1nm100nm)：不能采用機械沉淀法進：不能采用機械沉淀法進行去除的較小的有機顆粒物行去除的較小的有機顆粒物3 3、溶解性有機物溶解性有機物(1nm)：以分散的分子

3、狀態(tài)存在于水中的：以分散的分子狀態(tài)存在于水中的有機物。有機物。 二、生物處理法在廢水處理中的地位二、生物處理法在廢水處理中的地位 水處理中的微生物水處理中的微生物 生物法處理的主要對象生物法處理的主要對象 廢水中呈廢水中呈膠體狀和溶解狀態(tài)的有機物膠體狀和溶解狀態(tài)的有機物；廢水中溶解狀態(tài)的廢水中溶解狀態(tài)的營養(yǎng)元素營養(yǎng)元素N和和P。 廢水處理程度的分級廢水處理程度的分級 一級處理：一級處理：EBOD30%， ESS50%；功能：功能：1）去除顆粒狀有機物，減輕后續(xù)生物處理的負擔；）去除顆粒狀有機物，減輕后續(xù)生物處理的負擔；2）調(diào)節(jié)水量、）調(diào)節(jié)水量、水質(zhì)、水溫等，有利于后續(xù)的生物處理。水質(zhì)、水溫等，

4、有利于后續(xù)的生物處理。主要方法：物化法，如：沉砂、沉淀、氣浮、除油、中和、調(diào)節(jié)、加熱或冷主要方法：物化法，如：沉砂、沉淀、氣浮、除油、中和、調(diào)節(jié)、加熱或冷卻等。卻等。二、生物處理法在廢水處理中的地位二、生物處理法在廢水處理中的地位 水處理中的微生物水處理中的微生物 廢水處理程度的分級廢水處理程度的分級 二級處理：二級處理： 功能：大量去除膠體狀和溶解狀有機物，保證出水達標排放；功能：大量去除膠體狀和溶解狀有機物，保證出水達標排放；方法：各種形式的生物處理工藝方法：各種形式的生物處理工藝EBOD 85-90%，ESS 90%；功能：去除二級處理出水中殘存的功能：去除二級處理出水中殘存的SS、有機

5、物，或脫色、殺菌，、有機物，或脫色、殺菌， 或脫氮、除磷或脫氮、除磷防止水體富營養(yǎng)化防止水體富營養(yǎng)化三級處理：三級處理： 方法：物化法方法：物化法超濾、混凝、活性炭吸附、臭氧氧化、加氯消毒等；超濾、混凝、活性炭吸附、臭氧氧化、加氯消毒等； 生物法生物法生物法脫氮除磷等生物法脫氮除磷等 水處理中的微生物水處理中的微生物三、微生物在廢水生物處理中主要作用三、微生物在廢水生物處理中主要作用 分解溶解性有機物分解溶解性有機物, ,去除其它無機營養(yǎng)元素去除其它無機營養(yǎng)元素 如如N、P等；等； 絮凝沉淀和降解膠體狀固體物；絮凝沉淀和降解膠體狀固體物；穩(wěn)定有機物穩(wěn)定有機物天然生物處理天然生物處理人工生物處理

6、人工生物處理生物穩(wěn)定塘生物穩(wěn)定塘土地處理系統(tǒng)土地處理系統(tǒng)好氧生物處理好氧生物處理厭氧生物處理厭氧生物處理活性污泥法活性污泥法生物膜法生物膜法傳統(tǒng)厭氧消化傳統(tǒng)厭氧消化現(xiàn)代高速厭氧反應(yīng)器現(xiàn)代高速厭氧反應(yīng)器生物處理法生物處理法 水處理中的微生物水處理中的微生物 細菌的生理細菌的生理 微生物的代謝與合成微生物的代謝與合成第六章第六章 生物化學(xué)工程基礎(chǔ)應(yīng)用微生物化學(xué)生物化學(xué)工程基礎(chǔ)應(yīng)用微生物化學(xué)原核細胞微生物：原核細胞微生物：細菌、絲狀菌細菌、絲狀菌 水處理中的微生物水處理中的微生物一、生物處理中的重要微生物一、生物處理中的重要微生物 水處理細菌：大??；年齡；種類水處理細菌：大?。荒挲g；種類4 4、黃桿

7、菌屬、黃桿菌屬（Flavobacterium）： 球桿狀到細桿狀，借周生鞭毛運動或不運動，可產(chǎn)生黃橙紅球桿狀到細桿狀，借周生鞭毛運動或不運動，可產(chǎn)生黃橙紅或褐色素，兼性厭氧化能異養(yǎng)型，能分解利用蛋白質(zhì)或褐色素，兼性厭氧化能異養(yǎng)型，能分解利用蛋白質(zhì)十一種主要的水處理細菌十一種主要的水處理細菌: :2 2、動膠菌屬、動膠菌屬（Zoogloea）： 可利用一些糖類及氨基酸等，不能利用淀粉可利用一些糖類及氨基酸等，不能利用淀粉肝糖、纖維素和蛋白質(zhì)等高分子有機物肝糖、纖維素和蛋白質(zhì)等高分子有機物1 1、假單胞菌屬、假單胞菌屬（Pseudomonas）： 在土壤、水體中極常見，分布廣泛，多產(chǎn)生水溶性熒光素

8、在土壤、水體中極常見，分布廣泛，多產(chǎn)生水溶性熒光素3 3、產(chǎn)堿桿菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬（Alcaligenes）： 短桿狀短桿狀，14根周生鞭毛，能利用硝酸鹽厭氧呼吸反硝化根周生鞭毛，能利用硝酸鹽厭氧呼吸反硝化可利用乙酸鹽、丙酸鹽等有機酸和一些含氮有機化合物可利用乙酸鹽、丙酸鹽等有機酸和一些含氮有機化合物6 6、埃希氏菌屬、埃希氏菌屬（Escherichia）： 腸桿菌科的代表屬，短桿狀，無芽孢，革蘭氏陰性，腸桿菌科的代表屬，短桿狀，無芽孢，革蘭氏陰性，兼性厭氧化能異養(yǎng)型細菌兼性厭氧化能異養(yǎng)型細菌大腸埃希氏菌（大腸埃希氏菌（E.coliE.coli）為重要的糞便污染指示菌）為重要的糞便污染指示菌5

9、5、芽孢桿菌屬、芽孢桿菌屬（Bacillus）： 桿狀，多具側(cè)生鞭毛，能產(chǎn)生芽孢，革蘭氏陽性桿狀，多具側(cè)生鞭毛，能產(chǎn)生芽孢，革蘭氏陽性需氧或兼性厭氧，可利用多種底物進行好氧生物氧化，需氧或兼性厭氧，可利用多種底物進行好氧生物氧化，在環(huán)境里各種有機物的轉(zhuǎn)化和分解中起重要作用在環(huán)境里各種有機物的轉(zhuǎn)化和分解中起重要作用7 7、微球菌屬、微球菌屬（Micrococcus）： 球型，單生、成對或四聯(lián)、八疊或不規(guī)則聚集體，球型，單生、成對或四聯(lián)、八疊或不規(guī)則聚集體，革蘭氏陽性，需氧化能異養(yǎng)，革蘭氏陽性，需氧化能異養(yǎng)，8 8、葡萄球菌屬、葡萄球菌屬（Staphylococcus）： 球型，單生、成對或聚集成

10、不規(guī)則葡萄狀，球型，單生、成對或聚集成不規(guī)則葡萄狀，革蘭氏陽性，兼性厭氧化能異養(yǎng)，革蘭氏陽性，兼性厭氧化能異養(yǎng)，9 9、甲烷桿菌屬、甲烷桿菌屬（Methanobacterium）： 直或彎曲、構(gòu)形，不產(chǎn)生芽孢，有的成為絲狀體或類球菌狀，直或彎曲、構(gòu)形，不產(chǎn)生芽孢，有的成為絲狀體或類球菌狀，革蘭氏陽性或陰性，嚴格厭氧革蘭氏陽性或陰性，嚴格厭氧化能異養(yǎng)菌能利用化能異養(yǎng)菌能利用H2還原還原CO2生成生成甲烷，并獲得生長能量甲烷，并獲得生長能量1010、甲烷八疊球菌屬、甲烷八疊球菌屬（Methanosarcina）： 大的球形，呈規(guī)則的疊狀堆體，革蘭氏染色不定，不運動，大的球形，呈規(guī)則的疊狀堆體，革蘭

11、氏染色不定，不運動，嚴格厭氧化能菌嚴格厭氧化能菌1111、甲烷球菌屬、甲烷球菌屬（Methanococcus）： 球形細胞，單個、成對或成堆，革蘭氏染色陽性或陰性，球形細胞，單個、成對或成堆，革蘭氏染色陽性或陰性，嚴格厭氧化能菌嚴格厭氧化能菌絲狀菌：絲狀菌：1 1、絲狀菌在水處理中的作用、絲狀菌在水處理中的作用2 2、典型絲狀菌、典型絲狀菌球衣菌球衣菌鐵細菌鐵細菌硫細菌硫細菌泰坦尼克號殘骸不泰坦尼克號殘骸不斷被鐵細菌腐蝕斷被鐵細菌腐蝕真核細胞微生物：真核細胞微生物：原生動物、藻類原生動物、藻類1 1）原生動物：）原生動物：阿米巴蟲阿米巴蟲纖毛蟲纖毛蟲草履蟲草履蟲動鞭毛蟲動鞭毛蟲鐘形蟲鐘形蟲原生

12、動物的典型形態(tài)原生動物的典型形態(tài)2 2）藻類：）藻類：在水處理中的應(yīng)用：在水處理中的應(yīng)用：1 1）阿克曼塘）阿克曼塘（Aquamats）2)2)藻類：藻類：在水處理中的應(yīng)用：在水處理中的應(yīng)用：1 1）高效藻類塘）高效藻類塘（High rate algal pond, HRAP）病毒：病毒：病毒尺寸：病毒尺寸：10300nm，需電子顯微鏡或其他更高分辨率儀器觀察需電子顯微鏡或其他更高分辨率儀器觀察噬菌體噬菌體常見病毒：常見病毒：脊髓灰質(zhì)炎病毒：脊髓灰質(zhì)炎病毒：20-30nm 甲肝病毒：甲肝病毒：27nm （食用生貝類，如牡蠣）（食用生貝類，如牡蠣）二、二、 細菌的生理細菌的生理細菌的成分細菌的成

13、分細菌的營養(yǎng)與生長環(huán)境細菌的營養(yǎng)與生長環(huán)境細菌的生物催化劑酶細菌的生物催化劑酶分批培養(yǎng)的生長規(guī)律分批培養(yǎng)的生長規(guī)律細菌的呼吸與生物氧化細菌的呼吸與生物氧化 細菌的成分細菌的成分 細菌的元素組成細菌的元素組成 細菌的大分子組成細菌的大分子組成細菌的元素組成細菌的元素組成細菌的元素組成細菌的元素組成在廢水生物處理中，代表細菌組分的實在廢水生物處理中，代表細菌組分的實驗式：驗式：C5H7NO2細菌的元素組成細菌的元素組成細菌的大分子組成細菌的大分子組成細菌的大分子組成細菌的大分子組成蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)核核 酸酸結(jié)合蛋白質(zhì)結(jié)合蛋白質(zhì)溶解性單純蛋白質(zhì)溶解性單純蛋白質(zhì)核糖核酸（核糖核酸（RNA）脫氧核糖核酸（脫

14、氧核糖核酸（DNA）蛋白質(zhì)的組成：蛋白質(zhì)的組成：1g氮含量相當于氮含量相當于6.25g蛋白質(zhì)含量蛋白質(zhì)含量氨基酸的基本結(jié)構(gòu)通式：氨基酸的基本結(jié)構(gòu)通式：蛋白質(zhì)的組成：蛋白質(zhì)的組成：氨基酸在中性水溶液中的解離平衡：氨基酸在中性水溶液中的解離平衡：加酸（加酸（H+）：）：加堿（加堿（OH-）：）：+H+OH-氨基酸的等電點：氨基酸的等電點：一般：一氨基一羧基氨基酸的等電點都小于一般：一氨基一羧基氨基酸的等電點都小于7蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)：蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)：一級結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu)：初級結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu)：初級結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)：二級結(jié)構(gòu)：-螺旋結(jié)構(gòu)、螺旋結(jié)構(gòu)、

15、 -折疊結(jié)構(gòu)折疊結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)：與蛋白質(zhì)功能三級結(jié)構(gòu)：與蛋白質(zhì)功能 密切相關(guān)密切相關(guān)四級結(jié)構(gòu)：不是所有蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)：不是所有蛋白質(zhì) 都具有四級結(jié)構(gòu)都具有四級結(jié)構(gòu)a：離子間的：離子間的鹽鍵b：極性基之間的氫鍵c：非極性基之間的相互作用（疏水鍵）d：非極性基之間的范德華力e：二硫鍵（共價鍵）f：羧基和氨基之間的氫鍵g：氨基酸的羥基與二羧酸的或羧基結(jié)合的酯鍵abcddcefga蛋白質(zhì)的化學(xué)鍵蛋白質(zhì)的化學(xué)鍵共價鍵：共價鍵：肽鍵、二硫鍵、酯鍵肽鍵、二硫鍵、酯鍵非共價鍵：非共價鍵：氫鍵、鹽鍵、氫鍵、鹽鍵、 靜電作用、疏水鍵、靜電作用、疏水鍵、 范德華力等范德華力等蛋白質(zhì)的重要性質(zhì)：蛋白質(zhì)的重要性質(zhì)： 是一

16、種兩性電解質(zhì)，而且是多價電解質(zhì)：是一種兩性電解質(zhì)，而且是多價電解質(zhì)： 蛋白質(zhì)存在蛋白質(zhì)存在變性變性現(xiàn)象：現(xiàn)象：引起變性的因素很多，如：引起變性的因素很多，如：熱，酸、堿，光（熱，酸、堿，光（X射線，紫外射線，紫外線），有機溶劑，劇烈振蕩等線），有機溶劑，劇烈振蕩等當?shù)鞍踪|(zhì)受到物理或化學(xué)因素的影響，當?shù)鞍踪|(zhì)受到物理或化學(xué)因素的影響，其分子內(nèi)部原有的高度其分子內(nèi)部原有的高度規(guī)則性空間排列發(fā)生變化規(guī)則性空間排列發(fā)生變化，以致使其原有性質(zhì)發(fā)生部分或全部，以致使其原有性質(zhì)發(fā)生部分或全部喪失的現(xiàn)象喪失的現(xiàn)象細菌的大分子組成細菌的大分子組成又稱多核苷酸，是單核苷酸的多聚體。又稱多核苷酸，是單核苷酸的多聚體。

17、在微生物遺傳變異和蛋白質(zhì)生物合成中具有特殊重要在微生物遺傳變異和蛋白質(zhì)生物合成中具有特殊重要功能功能核糖核酸核糖核酸（RNA）脫氧核糖核酸：脫氧核糖核酸：（DNA）mRNA（信使（信使RNA）：）：約占總約占總RNA的的5%tRNA（轉(zhuǎn)移（轉(zhuǎn)移RNA ）約占總約占總RNA的的1015%rRNA（核糖體）：（核糖體）：約占總約占總RNA的的80%主要存在于細胞核的染色體中主要存在于細胞核的染色體中2、核、核 酸酸：核酸的組成：核酸的組成：RNA和和DNA都是由：氮堿（嘧啶或嘌呤）都是由：氮堿（嘧啶或嘌呤） 戊糖（核糖或脫氧核糖）戊糖（核糖或脫氧核糖） 磷酸磷酸氮堿氮堿戊糖戊糖+核苷核苷磷酸磷酸+

18、核苷酸核苷酸核酸的結(jié)構(gòu)：核酸的結(jié)構(gòu)：一級結(jié)構(gòu)：一級結(jié)構(gòu)：核苷酸如何連成核苷酸如何連成核苷酸鏈（磷酸核苷酸鏈（磷酸二酯鍵）以及核二酯鍵）以及核苷酸在核苷酸鏈苷酸在核苷酸鏈中的排列順序中的排列順序RNA和和DNA的一級結(jié)構(gòu)的一級結(jié)構(gòu)DNA的二級結(jié)構(gòu)：的二級結(jié)構(gòu)：核酸的結(jié)構(gòu)：核酸的結(jié)構(gòu)：NDA的雙螺旋結(jié)構(gòu)的雙螺旋結(jié)構(gòu)兩條多核苷酸鏈都是右兩條多核苷酸鏈都是右旋，以相反方向圍繞同旋，以相反方向圍繞同一軸盤繞，形成右旋的一軸盤繞，形成右旋的雙螺旋二級結(jié)構(gòu)雙螺旋二級結(jié)構(gòu)堿基配對規(guī)律：堿基配對規(guī)律：腺嘌呤堿（腺嘌呤堿（A）與胸腺嘧啶堿（）與胸腺嘧啶堿（T）由兩個氫鍵連接由兩個氫鍵連接鳥嘌呤堿（鳥嘌呤堿（G）與

19、胞嘧啶堿（）與胞嘧啶堿（C）由三個氫鍵連接由三個氫鍵連接DNA的三級結(jié)構(gòu)：的三級結(jié)構(gòu)：核酸的結(jié)構(gòu)：核酸的結(jié)構(gòu)：DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)不的雙螺旋結(jié)構(gòu)不斷的在螺旋鏈的某些斷的在螺旋鏈的某些局部區(qū)域中發(fā)生變形局部區(qū)域中發(fā)生變形成扭曲成扭曲超級環(huán)狀螺旋超級環(huán)狀螺旋的三級結(jié)構(gòu)的三級結(jié)構(gòu)NDA的三級結(jié)構(gòu)的三級結(jié)構(gòu)RNA的二級結(jié)構(gòu)：的二級結(jié)構(gòu)：核酸的結(jié)構(gòu)：核酸的結(jié)構(gòu)：大多數(shù)大多數(shù)RNA是單鏈，鏈是單鏈，鏈的許多區(qū)域自身發(fā)生回的許多區(qū)域自身發(fā)生回折，回折區(qū)內(nèi)多核苷酸折，回折區(qū)內(nèi)多核苷酸呈螺旋結(jié)構(gòu)，可配對的呈螺旋結(jié)構(gòu)，可配對的堿基（堿基（A與與U；G與與C）在螺旋區(qū)內(nèi)相遇配對，在螺旋區(qū)內(nèi)相遇配對，配對堿基之間形成氫

20、鍵。配對堿基之間形成氫鍵。不能配對的堿基形成突不能配對的堿基形成突環(huán)。環(huán)。核酸的生物學(xué)功能：核酸的生物學(xué)功能：DNA是生物遺傳的主要物質(zhì)是生物遺傳的主要物質(zhì)基礎(chǔ)，其在遺傳過程中具體基礎(chǔ)，其在遺傳過程中具體作用有兩方面：作用有兩方面：1）DNA復(fù)制復(fù)制2）控制蛋白質(zhì)合成）控制蛋白質(zhì)合成2）控制蛋白質(zhì)合成）控制蛋白質(zhì)合成DNA分子中所儲存的遺傳信息是由核酸分子的四種堿基分子中所儲存的遺傳信息是由核酸分子的四種堿基（A.U,G,C）以特定順序排列成三個一組的）以特定順序排列成三個一組的三聯(lián)體三聯(lián)體代表代表的，這種三聯(lián)體又稱的，這種三聯(lián)體又稱遺傳密碼子遺傳密碼子，每個密碼子代表一個，每個密碼子代表一個

21、氨基酸。氨基酸。基因表達基因表達核酸的生物學(xué)功能：核酸的生物學(xué)功能：基因：基因：決定某種蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的一段決定某種蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的一段DNA基因突變：基因突變：核酸結(jié)構(gòu)改變與生物變異基因上任何一對堿基核酸結(jié)構(gòu)改變與生物變異基因上任何一對堿基 （即三聯(lián)體遺傳密碼的堿基）的改變或增減。（即三聯(lián)體遺傳密碼的堿基）的改變或增減?；蛑亟M：基因重組：將兩個不同性狀個體細胞內(nèi)的遺傳基因轉(zhuǎn)移到一個將兩個不同性狀個體細胞內(nèi)的遺傳基因轉(zhuǎn)移到一個 個體細胞內(nèi)，使其發(fā)生遺傳性變異的過程。個體細胞內(nèi)，使其發(fā)生遺傳性變異的過程?；蛑亟M又稱基因工程或遺傳工程，通過對遺傳物質(zhì)的基因重組又稱基因工程或遺傳工程，通過對遺傳

22、物質(zhì)的直接操縱、改組、重建來實現(xiàn)對遺傳性狀定向的改造。直接操縱、改組、重建來實現(xiàn)對遺傳性狀定向的改造。 細菌的營養(yǎng)與生長環(huán)境細菌的營養(yǎng)與生長環(huán)境細菌的營養(yǎng)類型：細菌的營養(yǎng)類型：光能營養(yǎng)菌光能營養(yǎng)菌化能營養(yǎng)菌化能營養(yǎng)菌光能自養(yǎng)菌（光能無機營養(yǎng)菌）光能自養(yǎng)菌（光能無機營養(yǎng)菌）光能異養(yǎng)菌（光能有機營養(yǎng)菌）光能異養(yǎng)菌（光能有機營養(yǎng)菌）化能異養(yǎng)菌（化能有機營養(yǎng)菌）化能異養(yǎng)菌（化能有機營養(yǎng)菌）化能自養(yǎng)菌（化能無機營養(yǎng)菌）化能自養(yǎng)菌（化能無機營養(yǎng)菌）光能營養(yǎng)菌光能營養(yǎng)菌光能異養(yǎng)菌（光能有機營養(yǎng)菌）光能異養(yǎng)菌（光能有機營養(yǎng)菌）： 不以不以CO2作為主要或唯一碳源：作為主要或唯一碳源： 有光、無氧、低濃度有光、

23、無氧、低濃度H2S條件下：能利用硫化物為供氫體，條件下：能利用硫化物為供氫體，利用光能同化利用光能同化CO2 在有氧、無光、存在有機物時：亦可利用有機物為碳源和能在有氧、無光、存在有機物時：亦可利用有機物為碳源和能源，不合成光合色素，無光合作用源，不合成光合色素，無光合作用光能自養(yǎng)菌（光能無機營養(yǎng)菌）光能自養(yǎng)菌（光能無機營養(yǎng)菌）: : 以各種無機化合物（如分子氫、還原性硫化物）為電子供體，以各種無機化合物（如分子氫、還原性硫化物）為電子供體，將將CO2還原還原為細胞物質(zhì)為細胞物質(zhì)光能異養(yǎng)菌（光能有機營養(yǎng)菌）主要有兩屬：光能異養(yǎng)菌（光能有機營養(yǎng)菌）主要有兩屬：紅假單胞菌屬紅假單胞菌屬(Rhodo

24、pseudomonas)：細胞桿狀細胞桿狀紅螺菌屬紅螺菌屬(Rhodospirilum)：細胞螺旋狀：細胞螺旋狀PSB（光合細菌（光合細菌 Photosynthetic bacteria）工藝）工藝:化能營養(yǎng)菌化能營養(yǎng)菌典型的化能異養(yǎng)菌：典型的化能異養(yǎng)菌：硝酸鹽還原菌：硝酸鹽為電子受體，碳源為電子供體硝酸鹽還原菌：硝酸鹽為電子受體，碳源為電子供體典型的化能自養(yǎng)菌：典型的化能自養(yǎng)菌：硝化細菌；硫黃細菌；鐵細菌：都是需氧菌硝化細菌；硫黃細菌；鐵細菌：都是需氧菌產(chǎn)乙酸細菌；產(chǎn)甲烷菌：是嚴格的厭氧菌產(chǎn)乙酸細菌；產(chǎn)甲烷菌：是嚴格的厭氧菌營養(yǎng)物質(zhì)的傳遞：營養(yǎng)物質(zhì)的傳遞： 細菌的營養(yǎng)與生長環(huán)境細菌的營養(yǎng)與生

25、長環(huán)境滲透作用（被動擴散）滲透作用（被動擴散）促進擴散促進擴散主動運輸主動運輸 細菌的生長環(huán)境細菌的生長環(huán)境馴化：馴化：在廢水處理當中，把有計劃、有目的地控制細在廢水處理當中，把有計劃、有目的地控制細菌的生長條件，使細菌遺傳性有利于處理某種菌的生長條件，使細菌遺傳性有利于處理某種廢水的定向誘導(dǎo)過程叫做馴化廢水的定向誘導(dǎo)過程叫做馴化細菌的生長環(huán)境細菌的生長環(huán)境溫度：溫度：細菌的生長環(huán)境細菌的生長環(huán)境pHpH值：值：氧化還原電勢：氧化還原電勢：大多數(shù)細菌在大多數(shù)細菌在pH6.5pH6.57.57.5之間生長最好。之間生長最好。 細菌的生長環(huán)境細菌的生長環(huán)境光線：光線：壓力：壓力：滲透壓、機械壓、氣

26、體壓力滲透壓、機械壓、氣體壓力干燥：干燥：化學(xué)藥劑：化學(xué)藥劑： 細菌的生物催化劑酶細菌的生物催化劑酶酶：酶：是是細菌細胞細菌細胞所產(chǎn)生的一類具有所產(chǎn)生的一類具有的的。底物：底物：在酶作用下進行化學(xué)變化的物質(zhì)在酶作用下進行化學(xué)變化的物質(zhì)酶促反應(yīng)：酶促反應(yīng)：有酶催化的化學(xué)反應(yīng)有酶催化的化學(xué)反應(yīng) 細菌的生物催化劑酶細菌的生物催化劑酶酶的命名：酶的命名：酶的分類：酶的分類：國際酶學(xué)委員會（國際酶學(xué)委員會（I IE EC C）制定的分類法）制定的分類法國際酶學(xué)委員會的分類國際酶學(xué)委員會的分類：（表（表6 61010）根據(jù)酶在細胞內(nèi)外的不同：根據(jù)酶在細胞內(nèi)外的不同：外酶；內(nèi)酶外酶；內(nèi)酶固有酶；適應(yīng)酶固有酶

27、；適應(yīng)酶細菌的生物催化劑酶細菌的生物催化劑酶酶的組成：酶的組成：單成分酶單成分酶雙成分酶（復(fù)合酶）雙成分酶（復(fù)合酶）雙成分酶酶蛋白輔酶（或輔基）雙成分酶酶蛋白輔酶（或輔基）（全酶）（全酶）（主酶）（主酶）決定化合物的專一性決定化合物的專一性決定催化反應(yīng)的性質(zhì)決定催化反應(yīng)的性質(zhì) 細菌的生物催化劑酶細菌的生物催化劑酶酶的性質(zhì)：酶的性質(zhì)：酶的結(jié)構(gòu)與催化機理：酶的結(jié)構(gòu)與催化機理：酶的活性部位酶的活性部位：一部分與底物的結(jié)合有關(guān)（結(jié)一部分與底物的結(jié)合有關(guān)（結(jié)合部位合部位） 另外部分承擔著化學(xué)鍵的生成與斷裂另外部分承擔著化學(xué)鍵的生成與斷裂 （催化部分催化部分）相對分子質(zhì)量：相對分子質(zhì)量：1萬萬100萬萬D

28、a酶的非活性部位：酶的非活性部位：使活性部位的組份保持適當?shù)南鄬ξ皇够钚圆课坏慕M份保持適當?shù)南鄬ξ?置和定向置和定向細菌的生物催化劑酶細菌的生物催化劑酶影響酶催化活性的因素：影響酶催化活性的因素：pHpH值：值：溫度：溫度：激活劑：激活劑：抑制劑：抑制劑：反饋抑制作用：反饋抑制作用：分批培養(yǎng)物的生長規(guī)律分批培養(yǎng)物的生長規(guī)律分批培養(yǎng)物：分批培養(yǎng)物：在一給定容積的培養(yǎng)基中生長在一給定容積的培養(yǎng)基中生長的細菌，稱為分批培養(yǎng)物。的細菌，稱為分批培養(yǎng)物。細菌的平衡生長：細菌的平衡生長：當細菌處于平衡生長時，如果生物量增長一倍，則當細菌處于平衡生長時，如果生物量增長一倍，則細胞內(nèi)所有可測量物質(zhì)（如蛋白質(zhì)、

29、細胞內(nèi)所有可測量物質(zhì)（如蛋白質(zhì)、RNARNA、DNADNA及胞及胞內(nèi)水分）也增長一倍。內(nèi)水分）也增長一倍。平衡生長的細菌，其化學(xué)組分是恒定的平衡生長的細菌，其化學(xué)組分是恒定的平衡生長細菌培養(yǎng)物的增殖率：平衡生長細菌培養(yǎng)物的增殖率：注注: :比增殖率（比增殖率（h h-1-1） N N每毫升溶液中細菌個數(shù)每毫升溶液中細菌個數(shù) X X每毫升溶液中細菌質(zhì)量每毫升溶液中細菌質(zhì)量 Z Z每毫升溶液中任何一種每毫升溶液中任何一種細細 胞成分的質(zhì)量胞成分的質(zhì)量分批培養(yǎng)物的生長分批培養(yǎng)物的生長分批培養(yǎng)物細菌的生長曲線：分批培養(yǎng)物細菌的生長曲線：真實細菌的生長曲線：真實細菌的生長曲線：初靜止期初靜止期滯后期滯后

30、期指數(shù)生長期指數(shù)生長期減速生長期減速生長期最大生長期最大生長期加速死亡期加速死亡期指數(shù)死亡期指數(shù)死亡期指數(shù)生長期指數(shù)生長期: 細菌的呼吸與生物氧化細菌的呼吸與生物氧化細菌的呼吸可以定義為產(chǎn)生細菌的呼吸可以定義為產(chǎn)生ATP的代謝過程。呼的代謝過程。呼吸過程以有機或無機化合物作為電子供體（即使吸過程以有機或無機化合物作為電子供體（即使之氧化）開始，以無機化合物為最終電子受體之氧化）開始，以無機化合物為最終電子受體（即使之還原）完成。產(chǎn)生（即使之還原）完成。產(chǎn)生ATP的過程即獲得能的過程即獲得能量的過程。量的過程。 細菌的呼吸與生物氧化細菌的呼吸與生物氧化細菌的呼吸類型：細菌的呼吸類型：需氧呼吸需氧

31、呼吸厭氧呼吸厭氧呼吸細菌的分類：細菌的分類： 需氧菌需氧菌（好氧菌）（好氧菌） 厭氧菌厭氧菌（厭氣菌）（厭氣菌） 兼性菌兼性菌（兼氣菌）（兼氣菌）需氧呼吸過程圖示需氧呼吸過程圖示厭氧呼吸過程圖示厭氧呼吸過程圖示兼性細菌的呼吸兼性細菌的呼吸分子外無氧呼吸類型分子外無氧呼吸類型分子內(nèi)無氧呼吸類型：分子內(nèi)無氧呼吸類型：有氧條件下：有氧條件下：無氧條件下：無氧條件下：如硝酸鹽還原菌：如硝酸鹽還原菌：如酵母菌對葡萄糖的作用如酵母菌對葡萄糖的作用:生物氧化：生物氧化： 生物氧化是生物體生命活動最重要和最基本的生物氧化是生物體生命活動最重要和最基本的功能方式。生物氧化作用主要通過脫氫反應(yīng)來實功能方式。生物氧化作用主要通過脫氫反應(yīng)來實現(xiàn)，一般包括脫氫、傳遞氫和受氫三個環(huán)節(jié)?，F(xiàn)，一般包括脫氫、傳遞氫和受氫三個環(huán)節(jié)。 對于不同的微生物來說，因所含的氧化還原酶對于不同的微生物來說，因所含的氧化還原酶類不同，他們的氧化方式的不同，脫氫、傳遞氫類不同，他們的氧化方式的不同，脫氫、傳遞氫和受氫過程不同，因而構(gòu)成各種不同的生物氧化和受氫過程不同，因而構(gòu)成各種不同的生物氧化體系。體系。 細菌的呼吸與生物氧化細菌的呼吸與生物氧化 細菌的呼吸與生物氧化細菌的呼吸與生物氧化生物氧化的類型：生物氧化的類型： 好氧生物氧化