最新水處理生物學(xué)第三章細(xì)菌的生長(zhǎng)和遺傳變異-1精品課件ppt教學(xué)文案

1、水處理生物學(xué)第三章細(xì)菌的生長(zhǎng)和遺傳變異-1主要內(nèi)容n3-1 細(xì)菌的生長(zhǎng)及特性細(xì)菌的生長(zhǎng)及特性n3-2 細(xì)菌的遺傳與變異細(xì)菌的遺傳與變異（一）（一） 計(jì)數(shù)法計(jì)數(shù)法1、直接計(jì)數(shù)法（顯微鏡）涂片染色法：一定量樣品涂布在載玻片上，染色后計(jì)數(shù)。濾膜染色法：一定量樣品過(guò)濾到濾膜上，然后染色計(jì)數(shù)。比例計(jì)數(shù)法將已知顆粒濃度的液體與待測(cè)菌液按一定比例混合后在顯微鏡下，測(cè)各自的數(shù)目。涂片染色法涂片染色法計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器( (血球計(jì)數(shù)板）血球計(jì)數(shù)板）測(cè)定法測(cè)定法 數(shù)了數(shù)了80個(gè)小格中有個(gè)小格中有120個(gè)細(xì)菌，樣品中的細(xì)菌濃度是多少？個(gè)細(xì)菌，樣品中的細(xì)菌濃度是多少？(120個(gè)個(gè)80)400 / 110-4 ml =600

2、104個(gè)個(gè)/ml適用范圍：適用范圍：細(xì)菌個(gè)體若太小、過(guò)多，由于每一小格中細(xì)細(xì)菌個(gè)體若太小、過(guò)多，由于每一小格中細(xì)菌層層疊加，相互遮擋，難以準(zhǔn)確計(jì)數(shù)。菌層層疊加，相互遮擋，難以準(zhǔn)確計(jì)數(shù)。數(shù)數(shù)數(shù)數(shù)細(xì)菌（或其他微生物或細(xì)胞）數(shù)目，（一般數(shù)細(xì)菌（或其他微生物或細(xì)胞）數(shù)目，（一般數(shù)165=80個(gè)小格），個(gè)小格），折算折算樣品細(xì)菌濃度；樣品細(xì)菌濃度；濾膜染色法濾膜染色法l一定量樣品過(guò)濾到濾膜上，然后染色計(jì)數(shù)。一定量樣品過(guò)濾到濾膜上，然后染色計(jì)數(shù)。l需要知道濾液的體積和濾膜的面積。需要知道濾液的體積和濾膜的面積。l在顯微鏡下計(jì)數(shù)，方法相同。在顯微鏡下計(jì)數(shù)，方法相同。比例計(jì)數(shù)法比例計(jì)數(shù)法n比例比例樣品菌液與等

3、體積（或成一定比例）的血液混合，樣品菌液與等體積（或成一定比例）的血液混合，觀測(cè)二者比例觀測(cè)二者比例平均每個(gè)視野中細(xì)菌數(shù)量平均每個(gè)視野中細(xì)菌數(shù)量/ /紅血球的數(shù)量紅血球的數(shù)量比例為比例為5.55.5：1 1，則細(xì)菌數(shù)量，則細(xì)菌數(shù)量= =？5.55.5400400萬(wàn)個(gè)萬(wàn)個(gè)/m l =2.2/m l =2.210107 7個(gè)個(gè)/ /mLmL樣品樣品n紅血球紅血球數(shù)已知數(shù)已知(男性男性，女性，女性)，平均平均400400萬(wàn)個(gè)萬(wàn)個(gè)/m/m比例計(jì)數(shù)法將已知顆粒濃度的液體與待測(cè)菌液按一定比例混合后在顯微鏡下，測(cè)各自的數(shù)目。（特點(diǎn)：不要求記體積）DAPI:46-diamidino-2-phenylindol

4、e,dihydrochloride4,6-4,6-二二脒脒基基-2-2苯基苯基吲哚吲哚DNA2Cl-H2N+NH2CNHH2N -C NH2Measurement of total cell counts全細(xì)胞染色法（死活不分）：DAPI染色染色，DTAFDAPI:無(wú)毒性熒光染料，能夠與DAN雙鏈強(qiáng)力結(jié)合并產(chǎn)生熒光。采用358nm紫外光照射能發(fā)射明亮的藍(lán)色熒光。5-DTAF : 5-(4,6-dichlorotriazinyl) aminofluoresceinDNAOOHOOHOOHNHNNClNClMeasurement of total cell counts全細(xì)胞染色法（死活不分）：D

5、API染色染色，DTAF有必要區(qū)分細(xì)菌的死活嗎？n飲用水中衛(wèi)生細(xì)菌學(xué)標(biāo)準(zhǔn)是TBC 接種量：特別是X0/S0，即初期微生物濃度與基質(zhì)濃度的比。產(chǎn)生延滯期的原因： 缺乏分解新環(huán)境中有關(guān)基質(zhì)的酶； 缺乏充足的代謝中間產(chǎn)物?？偧?xì)胞數(shù)活細(xì)胞數(shù)III培養(yǎng)時(shí)間細(xì)胞個(gè)數(shù)底物特點(diǎn)：底物充足2）指數(shù)期（exponential phase） 對(duì)數(shù)期、生長(zhǎng)率上升階段細(xì)胞數(shù)（量）以指數(shù)形式增加的時(shí)間段。 細(xì)菌 特點(diǎn)：生長(zhǎng)速率最大，世代時(shí)間（generation time）最短 酶系活躍、代謝旺盛細(xì)胞進(jìn)行平衡生長(zhǎng)，體內(nèi)各成分最為均勻 底物特點(diǎn)：底物充足，大量被細(xì)菌消耗，降解速率最高總細(xì)胞數(shù)活細(xì)胞數(shù)III培養(yǎng)時(shí)間細(xì)胞個(gè)數(shù)指

6、數(shù)期數(shù)學(xué)描述1dxrkXdt10lnXKtX10KtXXe世代時(shí)間0t tGnn 世代數(shù)02nXX0lglglg2XXn3）穩(wěn)定期（stationary phase）： 恒定期、靜止期、生長(zhǎng)下降期細(xì)菌特點(diǎn)：凈增長(zhǎng)速度為零繁殖與死亡速度相等正生長(zhǎng)與負(fù)生長(zhǎng)相等底物特點(diǎn)： 底物被大量消耗，不能夠維持對(duì)數(shù)期細(xì)菌高生長(zhǎng)速率所需要的有機(jī)物質(zhì)，導(dǎo)致細(xì)菌生長(zhǎng)率下降出現(xiàn)穩(wěn)定期的原因： 營(yíng)養(yǎng)物尤其是生長(zhǎng)因子耗盡 營(yíng)養(yǎng)物比例失調(diào) pH、DO、氧化還原電位的變化總細(xì)胞數(shù)活細(xì)胞數(shù)III培養(yǎng)時(shí)間細(xì)胞個(gè)數(shù)數(shù)學(xué)表達(dá)生長(zhǎng)下降階段 S很低，其濃度對(duì)微生物影響大2dsk Sdt即有機(jī)物分解速度與其濃度成正比4）衰亡期（declin

7、e phase, death phase）內(nèi)源呼吸期（endogenous respiration phase）內(nèi)源呼吸：體內(nèi)貯藏物質(zhì)酶等一部分細(xì)胞物質(zhì)的氧化。細(xì)菌特點(diǎn)：細(xì)胞會(huì)發(fā)生自溶現(xiàn)象（autolysis），蛋白質(zhì)水解酶活力 往往產(chǎn)生芽孢出現(xiàn)死亡期的原因： 營(yíng)養(yǎng)物不足 外界條件惡化底物特點(diǎn)：底物被微生物大量耗盡，微生物因得不到營(yíng)養(yǎng) 而進(jìn)行內(nèi)源呼吸總細(xì)胞數(shù)活細(xì)胞數(shù)III培養(yǎng)時(shí)間細(xì)胞個(gè)數(shù)細(xì)菌生長(zhǎng)的數(shù)學(xué)描述生長(zhǎng)與基質(zhì)濃度的關(guān)系微生物比增長(zhǎng)速度：?jiǎn)挝粫r(shí)間，單位微生物量的增加量1dxdtxmax基質(zhì)濃度smaxssksKs: 飽和常數(shù)，與max12的s值相等KsS時(shí)maxmaxssSk SkkSma

8、xsKsMonod公式（莫諾特公式）經(jīng)驗(yàn)公式（微生物增長(zhǎng)）對(duì)于像活性污泥這樣的混合微生物群，也有類似的生長(zhǎng)曲線。細(xì)菌生長(zhǎng)期與廢水生物處理：細(xì)菌生長(zhǎng)期與廢水生物處理： 水處理中如何避免緩慢期接種對(duì)數(shù)期或代謝旺盛的污泥增加接種量污泥馴化 微生物維持到對(duì)數(shù)期可獲得高的處理能力， 即分解速度高，但處理效果不一定好菌活力大，不易凝聚和沉淀需要充足的營(yíng)養(yǎng)物，故得不到好的水質(zhì) 處于穩(wěn)定期污泥雖然生長(zhǎng)速度有所下降，但有一定的代謝活性，絮凝沉降性能好。 故傳統(tǒng)的活性污泥法常運(yùn)行在這個(gè)范圍。 衰亡期只出現(xiàn)在某些特殊的水處理場(chǎng)合， 如延時(shí)曝氣及污泥消化，出水水質(zhì)好。食料/微生物代謝速率內(nèi)源呼吸階段生長(zhǎng)率下降階段生長(zhǎng)

9、率上升階段（沉降性能好）（沉降性能差）大多數(shù)活性污泥處理系統(tǒng)運(yùn)行范圍延時(shí)曝氣，污泥消化微生物代謝速率與食料微生物代謝速率與食料/微生物的關(guān)系微生物的關(guān)系注意：各個(gè)階段的食物/菌量比發(fā)生變化，相當(dāng)于活性污泥中的負(fù)荷。F/M（食稀比）連續(xù)培養(yǎng)（continuous cultivation）是一種連續(xù)進(jìn)料又連續(xù)出料的培養(yǎng)方式根據(jù)控制因素的不同分為恒濁連續(xù)培養(yǎng)（turbidostat）：培養(yǎng)基提供足夠量的營(yíng)養(yǎng)元素，細(xì)菌保持最大速率生長(zhǎng)，通過(guò)控制進(jìn)料流速保持細(xì)菌濁度一定，使其處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期。恒化連續(xù)培養(yǎng)（chemostat）：固定恒定的進(jìn)料流速，同樣的流速排出，反應(yīng)器中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度不變，為限制性營(yíng)養(yǎng)因子

10、控制生長(zhǎng)。3. 半連續(xù)培養(yǎng)（semi-batch cultivation）、半間歇式Fill and draw4. 分批補(bǔ)料式培養(yǎng)（fed batch）以低速把高濃度的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)連續(xù)加入培養(yǎng)器中，但不出料。體積是隨時(shí)間變化的特點(diǎn)：能任意控制培養(yǎng)液中的底物濃度，所以沒(méi)有流出。供應(yīng)速度與微生物消費(fèi)速度達(dá)到平衡，所以能保持一定的濃度。主要用于： 有抑制作用的底物 生長(zhǎng)因子添加 高濃度菌體培養(yǎng)3-1-4 微生物膜的生長(zhǎng)特性微生物膜的生長(zhǎng)特性1. 生物膜的生長(zhǎng) 液體培養(yǎng)基中加入固體物質(zhì)（載體），微生物在其表面吸附、生長(zhǎng)、繁殖形成形成膜，這種膜叫微生物膜。微生物膜的生長(zhǎng)膜厚的增加，密度也將發(fā)生變化從單位固體

11、表面積上的微生物量（mg/cm2）上看可分為6個(gè)階段延滯期、加速增長(zhǎng)期、恒速增長(zhǎng)期、減速增長(zhǎng)期、安定期、脫落期延滯期延滯期加速增長(zhǎng)期加速增長(zhǎng)期恒速增長(zhǎng)期恒速增長(zhǎng)期減速增長(zhǎng)期減速增長(zhǎng)期安定期安定期脫落期脫落期（1）延滯期：細(xì)胞吸附在固體表面上的過(guò)程（沉降）影響吸附速度的因子：材質(zhì)、表面性質(zhì)、形狀、細(xì)胞的性質(zhì)、操作條件（2）加速增長(zhǎng)期：還沒(méi)有形成完整的膜（3）恒速增長(zhǎng)期： 活性細(xì)胞量達(dá)到最大，形成完整的膜。膜表面凹凸不平。（4）減速增長(zhǎng)期： 恒速增長(zhǎng)期與安定期的過(guò)渡期，持續(xù)時(shí)間短。（5）安定期： 增長(zhǎng)速度與脫落速度相平衡，膜量及膜厚達(dá)到最大值。（6）脫落期： 外因：流體的剪切力 內(nèi)因：細(xì)菌的死亡、氣泡的形成，細(xì)胞外高分子量的變化。2. 生物膜的特性（1）有效膜厚并不是全部有活性基質(zhì)的擴(kuò)散細(xì)胞的死亡70200m（平均100 m），并不是越厚越好。（2）密度（與膜厚有關(guān)） 微生物膜的濕密度：密度有時(shí)小于水，一般接近于1。（因?yàn)橛袣馀莸拇嬖冢裆锬そM成（體積比）： 細(xì)胞5-15%，氣泡2-18%，水7090%（3）組