水處理生物學(xué)第七

水處理生物學(xué)第七第1頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、微生物生長(zhǎng)繁殖的概念1.生長(zhǎng)、繁殖生長(zhǎng)：微生物細(xì)胞的增長(zhǎng)。（個(gè)體體積的增加）（單細(xì)胞、多細(xì)胞）繁殖：微生物個(gè)體數(shù)目的增加。個(gè)體生長(zhǎng)到一定階段，通過(guò)特定方式產(chǎn)生新個(gè)體，即引起生命個(gè)體數(shù)量增加的生物學(xué)過(guò)程群體生長(zhǎng)：個(gè)體的進(jìn)一步生長(zhǎng)，就引起了群體的生長(zhǎng)；群體的生長(zhǎng)可以用重量、體積、個(gè)體濃度或密度指標(biāo)來(lái)測(cè)定。群體生長(zhǎng)＝個(gè)體生長(zhǎng)+個(gè)體繁殖一般微生物的研究和應(yīng)用中，只有群體的生長(zhǎng)才有意義，所以通常講的“生長(zhǎng)”是指群體生長(zhǎng)。這一點(diǎn)與研究大生物時(shí)有所不同。第2頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）概念兩次細(xì)胞分裂的時(shí)間間隔，稱為世代時(shí)間。（2）影響世代時(shí)間受培養(yǎng)環(huán)境的影響。不同的微生物，生長(zhǎng)繁殖速度不同，世代時(shí)間也有不同。2.世代時(shí)間注意與生長(zhǎng)繁殖的區(qū)別第3頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、微生物生長(zhǎng)的測(cè)定方法（一）、計(jì)數(shù)法顯微鏡直接計(jì)數(shù)法熒光染色計(jì)數(shù)法

活菌計(jì)數(shù)法特定微生物計(jì)數(shù)法涂片染色法計(jì)數(shù)器測(cè)定法比例計(jì)數(shù)法平板計(jì)數(shù)法液體計(jì)數(shù)法薄膜計(jì)數(shù)法電子計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)第4頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月測(cè)含氮量測(cè)含碳量重量法光密度法（OD）元素法細(xì)胞物質(zhì)含量法其他生理指標(biāo)法蛋白質(zhì)DNARNA生物醌二、測(cè)生長(zhǎng)量法第5頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月顯微鏡直接計(jì)數(shù)法

顯微鏡直接計(jì)數(shù)法又稱全數(shù)法，是常用的微生物生長(zhǎng)測(cè)定方法，其特點(diǎn)是測(cè)定過(guò)程快速，但不能區(qū)分微生物的死活。第6頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月涂片染色法應(yīng)用：可同時(shí)計(jì)數(shù)不同微生物的菌數(shù)，適

于土壤、牛奶中細(xì)菌計(jì)數(shù)。方法：用鏡臺(tái)測(cè)微尺計(jì)算出視野面積；取

0.1ml菌液涂于1cm2面積上，計(jì)數(shù)后代

入公式：每ml原菌液含菌數(shù)

=視野中平均菌數(shù)×涂布面積/視野面積×100×稀釋倍數(shù)第7頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月使用細(xì)菌計(jì)數(shù)板或血球計(jì)數(shù)板在顯微鏡下直接計(jì)數(shù)。原理：將1cm2×0.1mm的薄層空間劃分為400小格，從中均勻分布地選取80或100小格，計(jì)數(shù)其中的細(xì)胞數(shù)目，換算成單位體積中的細(xì)胞數(shù)。適用范圍：個(gè)體較大細(xì)胞或顆粒，如血球、酵母菌等。不適用于細(xì)菌等個(gè)體較小的細(xì)胞，因?yàn)椋?）細(xì)菌細(xì)胞太小，不易沉降；（2）在油鏡下看不清網(wǎng)格線，超出油鏡工作距離。優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)便，計(jì)數(shù)直觀。缺點(diǎn)：不能區(qū)分死菌與活菌；不適于對(duì)運(yùn)動(dòng)細(xì)菌的計(jì)數(shù)；需要相對(duì)高的細(xì)菌濃度；個(gè)體小的細(xì)菌在顯微鏡下難以觀察計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)法

第8頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月比例計(jì)數(shù)法

將待測(cè)樣品溶液與等體積的血液（或其他參照）混合，然后涂片，在顯微鏡下測(cè)定微生物與紅血球數(shù)的比例，因血液中的紅血球數(shù)已知(男性400—500萬(wàn)個(gè)／mL，女性350-450萬(wàn)個(gè)／mL)，由此可以測(cè)得微生物數(shù)量。第9頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月熒光染色計(jì)數(shù)法

DAPI(4，6-diamidino-2-phenylindole，4，6-二脒基—2—苯基吲哚)、DTAF（5-(4，6-Dichloro-1，3，5-triazin-2-y1）aminofluoreseein，二氯三嗪基氨基熒光素]都是常用的無(wú)毒性熒光染料，能夠與DNA雙鏈強(qiáng)力結(jié)合并產(chǎn)生熒光。DAPI染色計(jì)數(shù)法是利用DAPI染料與微生物的DNA結(jié)合產(chǎn)生熒光，從而在熒光顯微鏡下進(jìn)行微生物計(jì)數(shù)的方法。因?yàn)镈API可以透過(guò)完整的細(xì)胞膜，它可以用于細(xì)胞的染色。

DAPI與雙鏈DNA結(jié)合時(shí)，主要結(jié)合在DNA的A-T堿基區(qū)，產(chǎn)生的熒光基團(tuán)的吸收峰是358nm，紫外光激發(fā)時(shí)發(fā)射明亮的藍(lán)色熒光，使得DAPI成為了一種常用的熒光檢測(cè)信號(hào)。DAPI也可以和RNA結(jié)合，但產(chǎn)生的熒光強(qiáng)度不及與DNA結(jié)合的結(jié)果，其發(fā)散光的波長(zhǎng)范圍約在400nm左右。

DAPI的發(fā)散光為藍(lán)色，且DAPI和綠色熒光蛋白(Greenfluorescentprotein，GFP)或TexasRed染劑(紅色熒光染劑)的發(fā)射波長(zhǎng)，僅有少部分重疊，因此可以利用這項(xiàng)特性在單一的樣品上進(jìn)行多重?zé)晒馊旧API/DTAF染色計(jì)數(shù)法具有專一性強(qiáng)、靈敏度高、穩(wěn)定性好、使用方便等特點(diǎn)。此外，熒光染色法還可以與流式細(xì)胞計(jì)數(shù)儀聯(lián)合使用以便更快速、準(zhǔn)確地處理大量的微生物樣本，如細(xì)胞分類計(jì)數(shù)等。

第10頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月活菌計(jì)數(shù)法

活菌計(jì)數(shù)法又稱間接計(jì)數(shù)法，是通過(guò)測(cè)定樣品中活的微生物數(shù)量來(lái)間接地表示微生物的數(shù)量。因此，這種方法不含死的微生物細(xì)胞，而且測(cè)定所需的時(shí)間也較長(zhǎng)。常用的有平板計(jì)數(shù)法、液體計(jì)數(shù)法和薄膜計(jì)數(shù)法。

第11頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月平板計(jì)數(shù)法（稀釋平板計(jì)數(shù)法）

對(duì)樣品進(jìn)行適當(dāng)稀釋→單個(gè)微生物在適宜的固體培養(yǎng)基表面或內(nèi)部生長(zhǎng)、繁殖→肉眼可見(jiàn)的菌落→對(duì)菌落數(shù)目的計(jì)數(shù)推測(cè)樣品中的微生物細(xì)胞數(shù)傳統(tǒng)計(jì)數(shù)方法。對(duì)設(shè)備要求不高。10-310-510-410-6第12頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第13頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月平板菌落計(jì)數(shù)法★技術(shù)要求：樣品充分混勻，操作熟練快速（15~20min完成操作），嚴(yán)格無(wú)菌操作；★注意事項(xiàng)：每一支吸管只能用于一個(gè)稀釋度，樣品混勻處理，傾注平板時(shí)的培養(yǎng)基溫度；★適用范圍：中溫、好氧和兼性厭氧、能在營(yíng)養(yǎng)瓊脂上生長(zhǎng)的微生物，★誤差：多次稀釋造成的誤差是主要來(lái)源，其次還有由于樣品內(nèi)菌體分布不均勻、以及不當(dāng)操作第14頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月涂布平板法使用較多的常規(guī)方法，但有時(shí)涂布不均勻?。ㄒ话?.2ml）同一稀釋度三個(gè)以上重復(fù),取平均值；每支移液管及涂布棒只能接觸一個(gè)稀釋度的菌液；樣品充分混勻；每個(gè)平板上的菌落數(shù)目合適，便于準(zhǔn)確計(jì)數(shù)；要求：每ml活菌數(shù)＝同一稀釋度平均數(shù)×稀釋倍數(shù)×5注意：要三個(gè)以上重復(fù)平板平均計(jì)數(shù)；不適合絲狀菌第15頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月稀釋液體計(jì)數(shù)法又稱MPN（MostProbableNumber）法或最可能數(shù)法 特點(diǎn)：液體培養(yǎng)、統(tǒng)計(jì)學(xué)查表計(jì)數(shù) 例如測(cè)定水中大腸菌群的數(shù)量 方法：菌樣巧妙稀釋、稀釋接種、樣品培養(yǎng)、統(tǒng)計(jì)－查表－計(jì)算 ①統(tǒng)計(jì)出數(shù)量指標(biāo)②查表表——MPN表（P449） ③計(jì)算水中大腸菌群、鐵細(xì)菌、硝化菌、亞硝化菌也用這種方法進(jìn)行數(shù)量統(tǒng)計(jì)。第16頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第17頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月薄膜過(guò)濾計(jì)數(shù)法常用該法測(cè)定含菌量較少的空氣和水中的微生物數(shù)目。將定量的樣品通過(guò)薄膜（硝化纖維素薄膜、醋酸纖維薄膜）過(guò)濾，菌體被阻留在濾膜上，取下濾膜進(jìn)行培養(yǎng)，然后計(jì)算菌落數(shù)，可求出樣品中所含菌數(shù)。第18頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月濾膜計(jì)數(shù)法第19頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月熒光原位雜交（fluorescenceinsituhybridization）（FISH）FISH的基本原理是用已知的標(biāo)記單鏈核酸為探針，按照堿基互補(bǔ)的原則，與待檢材料中未知的單鏈核酸進(jìn)行特異性結(jié)合，形成可被檢測(cè)的雜交雙鏈核酸。由于DNA分子在染色體上是沿著染色體縱軸呈線性排列，因而可以將探針直接與染色體進(jìn)行雜交從而將特定的基因在染色體上定位。與傳統(tǒng)的放射性標(biāo)記原位雜交相比，熒光原位雜交具有快速、檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)、雜交特異性高和可以多重染色等特點(diǎn)，因此在分子細(xì)胞遺傳學(xué)領(lǐng)域受到普遍關(guān)注。目前這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于動(dòng)植物基因組結(jié)構(gòu)研究、染色體精細(xì)結(jié)構(gòu)變異分析、病毒感染分析、人類產(chǎn)前診斷、腫瘤遺傳學(xué)和基因組進(jìn)化研究等許多領(lǐng)域。第20頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月FISH大名鼎鼎（fluorescenceinsituhybridization）。是釣魚(yú)用具，魚(yú)就是染色體上的DNA序列。前提是必須知道這個(gè)序列的編碼順序，因?yàn)橹理樞虿拍軌蛑谱黥~(yú)餌。熒光用來(lái)顯示魚(yú)的情況（位置，量）。釣魚(yú)要準(zhǔn)備這些東西：1、上哪釣魚(yú)——固定生物樣本并準(zhǔn)備顯微鏡涂片。

2、特殊眼鏡——預(yù)先調(diào)節(jié)顯微鏡。

3、定位工具——標(biāo)記探針。

4、誘敵深入——對(duì)目標(biāo)DNA進(jìn)行變性。

5、釣魚(yú)——進(jìn)行原位雜交和雜交后洗滌。

6、看魚(yú)之前——免疫細(xì)胞化學(xué)染色。

7、看魚(yú)——顯微鏡觀察。第21頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月干重法將一定量的菌液中的菌體通過(guò)離心或過(guò)濾分離出來(lái),然后烘干(干燥溫度可采用105℃、100℃或80℃)、稱重。一般干重為濕重的10%—20%，而一個(gè)細(xì)菌細(xì)胞一般重約10-12—10-13g。該法適合菌濃較高的樣品。舉例：大腸桿菌一個(gè)細(xì)胞一般重約10–12~10–13g，液體培養(yǎng)物中細(xì)胞濃度達(dá)到2×109個(gè)/ml時(shí)，100ml培養(yǎng)物可得10~90mg干重的細(xì)胞。第22頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月比濁法原理是在一定范圍內(nèi)，菌懸液中的細(xì)胞濃度與混濁度成正比，即與光密度成正比，菌數(shù)越多，光密度越大。因此，借助于分光光度計(jì)，在一定波長(zhǎng)下測(cè)定菌懸液的光密度，就可反應(yīng)出菌液的濃度。特點(diǎn)：快速、簡(jiǎn)便；但易受干擾。第23頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月生理指標(biāo)法測(cè)含氮量蛋白質(zhì)是細(xì)胞的主要物質(zhì)，含量穩(wěn)定，而氮是蛋白質(zhì)的主要成分，通過(guò)測(cè)含氮量就可推知微生物的濃度。一般細(xì)菌含氮量為干重的12.5%，酵母菌為7.5%，霉菌為6.0%，根據(jù)一定體積培養(yǎng)液中的含氮量再乘以6.25，就可測(cè)得粗蛋白的含量。其他方法含碳、磷、DNA、RNA、耗氧量、消耗底物量、產(chǎn)二氧化碳、產(chǎn)酸、產(chǎn)熱、粘度等，都可用于生長(zhǎng)量的測(cè)定。第24頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1培養(yǎng)方法分批培養(yǎng)：一定的環(huán)境下，微生物在一個(gè)有液體培養(yǎng)基的容器內(nèi)生長(zhǎng)繁殖。連續(xù)培養(yǎng)：流入新鮮培養(yǎng)基的同時(shí)不斷流出培養(yǎng)物的培養(yǎng)方式。三、微生物的生長(zhǎng)特性（群體生長(zhǎng)）第25頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月典型生長(zhǎng)曲線(P122)：

將菌種接種在液體培養(yǎng)基中隔一定時(shí)間取樣，計(jì)算菌數(shù)，以菌數(shù)的對(duì)數(shù)為縱坐標(biāo)，生長(zhǎng)時(shí)間為橫坐標(biāo)作圖。包括延滯期、指數(shù)期、穩(wěn)定期和衰亡期等四個(gè)時(shí)期。典型生長(zhǎng)曲線，只適用于單細(xì)胞微生物如細(xì)菌和酵母菌，對(duì)于絲狀生長(zhǎng)的真菌或放線菌,還有活性污泥，則只能按微生物的重量繪制生長(zhǎng)曲線——只能獲得非典型的生長(zhǎng)曲線.2、分批培養(yǎng)微生物的生長(zhǎng)規(guī)律加速期減速期第26頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）延滯期

又稱停滯期、調(diào)整期或適應(yīng)期。指少量微生物接種到新培養(yǎng)液中后，在開(kāi)始培養(yǎng)的一段時(shí)間內(nèi)細(xì)胞數(shù)目不增加的時(shí)期。特點(diǎn)：①生長(zhǎng)速率常數(shù)等于零。②細(xì)胞形態(tài)變大或增長(zhǎng)③細(xì)胞內(nèi)RNA尤其是rRNA含量增高，原生質(zhì)呈嗜堿性。④合成代謝活躍。⑤對(duì)外界不良條件反應(yīng)敏感。第27頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月如何知道處于對(duì)數(shù)期影響延滯期長(zhǎng)短的因素：①接種齡接種齡即“種子”的群體生長(zhǎng)年齡，亦即它處在生長(zhǎng)曲線上的哪一個(gè)階段。實(shí)驗(yàn)證明，如果以對(duì)數(shù)期接種齡的“種子”接種，則子代培養(yǎng)物的延滯期就短。②接種量接種量的大小明顯影響延滯期的長(zhǎng)短。（基數(shù)大）③培養(yǎng)基成分接種到營(yíng)養(yǎng)豐富的天然培養(yǎng)基中的微生物，要比接種到營(yíng)養(yǎng)單調(diào)的組合培養(yǎng)基中的延滯期短。第28頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）指數(shù)期又稱對(duì)數(shù)期，是指在生長(zhǎng)曲線中，緊接著延滯期的一個(gè)細(xì)胞以幾何級(jí)數(shù)速度分裂的一段時(shí)期。特點(diǎn)：①生長(zhǎng)速率常數(shù)R最大，因而細(xì)胞每分裂一次所需的代時(shí)G或原生質(zhì)增加一倍所需的倍增時(shí)間最短；②細(xì)胞進(jìn)行平衡生長(zhǎng)，菌體內(nèi)各種成分最為均勻；③酶系活躍，代謝旺盛。指數(shù)期的微生物可作為代謝、生理等研究的良好材料，是發(fā)酵生產(chǎn)中用作“種子”的最佳種齡。第29頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月繁殖代數(shù)n：x2=x1·2n以對(duì)數(shù)表示：lgx2=lgx1+nlg2

生長(zhǎng)速率常數(shù)R世代時(shí)間G指數(shù)生長(zhǎng)期的三個(gè)參數(shù)第30頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）穩(wěn)定期

又稱靜止期或最高生長(zhǎng)期。特點(diǎn)：細(xì)胞數(shù)目不增加(R=0)，即處于新繁殖的細(xì)胞數(shù)與衰亡的細(xì)胞數(shù)相等，或正生長(zhǎng)與負(fù)生長(zhǎng)相等的動(dòng)態(tài)平衡之中。菌體產(chǎn)量達(dá)到了最高點(diǎn)，而且菌體產(chǎn)量與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗間呈現(xiàn)出一定的比例關(guān)系細(xì)胞長(zhǎng)、大代謝旺盛(RNA含量增加)誘導(dǎo)酶迅速合成對(duì)不良條件敏感，抵抗力降低第31頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月穩(wěn)定期到來(lái)的原因主要是：①營(yíng)養(yǎng)物尤其是生長(zhǎng)限制因子的耗盡；②營(yíng)養(yǎng)物的比例失調(diào)，例如C／N比值不合適等；③有害代謝產(chǎn)物的累積；④pH、氧化還原勢(shì)等物化條件越來(lái)越不適宜，等等。

第32頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在穩(wěn)定期時(shí)，細(xì)胞開(kāi)始貯存糖原、異染顆粒和脂肪等貯藏物；多數(shù)芽孢桿菌在這時(shí)開(kāi)始形成芽孢；有的微生物在穩(wěn)定期時(shí)還開(kāi)始合成抗生素等次生代謝產(chǎn)物。應(yīng)用穩(wěn)定期是以生產(chǎn)菌體或與菌體生長(zhǎng)相平行的代謝產(chǎn)物的最佳收獲期，也是對(duì)某些生長(zhǎng)因子例如維生素和氨基酸等進(jìn)行生物測(cè)定的必要前提。

此外，由于對(duì)穩(wěn)定期到來(lái)的原因進(jìn)行研究，還促進(jìn)了連續(xù)培養(yǎng)技術(shù)的設(shè)計(jì)和研究。

注意三條曲線：生長(zhǎng)曲線、底物消耗曲線、代謝產(chǎn)物合成曲線。第33頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（4）衰亡期

特點(diǎn)：個(gè)體死亡的速度超過(guò)新生的速度(繁殖數(shù)<死亡數(shù))，整個(gè)群體就呈現(xiàn)出負(fù)生長(zhǎng)（R<0）。細(xì)胞形態(tài)多樣，例如會(huì)產(chǎn)生很多膨大、不規(guī)則的退化形態(tài)；有的微生物因蛋白水解酶活力的增強(qiáng)就發(fā)生自溶；有的微生物在這時(shí)產(chǎn)生或釋放對(duì)人類有用的抗生素等次生代謝產(chǎn)物；在芽孢桿菌中，芽孢釋放往往也發(fā)生在這一時(shí)期第34頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月產(chǎn)生衰亡期的原因主要是外界環(huán)境對(duì)繼續(xù)生長(zhǎng)越來(lái)越不利，從而引起細(xì)胞內(nèi)的分解代謝大大超過(guò)合成代謝，繼而導(dǎo)致菌體死亡。如：營(yíng)養(yǎng)物耗盡，細(xì)菌利用貯存顆粒進(jìn)行內(nèi)源呼吸造成自身溶解；有毒代謝物積累，抑制細(xì)菌生長(zhǎng)等。第35頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月活性污泥法的微生物的生長(zhǎng)規(guī)律和純菌種的一致，生長(zhǎng)曲線也相似；一般劃為三個(gè)階段：生長(zhǎng)上升階段、生長(zhǎng)下降階段、內(nèi)源呼吸階段第36頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月微生物生長(zhǎng)曲線（按活微生物重量繪制）

mg/L

活細(xì)菌重量細(xì)菌內(nèi)源呼吸生長(zhǎng)率上升階段及細(xì)菌大量死亡階段

生長(zhǎng)率下降階段t0時(shí)間第37頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月①生長(zhǎng)速率上升階段提問(wèn)：為什么培養(yǎng)初期細(xì)菌群體重量增長(zhǎng)速率隨時(shí)間不斷增大？A.營(yíng)養(yǎng)物豐富，細(xì)菌增殖；B.細(xì)菌在細(xì)胞內(nèi)以糖原、油滴等形式儲(chǔ)存營(yíng)養(yǎng)物，細(xì)菌個(gè)體重量增大

生長(zhǎng)率

上升階段

mg/mL

0時(shí)間t活細(xì)胞重量第38頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

②生長(zhǎng)速率下降階段提問(wèn)：為什么增長(zhǎng)速率較前下降了？時(shí)間活細(xì)胞重量營(yíng)養(yǎng)物濃度（好氧細(xì)菌還包括氧氣）下降

這些限制性因素還不是十分嚴(yán)重，細(xì)菌的代謝速度變慢，沒(méi)有停止代謝產(chǎn)物積累對(duì)細(xì)菌的某些酶產(chǎn)生抑制生長(zhǎng)率下降階段第39頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

③內(nèi)源呼吸及死亡階段———內(nèi)源呼吸+毒物濃度更高（個(gè)體）瘦→死（群體）死亡率大于出生率從曲線上反映為活細(xì)菌重量的進(jìn)一步持續(xù)下降。提問(wèn)：此時(shí)細(xì)菌的出生率是否為零呢？為什么？不是，利用死亡細(xì)菌的殘?bào)w營(yíng)養(yǎng)各種生物具有類似的規(guī)律實(shí)驗(yàn)室通常采用細(xì)菌的數(shù)量變化繪制生長(zhǎng)曲線，雖然兩種曲線在本質(zhì)上是相同的，但兩種曲線也有它自身的特點(diǎn)和用途。(“落紅不是無(wú)情物，化做紅泥更護(hù)花?；蛉顺匀恕?P123

第40頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.連續(xù)培養(yǎng)微生物的生長(zhǎng)規(guī)律兩種連續(xù)培養(yǎng)方式：恒濁連續(xù)培養(yǎng)：維持培養(yǎng)液中細(xì)菌的濃度恒定。恒化連續(xù)培養(yǎng)：維持進(jìn)水中營(yíng)養(yǎng)成分恒定。適合污水生物處理。連續(xù)培養(yǎng)裝置示意圖第41頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月目前,污水連續(xù)生物處理法均類似于恒化連續(xù)培養(yǎng)；（流速不完全恒定）第42頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月恒濁器：

這是根據(jù)培養(yǎng)器內(nèi)微生物的生長(zhǎng)密度，并借光電控制系統(tǒng)來(lái)控制培養(yǎng)液流速，以取得菌體密度高、生長(zhǎng)速度恒定的微生物細(xì)胞的連續(xù)培養(yǎng)器。在恒濁器中的微生物，始終能以最高生長(zhǎng)速率進(jìn)行生長(zhǎng)，并可在允許范圍內(nèi)控制不同的菌體密度。連續(xù)培養(yǎng)的設(shè)備第43頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月恒化器：與恒濁器相反，恒化器是一種設(shè)法使培養(yǎng)液流速保持不變，并使微生物始終在低于其最高生長(zhǎng)速率條件下進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖的一種連續(xù)培養(yǎng)裝置。通過(guò)控制某一種營(yíng)養(yǎng)物的濃度，使其始終成為生長(zhǎng)限制因子的條件下達(dá)到的。第44頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

在連續(xù)培養(yǎng)中，微生物的生長(zhǎng)狀態(tài)和規(guī)律與分批培養(yǎng)不同，往往是處在相當(dāng)于分批培養(yǎng)中生長(zhǎng)曲線的某一生長(zhǎng)階段。如：廢水生物處理的連續(xù)運(yùn)行過(guò)程中，活性污泥中的微生物處在相當(dāng)于分批培養(yǎng)生長(zhǎng)曲線的生長(zhǎng)階段：加速期或?qū)?shù)期，或靜止期或衰亡期。連續(xù)培養(yǎng)微生物的生長(zhǎng)規(guī)律第45頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月污水連續(xù)處理中，細(xì)菌生長(zhǎng)狀態(tài)跟具體的生物處理方法有關(guān)，不同的生物反應(yīng)構(gòu)筑物，細(xì)菌的生長(zhǎng)狀態(tài)可能不同，甚至在同一個(gè)構(gòu)筑物中，不同位置的細(xì)菌生長(zhǎng)狀態(tài)，但要以某種狀態(tài)為主。4.生長(zhǎng)曲線在污水生物處理中的應(yīng)用第46頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月進(jìn)水對(duì)數(shù)期衰老期平推流式活性污泥法穩(wěn)定期占優(yōu)勢(shì)第47頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月廢水生物處理設(shè)計(jì)時(shí)，按廢水的水質(zhì)情況，可利用不同階段的微生物處理廢水。如：常規(guī)活性污泥法，生長(zhǎng)下降階段（減速、靜止期）（P125）生物吸附法，生長(zhǎng)下降階段（靜止期）高負(fù)荷活性污泥法，生長(zhǎng)上升階段（對(duì)數(shù)期），和生長(zhǎng)下降階段（減速期）延時(shí)曝氣法處理低濃度有機(jī)廢水，利用衰亡期微生物此外，還需考慮到控制微生物生長(zhǎng)的一些參數(shù)，如稀釋速率D（P126）第48頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)微生物的生存因子（環(huán)境因素對(duì)微生物的長(zhǎng)的影響）第49頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

微生物正常生存，需要營(yíng)養(yǎng)，除此以外，還需要合適的溫度、pH、氧氣等環(huán)境條件。第50頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、溫度溫度對(duì)于微生物有那些影響？溫度是微生物最重要的生存條件之一。當(dāng)處于最佳范圍時(shí)，每上升10℃，酶促反應(yīng)速度提高1～2倍。代謝速率和生長(zhǎng)速率也提高，繁殖能力最強(qiáng)，微生物進(jìn)行大量繁殖。不同微生物對(duì)溫度的要求不同?？蓪⑽⑸锓譃槭壤渚?、嗜中溫菌、嗜熱菌、嗜超熱菌。第51頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月細(xì)菌最低溫度（℃）最適溫度（℃）最高溫度（℃）嗜冷菌－5～05～1020～30嗜中溫菌5～1025～4045～50嗜熱菌3050～6070～80嗜超熱菌55℃以上70～105110～113低溫、中溫和高溫細(xì)菌的生長(zhǎng)溫度范圍第52頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

所有微生物中，多部分是嗜中溫菌，其他較少。污水處理系統(tǒng)中，為了保證微生物能夠處于較好的工作狀態(tài)，需要為其提供較適合的溫度。一般控制在20～30℃左右。第53頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月嗜冷菌，最適合在5～15℃，甚至很多細(xì)菌可以在0℃以下正常生存。可以解釋冰箱中冷藏的蔬菜、水果發(fā)霉變質(zhì)腐爛的原因。小結(jié)：微生物的培養(yǎng)應(yīng)該在最佳溫度范圍進(jìn)行。超過(guò)最高溫度會(huì)對(duì)細(xì)菌造成傷害甚至導(dǎo)致死亡。低溫有抑制細(xì)菌作用?？梢宰屛⑸镄菝?，但不會(huì)導(dǎo)致死亡。溫度升高時(shí)，活性即可恢復(fù)。第54頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月微生物也有最適應(yīng)的pH范圍，微生物不同，pH范圍不同。多數(shù)細(xì)菌：最佳6.5～7.5，適應(yīng)范圍4～10；一般要求中性或偏堿性；放線菌：最佳7.5～8.0，一般要求中性或偏堿性；霉菌和酵母菌：可在酸性或偏堿性環(huán)境生活，最喜歡3～6的環(huán)境。生長(zhǎng)極限：1.5～10。二、pH第55頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.污水處理生物處理構(gòu)筑物內(nèi)pH控制在6.5～8.5之間。2.微生物培養(yǎng)過(guò)程中，培養(yǎng)基的pH值下降或上升，如何調(diào)控？（加入緩沖物質(zhì)，或通過(guò)在線監(jiān)測(cè)用泵加酸或堿）3.污泥厭氧處理時(shí)，也要控制好pH，一般在6.6～7.6，最好控制在6.8～7.2之間。小結(jié)第56頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

各種工業(yè)廢水通常設(shè)前調(diào)節(jié)池，維持曝氣池pH7左右。事實(shí)上，凈化污(廢)水的微生物適應(yīng)pH變化的能力比較強(qiáng)，pH在6．5～8．5均可不加調(diào)節(jié)。微生物在其生命活動(dòng)過(guò)程中會(huì)能動(dòng)地改變外界環(huán)境的pH,那么如何控制pH值？第57頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月通過(guò)總結(jié)實(shí)踐中的經(jīng)驗(yàn),一般把調(diào)節(jié)pH的措施分成"治標(biāo)"和"治本"兩大類,前者是根據(jù)表面現(xiàn)象而進(jìn)行的直接,及時(shí),快速但不持久的表面化調(diào)節(jié),后者則是根據(jù)內(nèi)在機(jī)制而采用的間接,緩效但可發(fā)揮持久作用的調(diào)節(jié).現(xiàn)將這兩類措施表解如下:

pH調(diào)節(jié)過(guò)酸治標(biāo)治本過(guò)酸過(guò)堿過(guò)堿加入NaOH,Na2CO3等堿液中和治標(biāo)加入H2SO4,HCl等酸液中和1、加適當(dāng)?shù)慈纾杭幽蛩?NaNO3,NH4OH或蛋白質(zhì)等2、提高通氣量1、加適當(dāng)碳源:加糖,乳酸,醋酸,檸檬酸或油脂等2、降低通氣量第58頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

雖然微生物外環(huán)境的pH變化很大,但細(xì)胞內(nèi)環(huán)境中的pH卻相當(dāng)穩(wěn)定,一般都接近中性.這就免除了DNA,ATP,菌綠素和葉綠素等重要成分被酸破壞,或RNA,磷脂類等被堿破壞的可能性.與細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的中性pH相適應(yīng)的是,胞內(nèi)酶的最適pH一般都接近中性,而位于周質(zhì)空間的酶和分泌到細(xì)胞外的胞外酶的最適pH則接近環(huán)境的pH.pH除了對(duì)細(xì)胞發(fā)生直接影響之外,還對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生種種間接的影響.例如,可影響培養(yǎng)基中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的離子化程度,從而影響微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收,影響環(huán)境中有害物質(zhì)對(duì)微生物的毒性,以及影響代謝反應(yīng)中各種酶的活性等.

第59頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、氧化還原電位用Eh表示，單位為V或mV。氧化環(huán)境時(shí)，Eh為正，充滿氧氣時(shí)，上限為+820mV；還原環(huán)境時(shí)，mV為負(fù)，充滿氫氣時(shí)，下限為-400mV。不同微生物要求的氧化還原電位不同：1.一般好氧微生物：+300～+400mV，大于+100mV，才能生活。2.兼性菌：+100mV為檻，大于時(shí)進(jìn)行好氧呼吸，小于時(shí)進(jìn)行無(wú)氧呼吸。3.厭氧菌：－200～－250mV。第60頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

對(duì)于好氧生物處理系統(tǒng)，Eh

處于+200～+600mV視為正常。如果，出水中Eh下降，處理效果不佳。第61頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、溶解氧(P100)微生物與氧氣的關(guān)系好氧微生物厭氧微生物兼性微生物專性好氧微生物微量好氧微生物專性厭氧氧微生物耐氧厭氧微生物第62頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（一）好氧微生物必須有氧才能生存，氧氣對(duì)于好氧微生物的作用：1.最終電子受體；2.參與物質(zhì)合成好氧微生物做好氧呼吸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生毒害物質(zhì)如：過(guò)氧化氫、過(guò)氧化物羥自由基等。但由于好氧微生物體內(nèi)也有相應(yīng)的酶可以分解上述物質(zhì)，因此，好氧微生物可以在氧氣條件下正常生存。好氧微生物所需要的氧氣是溶解在水中的氧氣，即DO。溶解氧與大氣壓力及溫度有關(guān)，溫度越高，溶解氧越低。第63頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月好氧生物處理系統(tǒng)中，為了保證微生物的正常工作，必須為它們提供足夠的溶解氧。工程上，通常采用鼓風(fēng)曝氣的形式向水中強(qiáng)制充氧。反應(yīng)器中，采用何種方式？對(duì)于生活污水廠，BOD5200～300mg/L。如果曝氣池的活性污泥濃度在2000～3000mg/L時(shí)，溶解氧必須保證在2mg/L以上。通?？刂圃?～4mg/L。當(dāng)供氧不足時(shí)，也會(huì)造成污泥的絲狀菌膨脹。第64頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月可分為兩種，一種有氧就要死亡；另一種，有氧無(wú)氧無(wú)所謂，生活過(guò)程中，不會(huì)中毒也不利用氧。通常說(shuō)的厭氧菌多指第一種，稱為專項(xiàng)厭氧菌。它在有氧條件下，代謝過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生過(guò)氧化氫，但體內(nèi)不具有過(guò)氧化氫酶，專性厭氧微生物將被過(guò)氧化氫殺死。（二）厭氧微生物第65頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月厭氧微生物在培養(yǎng)時(shí)，培養(yǎng)基必須保證無(wú)氧。方法：（1）惰性氣體驅(qū)氧：氮?dú)饣蚝?。?）用膠塞密封培養(yǎng)裝置，并在容器中加入氧化還原性顏料（甲基藍(lán)或刃天青），當(dāng)在還原態(tài)時(shí)無(wú)色，氧化態(tài)時(shí)顯色。一旦顯色，說(shuō)明有氧存在。（3）可在培養(yǎng)裝置中預(yù)先加入些兼性微生物混合培養(yǎng)，一旦有氧，可被兼性細(xì)菌消耗掉。第66頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（三）兼性厭氧菌有氧無(wú)氧都能生存。作用：1.積極作用：a.污水處理溶解氧充足時(shí)，好氧菌與兼性菌都起作用，當(dāng)供氧故障時(shí)，兼性菌仍可起作用，但不如有足夠溶解氧時(shí)處理效果好。

b.水解酸化

c.脫氮2.消極作用：a.土壤脫氮，N素?fù)p失，土壤肥力下降。

b.產(chǎn)生亞硝酸胺第67頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月氧氣與微生物的關(guān)系類型與O2關(guān)系代謝類型專性好氧必須有氧好氧呼吸微好氧有氧，含量低好氧呼吸兼性可有、可無(wú)有氧呼吸或發(fā)酵、無(wú)氧呼吸專性厭氧氧有毒害或致死無(wú)氧呼吸耐氧可在有氧下存活，不用氧氣發(fā)酵第68頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.輻射2.水的活度3.滲透壓4.表面張力（如：表面活性劑）五、其它因子第69頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水活度水分對(duì)微生物很重要，但是，水對(duì)微生物的影響，不但取決于環(huán)境中水的含量，更取決于水的有效性。環(huán)境中水的有效性用水的活度αw表示。αw指在一定溫度和壓力下，溶質(zhì)蒸氣壓與純水蒸氣壓之比。環(huán)境中的αw介于0～1之間，溶液濃度越大，αw越小。微生物一般在αw為0.65～0.99的條件下生長(zhǎng),αw過(guò)低時(shí),大多數(shù)微生物將停止生長(zhǎng)。不同微生物的αw也不同。第70頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)不利因子對(duì)于微生物的影響輻射、極端溫度、極端pH、重金屬離子等一、輻射1.UV（紫外線）日光中波長(zhǎng)在200～390nm的部分。具有殺菌功能。尤其260nm左右。人們制造的紫外殺菌燈的波長(zhǎng)為253.7nm。由于穿透力差，只能進(jìn)行：a.空氣消毒b.表面消毒：c.誘變育種：第71頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月X－射線和－射線2.電離輻射為高能電磁波，具有較強(qiáng)的穿透力。常用于罐頭消毒。第72頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、超聲波與微波1.超聲波頻率在20000Hz以上的人耳聽(tīng)不到的聲波。對(duì)于微生物具有破壞能力。超聲波頻率越高，殺菌效果越好。桿菌比球菌易被殺死。大的細(xì)菌比小的細(xì)菌易被殺死。作用機(jī)理a.超聲波作用下，內(nèi)含物劇烈振蕩，失去活性；b.溶液受超聲波作用產(chǎn)生空腔，巨大壓力導(dǎo)致細(xì)菌死亡c.溶液產(chǎn)生大量微小氣泡，對(duì)微生物進(jìn)行猛烈沖擊，細(xì)菌破裂。2.微波第73頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、重金屬離子

機(jī)理：1.與酶的－SH基結(jié)合，導(dǎo)致酶失去活性；

2.與蛋白質(zhì)結(jié)合，發(fā)生變性或沉淀。四、極端溫度常用高溫消毒或滅絕。二者概念不同。消毒：殺死所有營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞和一些芽孢。滅菌：利用高溫、物理、化學(xué)方法將所有微生物營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞和所有芽孢或孢子全部殺死。第74頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月極端溫度影響消毒巴斯德消毒法煮沸消毒法滅菌灼燒烘箱熱空氣法（160～170℃）干熱滅菌法濕熱滅菌法高壓蒸汽滅菌

（0.105MPa，121℃）牛奶、飲品常壓蒸汽滅菌（<100℃）第75頁(yè)，課件共86頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月巴斯德消毒法：用于牛奶,啤酒,果酒和醬油等不能進(jìn)行高溫滅菌的液體的一種消毒方法,其主要目的是殺死其中無(wú)芽孢的病原菌(如牛奶中的結(jié)核桿菌或沙門氏菌),而又不影響它們的風(fēng)味.低溫維持法(LTLT)

:在63℃（61.6-62.8℃）下保持30分鐘可進(jìn)行牛奶消毒;高溫瞬時(shí)法(HTST):用于牛奶消毒時(shí)只要在72℃（71.7℃）下保持15～30秒鐘即可.1856年，法國(guó)多爾城酒坊生產(chǎn)的一批口味純正的啤酒一兩天之內(nèi)全部變得酸溜溜的。老板心急如焚地向巴斯德求救。巴斯德用顯微鏡仔細(xì)觀察。他發(fā)現(xiàn)變酸啤酒里盡是些胡文虎克早年報(bào)道過(guò)的桿狀細(xì)菌(乳酸桿菌)，而口味正常的啤酒內(nèi)卻是些從未見(jiàn)過(guò)的形狀奇特圓頭圓腦的小怪物(酵母菌)；繼續(xù)觀察還發(fā)現(xiàn)，酒內(nèi)乳酸桿菌數(shù)量越多，就酸度越大。巴斯德運(yùn)用顯微鏡觀察找到了啤酒變酸的原因：釀好的啤酒受到乳酸桿菌污染所致。用什么方法，既能殺死酒內(nèi)的乳酸桿菌，制止酸化，又能保持啤酒的芳香口味呢？巴斯德通過(guò)實(shí)驗(yàn)室的反復(fù)試驗(yàn)觀