微生物 第六章 微生物的生理特性(共70張)

概念來源碳源凡是能為微生物提供所需碳

元素的營養(yǎng)物質(zhì)無機(jī)碳源CO?Na?CO3、NaHCO?等有機(jī)碳源糖類(葡萄糖)脂肪酸花生粉餅、石油等哪些微生物可以利用無機(jī)碳源?思考哪些微生物可以利用有機(jī)碳源?1、

微生物的碳源無機(jī)碳(CO?

、碳酸鹽及碳酸氫鹽)碳源有機(jī)碳(糖類等有機(jī)物)CO?+H?O

能量

(CH?O)只能利用現(xiàn)成的有機(jī)物自養(yǎng)型微生物(如藍(lán)藻，硝化細(xì)菌)異養(yǎng)型微生物(大部分微生物)自養(yǎng)型異養(yǎng)型不同生物的碳源同化類型酶氮源氮源：能為微生物提供所需氮元素的營養(yǎng)物質(zhì)種類：無機(jī)氮源—

N?、NH3、

銨鹽、硝酸鹽、尿素有機(jī)氮源—

蛋白質(zhì)、蛋白胨、氨基酸等(1)常用的氮源：銨鹽、硝酸鹽氮源(

2

)

含

"C、H、O、N"

的化合物是異養(yǎng)微生物的碳源兼氮源(如蛋白胨)。蛋白胨是將肉、大豆蛋白等用酸、堿或蛋白酶水解后干燥而成的外觀呈淡黃色的粉劑。一般來說，用于蛋白胨生產(chǎn)的蛋白包括動物蛋白(酪

蛋白、肉類)和植物蛋白(豆類)等兩種。蛋白胨富含有機(jī)氮化合物，

也含有一些維生素和糖類。它可以作為微生物培養(yǎng)基的

主要原料生批蛋白胨PHPONB能源定義：能為微生物生命活動提供最初能量來

源的營養(yǎng)物質(zhì)和輻射能。有機(jī)物：化能異養(yǎng)型微

生物的能源無機(jī)物：化能自養(yǎng)型微生物的能源化學(xué)物質(zhì)(化能營養(yǎng)型)輻射能(光能營養(yǎng)型):光能自養(yǎng)和光

能異養(yǎng)型微生物的能源能源種類生長因子生長因子：微生物正常代謝所必需的，微量，

有機(jī)物主要包括：維生素、氨基酸、堿基等來源：酵母膏、蛋白胨、動植物組織提取液無機(jī)鹽·

無機(jī)鹽是微生物生長不可缺少的營養(yǎng)物質(zhì)·

作用：①構(gòu)成細(xì)胞的組成成分②構(gòu)成酶的組成成分，維持酶的活性③調(diào)節(jié)滲透壓④調(diào)節(jié)pH值及氧化還原電位⑤作為自養(yǎng)型細(xì)菌的能源水①水是良好的溶劑，能將多種物質(zhì)溶解，以

利于微生物對營養(yǎng)的吸收和利用。②參與生化反應(yīng)(如脫水、加水反應(yīng))③運(yùn)輸物質(zhì)的載體④光合作用中的還原劑6.1.2

微生物的營養(yǎng)類型營養(yǎng)類型：根據(jù)微生物生長所需要的主要營養(yǎng)要素即碳源和能源的不同而劃分的微生物類型。光能無機(jī)營養(yǎng)型自

養(yǎng)微生物的營養(yǎng)類型

光能有機(jī)營養(yǎng)型化能無機(jī)營養(yǎng)型化能有機(jī)營養(yǎng)型參閱教材87頁表6-1異

養(yǎng)光能無機(jī)營養(yǎng)型微

生物間生藻Cluslerizm新月藻空球藻鼓藻化能自養(yǎng)型硝化細(xì)菌鐵細(xì)菌任何培養(yǎng)基都應(yīng)該具有微生物生長所需的

六大營養(yǎng)元素，且它們之間的比例是適當(dāng)?shù)?。給微生物做飯吃6.1.3培養(yǎng)基概念：由人工配制的、適合微生物生長繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物的混合營養(yǎng)物質(zhì)。培養(yǎng)基的配制原則①

、目的要明確-根據(jù)所培養(yǎng)的微生物的種類、培養(yǎng)的目的配制②

、營養(yǎng)要協(xié)調(diào)-注意各種營養(yǎng)物質(zhì)的濃度和比例，最重要為碳源和氮源

的比，水處理中BOD5:N:P=100:5:1③

、理化條件適宜

(pH

、

滲透壓、水活度和氧化還原電位等)細(xì)菌

pH真菌

pH4④

、經(jīng)濟(jì)節(jié)約

液體培養(yǎng)基

(污水處理廠的污水)固體培養(yǎng)基(2%瓊脂或天然固體狀基質(zhì)如馬鈴薯

片、大米、纖維)

(普通的微生物研究，釀造或食

用菌培養(yǎng)等。)半固體培養(yǎng)基(0

.

5%~1

.

0%瓊脂)

(觀察運(yùn)動

、厭氧菌的培養(yǎng)、分離和計數(shù)、菌種的保藏)合成培養(yǎng)基(化學(xué)成分明確，精細(xì)，常用于分類、

鑒定、實(shí)驗(yàn)等)天然培養(yǎng)基(天然物質(zhì)配制，成分不明確，

常用于工業(yè)生產(chǎn))選擇培養(yǎng)基(用于從多種微生物中選出需要的

種類)鑒別培養(yǎng)基(用于判定某一微生物的存在)加富培養(yǎng)基(用于微生物分離前的富集)按物理性質(zhì)分按化學(xué)成分分按

用

途

分培養(yǎng)基的種類培養(yǎng)基的分類1.液體培養(yǎng)基

(liquid

medium)用途：大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)室微生物生理代謝等研究未加任何凝固劑、呈液態(tài)的培養(yǎng)基

優(yōu)點(diǎn)：組分均勻，發(fā)酵率高，操作方便2.固體培養(yǎng)基常用凝固劑：瓊脂(agar)、硅膠(siica

gel)、明膠(gelatin)一些由天然固體基質(zhì)制成的培養(yǎng)基也屬于固體培養(yǎng)基，如由馬鈴薯塊、胡蘿

卜條、小米、米糠等菌落液體培養(yǎng)基中加入少量

(0.5%～1.0%)的瓊脂制成的培養(yǎng)基用途：觀察細(xì)菌的運(yùn)動特

征、菌種保藏、厭氧菌培

養(yǎng)、菌種鑒定和噬菌體效

價的測定等3.半固體培養(yǎng)基

(semisolid

medium)(2)根據(jù)培養(yǎng)基的成分劃分1.天然培養(yǎng)基

(complex

medium)利用動物、植物或微生物體或其提取液制成的培養(yǎng)基優(yōu)點(diǎn)：配制方便、營養(yǎng)豐富、價格便宜，適宜工業(yè)化生產(chǎn)缺點(diǎn)：成分不清楚、難控制，精細(xì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果重復(fù)性差牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、麥芽汁培養(yǎng)基2.合成培養(yǎng)基

(synthetic

medium)按微生物的營養(yǎng)要求精確設(shè)計后，由化學(xué)成分完全了解的物質(zhì)

配制而成的培養(yǎng)基。優(yōu)點(diǎn)：重復(fù)性好缺點(diǎn)：成本較高，生長速度較慢適于實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行微生物營養(yǎng)需求、代謝、分類鑒定、生物量測定、

菌種選育及遺傳分析等方面的研究工作3.半

合

成

培

養(yǎng)

基

(semi-synthetic

medium)在天然培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上適當(dāng)加入已知成分的無機(jī)鹽類，

或

在合成培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上添加某些天然成分，如馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)

基等(3)根據(jù)培養(yǎng)基的用途劃分1.選擇培養(yǎng)基

(selective

medium)在培養(yǎng)基中加入特殊的營養(yǎng)物質(zhì)或化學(xué)物質(zhì)

，抑制不需要的微生物生長的培養(yǎng)基2.加富培養(yǎng)基

(enrichment

medium)在基礎(chǔ)培養(yǎng)基中加入某些特殊營養(yǎng)物質(zhì)(如血液、血清、酵母浸膏、動植物組織液等)制成的一類營養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基。用途：培養(yǎng)營養(yǎng)要求比較苛刻的異養(yǎng)型微生物；富集和分離某種微生物加富培養(yǎng)基與選擇培養(yǎng)基的區(qū)別·

加富培養(yǎng)基是增加所要分離的微生物的數(shù)量，使其形成生長優(yōu)勢，

從而分離到該種微生物；·

選擇培養(yǎng)基是抑制不需要的微生物的生長，使所需要的微

生物增殖，從而達(dá)到分離所需微生物的目的3.

鑒別培養(yǎng)基

(differential

medium)加入某種能與微生物產(chǎn)生的某種代謝產(chǎn)物發(fā)生特定化

學(xué)

反應(yīng)的特殊化學(xué)物質(zhì)，產(chǎn)生明顯的特征性變化，由此將

不

同微生物加以區(qū)別的培養(yǎng)基用途：快速分類鑒定，分離和篩選某種代謝物的產(chǎn)生菌常用的鑒別培養(yǎng)基·

伊紅-美藍(lán)

(EMB)

培養(yǎng)基——區(qū)別大腸桿菌和產(chǎn)氣桿菌·

明膠培養(yǎng)基——檢查微生物能否液化明膠；·

硝酸鹽肉湯培養(yǎng)基——檢查是否具有硝酸鹽還原作用；·

醋酸鉛培養(yǎng)基——檢查微生物是否產(chǎn)生H?S氣體等1.計算稱量2.加水溶解

3.調(diào)節(jié)pH4.過濾分裝5.加塞包扎

6.加壓滅菌培養(yǎng)基的配制一酶及其命名和分類二酶的作用特性三酶促反應(yīng)的影響因素及動力學(xué)酶及其作用一酶及其命名和分類1

酶的概念：生物催化劑。在生物細(xì)胞中自己合成，基本成分是蛋白質(zhì)。2

酶的命名和分類存在

胞內(nèi)酶

部位

胞外酶催化的反應(yīng)類型水解酶、氧化還原酶、轉(zhuǎn)移酶、合成酶、裂解酶等單成分酶雙成分酶組成酶誘導(dǎo)酶存在

方式組成

成分組成酶：與基質(zhì)存在與否無關(guān)。在體內(nèi)有相當(dāng)?shù)臄?shù)量。誘導(dǎo)酶：受到各種持續(xù)的物理化學(xué)因素影響，在體內(nèi)產(chǎn)生的適應(yīng)新環(huán)境的酶。誘導(dǎo)酶的產(chǎn)生在廢水生物處理中有重要意義?？梢酝ㄟ^環(huán)境

的誘導(dǎo)產(chǎn)生能處理相應(yīng)物質(zhì)的細(xì)菌等微生物(馴化)。胞內(nèi)酶：在細(xì)胞內(nèi)部起作用，催化細(xì)胞的合成和呼吸。胞外酶：能透過細(xì)胞，消化非溶解性營養(yǎng)物質(zhì)(如纖維素、蛋白質(zhì)、淀粉等)細(xì)菌無攝食器官，遇到的是簡單的溶解物質(zhì)，通過胞內(nèi)酶的作用；

若遇到的是復(fù)雜的固體物質(zhì)，利用胞外酶將吸附在細(xì)胞周圍的大分子物質(zhì)水解為簡單的小分子物質(zhì)。二酶的作用特性1

酶的作用特點(diǎn)§具有蛋白質(zhì)的各種特性分子量大、兩性化合物、不耐高溫、易被毒物破壞§用量少而催化效率高§專一性強(qiáng)§溫和。常溫、常壓、接近中性就可以起作用2

酶

的

活

性酶活性即是酶活力。指催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力。反應(yīng)速度越快，酶活性越高。酶活性單住如何確定酶活性的大小比酶活性在水處理中，常采用比酶活性★來判斷不同來源污泥的活性

大小V

比酶活性是指單位重量酶蛋白所具有的酶活性單位數(shù)。v

國際酶學(xué)會議1961條規(guī)定：1酶活性單住是指在25℃

最適pH

及底物濃度等條件下，在1min

內(nèi)轉(zhuǎn)化1μmol

底

物的酶量三酶促反應(yīng)的影響因素及動力學(xué)酶促反應(yīng)與酶活力有關(guān)。影響酶促反應(yīng)(酶活力)的因素有：1

溫度2

pH值3

基質(zhì)濃度4

酶的總濃度Eo5

毒物或抑制劑微生物體內(nèi)30～60℃1β-半乳糖苷酶2酰化氨基酸水解酶3葡萄糖異構(gòu)酶要求：保證酶最適宜的溫度條件。每種酶都有自己的最適溫度。最適反應(yīng)溫度：能形成最大反應(yīng)速度的溫度.1

溫度★廢水生物處理中的污泥消化

法和生物濾池法在設(shè)計時都考慮

了溫度的因素。活性污泥曝氣池

運(yùn)行時影響因素復(fù)雜，要綜觀考

慮。2

pH值★大多數(shù)酶

pH

6~7廢水生物處理保持pH

6~9

(利用的是土壤微生物混合群)為什么pH

值影響酶活力?酶蛋白是兩性電解質(zhì)。解離與pH

有關(guān)，解離形式不同，催化

性質(zhì)也就不同。酸性系統(tǒng)，越傾向于酸，正電荷越多。

酸堿都會降低

堿性系統(tǒng)，越傾向于堿，負(fù)電荷越多。

J

酶活甚至失沽最適PH

值：能保持最大酶活性的PH

值約在6～9中性居多。V

最大SKm+S[S]濃度對反應(yīng)速度

的影響是酶促反應(yīng)

動力學(xué)的重要內(nèi)容。米

-

門公式：

u=U:

反應(yīng)速度V最大：最大反應(yīng)速度Km:

米氏常數(shù)S:

基質(zhì)濃度3基質(zhì)濃度

[S]★[S]濃度如何影響酶促反應(yīng)?(1)當(dāng)Km=S

時，

當(dāng)基質(zhì)濃度等于米

氏常數(shù)時，酶促反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度

的一半。(

2

)

當(dāng)S《Km

時

，

與S成正比，反應(yīng)速度隨S增大而增大。一級反應(yīng)。(3)當(dāng)S》Km

時，

u=V

最大，隨基質(zhì)濃度的增大，反應(yīng)速度不變，為最大反應(yīng)速度。零級反應(yīng)V

最大SKm+S米

-

門公式：

u=在一定范圍內(nèi)反應(yīng)速度隨基質(zhì)濃度的提高而加

快，但當(dāng)基質(zhì)濃度很大時，反應(yīng)速度就與基質(zhì)

濃度無關(guān)了。0次反應(yīng)0次，1次混合反應(yīng)1次反應(yīng)圖8

-

6

在一定酶濃度條件下酶反應(yīng)速度和底物之間的關(guān)系km底物濃度米門公式圖示最大反應(yīng)速度反應(yīng)速度4酶的總濃度E?K?

[Eo][S]U=

V=K?

[Eo]Km+[S]酶的總濃度[Eo]影響米-門方程中u和

v的大小。在水處理中為了加快反應(yīng)速度，往往需要培養(yǎng)盡可能多的細(xì)菌用以提高酶

的總濃度。從而增加反應(yīng)器的處理能力和速率。5

毒物或抑制劑(1)可逆的(競爭性抑制劑)化學(xué)結(jié)構(gòu)與基質(zhì)相似，爭先與酶結(jié)合，減少了酶與

正式基質(zhì)結(jié)合的機(jī)會。(

2

)

不

可

逆

的與蛋白質(zhì)化合形成不溶性鹽類沉淀，破壞酶的作用。如重金屬鹽類Fe3+、Hg2+、Ag+

與帶負(fù)電的酶蛋白結(jié)

合沉淀。微生物的代謝一微生物的新陳代謝二呼吸作用的本質(zhì)三微生物的呼吸類型四微生物與氧氣的關(guān)系五微生物的呼吸類型在廢水生物處理中的應(yīng)用復(fù)雜分子

簡單小分子

●

ATP

●

[H]

(有機(jī)物)

合成代謝分解代謝一微生物的新陳代謝代謝

(metabolism):

細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的各種化學(xué)反應(yīng)的總稱分解代謝(catabolism)合成代謝(anabolism)代謝二呼吸作用的本質(zhì)1

呼吸作用的本質(zhì)生物的氧化和還原的統(tǒng)一過程。即，在生物氧化中，基質(zhì)釋放電子，生成水或其他代謝產(chǎn)物，并釋放能量的過程。2

發(fā)生哪些生物學(xué)現(xiàn)象呢?復(fù)雜的有機(jī)物變成簡單的物質(zhì)

CO?、H?O等。發(fā)生能量的轉(zhuǎn)換(合成物質(zhì)、維持生命活動、熱能釋放)產(chǎn)生中間產(chǎn)物(繼續(xù)分解、作為原料合成機(jī)體物質(zhì)。吸收、同化各種營養(yǎng)。

三微生物的呼吸類型脫下氫和電子——氧化接受氫和電子——還原最終接受電子的物質(zhì)是誰?1好氧呼吸

respiration(1)最終電子受體：游離的氧氣

(O?)根據(jù)是否是氧氣來分類異養(yǎng)微生物大腸桿菌氧化葡萄糖(有機(jī)物):C?

H??O?+6O?

→

6CO?+6H?O+ATP在好氧呼吸過程中，基質(zhì)被氧化較徹底，獲得的ATP

多，最終產(chǎn)物積累少?；钚晕勰喾ㄌ幚碛袡C(jī)廢水，即采用好氧呼吸。(2)舉例自養(yǎng)微生物硫磺細(xì)菌氧化H?SH?s+2O?(

無

機(jī)

物

)

:→

H?SO?+ATP2

厭氧呼吸(

anaerobic

respiration)最終電子受體：除氧氣以外的物質(zhì)無機(jī)物

(NO?

、NO?

、SO?=、CO?=)有機(jī)物(小分子)(1)分子內(nèi)無氧呼吸類