第七章微生物的生長和遺傳變異課件講義

第七章微生物的生長和遺傳變異主要教學內(nèi)容：第一節(jié)微生物的生長及其特性第二節(jié)微生物的遺傳第三節(jié)微生物的變異第四節(jié)遺傳工程第五節(jié)微生物的馴化與保藏第七章微生物的生長和遺傳變異主要教學內(nèi)容：1教學目的要求：掌握:1、微生物生長的常用測定方法。2、微生物間歇培養(yǎng)時的生長曲線。3、微生物年齡段的劃分及決定微生物生長處于哪一個階段或時期的主要因素。4、微生物的世代時間及世代時間的測定時期。第一節(jié)微生物的生長及其特性教學目的要求：第一節(jié)微生物的生長及其特性25、微生物生長階段（或時期）與污水生物處理效果的關系及穩(wěn)定期在廢水處理過程中的具體應用。6、生物膜的定義。7、生物膜的生長特性。第一節(jié)微生物的生長及其特性5、微生物生長階段（或時期）與污水生物處理效果的關系及穩(wěn)定期3一、生長與繁殖的基本概念微生物體積小，相對面積較大，物質(zhì)吸收快，轉(zhuǎn)化快。微生物（如細菌）的生長與繁殖迅速，適應性強。（一）、微生物的生長微生物的生長——指微生物在適宜的環(huán)境條件下，不斷地吸收營養(yǎng)物質(zhì)，并按照自已的代謝方式進行代謝活動，如果同化作用大于異化作用，則細胞質(zhì)量不斷增加，體積得以增大，表現(xiàn)在細胞自身就是體積或重量的不斷增加，這種現(xiàn)象叫生長。第一節(jié)微生物的生長及其特性一、生長與繁殖的基本概念第一節(jié)微生物的生長及其特性4（二）、微生物的繁殖微生物的繁殖——微生物生長到一定階段，便分裂成子細胞（細菌主要是以二分裂的方式），子細胞重復以上過程，這就是繁殖。微生物繁殖很快，多數(shù)在20~30min繁殖一代（大腸桿菌37℃，18min；硝化細菌，8~24小時；只有少數(shù)可以長達幾十小時，甚至幾天。）（三）、微生物生長指標的確定微生物生長量法；微生物計數(shù)法。第一節(jié)微生物的生長及其特性（二）、微生物的繁殖第一節(jié)微生物的生長及其特性5二、微生物生長的測定方法微生物生長的測定方法主要有計數(shù)法、測生長量法、其它生理生化指標法。為什么要測定微生物的生長？原因：評價特定廢水處理時污泥馴化效果的好壞；評價特定細菌培養(yǎng)條件是否合適；評價水處理構(gòu)筑物（如曝氣池）是否正常運轉(zhuǎn)等。第一節(jié)微生物的生長及其特性二、微生物生長的測定方法第一節(jié)微生物的生長及其特性6（一）、計數(shù)法計數(shù)法有顯微鏡直接計數(shù)法、熒光染色計數(shù)法、活菌計數(shù)法、特定微生物計數(shù)法等。目前普遍采用的是顯微鏡直接計數(shù)法、活菌計數(shù)法。1、顯微鏡直接計數(shù)法顯微鏡直接計數(shù)法是常用的微生物生長測定方法，特點是測定過程迅速，但不能確定微生物的死活。（微生物的死活不分）第一節(jié)微生物的生長及其特性（一）、計數(shù)法第一節(jié)微生物的生長及其特性7顯微鏡直接計數(shù)法有涂片染色法、計數(shù)器測定法、比例計數(shù)法等，目前普遍采用的是計數(shù)器測定法。第一節(jié)微生物的生長及其特性顯微鏡直接計數(shù)法有涂片染色法、計數(shù)器測定法、比例計數(shù)法等，目8*（1）、計數(shù)器測定法計數(shù)器測定法采用特殊的微生物或血球計數(shù)板（器）進行測定。操作過程是取一定體積的待測樣品放于計數(shù)器的測定小室與蓋玻片之間，在顯微鏡的高倍鏡下直接計數(shù)。由于測定小室的體積是已知的，因此根據(jù)得到的計數(shù)值就可以計算出微生物或細菌的數(shù)量。血球計數(shù)板上的計數(shù)室體積為0.1mm3，通過簡單的數(shù)學換算可以計算出細菌或微生物的含量。(個/mL)。計數(shù)器構(gòu)造見下圖。第一節(jié)微生物的生長及其特性*（1）、計數(shù)器測定法第一節(jié)微生物的生長及其特性9圖7-1血球計數(shù)板示意圖槽槽槽槽第一節(jié)微生物的生長及其特性記數(shù)室內(nèi)微生物或細菌的分布見下圖。圖7-1血球計數(shù)板示意圖槽槽槽槽第一節(jié)微生物的生長及其10圖7-2記數(shù)室內(nèi)微生物或細菌的分布第一節(jié)微生物的生長及其特性圖7-2記數(shù)室內(nèi)微生物或細菌的分布第一節(jié)微生物的生長112、活菌計數(shù)法特點：不含死的細菌細胞，但測定所需的時間較長?；罹嫈?shù)法有平板計數(shù)法、液體計數(shù)法、薄膜計數(shù)法。其中以平板計數(shù)法最為常用。第一節(jié)微生物的生長及其特性2、活菌計數(shù)法第一節(jié)微生物的生長及其特性12*（1）、平板計數(shù)法將樣品作一系列10倍梯度稀釋,然后將相應稀釋度的樣品（如1mL，平行做2~3次）涂布到平板中，或與已經(jīng)融化好的固體培養(yǎng)基混合、搖勻、凝固。將待培養(yǎng)的平板倒置于培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，一定時間后觀察并計數(shù)生長的微生物的菌落數(shù)，最終根據(jù)微生物的菌落數(shù)、取樣量、稀釋度并經(jīng)過簡單的換算得出樣品微生物的濃度。平板計數(shù)法具體做法見下圖。第一節(jié)微生物的生長及其特性*（1）、平板計數(shù)法第一節(jié)微生物的生長及其特性13圖7-3平板計數(shù)法具體做法9ml無菌水第一節(jié)微生物的生長及其特性圖7-3平板計數(shù)法具體做法9ml無菌水第一節(jié)微生物14圖7-4皿底皿蓋第一節(jié)微生物的生長及其特性圖7-4皿底皿蓋第一節(jié)微生物的生長及其特性15第一節(jié)微生物的生長及其特性7-5細菌固體培養(yǎng)基上的典型群體特征第一節(jié)微生物的生長及其特性7-5細菌固體培養(yǎng)基上的典16平板計數(shù)法的主要注意事項：一般取菌落數(shù)在30~300個的平板進行計數(shù)。過多或過少均不采用。原因：菌落數(shù)太多，計數(shù)費時費力；菌落數(shù)太少，計數(shù)誤差太大。培養(yǎng)皿倒置于培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。原因：為了防止培養(yǎng)基內(nèi)水分蒸發(fā)到皿蓋上而使培養(yǎng)基變干，影響微生物的培養(yǎng)。限用于能夠在培養(yǎng)基上形成菌落的微生物。第一節(jié)微生物的生長及其特性平板計數(shù)法的主要注意事項：第一節(jié)微生物的生長及其特性17稀釋度菌液（mL)菌落數(shù)細菌濃度(個/mL)10-41142.044×104或4.4×105246.0平均44.0平板計數(shù)法試驗實例第一節(jié)微生物的生長及其特性表7-1稀釋度菌液（mL)菌落數(shù)細菌濃度(個/mL)142.044×18（2）、液體計數(shù)法（如三管法或五管法）液體計數(shù)法主要用于不能在平板培養(yǎng)基上形成菌落的微生物。具體做法是：將待測樣品作10倍梯度稀釋，取相應稀釋度的樣品（1mL）分別接種到3管或5管一組的數(shù)組液體培養(yǎng)基中，培養(yǎng)一定時間后，觀察各管及各組中細菌是否生長，記錄結(jié)果，根據(jù)讀數(shù)規(guī)則，查已專門處理好的最可能數(shù)表，得出細菌的最終含量。第一節(jié)微生物的生長及其特性（2）、液體計數(shù)法（如三管法或五管法）第一節(jié)微生物的生長19試驗結(jié)果舉例根據(jù)試驗結(jié)果及讀數(shù)規(guī)則，查表得出微生物或細菌的含量。第一節(jié)微生物的生長及其特性試驗結(jié)果舉例根據(jù)試驗結(jié)果及讀數(shù)規(guī)則，查表得出微生物或細菌的含20（3）、薄膜計數(shù)法對于某些細菌含量較低的測定樣品（如空氣或飲用水），可以采用薄膜計數(shù)法。該方法是將一定體積的待測樣品通過帶有許多小孔但又不讓細菌流出的微孔濾膜，借助膜的作用將微生物截留，再將膜（有細菌的一面向上）放于固體培養(yǎng)基表面培養(yǎng)，然后類似平板計數(shù)法計算結(jié)果。第一節(jié)微生物的生長及其特性（3）、薄膜計數(shù)法第一節(jié)微生物的生長及其特性21圖7-6濾器裝置第一節(jié)微生物的生長及其特性上述活菌計數(shù)法所用的樣品必須成分散的懸浮狀態(tài)，否則要強化分散。圖7-6濾器裝置第一節(jié)微生物的生長及其特性上述活菌計22（二）、測生長量法測生長量法有測重量法、光密度法、測元素法、測其它生理生化指標法法等。目前普遍采用的是測重量法、光密度法、測其它生理生化指標法。*1、重量法（測定細胞干重）過程：取經(jīng)過培養(yǎng)一段時間的待測微生物樣品，用離心機離心后收集生長后的微生物細胞，或用濾紙、濾膜過濾截取生長后的微生物細胞，然后在105~110℃下進行干燥（恒重），稱取干燥后的重量，以此代表微生物生長量的多少。第一節(jié)微生物的生長及其特性（二）、測生長量法第一節(jié)微生物的生長及其特性23活性污泥水處理構(gòu)筑物內(nèi)微生物生長量通常用這種細胞干重測定法?；钚晕勰喾ㄖ形⑸锏纳L量指標是混合液懸浮固體濃度MLSS或混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度（MLVSS）。測定MLSS具體做法1：取一定體積的待測活性污泥樣品，放于蒸發(fā)皿中干燥，然后稱重。（恒重）測定MLSS具體做法2：取一定體積的待測活性污泥樣品（一般用量筒量取100mL），經(jīng)過濾→干燥（105~110℃左右）→稱重。（恒重）第一節(jié)微生物的生長及其特性活性污泥水處理構(gòu)筑物內(nèi)微生物生長量通常用這種細胞干重測定法。24MLSS不僅包括細菌或微生物，還包括無機顆粒等。因此MLVSS能更精確地表示細菌或微生物的生長量。MLVSS測定過程是：將已測得干重的污泥樣品，放于馬福爐內(nèi)550℃下灼燒2h，微生物中含有的各種有機物就被分解成為CO2和H2O并蒸發(fā)掉。因此燒掉的部分就是揮發(fā)性懸浮固體重量。實際水處理中，MLSS用的較多（原因：測定方便、迅速）。第一節(jié)微生物的生長及其特性MLSS不僅包括細菌或微生物，還包括無機顆粒等。因此MLVS25*2、光密度法（比濁計數(shù)法）光密度法是測定懸浮細胞的快速方法。原理是：溶液的吸光度與溶液的混濁度即微生物懸浮細胞濃度正比。根據(jù)懸浮溶液的吸光度，查已經(jīng)繪制好的標準曲線，（吸光度與微生物濃度的關系曲線），可以得到溶液中微生物的濃度。第一節(jié)微生物的生長及其特性*2、光密度法（比濁計數(shù)法）第一節(jié)微生物的生長及其特性26*3、其它生理生化指標法微生物生長過程中，要吸收和消耗一些物質(zhì)，同時產(chǎn)生和分泌另外一些物質(zhì)。通過測定這些物質(zhì)的變化，可以間接表示或估計微生物的生長情況。如測定待測樣品中營養(yǎng)物質(zhì)（COD）的消耗，溶解氧的消耗，有機酸的產(chǎn)生，H2和CH4的產(chǎn)生（厭氧微生物的生長及活性測定）。第一節(jié)微生物的生長及其特性*3、其它生理生化指標法第一節(jié)微生物的生長及其特性27（三）、其它元素法（如測細胞含氮量、蛋白質(zhì)、DNA含量等）、熒光染色計數(shù)法等。以上測定法均需要按照實驗指導書進行。第一節(jié)微生物的生長及其特性（三）、其它第一節(jié)微生物的生長及其特性28三、微生物的生長特性（一）、間歇培養(yǎng)間歇培養(yǎng)的特點：營養(yǎng)物質(zhì)一次性投加。*1、間歇培養(yǎng)生長曲線間歇培養(yǎng)的方法：將少量微生物接種于一定量的液體培養(yǎng)基內(nèi)，在適宜的溫度下培養(yǎng)，在培養(yǎng)過程中不加入也不取出培養(yǎng)基和微生物。微生物間歇培養(yǎng)模式見下圖。第一節(jié)微生物的生長及其特性三、微生物的生長特性第一節(jié)微生物的生長及其特性29圖7-7微生物間歇培養(yǎng)模式菌種和液體培養(yǎng)基一次性加入。第一節(jié)微生物的生長及其特性圖7-7微生物間歇培養(yǎng)模式菌種和液體培養(yǎng)基一次性加入。第30間歇培養(yǎng)生長曲線的測定：在間歇培養(yǎng)過程中定時取樣測定活微生物數(shù)目或重量的變化，以活微生物個數(shù)或微生物重量為縱坐標，培養(yǎng)時間為橫坐標，即可繪制出一曲線，此曲線稱為微生物的生長曲線。微生物的生長曲線分為：按活微生物重量繪制和按微生物數(shù)目的對數(shù)繪制兩種。按活微生物重量繪制的曲線見下圖。第一節(jié)微生物的生長及其特性間歇培養(yǎng)生長曲線的測定：在間歇培養(yǎng)過程中定時取樣測定活微生物31圖7-8微生物生長曲線（按活微生物重量繪制）第一節(jié)微生物的生長及其特性圖7-8微生物生長曲線（按活微生物重量繪制）第一節(jié)微32曲線特點：將微生物或細菌的生長分為3個階段：生長率上升階段，生長率下降階段，內(nèi)源呼吸階段。生長率上升階段：上升階段初期，食料充足，微生物或細菌是在適應新的環(huán)境，一般不進行分裂，菌數(shù)不增加，但菌體逐漸增大，以后很快進入迅速繁殖的階段，到上升階段后期，生長率達到最高，此時分解培養(yǎng)基中有機物的速率也最高。（生長率上升階段，微生物數(shù)目的對數(shù)同培養(yǎng)時間呈直線關系，所以生長率上升階段又稱為對數(shù)生長階段。）第一節(jié)微生物的生長及其特性曲線特點：將微生物或細菌的生長分為3個階段：生長率上升階段，33生長率下降階段：經(jīng)過一定時間后，由于食料減少和對微生物有毒代謝產(chǎn)物的積累，環(huán)境逐漸不利于微生物的生長，微生物生長繁殖速度逐漸下降，進入生長率下降階段。（用于廢水處理時菌體聚集效果好，活性污泥絮體能較好地形成，二沉池中容易沉淀，出水效果好。）內(nèi)源呼吸階段：培養(yǎng)基中的食料已經(jīng)很少，菌體內(nèi)貯藏的物質(zhì)，甚至體內(nèi)的酶被都被當作營養(yǎng)物質(zhì)來利用，此時微生物新合成的細胞質(zhì)不足以因內(nèi)源呼吸而耗去的細胞質(zhì)，因此，微生物重量逐漸減少（因微生物死亡和內(nèi)源呼吸）。第一節(jié)微生物的生長及其特性生長率下降階段：經(jīng)過一定時間后，由于食料減少和對微生物有毒代34*微生物年齡段的劃分：上述3個階段中，生長率上升階段是微生物或細菌的年輕階段，生長繁殖快、動能大；生長率下降階段是微生物或細菌的中年階段，生長活躍性、繁殖速度、動能均小于年輕階段；內(nèi)源呼吸階段是微生物或細菌的衰老階段，死亡速度大于繁殖速度，生長不活躍，動能小。第一節(jié)微生物的生長及其特性*微生物年齡段的劃分：上述3個階段中，生長率上升階段是微生物35細菌的年齡表征法與人的不同，是用其群體特征來表征。按微生物數(shù)目的對數(shù)繪制的生長曲線見下圖。第一節(jié)微生物的生長及其特性第一節(jié)微生物的生長及其特性36圖7-9微生物生長曲線（按微生物數(shù)目的對數(shù)繪制）

第一節(jié)微生物的生長及其特性圖3-8把曲線分為四個時期，即：緩慢增長期、對數(shù)增長期、穩(wěn)定增長期、衰老期。與重量生長曲線的對應關系如下：

圖7-9微生物生長曲線（按微生物數(shù)目的對數(shù)繪制）第一節(jié)37緩慢增長期對數(shù)增長期穩(wěn)定增長期衰老期生長率上升階段生長率下降階段內(nèi)源呼吸階段生長率上升階段初期第一節(jié)微生物的生長及其特性生長率上升階段生長率下降階段內(nèi)源呼吸階段生長率上升階段初期第38生長曲線上每一時期的主要特點：緩慢期:生長率上升階段初期,微生物不繁殖，數(shù)目不增加，但菌體體積增長很快，其后期只有個別菌體繁殖。對數(shù)期：微生物繁殖速度迅速增加。穩(wěn)定期：食料減少供不應求和細菌有毒代謝產(chǎn)物的積累，微生物生長繁殖速度逐漸下降，同時菌體死亡數(shù)目逐漸上升，最后達到新增加的微生物數(shù)與死亡數(shù)基本相等，活菌數(shù)保持相對平衡并處于最大值。第一節(jié)微生物的生長及其特性生長曲線上每一時期的主要特點：第一節(jié)微生物的生長及其特性39衰老期（內(nèi)源呼吸階段）：微生物或細菌死亡速度大大增加，超過其繁殖速度，只有少數(shù)菌體進行繁殖，微生物進行內(nèi)源呼吸，，所以活微生物曲線顯著下降。*決定微生物生長處于哪一個階段或時期的主要因素是：微生物周圍營養(yǎng)物質(zhì)的多少，即食料/微生物——F/M，如下圖。第一節(jié)微生物的生長及其特性衰老期（內(nèi)源呼吸階段）：微生物或細菌死亡速度大大增加，超過其40圖7-10（沉降性能好）第一節(jié)微生物的生長及其特性圖7-10（沉降性能好）第一節(jié)微生物的生長及其特性41曝氣池中活性污泥混合液的絮凝沉降性能可用污泥沉降比SV、污泥沉降指數(shù)SVI來評價。污泥沉降比SV——是指曝氣池混合液在100mL量筒中沉淀30min，污泥體積與原混合液體積之比，用百分數(shù)表示。一般生活污水和城市污水的SV為15%~30%。第一節(jié)微生物的生長及其特性曝氣池中活性污泥混合液的絮凝沉降性能可用污泥沉降比SV、污泥42t=0mint=30min水第一節(jié)微生物的生長及其特性圖7-11污泥沉降比SV測定示意圖t=0mint=30min水第一節(jié)微生物的生長及其特性圖43*2、微生物的世代時間（以對數(shù)期為準）微生物的世代時間——指微生物繁殖一代所需的時間。或微生物個體數(shù)目增加一倍的時間。或微生物細胞兩次分裂之間的時間間隔。*細菌的世代時間測定計算如下：P124第一節(jié)微生物的生長及其特性*2、微生物的世代時間（以對數(shù)期為準）第一節(jié)微生物的生長44第七章微生物的生長和遺傳變異課件講義45微生物繁殖的一般規(guī)律是：好氧菌比厭氧菌的世代時間短；單細胞比多細胞的世代時間短；原核微生物比真核微生物的世代時間短。第一節(jié)微生物的生長及其特性微生物繁殖的一般規(guī)律是：好氧菌比厭氧菌的世代時間短；單細胞比46*3、微生物生長階段與污水生物處理微生物生長階段（或時期）與污水處理處理效果的關系對數(shù)期（生長率上升階段）：在廢水處理過程中，如果維持微生物在對數(shù)期，此時微生物繁殖很快，活力很強，代謝速率高，處理廢水的能力較高；但對數(shù)期微生物活力強大不易凝聚和沉淀，且對數(shù)期要求廢水中有機物的濃度較高，則相對處理過的水中有機物濃度必將較高，所以利用此階段進行污水的生化學處理難于得到較好的出水。第一節(jié)微生物的生長及其特性*3、微生物生長階段與污水生物處理第一節(jié)微生物的生長及其47穩(wěn)定期：穩(wěn)定期的微生物或污泥代謝活性和凝聚沉降性能均較好，在二沉池中泥水分離效果好，出水水質(zhì)好。因此，處理效果好的活性污泥法構(gòu)筑物中普遍運行在這一范圍（即利用穩(wěn)定期的微生物）。穩(wěn)定期應用舉例：水處理構(gòu)筑物是連續(xù)進水和出水，完全混合活性污泥法水處理構(gòu)筑物是利用穩(wěn)定期的微生物。第一節(jié)微生物的生長及其特性穩(wěn)定期：穩(wěn)定期的微生物或污泥代謝活性和凝聚沉降性能均較好，在48進水回流污泥菌膠團或活性污泥（微生物群體）生化處理后曝氣池剩余污泥出水二沉池圖7-12好氧活性污泥法處理廢水第一節(jié)微生物的生長及其特性進水回流污泥菌膠團或活性污泥（微生物群體）生化處理后曝氣池剩49圖7-13圖7-1350衰老期（內(nèi)源呼吸期）：處于衰老期的微生物代謝速率低，動能小，容易凝聚沉降，但水中有細小的泥花（死亡的細菌所致），水處理指標比穩(wěn)定期差。衰老期只出現(xiàn)在某些特殊水處理的場合，如延時曝氣和污泥消化。延時曝氣活性污泥法利用內(nèi)源呼吸期的微生物是因為此工藝可以不排泥或少排泥，主要用于不宜采用污泥處理技術的小城鎮(zhèn)的廢水處理。第一節(jié)微生物的生長及其特性衰老期（內(nèi)源呼吸期）：處于衰老期的微生物代謝速率低，動能小，51圖3-11圖3-11圖7-14高負荷活性污泥法（沉降性能好）第一節(jié)微生物的生長及其特性圖3-11圖3-11圖7-14高負荷活性污泥法（沉降性能好）52特殊情況緩慢期可出現(xiàn)在下列情況：水處理系統(tǒng)投產(chǎn)前，污泥的培養(yǎng)或馴化（活性污泥被接種到與原來生長條件不同的廢水中，營養(yǎng)類型發(fā)生改變，污泥需培養(yǎng)或馴化）；污水處理廠因故中斷運行后再運行。應采取措施縮短緩慢期，如利用對數(shù)生長期代謝旺盛的污泥接種、增加接種量、利用相同類型反應器的污泥接種等。第一節(jié)微生物的生長及其特性特殊情況第一節(jié)微生物的生長及其特性53對數(shù)期可出現(xiàn)在下列情況：進水有機物濃度突然增高，污泥回流量不變時。此時，應該調(diào)整工藝。如增加污泥回流量，同時增加曝氣量。衰老期可出現(xiàn)在下列情況：進水BOD突然減少，污泥回流不變時。此時需調(diào)整工藝。如減少污泥回流，同時減少曝氣量。第一節(jié)微生物的生長及其特性對數(shù)期可出現(xiàn)在下列情況：進水有機物濃度突然增高，污泥回流量不54四、微生物膜的生長特性微生物膜存在于生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤等附著型反應器系統(tǒng)中。（一）、微生物膜的定義和成分*生物膜——是一種不可逆的黏附于固體表面的，被微生物胞外多聚物包裹的有組織的微生物群體。成分：生物膜中有水（分含量可高達97%）、微生物、多聚糖、吸附的營養(yǎng)物質(zhì)、微生物代謝產(chǎn)物和裂解產(chǎn)物等。第一節(jié)微生物的生長及其特性四、微生物膜的生長特性第一節(jié)微生物的生長及其特性55（二）、生物膜的生長特性*生物膜的形成主要包括三個階段。見下圖。第一節(jié)微生物的生長及其特性圖7-15生物膜形成的三個階段示意圖（二）、生物膜的生長特性第一節(jié)微生物的生長及其特性圖7-56教學目的要求：掌握:1、微生物遺傳性的概念及遺傳的物質(zhì)基礎。2、微生物質(zhì)粒的概念及其特性、在環(huán)境工程中的應用舉例。第二節(jié)微生物的遺傳教學目的要求：第二節(jié)微生物的遺傳57微生物或細菌同其它生物一樣，有其固有的遺傳性。*微生物的遺傳性——是指在一定的環(huán)境條件下，微生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、代謝、繁殖和對異物的敏感等性狀相對穩(wěn)定，并能代代相傳，子代與親代之間表現(xiàn)出相似性的現(xiàn)象。例如：第二節(jié)微生物的遺傳微生物或細菌同其它生物一樣，有其固有的遺傳性。第二節(jié)微生58大腸桿菌是短桿菌，生活條件要求pH7.2，溫度37℃，在糖類物質(zhì)存在的條件下產(chǎn)酸、產(chǎn)氣。大腸桿菌的親代能將這些特性傳給子代，這就是大腸桿菌的遺傳性。降解廢水中六價鉻的細菌等。微生物的保守遺傳性的規(guī)律是：老齡菌比幼齡菌大。營養(yǎng)和外界條件的劇烈變化將導致遺傳性不適應而引起死亡，緩慢變化可導致變異，即誘變。第二節(jié)微生物的遺傳大腸桿菌是短桿菌，生活條件要求pH7.2，溫度37℃，在糖59一、遺傳的物質(zhì)基礎及其存在形式(一)、遺傳的物質(zhì)基礎*遺傳學的研究表明，一切生物遺傳的物質(zhì)基礎是核酸。根據(jù)核酸戊糖和堿基的差異分為脫氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA），見下表。第二節(jié)微生物的遺傳一、遺傳的物質(zhì)基礎及其存在形式第二節(jié)微生物的遺傳60第二節(jié)微生物的遺傳表7-2第二節(jié)微生物的遺傳表7-261核酸的結(jié)構(gòu)核酸是一種多聚核苷酸：第二節(jié)微生物的遺傳核酸的結(jié)構(gòu)第二節(jié)微生物的遺傳62第二位碳原子第二位碳原子63DNA分子中的堿基有:A第二節(jié)微生物的遺傳DNA分子中的堿基有:A第二節(jié)微生物的遺傳64RNA分子中的堿基有:A、G、C、UU第二節(jié)微生物的遺傳RNA分子中的堿基有:A、G、C、UU第二節(jié)微生物的遺傳65含有DNA的微生物中遺傳物質(zhì)是DNA，不含有DNA，只含有RNA（核糖核酸）的微生物中，遺傳物質(zhì)是RNA（如某些病毒）。DNA中多核酸鏈的一個小片段如下：第二節(jié)微生物的遺傳含有DNA的微生物中遺傳物質(zhì)是DNA，不含有DNA，只含有66第二節(jié)微生物的遺傳第二節(jié)微生物的遺傳67（二）、DNA的分子結(jié)構(gòu)及其多樣性1、DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)圖7-16DNA的二維結(jié)構(gòu)第二節(jié)微生物的遺傳（二）、DNA的分子結(jié)構(gòu)及其多樣性圖7-16DNA的二維68（1）、兩條走向相反的多核苷酸鏈，盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)，螺旋直徑為2nm。（2）、兩條鏈間借堿基對的氫鍵相連。（3）、一個DNA分子可含有幾十萬或幾百萬個堿基對，兩個相鄰的堿基對之間的距離為0.34nm，每個螺旋的距離為3.4nm。2、DNA的多樣性生物中的DNA均有4種脫氧核糖核苷酸變化排列組成，但各種生物DNA的4種堿基含量往往是不均等的，4種堿基的含量之比也不同，體現(xiàn)了不同生物間DNA分子具有高度的多樣性。第二節(jié)微生物的遺傳（1）、兩條走向相反的多核苷酸鏈，盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)，螺旋直徑69（三）遺傳物質(zhì)在微生物細胞中的主要存在形式遺傳物質(zhì)在微生物細胞中存在的主要形式有染色體、真核微生物的細胞器、染色體外的質(zhì)粒、RNA（某些病毒）等。1、染色體染色體是遺傳物質(zhì)的主要載體，DNA是主要成分。原核微生物中（如細菌）染色體中的DNA不與蛋白質(zhì)結(jié)合，也沒有核膜包圍，而是以單獨裸露狀態(tài)存在于細胞質(zhì)中的DNA分子，拉直時比細胞長許多倍。第二節(jié)微生物的遺傳（三）遺傳物質(zhì)在微生物細胞中的主要存在形式第二節(jié)微生物的70如大腸桿菌的長度為2μm，其DNA長度為1l00μm至1400μm，它在細胞中央高度折疊形成具有空間結(jié)構(gòu)的一個核區(qū)。由于含有磷酸根，而帶有很高的負電荷。真核微生物細胞核中染色體的DNA與蛋白質(zhì)結(jié)合，真核微生物DNA的量大于原核微生物。第二節(jié)微生物的遺傳如大腸桿菌的長度為2μm，其DNA長度為1l00μm至14071*2、質(zhì)粒（攜帶某些次要的遺傳信息）質(zhì)?！俏⑸锶旧w外或附加于染色體的攜帶有某種特異性遺傳信息的DNA分子。第二節(jié)微生物的遺傳*2、質(zhì)粒（攜帶某些次要的遺傳信息）第二節(jié)微生物的遺傳72質(zhì)粒目前發(fā)現(xiàn)存在于原核微生物和真核微生物的酵母。質(zhì)粒一般是小型環(huán)狀DNA分子，攜帶少數(shù)遺傳信息，在細胞分裂中能進行復制，傳給后代，并表現(xiàn)一定的遺傳特性。質(zhì)粒的存在與否不影響微生物細胞的生存，喪失質(zhì)粒僅喪失由其決定的某些特性。即質(zhì)粒不是細胞生死存亡所必需，可以消失。微生物中的質(zhì)粒還具有以下特性：第二節(jié)微生物的遺傳質(zhì)粒目前發(fā)現(xiàn)存在于原核微生物和真核微生物的酵母。第二節(jié)微73（1）、可轉(zhuǎn)移性某些質(zhì)?？梢酝ㄟ^細胞間的接合作用或其他途徑從供體細胞向受體細胞轉(zhuǎn)移。（受體細胞即獲得該質(zhì)粒所決定的遺傳性狀。）舉例：第二節(jié)微生物的遺傳（1）、可轉(zhuǎn)移性第二節(jié)微生物的遺傳74圖7-17質(zhì)粒的轉(zhuǎn)移細菌2細菌1第二節(jié)微生物的遺傳圖7-17質(zhì)粒的轉(zhuǎn)移細菌2細菌1第二節(jié)微生物的遺75（2）、可整合性在某種特定條件下，質(zhì)粒DNA可以整合到染色體上，并可以重新脫離。（3）、可重組性不同來源的質(zhì)粒之間，質(zhì)粒與染色體之間的基因可以發(fā)生重組，形成新的重組質(zhì)粒，從而使細胞具有新的表現(xiàn)性狀。（4）、可消除性經(jīng)過某些理化因素處理如加熱、或加入化學藥劑等質(zhì)?？梢员幌?。質(zhì)粒也可能不明原因地自行消失。第二節(jié)微生物的遺傳（2）、可整合性第二節(jié)微生物的遺傳76質(zhì)粒的分類如下：抗藥性質(zhì)粒、抗生素產(chǎn)生質(zhì)粒、降解質(zhì)粒等等。與環(huán)境工程有關的主要是降解質(zhì)粒。降解質(zhì)?！笖y帶分解某種化合物酶系基因的質(zhì)粒，能賦予宿主細胞降解某種化合物的能力。質(zhì)粒在環(huán)境工程中的應用舉例：如：降解辛烷的質(zhì)粒、降解二甲苯的質(zhì)粒、降解甲苯的質(zhì)粒等。第二節(jié)微生物的遺傳質(zhì)粒的分類如下：第二節(jié)微生物的遺傳773、細胞器DNA如存在于真核微生物線粒體、葉綠體等細胞器中的少量DNA，攜帶有編碼相應酶的基因。4、RNA某些病毒和微生物噬菌體是以RNA為遺傳物質(zhì)的。5、其他第二節(jié)微生物的遺傳3、細胞器DNA第二節(jié)微生物的遺傳78二、遺傳物質(zhì)的復制遺傳物質(zhì)有DNA、RNA，多數(shù)生物體內(nèi)的遺傳物質(zhì)是DNA，只有少數(shù)病毒的遺傳物質(zhì)是RNA。DNA、RNA均具自我復制的能力。（一）、DNA的復制第二節(jié)微生物的遺傳二、遺傳物質(zhì)的復制第二節(jié)微生物的遺傳79圖7-18第二節(jié)微生物的遺傳圖7-18第二節(jié)微生物的遺傳80在不產(chǎn)生變異的情況下，通過DNA復制形成的兩個新的DNA分子與原來的DNA分子是完全相同。因此，子代的遺傳性狀與親代相同。如果由于某種原因，DNA的分子發(fā)生了變化，導致合成的蛋白質(zhì)或生物酶發(fā)生變化，則細菌子代所表現(xiàn)的性狀將不同于親代，此時細菌產(chǎn)生了變異。（一）、RNA的復制單鏈復制。第二節(jié)微生物的遺傳在不產(chǎn)生變異的情況下，通過DNA復制形成的兩個新的DNA分子81三、遺傳信息的傳遞和表達遺傳信息的傳遞和表達有三個步驟：復制、轉(zhuǎn)錄、翻譯。遺傳信息轉(zhuǎn)錄、翻譯均需要RNA的參與。*（一）、RNA在細胞里的三種類型及其功能1、信使RNA（mRNA）以一條DNA的單鏈為模板，按堿基互補原則合成的，由于傳達了DNA的信息（DNA合成蛋白質(zhì)的信息），稱為信使RNA。第二節(jié)微生物的遺傳三、遺傳信息的傳遞和表達第二節(jié)微生物的遺傳82轉(zhuǎn)錄過程中DNA的胸腺嘧啶T變?yōu)槟蜞奏）圖7-19第二節(jié)微生物的遺傳轉(zhuǎn)錄過程中DNA的胸腺嘧啶T變?yōu)槟蜞奏）圖7-19第二節(jié)832、轉(zhuǎn)移RNA（tRNA）tRNA根據(jù)mRNA的指令（遺傳密碼）轉(zhuǎn)移細胞內(nèi)的氨基酸以合成蛋白質(zhì)。即在蛋白質(zhì)合成過程中起轉(zhuǎn)移相應氨基酸的作用。每一個遺傳密碼對應一個tRNA。tRNA結(jié)構(gòu)舉例：第二節(jié)微生物的遺傳2、轉(zhuǎn)移RNA（tRNA）第二節(jié)微生物的遺傳84次黃嘌呤核苷酸圖7-20次黃嘌呤核苷酸圖7-2085多核苷酸單鏈結(jié)構(gòu)。但通過自身回折，使鏈內(nèi)一些可以配對的堿基相遇而形成較短的雙螺旋結(jié)構(gòu)，不能配對的堿基區(qū)則形成突環(huán)。第二節(jié)微生物的遺傳圖7-21多核苷酸單鏈結(jié)構(gòu)。但通過自身回折，使鏈內(nèi)一些可以配對的堿基相863、核糖體RNA蛋白質(zhì)合成的主要場所。有大小兩個亞基。小亞基：在合成蛋白質(zhì)時，識別mRNA的啟動密碼和終止密碼。大亞基蛋白質(zhì)的合成基地。第二節(jié)微生物的遺傳3、核糖體RNA第二節(jié)微生物的遺傳87（二）、遺傳信息的傳遞與表達過程1、將攜帶遺傳信息的DNA復制；2、將DNA攜帶的遺傳信息轉(zhuǎn)錄到mRNA上；（以形成合成蛋白質(zhì)中氨基酸的密碼子以及合成過程中的啟動密碼和終止密碼。用于合成蛋白質(zhì)的遺傳密碼的編碼字典見P141表）第二節(jié)微生物的遺傳（二）、遺傳信息的傳遞與表達過程第二節(jié)微生物的遺傳88每種氨基酸有1~6個密碼不等。最多如絲氨酸6個密碼；最少如色氨酸1個密碼。3、將mRNA獲得的遺傳信息翻譯成蛋白質(zhì)。圖7-22第二節(jié)微生物的遺傳每種氨基酸有1~6個密碼不等。圖7-22第二節(jié)微生物的遺89蛋白質(zhì)的合成過程圖7-23蛋白質(zhì)的合成過程圖7-2390細菌遺傳性的應用？（此時不希望產(chǎn)生變異）分離所得的純種用于特定廢水的處理含氰化物廢水處理的菌種、含六價鉻廢水處理的菌種、硫酸渣的微生物脫硫菌種（氧化亞鐵硫桿菌）等。第二節(jié)微生物的遺傳細菌遺傳性的應用？（此時不希望產(chǎn)生變異）第二節(jié)微生物的遺91四、基因表達的調(diào)控據(jù)前述（第六章）：按與營養(yǎng)基質(zhì)存在是否有關可將生物酶分為組成酶和誘導酶。組成酶與營養(yǎng)物質(zhì)（基質(zhì)）存在與否無關，在微生物體內(nèi)都存在著相當?shù)臄?shù)量。如分解葡萄糖的酶。誘導酶需要經(jīng)誘導物誘導產(chǎn)生，這些酶稱為誘導酶。如分解乳糖的酶等。第二節(jié)微生物的遺傳四、基因表達的調(diào)控第二節(jié)微生物的遺傳92例如，葡萄糖和乳糖共存時，不合成降解乳糖的酶，而利用現(xiàn)成的葡萄糖組成酶分解葡萄糖作碳源、能源，葡萄糖利用完畢，分解乳糖的酶才被乳糖誘導合成。誘導酶的誘導合成受結(jié)構(gòu)基因、調(diào)節(jié)基因、操縱基因的控制。即基因表達的調(diào)控。廢水處理？第二節(jié)微生物的遺傳例如，葡萄糖和乳糖共存時，不合成降解乳糖的酶，而利用現(xiàn)成的葡93教學目的要求：掌握:1、微生物變異發(fā)生的途徑。2、自發(fā)突變、誘發(fā)突變、接合的概念。第三節(jié)微生物的變異教學目的要求：第三節(jié)微生物的變異94微生物的變異主要是基因變異造成的，基因變異分為基因突變和基因重組?；颉侵敢欢尉幋a蛋白質(zhì)多肽鏈的DNA。（某些病毒基因為RNA）基因變化源于DNA分子的變化。*微生物變異的發(fā)生途徑：第三節(jié)微生物的變異微生物的變異主要是基因變異造成的，基因變異分為基因突變和基因95圖7-24微生物變異的發(fā)生途徑同一個細胞DNA分子上的變化。不同細胞間DNA的融合。第三節(jié)微生物的變異圖7-24微生物變異的發(fā)生途徑同一個細胞DNA分子上96一、基因突變基因突變——是由于某種原因引起生物體內(nèi)的DNA鏈上堿基的缺失、置換或插入，改變了基因內(nèi)部原有的堿基排列順序，引起后代表現(xiàn)型突然發(fā)生了可遺傳的變化。（一）、基因突變的發(fā)生機理與途徑1、基因突變的類型自發(fā)突變、誘發(fā)突變。第三節(jié)微生物的變異一、基因突變第三節(jié)微生物的變異97（1）、自發(fā)突變*自發(fā)突變──凡是在沒有特設的誘變條件下，由外界環(huán)境的自然作用或微生物體內(nèi)的生理和生化變化而發(fā)生的基因突變。（是指微生物在自然條件而沒有人工參與時發(fā)生的突變。）自發(fā)突變的主要特性：無定向性、自發(fā)性、稀有性、可逆性等等。第三節(jié)微生物的變異（1）、自發(fā)突變第三節(jié)微生物的變異98（2）、誘發(fā)突變*誘發(fā)突變──是指人為地利用物理化學因素，引起細胞DNA分子中堿基對發(fā)生的變化。物理因素引起基因突變稱為物理誘變。物理誘變因素有紫外線、X射線、γ射線、快中子、激光和高溫等?；瘜W物質(zhì)引起基因突變稱為化學誘變。例如：在亞硝酸作用下，腺嘌呤氧化脫氨形成烯醇式次黃嘌呤He，互變異構(gòu)形成酮式次黃嘌呤Hk，從而引起的化學突變。第三節(jié)微生物的變異（2）、誘發(fā)突變第三節(jié)微生物的變異99圖7-25烯醇式次黃嘌呤He互變異構(gòu)形成酮式次黃嘌呤Hk第三節(jié)微生物的變異HK只能與C配對圖7-25烯醇式次黃嘌呤He互變異構(gòu)形成酮式次黃嘌呤Hk第三100其它化學物質(zhì)的誘變？誘發(fā)突變的主要特性：誘發(fā)性、突變率高等。微生物誘變的應用？（此時希望產(chǎn)生變異）含酚廢水用生活污水處理系統(tǒng)的污泥進行生物處理時的微生物馴化過程。含鹽度較高的工業(yè)廢水用生活污水處理系統(tǒng)的污泥進行生物處理時的微生物馴化過程。生活污水處理系統(tǒng)的污泥中，微生物發(fā)生誘發(fā)突變，產(chǎn)生突變體，降解廢水中酚或處理高鹽度工業(yè)廢水。其它難降解有機物的微生物馴化過程？第三節(jié)微生物的變異其它化學物質(zhì)的誘變？第三節(jié)微生物的變異1012、基因突變發(fā)生的機理與途徑基因突變發(fā)生的機理與途徑分為點突變、染色體畸變兩大類。點突變是由于DNA鏈上的一對或少數(shù)幾對堿基被另一個或少數(shù)幾個堿基對取代發(fā)生改變的突變類型，包括堿基置換和移碼突變。染色體畸變是DNA鏈上大段發(fā)生變化或損傷所引起的突變類型，包括DNA鏈上的堿基插入、缺失、堿基的重復、堿基的易位、堿基的倒位等。第三節(jié)微生物的變異2、基因突變發(fā)生的機理與途徑第三節(jié)微生物的變異102堿基片段的變化（一段染色體發(fā)生的）圖3-15基因突變的類型圖7-26第三節(jié)微生物的變異堿基片段的變化圖3-15基因突變的類型圖7-26第三節(jié)103以增加一個堿基為例說明堿基變化引起的移碼突變RNA以增加一個堿基為例說明堿基變化引起的移碼突變RNA104（二）突變類型形態(tài)突變型、生化突變型、致死突變型等等。生化突變型中的抗性突變型對環(huán)境工程治理有重要意義，如抗某種藥物、抗某種有機有毒化合物、抗高鹽度等。第三節(jié)微生物的變異（二）突變類型第三節(jié)微生物的變異105二、基因重組基因重組——兩個不同性狀的個體細胞，其中一個細胞（供體細胞）的DNA與另一個細胞（受體細胞）的DNA融合，使基因重新排列，遺傳給后代，產(chǎn)生新品種或表達新的遺傳性狀，稱為基因重組。重組后的生物體與基因突變一樣也表現(xiàn)出新的遺傳性狀。第三節(jié)微生物的變異二、基因重組第三節(jié)微生物的變異106原核微生物或細菌的基因重組只是部分遺傳物質(zhì)的轉(zhuǎn)移和重組，如轉(zhuǎn)化、接合、轉(zhuǎn)導等，其中接合得到了應用。（一）轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化——是供體細胞研碎物中的DNA片段直接吸收進入活的受體細胞的基因重組方式。受體細胞獲得了供體細胞的部分遺傳性狀。第三節(jié)微生物的變異原核微生物或細菌的基因重組只是部分遺傳物質(zhì)的轉(zhuǎn)移和重組，如轉(zhuǎn)107圖7-27圖7-27108（二）接合*接合──是遺傳物質(zhì)通過細胞與細胞的直接接觸而進行的轉(zhuǎn)移和重組。大腸桿菌F質(zhì)粒的轉(zhuǎn)移圖7-28第三節(jié)微生物的變異（二）接合圖7-28第三節(jié)微生物的變異109把兩種質(zhì)粒接合到一個細菌內(nèi)，可獲得同時具有降解兩種染料的新菌種。見下圖。圖7-29兩種不同的質(zhì)粒接合到一個細菌中的模式第三節(jié)微生物的變異把兩種質(zhì)粒接合到一個細菌內(nèi)，可獲得同時具有降解兩種染料的新菌110（三）轉(zhuǎn)導轉(zhuǎn)導——遺傳物質(zhì)通過噬菌體的攜帶而轉(zhuǎn)移的基因重組。B菌A菌噬菌體DNA第三節(jié)微生物的變異圖7-30轉(zhuǎn)導過程示意圖（三）轉(zhuǎn)導B菌A菌噬菌體DNA第三節(jié)微生物的變異圖7-111教學目的要求：掌握:1、超級微生物的概念。第四節(jié)遺傳工程教學目的要求：第四節(jié)遺傳工程112一、基因工程基因工程又叫重組DNA技術。主要是篩選出微生物細胞中能降解某一種污染物的基因，去執(zhí)行凈化相應的污染物?；蚬こ痰湫褪疽鈭D如下圖。第四節(jié)遺傳工程一、基因工程第四節(jié)遺傳工程113第四節(jié)遺傳工程圖7-31第四節(jié)遺傳工程圖7-31114二、遺傳工程在水污染控制及環(huán)境工程中的應用應用舉例：同時降解氯化芳香化合物和甲基芳香化合物的基因工程菌的構(gòu)建成功。降解石油烴的基因工程菌的構(gòu)建成功。用于清除大面積海洋石油污染。降解木質(zhì)素的基因工程菌的構(gòu)建成功。用于生物制漿造紙的清潔生產(chǎn)工藝等。超級微生物的構(gòu)建。第四節(jié)遺傳工程二、遺傳工程在水污染控制及環(huán)境工程中的應用第四節(jié)遺傳工程115*超級微生物——用人工方法選出的多質(zhì)粒、多功能的新菌種。（一）降解石油的超級微生物例如降解石油的超級微生物接合第四節(jié)遺傳工程*超級微生物——用人工方法選出的多質(zhì)粒、多功能的新菌種。第四116石油是由飽和、不飽和、直鏈、支鏈、芳香烴類等化合物組成，不溶于水，成分復雜。美國科學家將能降解脂（含質(zhì)粒A）且能在海水中存活的銅綠假單胞菌作受體細胞，分別將能降解芳烴的質(zhì)粒B、萜烴的質(zhì)粒C和多環(huán)芳烴質(zhì)粒D，用人工接合進入受體細胞，獲得了能在海水中存活且降解石油的多質(zhì)?！俺壖毦?。第四節(jié)遺傳工程石油是由飽和、不飽和、直鏈、支鏈、芳香烴類等化合物組成，不溶117圖7-324種不同降解質(zhì)粒接合在同一受體假單胞菌中的模式超級微生物1234第四節(jié)遺傳工程圖7-324種不同降解質(zhì)粒接合在同一受體假單胞菌中的模式118（二）降解染料的質(zhì)粒降解不同染料的質(zhì)粒接合。通過接合，同時獲得降解兩種染料的新菌種等。第四節(jié)遺傳工程（二）降解染料的質(zhì)粒第四節(jié)遺傳工程119教學目的要求：掌握:1、菌種保藏的常用方法。第五節(jié)微生物的馴化與保藏教學目的要求：第五節(jié)微生物的馴化與保藏120一、微生物的馴化微生物的馴化過程主要是微生物誘發(fā)突變的過程。微生物或活性污泥的馴化過程主要包括：（1）、微生物細胞啟動誘導酶的合成菌種投入到新的環(huán)境以后，微生物細胞啟動誘導酶的合成，以使其適應新的環(huán)境。（2）、隨著馴化時間的延長，微生物群落正向突變得以積累部分微生物發(fā)生變異產(chǎn)生誘變酶，降解原來不能降解的酚等污染物，微生物群落正向突變得以積累。第五節(jié)微生物的馴化與保藏一、微生物的馴化第五節(jié)微生物的馴化與保藏121（3）、最大污染物負荷閾值出現(xiàn)，污泥馴化結(jié)束污泥或微生物馴化時注意的問題：待降解污染物的濃度要緩慢提高。如果濃度提高過快，則有可能全面殺死所用的微生物，造成馴化失敗。（濃度提高的幅度要具體做試驗確定）二、微生物的保藏與復壯（一）菌種的保藏菌種的保藏方法有：斜面冰箱保藏法、石蠟油封藏法、冷凍干燥保藏法等等。目前常用的是斜面冰箱保藏法、石蠟油封藏法。第五節(jié)微生物的馴化與保藏（3）、最大污染物負荷閾值出現(xiàn)，污泥馴化結(jié)束第五節(jié)微生物122*1、斜面冰箱保藏法將待保藏的菌種接種在斜面固體培養(yǎng)基上，充分生長后，放在約4℃的冰箱中（低溫微生物？），根據(jù)不同菌種的需要每隔一定時間轉(zhuǎn)接到新鮮培養(yǎng)基上以免死亡。第五節(jié)微生物的馴化與保藏*1、斜面冰箱保藏法第五節(jié)微生物的馴化與保藏123不產(chǎn)芽胞的細菌最好一個月移種一次。酵母菌、霉菌、放線菌及有芽孢的細菌是2~6個月。缺點：保藏時間較短。*2、石蠟油封藏法在斜面培養(yǎng)基等的頂端，覆蓋滅過菌的液體石蠟，并應高于斜面1cm，垂直放在4℃的冰箱中保藏。第五節(jié)微生物的馴化與保藏不產(chǎn)芽胞的細菌最好一個月移種一次。第五節(jié)微生物的馴化與保124優(yōu)點：保藏時間較長，1~2年或更長。缺點：對能分解烴類的微生物或厭氧微生物保藏效果較差3、其它保藏方法（略）第五節(jié)微生物的馴化與保藏優(yōu)點：保藏時間較長，1~2年或更長。第五節(jié)微生物的馴化與125一、名詞解釋

1、細菌的世代時間2、微生物的遺傳性3、質(zhì)粒4、降解質(zhì)粒5、自發(fā)突變6、誘發(fā)突變7、接合8、超級微生物二、問答題1、簡述采用血球板計數(shù)法、平板計數(shù)法、光密度法（比濁計數(shù)法）、細胞干重測定法、其它生理生化法測定細菌生長的方法。

習題一、名詞解釋習題126

2、簡述細菌間歇培養(yǎng)曲線四個時期的主要特點及形成原因，并說明決定細菌處于各個時期的主要影響因素。3、試述影響緩慢期長短的主要因素。在廢水處理時，什么情況下會出現(xiàn)緩慢期？應該延長緩慢期還是縮短緩慢期？4、試述微生物在對數(shù)生長期、穩(wěn)定期和內(nèi)源呼吸期與廢水處理效果的關系。習題2、簡述細菌間歇培養(yǎng)曲線四個時期的主要特點及形成原因，并1275、試述細菌質(zhì)粒的特性，并舉例說明其在環(huán)境工程中的具體應用。6、簡述蛋白質(zhì)合成過程三種RNA的功能。

7、基因重組有幾種形式，各有什么特點？8、舉例說明細菌的變異在環(huán)境工程中的應用。9、污泥的馴化過程主要包括哪些方面？馴化時要注意的問題是什么？三、思考題1、怎樣利用細菌的變異來定向進行工業(yè)廢水的生物處理？或怎樣進行活性污泥的馴化工作？

習題5、試述細菌質(zhì)粒的特性，并舉例說明其在環(huán)境工程中的具體應128第七章微生物的生長和遺傳變異主要教學內(nèi)容：第一節(jié)微生物的生長及其特性第二節(jié)微生物的遺傳第三節(jié)微生物的變異第四節(jié)遺傳工程第五節(jié)微生物的馴化與保藏第七章微生物的生長和遺傳變異主要教學內(nèi)容：129教學目的要求：掌握:1、微生物生長的常用測定方法。2、微生物間歇培養(yǎng)時的生長曲線。3、微生物年齡段的劃分及決定微生物生長處于哪一個階段或時期的主要因素。4、微生物的世代時間及世代時間的測定時期。第一節(jié)微生物的生長及其特性教學目的要求：第一節(jié)微生物的生長及其特性1305、微生物生長階段（或時期）與污水生物處理效果的關系及穩(wěn)定期在廢水處理過程中的具體應用。6、生物膜的定義。7、生物膜的生長特性。第一節(jié)微生物的生長及其特性5、微生物生長階段（或時期）與污水生物處理效果的關系及穩(wěn)定期131一、生長與繁殖的基本概念微生物體積小，相對面積較大，物質(zhì)吸收快，轉(zhuǎn)化快。微生物（如細菌）的生長與繁殖迅速，適應性強。（一）、微生物的生長微生物的生長——指微生物在適宜的環(huán)境條件下，不斷地吸收營養(yǎng)物質(zhì)，并按照自已的代謝方式進行代謝活動，如果同化作用大于異化作用，則細胞質(zhì)量不斷增加，體積得以增大，表現(xiàn)在細胞自身就是體積或重量的不斷增加，這種現(xiàn)象叫生長。第一節(jié)微生物的生長及其特性一、生長與繁殖的基本概念第一節(jié)微生物的生長及其特性132（二）、微生物的繁殖微生物的繁殖——微生物生長到一定階段，便分裂成子細胞（細菌主要是以二分裂的方式），子細胞重復以上過程，這就是繁殖。微生物繁殖很快，多數(shù)在20~30min繁殖一代（大腸桿菌37℃，18min；硝化細菌，8~24小時；只有少數(shù)可以長達幾十小時，甚至幾天。）（三）、微生物生長指標的確定微生物生長量法；微生物計數(shù)法。第一節(jié)微生物的生長及其特性（二）、微生物的繁殖第一節(jié)微生物的生長及其特性133二、微生物生長的測定方法微生物生長的測定方法主要有計數(shù)法、測生長量法、其它生理生化指標法。為什么要測定微生物的生長？原因：評價特定廢水處理時污泥馴化效果的好壞；評價特定細菌培養(yǎng)條件是否合適；評價水處理構(gòu)筑物（如曝氣池）是否正常運轉(zhuǎn)等。第一節(jié)微生物的生長及其特性二、微生物生長的測定方法第一節(jié)微生物的生長及其特性134（一）、計數(shù)法計數(shù)法有顯微鏡直接計數(shù)法、熒光染色計數(shù)法、活菌計數(shù)法、特定微生物計數(shù)法等。目前普遍采用的是顯微鏡直接計數(shù)法、活菌計數(shù)法。1、顯微鏡直接計數(shù)法顯微鏡直接計數(shù)法是常用的微生物生長測定方法，特點是測定過程迅速，但不能確定微生物的死活。（微生物的死活不分）第一節(jié)微生物的生長及其特性（一）、計數(shù)法第一節(jié)微生物的生長及其特性135顯微鏡直接計數(shù)法有涂片染色法、計數(shù)器測定法、比例計數(shù)法等，目前普遍采用的是計數(shù)器測定法。第一節(jié)微生物的生長及其特性顯微鏡直接計數(shù)法有涂片染色法、計數(shù)器測定法、比例計數(shù)法等，目136*（1）、計數(shù)器測定法計數(shù)器測定法采用特殊的微生物或血球計數(shù)板（器）進行測定。操作過程是取一定體積的待測樣品放于計數(shù)器的測定小室與蓋玻片之間，在顯微鏡的高倍鏡下直接計數(shù)。由于測定小室的體積是已知的，因此根據(jù)得到的計數(shù)值就可以計算出微生物或細菌的數(shù)量。血球計數(shù)板上的計數(shù)室體積為0.1mm3，通過簡單的數(shù)學換算可以計算出細菌或微生物的含量。(個/mL)。計數(shù)器構(gòu)造見下圖。第一節(jié)微生物的生長及其特性*（1）、計數(shù)器測定法第一節(jié)微生物的生長及其特性137圖7-1血球計數(shù)板示意圖槽槽槽槽第一節(jié)微生物的生長及其特性記數(shù)室內(nèi)微生物或細菌的分布見下圖。圖7-1血球計數(shù)板示意圖槽槽槽槽第一節(jié)微生物的生長及其138圖7-2記數(shù)室內(nèi)微生物或細菌的分布第一節(jié)微生物的生長及其特性圖7-2記數(shù)室內(nèi)微生物或細菌的分布第一節(jié)微生物的生長1392、活菌計數(shù)法特點：不含死的細菌細胞，但測定所需的時間較長。活菌計數(shù)法有平板計數(shù)法、液體計數(shù)法、薄膜計數(shù)法。其中以平板計數(shù)法最為常用。第一節(jié)微生物的生長及其特性2、活菌計數(shù)法第一節(jié)微生物的生長及其特性140*（1）、平板計數(shù)法將樣品作一系列10倍梯度稀釋,然后將相應稀釋度的樣品（如1mL，平行做2~3次）涂布到平板中，或與已經(jīng)融化好的固體培養(yǎng)基混合、搖勻、凝固。將待培養(yǎng)的平板倒置于培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，一定時間后觀察并計數(shù)生長的微生物的菌落數(shù)，最終根據(jù)微生物的菌落數(shù)、取樣量、稀釋度并經(jīng)過簡單的換算得出樣品微生物的濃度。平板計數(shù)法具體做法見下圖。第一節(jié)微生物的生長及其特性*（1）、平板計數(shù)法第一節(jié)微生物的生長及其特性141圖7-3平板計數(shù)法具體做法9ml無菌水第一節(jié)微生物的生長及其特性圖7-3平板計數(shù)法具體做法9ml無菌水第一節(jié)微生物142圖7-4皿底皿蓋第一節(jié)微生物的生長及其特性圖7-4皿底皿蓋第一節(jié)微生物的生長及其特性143第一節(jié)微生物的生長及其特性7-5細菌固體培養(yǎng)基上的典型群體特征第一節(jié)微生物的生長及其特性7-5細菌固體培養(yǎng)基上的典144平板計數(shù)法的主要注意事項：一般取菌落數(shù)在30~300個的平板進行計數(shù)。過多或過少均不采用。原因：菌落數(shù)太多，計數(shù)費時費力；菌落數(shù)太少，計數(shù)誤差太大。培養(yǎng)皿倒置于培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。原因：為了防止培養(yǎng)基內(nèi)水分蒸發(fā)到皿蓋上而使培養(yǎng)基變干，影響微生物的培養(yǎng)。限用于能夠在培養(yǎng)基上形成菌落的微生物。第一節(jié)微生物的生長及其特性平板計數(shù)法的主要注意事項：第一節(jié)微生物的生長及其特性145稀釋度菌液（mL)菌落數(shù)細菌濃度(個/mL)10-41142.044×104或4.4×105246.0平均44.0平板計數(shù)法試驗實例第一節(jié)微生物的生長及其特性表7-1稀釋度菌液（mL)菌落數(shù)細菌濃度(個/mL)142.044×146（2）、液體計數(shù)法（如三管法或五管法）液體計數(shù)法主要用于不能在平板培養(yǎng)基上形成菌落的微生物。具體做法是：將待測樣品作10倍梯度稀釋，取相應稀釋度的樣品（1mL）分別接種到3管或5管一組的數(shù)組液體培養(yǎng)基中，培養(yǎng)一定時間后，觀察各管及各組中細菌是否生長，記錄結(jié)果，根據(jù)讀數(shù)規(guī)則，查已專門處理好的最可能數(shù)表，得出細菌的最終含量。第一節(jié)微生物的生長及其特性（2）、液體計數(shù)法（如三管法或五管法）第一節(jié)微生物的生長147試驗結(jié)果舉例根據(jù)試驗結(jié)果及讀數(shù)規(guī)則，查表得出微生物或細菌的含量。第一節(jié)微生物的生長及其特性試驗結(jié)果舉例根據(jù)試驗結(jié)果及讀數(shù)規(guī)則，查表得出微生物或細菌的含148（3）、薄膜計數(shù)法對于某些細菌含量較低的測定樣品（如空氣或飲用水），可以采用薄膜計數(shù)法。該方法是將一定體積的待測樣品通過帶有許多小孔但又不讓細菌流出的微孔濾膜，借助膜的作用將微生物截留，再將膜（有細菌的一面向上）放于固體培養(yǎng)基表面培養(yǎng)，然后類似平板計數(shù)法計算結(jié)果。第一節(jié)微生物的生長及其特性（3）、薄膜計數(shù)法第一節(jié)微生物的生長及其特性149圖7-6濾器裝置第一節(jié)微生物的生長及其特性上述活菌計數(shù)法所用的樣品必須成分散的懸浮狀態(tài)，否則要強化分散。圖7-6濾器裝置第一節(jié)微生物的生長及其特性上述活菌計150（二）、測生長量法測生長量法有測重量法、光密度法、測元素法、測其它生理生化指標法法等。目前普遍采用的是測重量法、光密度法、測其它生理生化指標法。*1、重量法（測定細胞干重）過程：取經(jīng)過培養(yǎng)一段時間的待測微生物樣品，用離心機離心后收集生長后的微生物細胞，或用濾紙、濾膜過濾截取生長后的微生物細胞，然后在105~110℃下進行干燥（恒重），稱取干燥后的重量，以此代表微生物生長量的多少。第一節(jié)微生物的生長及其特性（二）、測生長量法第一節(jié)微生物的生長及其特性151活性污泥水處理構(gòu)筑物內(nèi)微生物生長量通常用這種細胞干重測定法。活性污泥法中微生物的生長量指標是混合液懸浮固體濃度MLSS或混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度（MLVSS）。測定MLSS具體做法1：取一定體積的待測活性污泥樣品，放于蒸發(fā)皿中干燥，然后稱重。（恒重）測定MLSS具體做法2：取一定體積的待測活性污泥樣品（一般用量筒量取100mL），經(jīng)過濾→干燥（105~110℃左右）→稱重。（恒重）第一節(jié)微生物的生長及其特性活性污泥水處理構(gòu)筑物內(nèi)微生物生長量通常用這種細胞干重測定法。152MLSS不僅包括細菌或微生物，還包括無機顆粒等。因此MLVSS能更精確地表示細菌或微生物的生長量。MLVSS測定過程是：將已測得干重的污泥樣品，放于馬福爐內(nèi)550℃下灼燒2h，微生物中含有的各種有機物就被分解成為CO2和H2O并蒸發(fā)掉。因此燒掉的部分就是揮發(fā)性懸浮固體重量。實際水處理中，MLSS用的較多（原因：測定方便、迅速）。第一節(jié)微生物的生長及其特性MLSS不僅包括細菌或微生物，還包括無機顆粒等。因此MLVS153*2、光密度法（比濁計數(shù)法）光密度法是測定懸浮細胞的快速方法。原理是：溶液的吸光度與溶液的混濁度即微生物懸浮細胞濃度正比。根據(jù)懸浮溶液的吸光度，查已經(jīng)繪制好的標準曲線，（吸光度與微生物濃度的關系曲線），可以得到溶液中微生物的濃度。第一節(jié)微生物的生長及其特性*2、光密度法（比濁計數(shù)法）第一節(jié)微生物的生長及其特性154*3、其它生理生化指標法微生物生長過程中，要吸收和消耗一些物質(zhì)，同時產(chǎn)生和分泌另外一些物質(zhì)。通過測定這些物質(zhì)的變化，可以間接表示或估計微生物的生長情況。如測定待測樣品中營養(yǎng)物質(zhì)（COD）的消耗，溶解氧的消耗，有機酸的產(chǎn)生，H2和CH4的產(chǎn)生（厭氧微生物的生長及活性測定）。第一節(jié)微生物的生長及其特性*3、其它生理生化指標法第一節(jié)微生物的生長及其特性155（三）、其它元素法（如測細胞含氮量、蛋白質(zhì)、DNA含量等）、熒光染色計數(shù)法等。以上測定法均需要按照實驗指導書進行。第一節(jié)微生物的生長及其特性（三）、其它第一節(jié)微生物的生長及其特性156三、微生物的生長特性（一）、間歇培養(yǎng)間歇培養(yǎng)的特點：營養(yǎng)物質(zhì)一次性投加。*1、間歇培養(yǎng)生長曲線間歇培養(yǎng)的方法：將少量微生物接種于一定量的液體培養(yǎng)基內(nèi)，在適宜的溫度下培養(yǎng)，在培養(yǎng)過程中不加入也不取出培養(yǎng)基和微生物。微生物間歇培養(yǎng)模式見下圖。第一節(jié)微生物的生長及其特性三、微生物的生長特性第一節(jié)微生物的生長及其特性157圖7-7微生物間歇培養(yǎng)模式菌種和液體培養(yǎng)基一次性加入。第一節(jié)微生物的生長及其特性圖7-7微生物間歇培養(yǎng)模式菌種和液體培養(yǎng)基一次性加入。第158間歇培養(yǎng)生長曲線的測定：在間歇培養(yǎng)過程中定時取樣測定活微生物數(shù)目或重量的變化，以活微生物個數(shù)或微生物重量為縱坐標，培養(yǎng)時間為橫坐標，即可繪制出一曲線，此曲線稱為微生物的生長曲線。微生物的生長曲線分為：按活微生物重量繪制和按微生物數(shù)目的對數(shù)繪制兩種。按活微生物重量繪制的曲線見下圖。第一節(jié)微生物的生長及其特性間歇培養(yǎng)生長曲線的測定：在間歇培養(yǎng)過程中定時取樣測定活微生物159圖7-8微生物生長曲線（按活微生物重量繪制）第一節(jié)微生物的生長及其特性圖7-8微生物生長曲線（按活微生物重量繪制）第一節(jié)微160曲線特點：將微生物或細菌的生長分為3個階段：生長率上升階段，生長率下降階段，內(nèi)源呼吸階段。生長率上升階段：上升階段初期，食料充足，微生物或細菌是在適應新的環(huán)境，一般不進行分裂，菌數(shù)不增加，但菌體逐漸增大，以后很快進入迅速繁殖的階段，到上升階段后期，生長率達到最高，此時分解培養(yǎng)基中有機物的速率也最高。（生長率上升階段，微生物數(shù)目的對數(shù)同培養(yǎng)時間呈直線關系，所以生長率上升階段又稱為對數(shù)生長階段。）第一節(jié)微生物的生長及其特性曲線特點：將微生物或細菌的生長分為3個階段：生長率上升階段，161生長率下降階段：經(jīng)過一定時間后，由于食料減少和對微生物有毒代謝產(chǎn)物的積累，環(huán)境逐漸不利于微生物的生長，微生物生長繁殖速度逐漸下降，進入生長率下降階段。（用于廢水處理時菌體聚集效果好，活性污泥絮體能較好地形成，二沉池中容易沉淀，出水效果好。）內(nèi)源呼吸階段：培養(yǎng)基中的食料已經(jīng)很少，菌體內(nèi)貯藏的物質(zhì)，甚至體內(nèi)的酶被都被當作營養(yǎng)物質(zhì)來利用，此時微生物新合成的細胞質(zhì)不足以因內(nèi)源呼吸而耗去的細胞質(zhì)，因此，微生物重量逐漸減少（因微生物死亡和內(nèi)源呼吸）。第一節(jié)微生物的生長及其特性生長率下降階段：經(jīng)過一定時間后，由于食料減少和對微生物有毒代162*微生物年齡段的劃分：上述3個階段中，生長率上升階段是微生物或細菌的年輕階段，生長繁殖快、動能大；生長率下降階段是微生物或細菌的中年階段，生長活躍性、繁殖速度、動能均小于年輕階段；內(nèi)源呼吸階段是微生物或細菌的衰老階段，死亡速度大于繁殖速度，生長不活躍，動能小。第一節(jié)微生物的生長及其特性*微生物年齡段的劃分：上述3個階段中，生長率上升階段是微生物163細菌的年齡表征法與人的不同，是用其群體特征來表征。按微生物數(shù)目的對數(shù)繪制的生長曲線見下圖。第一節(jié)微生物的生長及其特性第一節(jié)微生物的生長及其特性164圖7-9微生物生長曲線（按微生物數(shù)目的對數(shù)繪制）

第一節(jié)微生物的生長及其特性圖3-8把曲線分為四個時期，即：緩慢增長期、對數(shù)增長期、穩(wěn)定增長期、衰老期。與重量生長曲線的對應關系如下：

圖7-9微生物生長曲線（按微生物數(shù)目的對數(shù)繪制）第一節(jié)165緩慢增長期對數(shù)增長期穩(wěn)定增長期衰老期生長率上升階段生長率下降階段內(nèi)源呼吸階段生長率上升階段初期第一節(jié)微生物的生長及其特性生長率上升階段生長率下降階段內(nèi)源呼吸階段生長率上升階段初期第166生長曲線上每一時期的主要特點：緩慢期:生長率上升階段初期,微生物不繁殖，數(shù)目不增加，但菌體體積增長很快，其后期只有個別菌體繁殖。對數(shù)期：微生物繁殖速度迅速增加。穩(wěn)定期：食料減少供不應求和細菌有毒代謝產(chǎn)物的積累，微生物生長繁殖速度逐漸下降，同時菌體死亡數(shù)目逐漸上升，最后達到新增加的微生物數(shù)與死亡數(shù)基本相等，活菌數(shù)保持相對平衡并處于最大值。第一節(jié)微生物的生長及其特性生長曲線上每一時期的主要特點：第一節(jié)微生物的生長及其特性167衰老期（內(nèi)源呼吸階段）：微生物或細菌死亡速度大大增加，超過其繁殖速度，只有少數(shù)菌體進行繁殖，微生物進行內(nèi)源呼吸，，所以活微生物曲線顯著下降。*決定微生物生長處于哪一個階段或時期的主要因素是：微生物周圍營養(yǎng)物質(zhì)的多少，即食料/微生物——F/M，如下圖。第一節(jié)微生物的生長及其特性衰老期（內(nèi)源呼吸階段）：微生物或細菌死亡速度大大增加，超過其168圖7-10（沉降性能好）第一節(jié)微生物的生長及其特性圖7-10（沉降性能好）第一節(jié)微生物的生長及其特性169曝氣池中活性污泥混合液的絮凝沉降性能可用污泥沉降比SV、污泥沉降指數(shù)SVI來評價。污泥沉降比SV——是指曝氣池混合液在100mL量筒中沉淀30min，污泥體積與原混合液體積之比，用百分數(shù)表示。一般生活污水和城市污水的SV為15%~30%。第一節(jié)微生物的生長及其特性曝氣池中活性污泥混合液的絮凝沉降性能可用污泥沉降比SV、污泥170t=0mint=30min水第一節(jié)微生物的生長及其特性圖7-11污泥沉降比SV測定示意圖t=0mint=30min水第一節(jié)微生物的生長及其特性圖171*2、微生物的世代時間（以對數(shù)期為準）微生物的世代時間——指微生物繁殖一代所需的時間?；蛭⑸飩€體數(shù)目增加一倍的時間?；蛭⑸锛毎麅纱畏至阎g的時間間隔。*細菌的世代時間測定計算如下：P124第一節(jié)微生物的生長及其特性*2、微生物的世代時間（以對數(shù)期為準）第一節(jié)微生物的生長172第七章微生物的生長和遺傳變異課件講義173微生物繁殖的一般規(guī)律是：好氧菌比厭氧菌的世代時間短；單細胞比多細胞的世代時間短；原核微生物比真核微生物的世代時間短。第一節(jié)微生物的生長及其特性微生物繁殖的一般規(guī)律是：好氧菌比厭氧菌的世代時間短；單細胞比174*3、微生物生長階段與污水生物處理微生物生長階段（或時期）與污水處理處理效果的關系對數(shù)期（生長率上升階段）：在廢水處理過程中，如果維持微生物在對數(shù)期，此時微生物繁殖很快，活力很強，代謝速率高，處理廢水的能力較高；但對數(shù)期微生物活力強大不易凝聚和沉淀，且對數(shù)期要求廢水中有機物的濃度較高，則相對處理過的水中有機物濃度必將較高，所以利用此階段進行污水的生化學處理難于得到較好的出水。第一節(jié)微生物的生長及其特性*3、微生物生長階段與污水生物處理第一節(jié)微生物的生長及其175穩(wěn)定期：穩(wěn)定期的微生物或污泥代謝活性和凝聚沉降性能均較好，在二沉池中泥水分離效果好，出水水質(zhì)好。因此，處理效果好的活性污泥法構(gòu)筑物中普遍運行在這一范圍（即利用穩(wěn)定期的微生物）。穩(wěn)定期應用舉例：水處理構(gòu)筑物是連續(xù)進水和出水，完全混合活性污泥法水處理構(gòu)筑物是利用穩(wěn)定期的微生物。第一節(jié)微生物的生長及其特性穩(wěn)定期：穩(wěn)定期的微生物或污泥代謝活性和凝聚沉降性能均較好，在176進水回流污泥菌膠團或活性污泥（微生物群體）生化處理后曝氣池剩余污泥出水二沉池圖7-12好氧活性污泥法處理廢水第一節(jié)微生物的生長及其特性進水回流污泥菌膠團或活性污泥（微生物群體）生化處理后曝氣池剩177圖7-13圖7-13178衰老期（內(nèi)源呼吸期）：處于衰老期的微生物代謝速率低，動能小，容易凝聚沉降，但水中有細小的泥花（死亡的細菌所致），水處理指標比穩(wěn)定期差。衰老期只出現(xiàn)在某些特殊水處理的場合，如延時曝氣和污泥消化。延時曝氣活性污泥法利用內(nèi)源呼吸期的微生物是因為此工藝可以不排泥或少排泥，主要用于不宜采用污泥處理技術的小城鎮(zhèn)的廢水處理。第一節(jié)微生物的生長及其特性衰老期（內(nèi)源呼吸期）：處于衰老期的微生物代謝速率低，動能小，179圖3-11圖3-11圖7-14高負荷活性污泥法（沉降性能好）第一節(jié)微生物的生長及其特性圖3-11圖3-11圖7-14高負荷活性污泥法（沉降性能好）180特殊情況緩慢期可出現(xiàn)在下列情況：水處理系統(tǒng)投產(chǎn)前，污泥的培養(yǎng)或馴化（活性污泥被接種到與原來生長條件不同的廢水中，營養(yǎng)類型發(fā)生改變，污泥需培養(yǎng)或馴化）；污水處理廠因故中斷運行后再運行。應采取措施縮短緩慢期，如利用對數(shù)生長期代謝旺盛的污泥接種、增加接種量、利用相同類型反應器的污泥接種等。第一節(jié)微生物的生長及其特性特殊情況第一節(jié)微生物的生長及其特性181對數(shù)期可出現(xiàn)在下列情況：進水有機物濃度突然增高，污泥回流量不變時。此時，應該調(diào)整工藝。如增加污泥回流量，同時增加曝氣量。衰老期可出現(xiàn)在下列情況：進水BOD突然減少，污泥回流不變時。此時需調(diào)整工藝。如減少污泥回流，同時減少曝氣量。第一節(jié)微生物的生長及其特性對數(shù)期可出現(xiàn)在下列情況：進水有機物濃度突然增高，污泥回流量不182四、微生物膜的生長特性微生物膜存在于生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤等附著型反應器系統(tǒng)中。（一）、微生物膜的定義和成分*生物膜——是一種不可逆的黏附于固體表面的，被微生物胞外多聚物包裹的有組織的微生物群體。成分：生物膜中有水（分含量可高達97%）、微生物、多聚糖、吸附的營養(yǎng)物質(zhì)、微生物代謝產(chǎn)物和裂解產(chǎn)物等。第一節(jié)微生物的生長及其特性四、微生物膜的生長特性第一節(jié)微生物的生長及其特性183（二）、生物膜的生長特性*生物膜的形成主要包括三個階段。見下圖。第一節(jié)微生物的生長及其特性圖7-15生物膜形成的三個階段示意圖（二）、生物膜的生長特性第一節(jié)微生物的生長及其特性圖7-184教學目的要求：掌握:1、微生物遺傳性的概念及遺傳的物質(zhì)基礎。2、微生物質(zhì)粒的概念及其特性、在環(huán)境工程中的應用舉例。第二節(jié)微生物的遺傳教學目的要求：第二節(jié)微生物的遺傳185微生物或細菌同其它生物一樣，有其固有的遺傳性。*微生物的遺傳性——是指在一定的環(huán)境條件下，微生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、代謝、繁殖和對異物的敏感等性狀相對穩(wěn)定，并能代代相傳，子代與親代之間表現(xiàn)出相似性的現(xiàn)象。例如：第二節(jié)微生物的遺傳微生物或細菌同其它生物一樣，有其固有的遺傳性。第二節(jié)微生186大腸桿菌是短桿菌，生活條件要求pH7.2，溫度37℃，在糖類物質(zhì)存在的條件下產(chǎn)酸、產(chǎn)氣。大腸桿菌的親代能將這些特性傳給子代，這就是大腸桿菌的遺傳性。降解廢水中六價鉻的細菌等。微生物的保守遺傳性的規(guī)律是：老齡菌比幼齡菌大。營養(yǎng)和外界條件的劇烈變化將導致遺傳性不適應而引起死亡，緩慢變化可導致變異，即誘變。第二節(jié)微生物的遺傳大腸桿菌是短桿菌，生活條件要求pH7.2，溫度37℃，在糖187一、遺傳的物質(zhì)基礎及其存在形式(一)、遺傳的物質(zhì)