成人高考教育理論試題及答案下專升本課件

6.1微生物的生長繁殖一、微生物生長繁殖的概念生長（growth）：吸收營養(yǎng)物質(zhì)同化大于異化細(xì)胞不斷增長（重量、體積、大小）繁殖（reproduction）：個體數(shù)目增加生長是繁殖的基礎(chǔ)，繁殖則是生長的結(jié)果。從生長到繁殖這個量變到質(zhì)變的過程叫發(fā)育。一個微生物細(xì)胞合適的外界條件，吸收營養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)行代謝個體的生長原生質(zhì)的總量(重量、體積、大小)就不斷增加個體的繁殖如果各細(xì)胞組分是按恰當(dāng)?shù)谋壤鲩L時，則達(dá)到一定程度后就會發(fā)生繁殖，引起個體數(shù)目的增加群體內(nèi)各個個體的進(jìn)一步生長群體的生長多細(xì)胞微生物的生長只是細(xì)胞數(shù)目增加，不伴隨個體數(shù)目增加；如果細(xì)胞數(shù)目增加，個體數(shù)目也增加，則稱為多細(xì)胞微生物的繁殖6.1微生物的生長繁殖世代時間（G）細(xì)菌兩次細(xì)胞分裂之間的時間，稱為世代時間。指數(shù)生長：Nx＝N0·2n式中：Nx、N0為時間tx和t0時的細(xì)胞數(shù)，n為世代數(shù)世代時間會隨著環(huán)境條件發(fā)生改變，環(huán)境工程中需要選取世代時間短的菌種，或縮短世代時間，以提高處理效率。個體生長個體繁殖群體生長群體生長＝個體生長＋個體繁殖6.1微生物的生長繁殖二、研究微生物生長的方法除了特定的目的以外，在微生物的研究和應(yīng)用中，只有群體的生長才有意義

。培養(yǎng)方法：分批培養(yǎng)（batchculture）連續(xù)培養(yǎng)（continuousculture）6.1微生物的生長繁殖（一）分批培養(yǎng)batchculture分批培養(yǎng)：將一定量的微生物接種在一個封閉的、盛有一定量液體培養(yǎng)基的容器內(nèi)，保持一定的溫度、pH和溶解氧量，微生物在其中生長繁殖。應(yīng)用：生理特性研究、生物發(fā)酵和生物治污。將少量微生物一次接種于一定容積的培養(yǎng)基中生長培養(yǎng)，最后一次收獲。

靜止期

衰亡期

細(xì)菌數(shù)目的對數(shù)值

0時間t細(xì)菌的數(shù)量很大，都是10的n次方，取對數(shù)作圖時方便總菌數(shù)活菌數(shù)

停

滯

期對數(shù)期0+_6.1微生物的生長繁殖典型生長曲線（growthcurve）：定量描述液體培養(yǎng)基中微生物群體生長規(guī)律的實(shí)驗(yàn)曲線6.1微生物的生長繁殖1、停滯期（遲滯期或適應(yīng)期）為什么會出現(xiàn)停滯期？細(xì)菌

數(shù)

停滯期目

的

對

數(shù)

值0時間t缺乏分解或催化有關(guān)底物的酶或輔酶缺乏充足的中間代謝物特征：生長速率為零，不立即進(jìn)行細(xì)胞分裂、增殖，數(shù)量不變甚至減少細(xì)胞內(nèi)RNA含量高，原生質(zhì)呈嗜堿性代謝活躍，個體體積、重量增高細(xì)胞形態(tài)變大或增長對外界不良環(huán)境敏感6.1微生物的生長繁殖停滯期（遲滯期或適應(yīng)期）影響停滯期長短的因素：菌種：遺傳特性繁殖速度較快的菌種的延遲期一般較短；接種量：接種量大，停滯期短。接種群體菌齡：接種對數(shù)期的細(xì)菌，停滯期大大縮短。靜止期或衰亡期基本耗盡各種輔酶或其它細(xì)胞成分，代謝產(chǎn)物積累中毒，而使停滯期延長。營養(yǎng)：從富集培養(yǎng)基轉(zhuǎn)移到貧乏培養(yǎng)基中也出現(xiàn)停滯期。（盡量保持接種前后所處的培養(yǎng)介質(zhì)和條件一致）。6.1微生物的生長繁殖停滯期（遲滯期或適應(yīng)期）在實(shí)際工作中如接種菌種以啟動新的水處理設(shè)施，投加新鮮污泥時，接種的細(xì)菌不習(xí)慣于新環(huán)境，會出現(xiàn)或長或短的遲緩期，遲緩期的出現(xiàn)會增加操作時間，降低工作效率。采用處于高效菌群對數(shù)期的菌種、增大接種量、盡量保持接種前后所處的培養(yǎng)介質(zhì)和條件一致等方法來縮短或消除停滯期。6.1微生物的生長繁殖2、對數(shù)期細(xì)菌

數(shù)

目

的

對

對

數(shù)

數(shù)

期值0時間t特征：生長速率常數(shù)最大，代時最短酶系活躍，代謝旺盛對不良環(huán)境的抵抗力強(qiáng)群體中細(xì)胞的化學(xué)組分及形態(tài)、生理特性都比較一致指數(shù)生長：Nx＝N0·2n6.1微生物的生長繁殖對數(shù)期細(xì)菌代時G計算指數(shù)生長：Nx＝N0·2n6.1微生物的生長繁殖3、靜止期特征：生生率＝死亡率活菌數(shù)達(dá)最高，且保持相對穩(wěn)定開始積累貯存物質(zhì)（PHB、異染粒、糖原、淀粉粒、脂肪粒等）細(xì)菌

數(shù)

目

的

靜止期對

數(shù)

值0t時間原因：營養(yǎng)物尤其是生長限制因子的耗盡營養(yǎng)物比例失調(diào)有害代謝產(chǎn)物累積pH、氧化還原電位等物理化學(xué)條件變化6.1微生物的生長繁殖4、衰亡期特征：生生率＜死亡率活菌數(shù)減少細(xì)胞出現(xiàn)多形態(tài)、畸形或衰退型原因：內(nèi)源呼吸，即自溶有毒代謝產(chǎn)物大量積累細(xì)菌

數(shù)

目

的

衰亡期對

數(shù)

值0t時間什么時期菌體代謝產(chǎn)物最多什么時期細(xì)菌細(xì)胞代謝活性最強(qiáng)什么時候細(xì)菌細(xì)胞總數(shù)最多什么時期細(xì)菌細(xì)胞生長速度最快什么時期世代時間短而穩(wěn)定對數(shù)生長期靜止期（最高生長量）靜止期（最高生長量）對數(shù)生長期對數(shù)生長期小結(jié)6.1微生物的生長繁殖（二）連續(xù)培養(yǎng)continuousculture連續(xù)培養(yǎng)又稱開放培養(yǎng)，具體地說，當(dāng)微生物以分批培養(yǎng)的方式培養(yǎng)到指數(shù)期的后期時，一方面以一定速度連續(xù)流入新鮮培養(yǎng)基和通入無菌空氣；另一方面，利用溢流的方式，以同樣的流速不斷流出培養(yǎng)物。容器內(nèi)的培養(yǎng)物就可達(dá)到動態(tài)平衡，其中的微生物可長期保持在指數(shù)期的平衡生長狀態(tài)和恒定的生長速率上，于是形成了連續(xù)生長。6.1微生物的生長繁殖恒濁連續(xù)培養(yǎng)光電池光源流速控制閥出水反饋控制恒濁——培養(yǎng)基濁度恒定（實(shí)質(zhì)是細(xì)菌數(shù)量恒定）--不斷調(diào)節(jié)流速使培養(yǎng)液濁度保持恒定。

發(fā)酵生產(chǎn)較多（收獲大量菌體和代謝產(chǎn)物），生物治污很少應(yīng)用6.1微生物的生長繁殖恒化連續(xù)培養(yǎng)

恒化——維持進(jìn)水中的營養(yǎng)成分恒定--恒定流速，及時補(bǔ)充營養(yǎng)，營養(yǎng)物濃度基本恒定，從而保持恒定生長速率。又稱恒組成連續(xù)培養(yǎng)。培養(yǎng)基成分中，必須將某種必需的營養(yǎng)物控制在較低的濃度，以作為限制性因子，而其它營養(yǎng)物過量。常用的有氨、氨基酸、葡萄糖、生長因子、無機(jī)鹽等。

應(yīng)用：環(huán)境工程、生物工程、實(shí)驗(yàn)室研究（細(xì)菌生理特性研究、細(xì)菌的快速篩選研究等）流速控制閥出水不同點(diǎn)：分批培養(yǎng)：經(jīng)歷四個時期連續(xù)培養(yǎng)：理論上，對數(shù)生長期分批培養(yǎng)與連續(xù)培養(yǎng)特征的比較6.1微生物的生長繁殖恒化連續(xù)培養(yǎng)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）除了SBR法外，其余的污廢水生物處理一般均采用恒化連續(xù)培養(yǎng)。6.1微生物的生長繁殖三、細(xì)菌生長曲線在污水微生物處理中的應(yīng)用不同的生物反應(yīng)器，乃至同一反應(yīng)器的不同位置，細(xì)菌的生長狀態(tài)可能不同！根據(jù)廢水的水質(zhì)情況，可利用不同生長階段的微生物處理廢水。細(xì)菌生長曲線在污水處理中的應(yīng)用

在廢水處理中，不同系統(tǒng)狀態(tài)可用不同生長階段的微生物：用初期培養(yǎng)的活性污泥處理廢水時，宜接種對數(shù)期微生物；在常規(guī)活性污泥法和生物膜法的處理運(yùn)行中，宜接入穩(wěn)定期微生物；用高負(fù)荷活性污泥法處理廢水時，宜用對數(shù)期和穩(wěn)定期微生物；對于有機(jī)物含量低、BOD5/COD<0.3、可生化性差的廢水，可用衰亡期微生物處理；對間歇排放的低濃度有機(jī)廢水可采用含衰亡期微生物的間歇曝氣法進(jìn)行生物處理。連續(xù)生物處理中的細(xì)菌狀態(tài)表

細(xì)菌的生長階段應(yīng)用舉例特點(diǎn)遲緩期無連續(xù)化穩(wěn)定操作中沒有這一階段對數(shù)生長期高負(fù)荷活性污泥法(大部分區(qū)域)穩(wěn)定期生物膜法常規(guī)活性污泥法

(大部分區(qū)域)生長繁殖快，代謝活力強(qiáng)，能大量去除廢水中有機(jī)物。（缺點(diǎn)是細(xì)菌表面的粘液層和莢膜尚未形成，運(yùn)動很活躍，不易自行凝聚成菌膠團(tuán)，沉淀性能差，致使出水水質(zhì)有機(jī)物濃度相對較高）衰老期低濃度污水延時曝氣法污泥的厭氧消化營養(yǎng)物濃度過低，難以滿足其他階段細(xì)菌的生長需要雖然比對數(shù)生長期的差，但仍有相當(dāng)?shù)拇x活力，細(xì)菌體內(nèi)積累了大量貯存物，如異染粒、聚β—羥基丁酸等，體表的粘液層和莢膜強(qiáng)化了細(xì)菌的生物吸附能力，自我絮凝、聚合能力強(qiáng)，在二沉池中泥水分離效果好，出水水質(zhì)好。1:0.4~0.8BOD.d-

細(xì)菌與降解BOD重量比1:0.4以下什么是細(xì)菌的生長曲線？細(xì)菌的生長繁殖分為哪幾個時期？常規(guī)的活性污泥法利用的是細(xì)菌生長曲線的哪一時期？為什么？

進(jìn)水對數(shù)期衰老期平推流式活性污泥法穩(wěn)定期占優(yōu)勢6.1微生物的生長繁殖四、微生物生長量的測定方法測定不同種類、不同生長狀態(tài)微生物的生長情況，需要選用不同的指標(biāo)。通常對單細(xì)胞微生物來說，既可測定細(xì)胞數(shù)目，又可測定生長量；而對多細(xì)胞(尤其是絲狀真菌)，則常以菌絲生長的長度等作為生長指標(biāo)。測定微生物生長的方法多種多樣，在實(shí)際工作中，可根據(jù)研究對象或要解決的問題加以選擇。測定微生物總數(shù)測定活細(xì)菌數(shù)計算生長量6.1微生物的生長繁殖（一）測定微生物總數(shù)計數(shù)器直接計數(shù)染色涂片計數(shù)比例計數(shù)比濁計數(shù)法借助顯微鏡直接觀察測定——優(yōu)點(diǎn)：快速——缺點(diǎn)：不能區(qū)分細(xì)菌死活1、計數(shù)器(血球計數(shù)板）測定法0.052cm2×250.1ml菌液提問：數(shù)了125個小格中有90個細(xì)菌，樣品中的細(xì)菌濃度是多少？(90個÷125)*400/0.1ml=2880個/ml適用范圍：測定個體較大的細(xì)菌或原生動物細(xì)菌個體若太小、過多，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)125個小格），折算樣品細(xì)菌濃度；

2、涂片染色法視野菌液(ml)＝(0.01ml

／1cm2)*視野面積(cm2)3、比例計數(shù)法比例——樣品菌液與等體積的血液混合，觀測二者比例紅血球數(shù)已知(男性400~500萬個／ml，女性350~450萬個／ml)，平均400萬個/ml細(xì)菌紅血球濁度——細(xì)菌懸浮液的濁度細(xì)菌不完全透光，一定范圍內(nèi)細(xì)菌溶液的混濁度與細(xì)菌數(shù)量成正比4、比濁計數(shù)法制標(biāo)準(zhǔn)曲線細(xì)菌數(shù)量菌液濁度

（1）制標(biāo)準(zhǔn)曲線（OD~No）（2）測菌液濁度，查圖表得出細(xì)菌數(shù)量濁度儀或721分光光度儀6.1微生物的生長繁殖測定活細(xì)菌數(shù)

稀釋培養(yǎng)計數(shù)生長較慢的細(xì)菌過濾計數(shù)微孔濾膜過濾，將膜置于已倒好的平板上培養(yǎng)得到生長的菌落，計數(shù)。

菌落計數(shù)

10倍稀釋法稀釋成系列菌液，然后各取1mL置于無菌平皿中，培養(yǎng)，計數(shù)。（二）間接計數(shù)法(活菌計數(shù)法)稀釋液體計數(shù)法(參考W3-2課件）又稱MPN法（或最可能數(shù)法）MostProbableNumber例如測定SRB（硫酸鹽還原菌，厭氧）的數(shù)量提問：能用稀釋平板法計數(shù)嗎？為什么？一般不能，厭氧菌暴露在空氣中不能生長（除非厭氧培養(yǎng)箱）對這類菌可以利用它們生長時產(chǎn)生的硫化亞鐵黑色特征進(jìn)行深層隔氧液體培養(yǎng)，按MPN法進(jìn)行計數(shù)。無菌水稀釋平板計數(shù)法—固體培養(yǎng)法第一步：菌樣巧妙稀釋得到不同稀釋度（10-x）菌液菌樣被無菌水不同稀釋倍率后平板培養(yǎng)圖

10-2

10-3

10-4

10-5

各取1ml，均勻涂布于冷固體培養(yǎng)基平板上或與溫?zé)嵋簯B(tài)固體培養(yǎng)基混合冷卻。第三步：培養(yǎng)稀釋度過低，菌落密集無法計數(shù)可以計數(shù)，但數(shù)量過多，費(fèi)時費(fèi)力數(shù)量合適，統(tǒng)計計算，作為結(jié)果數(shù)量太少，誤差因素太大，不做計數(shù)第二步：接種平板每一個細(xì)菌會生成一個菌落一般計數(shù)平板的細(xì)菌生長菌落數(shù)以30~300個為宜。第四步：計數(shù)細(xì)菌數(shù)量=？細(xì)菌數(shù)量=數(shù)出的菌落數(shù)/稀釋度例如：10-5稀釋度時菌落數(shù)為125個細(xì)菌數(shù)量=125/10-5=1.25×107個/mL

平板計數(shù)法是采用最廣的一種活菌計數(shù)法如國標(biāo)法水中細(xì)菌總數(shù)的測定。注意：作空白及取平行樣（2～3組）均值減小誤差平均6.1微生物的生長繁殖（三）計算生長量微生物生長的測定也可以不測定細(xì)胞的數(shù)目，而代之以測定細(xì)胞的生長量以及與生長量相平行的生理指標(biāo)。此類方法適用于一切微生物。測細(xì)胞干重法將離心得到的細(xì)胞沉淀物置于100～105℃的烘箱中干燥過夜至恒重后稱重的方法稱為干重法。此法適用于菌體濃度較高的樣品，并要求除盡雜質(zhì)。細(xì)胞含氮量法一般微生物細(xì)胞的含氮量比較穩(wěn)定，一般為蛋白質(zhì)干重15％~16％，平均為16％。故可用凱氏定氮法等測其總氮量，DNA含量法同種細(xì)菌的DNA含量一致,可通過測定DNA的含量來表示細(xì)菌的生長量。精確性高。6.2微生物的生存因子微生物和環(huán)境有著密切的關(guān)系，環(huán)境因子影響微生物的生長繁殖，微生物的生長又反過來影響環(huán)境。環(huán)境適宜時，微生物能旺盛生長；環(huán)境改變，微生物的代謝也發(fā)生變化，輕則使生長受到抑制，重則引起死亡。目的：創(chuàng)造適宜環(huán)境，促進(jìn)有益微生物生長；應(yīng)用不利條件，控制微生物的不利影響或無用微生物的生長生存因子：生物生存所不可缺少的環(huán)境條件6.2微生物的生存因子一、溫度由于微生物的生命活動都是由一系列生物化學(xué)反應(yīng)組成的，而這些反應(yīng)受溫度影響又極其明顯，故溫度是影響微生物生長繁殖的最重要因素之一。最適溫度是生長繁殖最快的溫度。為什么會存在適宜溫度？酶的活性根據(jù)細(xì)菌適宜溫度的不同，可將細(xì)菌分為四大類，嗜冷菌、嗜中溫菌、嗜熱菌及嗜超熱菌。6.2微生物的生存因子6.2微生物的生存因子嗜熱菌和超嗜熱菌包括芽孢桿菌和嗜熱古菌。55～75℃＞75℃專性嗜熱菌、兼性嗜熱菌超嗜熱菌嗜冷菌可在0℃左右低溫生存。各種微生物的最適溫度不同。

廢水中的細(xì)菌一般都是嗜中溫菌，最適宜溫度在30℃左右。嗜冷菌和嗜熱菌占少數(shù)。6.2微生物的生存因子低溫：細(xì)胞結(jié)凍～最適溫度下限。對中溫、高溫菌不利，休眠？

酶活性降低，導(dǎo)致代謝、遺傳普遍停滯。

細(xì)胞膜流動性變差。一旦獲得適宜溫度，即可恢復(fù)活性。

嗜中溫菌（耐冷喜溫）一般在5℃以下處于休眠狀態(tài)，因此實(shí)驗(yàn)室常用冰箱的4℃冷藏溫度保存細(xì)菌或甘油、石蠟冷凍保存。低溫的影響6.2微生物的生存因子嗜冷微生物的最適宜溫度為5～15℃。

嗜冷微生物能在低溫生長的原因：具備低溫活性酶；細(xì)胞質(zhì)膜含大量的不飽和脂肪酸，低溫下保持半流動性；主動輸送營養(yǎng)物質(zhì)的功能運(yùn)轉(zhuǎn)良好。嗜冷菌的環(huán)保用途低溫的影響6.2微生物的生存因子二、pH微生物的生命活動、物質(zhì)代謝與pH有密切關(guān)系。不同微生物對pH的要求有不同。微生物對pH的要求也存在最高、最低和最適三個點(diǎn)。常見的四大類微生物中，對pH的最適（范圍）要求分別是，細(xì)菌：6.5-7.5（4-10）；放線菌：7-8（5-10）；霉菌：3-6（1.5-10）；酵母菌：5-6（1.5-10）。研究表明細(xì)胞內(nèi)部由于細(xì)胞膜的屏蔽作用、磷酸鹽緩沖及細(xì)菌能動的調(diào)節(jié)，pH一般都保持中性，環(huán)境的pH難以影響細(xì)胞內(nèi)的pH變化。6.2微生物的生存因子外界pH如何對微生物產(chǎn)生影響

影響細(xì)胞膜蛋白及胞外水解酶的活性

從而影響營養(yǎng)物的正常吸收與轉(zhuǎn)運(yùn)

影響營養(yǎng)物的解離與吸收細(xì)菌表面帶有電荷，如“—”6.2微生物的生存因子應(yīng)用

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)。

pH較低的廢水可用霉菌、酵母菌處理，但要控制活性污泥絲狀膨脹。有機(jī)固體堆肥的pH為5～8。廢水和厭氧污泥消化中，pH最好控制在6.8～7.2之間。6.2微生物的生存因子微生物培養(yǎng)中的pH控制微生物在其生命活動過程中也會能動地改變外界環(huán)境的pH，這就是通常遇到的培養(yǎng)基的原始pH值會在培養(yǎng)微生物的過程中時時發(fā)生改變的原因。其中發(fā)生pH改變的可能反應(yīng)有以下數(shù)種：6.2微生物的生存因子三、氧化還原電位Eh氧化還原電位：某物質(zhì)與標(biāo)準(zhǔn)參比電極構(gòu)成原電池時的電壓高低，反應(yīng)該物質(zhì)氧化性（還原性）強(qiáng)弱。氧化環(huán)境具有正電位，還原環(huán)境具有負(fù)電位。自然界中，Eh上限：＋820mvEh下限：－400mv6.2微生物的生存因子三、氧化還原電位Eh環(huán)境中的Eh：受氧分壓影響：氧分壓高，Eh高；氧分壓低，Eh低。氧化性物質(zhì)（主要是O2）與還原性物質(zhì)（有機(jī)物、H2S等）的含量。環(huán)境pHpH低，Eh低；pH高，Eh高。6.2微生物的生存因子好氧兼性厭氧＋300～＋400mv＋100mv好氧呼吸－100mv無氧呼吸－200～－250mv不同微生物適宜的Eh好氧活性污泥法控制在＋200～＋600mV是正常的過低過高如何調(diào)節(jié)？改變曝氣力度

厭氧污泥或污水處理系統(tǒng)應(yīng)控制在在-100～-200mV過高，將不利于厭氧細(xì)菌的生長，應(yīng)改進(jìn)工藝降低水中溶解氧量。6.2微生物的生存因子四、溶解氧DO根據(jù)微生物與分子氧的關(guān)系：好氧微生物兼性厭氧微生物厭氧微生物6.2微生物的生存因子（一）好氧微生物與氧的關(guān)系有氧條件下才能生長的微生物專性好氧：氧分壓0.2×101kPa微量好氧：氧分壓（0.003～0.2）×101kPaO2對好氧微生物的作用：作為好氧呼吸的最終電子受體；參與甾醇類和不飽和脂肪酸的合成。利用氧的過程中產(chǎn)生有毒物質(zhì)，如H2O2、OH·，相應(yīng)的酶可分解上述物質(zhì)，免于中毒。6.2微生物的生存因子好氧微生物與氧的關(guān)系微生物只能利用溶解于水中的O2，即溶解氧（DO）。DO與水溫、大氣壓等因素有關(guān)，溫度越高，氧的溶解度越小。在好氧生物處理中，DO是個十分重要的因子，要求提供充足的氧，一般曝氣池中的DO要求控制在3～4mg/L。振蕩、通氣、攪拌

6.2微生物的生存因子（二）兼性厭氧微生物與氧的關(guān)系既能在有氧條件下生存，又能在無氧條件下生存的微生物。兩種不同條件下表現(xiàn)出的生理狀態(tài)不同。無氧條件脫氫酶無氧呼吸或發(fā)酵有氧條件氧化酶有氧呼吸

許多酵母菌和不少細(xì)菌(反硝化細(xì)菌）都是兼性厭氧微生物。

有氧條件比無氧條件生存好。巴斯德效應(yīng)：氧對葡萄糖耗量的抑制現(xiàn)象。酵母菌發(fā)酵NADH使丙酮酸還原乙醇和CO2

有氧NADH通過電子傳遞被氧化

合成細(xì)胞物質(zhì)6.2微生物的生存因子兼性厭氧微生物在環(huán)境中的作用污水處理供氧正常，好氧和兼性厭氧微生物共同起降解作用；供氧不足，兼性厭氧微生物分解不徹底，仍起積極作用。厭氧消化水解、發(fā)酵的作用，大分子化合物水解為小分子有機(jī)酸土壤中反硝化細(xì)菌可使土壤氮素營養(yǎng)損失。污水處理中的脫氮工藝6.2微生物的生存因子（三）厭氧微生物與氧的關(guān)系在無氧條件下才能生存的微生物。

專性厭氧微生物

分子氧對其有毒，不含超氧化物歧化酶SOD和過氧化氫酶。生命活動所需能量是通過發(fā)酵、無氧呼吸、循環(huán)光合磷酸化或甲烷發(fā)酵等提供產(chǎn)甲烷菌必須在氧濃度低于1.48×10-56mol/L時才能生存。

耐氧菌是一類可在分子氧存在下進(jìn)行發(fā)酵性厭氧生活的厭氧菌。它們的生長不需要任何氧，但分子氧對它們也無害。它們不具有呼吸鏈，僅依靠專性發(fā)酵和底物水平磷酸化而獲得能量。耐氧的機(jī)制是細(xì)胞內(nèi)存在SOD和過氧化物酶（但缺乏過氧化氫酶）。6.2微生物的生存因子五、太陽輻射輻射包括：紫外輻射（280-380nm）可見光（380-760nm）近紅外（760-3000nm）熱紅外（6000-15000nm）微波（1-幾厘米）另外還有電離輻射等?？梢姽夂图t外輻射（波長短于1000nm）對進(jìn)行光合作用的微生物有影響，能作為光合作用的能源。其余的輻射均是有害的。6.2微生物的生存因子六、水的活度和滲透壓水是微生物機(jī)體的主要組分。水的可利用性水的含量水被吸附的緊密程度有機(jī)體把水移進(jìn)體內(nèi)的效力溶質(zhì)變成水合物的程度水的活度aw：水被吸附和溶液因子對水可利用性的影響在一定溫度（如25℃）下，某溶液或物質(zhì)在與一定空間空氣相平衡時的含水量與飽和空氣水量的比值，小數(shù)表示。與相對濕度對應(yīng)。6.2微生物的生存因子水的活度基質(zhì)的水活度——受吸附影響滲透壓的水活度——受溶質(zhì)作用影響

大多數(shù)微生物在aw為0.95～0.99時生長最好

20%NaCl

NaCl半透性——水分子自由通過，其余分子擴(kuò)散速度受限滲透壓

不同溶液被半透膜隔離開時，由于膜半透性及兩側(cè)水分子濃度差異形成的水壓。有半透膜左水分子凈通量＞0右側(cè)液位↑，直至平衡沒有半透膜——液位不變，鹽擴(kuò)散V＝水?dāng)U散V

6.2微生物的生存因子低高

滲透壓不同的兩種溶液用半透膜隔開，水將從

滲透壓一方流向

滲透壓的一方？

溶液濃度越高，水勢越低，滲透壓越高，水分子從水勢高的流向水勢低的。滲透壓

溶液的滲透壓取決于其濃度。溶質(zhì)的離子或分子數(shù)目越多滲透壓越大。相同質(zhì)量濃度的溶液，含小分子溶質(zhì)的滲透壓相對大離子溶液的滲透壓比分子溶液大。衡量方法：通常以一定濃度溶液與純水間形成的滲透壓作為該溶液的滲透壓6.2微生物的生存因子低高滲透壓

微生物在不同滲透壓的溶液中呈不同反應(yīng)，滲透壓可影響其生存：6.2微生物的生存因子1、等滲溶液

細(xì)胞內(nèi)水含量穩(wěn)定，微生物生活得最好。

等滲透壓溶液——8.5g/L的食鹽(NaCl)溶液（生理鹽水）。常作為進(jìn)行細(xì)菌稀釋分離的稀釋液。6.2微生物的生存因子2、高滲溶液

海洋對各種病原菌（淡水菌）的殺滅高含鹽廢水（如油田采出水）難于生物處理的原因

如何解決？沖稀;防垢劑;細(xì)菌基因改造等。哪些是高滲透壓溶液？微生物會發(fā)生什么現(xiàn)象？濃溶液；質(zhì)壁分離防腐（細(xì)菌滋生）如用5～30%的鹽水腌咸菜、咸魚，用60～80%的糖溶液做蜜餞等。3、低滲溶液

6.2微生物的生存因子細(xì)菌于其中會如何？如純水外界大量水流入細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)，細(xì)胞膨脹，甚至破裂。

綜合以上幾點(diǎn)，在微生物實(shí)驗(yàn)室中稀釋菌液，應(yīng)該用生理鹽水(除非稀釋后馬上就用的可以用無菌的蒸餾水。)6.2微生物的生存因子七、表面張力表面張力是作用在物體表面單位長度上的收縮力。表面張力過低，微生物的形態(tài)、生長及繁殖均受影響。一般培養(yǎng)基的表面張力為4.5×10-4～6.5×10-4

N/m，適合微生物生長。表面張力是濕潤的函數(shù)，影響在液體培養(yǎng)基中的生長狀態(tài)。6.3其他不利環(huán)境因子對微生物的影響采取有效措施殺滅或抑制有害微生物控制害菌措施殺滅法抑制法滅菌（steriliaztion）消毒（disinfection）防腐（antisepsis）化療（chemotherapy）6.3其他不利環(huán)境因子對微生物的影響一、紫外輻射和電離輻射對微生物的影響紫外線（波長200～390nm）

一般細(xì)菌在紫外線下照射5min即能被殺死，芽孢則需10min。紫外線波長在260nm左右者殺菌力最強(qiáng)。革蘭氏陰性菌對紫外線最敏感，陽性菌次之。芽孢比營養(yǎng)細(xì)胞高幾倍。酵母菌在對數(shù)生長期抵抗力最弱，在缺氮情況下最弱。

殺菌機(jī)理？蛋白質(zhì)和核酸變性6.3其他不利環(huán)境因子對微生物的影響光復(fù)活暗復(fù)活6.3其他不利環(huán)境因子對微生物的影響一、紫外輻射和電離輻射對微生物的影響電離輻射：X－射線（0.1～0.01nm）、r－射線（0.01～0.001nm）、α射線（氦原子核流）。特點(diǎn)——高能量，穿透力強(qiáng)低劑量促進(jìn)生長或誘變；高劑量致死

殺菌機(jī)理——？高能量激發(fā)水分解產(chǎn)生O2-·、HO2或H2O2等強(qiáng)氧化劑已經(jīng)開始被用于油田注水殺細(xì)菌(腐蝕性細(xì)菌)。優(yōu)缺點(diǎn)——？一次性投資較大，但使用時成本較低，殺菌效果穩(wěn)定6.3其他不利環(huán)境因子對微生物的影響二、超聲波對微生物的影響超聲波：超過20000Hz的聲波。幾乎所有細(xì)菌體都能被超聲波所破壞，只是敏感程度不同。

超聲波的殺菌機(jī)理？細(xì)胞質(zhì)內(nèi)含物膠體發(fā)生絮狀沉淀，液化或乳化，失去生物活性；

溶液壓力變化，引起細(xì)菌死亡；溶液中氣體變成氣泡沖擊細(xì)菌，使之破裂。6.3其他不利環(huán)境因子對微生物的影響三、重金屬對微生物的影響低濃度時可作為細(xì)菌的營養(yǎng)物，高濃度則對細(xì)菌產(chǎn)生抑制。機(jī)理？與酶的—SH結(jié)合，使酶變性；或與菌體蛋白結(jié)合，使之變性或沉淀。6.3其他不利環(huán)境因子對微生物的影響三、重金屬對微生物的影響在遠(yuǎn)距離取水樣作檢測時，一般1L混合液中加10ml質(zhì)量濃度為1g／L的硫酸銅，原因何在？抑制攜帶過程中微生物的呼吸，盡量保持水質(zhì)不變。6.3其他不利環(huán)境因子對微生物的影響四、極端溫度對微生物的影響極端溫度：超高溫或超低溫高溫殺菌機(jī)理？破壞機(jī)體的基本組成物質(zhì)——蛋白質(zhì)、酶蛋白和脂肪。蛋白質(zhì)不可逆變性細(xì)胞質(zhì)膜的脂肪受熱溶解6.3其他不利環(huán)境因子對微生物的影響影響高溫殺菌的因素細(xì)菌的種類、含水量、芽孢有無、以及濕熱或干熱1、細(xì)菌種類6.3其他不利環(huán)境因子對微生物的影響影響高溫殺菌的因素2、含水量蛋白質(zhì)的凝固溫度（℃）蛋白質(zhì)含水量水—熱的良導(dǎo)體細(xì)菌細(xì)胞含水量高的更容易被殺死。6.3其他不利環(huán)境因子對微生物的影響影響高溫殺菌的因素3、芽孢6.3其他不利環(huán)境因子對微生物的影響影響高溫殺菌的因素4、滅菌方法濕熱與干熱濕熱—水蒸汽干熱—熱空氣6.3其他不利環(huán)境因子對微生物的影響五、極端pH對微生物的影響過低pH會引起微生物體表面由負(fù)電變?yōu)檎姡M(jìn)而影響微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收；影響有機(jī)化合物的離子化作用;極端pH使酶活性降低，影響生物化學(xué)發(fā)應(yīng)過程；降低微生物對高溫的抵抗能力。6.3其他不利環(huán)境因子對微生物的影響六、干燥對微生物的影響細(xì)菌基本上是生活在水中的生物。干燥能使菌體蛋白質(zhì)變性，代謝停止。環(huán)境中過于干燥細(xì)菌如何生存？（在不受熱和其它外界因素干擾下）干燥細(xì)胞將處于長期休眠狀態(tài)——用干燥法防止食物腐敗（細(xì)菌滋生）如方便面、干果、肉干、葡萄干等?！酶稍锓▉肀４婕?xì)菌，如將細(xì)菌放置在干燥的沙土中可以長期保存。一旦提供潮氣則會很快復(fù)活。一、醇（對人）輕—脫水、損害胃粘膜重—神經(jīng)抑制—呼吸、心跳衰竭）機(jī)理？脫水劑和脂溶劑

可使蛋白質(zhì)脫水、變性，溶解細(xì)胞質(zhì)膜的脂類物質(zhì)，進(jìn)而殺死微生物機(jī)體。七、若干有機(jī)物對微生物的影響6.3其他不利環(huán)境因子對微生物的影響6.3其他不利環(huán)境因子對微生物的影響1、乙醇體積分?jǐn)?shù)為70～80％的乙醇?xì)⒕ψ顝?qiáng)。乙醇濃度過低或過純殺菌力差；提問：過純？差提示：革蘭氏染色（95％乙醇脫色）——可使細(xì)胞表面迅速失水，表面蛋白質(zhì)沉淀變性形成一層致密薄膜，阻止乙醇分子進(jìn)入菌體內(nèi)，故殺菌差。6.3其他不利環(huán)境因子對微生物的影響2、甲醇甲醇?xì)⒕Σ?，對人有毒，不作殺菌劑。在廢水生物反硝化脫氮處理工藝中，缺碳源時常用甲醇作碳源。3、其它醇丙醇、丁醇及其他高級醇的殺菌力均比乙醇強(qiáng)，但由于不溶于水，不作殺菌劑。二、甲醛七、若干有機(jī)物對微生物的影響6.3其他不利環(huán)境因子對微生物的影響甲醛是氣體，質(zhì)量濃度為370～400g／L的甲醛水溶液稱為福爾馬林，很有效的殺菌劑，是動物標(biāo)本的防腐劑。其蒸氣有強(qiáng)烈的刺激性，有殺菌和抑菌作用。可用福爾馬林蒸熏、消毒廠房及無菌室，用量為每立方米空間10ml。機(jī)理？甲醛（-C=O）與酶蛋白質(zhì)的氨基(一NH2)結(jié)合而干擾細(xì)菌的代謝機(jī)能。七、若干有機(jī)物對微生物的影響6.3其他不利環(huán)境因子對微生物的影響中介改變油與水的親和力——溶解改變細(xì)胞膜通透性1、酚類低濃度時是微生物的營養(yǎng)源。10g／L的苯酚溶液在20min內(nèi)可殺死細(xì)菌；30～50g／L的石炭酸溶液幾分鐘可殺死細(xì)菌。甲酚的殺菌力比其他酚強(qiáng)幾倍，難溶于水，易與皂液或堿液形成乳濁液，叫來蘇爾。醫(yī)院中常用。（三）表面活性劑七、若干有機(jī)物對微生物的影響6.3其他不利環(huán)境因子對微生物的影響2、合成洗滌劑陽離子型洗滌劑（有機(jī)銨鹽）殺菌力強(qiáng)。非離子型的洗滌劑沒有殺菌力。目前使用的主要是陰離子型（烷基鈉鉀鹽）的LAS(直鏈烷基苯磺酸鈉)合成洗滌劑，它可被微生物降解。八、抗生素對微生物的影響6.3其他不利環(huán)境因子對微生物的影響放線菌和霉菌所產(chǎn)生,能殺死其他微生物或抑制其生長的物質(zhì)抗生素有廣譜和狹譜之分廣—普遍氯霉素、金霉素、土霉素和四環(huán)素狹—不普遍

青霉素只能殺死或抑制革蘭氏陽性菌，多粘菌素只能殺死革蘭氏陰性菌，叫狹譜抗生素。八、抗生素對微生物的影響6.3其他不利環(huán)境因子對微生物的影響抑制細(xì)胞壁合成：革蘭氏陽性細(xì)菌破壞微生物的細(xì)胞質(zhì)膜抑制蛋白質(zhì)合成干擾核酸的合成各種抗生素發(fā)酵廠的廢水分別含有一定濃度的、相應(yīng)的抗生素，造成廢水生物處理初期的處理效果不好，經(jīng)馴化后，活性污泥逐漸適應(yīng)了各種抗生素，進(jìn)而降解抗生素。生態(tài)系統(tǒng)中的各種生物之間，互為環(huán)境，相互影響，既有相互依賴，又有相互排斥，表現(xiàn)出錯綜復(fù)雜的關(guān)系。生物處理系統(tǒng)中，只存在微生物之間的關(guān)系。有種間關(guān)系和種內(nèi)關(guān)系。

6.4微生物與微生物之間的關(guān)系對抗合作種間關(guān)系有以下6種：競爭關(guān)系偏害關(guān)系拮抗捕食關(guān)系寄生關(guān)系原始合作關(guān)系（互生關(guān)系）共生關(guān)系6.4微生物與微生物之間的關(guān)系不同微生物種群在同一環(huán)境中，對食物等營養(yǎng)、溶解氧、空間和其它共同要求的物質(zhì)相互競爭，互相受到不利影響。一、競爭關(guān)系（competition）6.4微生物與微生物之間的關(guān)系

又稱互生關(guān)系，是指兩種可以單獨(dú)生活的生物共存于同一環(huán)境中，相互提供營養(yǎng)及其它生活條件，雙方互為有利，但二者不形成共生組織（生命整體）。當(dāng)兩者分開時可單獨(dú)生存。二、原始合作關(guān)系（protocooperation）例如：好氧性固氮菌（N源）與纖維素分解菌（有機(jī)酸）“可分可合，合比分好，但二者不形成共生組織(生命整體)

”6.4微生物與微生物之間的關(guān)系

兩種不能單獨(dú)生活的微生物共同生活于同一環(huán)境中，各自執(zhí)行優(yōu)勢的生理功能，在營養(yǎng)上互為有利，組成共生體。三、共生關(guān)系（symbiosis）例如：藻類或藍(lán)細(xì)菌與真菌共生所形成的地衣是共生關(guān)系的典型代表，藻類和藍(lán)細(xì)菌通過光合作用向真菌提供有機(jī)養(yǎng)料，固氮藍(lán)細(xì)菌還可以同時供給有機(jī)氮素營養(yǎng)，真菌則利用菌絲的吸收作用為藻類和藍(lán)細(xì)菌提供水、礦質(zhì)養(yǎng)料及某些生長素和在基質(zhì)上牢固附著的條件，這一共生關(guān)系使地衣具有極強(qiáng)的適應(yīng)性和生命力。3.1微生物與微生物間的共生地衣3.2微生物與植物間的共生根瘤菌（與豆科植物）菌根菌（有些真菌的菌絲體包圍在根面或侵入根內(nèi)形成的共生體。包括被子、裸子和蕨類植物等2000多種）弗蘭克氏菌（與非豆科植物：楊梅）等——共生固氮微生物3.3微生物與動物間的共生微生物與反芻動物、昆蟲、魚類等白蟻消化道中原生動物幫助白蟻消化木屑這是一種互利共生。深海中發(fā)光的魚6.4微生物與微生物之間的關(guān)系