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1、水处理生物学第七现在学习的是第1页，共86页一、微生物生长繁殖的概念1.生长、繁殖生长、繁殖 生长：微生物细胞的增长。（个体体积的增加）（单细胞、多细胞）繁殖：微生物个体数目的增加。个体生长到一定阶段，通过特定方式产生新个体，即引起生命个体数量增加的生物学过程 群体生长：个体的进一步生长，就引起了群体的生长；群体的生长可以用重量重量、体积体积、个体浓度个体浓度或密度密度指标来测定。群体生长个体生长+个体繁殖 一般微生物的研究和应用中，只有群体的生长才有意义，所以通常讲的“生长”是指群体生长群体生长。这一点与研究大生物时有所不同。现在学习的是第2页，共86页（1）概念两次细胞分裂的时间间隔，称为
2、世代时间世代时间。（2）影响世代时间受培养环境的影响。不同的微生物，生长繁殖速度不同，世代时间也有不同。2.2.世代时间世代时间注意与生长繁注意与生长繁殖的区别殖的区别现在学习的是第3页，共86页二、微生物生长的测定方法二、微生物生长的测定方法（一）、计数法显微镜直接计数法荧光染色计数法 活菌计数法特定微生物计数法涂片染色法计数器测定法比例计数法平板计数法液体计数法薄膜计数法电子计数器计数现在学习的是第4页，共86页测含氮量测含碳量重量法光密度法（OD）元素法细胞物质含量法其他生理指标法蛋白质DNARNA生物醌二、测生长量法现在学习的是第5页，共86页显微镜直接计数法 显微镜直接计数法又称全数
3、法，是常用的微生物生长测定方法，其特点是测定过程快速，但不能区分微生物的死活。现在学习的是第6页，共86页涂片染色法涂片染色法应用：可同时计数不同微生物的菌数，适应用：可同时计数不同微生物的菌数，适 于土壤、牛奶中细菌计数。于土壤、牛奶中细菌计数。方法：用镜台测微尺计算出视野面积；取方法：用镜台测微尺计算出视野面积；取 0.1ml菌液涂于菌液涂于1cm2面积上，计数后代面积上，计数后代 入公式：入公式：每每ml原菌液含菌数原菌液含菌数 =视野中平均菌数视野中平均菌数涂布面积涂布面积/视野面积视野面积100 稀释倍稀释倍数数现在学习的是第7页，共86页使用细菌计数板或血球计数板在显微镜下直接计数
4、。使用细菌计数板或血球计数板在显微镜下直接计数。原理：将原理：将1cm20.1mm的薄层空间划分为的薄层空间划分为400小格，从中均匀分布小格，从中均匀分布地选取地选取80或或100小格，计数其中的细胞数目，换算成单位体积中的细小格，计数其中的细胞数目，换算成单位体积中的细胞数。胞数。适用范围：个体较大细胞或颗粒，如血球、酵母菌等。不适用适用范围：个体较大细胞或颗粒，如血球、酵母菌等。不适用于细菌等个体较小的细胞，因为（于细菌等个体较小的细胞，因为（1）细菌细胞太小，不易沉降）细菌细胞太小，不易沉降；（；（2）在油镜下看不清网格线，超出油镜工作距离。）在油镜下看不清网格线，超出油镜工作距离。优
5、点：操作简便，计数直观。优点：操作简便，计数直观。缺点：不能区分死菌与活菌；不适于对运动细菌的计数；需要相对高的缺点：不能区分死菌与活菌；不适于对运动细菌的计数；需要相对高的细菌浓度；个体小的细菌在显微镜下难以观察细菌浓度；个体小的细菌在显微镜下难以观察计数器计数法计数器计数法现在学习的是第8页，共86页比例计数法 将待测样品溶液与等体积的血液（或其他参照）混合，然后涂片，在显微镜下测定微生物与红血球数的比例，因血液中的红血球数已知(男性400500万个mL，女性350-450万个mL)，由此可以测得微生物数量。现在学习的是第9页，共86页 荧光染色计数法 DAPI(4，6-diamidino
6、-2-phenylindole，4，6-二脒基2苯基吲哚)、DTAF（5-(4，6-Dichloro-1，3，5-triazin-2-y1）aminofluoreseein，二氯三嗪基氨基荧光素都是常用的无毒性荧光染料，能够与DNA双链强力结合并产生荧光。DAPI染色计数法是利用DAPI染料与微生物的DNA结合产生荧光，从而在荧光显微镜下进行微生物计数的方法。因为DAPI可以透过完整的细胞膜，它可以用于细胞的染色。DAPI与双链DNA结合时，主要结合在DNA的A-T碱基区，产生的荧光基团的吸收峰是358nm，紫外光激发时发射明亮的蓝色荧光，使得DAPI成为了一种常用的荧光检测信号。DAPI也可
7、以和RNA结合，但产生的荧光强度不及与DNA结合的结果，其发散光的波长范围约在400nm左右。DAPI的发散光为蓝色，且DAPI和绿色荧光蛋白(Greenfluorescentprotein，GFP)或TexasRed染剂(红色荧光染剂)的发射波长，仅有少部分重叠，因此可以利用这项特性在单一的样品上进行多重荧光染色。DAPI/DTAF染色计数法具有专一性强、灵敏度高、稳定性好、使用方便等特点。此外，荧光染色法还可以与流式细胞计数仪联合使用以便更快速、准确地处理大量的微生物样本，如细胞分类计数等。现在学习的是第10页，共86页活菌计数法 活菌计数法又称间接计数法，是通过测定样品中活的微生物数量来
8、间接地表示微生物的数量。因此，这种方法不含死的微生物细胞，而且测定所需的时间也较长。常用的有平板计数法、液体计数法和薄膜计数法。现在学习的是第11页，共86页平板计数法（稀释平板计数法）对样品进行适当稀释 单个微生物在适宜的固体培养基表面或内部生长、繁殖 肉眼可见的菌落 对菌落数目的计数推测样品中的微生物细胞数传统计数方法。对设备要求不高。10-310-510-410-6现在学习的是第12页，共86页平平板板菌菌落落计计数数法法最常用的活菌计数法。将适当稀释的菌液倾注平板或涂布在平板表面，经保温培养后，以平板上出现的菌落数乘以稀释度就可以计算出原菌液的含菌量。直径9cm的培养皿平板上出现菌落数
9、一般以50500为宜。按照国家标准规定的样品菌落总数测定的计数原则，以平板菌落数在30300之间为报告依据。9ml 9ml9ml9ml1ml1ml1ml1ml1ml1ml1ml222现在学习的是第13页，共86页平板菌落计数法平板菌落计数法技术要求：样品充分混匀，操作熟练快速（技术要求：样品充分混匀，操作熟练快速（1520min完成操作完成操作），严格无菌操作；），严格无菌操作；注意事项：每一支吸管只能用于一个稀释度，样品混匀处理，倾注平注意事项：每一支吸管只能用于一个稀释度，样品混匀处理，倾注平板时的培养基温度；板时的培养基温度；适用范围：中温、好氧和兼性厌氧、能在营养琼脂上生长的微生适用范
10、围：中温、好氧和兼性厌氧、能在营养琼脂上生长的微生物，物，误差：多次稀释造成的误差是主要来源，其次还有由于样品误差：多次稀释造成的误差是主要来源，其次还有由于样品内菌体分布不均匀、以及不当操作内菌体分布不均匀、以及不当操作现在学习的是第14页，共86页涂布平板法涂布平板法使用较多的常规方法，但有时涂布不均匀！（一般使用较多的常规方法，但有时涂布不均匀！（一般0.2ml）同一稀释度三个以上重复同一稀释度三个以上重复,取平均值；取平均值；每支移液管及涂布棒只能接触一个每支移液管及涂布棒只能接触一个稀释度的菌液；稀释度的菌液；样品充分混匀；样品充分混匀；每个平板上的菌落数目合适，便于每个平板上的菌落
11、数目合适，便于准确计数准确计数；要求要求：每每ml活菌数同一稀释度平均数活菌数同一稀释度平均数稀释倍数稀释倍数5注意：要三个以上重复平板平均计数；不适合丝状菌注意：要三个以上重复平板平均计数；不适合丝状菌现在学习的是第15页，共86页稀释液体计数法又称MPN（Most Probable Number）法 或最可能数法特点：液体培养、统计学查表计数例如测定水中大肠菌群的数量方法：菌样巧妙稀释、稀释接种、样品培养、统计查表计算统计出数量指标 查表表MPN表（P449）计算 水中大肠菌群、铁细菌、硝化菌、亚硝化菌也用这种方法进行数量统计。现在学习的是第16页，共86页液液体体稀稀释释法法对对样样品品
12、做做10倍倍连连续续稀稀释释，从从适适宜宜的的3个个连连续续稀稀释释度度中中各各取取5ml试试样样，接接种种3组组共共9支支装装有有培培养养液液的的试试管管中中（每每管管接接入入1ml）。经经培培养养后后，记记录录每每个个稀稀释释度度出出现现生生长长的的试试管管数数，然然后后查查M.P.N.表表（most probable number，最最大大可可能能数数），根根据据样样品品稀稀释释倍倍数数就就可可计计算算处处其其中中的的活活菌菌含含量量。9ml 9ml9ml9ml1ml1ml1ml3331ml1ml1ml1ml现在学习的是第17页，共86页薄膜过滤计数法薄膜过滤计数法常用该法测定含菌量较少
13、的空气和水中的微生物数目。常用该法测定含菌量较少的空气和水中的微生物数目。将定量的样品通过薄膜（硝化纤维素薄膜、醋酸纤维薄膜）将定量的样品通过薄膜（硝化纤维素薄膜、醋酸纤维薄膜）过滤，菌体被阻留在滤膜上，取下滤膜进行培养，然后计算过滤，菌体被阻留在滤膜上，取下滤膜进行培养，然后计算菌落数，可求出样品中所含菌数。菌落数，可求出样品中所含菌数。现在学习的是第18页，共86页滤膜计数法滤膜计数法现在学习的是第19页，共86页荧光原位杂交（fluorescence in situ hybridization）（FISH）FISH的基本原理是用已知的标记单链核酸为探针，按照碱基互补的原则，与待检材料中未
14、知的单链核酸进行特异性结合，形成可被检测的杂交双链核酸。由于DNA分子在染色体上是沿着染色体纵轴呈线性排列，因而可以将探针直接与染色体进行杂交从而将特定的基因在染色体上定位。与传统的放射性标记原位杂交相比，荧光原位杂交具有快速、检测信号强、杂交特异性高和可以多重染色等特点，因此在分子细胞遗传学领域受到普遍关注。目前这项技术已经广泛应用于动植物基因组结构研究、染色体精细结构变异分析、病毒感染分析、人类产前诊断、肿瘤遗传学和基因组进化研究等许多领域。现在学习的是第20页，共86页 FISH大名鼎鼎（大名鼎鼎（fluorescence in situ hybridization）。是钓鱼用具，。是钓
15、鱼用具，鱼就是染色体上的鱼就是染色体上的DNA序列。前提是必须知道这个序列的编码顺序，因序列。前提是必须知道这个序列的编码顺序，因为知道顺序才能够制作鱼饵。荧光用来显示鱼的情况（位置，量）。为知道顺序才能够制作鱼饵。荧光用来显示鱼的情况（位置，量）。钓鱼要准备这些东西：钓鱼要准备这些东西：1、上哪钓鱼、上哪钓鱼固定生物样本并准备显微镜固定生物样本并准备显微镜涂片。涂片。2、特殊眼镜、特殊眼镜预先调节显微镜。预先调节显微镜。3、定位工具、定位工具标记探针。标记探针。4、诱敌深入、诱敌深入对目标对目标DNA进行变性。进行变性。5、钓鱼、钓鱼进行原位杂交和杂交后洗涤。进行原位杂交和杂交后洗涤。6、看
16、鱼之前、看鱼之前免疫细胞化学染色。免疫细胞化学染色。7、看鱼、看鱼显微镜显微镜观察。观察。现在学习的是第21页，共86页干重法干重法将一定量的菌液中的菌体通过离心或过滤分离出来将一定量的菌液中的菌体通过离心或过滤分离出来,然后烘干然后烘干(干燥温度可采用干燥温度可采用105105、100100或或80)80)、称重。一般干重为湿重的称重。一般干重为湿重的10%10%20%20%，而一个细菌细，而一个细菌细胞一般重约胞一般重约1010-12-121010-13-13g g。该法适合菌浓较高的样品。该法适合菌浓较高的样品。举例：大肠杆菌一个细胞一般重约10121013g，液体培养物中细胞浓度达到2
17、109个/ml时，100ml培养物可得1090mg干重的细胞。现在学习的是第22页，共86页比浊法比浊法原理是在一定范围内，菌悬液中的细胞浓度与混浊度成正比原理是在一定范围内，菌悬液中的细胞浓度与混浊度成正比，即与光密度成正比，菌数越多，光密度越大。因此，借助，即与光密度成正比，菌数越多，光密度越大。因此，借助于分光光度计，在一定波长下测定菌悬液的光密度，就可反于分光光度计，在一定波长下测定菌悬液的光密度，就可反应出菌液的浓度。应出菌液的浓度。特点：快速、简便；但易受干扰。特点：快速、简便；但易受干扰。现在学习的是第23页，共86页生理指标法生理指标法测含氮量测含氮量蛋白质是细胞的主要物质，含
18、量稳定，而氮是蛋白质的主要成分，蛋白质是细胞的主要物质，含量稳定，而氮是蛋白质的主要成分，通过测含氮量就可推知微生物的浓度。通过测含氮量就可推知微生物的浓度。一般细菌含氮量为干重的一般细菌含氮量为干重的12.5%12.5%，酵母菌为，酵母菌为7.5%7.5%，霉菌为，霉菌为6.0%6.0%，根据，根据一定体积培养液中的含氮量再乘以一定体积培养液中的含氮量再乘以6.256.25，就可测得粗蛋白的含量。，就可测得粗蛋白的含量。其他方法其他方法含碳、磷、含碳、磷、DNADNA、RNARNA、耗氧量、消耗底物量、产二氧化碳、产酸、产耗氧量、消耗底物量、产二氧化碳、产酸、产热、粘度等，都可用于生长量的测
19、定。热、粘度等，都可用于生长量的测定。现在学习的是第24页，共86页 1 培养方法培养方法 分批培养：一定一定的环境下，微生物在一个一个有液体培养基的容器内生长繁殖。连续培养：流入新鲜培养基的同时不断流出培养物的培养方式。三、三、微生物的生长特性微生物的生长特性（群体生长）（群体生长）现在学习的是第25页，共86页典型生长曲线典型生长曲线(P122)：将菌种接种在液体培养基中隔一定时间取样，计算菌数，以菌数的对数为纵坐标，生长时间为横坐标作图。包括包括延滞期、指数期、稳定期和衰亡期等四个时期。典型生长曲线，只适用于单细胞微生物如细菌和酵母菌，对于丝状生长的典型生长曲线，只适用于单细胞微生物如细
20、菌和酵母菌，对于丝状生长的真菌或放线菌真菌或放线菌,还有活性污泥，则只能按微生物的重量绘制生长曲线还有活性污泥，则只能按微生物的重量绘制生长曲线只能获得非典型的生长曲线只能获得非典型的生长曲线.2、分批培养微生物的生长规律、分批培养微生物的生长规律现在学习的是第26页，共86页（1 1）延滞期）延滞期又称停滞期、调整期或适应期。指少量微生物接种到新培养液中后，在开始培养的一段时间内细胞数目不增加的时期。特点：特点：生长生长速率常数等于零。细胞形态变大或增长细胞内RNA尤其是rRNA含量增高，原生质呈嗜碱性。合成代谢活跃。对外界不良条件反应敏感。现在学习的是第27页，共86页如何知道处于对数期影
21、响延滞期长短的因素：接种龄 接种龄即“种子”的群体生长年龄，亦即它处在生长曲线上的哪一个阶段。实验证明，如果以对数期对数期接种龄的“种子”接种，则子代培养物的延滞期就短。接种量 接种量的大小明显影响延滞期的长短。（基数大）培养基成分 接种到营养丰富的天然培养基中的微生物，要比接种到营养单调的组合培养基中的延滞期短。现在学习的是第28页，共86页（2）指数期）指数期 又称对数期，是指在生长曲线中，紧接着延滞期的一个细胞以几何级数速度分裂的一段时期。特点：特点：生长速率常数R最大，因而细胞每分裂一次所需的代时G或原生质增加一倍所需的倍增时间最短；细胞进行平衡生长，菌体内各种成分最为均匀；酶系活跃，
22、代谢旺盛。指数期的微生物可作为代谢、生理等研究的良好材料，是发酵生产中用作“种子”的最佳种龄。现在学习的是第29页，共86页 繁殖代数n：x2=x12n以对数表示：lgx2=lgx1+nlg2 生长速率常数R世代时间G指数生长期的三个参数现在学习的是第30页，共86页（3）稳定期）稳定期 又称静止期或最高生长期。特点：特点：细胞数目不增加(R=0)，即处于新繁殖的细胞数与衰亡的细胞数相等，或正生长与负生长相等的动态平衡之中。菌体产量达到了最高点，而且菌体产量与营养物质的消耗间呈现出一定的比例关系细胞长、大代谢旺盛(RNA含量增加)诱导酶迅速合成对不良条件敏感，抵抗力降低现在学习的是第31页，共
23、86页 稳定期到来的原因主要是：稳定期到来的原因主要是：营养物尤其是生长限制因子的耗尽；营养物的比例失调，例如CN比值不合适等；有害代谢产物的累积；pH、氧化还原势等物化条件越来越不适宜，等等。现在学习的是第32页，共86页 在稳定期时，细胞开始贮存糖原、异染颗粒和脂肪等贮藏物；多数芽孢杆菌在这时开始形成芽孢；有的微生物在稳定期时还开始合成抗生素等次生代谢产物。应用应用 稳定期是以生产菌体或与菌体生长相平行的代谢产物的最佳收获期，也是对某些生长因子例如维生素和氨基酸等进行生物测定的必要前提。此外，由于对稳定期到来的原因进行研究，还促进了连续培养技术的设计和研究。注意三条曲线：生长曲线、底物消耗
24、曲线、代谢产物合成曲线。现在学习的是第33页，共86页（4）衰亡期）衰亡期 特点：个体死亡的速度超过新生的速度(繁殖数死亡数)，整个群体就呈现出负生长（R0）。细胞形态多样，例如会产生很多膨大、不规则的退化形态；有的微生物因蛋白水解酶活力的增强就发生自溶；有的微生物在这时产生或释放对人类有用的抗生素等次生代谢产物；在芽孢杆菌中，芽孢释放往往也发生在这一时期现在学习的是第34页，共86页 产生衰亡期的原因主要是外界环境对继续生长越来越不利，从而引起细胞内的分解细胞内的分解代谢大大超过合成代谢，继而导致菌体死亡。如：营养物耗尽，细菌利用贮存颗粒进行内源呼吸造成自身溶解；有毒代谢物积累，抑制细菌生长
25、等。现在学习的是第35页，共86页 活性污泥法的微生物的生长规律和纯菌种的一致，生长曲线也相似；一般划为三个阶段：生长上升阶段、生长下降阶段、内源呼吸阶段现在学习的是第36页，共86页微生物生长曲线（按活微生物重量绘制）微生物生长曲线（按活微生物重量绘制）mg/L 活活细细菌菌重重量量细菌细菌内源呼吸内源呼吸生长率生长率上上升升阶段阶段及细菌大量及细菌大量死亡死亡阶段阶段 生长率生长率下下降降阶段阶段t0 时间时间现在学习的是第37页，共86页生长速率上升阶段生长速率上升阶段 提问：为什么培养初期细菌群体重量增长速率随时提问：为什么培养初期细菌群体重量增长速率随时间不断增大？间不断增大？A.营
26、养物丰富，细菌增殖；营养物丰富，细菌增殖；B.细菌在细胞内以糖原细菌在细胞内以糖原、油滴等形式储存营养物，细菌个体重量增大、油滴等形式储存营养物，细菌个体重量增大 生长率生长率 上升阶段上升阶段 mg/mL 0 时间时间t活活细细胞胞重重量量现在学习的是第38页，共86页 生长速率下降阶段生长速率下降阶段 提问：为什么增长速率较前下降了？提问：为什么增长速率较前下降了？时间时间活活细细胞胞重重量量生长率下生长率下降阶段降阶段现在学习的是第39页，共86页 内源呼吸内源呼吸及死亡阶段及死亡阶段内源呼吸内源呼吸+毒物浓度更高毒物浓度更高 （个体）瘦（个体）瘦死死 （群体）死亡率大于出生率（群体）死
27、亡率大于出生率从曲线上反映为活细菌重量的进一步持续下降。从曲线上反映为活细菌重量的进一步持续下降。提问：此时细菌的出生率是否为零呢？为什么？提问：此时细菌的出生率是否为零呢？为什么？不是，利用死亡细菌的残体营养不是，利用死亡细菌的残体营养现在学习的是第40页，共86页3.3.连续培养微生物的生长规律连续培养微生物的生长规律两种连续培养方式：恒浊连续培养：维持培养液中细菌的浓度恒定。恒化连续培养：维持进水中营养成分恒定。适合污水生物处理。连续培养装置示意图现在学习的是第41页，共86页目前目前,污水连续生物处理法均类似于污水连续生物处理法均类似于恒化连续恒化连续培养培养；（流速不完全恒定）；（流
28、速不完全恒定）现在学习的是第42页，共86页恒浊器恒浊器：这是根据培养器内微生物的生长密度，并借光电控制系统借光电控制系统来控制培养液流速，以取得菌体密度高、生长速度恒定的微生物细胞的连续培养器。在恒浊器中的微生物，始终能以最高生长速率进行生长，并可在允许范围内控制不同的菌体密度。连续培养的设备现在学习的是第43页，共86页恒化器恒化器：与恒浊器相反，恒化器是一种设法使培养液流速保持不变，并使微生物始终在低于其最高生长速率条件下进行生长繁殖的一种连续培养装置。通过控制某一种营养物的浓度，使其始终成为生长限制因子的条件下达到的。现在学习的是第44页，共86页 在连续培养中，微生物的生长状态和规律
29、与分批培养不同，往往是处在相当于分批培养中生长曲线的某一生长阶段。如：废水生物处理的连续运行过程中，活性污泥中的微生物处在相当于分批培养生长曲线的生长阶段：加速期或对数期，或静止期或衰亡期。连续培养微生物的生长规律现在学习的是第45页，共86页 污水连续处理中，细菌生长状态跟具体的生物处理方法有关，不同的生物反应构筑物，细菌的生长状态可能不同，甚至在同一个构筑物中，不同位置的细菌生长状态，但要以某种状态为主。4.4.生长曲线在污水生物处理中的应用生长曲线在污水生物处理中的应用现在学习的是第46页，共86页平推流式活性污泥法平推流式活性污泥法现在学习的是第47页，共86页 废水生物处理设计时，按
30、废水的水质情况，可利用不同阶段的微生物处理废水。如：如：常规活性污泥法，生长下降生长下降阶段（减速、静止期）（P125）生物吸附法，生长下降阶段（静止期）高负荷活性污泥法，生长上升阶段（对数期），和生长下降阶段（减速期）延时曝气法处理低浓度有机废水，利用衰亡期微生物 此外，还需考虑到控制微生物生长的一些参数，如稀释速率D（P126）现在学习的是第48页，共86页第二节第二节 微生物的生存因子（环境因素微生物的生存因子（环境因素对微生物的长的影响）对微生物的长的影响）现在学习的是第49页，共86页 微生物正常生存，需要营养，除此以外，微生物正常生存，需要营养，除此以外，还需要合适的温度、还需要合
31、适的温度、pHpH、氧气等环境条件。、氧气等环境条件。现在学习的是第50页，共86页一、一、温度温度温度对于微生物有那些影响？温度对于微生物有那些影响？温度是微生物最重要的生存条件之一。温度是微生物最重要的生存条件之一。当处于最佳范围时，每上升当处于最佳范围时，每上升1010，酶促反应速度提高，酶促反应速度提高1 12 2倍。代谢速率和生长速率也提高，繁殖能力最强，微生物倍。代谢速率和生长速率也提高，繁殖能力最强，微生物进行大量繁殖。进行大量繁殖。不同微生物对温度的要求不同。可将微生物分为嗜冷菌、不同微生物对温度的要求不同。可将微生物分为嗜冷菌、嗜中温菌、嗜热菌、嗜超热菌。嗜中温菌、嗜热菌、嗜
32、超热菌。现在学习的是第51页，共86页细菌最低温度（）最适温度（）最高温度（）嗜冷菌505102030嗜中温菌51025404550嗜热菌3050607080嗜超热菌55以上70105110113低温、中温和高温细菌的生长温度范围低温、中温和高温细菌的生长温度范围现在学习的是第52页，共86页 所有微生物中，多部分是嗜中温菌，其他较所有微生物中，多部分是嗜中温菌，其他较少。少。污水处理系统中，为了保证微生物能够处污水处理系统中，为了保证微生物能够处于较好的工作状态，需要为其提供较适合的温度于较好的工作状态，需要为其提供较适合的温度。一般控制在。一般控制在20203030左右。左右。现在学习的是
33、第53页，共86页嗜冷菌，最适合在嗜冷菌，最适合在515，甚至很多细菌可以在，甚至很多细菌可以在0以下正常生存。以下正常生存。可以解释冰箱中冷藏的蔬菜、水果发霉变质腐烂的原可以解释冰箱中冷藏的蔬菜、水果发霉变质腐烂的原因。因。小结：小结：微生物的培养应该在最佳温度范围进行。微生物的培养应该在最佳温度范围进行。超过最高温度会对细菌造成伤害甚至导致死亡。超过最高温度会对细菌造成伤害甚至导致死亡。低温有抑制细菌作用。可以让微生物休眠，但不会导致死亡。温度升高低温有抑制细菌作用。可以让微生物休眠，但不会导致死亡。温度升高时，活性即可恢复。时，活性即可恢复。现在学习的是第54页，共86页 微生物也有最适
34、应的pH 范围，微生物不同，pH范围不同。多数细菌：最佳6.57.5，适应范围410；一般要求中性或偏碱性；放线菌：最佳7.58.0，一般要求中性或偏碱性；霉菌和酵母菌：可在酸性或偏碱性环境生活，最喜欢36的环境。生长极限：1.510。二、二、pH现在学习的是第55页，共86页 1.污水处理生物处理构筑物内pH控制在6.58.5之间。2.微生物培养过程中，培养基的pH值下降或上升，如何调控？（加入缓冲物质，或通过在线监测用泵加酸或碱）3.污泥厌氧处理时，也要控制好pH，一般在6.67.6，最好控制在6.87.2之间。小结小结现在学习的是第56页，共86页 事实上，净化污(废)水的微生物适应pH
35、变化的能力比较强，。微生物在其生命活动过程中会能动地改变外界环境的pH,那么如何控制pH值？现在学习的是第57页，共86页 通过总结实践中的经验,一般把调节pH的措施分成治标治标和治本治本两大类,前者是根据表面现象而进行的直接,及时,快速但不持久的表面化调节,后者则是根据内在机制而采用的间接,缓效但可发挥持久作用的调节.现将这两类措施表解如下:pH调节过酸治标治本过酸过碱过碱加入NaOH,Na2CO3等碱液中和治标加入H2SO4,HCl等酸液中和1、加适当氮源如：加尿素,NaNO3,NH4OH或蛋白质等2、提高通气量1、加适当碳源:加糖,乳酸,醋酸,柠檬酸或油脂等2、降低通气量现在学习的是第5
36、8页，共86页 虽然微生物外环境的pH变化很大,但细胞内环境中的pH却相当稳定,一般都接近中性.这就免除了DNA,ATP,菌绿素和叶绿素等重要成分被酸破坏,或RNA,磷脂类等被碱破坏的可能性.与细胞内环境的中性pH相适应的是,胞内酶的最适pH一般都接近中性,而位于周质空间的酶和分泌到细胞外的胞外酶的最适pH则接近环境的pH.pH除了对细胞发生直接影响之外,还对细胞产生种种间接的影响.例如,可影响培养基中营养物质的离子化程度,从而影响微生物对营养物质的吸收,影响环境中有害物质对微生物的毒性,以及影响代谢反应中各种酶的活性等.现在学习的是第59页，共86页三、氧化还原电位三、氧化还原电位 用Eh表
37、示，单位为V或mV。氧化环境时，Eh为正，充满氧气时，上限为+820mV；还原环境时，mV为负，充满氢气时，下限为-400 mV。不同微生物要求的氧化还原电位不同：1.一般好氧微生物：+300+400 mV，大于+100 mV，才能生活。2.兼性菌：+100 mV为槛，大于时进行好氧呼吸，小于时进行无氧呼吸。3.厌氧菌：200250 mV。现在学习的是第60页，共86页现在学习的是第61页，共86页四、溶解氧四、溶解氧(P100)(P100)微生物微生物与氧气与氧气的关系的关系好氧微生物好氧微生物厌氧微生物厌氧微生物兼性微生物兼性微生物专性好氧微生物专性好氧微生物微量好氧微生物微量好氧微生物专
38、性厌氧氧微生物专性厌氧氧微生物耐氧厌氧微生物耐氧厌氧微生物现在学习的是第62页，共86页（一）（一）好氧微生物好氧微生物必须有氧才能生存，氧气对于好氧微生物的作用：必须有氧才能生存，氧气对于好氧微生物的作用：1.1.最终电子受体；最终电子受体；2.2.参与物质合成参与物质合成好氧微生物做好氧呼吸时，会产生毒害物质如：过氧化氢、过氧好氧微生物做好氧呼吸时，会产生毒害物质如：过氧化氢、过氧化物羟自由基等。但由于好氧微生物体内也有相应的酶可以分解化物羟自由基等。但由于好氧微生物体内也有相应的酶可以分解上述物质，因此，好氧微生物可以在氧气条件下正常生存。上述物质，因此，好氧微生物可以在氧气条件下正常生
39、存。好氧微生物所需要的氧气是溶解在水中的氧气，即好氧微生物所需要的氧气是溶解在水中的氧气，即DODO。溶解氧与大气压力及温度有关，温度越高，溶解氧越低。溶解氧与大气压力及温度有关，温度越高，溶解氧越低。现在学习的是第63页，共86页 好氧生物处理系统中，为了保证微生物的正常工作，必须为它们提供足够的溶解氧。工程上，通常采用鼓风曝气的形式向水中强制充氧。反应器中，采用何种方式？反应器中，采用何种方式？对于生活污水厂，BOD5200300mg/L。如果曝气池的活性污泥浓度在20003000mg/L时，溶解氧必须保证在2mg/L以上。通常控制在34mg/L。当供氧不足时，也会造成污泥的丝状菌膨胀。现
40、在学习的是第64页，共86页 可分为两种，一种有氧就要死亡；另一种，有氧可分为两种，一种有氧就要死亡；另一种，有氧无氧无所谓，生活过程中，不会中毒也不利用氧无氧无所谓，生活过程中，不会中毒也不利用氧。通常说的厌氧菌多指第一种，称为专项厌氧菌。通常说的厌氧菌多指第一种，称为专项厌氧菌。它在有氧条件下，代谢过程中会产生过氧化氢，它在有氧条件下，代谢过程中会产生过氧化氢，但体内不具有过氧化氢酶，专性厌氧微生物将被但体内不具有过氧化氢酶，专性厌氧微生物将被过氧化氢杀死。过氧化氢杀死。（二）厌氧微生物（二）厌氧微生物现在学习的是第65页，共86页厌氧微生物在培养时，培养基必须保证无氧。厌氧微生物在培养时
41、，培养基必须保证无氧。方法：方法：（1）惰性气体驱氧：氮气或氦气。惰性气体驱氧：氮气或氦气。（2）用胶塞密封培养装置，并在容器中加入氧化还原性颜料）用胶塞密封培养装置，并在容器中加入氧化还原性颜料（甲基蓝或刃天青），当在还原态时无色，氧化态时显色。一（甲基蓝或刃天青），当在还原态时无色，氧化态时显色。一旦显色，说明有氧存在。旦显色，说明有氧存在。（3）可在培养装置中预先加入些兼性微生物混合培养，一旦有）可在培养装置中预先加入些兼性微生物混合培养，一旦有氧，可被兼性细菌消耗掉。氧，可被兼性细菌消耗掉。现在学习的是第66页，共86页（三）兼性厌氧菌（三）兼性厌氧菌 有氧无氧都能生存。有氧无氧都能生
42、存。作用：作用：1.积极作用：积极作用：a.污水处理污水处理 溶解氧充足时，好氧菌与兼性菌都起作用，当供氧故障时，溶解氧充足时，好氧菌与兼性菌都起作用，当供氧故障时，兼性菌仍可起作用，但不如有足够溶解氧时处理效果好。兼性菌仍可起作用，但不如有足够溶解氧时处理效果好。b.水解酸化水解酸化 c.脱氮脱氮2.消极作用：消极作用：a.土壤脱氮，土壤脱氮，N素损失，土壤肥力下降。素损失，土壤肥力下降。b.产生亚硝酸胺产生亚硝酸胺 现在学习的是第67页，共86页氧气与微生物的关系氧气与微生物的关系类型与O2关系代谢类型专性好氧必须有氧好氧呼吸微好氧有氧，含量低好氧呼吸兼性可有、可无有氧呼吸或发酵、无氧呼吸
43、专性厌氧氧有毒害或致死无氧呼吸耐氧可在有氧下存活，不用氧气发酵现在学习的是第68页，共86页 1.辐射 2.水的活度 3.渗透压 4.表面张力（如：表面活性剂）五、其它因子五、其它因子现在学习的是第69页，共86页水活度水活度水分对微生物很重要，但是，水对微生物的影响，不但取决于水分对微生物很重要，但是，水对微生物的影响，不但取决于环境中水的含量，更取决于水的有效性。环境中水的含量，更取决于水的有效性。环境中水的有效性用水的活度环境中水的有效性用水的活度w w表示。表示。w w指在一定温度和压力下，溶质蒸气压与纯水蒸气压之比。指在一定温度和压力下，溶质蒸气压与纯水蒸气压之比。环境中的环境中的w
44、 w介于介于0 01 1之间，溶液浓度越大，之间，溶液浓度越大，w w越小。越小。微生物一般在微生物一般在ww为为0.650.650.990.99的条件下生长的条件下生长,w,w过低时过低时,大多数微生物将停止生长。大多数微生物将停止生长。不同微生物的不同微生物的w w也不同。也不同。现在学习的是第70页，共86页第三节第三节 不利因子对于微生物的影响不利因子对于微生物的影响辐射、极端温度、极端辐射、极端温度、极端pHpH、重金属离子等、重金属离子等一、辐射一、辐射1.UV1.UV（紫外线）（紫外线）日光中波长在日光中波长在200200390nm390nm的部分。具有杀菌功能。尤其的部分。具有
45、杀菌功能。尤其 260nm260nm左右。左右。人们制造的紫外杀菌灯的波长为人们制造的紫外杀菌灯的波长为253.7nm253.7nm。由于穿透力差，。由于穿透力差，只能进行：只能进行：a.a.空气消毒空气消毒b.b.表面消毒：表面消毒：c.c.诱变育种：诱变育种：现在学习的是第71页，共86页X X射线和射线和 射线射线2.2.电离辐射电离辐射为高能电磁波，具有较强的穿透力。常用于罐头消毒。为高能电磁波，具有较强的穿透力。常用于罐头消毒。现在学习的是第72页，共86页二、超声波与微波二、超声波与微波1.超声波超声波频率在频率在20000Hz以上的人耳听不到的声波。对于微生物具以上的人耳听不到的
46、声波。对于微生物具有破坏能力。超声波频率越高，杀菌效果越好。杆菌比球有破坏能力。超声波频率越高，杀菌效果越好。杆菌比球菌易被杀死。大的细菌比小的细菌易被杀死。菌易被杀死。大的细菌比小的细菌易被杀死。作用机理作用机理a.超声波作用下，内含物剧烈振荡，失去活性；超声波作用下，内含物剧烈振荡，失去活性；b.溶液受超声波作用产生空腔，巨大压力导致细菌死亡溶液受超声波作用产生空腔，巨大压力导致细菌死亡c.溶液产生大量微小气泡，对微生物进行猛烈冲击，细菌破溶液产生大量微小气泡，对微生物进行猛烈冲击，细菌破裂。裂。2.微波微波现在学习的是第73页，共86页三、重金属离子三、重金属离子 机理：机理：1.与酶的
47、与酶的SH基结合，导致酶失去活性；基结合，导致酶失去活性；2.与蛋白质结合，发生变性或沉淀。与蛋白质结合，发生变性或沉淀。四、极端温度四、极端温度常用高温消毒或灭绝。二者概念不同。常用高温消毒或灭绝。二者概念不同。消毒：杀死所有营养细胞和一些芽孢。消毒：杀死所有营养细胞和一些芽孢。灭菌：利用高温、物理、化学方法将所有微生物营养细胞和灭菌：利用高温、物理、化学方法将所有微生物营养细胞和所有芽孢或孢子全部杀死。所有芽孢或孢子全部杀死。现在学习的是第74页，共86页极端极端温度温度影响影响消毒消毒巴斯德消毒法巴斯德消毒法煮沸消毒法煮沸消毒法灭菌灭菌灼烧灼烧烘箱热空气法烘箱热空气法（160170）干热
48、灭菌法干热灭菌法湿热灭菌法湿热灭菌法高压蒸汽灭菌高压蒸汽灭菌（0.105MPa，121）牛奶、饮品牛奶、饮品常压蒸汽灭菌常压蒸汽灭菌（100）现在学习的是第75页，共86页巴斯德消毒法：巴斯德消毒法：用于牛奶用于牛奶,啤酒啤酒,果酒和酱油等不能进行高温灭菌的液体的一种消毒方法果酒和酱油等不能进行高温灭菌的液体的一种消毒方法,其其主要目的是杀死其中无芽孢的病原菌主要目的是杀死其中无芽孢的病原菌(如牛奶中的结核杆菌或沙门氏菌如牛奶中的结核杆菌或沙门氏菌),而而又不影响它们的风味又不影响它们的风味.低温维持法低温维持法(LTLT)(LTLT):在在63（61.6-62.8）下保持）下保持30分钟可进
49、行牛奶消毒分钟可进行牛奶消毒;高温瞬时法高温瞬时法(HTST)(HTST):用于牛奶消毒时只要在用于牛奶消毒时只要在72（71.7）下保持）下保持15 30秒钟即可秒钟即可.1856年，法国多尔城酒坊生产的一批口味纯正的啤酒一两天之内全部变得酸溜溜年，法国多尔城酒坊生产的一批口味纯正的啤酒一两天之内全部变得酸溜溜的。老板心急如焚地向巴斯德求救。的。老板心急如焚地向巴斯德求救。巴斯德用显微镜仔细观察。他发现变酸啤酒里尽是些胡文虎克早年报道过的杆巴斯德用显微镜仔细观察。他发现变酸啤酒里尽是些胡文虎克早年报道过的杆状细菌状细菌(乳酸杆菌乳酸杆菌)，而口味正常的啤酒内却是些从未见过的形状奇特圆头圆脑的
50、小怪物，而口味正常的啤酒内却是些从未见过的形状奇特圆头圆脑的小怪物(酵母菌酵母菌)；继续观察还发现，酒内乳酸杆菌数量越多，就酸度越大。巴斯德运用显微镜；继续观察还发现，酒内乳酸杆菌数量越多，就酸度越大。巴斯德运用显微镜观察找到了啤酒变酸的原因：酿好的啤酒受到乳酸杆菌污染所致。用什么方法，既能杀观察找到了啤酒变酸的原因：酿好的啤酒受到乳酸杆菌污染所致。用什么方法，既能杀死酒内的乳酸杆菌，制止酸化，又能保持啤酒的芳香口味呢？巴斯德通过实验室的反复死酒内的乳酸杆菌，制止酸化，又能保持啤酒的芳香口味呢？巴斯德通过实验室的反复试验观察，终于寻找到一种两全其美的杀菌消毒方法试验观察，终于寻找到一种两全其美