环境工程微生物学05微生物的生长繁殖与生存因子

第五章微生物的生长繁殖与生存因子第一节微生物的生长繁殖一微生物生长繁殖的概念生长：微生物在适宜的环境条件下，按照自己的代谢方式进行新陈代谢活动，正常情况下同化作用大于异化作用，微生物的细胞不断迅速增长。繁殖：由一个亲代细胞分裂为两个大小，形状与亲代细胞相似的子代细胞，使得个体数目增加。发育：从生长到繁殖这个由量变到质变的过程。世代时间：细菌两次细胞分裂之间的时间。多细胞微生物的生长只是细胞数目增加，不伴随个体数目增加。如果不但细胞数目增加，个体数目也增加，则称为多细胞微生物的繁殖。二研究微生物生长的方法（一）分批培养细菌的生长繁殖可粗分为4个时期：停滞期，对数期，静止期和衰亡期。1停滞期（迟滞期或适应期）特点：生长速率常数为0；细胞形态变大或增长；细胞中RNA尤其是rRNA含量增高，原生质嗜碱性；合成代谢活跃，核糖体，酶类和ATP合成加快，易产生诱导酶；对外界不良条件反应敏感。2对数期（指数期）特点：生长速率常数最大，细胞分裂一次所需的代时或原生质倍增时间最短；细胞进行平衡生长，菌体内各种成分最为均匀；酶系活跃，代谢旺盛。3静止期特点：细菌的生长速率逐渐下降甚至到零，即处于新繁殖的细胞数与衰亡的细胞数相等；菌体产量达到最高点，活菌数达到最高峰；开始积累代谢产物。4衰亡期特点：死亡率逐渐增加；总活菌数明显下降减少；细胞呈现各种形态，细胞出现老化，自溶，颗粒，异形胞。（二）连续培养1恒浊连续培养是一种使培养液中细菌的浓度恒定，以浊度为控制指标的培养方式。发酵工业采用此法可获得大量的菌体和有经济价值的代谢产物。2恒化连续培养维持进水中的营养成分恒定，以恒定流速进水，以相同流速流出代谢物，使细菌处于最高生长速率状态的培养方式。在连续培养中，微生物的生长状态和规律与分批培养中的不同。它们往往处于相当分批培养中生长曲线的某一个生长阶段。恒化连续培养法尤其适用于污水生物处理。除了序批间歇曝气法外，其余的污水生物处理均采用恒化连续培养法。三细菌生长曲线在污（废）水微生物处理中的应用为什么常规活性污泥法不利用对数生长期的微生物而利用静止期的微生物？对数生长期的微生物生长繁殖快，代谢活力强，能大量去除废水中有机物。尽管微生物对有机物的去除能力很高，但相应要求进水有机物浓度高，则出水有机物的绝对值也相应提高，不易达到排放标准。又因为对数期的微生物生长繁殖旺盛，细胞表面的粘液层和荚膜尚未形成，运动很活跃，不易自行凝聚成菌胶团，沉淀性能差，致使出水水质差。而处于静止期的微生物代谢活力虽然比对数生长期的差，但仍有相当的代谢活力，去除有机物的效果仍然较好，其最大特点是体内积累了大量贮存物，强化了微生物的生物吸附能力，自我絮凝，聚合能力强，在二沉池中泥水分离效果好，出水水质好。四微生物生长量的测定方法1测定微生物总数微生物总数的测定方法有：记数器直接计数，染色涂片计数，比例计数法，比浊法测定细菌悬液浓度。2测定活菌总数活菌总数的测定法有：载玻片薄琼脂层培养计数，平板菌落（CFU）计数，液体稀释培养计数，薄膜过滤计数等。3计算生长量计算生长量首先要测得细胞质量。测细胞质量的方法有：测细胞干重法，通过测细胞含氮量确定细胞浓度，通过DNA的测定算出细菌浓度，生理指标法。第二节微生物的生存因子温度，PH，氧化还原电位，溶解氧，太阳辐射，水的活度与渗透压，表面张力第三节其它不利环境因子对微生物的影响一紫外辐射和电离辐射对微生物的影响（一）紫外辐射对微生物的影响紫外辐射的波长范围是200~390nm，以波长为260nm左右的紫外辐射杀菌力最强。紫外辐射对微生物有致死作用是由于微生物细胞中的核酸、嘌呤、嘧啶及蛋白质对紫外辐射有特别强的吸收能力。DNA和RNA对紫外辐射的吸收峰在260nm处，蛋白质对紫外辐射的吸收峰在280nm处。紫外辐射的应用：空气消毒，表面消毒，诱变育种（二）电离辐射对微生物的影响X－射线和γ－射线均能使被照射的物质产生电离作用，故被称为电离辐射。它们都是高能电磁波，穿透能力很强。可以利用X－射线和γ－射线诱导微生物变异，筛选优良菌种。二超声波对微生物的影响超声波具有强烈的生物学作用，几乎所有的细菌体都能被超声波所破坏，只是敏感程度各有不同。超声波的杀菌效果与其频率，处理时间，细菌的大小、形状及菌数有关。利用超声波破坏菌体，制成细菌裂解液，用于研究细菌的结构、化学组成、酶活性等。也可应用超声波从组织中提取病毒。三重金属对微生物的影响重金属汞、银、铜、铅及其化合物可有效地杀菌和防腐，它们是蛋白质的沉淀剂。其杀菌机理是与酶的－SH基结合，使酶失去活性；或与菌体蛋白结合，使之变性或沉淀。四极端温度对微生物的影响极端温度对微生物的不利影响主要表现在破坏微生物机体的基本组成物质——蛋白质、酶蛋白和脂肪。五极端pH对微生物的影响过高过低的pH对微生物生长繁殖不利，表现在以下几方面：pH过低，会引起微生物体表面由带负电变为带正电，进而影响微生物对营养物的吸收。过高或过低的pH还可影响培养基中有机化合物的离子化作用，从而间接影响微生物。酶只在最适合的pH时才能发挥其最大活性、极端的pH使酶的活性降低，进而影响微生物细胞内的生物化学过程，甚至直接破坏微生物细胞。过高或过低的pH均降低微生物对高温的抵抗能力。六干燥对微生物的影响干燥能使菌体内蛋白质变形，引起代谢活动停止，所以干燥会影响微生物的活性及至生命力。因此，干燥就成为保藏物品和食物的好方法。七若干有机物对微生物的影响（一）醇（二）甲醛（三）表面活性剂1酚2新洁尔灭3合成洗涤剂4染料八抗生素对微生物的影响（1）抑制微生物细胞壁合成（2）破坏微生物的细胞质膜（3）抑制蛋白质合成（4）干扰核酸的合成第四节微生物与微生物之间的关系一竞争关系是指不同的微生物种群在同一环境中，对食物等营养，溶解氧，空间和其他共同要求的物质相互竞争，相互受到不利影响。二原始合作关系或称互生关系，是指两种可以单独生活的生物共存于同一环境中，相互提供营养及其他生活条件，双方互为有利，相互收益，当两者分开时各自可单独生存。三共生关系是指两种不能单独生活的微生物共同生活于同一环境中，各自执行优势的生理功能，在营养上互为有利，组成共生体。四偏害关系共存于同一环境中的两种微生物，甲方对乙方有害，乙方对甲方无任何影响。偏害关系可分非特性偏害和特性偏害两种。五捕食关系有的微生物不是通过代谢产物对抗对方，而是吞食对方。六寄生关系一种生物需要在另一种生物体内生活，从中摄取营养才能得以生长繁殖。前者为寄生菌，后者称为寄主或宿主。第五节菌种的退化、复壮与保藏一菌种的退化和复壮菌种退化是指群体中退化细胞占一定数量后表现的菌种性能下降，可采取相应措施使退化菌株复壮，其方法如下：（一）纯种分离（二）通过寄主进行复壮（三）联合复壮二菌种的保藏（一）定期移植法（二）干燥法（三）隔绝空气法（四）蒸馏水悬浮法（五）综合法