第五章微生物的生长繁殖与生存因子课件.ppt
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- 第五 微生物 生长 繁殖 生存 因子 课件
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1、第五章第五章 微生物的生长繁殖微生物的生长繁殖与生存因子与生存因子第一节第一节 微生物的生长繁殖微生物的生长繁殖一、微生物的生长繁殖的基本概念一、微生物的生长繁殖的基本概念1.1.生长:微生物新陈代谢,同化作用大于异化作用,生长:微生物新陈代谢,同化作用大于异化作用,微生物的细胞不断迅速微生物的细胞不断迅速增长增长的现象。的现象。2.2.繁殖:繁殖:什么是微生物的繁殖?什么是微生物的繁殖?繁殖繁殖单细胞单细胞一个细胞一个细胞两个细胞两个细胞多细胞多细胞不只是细胞个数的增长,如果只是细胞个数增长,不只是细胞个数的增长,如果只是细胞个数增长,而不是个体数目增长,不叫繁殖,叫生长。而不是个体数目增长
2、,不叫繁殖,叫生长。不但细胞个数增加,个体也增加,则为繁殖不但细胞个数增加,个体也增加,则为繁殖3.3.发育:微生物的生长与繁殖是个交替过程,发育:微生物的生长与繁殖是个交替过程,从生长到繁殖的量变到质变的过程是从生长到繁殖的量变到质变的过程是发发育。育。4.4.世代时间:细菌两次分裂之间的时间。世代时间:细菌两次分裂之间的时间。当微生物的培养时间一定时,他的世代时间基当微生物的培养时间一定时,他的世代时间基本上也是稳定的。但是如果外界条件发生变化,本上也是稳定的。但是如果外界条件发生变化,世代时间也会变化。世代时间也会变化。世代时间越短,繁殖速度越快。一般,原核微世代时间越短,繁殖速度越快。
3、一般,原核微生物的繁殖速度大于真核微生物。好氧微生物生物的繁殖速度大于真核微生物。好氧微生物快于厌氧微生物。快于厌氧微生物。二、研究微生物生长的方法二、研究微生物生长的方法生长生长单个体微生物生长单个体微生物生长群体微生物生长群体微生物生长分批培养分批培养连续培养连续培养(一)分批培养(一)分批培养分批培养概念:分批培养概念:将定量的微生物接种到封闭的具有将定量的微生物接种到封闭的具有定量培养基的容器中,保持一定的温度、定量培养基的容器中,保持一定的温度、pH、DO,微生物进行生长繁殖。微生物进行生长繁殖。请大家思考培养过程及最终结果,总结规律请大家思考培养过程及最终结果,总结规律少少多多少少
4、生长曲线生长曲线将少量菌种接种到准备妥当的培养基中,进行分批培将少量菌种接种到准备妥当的培养基中,进行分批培养,并且定时取样计数。以细菌的个数或干重质量为养,并且定时取样计数。以细菌的个数或干重质量为纵坐标,以培养时间为横坐标,将取样数据描点绘图,纵坐标,以培养时间为横坐标,将取样数据描点绘图,最终可得该细菌的生长曲线。最终可得该细菌的生长曲线。生长曲线分期:细分可分为生长曲线分期:细分可分为6个时期即停滞期个时期即停滞期(适应期适应期)、加速期、对数期、减速期、静止期、衰亡期。加速期、对数期、减速期、静止期、衰亡期。由于加速期和减速期持续时间很短,则把加速期并到停由于加速期和减速期持续时间很
5、短,则把加速期并到停滞期,把减速期放到静止期中。故,将生长曲线粗分为滞期,把减速期放到静止期中。故,将生长曲线粗分为四个生长期。四个生长期。微生物生长曲线微生物生长曲线1.停滞期停滞期停滞期停滞期特点特点 生长速率等于零生长速率等于零细胞合成新的成分细胞合成新的成分 补充消耗的材料补充消耗的材料 适应新的培养基或别的培养条件适应新的培养基或别的培养条件 细胞形态变大或变长细胞形态变大或变长 对外界不良环境敏感对外界不良环境敏感 细细 菌菌 数数 目目 的的 对对 数数 值值 时间时间t数量不变甚至减少数量不变甚至减少适应环境(合成相应的适应环境(合成相应的酶),营养储备(用于复酶),营养储备(
6、用于复制合成)制合成)停滞期停滞期停滞期停滞期“万事开头难万事开头难”影响停滞期长短的因素影响停滞期长短的因素1.1.接种龄接种龄:1)1)对数期对数期“种子种子”,停滞期较短;,停滞期较短;2)2)静止期期或衰亡期静止期期或衰亡期“种子种子”,停滞期较长;停滞期较长;接种量。接种量。1)1)接种量大,停滞期较短;接种量大,停滞期较短;2)2)接种量小,体滞期较长。接种量小,体滞期较长。培养基成分培养基成分:1)1)培养基成分丰富的,停滞期较短;培养基成分丰富的,停滞期较短;2)2)培养基成分与种子培养基一致培养基成分与种子培养基一致,停滞期较短。停滞期较短。2.2.指数期指数期特点特点 生长
7、速率最快,细胞呈指数增长生长速率最快,细胞呈指数增长 生长速率恒定生长速率恒定 代谢旺盛,细胞成分平衡发展代谢旺盛,细胞成分平衡发展 群体的生理特性较一致群体的生理特性较一致指数生长公式:指数生长公式:N Nt t=N=N0 02 2n n 式中式中N N0 0为起始细胞数目,为起始细胞数目,N Nt t为指数生长某个时刻为指数生长某个时刻t t时时的细胞数目,的细胞数目,n n为世代数。为世代数。N N0 0、N Nt t和和t t可由实验获得,可由实验获得,n n可通过上式计算得出。可通过上式计算得出。LgNLgNt t=lgN=lgN0 0+nlg2+nlg2 n=n=(lgNlgNt
8、t-lgN-lgN0 0)/lg2=3.3(lgN)/lg2=3.3(lgNt t-lgN-lgN0 0)影响指数期的因素影响指数期的因素菌种:菌种:不同菌种的代时差异极大不同菌种的代时差异极大 营养成分:营养越丰富,代时越短营养成分:营养越丰富,代时越短 营养物浓度:影响微生物的生长速率和总生长量营养物浓度:影响微生物的生长速率和总生长量 培养温度:影响微生物的生长速率培养温度:影响微生物的生长速率指数期的实践意义指数期的实践意义 是代谢、生理研究的良好材料是代谢、生理研究的良好材料 是增殖噬菌体的最适宿主菌龄是增殖噬菌体的最适宿主菌龄 是发酵生产中用作是发酵生产中用作“种子种子”的最佳种龄
9、的最佳种龄 G G染色鉴定时采用此期微生物染色鉴定时采用此期微生物3)稳定期)稳定期特点:特点:活细胞总数维持不变,即新繁殖的细胞数与活细胞总数维持不变,即新繁殖的细胞数与衰亡的细胞数相等,菌体总数达到最高点。衰亡的细胞数相等,菌体总数达到最高点。细胞生理上处于衰老,代谢活力钝化,细胞细胞生理上处于衰老,代谢活力钝化,细胞成分合成缓慢。成分合成缓慢。细胞生长速率为零细胞生长速率为零 营养物质被消耗不能满足生长需要营养物质被消耗不能满足生长需要 代谢废物或有害物质积累到抑制生长水平代谢废物或有害物质积累到抑制生长水平 pH、氧化还原势等物化条件越来越不适、氧化还原势等物化条件越来越不适应应新生率
10、等于死亡率新生率等于死亡率4 4)衰亡期)衰亡期特点:特点:细胞以指数速率死亡,细胞以指数速率死亡,有时细胞死亡速有时细胞死亡速率降低是由于抗性细胞的积累;率降低是由于抗性细胞的积累;细胞变形退化。细胞变形退化。影响衰亡期的因素影响衰亡期的因素与菌种的遗传特性有关与菌种的遗传特性有关:有些细菌的培养经历所有的有些细菌的培养经历所有的各个生长时期,几天以后死亡各个生长时期,几天以后死亡,有些细菌培养几个有些细菌培养几个月乃至几年以后仍然有一些活的细胞;月乃至几年以后仍然有一些活的细胞;与营养物质和有毒物质有关:补充营养和能源,以及与营养物质和有毒物质有关:补充营养和能源,以及中和环境毒性,可以减
11、缓死亡期细胞的死亡速率,延中和环境毒性,可以减缓死亡期细胞的死亡速率,延长细菌培养物的存活时间。长细菌培养物的存活时间。一方面连续进料,另一方面又连续出料。一方面连续进料,另一方面又连续出料。原理:进料原理:进料=补足营养补足营养(“(“污染物污染物”)出料出料=稀释菌浓度、毒物浓度稀释菌浓度、毒物浓度它又分为两种:它又分为两种:1)1)恒浊连续培养恒浊连续培养2)2)恒化连续培养。恒化连续培养。3.3.连续培养连续培养恒浊恒浊培养基浊度恒定(实质是细菌数量恒定)培养基浊度恒定(实质是细菌数量恒定)以浊度为控制指标。以浊度为控制指标。当浊度大时,加大进水流速,降低浊度;当浊度大时,加大进水流速
12、,降低浊度;当浊度小时,降低流速,提高浊度。当浊度小时,降低流速,提高浊度。1 1)恒浊连续培养)恒浊连续培养 恒化恒化三、生长曲线在污水处理中的应用三、生长曲线在污水处理中的应用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 对于好氧生物处理系统,对于好氧生物处理系统,E Eh h 处于处于+200+200+600+600E Eh h下降,处理效果不佳。下降,处理效果不佳。四、溶解氧四、溶解氧微生物微生物与与O O的的关系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
13、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(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。但由于化氢、过氧化物羟自由基等。但由于好氧微生物体内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。可
14、以在氧气条件下正常生存。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DO。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。好氧生物处理系统中,为了保证微生物的正常工作,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。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,工程上,通常采用鼓风曝气的形式向水中强制充氧,对于生活污水厂,对于生活污水厂,BODBOD5 5200200300mg/L300mg/L。如果曝气池的。如果曝气池的活性污泥浓度在活性污泥浓
15、度在200020003000mg/L3000mg/L时,溶解氧必须保证时,溶解氧必须保证在在2mg/L2mg/L以上。通常控制在以上。通常控制在3 34mg/L4mg/L。当供氧不足时,也会造成污泥的丝状菌膨胀。当供氧不足时,也会造成污泥的丝状菌膨胀。(二)厌氧微生物(二)厌氧微生物可分为两种,一种有氧就要死亡;另一种,有氧无可分为两种,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。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。它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,但体在有氧条件下
16、,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过氧化内不具有过氧化氢酶,专性厌氧微生物将被过氧化氢杀死。氢杀死。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,培养基必须保证无氧。方法:惰性气体驱氧:氮气或氦气。方法:惰性气体驱氧:氮气或氦气。用胶塞密封培养装置,并在容器中加入氧化还原性颜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,氧化态料(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。时显色。一旦显色,说明有氧存在。可在培养装置中预先加入些兼性微生物混合培养,一可在培养装置中预先加入些兼
17、性微生物混合培养,一旦有氧,可被兼性细菌消耗掉。旦有氧,可被兼性细菌消耗掉。(三)兼性菌(三)兼性菌有氧无氧都能生存。有氧无氧都能生存。兼性菌的作用:兼性菌的作用:1.1.积极作用:积极作用:a.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。解氧时处理效果好。b.b.水解酸化水解酸化c.c.脱氮。脱氮。2.2.消极作用消极作用a.a.土壤脱氮,土壤脱氮,N N素损失,土壤肥力下降。素损失,土壤肥力下降。b.b.产生亚硝酸胺产生亚硝酸胺污
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