微生物的生长繁殖与生长因子课件.ppt

第六章第六章 微生物的生长繁殖和影响因子微生物的生长繁殖和影响因子第一节第一节 微生物的生长繁殖微生物的生长繁殖 生长繁殖的概念生长繁殖的概念 研究微生物生长的方法研究微生物生长的方法 细菌生长曲线在污（废）水微生物处理中的应用细菌生长曲线在污（废）水微生物处理中的应用 微生物生长量的测定方法微生物生长量的测定方法1.1.生长：生长：微生物新陈代谢，同化作用大于异化作用，微生物微生物新陈代谢，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？一、生长繁殖的概念一、生长繁殖的概念3.3.发育：发育：微生物的生长与繁殖是个交替过程，从生长到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发育。繁殖的量变到质变的过程是发育。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，叫增长，而不是个体数目增长，不叫繁殖，叫生长。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，则为繁殖世代时间：世代时间：单细胞微生物的世代时间：两次细胞分裂之间的时间单细胞微生物的世代时间：两次细胞分裂之间的时间多细胞生物的世代时间：两次繁殖之间的时间多细胞生物的世代时间：两次繁殖之间的时间世代时间的大小反映了一种微生物繁殖速度的快慢。世代时间的大小反映了一种微生物繁殖速度的快慢。不同种的微生物，其生长繁殖速度不同。不同种的微生物，其生长繁殖速度不同。原核微生物的繁殖速度一般比真核微生物快。原核微生物的繁殖速度一般比真核微生物快。好氧微生物快于厌氧微生物。好氧微生物快于厌氧微生物。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二、研究微生物生长的方法二、研究微生物生长的方法 1细菌数量生长曲线细菌数量生长曲线 生生 长长 速速 率率 稳定期稳定期 衰衰老老期期 细细菌菌数数目目的的对对数数值值 0时间时间t t细菌的数量很大，都是细菌的数量很大，都是10的的n次方，取对数作图时方便，次方，取对数作图时方便，010代表代表11010总菌数总菌数总菌数总菌数活菌数活菌数活菌数活菌数 停停 滞滞 期期对对数数期期0 0+_ _ （1）停滞期）停滞期“万事开头难万事开头难”细细 菌菌 停停滞滞期期 数数 目目 的的 对对 数数 值值 0时间时间t为什么会出现停滞期呢？为什么会出现停滞期呢？为什么会出现停滞期呢？为什么会出现停滞期呢？适应环境（合成相应的酶）适应环境（合成相应的酶）营养储备（用于复制合成）营养储备（用于复制合成）表现：表现：不立即繁殖，生长速率近于不立即繁殖，生长速率近于0，菌数几乎不变，细胞形态变大。，菌数几乎不变，细胞形态变大。特点：特点：分裂迟缓，合成代谢活跃，体积增长快，对外界不良环境敏感。分裂迟缓，合成代谢活跃，体积增长快，对外界不良环境敏感。影响停滞期长短的因素影响停滞期长短的因素菌龄菌龄对数期、稳定期或衰亡期、受损细胞、富集培养基的细菌对数期、稳定期或衰亡期、受损细胞、富集培养基的细菌稳定期细胞稳定期细胞基本基本耗尽了各种辅酶耗尽了各种辅酶或其他细胞成分或其他细胞成分受损细胞受损细胞养伤修复养伤修复富集培养基细富集培养基细菌需要合成菌需要合成“自力更生自力更生”酶酶接种数量接种数量 1：10（V/V）营养营养 在实际工作中如接种菌种以启动在实际工作中如接种菌种以启动新的水处理设施，投加新鲜污泥新的水处理设施，投加新鲜污泥时，接种的细菌不习惯于新环境，时，接种的细菌不习惯于新环境，会出现或长或短的迟缓期，迟缓会出现或长或短的迟缓期，迟缓期的出现会增加操作时间，降低期的出现会增加操作时间，降低工作效率工作效率对数期的菌种、增大接种量、尽量保持接种前后所处的对数期的菌种、增大接种量、尽量保持接种前后所处的培养介质和条件一致等方法来缩短或消除迟缓期。培养介质和条件一致等方法来缩短或消除迟缓期。哪些手段缩短能停滞期呢？哪些手段缩短能停滞期呢？细细 菌菌 数数 目目 的的 对对数数期期 对对 数数 值值 0时间时间t 如：大肠杆菌在如：大肠杆菌在20时其代时是时其代时是35条件下的条件下的2倍；倍；伤寒杆菌在含伤寒杆菌在含0.125的蛋白胨培养的蛋白胨培养基中的代时为基中的代时为800min，而在含，而在含1.0时仅为时仅为40min。菌种菌种、营养成分、营养物浓度、培养温度、营养成分、营养物浓度、培养温度 （2）对数期）对数期细菌的代时与哪些因素有关？细菌的代时与哪些因素有关？表现：表现：代谢活性最强，几何级数增加，代谢活性最强，几何级数增加，代时最短，生长速率最大。代时最短，生长速率最大。特点：特点：细菌数目增加与原生质总量增加细菌数目增加与原生质总量增加,与菌液浊度增加呈正相关性。与菌液浊度增加呈正相关性。此时所有细菌在二分裂生长此时所有细菌在二分裂生长分别测定分别测定t0时刻与时刻与t时刻细菌的数量时刻细菌的数量X0与与X对数期细菌代时对数期细菌代时G计算计算1221222 2223 3(2(22 2)2)2)2)24 4225 522n nt0tX=X0*2nX/X0=2nX X0 0XX0 0224 4 X(X X(X0 022n n)(n=1)(n=1、2 2、3)3)n n繁殖代数繁殖代数繁殖代数繁殖代数 0lgx-lgx02lg/lg0.301XXn=代时：代时：nttG0-=0.301(t-t0)lgx-lgx0=k=n/t=lgx-lgx00.301t平均生长速率求代时平均生长速率求代时k=1/G若n=1时，t=G（3）稳定期）稳定期 稳定期稳定期 死亡原因死亡原因营养短缺营养短缺代谢废物、有害物质增多代谢废物、有害物质增多环境条件不宜环境条件不宜细细菌菌 数数 目目的的 对对数数期期对对 数数 值值0时间时间t 停停滞滞期期表现：表现：新增殖细胞数与老细胞的死亡数几乎相等，活菌数动态平衡。新增殖细胞数与老细胞的死亡数几乎相等，活菌数动态平衡。特点：特点：生长速率又趋于生长速率又趋于0，细胞总数最高。，细胞总数最高。（4）死亡期）死亡期特点：特点：出现出现“负生长负生长”，有些细胞开始自溶，有些细胞开始自溶。如何给细菌延年益寿呢？如何给细菌延年益寿呢？补营养、去除环境毒物（环保）补营养、去除环境毒物（环保）人类群体有类似规律吗？人类群体有类似规律吗？如果把地球看作是封闭的间歇式培养基，人类看作是细菌，人如果把地球看作是封闭的间歇式培养基，人类看作是细菌，人口若不加控制，必将经历由于资源枯竭，污染物遍地而引发的口若不加控制，必将经历由于资源枯竭，污染物遍地而引发的大灭绝。大灭绝。自救自救节约、节育防止节约、节育防止“营养物消耗过快营养物消耗过快”环保环保防止防止“有害代谢物毒性抑制有害代谢物毒性抑制”（二）连续培养（二）连续培养 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：原理：进料进料=补足营养补足营养 出料出料=稀释菌浓度、毒物浓度稀释菌浓度、毒物浓度分类：分类：恒浊连续培养、恒化连续培养。恒浊连续培养、恒化连续培养。（1）恒浊连续培养恒浊连续培养 恒浊恒浊培养基浊度恒培养基浊度恒（实质是细菌数量恒定实质是细菌数量恒定）新鲜培养基新鲜培养基光电池光电池光源光源流速控制阀流速控制阀出出水水反反反反馈馈馈馈控控控控制制制制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，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（2）恒化连续培养）恒化连续培养 化化新鲜培养基新鲜培养基流速控制阀流速控制阀出出出出水水水水应用：应用：环境工程、生物工环境工程、生物工 程、实程、实验室研究（细菌生理特性研究、验室研究（细菌生理特性研究、细菌的快速筛选等）。细菌的快速筛选等）。流速恒定流速恒定进料营养物总量进料营养物总量目前目前,污水连续生物处理法均污水连续生物处理法均类似于恒化连续培养；（流速类似于恒化连续培养；（流速不完全恒定）不完全恒定）恒浊器与恒化器的比较恒浊器与恒化器的比较装置装置控制对象控制对象培养基培养基培养培养基流基流速速生长速生长速率率产物产物应用范围应用范围恒浊器恒浊器菌体密度菌体密度无限制生无限制生长因子长因子不恒定不恒定最高速率最高速率大量菌体或与大量菌体或与菌体相平行的菌体相平行的代谢产物代谢产物生产为主生产为主恒化器恒化器培养基流培养基流速速有限制生有限制生长因子长因子恒定恒定低于最高低于最高速率速率不同生长速率不同生长速率的菌体的菌体实验室为实验室为主主三、细菌生长曲线在污（废）水微生物处理中的应用三、细菌生长曲线在污（废）水微生物处理中的应用在污水生物处理过程中，如果条件适宜，活性污泥的增长过程，与纯种在污水生物处理过程中，如果条件适宜，活性污泥的增长过程，与纯种单细胞微生物的增值过程大体相仿，也可以存在停滞期、对数期、静止单细胞微生物的增值过程大体相仿，也可以存在停滞期、对数期、静止期和衰老期。期和衰老期。活性污泥是活性污泥是多种微生物的混合群体多种微生物的混合群体，其生长受废水性质、浓度、水温、，其生长受废水性质、浓度、水温、pH、溶解氧等多种环境因素影响，因此，在处理构筑物中通常仅出现、溶解氧等多种环境因素影响，因此，在处理构筑物中通常仅出现生长曲线中的某一、二个阶段。且处于不同阶段时的污泥，其特性有很生长曲线中的某一、二个阶段。且处于不同阶段时的污泥，其特性有很大的区别。大的区别。废水生物处理（活性污泥）实际是废水生物处理（活性污泥）实际是连续运行连续运行，其微生物生长规律不同于，其微生物生长规律不同于分批培养时的规律，它只能是处于生长曲线的某一阶段。分批培养时的规律，它只能是处于生长曲线的某一阶段。一般把活性污泥生长曲线的划分成三个阶段：一般把活性污泥生长曲线的划分成三个阶段：生长上升阶段、生长下降生长上升阶段、生长下降阶段和内源呼吸阶段。阶段和内源呼吸阶段。污污(废废)水连续处理中的细菌生长状态跟具体水连续处理中的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也不个构筑物中，不同位置的细菌生长状态也不同，但要以某种状态为主。同，但要以某种状态为主。进水进水对数期对数期衰老期衰老期平平推推流流式式活活性性污污泥泥法法稳定期稳定期占优势占优势总结总结总结总结常规活性污泥法：利用减速期、静止期；常规活性污泥法：利用减速期、静止期；常规活性污泥法：利用减速期、静止期；常规活性污泥法：利用减速期、静止期；生物吸附法：静止期；生物吸附法：静止期；生物吸附法：静止期；生物吸附法：静止期；高负荷活性污泥法：对数期和减速期；高负荷活性污泥法：对数期和减速期；高负荷活性污泥法：对数期和减速期；高负荷活性污泥法：对数期和减速期；延时曝气法延时曝气法延时曝气法延时曝气法(氧化沟氧化沟氧化沟氧化沟)：内源呼吸期：内源呼吸期：内源呼吸期：内源呼吸期 细菌的细菌的生生长阶段长阶段应用举例应用举例特点特点停滞期停滞期无无连续化稳定操作中没有这一阶段连续化稳定操作中没有这一阶段对数生长期对数生长期高负荷活性污泥法高负荷活性污泥法(大部分区域大部分区域)稳定期稳定期生物膜法生物膜法常规活性污泥法常规活性污泥法(大部分区域大部分区域)生长繁殖快，代谢活力强，能大量生长繁殖快，代谢活力强，能大量去除废水中有机物。去除废水中有机物。（缺点：缺点：细菌细菌表面的表面的粘液层和荚膜尚未形成粘液层和荚膜尚未形成，运，运动很活跃，不易自行凝聚成菌胶动很活跃，不易自行凝聚成菌胶团团，沉淀性能差沉淀性能差，致使出水水质有致使出水水质有机物浓度相对较高机物浓度相对较高）衰老期衰老期低浓度污水延时低浓度污水延时曝气法曝气法污泥的厌氧消化污泥的厌氧消化营养物浓度过低，难以满足其他阶营养物浓度过低，难以满足其他阶段细菌的生长需要段细菌的生长需要虽然比对数生长期的差，但仍有相虽然比对数生长期的差，但仍有相当的代谢活力，细菌体内积累了大当的代谢活力，细菌体内积累了大量贮存物，如异染粒、聚量贮存物，如异染粒、聚羟基羟基丁酸等，体表的粘液层和荚膜强化丁酸等，体表的粘液层和荚膜强化了细菌的生物吸附能力，了细菌的生物吸附能力，自我絮自我絮凝、聚合能力强，在二沉池中泥水凝、聚合能力强，在二沉池中泥水分离效果好，分离效果好，出水水质好出水水质好。1:0.40.8BOD.d-细菌与降解细菌与降解BOD重量比重量比1:0.41:0.4以下以下以下以下连续生物处理中的细菌状态表连续生物处理中的细菌状态表为什么常规活性污泥法不利用对为什么常规活性污泥法不利用对为什么常规活性污泥法不利用对为什么常规活性污泥法不利用对数期而用静止期微生物？数期而用静止期微生物？数期而用静止期微生物？数期而用静止期微生物？对数期微生物：对数期微生物：生长繁殖快，代谢活力强，能大量去除废水中的有机生长繁殖快，代谢活力强，能大量去除废水中的有机物，相应的，要求进水有机物浓度高。物，相应的，要求进水有机物浓度高。由于进水有机物浓度高，出水有机物浓度也相应提高，由于进水有机物浓度高，出水有机物浓度也相应提高，且这时期微生物不易自行凝聚成菌胶团，沉淀性能差，且这时期微生物不易自行凝聚成菌胶团，沉淀性能差，导致出水水质差。导致出水水质差。静止期微生物：静止期微生物：代谢活力比对数期差，但仍有相当的代谢活力，去除有代谢活力比对数期差，但仍有相当的代谢活力，去除有机物的效果较好，积累大量贮存物，生物吸附能力强，机物的效果较好，积累大量贮存物，生物吸附能力强，泥水分离效果好，出水水质好。泥水分离效果好，出水水质好。1.测定微生物总数测定微生物总数 计数板直接计数，或测定菌浊液的光密度值等。计数板直接计数，或测定菌浊液的光密度值等。2.测定活细菌数测定活细菌数 平板菌落（平板菌落（CFU）计数、薄膜过滤计数等。）计数、薄膜过滤计数等。3.计算生长量计算生长量 测定细胞干重，测定某一组份（如含氮量、测定细胞干重，测定某一组份（如含氮量、DNA）或生理指标。）或生理指标。四、微生物生长量的测定方法四、微生物生长量的测定方法第二节第二节 微生物的生存因子微生物的生存因子 温度温度pH氧化还原电位氧化还原电位重金属对微生物的影响重金属对微生物的影响太阳辐射太阳辐射溶解氧溶解氧水的活度与渗透压水的活度与渗透压超声波超声波若干有机物若干有机物为什么会存在适宜温度？为什么会存在适宜温度？酶的活性酶的活性 根根据据细细菌菌适适宜宜温温度度的的不不同同，可可将细菌分为四大类将细菌分为四大类嗜冷菌（嗜冷菌（5-10）嗜中温菌（嗜中温菌（25-40）嗜热菌（嗜热菌（50-60）嗜超热菌（嗜超热菌（70-105）生生长长速速率率 0 0 温度温度 最低温度最低温度 最适温度最适温度 最高温度最高温度 微生物的生长要求有一定的温度范围：最低温度、最适温度、最高温度。微生物的生长要求有一定的温度范围：最低温度、最适温度、最高温度。一、温度一、温度不同耐温细菌的生长适宜温度不同耐温细菌的生长适宜温度 废水中的细菌一般都是嗜中温菌，嗜冷菌和嗜热菌占少数废水中的细菌一般都是嗜中温菌，嗜冷菌和嗜热菌占少数 最适温度多在最适温度多在3030左右。左右。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细菌细菌最低温度最低温度最适温度最适温度最高温度最高温度嗜冷菌嗜冷菌-50 5102030嗜中温菌嗜中温菌51025404550嗜热菌嗜热菌3050607080嗜超热菌嗜超热菌5555以上以上701051101131.高温高温在高温时，微生物的在高温时，微生物的蛋白质会发生凝固变性蛋白质会发生凝固变性，呈不可逆的，呈不可逆的变性，导致微生物的死亡。一般来说无芽孢的细菌在水中加变性，导致微生物的死亡。一般来说无芽孢的细菌在水中加热到热到100迅速死亡。迅速死亡。(1)高温杀菌的机理高温杀菌的机理 蛋白质、核酸变性蛋白质、核酸变性 细胞膜溶解细胞膜溶解细胞膜中的脂类在高温作用下溶解，细胞膜中的脂类在高温作用下溶解，“失血过多失血过多”极端温度对微生物的影响极端温度对微生物的影响（2）影响高温杀菌的因素）影响高温杀菌的因素细菌种类细菌种类细菌的种类、含水量、有无芽孢、菌龄等细菌的种类、含水量、有无芽孢、菌龄等 种类种类致死温度致死温度水生细菌水生细菌2530肠道细菌肠道细菌4550温泉细菌温泉细菌80100以上以上含水量含水量细菌细胞含水量高的更容易被杀死细菌细胞含水量高的更容易被杀死蛋白质的凝固温度与含水量有关。蛋白质的凝固温度与含水量有关。水水热的良导体热的良导体蛋蛋白白质质的的凝凝固固温温度度（）蛋白质含水量蛋白质含水量1651658585777756560 020204040606080801001001201201401401601601801800 018%18%25%25%50%50%芽孢芽孢不同芽孢菌高温耐受能力比较表不同芽孢菌高温耐受能力比较表灭菌的效果取决于细菌中最耐热的结构灭菌的效果取决于细菌中最耐热的结构芽孢芽孢炭疽热炭疽热杆菌杆菌蜡状芽蜡状芽孢杆菌孢杆菌枯草芽枯草芽孢杆菌孢杆菌嗜热脂肪嗜热脂肪芽孢杆菌芽孢杆菌蒸汽灭菌温度蒸汽灭菌温度105100100120灭菌时间灭菌时间min51066712蒸汽灭菌锅蒸汽灭菌锅烘箱烘箱121 2030min160170 2h灭菌灭菌（3）高温灭菌的方法）高温灭菌的方法 灼烧、干热灭菌和湿热灭菌灼烧、干热灭菌和湿热灭菌 干热干热 热空气热空气湿热湿热水蒸汽水蒸汽灭菌：灭菌：采用强烈的理化因素使任何物体内外部的一切微生物永远丧失其采用强烈的理化因素使任何物体内外部的一切微生物永远丧失其生长繁殖能力的措施。（生长繁殖能力的措施。（杀灭物体上全部微生物的方法杀灭物体上全部微生物的方法）。）。消毒：消毒：消毒是一种采用较温和的理化因素，仅杀死物体表面或内部一部消毒是一种采用较温和的理化因素，仅杀死物体表面或内部一部分对人体有害的病原菌，而对被消毒的物体基本无害的措施。（分对人体有害的病原菌，而对被消毒的物体基本无害的措施。（杀灭物杀灭物体上的病原微生物的方法体上的病原微生物的方法）。）。防腐：防腐：利用某种理化因素完全抑制霉腐微生物的生长繁殖，从而达到防利用某种理化因素完全抑制霉腐微生物的生长繁殖，从而达到防止食品等发生霉腐的措施。（止食品等发生霉腐的措施。（防止或抑制微生物生长的方法防止或抑制微生物生长的方法）。）。几个基本概念几个基本概念 高温高温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：好氧呼吸好氧呼吸 100：无氧呼吸无氧呼吸-200-200-250-250+300+300+400+400三、氧化还原电位（三、氧化还原电位（ORP）好氧活性污泥法好氧活性污泥法 控制在控制在200600mV是正常的是正常的过低过高如何调节？过低过高如何调节？改变曝气力度改变曝气力度 厌氧污泥厌氧污泥 控制在控制在-100-200mV 过过高高，将将不不利利于于厌厌氧氧细细菌菌的的生生长长，应改进工艺降低水中溶解氧量。应改进工艺降低水中溶解氧量。应用应用应用应用四、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微生物专性厌氧微生物耐氧厌氧微生物耐氧厌氧微生物1 1、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；2.2.参与甾醇类和不饱和脂肪酸合成参与甾醇类和不饱和脂肪酸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、过氧化物和羟自由基等。但由于氧化物和羟自由基等。但由于好氧微生物体内有相应的酶好氧微生物体内有相应的酶超氧化物歧化酶（超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶）和过氧化氢酶。可以分解上述物质，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。因此，好氧微生物可以在氧气条件下正常生存。绝大多数真菌绝大多数真菌和多数细菌、放线菌都是专性好氧菌。和多数细菌、放线菌都是专性好氧菌。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。DO与大气压力及温度有关，与大气压力及温度有关，温度越高，溶解氧越低。温度越高，溶解氧越低。在好氧生物处理中，在好氧生物处理中，DO是个十分重要的因子，是个十分重要的因子，要求提供充足的氧，要求提供充足的氧，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。2厌氧微生物厌氧微生物只有在只有在无氧无氧条件下才能生存。对于专性厌氧微条件下才能生存。对于专性厌氧微生物，要求绝对无氧的条件，氧的存在会使微生生物，要求绝对无氧的条件，氧的存在会使微生物死亡；另一些厌氧微生物，氧的存在与否对它物死亡；另一些厌氧微生物，氧的存在与否对它没有影响，既不利用氧，也不中毒。细胞内没有影响，既不利用氧，也不中毒。细胞内缺乏缺乏SOD和细胞色素氧化酶和细胞色素氧化酶。梭菌属、拟杆菌属、脱梭菌属、拟杆菌属、脱硫弧菌属、产甲烷菌的绝大多数都是极端厌氧菌。硫弧菌属、产甲烷菌的绝大多数都是极端厌氧菌。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。3 3、兼性菌、兼性菌具有脱氢酶也具有氧化酶，有氧无氧都能生具有脱氢酶也具有氧化酶，有氧无氧都能生存。存。两者所表现的生理状态是很不同的。在有氧两者所表现的生理状态是很不同的。在有氧时靠呼吸产能，无氧时靠发酵或无氧呼吸产时靠呼吸产能，无氧时靠发酵或无氧呼吸产能；能；细胞含细胞含SOD和过氧化氢酶。和过氧化氢酶。如：酵母菌和反硝化细菌都是兼性厌氧菌。如：酵母菌和反硝化细菌都是兼性厌氧菌。兼性菌的作用：兼性菌的作用：1.积极作用：积极作用：污水处理、水解酸化、脱氮污水处理、水解酸化、脱氮溶解氧充足时，好氧菌与兼性菌都起作用，当供氧溶解氧充足时，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。时处理效果好。2.消极作用：消极作用：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。产生亚硝酸胺产生亚硝酸胺 污水必须脱氮。污水必须脱氮。类型类型与与O O2 2关系关系代谢类型代谢类型专性好氧专性好氧必须有氧必须有氧好氧呼吸好氧呼吸微好氧微好氧有氧，含量低有氧，含量低好氧呼吸好氧呼吸兼性兼性可有、可无可有、可无有氧呼吸或发酵有氧呼吸或发酵专性厌氧专性厌氧氧有毒害或致死氧有毒害或致死无氧呼吸无氧呼吸耐氧耐氧可在有氧下存活，可在有氧下存活，不用氧气不用氧气发酵发酵氧气与微生物的关系氧气与微生物的关系辐射包括：辐射包括：可见光（可见光（380-760nm）、紫外辐射（）、紫外辐射（280-380nm）近红外（近红外（760-3000nm）、热红外（）、热红外（6000-15000nm）微波（微波（1-几厘米）、电离辐射等。几厘米）、电离辐射等。可可见见光光和和红红外外辐辐射射对对进进行行光光合合作作用用的的微微生生物物有有影影响响，能能作作为光合作用的能源。为光合作用的能源。五、太阳辐射五、太阳辐射紫外辐射和电离辐射对微生物的影响紫外辐射和电离辐射对微生物的影响一般细菌在紫外线下照射一般细菌在紫外线下照射5min即能被杀死，芽孢则需即能被杀死，芽孢则需10min。紫外线：紫外线：日光中波长在日光中波长在200390nm的部分。具有杀菌的部分。具有杀菌功能。尤其功能。尤其 260nm左右杀菌力最强。左右杀菌力最强。对微生物有致死作用，可用以杀菌，但穿透力较差。对微生物有致死作用，可用以杀菌，但穿透力较差。应用：应用：空气和物体表面的消毒、诱变育种、污（废）水消毒空气和物体表面的消毒、诱变育种、污（废）水消毒紫外线的杀菌机理：紫外线的杀菌机理：蛋白质和核酸变性蛋白质和核酸变性电离辐射：低剂量时，有促进生长的作用电离辐射：低剂量时，有促进生长的作用 高剂量时，则有致死作用高剂量时，则有致死作用 常用来进行诱变育种常用来进行诱变育种电离辐射：电离辐射：X-射线、射线、射线使被照射的物质产生电离作用射线使被照射的物质产生电离作用特点：特点：高能量，穿透力强高能量，穿透力强杀菌机理：杀菌机理：高能量激发水分解产生高能量激发水分解产生O自由基或自由基或H2O2等强氧化剂等强氧化剂 六、水的活度与渗透压六、水的活度与渗透压1、干燥、干燥干燥能使微生物体内的蛋白质变性，引起代谢活动的停止，干燥能使微生物体内的蛋白质变性，引起代谢活动的停止，所以干燥会影响微生物的活性以至生命力。所以干燥会影响微生物的活性以至生命力。芽孢、孢子及胞囊芽孢、孢子及胞囊在不受热和其它外界因素干扰下，干燥细胞将处于长期休眠在不受热和其它外界因素干扰下，干燥细胞将处于长期休眠状态，一旦提供潮气则会很快复活状态，一旦提供潮气则会很快复活 防止食物腐败防止食物腐败 保存细菌保存细菌应用应用哪些结构抗干燥性较强？哪些结构抗干燥性较强？2、渗透压、渗透压微生物在不同渗透压的溶液中呈不同的反应：微生物在不同渗透压的溶液中呈不同的反应：1）等渗溶液：周围溶液）等渗溶液：周围溶液=体内体内0.5-0.85的食盐的食盐(NaCl)溶液（生理盐水）溶液（生理盐水）哪些是等渗透压溶液？哪些是等渗透压溶液？细菌细胞内水含量稳定，细菌生活得最好细菌细胞内水含量稳定，细菌生活得最好在等渗透压溶液中细菌生长情况？在等渗透压溶液中细菌生长情况？3）低渗溶液：周围）低渗溶液：周围体内体内哪些是高渗透压溶液？哪些是高渗透压溶液？在高渗透压溶液中细菌会发生什么现象？在高渗透压溶液中细菌会发生什么现象？浓溶液浓溶液如：如：530%的盐水、的盐水、6080%的糖溶液的糖溶液细胞内的水分子大量渗出，使细胞发生质壁分离细胞内的水分子大量渗出，使细胞发生质壁分离在低渗透压溶液中细菌会发生什么现象？在低渗透压溶液中细菌会发生什么现象？外界大量水流入细菌细胞内，细胞膨胀，甚至破裂。外界大量水流入细菌细胞内，细胞膨胀，甚至破裂。在微生物实验室中稀释菌液，应该用生理盐水（在微生物实验室中稀释菌液，应该用生理盐水（0.85%）除非稀释后马上就用的可以用无菌的蒸馏水。除非稀释后马上就用的可以用无菌的蒸馏水。人们常吃的咸菜、腌肉可以存放很长时间而不变质，人们常吃的咸菜、腌肉可以存放很长时间而不变质，为什么呢？为什么呢？七、超声波对微生物的影响七、超声波对微生物的影响超声波：超声波：频率超过频率超过20KHZ的声波，人耳听不见。的声波，人耳听不见。几乎所有的细菌体都能被超声波所破坏，但敏感程度各有不同。几乎所有的细菌体都能被超声波所破坏，但敏感程度各有不同。超声波频率越高，杀菌效果越好。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。杆菌比球菌易被杀死。大的细菌比小的细菌易被杀死。超声波具有强烈的生物学效应，能破坏细胞。超声波具有强烈的生物学效应，能破坏细胞。常用来破坏菌体，制成细菌裂解液。常用来破坏菌体，制成细菌裂解液。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，巨大压力导致细溶液受超声波作用产生空腔，巨大压力导致细菌死亡菌死亡c.溶液产生大量微小气泡，对微生物进行猛烈冲溶液产生大量微小气泡，对微生物进行猛烈冲击，细菌破裂。击，细菌破裂。汞、银、铜、铅及其化合物，能使蛋白质发生沉淀变汞、银、铜、铅及其化合物，能使蛋白质发生沉淀变性，使酶失去活性，而可以用来作为杀菌和防腐。性，使酶失去活性，而可以用来作为杀菌和防腐。八、重金属对微生物的影响八、重金属对微生物的影响低浓度时可作为细菌的营养物，高浓度则对细菌产生抑制低浓度时可作为细菌的营养物，高浓度则对细菌产生抑制在远距离取水样作检测时，一般在远距离取水样作检测时，一般1L混合液中加混合液中加10ml质量质量浓度为浓度为1gL的硫酸铜，原因何在？的硫酸铜，原因何在？抑制携带过程中微生物的呼吸，尽量保持水质不变。抑制携带过程中微生物的呼吸，尽量保持水质不变。机理：机理：1.与酶的与酶的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。九、若干有机物对微生物的影响九、若干有机物对微生物的影响 1醇醇 醇是脱水剂和脂溶剂，可使蛋白质脱水、变性，溶解细胞醇是脱水剂和脂溶剂，可使蛋白质脱水、变性，溶解细胞质膜的脂类物质，进而杀死微生物机体质膜的脂类物质，进而杀死微生物机体。过纯（如：革兰氏染色，过纯（如：革兰氏染色，95乙醇脱色）可使细胞表面迅速乙醇脱色）可使细胞表面迅速失水，表面蛋白质沉淀变性形成一层致密薄膜，阻止乙醇分失水，表面蛋白质沉淀变性形成一层致密薄膜，阻止乙醇分子进入菌体内，故杀菌差。子进入菌体内，故杀菌差。原因：原因：体积分数为体积分数为70%左右的乙醇杀菌力最强？左右的乙醇杀菌力最强？甲醇杀毒差且毒性强，不做杀毒剂。甲醇杀毒差且毒性强，不做杀毒剂。丙醇、丁醇杀毒能力比乙醇大，但不溶于水，也不做杀毒剂。丙醇、丁醇杀毒能力比乙醇大，但不溶于水，也不做杀毒剂。注意：注意：2甲醛甲醛甲醛是很有效的杀菌剂，对细菌、真菌及其孢子和病毒均有效，也是动甲醛是很有效的杀菌剂，对细菌、真菌及其孢子和病毒均有效，也是动物标本的防腐剂。物标本的防腐剂。甲醛是气体，质量浓度为甲醛是气体，质量浓度为370-400g/L的甲醛水溶液称为福尔马林。的甲醛水溶液称为福尔马林。3表面活性剂表面活性剂 常用的有酚、新洁尔灭、合成洗涤剂及染料等。常用的有酚、新洁尔灭、合成洗涤剂及染料等。表面活性剂能降低溶液的表面张力，从而对微生物产生影响。表面活性剂能降低溶液的表面张力，从而对微生物产生影响。十、抗生素对微生物的影响十、抗生素对微生物的影响（自学）（自学）各种抗生素发酵厂的废水分别含有一定浓度的、相应的抗生素，各种抗生素发酵厂的废水分别含有一定浓度的、相应的抗生素，造成在废水生物处理初期的处理效果不好，经过相当长时间的驯造成在废水生物处理初期的处理效果不好，经过相当长时间的驯化期后，活性污泥中的微生物逐渐适应了各种抗生素，进而降解化期后，活性污泥中的微生物逐渐适应了各种抗生素，进而降解抗生素，从而废水得到净化。抗生素，从而废水得到净化。医疗界病原菌的驯化医疗界病原菌的驯化抗药性抗药性微生物不仅与环境因素密切相关，而且与其他生物之间也有密切关系。其微生物不仅与环境因素密切相关，而且与其他生物之间也有密切关系。其实对于一个（或一种）生物而言，其他生物个体（或种）就是它的环境因实对于一个（或一种）生物而言，其他生物个体（或种）就是它的环境因素。根据两种生物种之间的关系（有利、不利或中性），可形成多种类型素。根据两种生物种之间的关系（有利、不利或中性），可形成多种类型的相互关系。下面介绍几种常见的生物（微生物）之间的相互关系：的相互关系。下面介绍几种常见的生物（微生物）之间的相互关系：第三第三节 微生物与微生物之微生物与微生物之间的关系的关系 不不同同的的微微生生物物对于于资源源发生生竞争争，互互相相受受到到不不好好的的影影响响，如如对营养养物物质、空空间地地位位等等等等。如如在在活活性性污泥泥中中，菌菌胶胶团细菌菌和和丝状状菌菌会会发生生对溶解氧或溶解氧或营养的养的竞争。争。一、竞争关系一、竞争关系 两两种种可可以以单单独独生生活活的的微微生生物物共共存存，互互为为有有利利。这这是是一一种种可可分分可可合合，合合比分好的相互关系。比分好的相互关系。如如在在植植物物根根部部生生长长的的根根际际微微生生物物与与高高等等植植物物之之间间存存在在着着互互生生关关系系，在在人体肠道中，正常菌群与人之间也存在着互生关系。人体肠道中，正常菌群与人之间也存在着互生关系。又如在氧化塘中的藻类和细菌。又如在氧化塘中的藻类和细菌。二、原始合作关系（互生关系）二、原始合作关系（互生关系）两两种种不不可可以以单独独生生活活的的微微生生物物共共存存，互互为有有利利，彼彼此此分分离离就就不不能能很很好好地地生生活活。地地衣衣就就是是微微生生物物间共共生生的的典典型型例例子，它是真菌和子，它是真菌和蓝细菌或藻菌或藻类的共生体。的共生体。三、共生关系三、共生关系 叶状地衣（南极石耳）壳状地衣（南极中国长城站海边崖岩上的地衣群落）壳状地衣（南极丽石黄衣，红色和赤星衣，米黄色）壳状地衣（南极的瘿茶渍衣）拮拮抗抗关关系系：一一种种微微生生物物在在其其生生命命活活动中中，产生生某某种种代代谢产物物或或改改变环境境条条件件，从从而而抑抑制制其其他他微微生生物物的的生生长繁殖，甚至繁殖，甚至杀死其它微生物的死其它微生物的现象。象。可分可分为特异性偏害和非特异性偏害。特异性偏害和非特异性偏害。如乳酸菌如乳酸菌对其他其他细菌的影响菌的影响 产生生抗抗生生素素的的微微生生物物（如如青青霉霉菌菌产生生青青霉霉素素）对其其他他微生物的影响（如革微生物的影响（如革兰氏染色阳性菌）等。氏染色阳性菌）等。四、偏害关系（拮抗关系）四、偏害关系（拮抗关系）五、捕食关系五、捕食关系 一种微生物吞食另一种微生物，如原生动物吞食细菌等。一种微生物吞食另一种微生物，如原生动物吞食细菌等。六、寄生关系六、寄生关系寄生：小型生物生活在较大型的生物体内或体表，从后者获得寄生：小型生物生活在较大型的生物体内或体表，从后者获得营养，进行生长、繁殖，并使后者蒙受损害甚至被杀死的现象。营养，进行生长、繁殖，并使后者蒙受损害甚至被杀死的现象。前者为寄生菌，后者为寄主或宿主。如噬菌体与细菌的关系。前者为寄生菌，后者为寄主或宿主。如噬菌体与细菌的关系。