1、第六章 细菌的生理特性第一节第一节 细菌的营养细菌的营养 第二节第二节 酶及其作用酶及其作用 第三节第三节 细菌的呼吸细菌的呼吸 第四节第四节 其它环境因素对细菌生长的影响其它环境因素对细菌生长的影响第一节 细菌的营养新新 陈陈 代代 谢谢同化作用同化作用 从外界环境从外界环境摄取摄取营养物质，生长繁殖营养物质，生长繁殖异化作用异化作用 产生代谢产物产生代谢产物排泄排泄到外界环境到外界环境一 细菌细胞的化学组成及所需的营养物质细胞重量细胞重量（湿重）（湿重）水水7590%干物质干物质1025%无机盐无机盐10%有机物有机物90%碳水化合物碳水化合物 蛋白质蛋白质 脂肪脂肪 DNA RNA等等组
2、成微生物细胞组成微生物细胞（一）化学组成（一）化学组成（二）营养物质（二）营养物质可被细菌吸收利用的物质。可被细菌吸收利用的物质。1 碳源碳源 2 氮源氮源 3 矿质元素矿质元素 4 生长因素生长因素 5 水分水分1碳源 有机碳源有机碳源糖类糖类 蛋白质蛋白质 脂肪脂肪 有机酸有机酸无机碳源无机碳源CO2 CO3=多数微生物最好的碳源多数微生物最好的碳源：葡萄糖、果糖、麦芽糖、淀粉：葡萄糖、果糖、麦芽糖、淀粉 生产中常见的碳源生产中常见的碳源：玉米粉、麸皮、米糠、酒糟。：玉米粉、麸皮、米糠、酒糟。废水处理废水处理：诺卡氏菌诺卡氏菌降解含氰的废水。降解含氰的废水。（提供细胞碳素来源的物质）（提供
3、细胞碳素来源的物质）2 氮源提供细菌细胞氮素来源的物质。提供细菌细胞氮素来源的物质。有机氮源有机氮源蛋白质蛋白质 蛋白胨蛋白胨 氨基酸氨基酸无机氮源无机氮源NH4Cl NH4NO3 实验室常用氮源实验室常用氮源：牛肉膏、蛋白胨：牛肉膏、蛋白胨 生产上常用氮源生产上常用氮源：尿素、玉米浆、饼粕。：尿素、玉米浆、饼粕。3 矿质元素矿质元素构成细菌细胞的各种组分构成细菌细胞的各种组分大量元素大量元素：C、H、O、N、P、S 微量元素微量元素：Mn、Co、Cu、Zn、Mo4 生长因素概念：概念：某些细菌在生长过程中不能自身合成，某些细菌在生长过程中不能自身合成，同时又是生长必需的有机物质。同时又是生长
4、必需的有机物质。？有三类有三类氨基酸类氨基酸类 嘌呤、嘧啶类嘌呤、嘧啶类 维生素类维生素类 实验室常用：实验室常用：酵母膏、蛋白胨酵母膏、蛋白胨作为作为综合生长素综合生长素 硫辛酸、硫辛酸、V VC C、V VK K是重要的生长因子是重要的生长因子。5 水 营养物质的溶剂，而后被吸收。营养物质的溶剂，而后被吸收。生物化学反应的场所生物化学反应的场所。作用作用？细菌往往细菌往往优先利用优先利用易被吸收的有机易被吸收的有机物质。如果这种物质的量已经满足要求，物质。如果这种物质的量已经满足要求，它就不再利用其它的物质了。它就不再利用其它的物质了。在工业废在工业废水的生物处理中，常水的生物处理中，常加
5、入生活污水补充加入生活污水补充工业废水中某些营养物质的不足工业废水中某些营养物质的不足。加多。加多少酌情而定，否则不利于工业废水的处少酌情而定，否则不利于工业废水的处理。因为生活污水中的有机物比工业废理。因为生活污水中的有机物比工业废水中的有机物易被吸收利用。水中的有机物易被吸收利用。微生物利用废水营养的情况微生物利用废水营养的情况二 细菌的营养类型根据细菌所需碳源和能源的不同，营养类型分四类：根据细菌所需碳源和能源的不同，营养类型分四类：自养型自养型光能光能无机无机营养型营养型化能化能无机无机营养型营养型异养型异养型光能光能有机有机营养型营养型化能化能有机有机营养型营养型1 光能无机营养型(
6、Photolithotroph)又叫自养微生物。又称又叫自养微生物。又称光能自养型微生物。光能自养型微生物。藻类、蓝细菌、光合细菌（紫硫细菌、绿硫细菌）藻类、蓝细菌、光合细菌（紫硫细菌、绿硫细菌）v 碳源碳源以以COCO2 2 为惟一碳源为惟一碳源 v 能源能源光光 转变为转变为 ATPATP 如：如：蓝细菌、藻类蓝细菌、藻类 CO2+H2O CH2O+O2 光能光能叶绿素叶绿素如何将无机物还原为有机物的？如何将无机物还原为有机物的？2 化能无机营养型（chemolithotroph)又叫自养微生物。又称又叫自养微生物。又称化能自养型微生物化能自养型微生物。氢细菌、硫化细菌、铁细菌、硝化细菌氢
7、细菌、硫化细菌、铁细菌、硝化细菌。分。分布在土壤、水域中，在自然界物质转化中作用重布在土壤、水域中，在自然界物质转化中作用重大。大。v碳源碳源以以 C OC O2 2为惟一碳源为惟一碳源。v能源能源无机物氧化产生能量无机物氧化产生能量。产能有限，生长。产能有限，生长迟缓。迟缓。硝化细菌硝化细菌n2NH3+2O2 CO2+4H+2HNO2+4H+ATPCH2O+H2O3 光能有机营养型（photorganotroph)又叫异养微生物。又称又叫异养微生物。又称光能异养型微生物光能异养型微生物。v碳源碳源有机物有机物作供氢体和碳源，要作供氢体和碳源，要有有COCO2 2存在存在。v能源能源光光该类菌
8、能利用低分子有机物迅速增殖，利用此该类菌能利用低分子有机物迅速增殖，利用此菌净化高浓度的有机废水。如果和活性污泥法菌净化高浓度的有机废水。如果和活性污泥法合用，净化效率高。在废水处理中有重要的作合用，净化效率高。在废水处理中有重要的作用。用。CO2 2 CH3CH3CHOHCH2O+2CH3COCH3+H2O 光能光能光合色素光合色素红螺菌红螺菌红螺菌红螺菌在湖泊、池塘、淤泥中含有，在缺在湖泊、池塘、淤泥中含有，在缺氧时能利用氧时能利用有机酸、醇有机酸、醇等有机物。同时该等有机物。同时该菌含有菌含有蛋白质蛋白质65%，和大量的，和大量的氨基酸、抗氨基酸、抗生素生素。常用工业废水和农业废弃物生产
9、该。常用工业废水和农业废弃物生产该菌，既保护了环境消除污染，又生产了单菌，既保护了环境消除污染，又生产了单细胞蛋白变废为宝。细胞蛋白变废为宝。4 化能有机营养型(chemoorganotroph)又叫异养微生物。又称又叫异养微生物。又称化能异养型微生物化能异养型微生物。绝大多数细菌、放线菌和全部真菌、病毒绝大多数细菌、放线菌和全部真菌、病毒。如如大肠杆菌，枯草杆菌，链霉菌，根霉，曲霉。大肠杆菌，枯草杆菌，链霉菌，根霉，曲霉。v 碳源碳源有机物有机物 v 能源能源有机物氧化有机物氧化获得。获得。三 培养基（实验课）在实验中，我们常利用培养基来在实验中，我们常利用培养基来培养各种细菌进行科学研究。
10、培养各种细菌进行科学研究。1 1 概念概念：人工配制的适合于不同微生物生长繁殖：人工配制的适合于不同微生物生长繁殖 或积累代谢产物的营养基质或积累代谢产物的营养基质 2 2 培养基的配制原则培养基的配制原则 根据不同需要配制不同的培养基根据不同需要配制不同的培养基 细菌细菌：牛肉膏蛋白胨培养基：牛肉膏蛋白胨培养基 真菌真菌：马铃薯糖培养基：马铃薯糖培养基 放线菌放线菌：高氏一号培养基：高氏一号培养基 调节不同调节不同pHpH值值 物美价廉物美价廉 各营养物质的浓度及配比。各营养物质的浓度及配比。牛肉膏蛋白胨培养基牛肉膏蛋白胨培养基 牛肉膏牛肉膏 3g 3g 蛋白胨蛋白胨 10g 10g NaC
11、lNaCl 5g 5g 琼脂琼脂 18-20g 18-20g 水水 1000ml 1000ml pH 7.0-7.2 pH 7.0-7.2马铃薯糖培养基马铃薯糖培养基 马铃薯马铃薯 200g 200g 葡萄糖或蔗糖葡萄糖或蔗糖 20g 20g 琼脂琼脂 18-20g 18-20g 水水 1000ml 1000ml pH pH 自然自然3 培养基的分类(1)根据物理状态分类根据物理状态分类液体培养基液体培养基：不加凝固剂。水处理中的废水。：不加凝固剂。水处理中的废水。液体发酵。液体发酵。半固体培养基半固体培养基：液体培养基中加入：液体培养基中加入0.5-1%0.5-1%的凝固剂的凝固剂 观察细菌
12、的运动状态。观察细菌的运动状态。固体培养基固体培养基：液体培养基中加入：液体培养基中加入2%2%左右的凝固左右的凝固 剂。分离、鉴定、计数、菌种保藏剂。分离、鉴定、计数、菌种保藏。凝固剂凝固剂：琼脂琼脂（）、明胶、硅胶）、明胶、硅胶成分为多缩半乳糖成分为多缩半乳糖 绝大多数微生物不能利用绝大多数微生物不能利用 融化温度融化温度96 96 ，凝固温度，凝固温度45 45 对微生物无毒性对微生物无毒性 琼脂的特性琼脂的特性（2）根据化学组成分类天然培养基天然培养基：动、植物、细菌或它们的提取液。：动、植物、细菌或它们的提取液。如如酸奶、饮料酒、腐乳、酱类酸奶、饮料酒、腐乳、酱类的发酵生产的发酵生产
13、 特点特点化学组分不知道，营养丰富，配制容易。化学组分不知道，营养丰富，配制容易。合成培养基合成培养基：完全以化学药品配制而成。：完全以化学药品配制而成。如如KHKH2 2POPO4 4、NaClNaCl 特点特点组分确定组分确定 半合成培养基半合成培养基：天然成分和化学药品都有。：天然成分和化学药品都有。分析分析 牛肉膏蛋白胨培养基牛肉膏蛋白胨培养基 马铃薯糖培养基马铃薯糖培养基 属于哪种培养基？属于哪种培养基？（3）根据用途分类鉴别培养基鉴别培养基：根据物理化学因素的反应特性设：根据物理化学因素的反应特性设 计的可籍助肉眼直接判断细菌计的可籍助肉眼直接判断细菌 的培养基。的培养基。选择培养
14、基选择培养基：按照某种细菌特殊营养要求专门：按照某种细菌特殊营养要求专门 设计。分离的细菌由劣势种变为设计。分离的细菌由劣势种变为 优势种。优势种。加富培养基加富培养基：根据营养要求人为地强化投加多：根据营养要求人为地强化投加多 种营养物质。种营养物质。分析分析 伊红美蓝培养基伊红美蓝培养基 远藤氏培养基远藤氏培养基 属于哪种培养基？属于哪种培养基？第二节 酶及其作用一一 酶及其命名和分类酶及其命名和分类 二二 酶的作用特性酶的作用特性 三三 酶促反应的影响因素及动力学酶促反应的影响因素及动力学一 酶及其命名和分类1 酶的概念酶的概念：生物催化剂生物催化剂。细胞中自己制成细胞中自己制成，基本成
15、分是蛋白质。基本成分是蛋白质。2 酶的命名和分类酶的命名和分类胞内酶胞内酶 胞外酶胞外酶 存在存在部位部位组成酶组成酶 诱导酶诱导酶存在存在 方式方式单成分酶单成分酶 双成分酶双成分酶组成组成 成分成分催化的反应类型催化的反应类型水解酶、氧化还原酶、转移酶、合成酶、裂解酶水解酶、氧化还原酶、转移酶、合成酶、裂解酶等等组成酶组成酶：与基质存在与否：与基质存在与否无关无关。在体内有相当的数量。在体内有相当的数量。诱导酶诱导酶：受到各种持续的物理化学因素影响，在体内：受到各种持续的物理化学因素影响，在体内 产生的产生的适应新环境的酶适应新环境的酶。诱导酶的产生在废水生物处理中有重要意诱导酶的产生在废
16、水生物处理中有重要意义。可以通过义。可以通过环境的诱导环境的诱导产生能处理相应产生能处理相应物质的细菌等微生物（物质的细菌等微生物（驯化驯化）。）。胞内酶胞内酶：在细胞内部起作用，催化细胞的合成和呼吸。：在细胞内部起作用，催化细胞的合成和呼吸。胞外酶胞外酶：能透过细胞，作用于细胞外的物质（大分子）：能透过细胞，作用于细胞外的物质（大分子）细菌无摄食器官，遇到的是细菌无摄食器官，遇到的是简单简单的溶解物质，的溶解物质，通过通过胞内酶胞内酶的作用；若遇到的是的作用；若遇到的是复杂复杂的固体物的固体物质，利用质，利用胞外酶胞外酶将吸附在细胞周围的大分子物将吸附在细胞周围的大分子物质水解为简单的小分子
17、物质。质水解为简单的小分子物质。二 酶的作用特性1 酶的作用特点酶的作用特点 具有具有蛋白质的各种特性蛋白质的各种特性 分子量大、两性化合物、不耐高温、易被毒物破坏分子量大、两性化合物、不耐高温、易被毒物破坏 量量少少，催化效率，催化效率高高 专一性专一性强强 温和温和。常温、常压、接近中性就可以起作用。常温、常压、接近中性就可以起作用 酶活力的酶活力的可调可调性。离体酶具活性。性。离体酶具活性。2 酶的活性酶的活性酶活性即是酶酶活性即是酶活力活力。指催化一定化学反应的能力。指催化一定化学反应的能力。反应反应速度速度越越快快，酶，酶活性活性越越高高。如何确定酶活性的大小如何确定酶活性的大小？酶
18、活性单位酶活性单位 习惯酶活性单位习惯酶活性单位 比酶活性比酶活性v 国际酶学会议国际酶学会议1961条规定：条规定：1 1 酶活性单位酶活性单位是指在是指在25最适最适pH及及底物浓度底物浓度等条件下，在等条件下，在1min内转化内转化1mol底物的酶量底物的酶量v 比酶活性比酶活性是指单位重量酶蛋白所具有的是指单位重量酶蛋白所具有的酶活性单位酶活性单位数数。在水处理中，常采用在水处理中，常采用比酶活性比酶活性来判断不同来源污来判断不同来源污泥的活性大小泥的活性大小三 酶促反应的影响因素及动力学酶促反应与酶活力有关。酶促反应与酶活力有关。影响酶促反应（酶活力）的因素有：影响酶促反应（酶活力）
19、的因素有：1 温度温度 2 pH值值 3 基质浓度基质浓度 4 酶的总浓度酶的总浓度E0 5 毒物或抑制剂毒物或抑制剂1 温度要求要求：保证酶最适宜的温度条件。：保证酶最适宜的温度条件。每种酶都有自己的每种酶都有自己的最适温度最适温度。最适反应温度最适反应温度：能形成能形成最大反应速度最大反应速度的温度的温度.微生物体内微生物体内303060601-1-半乳糖苷酶半乳糖苷酶 2 2 酰化氨基酸水解酶酰化氨基酸水解酶 3 3 葡萄糖异构酶葡萄糖异构酶 废水生物处理中的废水生物处理中的污泥消污泥消化法化法和和生物滤池法生物滤池法在设计时都在设计时都考虑了温度的因素。活性污泥考虑了温度的因素。活性污
20、泥曝气池运行时影响因素复杂，曝气池运行时影响因素复杂，要综观考虑。要综观考虑。2 pH值 大多数酶大多数酶 pH 67 废水生物处理保持废水生物处理保持pH 69（利用的是土壤（利用的是土壤微生物混合群）微生物混合群）为什么为什么pH值影响酶活力？值影响酶活力？酶蛋白是两性电解质。酶活性在特定的电荷状态下发挥。酶蛋白是两性电解质。酶活性在特定的电荷状态下发挥。酸性系统酸性系统，越倾向于酸，正电荷越多越倾向于酸，正电荷越多。碱性系统碱性系统，越倾向于碱，负电荷越多越倾向于碱，负电荷越多。酸碱都会降低酸碱都会降低酶活甚至失活酶活甚至失活最适最适PHPH值值：能保持最大酶活性能保持最大酶活性 的的P
21、HPH值约在值约在6 69 9 中性居多。中性居多。3 基质浓度 S ：反应速度反应速度 V V最大最大:最大反应速度最大反应速度 KmKm:米氏常数米氏常数 S S：基质浓度基质浓度米门公式：米门公式：=V V最大最大S SK Km m+S+S S浓度对反应速浓度对反应速度的影响是酶促反度的影响是酶促反应动力学的应动力学的重要内重要内容。容。S浓度浓度如何影响如何影响酶促酶促反应？反应？米门公式：米门公式：=V V最大最大S SK Km m+S+S （1 1）当）当K Km m=S=S时时，=，当基质浓度等于米，当基质浓度等于米 氏常数时，酶促反应速度为最大反应速度氏常数时，酶促反应速度为最
22、大反应速度 的一半。的一半。（2 2）当）当S SK Km m时，时，=，与与S S成正比，成正比，反应速度随反应速度随S S增大而增大。一级反应。增大而增大。一级反应。（3）当）当SKm时，时，=V=V最大最大，随基质浓度的增大，随基质浓度的增大，反应速度不变，为最大反应速度。零级反应反应速度不变，为最大反应速度。零级反应 V V最大最大2 2V V最大最大S SK Km m米门公式图示米门公式图示在一定范围内反应速度随基质浓度的提在一定范围内反应速度随基质浓度的提高而加快，但当基质浓度很大时，反应高而加快，但当基质浓度很大时，反应速度就与基质浓度无关了。速度就与基质浓度无关了。4 酶的总浓
23、度E0=K3E0SKm+SV=K3E0酶的总浓度酶的总浓度E0影响米影响米-门方程中门方程中和和 V的大小。的大小。在水处理中为了加快反应速度，在水处理中为了加快反应速度，往往需要往往需要培养尽可能多的细菌培养尽可能多的细菌用以用以提高酶的总浓度提高酶的总浓度。从而增加反应器。从而增加反应器的处理能力和速率。的处理能力和速率。5 毒物或抑制剂（1 1）可逆的）可逆的 化学结构与化学结构与基质基质相似，相似，争先与酶结合争先与酶结合，减少了酶，减少了酶与正式基质结合的机会。与正式基质结合的机会。（2 2）不可逆的）不可逆的 与与蛋白质蛋白质化合形成化合形成不溶性盐类沉淀不溶性盐类沉淀，破坏，破坏
24、酶酶的的作用。作用。如重金属盐类如重金属盐类FeFe3+3+、HgHg2+2+、AgAg+与带负电的酶蛋与带负电的酶蛋白结合沉淀。白结合沉淀。微生物产生的酶的作用微生物产生的酶的作用极端微生物产生的具特殊功能的酶可用极端微生物产生的具特殊功能的酶可用于洗衣粉等日用品的生产中；用于生物于洗衣粉等日用品的生产中；用于生物试剂生产（试剂生产（Taq酶）。用于三废治理方面，酶）。用于三废治理方面，脂肪酶净化生活污水，多酚氧化酶检出脂肪酶净化生活污水，多酚氧化酶检出酚并可除去酚。酚并可除去酚。注意注意：将微生物和酶两者相区别。微生物的酶是微生物将微生物和酶两者相区别。微生物的酶是微生物机体合成的。机体合
25、成的。有关微生物酶的几个概念：酶制剂酶制剂：从微生物：从微生物体中分离体中分离出来制成的出来制成的水溶性水溶性酶。酶。固相酶固相酶：水溶性酶经过：水溶性酶经过理、化理、化处理与处理与载体结合载体结合形成。形成。稳定性增加，可反复使用多次，寿命长。稳定性增加，可反复使用多次，寿命长。固定化微生物细胞固定化微生物细胞：把微生物细胞：把微生物细胞直接固定直接固定在载体在载体上，免去酶分离提纯的工艺，提高酶的收率。上，免去酶分离提纯的工艺，提高酶的收率。第三节 细菌的呼吸一一 呼吸作用的本质呼吸作用的本质 二二 细菌的呼吸类型细菌的呼吸类型 三三 细菌与氧气的关系细菌与氧气的关系 四四 细菌的呼吸类型
26、在废水生物处理中的应用细菌的呼吸类型在废水生物处理中的应用一一 呼吸作用的本质呼吸作用的本质高等生物的呼吸作用高等生物的呼吸作用：需氧气呼吸：需氧气呼吸 细菌的呼吸作用细菌的呼吸作用：需氧气呼吸需氧气呼吸 ；不需氧气呼吸；不需氧气呼吸？1 呼吸作用的本质呼吸作用的本质生物的生物的氧化氧化和和还原还原的统一过程。的统一过程。即，在生物氧化中，呼吸基质即，在生物氧化中，呼吸基质脱下脱下的的氢氢和和电子电子经载经载体传递，最终体传递，最终交给受体交给受体的生物学过程。的生物学过程。2 发生哪些生物学现象呢？（酶的催化）发生哪些生物学现象呢？（酶的催化）复杂的有机物变成简单的物质复杂的有机物变成简单的
27、物质 CO2、H2O等。等。发生能量的转换（合成物质、维持生命活动）发生能量的转换（合成物质、维持生命活动）产生中间产物（继续分解、作为原料合成机体物质。产生中间产物（继续分解、作为原料合成机体物质。吸收、同化各种营养。吸收、同化各种营养。二 细菌的呼吸类型1 好氧呼吸好氧呼吸 respirationrespiration （1）最终电子受体）最终电子受体：游离的氧气（游离的氧气（O2）脱下氢和电子脱下氢和电子氧化氧化 接受氢和电子接受氢和电子还原还原 最终接受电子的物质是谁？最终接受电子的物质是谁？根据是否是氧气来分类根据是否是氧气来分类（2）反应模式）反应模式基质基质H2基质基质（葡萄糖）
28、（葡萄糖）2e-2H+脱氢酶脱氢酶脱氢酶脱氢酶2H传递体传递体2H传递体传递体2e 2H+2e 2H+2e+2H+O2H2O等等 氧化酶氧化酶（4）举例）举例自养微生物硫磺细菌氧化自养微生物硫磺细菌氧化H2S（无机物（无机物）：H2S+2O2H2SO4+ATP异养微生物大肠杆菌氧化异养微生物大肠杆菌氧化葡萄糖（有机物）葡萄糖（有机物）：C6H12O6+6O26CO2+6H2O+ATP在好氧呼吸过程中，基质被氧化较彻底，获得的在好氧呼吸过程中，基质被氧化较彻底，获得的ATP 多多，最终产物积累少。，最终产物积累少。活性污泥法活性污泥法处理有机废水，即采用处理有机废水，即采用好氧呼吸好氧呼吸。2
29、厌氧呼吸（anaerobic respiration)最终电子受体：最终电子受体：除氧气除氧气以外的物质以外的物质？无机物无机物（NO3-、NO2-、SO4=、CO2=）有机物有机物（小分子）（小分子）（1）分子内无氧呼吸类型（又称发酵）分子内无氧呼吸类型（又称发酵）最终电子受体最终电子受体：小分子小分子有机物有机物 常见的发酵有常见的发酵有 乙醇发酵乙醇发酵 乳酸发酵乳酸发酵v 乙醇发酵（生产酒精）乙醇发酵（生产酒精）葡萄糖葡萄糖3磷酸甘油醛磷酸甘油醛1，3二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸2NAD2NADH2丙酮酸丙酮酸脱羧酶脱羧酶乙醛乙醛乙醇乙醇ATP CO2底物底物：葡萄糖：葡萄糖 最终电子受体
30、最终电子受体：乙醛（代谢的中间产物）：乙醛（代谢的中间产物）产能量少（产能量少（2 2个个ATP)ATP)，大部分储存在乙醇中。，大部分储存在乙醇中。（2）分子外无氧呼吸类型(无氧呼吸）最终电子受体最终电子受体：无机物（：无机物（NO3-、NO2-、SO4=、CO2=）基质基质H2基质基质（葡萄糖）（葡萄糖）2e-2H+脱氢酶脱氢酶脱氢酶脱氢酶2H传递体传递体2H传递体传递体2e2e+2eNO3-NO2-+H2O 特殊氧化酶特殊氧化酶三 细菌与氧气的关系（微生物与氧气的关系）v 1 1 需氧（好气）菌需氧（好气）菌 v 2 2 厌氧（嫌气）菌厌氧（嫌气）菌 v 3 3 兼性厌氧菌兼性厌氧菌1
31、好氧菌呼吸类型呼吸类型有氧呼吸，生活时需要氧气有氧呼吸，生活时需要氧气 培养方式培养方式固体表面，液体浅层，通气，振荡。固体表面，液体浅层，通气，振荡。如如多数细菌（枯草杆菌等）、真菌、藻类。多数细菌（枯草杆菌等）、真菌、藻类。有机物有机物CO2+H2O 好氧分解好氧分解2 厌氧菌呼吸类型呼吸类型无氧呼吸和发酵，在无氧气的环境生长无氧呼吸和发酵，在无氧气的环境生长 培养方式培养方式抽真空；在抽真空；在N N2 2、H H2 2条件下。条件下。如如：乳酸杆菌，梭状芽孢杆菌，产甲烷杆菌：乳酸杆菌，梭状芽孢杆菌，产甲烷杆菌 为生么有氧气不能生活？为生么有氧气不能生活？原因原因：有氧存在，代谢产生：有
32、氧存在，代谢产生H H2 2O O2 2和和O O2 2-,H H2 2O O2 2有毒有毒，该类微生物该类微生物没有没有分解分解H H2 2O O2 2的氧化酶的氧化酶3 兼性厌氧菌培养方式培养方式具体实验要求而定。具体实验要求而定。如如：肠道细菌（大肠杆菌），人及很多动：肠道细菌（大肠杆菌），人及很多动物的病原菌。物的病原菌。呼吸类型呼吸类型 水中水中DODO0.2-0.3mg/L0.2-0.3mg/L，发酵、无氧呼吸发酵、无氧呼吸水中水中DODO0.2-0.3mg/L0.2-0.3mg/L，有氧呼吸有氧呼吸四 细菌的呼吸类型在废水生物处理中的应用1 1 活性污泥法和生物滤池活性污泥法和生
33、物滤池 利用好氧微生物或兼性微生物进行利用好氧微生物或兼性微生物进行好氧呼吸好氧呼吸，分解物质彻底。产物是分解物质彻底。产物是没有异味没有异味的物质，不破坏正的物质，不破坏正常环境。常环境。供应氧气供应氧气，设备，设备复杂复杂。2 2 厌氧消化法厌氧消化法 利用厌氧微生物和兼性微生物的利用厌氧微生物和兼性微生物的厌氧呼吸厌氧呼吸对有对有机污泥和高浓度有机废水进行发酵。分解物质不彻底，机污泥和高浓度有机废水进行发酵。分解物质不彻底，产物产物有臭味有臭味。没有氧气没有氧气，需要时间长，设备，需要时间长，设备简单简单。第四节 其它环境因素对细菌（微生物）生长的影响专业术语专业术语n灭菌：灭菌：n消毒
34、消毒 n防腐防腐 n无菌操作无菌操作 n无菌无菌应用及研究应用及研究彻底杀灭彻底杀灭灭菌灭菌(杀杀菌、溶菌菌、溶菌)部分杀灭部分杀灭消毒消毒 抑制霉腐微生物抑制霉腐微生物防腐防腐 抑制宿主体内的病菌抑制宿主体内的病菌化疗化疗杀灭杀灭抑制抑制第四节 其它环境因素对细菌（微生物）生长的影响专业术语专业术语n灭菌：灭菌：n消毒消毒 n防腐防腐 n无菌操作无菌操作 n无菌无菌应用及研究应用及研究彻底杀灭彻底杀灭灭菌灭菌(杀杀菌、溶菌菌、溶菌)部分杀灭部分杀灭消毒消毒 抑制霉腐微生物抑制霉腐微生物防腐防腐 抑制宿主体内的病菌抑制宿主体内的病菌化疗化疗杀灭杀灭抑制抑制本节主要内容本节主要内容 一一 温度温
35、度 二二 氢离子浓度氢离子浓度 三三 氧化还原电位氧化还原电位 四四 水分水分 五五 渗透压渗透压 六六 光线光线 七七 化学药剂化学药剂一 温度所有的微生物生长有三种基本温度所有的微生物生长有三种基本温度最低生长温度最低生长温度 最适生长温度最适生长温度 最高生长温度最高生长温度下限下限上限上限最适温最适温温度温度一定时间内的生长量一定时间内的生长量是否所有的微生物的生活温度都一样呢？是否所有的微生物的生活温度都一样呢？不不（一）根据最适生长温度分类细菌（微生物）（一）根据最适生长温度分类细菌（微生物）1 1 低温型微生物低温型微生物 psychrophilespsychrophiles（嗜
36、冷微生物）（嗜冷微生物）2 2 中温型微生物中温型微生物 mesophilesmesophiles（嗜温微生物）（嗜温微生物）3 3 高温型微生物高温型微生物 thermophilesthermophiles（嗜热微生物）（嗜热微生物）1 低温型微生物低温型微生物 psychrophiles（-5+30）雪藻雪藻n专性专性：环境温度不超过：环境温度不超过2020。两极地区极端嗜冷微生物。两极地区极端嗜冷微生物。兼性兼性：河流、湖泊，适温：河流、湖泊，适温10102020。2 2 中温型微生物中温型微生物 mesophilesmesophiles（5-505-50）n最适温范围最适温范围2525
37、3030。分布：土壤、植物、温血动物及人体中分布：土壤、植物、温血动物及人体中的微生物大部分属于该类型。的微生物大部分属于该类型。大肠杆菌、伤寒杆菌、痢疾杆菌大肠杆菌、伤寒杆菌、痢疾杆菌等等3 高温型微生物 thermophiles（25 80）热泉中的细菌热泉中的细菌污泥消化污泥消化的高温厌氧处的高温厌氧处理利用该类菌理利用该类菌最适温度最适温度50 50 6060。极端嗜热微生物最适温度。极端嗜热微生物最适温度70709090（温泉、火山喷口）（温泉、火山喷口）分布：堆肥、沼气、发酵池。分布：堆肥、沼气、发酵池。（二）高温灭菌、低温抑菌高温灭菌高温灭菌干热灭菌干热灭菌湿热灭菌湿热灭菌火焰灭
38、菌火焰灭菌烘箱内干燥热空气灭菌烘箱内干燥热空气灭菌巴斯德消毒法巴斯德消毒法间歇灭菌法间歇灭菌法高压蒸汽灭菌法高压蒸汽灭菌法高温灭菌高温灭菌：高温高温蛋白质凝固变性，酶失活。蛋白质凝固变性，酶失活。1 干热灭菌干热灭菌(dry heat sterilization)(dry heat sterilization)2）干燥热空气箱干燥热空气箱灭菌灭菌 用法用法：160-170,2160-170,2小时小时（利用热空气灭菌（利用热空气灭菌 )特点特点：由于空气传热穿透力差，菌体在脱水状态：由于空气传热穿透力差，菌体在脱水状态 下不易杀死。所以温度高、时间长。下不易杀死。所以温度高、时间长。适用适用：
39、玻璃器皿、金属器械等耐高温的固体物。：玻璃器皿、金属器械等耐高温的固体物。1）火焰灭菌）火焰灭菌：常用酒精灯、接种环常用酒精灯、接种环 特点特点：彻底、迅速。：彻底、迅速。2 2 湿热灭菌湿热灭菌(moist heat sterilization)(moist heat sterilization)（主讲高压蒸汽灭菌法）（主讲高压蒸汽灭菌法）利用水的沸点随利用水的沸点随水蒸气压力水蒸气压力的增加而上升，的增加而上升，以达到高温灭菌目的的方法。以达到高温灭菌目的的方法。a a 方法方法：一般：一般121121（1kg/cm1kg/cm2 2或或1515磅磅/英寸英寸2 2）20-30min20-
40、30min。b b 适用适用：耐高温物品如：耐高温物品如培养基，无菌水，培养皿培养基，无菌水，培养皿。c c 注意事项注意事项：灭菌开始排净冷空气灭菌开始排净冷空气；灭菌终了，缓慢降压回零灭菌终了，缓慢降压回零；灭菌结束，趁热取出物品灭菌结束，趁热取出物品。湿热灭菌较干热灭菌效果好湿热灭菌较干热灭菌效果好1)1)特点特点：温度低、时间短、灭菌效果好。：温度低、时间短、灭菌效果好。2)2)灭菌效果好的原因灭菌效果好的原因：菌体内含水量越高凝固温度越低。菌体内含水量越高凝固温度越低。蒸汽冷凝会放出潜热。蒸汽冷凝会放出潜热。饱和水蒸汽穿透力强。饱和水蒸汽穿透力强。湿热易破坏细胞内蛋白质大分子的稳定湿
41、热易破坏细胞内蛋白质大分子的稳定 性，主要破坏氢键结构。性，主要破坏氢键结构。低温抑菌低温抑菌低温可低温可延缓延缓微生物的生理活动微生物的生理活动 (故采用低温故采用低温保藏微生物保藏微生物)。.酶在低温下仍起作用酶在低温下仍起作用 .微生物质膜中不饱和脂肪酸含量高微生物质膜中不饱和脂肪酸含量高(低温下仍低温下仍保持半流体状态保持半流体状态)低温下微生物为什么能生存？低温下微生物为什么能生存？注：注：温度的调整对工业废水生物处理意义重大。温度的调整对工业废水生物处理意义重大。二 氢离子浓度（pH值）1 1、细、细 菌菌：pH 7.0-7.6 pH 7.0-7.6 2 2、酵母、霉菌、酵母、霉菌
42、:pH 5-6:pH 5-6 3 3、放、放 线线 菌菌:pH 7.6-8:pH 7.6-8微生物生活的微生物生活的PHPH在在4.04.09.09.0之间之间微生物在酸性太微生物在酸性太强或碱性太强的强或碱性太强的环境里，一般不环境里，一般不能生活。能生活。工业废水的工业废水的pHpH值值过高或过低应该过高或过低应该加以加以中和中和，作适，作适当调整。当调整。n1 配制培养基时配制培养基时调节好调节好PH，适于培养的微生物需要。，适于培养的微生物需要。n2 培养基中的培养基中的蛋白胨、氨基酸蛋白胨、氨基酸有一定的缓冲能力。有一定的缓冲能力。n3 加入缓冲物质加入缓冲物质磷酸盐、碳酸盐磷酸盐、
43、碳酸盐等等？三 氧化还原电位（Eh值）V氧化还原电位与氧气多少有关。成正比。氧化还原电位与氧气多少有关。成正比。氧气含量高，氧气含量高，EhEh值高；氧气含量低，值高；氧气含量低，EhEh值低。值低。好氧微生物好氧微生物 大于大于0.1V 生长。生长。0.30.4V 最适宜最适宜 厌氧微生物厌氧微生物 低于低于0.1V 生长生长 兼性厌氧微生物兼性厌氧微生物 大于大于0.1V 好氧生活好氧生活 小于小于0.1V 厌氧生活厌氧生活Eh值在废水处理中的作用1 氧化还原电位用来氧化还原电位用来探测探测有毒物质和工业废水是否有毒物质和工业废水是否存在存在 2 观察生物处理构筑物的工作情况（充氧是否正常
44、）观察生物处理构筑物的工作情况（充氧是否正常）活性污泥法系统活性污泥法系统：Eh值值+200+600mv之间。之间。污泥消化法系统污泥消化法系统：Eh值值-100-200mv之间。之间。四 水分微生物细胞含有大量水分。生活在水分大的环境中。微生物细胞含有大量水分。生活在水分大的环境中。过于干燥，细菌不能生长。但细菌的过于干燥，细菌不能生长。但细菌的芽孢芽孢和微生和微生物的物的孢子孢子耐干燥能力强，在干燥环境中可以保存耐干燥能力强，在干燥环境中可以保存几十年。几十年。用干燥保存食品，防止物品腐败。用干燥保存食品，防止物品腐败。烘干烘干、晒干晒干、薰干薰干。五 渗透压细菌的细胞膜是半透性。细菌的细
45、胞膜是半透性。细菌体外水溶液的渗透压细菌体外水溶液的渗透压=细胞内的渗透压细胞内的渗透压 正常生活正常生活。生活在高渗压液中，失水、质壁分离生活在高渗压液中，失水、质壁分离 生活在低渗压液中，吸水膨胀。生活在低渗压液中，吸水膨胀。用盐腌或蜜饯保存食品。用盐腌或蜜饯保存食品。六 光线日光中的日光中的紫外线紫外线杀菌。杀菌。C A T C G A A A T T T T T T A A A G G G G G C C C C G C n1 杀菌波长范围杀菌波长范围：240300nm。最强作用波长。最强作用波长265266nm。2 杀菌原理杀菌原理：（1）作用于）作用于相邻的相邻的胸腺嘧啶（胸腺嘧啶
46、（T），形成形成二二聚体聚体引起引起DNADNA结构变形，阻碍正常的碱基配对，从而造结构变形，阻碍正常的碱基配对，从而造成菌的变异或死亡成菌的变异或死亡.（光复活酶可修复，（光复活酶可修复，避光操作避光操作）（2）有氧时，使氧变为新生态氧）有氧时，使氧变为新生态氧O杀菌。杀菌。3 应用应用：表面消毒或空气灭菌、浅层水的灭菌。表面消毒或空气灭菌、浅层水的灭菌。育种的诱变剂育种的诱变剂 不能穿透玻璃。不能穿透玻璃。七 化学药剂1 强氧化剂强氧化剂 氧化细菌的氧化细菌的细胞物质细胞物质，正常，正常代谢代谢受阻，死亡受阻，死亡。0.1%KMnO4，公共茶具、水果，公共茶具、水果 0.51%的漂白粉、液
47、氯，饮水、游泳池的漂白粉、液氯，饮水、游泳池水的消毒。水的消毒。1份生石灰份生石灰+4至至8份水制成石灰乳，粪便和份水制成石灰乳，粪便和排泄物消毒。排泄物消毒。2 有机物有机物v石炭酸（苯酚）石炭酸（苯酚）:0.1%，抑菌抑菌 1%，20min杀死菌杀死菌 35%，几分钟杀死菌，几分钟杀死菌v来苏尔来苏尔：36%，消毒器械，消毒器械 2%，洗手洗手v酒精酒精：6075%，杀菌力最强，杀菌力最强 纯酒精无杀菌力纯酒精无杀菌力。纯酒精会使细胞表面很。纯酒精会使细胞表面很快脱水至硬化，阻止酒精分子继续渗入细胞。快脱水至硬化，阻止酒精分子继续渗入细胞。3 染料染料碱性染料比酸性染料杀菌力强。碱性染料比
48、酸性染料杀菌力强。1%龙胆紫液用于皮肤消毒。龙胆紫液用于皮肤消毒。复习思考题1 细菌有哪几种营养类型？它们的碳源和能源分别是什么？细菌有哪几种营养类型？它们的碳源和能源分别是什么？2 细菌有哪几种呼吸类型？它们的最终电子受体分别是什细菌有哪几种呼吸类型？它们的最终电子受体分别是什么？么？3 微生物的呼吸类型在废水生物处理中如何应用？微生物的呼吸类型在废水生物处理中如何应用？4 对米对米-门公式加以说明。门公式加以说明。5 影响酶促反应的因素有哪些？影响酶促反应的因素有哪些？6 环境因素如何影响细菌的生长（综合分析）？环境因素如何影响细菌的生长（综合分析）？7 紫外线杀菌的机理和适用范围是什么？紫外线杀菌的机理和适用范围是什么？8 灭菌、消毒、抑菌、无菌操作的概念。灭菌、消毒、抑菌、无菌操作的概念。
