1、第七章 微生物的生长和遗传变异第一节第一节 微生物的生长和特性微生物的生长和特性 第二节第二节 微生物的遗传与变异（自学为主）微生物的遗传与变异（自学为主）第一节第一节 细菌的生长和特性细菌的生长和特性生长生长细菌同化作用异化作用细菌同化作用异化作用体积、重量增加体积、重量增加 细菌的裂殖细菌的裂殖个体数量增加个体数量增加本节主要内容本节主要内容：一一 细菌生长的测定方法细菌生长的测定方法 二二 细菌的生长曲线细菌的生长曲线 三三 细菌的生长曲线与废水生物处理的关系细菌的生长曲线与废水生物处理的关系一一 细菌生长的测定方法细菌生长的测定方法1 血球计数板法（显微镜）血球计数板法（显微镜）2 比
2、浊计数法比浊计数法 用分光光度计测用分光光度计测OD值（光密度值），绘制标准曲值（光密度值），绘制标准曲线，从标准曲线中查细菌含量。线，从标准曲线中查细菌含量。（一）直接计数法（一）直接计数法（常用，不区分细菌的死活常用，不区分细菌的死活）(二）间接计数法（二）间接计数法（活菌数，测定需时间长活菌数，测定需时间长）1 平板计数法平板计数法 细菌样品做细菌样品做10倍梯度稀释，取相应稀释度的样品涂布倍梯度稀释，取相应稀释度的样品涂布到平板上，或与融化的固体培养基混合、摇匀，培养菌落。到平板上，或与融化的固体培养基混合、摇匀，培养菌落。1ml1ml1ml1ml1ml1ml水源水9毫升无菌水毫升无菌
3、水1ml1ml1mlCK对照对照10-210-32 薄膜计数法薄膜计数法 空气或引用水等细菌含量较低的样品。空气或引用水等细菌含量较低的样品。微孔滤膜不让细菌流出。滤菌。将膜放在固体培微孔滤膜不让细菌流出。滤菌。将膜放在固体培养基表面培养。计数类似平板计数法。养基表面培养。计数类似平板计数法。（三）重量法（三）重量法测定细胞干重测定细胞干重离心法离心法 过滤法过滤法105110干燥干燥水处理构筑物水处理构筑物内细菌生长量常采用该法。内细菌生长量常采用该法。活性污泥法中采用的指标是活性污泥法中采用的指标是混合液悬浮固体（混合液悬浮固体（MLSS）MLSS（mg/L 或或 g/m3）MLSSMa+
4、Me+Mi+Mii Ma:活的微生物细胞活的微生物细胞;Me:微生物内源代谢残留物微生物内源代谢残留物 Mi:难于生物降解的有机物；难于生物降解的有机物；Mii:附在活性污泥上的无机物附在活性污泥上的无机物做法做法：取一定体积的待测污泥样品，放于蒸发皿中干燥，：取一定体积的待测污泥样品，放于蒸发皿中干燥，然后称重。然后称重。作为表示作为表示活性污泥微生物量活性污泥微生物量的的相对指标相对指标。二二 细菌的生长曲线细菌的生长曲线细菌的生长有没有规律性？细菌的生长有没有规律性？有规律有规律细菌的生长曲线细菌的生长曲线：将将少量少量纯纯菌接种到菌接种到一定量一定量的液体的液体培养基内，在适宜的温度下
5、培养，并培养基内，在适宜的温度下培养，并定时定时取样测定活取样测定活细菌的数目和重量的变化，以细菌的数目和重量的变化，以活细菌个数的对数活细菌个数的对数或或活细菌重量活细菌重量为纵坐标，以培养时间为横坐标作图，为纵坐标，以培养时间为横坐标作图，所得的曲线即为细菌的生长曲线。所得的曲线即为细菌的生长曲线。这种培养方式为间歇培养或分批培养。这种培养方式为间歇培养或分批培养。问题：问题：细菌有几种生长曲线呢细菌有几种生长曲线呢？（一）以活细菌数目的对数绘制的生长曲线（一）以活细菌数目的对数绘制的生长曲线适应期适应期对数期对数期稳定期 衰亡期衰亡期活菌数活菌数培养时间培养时间细菌数目的对数细菌数目的对
6、数n（1 1）适应期）适应期 n n（2 2）对数期）对数期 n n（3 3）稳定期）稳定期 n n（4 4）衰亡期）衰亡期1 适应期（缓慢期）适应期（缓慢期）lag phaselag phase适应期适应期特点特点？初初：细菌数目不增：细菌数目不增加，体积增长快。加，体积增长快。后后：个别菌体繁殖，：个别菌体繁殖，个数少许增加。个数少许增加。曲线平缓。大量诱曲线平缓。大量诱导酶的合成导酶的合成。v 应用：应用：缩短此期，提高设备利用率缩短此期，提高设备利用率 用处于对数期的活性污泥接种用处于对数期的活性污泥接种2 2 对数期对数期 log phaselog phase对数期对数期分裂快，数目
7、增多。分裂快，数目增多。活菌数活菌数 总菌数总菌数 曲线直线上升曲线直线上升 此时细胞的大小、此时细胞的大小、组成、生理特征等组成、生理特征等均趋于一致，代谢均趋于一致，代谢活跃，生长速率高，活跃，生长速率高，代时稳定。代时稳定。v 特点特点v 应用：应用：接种用的好种子接种用的好种子 代谢、生理研究的好材料代谢、生理研究的好材料？3 3 稳定期稳定期stationary phasestationary phase稳定期 储存物积累，养储存物积累，养料消耗多。料消耗多。芽孢形成，抗生芽孢形成，抗生素产生。素产生。繁殖速率下降，繁殖速率下降，死亡速率上升。死亡速率上升。新增菌新增菌死亡菌死亡菌
8、曲线平坦曲线平坦v 特点？特点？v 应用：应用：发酵产物形成的重要时期发酵产物形成的重要时期（抗生素、氨基酸等），（抗生素、氨基酸等），生产上应尽量延长此期，提高产生产上应尽量延长此期，提高产量量？4 4 衰老期衰老期decline phase decline phase or death phaseor death phase衰亡期衰亡期 菌体死亡速度大菌体死亡速度大于繁殖速度。于繁殖速度。死亡菌活菌数。死亡菌活菌数。自溶。自溶。内源呼吸内源呼吸 曲线下降曲线下降v 应用：应用：一般不作应用一般不作应用（二）以活细菌重量变化绘制的生长曲线（二）以活细菌重量变化绘制的生长曲线1 生长率上升阶段
9、（对数生长阶段）生长率上升阶段（对数生长阶段）适应期、对数期适应期、对数期初初：菌体个数不增加，：菌体个数不增加，菌体体积增大菌体体积增大 后后：生长率达最高，分：生长率达最高，分解速率最大。解速率最大。食料：供食料：供 求求2 生长率下降阶段生长率下降阶段 稳定期稳定期细菌代谢产物大量积累细菌代谢产物大量积累 环境不利于细菌生长环境不利于细菌生长 食料：供食料：供 求求 食料的不足抑制了细菌食料的不足抑制了细菌的生长的生长3 内源呼吸阶段内源呼吸阶段 衰亡期衰亡期 内源呼吸：内源呼吸：用菌体内的储用菌体内的储存物、酶作为营养源。存物、酶作为营养源。消耗自身。消耗自身。细菌重量减少（内源呼吸、
10、细菌重量减少（内源呼吸、细菌死亡）细菌死亡）菌体出现畸形。菌体出现畸形。活细菌数目对数活细菌数目对数活细菌重量活细菌重量对数期对数期稳定期稳定期适应期适应期衰亡期衰亡期三三 细菌的生长曲线和废水生物处理的关系细菌的生长曲线和废水生物处理的关系1 大多数活性污泥处理系大多数活性污泥处理系统运行范围是：统运行范围是：生长率下生长率下降阶段降阶段。部分在生长率上。部分在生长率上升阶段后期。升阶段后期。2 延时曝气及污泥消化延时曝气及污泥消化在在内源呼吸阶段内源呼吸阶段。为什么为什么？v生长率上升阶段生长率上升阶段：微生物繁殖快，活力强，但是不容易凝聚：微生物繁殖快，活力强，但是不容易凝聚 沉淀。需要
11、充足的食料供给，处理后的沉淀。需要充足的食料供给，处理后的 废水有机物浓度较高，出水水质不好。废水有机物浓度较高，出水水质不好。v生长率下降阶段生长率下降阶段：积累代谢产物，如异染颗粒、肝糖粒等，：积累代谢产物，如异染颗粒、肝糖粒等，产生粘性物质，污泥代谢活性及凝絮沉产生粘性物质，污泥代谢活性及凝絮沉 降性好。（传统活性污泥运行范围）降性好。（传统活性污泥运行范围）v内源呼吸阶段内源呼吸阶段：特殊水处理场合。特殊水处理场合。间歇培养：生长曲线的绘制间歇培养：生长曲线的绘制 连续培养：实际废水处理连续培养：实际废水处理 用间歇培养的概念作为借鉴。用间歇培养的概念作为借鉴。第二节第二节 细菌的遗传
12、与变异细菌的遗传与变异（自学为主）（自学为主）质粒和基因工程质粒和基因工程拟核拟核质粒质粒细菌的遗传物质存在于拟核中，细菌的细菌的遗传物质存在于拟核中，细菌的核或核或拟核拟核决定细菌的决定细菌的主要遗传性状主要遗传性状。双链DNA质粒质粒也是遗传物质。它和细菌的关系如何？也是遗传物质。它和细菌的关系如何？质粒质粒：核外核外环状环状小型小型双链双链DNA 独立复制稳定遗传独立复制稳定遗传 F因子因子 与有性接合有关与有性接合有关种类种类 COL 编码免疫蛋白编码免疫蛋白 Ti质粒质粒 诱癌质粒诱癌质粒 降解性质粒：编码降解有害物的酶降解性质粒：编码降解有害物的酶 质粒质粒 遗传物质遗传物质 存在
13、的另一种方式存在的另一种方式R因子因子 与抗药性有关与抗药性有关 用途用途 基因工程中作为目的基因载体基因工程中作为目的基因载体 ABCDBABACDBAC接接合合接接合合接接合合4种不同的降解质粒接合在同一受体假单胞菌中的模式种不同的降解质粒接合在同一受体假单胞菌中的模式遗传工程在环境遗传工程在环境工程中的应用工程中的应用1 降解石油的超级细菌降解石油的超级细菌 2 耐汞质粒耐汞质粒 3 降解染料的质粒降解染料的质粒复习题复习题 1解释细菌的生长曲线。解释细菌的生长曲线。2细菌的生长曲线的分期及各期的特点。细菌的生长曲线的分期及各期的特点。3如何将细菌的生长曲线用于废水生物处理的应用中？如何将细菌的生长曲线用于废水生物处理的应用中？4什么是质粒？什么是什么是质粒？什么是“超级细菌超级细菌”？5试述遗传工程在环境工程中的应用。试述遗传工程在环境工程中的应用。
