05微生物的生长繁殖与生存因子

1、温度对微生物的影响
适宜的温度范围内，每 适宜的温度范围内， 上升10℃， 上升10℃，酶促反应速度提 10℃ 高1～2倍。代谢、生长速率 代谢、 和繁殖能力都提高。 和繁殖能力都提高。
2. 按温度需求分类
微生物 嗜冷菌 嗜中温菌 嗜热菌 嗜超热菌 最低温度 ℃ － 5～ 0 5～10 30 55℃以上 55℃以上 最适温度 ℃ 5～10 25～ 25～40 50～ 50～60 70～ 70～105 最高温度 ℃ 20～ 20～30 45～ 45～50 70～ 70～80 110～ 110～113
5.1.3 生长曲线在污水生物处理中的应用
1. 活性污泥的生长曲线
① 迟缓期 ② 对数生长期 ③ 减速生长期 ④ 内源呼吸期
5.1.3 生长曲线在污水生物处理中的应用
2. 活性污泥生长曲线对废水生物处理的指导意义
常规活性污 生物吸附法 高负荷活性污泥法 延时曝气法 泥法
生长上升阶段（ 生长下降阶 生长上升阶段（对 生长下降阶 内源呼吸阶 段(减速期 减速期 数期） 数期）和生长下降 静止期) 衰亡期) 段(静止期 静止期 段(衰亡期 衰亡期 和静止期) 阶段（减速期） 和静止期 阶段（减速期）
5.1 微生物的生长繁殖
5.1.2 研究微生物生长的方法
(一) 分批培养 一 分批培养(batch culture)
1. 概念：将一定量的微生物接种在一个封闭的、盛有 概念：将一定量的微生物接种在一个封闭 封闭的 一定量液体培养基的容器内，保持一定的温度、 一定量液体培养基的容器内，保持一定的温度、 pH和DO，微生物在其中生长繁殖。 和 ， 培养基一次性加入，不更换。 培养基一次性加入，不更换。
5.1.2 研究微生物生长的方法
(一) 分批培养 一
3、活性污泥中微生物的生长 、
生长规律与纯菌种一致，生长曲线相似。 生长规律与纯菌种一致，生长曲线相似。 一般分三个阶段：生长上升阶段、 一般分三个阶段：生长上升阶段、生长下降阶段 和内源呼吸阶段。 和内源呼吸阶段。 分批培养的应用： 分批培养的应用： 序批式活性污泥法（SBR） 序批式活性污泥法（ ）
2.原因： 原因： 原因
适应新的环境条件，合成新的酶，营养储备（ 适应新的环境条件，合成新的酶，营养储备（用 于复制合成）。 于复制合成）。
★影响停滞期长短的因素 ◆接种群体菌龄：对数生长期的细菌接种，停 接种群体菌龄：对数生长期的细菌接种， 滞期较短。 滞期较短。 ◆接种量：接种量大，停滞期短。 接种量：接种量大，停滞期短。 ◆培养基成分：(1) 成分丰富，停滞期较短； 培养基成分： 成分丰富，停滞期较短； 与种子培养基一致,停滞期较短。 (2) 与种子培养基一致,停滞期较短。
第五章 微生物的生长 繁殖与生存因子
5.1 微生物的生长繁殖
5.1.1 微生物生长繁殖的概念
1. 单细胞微生物的生长繁殖 生长：同化作用大于异化作用，细胞不断增长。 生长：同化作用大于异化作用，细胞不断增长。 繁殖：生长到一定程度时， 繁殖：生长到一定程度时，一个亲代细胞分裂 为两个大小、 为两个大小、性状与亲代细胞相似的子代细 胞，使得个体数目增加。 使得个体数目增加。 世代时间：细菌的两次细胞分裂之间的时间。 世代时间：细菌的两次细胞分裂之间的时间。
衰亡期（ ④ 衰亡期（decline phase） ）
特点： 利用贮存物进行内源呼吸(自身溶解 自身溶解) 特点：①利用贮存物进行内源呼吸 自身溶解 。 死亡率增加，活菌数减少，出现“负生长” ②死亡率增加，活菌数减少，出现“负生长” 。 细胞出现多形态、畸形或衰退形。 ③细胞出现多形态、畸形或衰退形。 产生原因：生长条件的进一步恶化，使细胞内的分 产生原因：生长条件的进一步恶化， 解代谢大大超过合成代谢， 解代谢大大超过合成代谢，继而导致菌体的死亡
5.1.2 研究微生物生长的方法
(一) 分批培养 一
2. 细菌生长曲线 以培养时间为横坐标， 以培养时间为横坐标，以细菌个数或细 菌数的对数或细菌的干重为纵坐标， 菌数的对数或细菌的干重为纵坐标，可得 到一条定量描述液体培养基中微生物生长 规律的实验曲线，称为生长曲线。 规律的实验曲线，称为生长曲线。
2. 连续培养方法的分类
(2) 恒化连续培养 恒化——维持进水中营养 维持进水中营养 恒化 成分恒定 恒定的流速进水，恒定流 恒定的流速进水， 速流出代谢产物。 速流出代谢产物。 尤其适合污水生物处理 应用： 应用：污水生物处理(除 SBR法)。
目前, 污水连续生物处理法均类似于恒化连 目前, 污水连续生物处理法均类似于恒化连 续培养；（流速不完全恒定） ；（流速不完全恒定 续培养；（流速不完全恒定）
分批培养
连续培养
时间
2. 连续培养方法的分类
（1）恒浊连续培养 ） 恒浊——培养基浊度恒 培养基浊度恒 恒浊 （实质是细菌数量恒定） 实质是细菌数量恒定） 细菌数量恒定 浊度大时，加大进水流速； 浊度大时，加大进水流速； 浊度小时，降低进水流速。 浊度小时，降低进水流速。
应用：发酵工艺采用该法以 应用： 获得大量菌体和有经济价 值的代谢产物。 值的代谢产物。
3.各类微生物的适宜温度 各类微生物的适宜温度
微生物 原生动物 放线菌 适宜温 度℃ 16～25 ～ 霉菌 藻类 28～30 ～ 废水生物处理中的微 生物 30左右 左右
23～37 23～37 ～ ～
5.2.1 温度
3. 各类微生物的适宜温度
大部分是嗜中温菌， 大部分是嗜中温菌，其他较少。 污水处理系统中，温度一般控制在20～30℃左右。 污水处理系统中，温度一般控制在20～30℃左右。 冬天，需要进行加热 phase） ）
1.特点： 特点： 特点
初始阶段： 初始阶段：细菌总数有所减少 末期：生长速度加快，细菌总数增加； 末期：生长速度加快，细菌总数增加；细胞合成 代谢活跃， 含量增高， 代谢活跃，RNA含量增高，嗜碱性增强；开始细胞 含量增高 嗜碱性增强； 分裂；对外界不良条件敏感。 分裂；对外界不良条件敏感。
常规活性污泥不用对数生长期而利用静止期 的微生物的原因： 的微生物的原因：
对数期的微生物: 要求进水有机物浓度高， 对数期的微生物: ① 要求进水有机物浓度高，使出水 有机物绝对值提高，不易达到排放标准； 有机物绝对值提高，不易达到排放标准； ② 沉淀性能差，使出水水质差； 沉淀性能差，使出水水质差； 静止期的微生物: 去除有机物的效果仍较好； 静止期的微生物: ① 去除有机物的效果仍较好； 增强了生物吸附能力， 体内大量贮存物增强了生物吸附能力 ② 体内大量贮存物增强了生物吸附能力，在二沉池 中泥水分离效果好，使出水水质好。 中泥水分离效果好，使出水水质好。
5.1.4 微生物生长量的测定方法
一、测定微生物的总数（直接计数法） 测定微生物的总数（直接计数法）
1、计数器直接计数 、 2、电子计数器计数 、 3、染色涂片计数 、 4、比浊法测定细菌悬液细胞数 、
5.1.4 微生物生长量的测定方法
二、测定活菌数（间接计数法） 测定活菌数（间接计数法）
1、稀释培养计数 、 2、过滤计数 、 3、菌落计数 、
5.1.4 微生物生长量的测定方法
三、 计算生长量
1、测细胞干重法 、 2、测细胞含N量确定细胞浓度 、测细胞含 量确定细胞浓度 3、测定DNA算出细菌浓度 、测定 算出细菌浓度 4、 生理指标法 、
5.2 微生物的生存因子
5.2.1 温度
微生物最重要的生存因子之一。 微生物最重要的生存因子之一。
；（2）氧化磷酸化； （1）底物水平磷酸化；（ ）氧化磷酸化； ）底物水平磷酸化；（ （3）光合磷酸化 ）
2、呼吸类型 、
；（2）好氧呼吸；（ ；（3） （1）发酵；（ ）好氧呼吸；（ ）无氧呼吸 ）发酵；（
3、葡萄糖的好氧呼吸过程 、
（1） 糖酵解阶段； （2） 丙酮酸的有氧分解阶段 ） 糖酵解阶段； ） 氧化1mol葡萄糖分子共生成 葡萄糖分子共生成38mol ATP 氧化 葡萄糖分子共生成
5 酶的催化特性
共性： 共性：
积极参与生物化学反应，加速反应速率， 积极参与生物化学反应，加速反应速率，缩 短反应到达平衡所需的时间，但不改变平衡点。 短反应到达平衡所需的时间，但不改变平衡点。
个性： 个性：
(1) 催化效率极高 (2) 酶作用具有高度的专一性 (3) 催化反应条件温和 (4) 对反应条件的变化极为敏感
5.1.2 研究微生物生长的方法
(二) 连续培养 二 连续培养(continous culture)
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=补足营养或“污染物” 1、原理：进料=补足营养或“污染物” 出料=稀释菌浓度、 出料=稀释菌浓度、毒物浓度
lg细胞数（个/ml） 细胞数 细胞数（ ） 连续流入 新鲜培养液 单批培养 恒浊法 恒化法 连续培养
对数期（ ② 对数期（log phase） ）
特点： 特点：
生长速度最大， 生长速度最大，细胞数目以几何级数增加 菌体大小、形态、 菌体大小、形态、生理特征等比较一致 代谢最旺盛 对不良环境因素的抵抗力强
影响因素： 影响因素：
菌种、营养成分、营养物浓度 菌种、营养成分、 培养温度、 、 培养温度、DO、抑制剂
4.1 微生物的酶
1. 酶的组成
单成分酶: 单成分酶 酶蛋白 全
辅因子(辅酶或辅基 辅因子 辅酶或辅基) 辅酶或辅基
有机物 酶蛋白＋有机物＋ 酶 ：酶蛋白＋有机物＋金属离子 金属离子
2. 酶的功能
酶蛋白： 酶蛋白：加速生化反应 辅基和辅酶：传递电子、 辅基和辅酶：传递电子、原子和化学基团 金属离子：传递电子、 金属离子：传递电子、作为激活剂
③ 静止期（stationary phase） 静止期（ ）
特点： 生长速率下降甚至到零，细胞数目达到最高值。 特点：①生长速率下降甚至到零，细胞数目达到最高值。 细胞分裂速度下降，内含物积累。 ②细胞分裂速度下降，内含物积累。 原因： 原因： 营养物质浓度降低； 营养物质浓度降低； 有害代谢废物的大量积累； 有害代谢废物的大量积累； 碳氮比、理化条件(pH、DO等) 碳氮比、理化条件 、 等 不适合。 不适合。 应用：对于发酵生产来说， 应用：对于发酵生产来说，一般在静止期的初期就要及 时收获菌体。 时收获菌体。