水處理微生物復(fù)習(xí).doc

微生物：微生物是肉眼看不見或看不清的微小生物的總稱。特點(diǎn)：形體微小，結(jié)構(gòu)簡單，進(jìn)化地位低。還具有：種類多，分布廣，繁殖快，易變異革蘭氏染色法：1884年丹麥病理學(xué)家Hans Christian Gram提出了一個(gè)經(jīng)驗(yàn)染色法，用于細(xì)菌的形態(tài)觀察和分類。過程：結(jié)晶紫初染，碘液媒染，然后酒精脫色，最后用蕃紅或沙黃復(fù)染。機(jī)理：通過初染和媒染后，在細(xì)菌細(xì)胞的細(xì)胞壁及膜上結(jié)合了不溶于水的結(jié)晶紫與碘的大分子復(fù)合物。關(guān)鍵：酒精脫色。脫色不足,陰性菌被誤染成陽性菌；脫色過度,陽性菌可誤染為陰性菌。革蘭氏G+和G-的區(qū)別：（）經(jīng)染色后細(xì)菌細(xì)胞仍然保留初染結(jié)晶紫的藍(lán)紫色，經(jīng)過染色后細(xì)菌細(xì)胞則先脫去了初染結(jié)晶紫的顏色，而帶上了復(fù)染蕃紅或沙黃的紅色（）細(xì)胞壁較厚，單層，組分比較均勻一致，主要有肽聚糖組成，還有一定數(shù)量的磷壁酸，脂類組分很少；細(xì)胞壁分為兩層，及細(xì)胞壁的外層和內(nèi)層，外層主要由脂多糖和脂蛋白組成，較厚，內(nèi)層主要組分是肽聚糖，較薄。細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)包括細(xì)胞壁和原生質(zhì)兩部分。原生質(zhì)位于細(xì)胞壁內(nèi)，包括細(xì)胞膜（細(xì)胞質(zhì)膜）、細(xì)胞質(zhì)、核質(zhì)和內(nèi)含物。 細(xì)胞壁是包圍在細(xì)菌細(xì)胞最外面的一層富有彈性的、厚實(shí)、堅(jiān)韌的結(jié)構(gòu)，具有固定細(xì)胞外形和保護(hù)細(xì)胞不受損傷等多種功能。細(xì)胞壁的主要功能有：保持細(xì)胞形狀和提高細(xì)胞機(jī)械強(qiáng)度，使其免受滲透壓等外力的損傷；為細(xì)胞的生長、分裂所必需；作為鞭毛的支點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)鞭毛的運(yùn)動(dòng)；阻攔大分子有害物質(zhì)（如某些抗生素和水解酶）進(jìn)入細(xì)胞；賦予細(xì)胞特定的抗原性以及對(duì)抗生素和噬菌體的敏感性。 細(xì)胞膜又稱細(xì)胞質(zhì)膜、質(zhì)膜或內(nèi)膜，是一層緊貼著細(xì)胞壁而包圍著細(xì)胞質(zhì)的薄膜（厚約78nm），其化學(xué)組成主要是蛋白質(zhì)、脂類和少量糖類。這種膜具有選擇性吸收的半滲透性，膜上具有與物質(zhì)滲透、吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝等有關(guān)的許多蛋白質(zhì)和酶類。整體細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)，目前大家比較公認(rèn)的是鑲嵌模型，其要點(diǎn)是：磷脂雙分子層組成膜的基本骨架。磷脂分子在細(xì)胞膜中以多種方式不斷運(yùn)動(dòng)，因而膜具有流動(dòng)性。膜蛋白以不同方式分布于膜的兩側(cè)或磷脂層中。 細(xì)胞膜的主要功能為：選擇性地控制細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)（營養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物）的運(yùn)送和交換。維持細(xì)胞內(nèi)正常滲透壓。合成細(xì)胞壁組分和莢膜的場所。進(jìn)行氧化磷酸化或光合磷酸化的產(chǎn)能基地。許多代謝酶和運(yùn)輸酶以及電子呼吸鏈組成的所在地。鞭毛的著生和生長點(diǎn)。 細(xì)胞質(zhì)是細(xì)胞膜包圍地除核區(qū)以外的一切透明、膠狀、顆粒狀物質(zhì)的總稱。其主要成分是水、蛋白質(zhì)、核酸和脂類等。與真核生物不同，原核生物的細(xì)胞質(zhì)是不流動(dòng)的。 核區(qū)又稱核質(zhì)體、原核、擬核或核基因組，指存在于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的、無核膜包裹、無固定形態(tài)的原始細(xì)胞核。 內(nèi)含物是細(xì)菌新陳代謝的產(chǎn)物，或是貯備的營養(yǎng)物質(zhì)。常見的內(nèi)含物顆粒主要有以下幾種：異染顆粒。其化學(xué)組分是多聚偏磷酸鹽，是磷源和能源的貯藏物，可降低細(xì)胞滲透壓。聚羥基丁酸鹽。它是細(xì)菌所特有的一種碳源和能源貯藏物。肝糖和淀粉粒，兩者都是碳源和能源的貯藏物。硫粒，它是元素硫的貯藏物。氣泡，存在于許多光能營養(yǎng)型、無鞭毛的運(yùn)動(dòng)水生細(xì)菌中的包囊狀的內(nèi)含物。 細(xì)菌的特殊結(jié)構(gòu)一般指莢膜、芽孢和鞭毛3種。 莢膜或稱大莢膜，其主要功能有：保護(hù)作用。作為通透性屏障和離子交換系統(tǒng)。貯藏養(yǎng)料。表面附著作用。細(xì)菌間的信息識(shí)別作用。菌膠團(tuán)：當(dāng)莢膜物質(zhì)融合成一團(tuán)塊，內(nèi)含許多細(xì)菌時(shí)，稱為菌膠團(tuán)。意義：菌膠團(tuán)是活性污泥中細(xì)菌的主要存在形式，有較強(qiáng)的吸附和氧化有機(jī)物的能力，在污水生物處理中具有重要的作用。一般說，處理生活污水的活性污泥，其性能的好壞，主要根據(jù)所含菌膠團(tuán)多少、大小及結(jié)構(gòu)的緊密程度來定。芽孢是某些細(xì)菌在生活史的一定階段在細(xì)胞內(nèi)形成的一個(gè)圓形或橢圓形的休眠結(jié)構(gòu)。具有壁厚，水分少，不易透水，抗熱、抗化學(xué)藥物、抗輻射能力強(qiáng)等特點(diǎn)。形成過程：脫水濃縮芽孢膜形成芽孢游離釋放鞭毛是某些細(xì)菌表面伸出的細(xì)長、波曲的附屬物。完整的一根鞭毛從形態(tài)上可分三部分：鞭毛絲、鞭毛鉤和基體。鞭毛是細(xì)菌的運(yùn)動(dòng)器官，鞭毛運(yùn)動(dòng)引起菌體運(yùn)動(dòng)。 菌落：將單個(gè)或少量同種細(xì)菌（或其他微生物）細(xì)胞接種于固體培養(yǎng)基表面（或內(nèi)層）時(shí)，在適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)條件下（如溫度、光照等），該細(xì)胞會(huì)迅速生長繁殖，形成許多細(xì)胞聚集在一起且肉眼可見的細(xì)胞集合體，稱之為菌落。準(zhǔn)確地講，菌落就是在固體培養(yǎng)基上（內(nèi)）以母細(xì)胞為中心的、肉眼可見的、有一定形態(tài)、構(gòu)造特征的子細(xì)胞團(tuán)。 菌落的特征：（1）圓形或橢圓形，濕潤、較光滑、較透明、較粘稠、（2）易挑取、質(zhì)地均勻（3）正反面顏色一致裂殖：細(xì)胞通過分裂而形成兩個(gè)細(xì)胞的過程芽殖：在母細(xì)胞表面先形成一個(gè)小突起，待其長度長大到與母細(xì)胞相仿后再分離并獨(dú)立生活的一種繁殖方式。放線菌：一類主要呈菌絲狀生長和以孢子繁殖的陸生性較強(qiáng)的原核生物。基內(nèi)（營養(yǎng)）菌絲：是伸入營養(yǎng)物質(zhì)內(nèi)或漫生于營養(yǎng)物質(zhì)表面吸取養(yǎng)料的菌絲。氣生菌絲：營養(yǎng)菌絲體發(fā)育到一定時(shí)期，長出培養(yǎng)基外并伸向空間的菌絲為氣生菌絲。孢子菌絲：當(dāng)氣生菌絲體發(fā)育到一定的程度，其上分化出可形成孢子的菌絲既孢子絲又名產(chǎn)孢絲或繁殖菌絲。放線菌菌落的總體特征介于霉菌與細(xì)菌之間，因種類不同可分為兩類： 一類是由產(chǎn)生大量分枝和氣生菌絲的菌種所形成的菌落。形成的菌落質(zhì)地致密、表面呈較緊密的絨狀或堅(jiān)實(shí)、干燥、多皺，菌落較小而不蔓延。 另一類菌落由不產(chǎn)生大量菌絲體的種類形成，粘著力差，結(jié)構(gòu)呈粉質(zhì)狀，用針挑起則粉碎。 若將放線菌接種于液體培養(yǎng)基內(nèi)靜置培養(yǎng)，能在瓶壁液面處形成斑狀或膜狀菌落，或沉降于瓶底而不使培養(yǎng)基混濁；如以振蕩培養(yǎng)，常形成由短的菌絲體所構(gòu)成的球狀顆粒。 繁殖方式：無性孢子的方式進(jìn)行繁殖，也可借菌絲斷裂或菌絲片段繁殖，但以孢子繁殖為主。群體特征：（1）由產(chǎn)生大量分枝和氣生菌絲的菌種所形成的菌落。 （2）由不產(chǎn)生大量菌絲體的種類形成。絲狀細(xì)菌（鞘細(xì)菌、衣細(xì)菌）:單細(xì)胞原核生物，菌體細(xì)胞能排列成絲狀，外有一層共有的鞘。屬細(xì)菌門。鐵細(xì)菌:能在外鞘或原生質(zhì)內(nèi)聚集鐵的細(xì)菌的俗稱。它們能將其細(xì)胞內(nèi)所吸收的亞鐵氧化為高鐵，從而獲得能量。為了滿足對(duì)能量的需要，必須氧化大量的亞鐵，使之生成氫氧化鐵。這種不溶性的鐵化合物排出菌體后就沉淀下來。當(dāng)水管中有大量的氫氧化鐵沉淀時(shí)，就會(huì)降低水管的輸水能力。此外，鐵細(xì)菌吸收水中的亞鐵鹽后，促使組成水管的鐵質(zhì)更多地溶入水中，加速鋼管和鑄鐵管的腐蝕。硫磺細(xì)菌:能將H2S、S及其它硫化物氧化成硫酸，從中獲得能量的一類細(xì)菌的統(tǒng)稱。它們能氧化硫化氫、硫磺和其他硫化物為硫酸，從而得到能量。硫磺細(xì)菌在水管中大量繁殖時(shí)，因有強(qiáng)酸產(chǎn)生，對(duì)于管道有腐蝕作用。 球衣細(xì)菌:球衣細(xì)菌有絲狀鞘，個(gè)體桿狀細(xì)胞呈鏈狀排列在鞘內(nèi)大多具有假分枝。它在營養(yǎng)方面對(duì)碳素的要求較高，反應(yīng)靈敏，所以大量的碳水化合物能加速球衣細(xì)菌的繁殖。此外球衣細(xì)菌對(duì)某些殺蟲劑，如液氯、漂白粉等的抵抗力不及菌膠團(tuán)。球衣細(xì)菌分解有機(jī)物的能力很強(qiáng)。在污水處理設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)中有一定數(shù)量的球衣細(xì)菌，對(duì)有機(jī)物的去除是有利的。 單細(xì)胞蛋白也稱微生物蛋白，是由蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、核酸以及非蛋白含氮化合物、維生素和無機(jī)化合物等組成的細(xì)胞質(zhì)團(tuán)一、酵母菌1、形狀及大小：圓形、卵形或原柱形，長8-10um，寬1-5um。形態(tài)：酵母菌的細(xì)胞形態(tài)與細(xì)菌類似，但比細(xì)菌細(xì)胞大得多，是細(xì)菌的幾倍到幾十倍一般呈卵圓形，圓柱形或球狀有的酵母菌細(xì)胞與子細(xì)胞連接成一串，相連面積狹小，細(xì)胞傳呈藕節(jié)狀的稱假菌絲，相連細(xì)胞間的橫隔面積與細(xì)胞橫隔面一致的竹節(jié)狀細(xì)胞串則稱為真菌絲特點(diǎn)：個(gè)體一般以單細(xì)胞狀態(tài)存在多數(shù)營出芽繁殖能發(fā)酵糖類產(chǎn)能細(xì)胞壁常含有甘露聚糖常生活在含糖量較高，酸度較大的水生環(huán)境中繁殖方式：繁殖方式包括無性繁殖（芽殖，裂殖，產(chǎn)生無性孢子），有性繁殖（以形成子囊和子囊孢子或擔(dān)子和擔(dān)子孢子的方式進(jìn)行）2酵母菌菌落：含水較多，外觀大而突起，單個(gè)分散或假絲狀，大而分化，稍透明，菌落和培養(yǎng)基不結(jié)合，菌落顏色單調(diào)，一般呈乳脂或礦燭色，少數(shù)呈紅色或黑色。菌落正反面的顏色相同，菌落邊緣呈可見球狀、卵圓裝貨假絲狀細(xì)胞，細(xì)胞的生長的速度較快，多帶酒香味。3、生理特性（1）最適PH=4.56.5,中性偏酸；（2）大多數(shù)酵母菌進(jìn)行無性繁殖。4、應(yīng)用酵母菌（1）發(fā)酵酵母菌用于生活中的釀酒、或發(fā)面；（2）利用氧化型酵母菌處理廢水.二、霉菌1、霉菌：是多細(xì)胞的腐生或寄生的異養(yǎng)性絲壯菌，是由分枝的菌絲組成的葉狀體。2、生理特性（1）霉菌的繁殖： 無性繁殖（孢囊孢子、分生孢子、節(jié)孢子和厚垣孢子） 和有性繁殖（2）霉菌的培養(yǎng)呈絨毛狀或絮狀的圓形菌落； （3）大多數(shù)霉菌為好氧菌；（4）最適溫度為20-30C；（5）最適PH為4.56.5。分布：霉菌分布及其廣泛，只要存在有機(jī)物就有他們的蹤跡。構(gòu)造：霉菌具有真核生物的特征，有真核，還有其他具膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器，如線粒體，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜等成熟細(xì)胞中還含有較大的液泡3、應(yīng)用：（1）污水中含節(jié)水霉，凈水中無霉菌（2）起結(jié)合生物膜的作用（3）鐮刀霉可有效氧化無機(jī)氰化物（4）在固體廢棄物的資源化及處理過程中起作用（5）在活性污泥中大量繁殖，可引起污泥膨脹三、藻類1、藻類分類1）原核生物：藍(lán)藻2）真核生物：綠藻、硅藻、褐藻、金藻2、生理特性1）、藻類是一種無機(jī)自養(yǎng)型的低等植物，細(xì)胞內(nèi)含有葉綠素，能進(jìn)行光合作用：白天利用光能，吸收CO2合成細(xì)胞物質(zhì)，放出O2；夜間吸收O2放出CO2 2）、最適PH=6-83）、綠藻：是一種單細(xì)胞或多細(xì)胞的綠色植物有魚腥或青草氣味，也是引起水體富營養(yǎng)化的主要藻類之一4）、硅藻：為單細(xì)胞或單細(xì)胞群體，細(xì)胞壁中含有大量的硅質(zhì)。適宜在較底溫度生長，有發(fā)香氣，也有發(fā)魚腥氣的。5）、金藻：黃群金藻能發(fā)出強(qiáng)烈的臭味，水味發(fā)苦。3、藻類在給水排水工程中的作用與影響1）、藻類對(duì)給水工程有一定的危害性水體富營養(yǎng)化污染當(dāng)N、P達(dá)到一定量后，藻類大量繁殖，造成下列危害：A.產(chǎn)生色、臭、味，使水質(zhì)凈化困難，影響濾池工作；B.夜間由于藻類死亡后消耗O2，使DO=0，危及水生生物的生存；C. 湖泊沼澤旱地2）、在排水工程中的作用：在氧化塘等生物處理工藝中利用菌藻共生系統(tǒng)，其中藻類產(chǎn)生的氧可被好氧微生物有效利用，去氧化分解水中的有機(jī)污染物。一方面課收獲大量有營養(yǎng)價(jià)值的藻類，另一方面也凈化了污水。四、原生生物：1、原生動(dòng)物的形態(tài)及生理特性原生動(dòng)物是動(dòng)物界中最低等的單細(xì)胞動(dòng)物，長度一般在100-300 um，形狀有長形、圓形、卵形等且都呈扁平狀。原生動(dòng)物雖屬單細(xì)胞動(dòng)物，但在生理上都是一個(gè)完善的生物有機(jī)體，能和多細(xì)胞動(dòng)物一樣具有運(yùn)動(dòng)、營養(yǎng)、呼吸、排泄、生殖、對(duì)外界刺激的感應(yīng)性和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性等生理功能。形成機(jī)能不同的“胞器”：1）、運(yùn)動(dòng)胞器：偽足、鞭毛、纖毛2）、營養(yǎng)胞器：原生動(dòng)物主要進(jìn)行動(dòng)物性營養(yǎng)，以吞食細(xì)菌、 真菌、藻類、有機(jī)物顆粒為主。原生動(dòng)物營養(yǎng)方式 ：動(dòng)物性營養(yǎng)：以攝食細(xì)菌、真菌、藻類、有機(jī)物顆粒為主 植物性營養(yǎng)：在陽光條件下，將CO2和H2O合成有機(jī)物 腐生性營養(yǎng)：以死的機(jī)體，腐爛的物質(zhì)為主3）、排泄胞器：伸縮泡，通過伸縮泡不斷伸縮，將體內(nèi)多余的水分及積聚在細(xì)胞內(nèi)的代謝產(chǎn)物排除體外。4）、感覺胞器：運(yùn)動(dòng)胞器和眼點(diǎn)（鞭毛蟲具有）5）、呼吸：O2通過細(xì)胞膜進(jìn)入體內(nèi)6）、生殖：無性生殖和有性生殖污水處理中常見的原生動(dòng)物有三類：肉足類、鞭毛類和纖毛類。特點(diǎn)：鞭毛類：多污帶，中污帶，在活性污泥培養(yǎng)初期。肉足類：中污帶，中污帶，在活性污泥培養(yǎng)中期。纖毛類：分為游泳型和固著型（鐘蟲），出水水質(zhì)澄清原生動(dòng)物在水體凈化與廢水處理中的應(yīng)用 (一)原生動(dòng)物對(duì)廢水凈化的影響1、對(duì)水中有機(jī)物的凈化起一定的積極作用2、在活性污泥法中，纖毛蟲可促進(jìn)生物絮凝作用。3、纖毛蟲能大量吞食細(xì)菌，特別是游離細(xì)菌，因此可改善生物處理法出水的水質(zhì)。 （二）以原生動(dòng)物為指示生物1、鐘蟲前端出現(xiàn)氣泡，往往說明充氧不正常，水質(zhì)將變壞。2、環(huán)境條件惡劣時(shí)，等枝蟲對(duì)惡劣環(huán)境的耐受力一般比普通鐘蟲強(qiáng)3、原生動(dòng)物生長適宜的PH范圍與細(xì)菌和藻類的相仿，但很多原生動(dòng)物對(duì)于毒物的影響比細(xì)菌為敏感。4、若鐘蟲出現(xiàn)且數(shù)量較多，則說明活性污泥已成熟，充氧正常。5、在正常運(yùn)行的曝氣池中，如果固著型纖毛蟲減少，游泳型纖毛蟲突然增加，表明處理效果將變壞。指示生物：一種生物只在某一環(huán)境中生長，這種生物就是這一環(huán)境的指示生物。病毒：一、 特點(diǎn)：是一類超顯微，非細(xì)胞的，沒有代謝能力的絕對(duì)細(xì)胞的寄生性生物形態(tài)個(gè)體微小，一般在無細(xì)胞構(gòu)造，只由核酸和蛋白質(zhì)外殼構(gòu)成，是一類非細(xì)胞生物。C沒有完整的酶系統(tǒng)和獨(dú)立代謝系統(tǒng)D病毒能以無生命的化學(xué)大分子狀態(tài)長期存在環(huán)境中，并保持其感染活性。對(duì)抗生素不敏感二、 分類：動(dòng)物，植物病毒，噬菌體。以原核生物為宿主的病毒通稱噬菌體。噬菌體的寄生性具有高度的專一性，即一種噬菌體只能侵染某一種細(xì)菌。能使細(xì)菌細(xì)胞裂解的噬菌體，稱為烈性噬菌體。被侵染的細(xì)菌，稱為敏感細(xì)菌。固體培養(yǎng)基上的細(xì)菌，由于噬菌體浸染后出現(xiàn)的透明空斑，叫蝕菌斑，不同噬菌體的蝕菌斑不同，可作鑒別噬菌體的依據(jù)有一些噬菌體侵入宿主細(xì)胞后，其核酸整合到宿主細(xì)胞的核酸上同步復(fù)制并隨宿主細(xì)胞分裂而帶到自帶宿主細(xì)胞內(nèi)，宿主細(xì)胞不裂解，這些噬菌體稱為溫和噬菌體。這一現(xiàn)象乘務(wù)溶源現(xiàn)象，被溫和噬菌體侵染的細(xì)菌稱為溶源性細(xì)菌。三、基本結(jié)構(gòu)：是包圍著病毒核酸的蛋白質(zhì)以殼，又稱殼體或外殼有些動(dòng)物病毒的一衣殼外面還有一層薄膜，稱囊膜四、化學(xué)組成：核酸和蛋白質(zhì)，有些病毒還含有脂類，糖類，聚胺類化合物和無機(jī)陽離子等組成成分的功能：核酸：是病毒的遺傳物質(zhì)，每種病毒只含有一種核酸，或蛋白質(zhì)：病毒蛋白質(zhì)分為結(jié)構(gòu)蛋白和非結(jié)構(gòu)蛋白結(jié)構(gòu)蛋白是指形成一個(gè)有感染性的蛋白質(zhì)，包括殼體蛋白，囊膜蛋白和存在與病毒顆粒內(nèi)的蛋白等非結(jié)構(gòu)蛋白是指有病毒基因組編碼的在病毒復(fù)制過程中產(chǎn)生的蛋白質(zhì)，這類蛋白質(zhì)不結(jié)合在的病毒顆粒中五、繁殖的基本過程：吸附，侵入與脫殼，復(fù)制與合成，裝配與釋放吸附作用的影響因素：細(xì)胞膜表面的特異受體。一、營養(yǎng)：生物體從外部環(huán)境攝取其生命活動(dòng)所必須的能量和物質(zhì)，以滿足其自身生長繁殖需要的一種生理功能。營養(yǎng)是代謝的基礎(chǔ)，代謝是生命活動(dòng)的表現(xiàn)。營養(yǎng)物：具有營養(yǎng)功能的物質(zhì)，在微生物學(xué)中，還包括非常規(guī)物質(zhì)形式的光輻射能。2、各組分的生理功能（1）水分 水是細(xì)菌的最主要的組成成分，細(xì)菌的各項(xiàng)生理活動(dòng)，必須有水的參于才能進(jìn)行。水的存在狀態(tài)：自由水（游離水）和結(jié)合水 自由水/結(jié)合水=4/1水的生理功能有四點(diǎn)：a、溶劑作用，物質(zhì)先溶解于水，才能參與生化反應(yīng)b、參與生化反應(yīng)c、運(yùn)輸物質(zhì)的載體d、維持和調(diào)節(jié)一定的溫度（2）、無機(jī)鹽是指細(xì)菌內(nèi)存在的一些金屬離子鹽類凡生長所需濃度在-范圍內(nèi)的元素，大量金屬元素P.S.K.Mg.Na.Fe凡生長所需濃度在范圍內(nèi)的元素，微量金屬元素：Zn.Ni.Co.Mo.Mn無機(jī)鹽的生理功能有五點(diǎn)：a. 構(gòu)成細(xì)胞的組成成分，如H3PO4是DNA、RNA主要成分b. 酶的組成成分c. 酶的激活劑，如Mg2、K、Fe3d. 維持適宜的滲透壓，如Na、K、CLe. 自養(yǎng)性細(xì)菌的能源，如S、Fe（3）碳源有機(jī)碳源 糖類、蛋白質(zhì)、脂肪、有機(jī)酸 無機(jī)碳源：CO2、CO32、HCO3碳源作用：提供細(xì)胞骨架、碳素的來源、生命活動(dòng)的能源凡是必須利用有機(jī)碳座主要碳源的微生物，稱為異氧微生物；凡是以無機(jī)碳源作為碳源的微生物稱為自養(yǎng)微生物。（4）氮源有機(jī)碳源：蛋白質(zhì) 蛋白棟 氨基酸無機(jī)碳源：NH4CL NH4NO3氮源作用：是細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)的基本元素（5）脂類：細(xì)菌細(xì)胞的脂類主要集中在細(xì)胞壁與細(xì)胞 膜，與細(xì)胞的滲透壓有密切關(guān)系（6）核酸：RNA（核糖核酸）：存在于細(xì)胞質(zhì)內(nèi) DNA（脫氧核糖核酸）：存在于細(xì)胞核內(nèi)（7）生長因子：一類調(diào)節(jié)微生物正常代謝所需，但不能利用簡單的碳、氮自行合成的有機(jī)物。生長因子: 氨基酸 維生素嘌呤、嘧啶（8）能源：能為微生物生命活動(dòng)提供最初能量來源的營養(yǎng)物質(zhì)和輻射能，稱為能源。種類：二、細(xì)菌的營養(yǎng)類型營養(yǎng)類型：根據(jù)微生物需要的主要營養(yǎng)元素即能源和碳源的不同而劃分的微生物類型。1、自養(yǎng)型細(xì)菌：能完全在無機(jī)物的環(huán)境中生長繁殖，以CO2 和 CO32作為碳源；NH4或NO3作為氮源，來合成菌體成分。它們生命活動(dòng)所需能量則來自于外來的無機(jī)物或陽光。（1）光能自養(yǎng)型細(xì)菌 細(xì)菌內(nèi)含有光合色素，能進(jìn)行光合作用，合成有機(jī)物質(zhì)。綠色細(xì)菌： CO2 +2H2S-光能菌綠素- CH2O+H2O+S2高等綠色植物： CO2 + H2O-光能葉綠素- CH2O + O2（2）化能自養(yǎng)型細(xì)菌：這一類微生物的生長需要無機(jī)物，在氧化無機(jī)物的過程中獲取能源，同時(shí)無機(jī)物又作為電子供體，是CO2還原為有機(jī)物。這一作用稱為化學(xué)合成作用。2、異養(yǎng)性細(xì)菌異養(yǎng)性細(xì)菌是以有機(jī)物為營養(yǎng)和能源。碳源：來源于有機(jī)含碳化合物；氮源：來源于無機(jī)和有機(jī)含氮化合物能源：從有機(jī)物分解過程中產(chǎn)生的能源獲得（1）光能異氧性細(xì)菌：這類細(xì)菌比較少2）化能異氧性細(xì)菌：大部分細(xì)菌是以這種營養(yǎng)方式生長繁殖的，是以有機(jī)物為碳源和能源腐生細(xì)菌：從死的有機(jī)殘?bào)w中獲的營養(yǎng)而生存寄生細(xì)菌：生活在活的生物體內(nèi)三、培養(yǎng)基1、培養(yǎng)基定義：指人工配制的適合不同的細(xì)菌生長繁殖或積累代謝的營養(yǎng)物質(zhì)2、培養(yǎng)基配制原則（1）不同細(xì)菌的營養(yǎng)需要配制不同的培養(yǎng)基，如培養(yǎng)細(xì)菌采用牛肉膏蛋白胨（2）注意營養(yǎng)物濃度與配比如污水生物處理中要求BOD：N：P=100：5：1（3）調(diào)節(jié)適宜的PH值（4）添加生長因子（5）培養(yǎng)基應(yīng)物美價(jià)廉3、培養(yǎng)基分類（1）按物理狀態(tài)分液體培養(yǎng)基：呈液體狀態(tài)的培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基：外觀呈固體狀的培養(yǎng)基一般是在液體培養(yǎng)基中加2%瓊脂為凝固劑。主要是用于普通的微生物學(xué)研究，釀造或食用菌培養(yǎng)等。半固體培養(yǎng)基：介于固體和液體之間，在液體培養(yǎng)基中加入0.5%1.0%的瓊脂作凝固劑。用途：主要是用作細(xì)菌運(yùn)動(dòng)特性、趨化性的觀察，厭氧菌的培養(yǎng)、分離和計(jì)數(shù)，以及菌種的保藏等。脫水培養(yǎng)基：含有除水以外的一切成分的培養(yǎng)基，只需加水并滅菌即可使用。是一類商品培養(yǎng)基，成分精確。（2）按組分 天然培養(yǎng)基：利用動(dòng)植物或細(xì)菌體合成培養(yǎng)基：成分精確、重復(fù)性好 但價(jià)格貴 半合成培養(yǎng)基 （3）按用途：選擇性培養(yǎng)基：細(xì)菌得到選擇性生長和分離鑒別性培養(yǎng)基：肉眼直接判定細(xì)菌的培養(yǎng)劑加富培養(yǎng)基：用于細(xì)菌的富集4、配制方法（一般最好現(xiàn)用現(xiàn)配）適量水分加入營養(yǎng)成分、無機(jī)鹽加入凝固劑調(diào)節(jié)PH加入生長因子及指示劑高壓蒸氣滅菌冷卻放置備用四、營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和運(yùn)輸細(xì)菌沒有專門的攝食器官，各種營養(yǎng)物質(zhì)的攝入主要通過細(xì)胞膜進(jìn)行的細(xì)胞膜具有半滲透性，有選擇性的使需要的營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞，無用的代謝產(chǎn)物排除體外營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和運(yùn)輸有以下四種途徑：（1）單純擴(kuò)散：單純擴(kuò)散又稱被動(dòng)運(yùn)輸，是最簡單的方式，也是微生物吸收水分及一些小分子有機(jī)物的運(yùn)輸方式。它的特點(diǎn)是物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)順著濃度差進(jìn)行，運(yùn)輸過程不需消耗能量，物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化。（2）促進(jìn)擴(kuò)散：在細(xì)胞膜內(nèi)存在促進(jìn)擴(kuò)散的一種機(jī)制，起主要作用的是位于細(xì)胞膜上的特異性蛋白質(zhì)（3）主動(dòng)輸送（主動(dòng)運(yùn)輸）需要能量和透膜酶催化作用的逆濃度梯度運(yùn)輸營養(yǎng)物質(zhì)的過程，稱之為主動(dòng)運(yùn)輸。特點(diǎn)：a、運(yùn)輸過程中需要消耗能量，可逆濃度差進(jìn)行b、需要載體蛋白質(zhì)參與和催化c、是細(xì)菌吸收營養(yǎng)物質(zhì)的最主要的方式 (4) 基團(tuán)轉(zhuǎn)位：營養(yǎng)物質(zhì)與載體蛋白質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)物質(zhì)結(jié)構(gòu)有所改變。一、酶的概念與特征 1、酶是生物細(xì)胞中自己合成的一種催化劑，其基本成分是蛋白質(zhì)，實(shí)現(xiàn)生化反應(yīng)。2、特征： a 酶的催化效率極高，比一般的催化劑1061013倍；b 催化反應(yīng)的高度專一性，一種酶只能催化一種化學(xué)反應(yīng)或一類相似的反應(yīng)c 酶是蛋白質(zhì)，對(duì)環(huán)境條件極為敏感，如在高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、重金屬毒物等條件下導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性，使酶喪失活性；d 酶存在于所有的活體中。二、酶的分類（一）按照酶促反應(yīng)性質(zhì)及催化反應(yīng)類型，將酶分為六大類，即1、氧化還原酶這種酶能夠引起基質(zhì)的脫氫或受氫作用,產(chǎn)生氧化還原反應(yīng)。在生化反應(yīng)中有三種氧化還原的形式：氫的得失失氫為氧化，得氫為還原氧的得失加氧為氧化，失氧為還原電子得失失電子為氧化，得電子為還原（1） 脫氫酶：能活化基質(zhì)上的氫并轉(zhuǎn)移到另一物質(zhì)，使基質(zhì)因脫氫而氧化（催化底物脫氫） 脫氫酶 AH2 + B A + BH2還原酶（2） 氧化酶：能活化分子氧作為受氫體而形成水 AH2 +12O2 A + H2O2、轉(zhuǎn)移酶：能夠催化一個(gè)分子上的基團(tuán)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)分子上，其反應(yīng)通式為： AR + B A + BR3、水解酶：能促使基質(zhì)的水解作用，反應(yīng)通式為： AB + H2O AOH + BH4、 裂解酶：能催化有機(jī)質(zhì)碳鏈的斷裂，產(chǎn)生碳鏈較短的產(chǎn)物，反應(yīng)通式為： A B + C AB A + B5、 同分異構(gòu)酶：能催化分子的異構(gòu)化反應(yīng)的酶，形成同分異構(gòu)體6、合成酶：能催化二個(gè)分子合成一個(gè)分子的反應(yīng)，反應(yīng)通式： A + B + ATP AB + ADP（二）酶的其它分類方法 1、根據(jù)酶存在部位是在細(xì)胞內(nèi)外的不同，分為：胞內(nèi)酶：水解催化作用。 胞外酶：合成和呼吸作用 2、固有酶：大多數(shù)微生物酶的產(chǎn)生與基質(zhì)存在與否無關(guān)，在微生物體內(nèi)都存在著相當(dāng)數(shù)量的酶，這些酶稱為組成酶。誘導(dǎo)酶：在某些情況下，例如受到了持續(xù)的物理，化學(xué)作用的影響，微生物會(huì)在其體內(nèi)產(chǎn)生出適應(yīng)新環(huán)境的酶，稱誘導(dǎo)酶。（三）二種情況1、當(dāng)營養(yǎng)物質(zhì)是較簡單、溶解性物質(zhì)，通過運(yùn)輸途徑吸入細(xì)胞，在胞內(nèi)酶作用下，迅速完成氧化、合成等生化反應(yīng)；2、當(dāng)是復(fù)雜或固體物質(zhì)時(shí)，首先分泌的胞外酶將復(fù)雜的大分子水解為簡單的小子并透過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞，在胞內(nèi)酶作用下，進(jìn)行氧化合成反應(yīng)。三、酶促反應(yīng)的影響及動(dòng)力學(xué)（一）溫度和PH值對(duì)酶活力的影響1、溫度：微生物各種酶的最適溫度在30-60，過高溫度會(huì)破壞酶蛋白，過低溫度會(huì)破壞酶活性。在最適溫度范圍內(nèi),溫度每升高10,酶催化 反應(yīng)速度可提高12倍.2、PH值：大部分酶的最適PH值在67左右,廢水生物處理中的混合微生物最適PH在69。(二)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)-米-門中間產(chǎn)物學(xué)說設(shè)定E是酶,S是基質(zhì),ES是酶與基質(zhì)的復(fù)合物,P是產(chǎn)物，K1,K2,K3分別為各步反應(yīng)的速度常數(shù)。酶催化的過程是一個(gè)兩步過程，即 K1 K3 E + S ES E +P K2 K4根據(jù)后一步反應(yīng)的速度，酶促反應(yīng)生成產(chǎn)物的最終速度v為：v=k3ES上式中ES的濃度往往不知道，但可以導(dǎo)出E、S 與ES的關(guān)系設(shè)：E0=酶的總濃度 S= 基質(zhì)的總濃度 ES=中間復(fù)合物濃度則 E0ES=游離態(tài)酶的濃度根據(jù)質(zhì)量作用定律，在平衡狀態(tài)下：ES生成反應(yīng)的速度=k1 E0ESS。ES分解反應(yīng)的速度=K2ES+K3ES在平衡時(shí) k2+k3 KM E0ESS k1 Error! No bookmark name given. ES 或 ES= E0S(KM+S) v=k3 ES代入得v= k3E0S( KM+S)=VMAXS( KM+S) -米門公式當(dāng)ES= E0時(shí)，所有的酶分子都與基質(zhì)形成了結(jié)合狀態(tài)，即Vmax=K3E0式中：V反應(yīng)速度；S基質(zhì)濃度 Vmax最大反應(yīng)速度；Km米氏常數(shù)。 V Vmax 12Km公式討論：1、Km是酶的一個(gè)基本特征常數(shù)（a）由米-門公式知，當(dāng) Km= S時(shí)有 V= 12 Vmax由此可見，Km表示當(dāng)V= 12 Vmax時(shí)的基質(zhì)濃度。（b）Km表示酶對(duì)基質(zhì)親和力的大小， Km小，親和力高；Km大，親和力底。2、當(dāng)SKm時(shí)，則V=Vmax V和S呈零級(jí)關(guān)系。4、在水處理反應(yīng)器中，增加細(xì)菌數(shù)量和濃度，提高酶濃度，以增加反應(yīng)器處理能力和速度。5、求解Km和Vmax（采用雙倒數(shù)作圖法）對(duì)米-門公式求倒數(shù)，得 1V= VVmax*(1S)+1Vmax 1VKmVmax 1Vmax6、由酶促反應(yīng)推導(dǎo)出的米-門公式，1S也適用于細(xì)菌生長。1942年monod得出基質(zhì)濃度與微生物比增長速度的關(guān)系：U=UmaxS(Ks+S) 式中：U:微生物比增長速度；Umax: 微生物最大比增長速度；S : 基質(zhì)濃度；Ks : 飽和常數(shù)（基質(zhì)常數(shù)）。1970年Lawrence-McCarty得出 反應(yīng)器中微生物量與基質(zhì)濃度關(guān)系： dsdt=KXS( Ks +S) 式中： ds/dt基質(zhì)利用速度；K速度常數(shù)；S基質(zhì)濃度； X微生物濃度。（三）酶促反應(yīng)速度的測定測定方法：1.測定單位時(shí)間內(nèi)底物的消耗量2.測定單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)物的生成量產(chǎn)物當(dāng)量 曲線上各點(diǎn)的斜率，即該時(shí)刻的反應(yīng)速度。 DPDTV(四)酶在廢水生物處理中的應(yīng)用1、將酶從生物體內(nèi)分離出來制成酶制劑，用于廢水處理。2、固定化酶（固相酶）是從生物體內(nèi)提取出的水溶性酶，通過物理或化學(xué)的方法使之與載體相結(jié)合而形成一種不溶性酶，可以反復(fù)使用。3、固定化微生物細(xì)菌技術(shù)的應(yīng)用。五、酶活性：沒催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力比酶活性：單位重量酶蛋白所具有的酶活性單位數(shù)，來判斷不同來源污泥的活性大小。酶活性單位：是指25C，最適PH及基質(zhì)濃度等條件下，1min內(nèi)轉(zhuǎn)化1umol基質(zhì)的酶量酶的活性中心是指酶蛋白肽鏈中由少數(shù)幾個(gè)氨基酸殘基組成的，具有一定空間構(gòu)象的與催化作用密切相關(guān)的區(qū)域。結(jié)構(gòu)：酶的活性中心分2個(gè)功能部位：第一是結(jié)合部位，基質(zhì)靠此部位結(jié)合到酶分子上；第二是催化部分，基質(zhì)的鍵在此處被打斷或形成新的鍵，從而發(fā)生一定的化學(xué)變化。掌握影響酶活力的因素？溫度：在適宜溫度范圍內(nèi)，酶催化的化學(xué)反應(yīng)速度隨溫度的升高而升高，高溫會(huì)使酶蛋白被破壞，而低溫會(huì)使酶作用降低或停止值：不同的酶具有不同的最適反應(yīng)的值，大多數(shù)酶的最適值在左右酶的濃度：當(dāng)?shù)孜餄舛纫欢〞r(shí)，反應(yīng)速率與酶濃度呈正比底物的濃度：當(dāng)酶濃度一定時(shí)，底物濃度與反應(yīng)速度成正比激活劑新陳代謝：是維持生命的各種活動(dòng)（生長、繁殖、運(yùn)動(dòng)）過程中，生物學(xué)變化（物質(zhì)的分解與合成）的總稱。同化作用（合成代謝）：是微生物不斷從外界吸收營養(yǎng)物質(zhì)，合成細(xì)胞物質(zhì)的過程，過程中需要吸收能量。異化作用（分解代謝）：是微生物將自身或外來的各種復(fù)雜有機(jī)物分解為簡單化合物的過程，此過程中需要釋放能量。一、呼吸作用的本質(zhì)呼吸作用是微生物在氧化分解基質(zhì)的過程中，釋放電子，生成水或其他還原性物質(zhì)，并釋放能量的過程。其結(jié)果有：1、將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為CO2.H2O及其它簡單物質(zhì)； 供給合成作用 2、呼吸中產(chǎn)生的能量可分三部分 供維持生命 變成熱能釋放3、呼吸作用產(chǎn)生的中間產(chǎn)物，一部分繼續(xù)分解，另一部分做合成機(jī)體物質(zhì)的原料。 4、呼吸作用中，吸收和同化各種營養(yǎng)二、氧將微生物分為：好氧微生物：生活時(shí)需要氧氣，沒有氧氣就無法生存。他們?cè)谟醒醯臈l件下，可以將有機(jī)物分解成二氧化碳和誰。這個(gè)物質(zhì)分解的過程叫好氧分解。厭氧微生物：只有在沒有氧氣的環(huán)境中才能生長，甚至有了氧氣對(duì)它還有毒害左右。原因是有氧存在的環(huán)境中，脫氫酶活化的氫將和氧結(jié)合成過氧化氫，而這類微生物缺乏好氧微生物和兼性微生物所具有的過氧化氫酶，故所形成的過氧化氫將逐漸積累起來，對(duì)細(xì)胞發(fā)生毒害作用。厭氧微生物在無氧的條件下，可以將復(fù)雜的有機(jī)物分解成簡單的有機(jī)物和二氧化碳等，這個(gè)過程為厭氧分解。兼性微生物則既可在悠揚(yáng)環(huán)境中生活，也可在無氧環(huán)境中生長，即能營好氧呼吸也能營厭氧呼吸。三、微生物的呼吸類型1、好氧菌呼吸作用（受氫體為氧） （1） 好氧呼吸過程的反應(yīng)圖 基質(zhì)-H2 輔酶 H2O 脫氫酶 氧化酶基質(zhì) 輔酶-H2 O2過程：脫氫酶脫下基質(zhì)上的H2，氧化酶活化氧與氫結(jié)合成水，最終電子受體是游離的氧。（2）EMP途徑糖酵解示意圖葡萄糖在有氧和無氧條件下發(fā)生糖酵解過程，將葡萄糖轉(zhuǎn)化為丙酮酸。（3）TCA循環(huán)（檸檬酸循環(huán)）丙酮酸CO2 、H2O2、厭氧細(xì)菌呼吸作用（1）厭氧呼吸過程反應(yīng)圖式 基質(zhì)-H2 輔酶 受氫體-H2 脫氫酶 基質(zhì) 輔酶-H2 受氫體（O2以外的物質(zhì)）3、兼氧細(xì)菌呼吸作用4、微生物呼吸過程中的能量關(guān)系1）氧化分解為放能反應(yīng)，合成過程為需能反應(yīng)（2）當(dāng)物質(zhì)完全氧化時(shí)，放出的能量多，氧化不完全時(shí)，放出的能量少； （3）ATP循環(huán)CO2.H2O ATP 有機(jī)物 ADP 能量總結(jié)：1、基質(zhì)脫氫主要有四種途徑。 1) EMP途徑 又稱糖酵解途徑，葡萄糖在有氧和無氧條件下發(fā)生糖酵解過程，將葡萄糖轉(zhuǎn)化為丙酮酸。它以1分子葡萄糖為基質(zhì)，約經(jīng)過10步反應(yīng)而產(chǎn)生2分子丙酮酸、2分子NADH+H+和2分子ATP的過程。 2)HMP途徑 又稱戊糖磷酸途徑，己糖-磷酸途徑等。其特點(diǎn)是葡萄糖不經(jīng)過EMP途徑和TCA循環(huán)而得到徹底氧化，并能產(chǎn)生大量NADPH+H+形式的還原力及多種中間代謝產(chǎn)物。 3) ED途徑 這是存在于某些缺乏完整EMP途徑的微生物中的一種替代途徑。特點(diǎn)是葡萄糖只經(jīng)過4步反應(yīng)即可快速獲得經(jīng)由EMP途徑需10步反應(yīng)才能形成的丙酮酸。 4) TCA循環(huán) 指由丙酮酸經(jīng)過一系列循環(huán)式反應(yīng)而徹底氧化、脫羧，形成CO2、H2O和NADH2的過程。2、微生物的呼吸作用可分為好氧呼吸、厭氧呼吸和發(fā)酵三種。 好氧呼吸是一種最普遍又最重要的生物氧化或產(chǎn)能方式，基質(zhì)的氧化以分子氧作為最終電子受體。其特點(diǎn)是基質(zhì)脫氫后，脫下的氫（常以還原力H形式存在）經(jīng)完整的呼吸鏈（或稱電子傳遞鏈）傳遞，最終被外源氧分子接受，產(chǎn)生水并釋放ATP形式的能量。這是一種遞氫和受氫都必須在有氧條件下完成的氧化作用，是一種高效產(chǎn)能方式。 厭氧呼吸又稱無氧呼吸，指以某些無機(jī)氧化物（如SO42-、NO3、CO2等）作為受氫體（電子受體）的生物氧化。這是一類在無氧條件下進(jìn)行的、產(chǎn)能效率低的呼吸。其特點(diǎn)是基質(zhì)按常規(guī)途徑脫氫后，經(jīng)部分呼吸鏈遞氫，最終由氧化態(tài)無機(jī)物或有機(jī)物受氫，并完成氧化磷酸化產(chǎn)能反應(yīng)。 發(fā)酵有兩個(gè)含義。廣義發(fā)酵泛指任何利用好氧或厭氧微生物來生產(chǎn)有用代謝產(chǎn)物或食品、飲料等產(chǎn)品的生產(chǎn)方式。狹義發(fā)酵指在無氧條件下，基質(zhì)脫氫后所產(chǎn)生的還原力H未經(jīng)呼吸鏈傳遞而直接交給某內(nèi)源中間代謝產(chǎn)物，以實(shí)現(xiàn)基質(zhì)水平磷酸化產(chǎn)能的一類生物氧化反應(yīng)?；|(zhì)水平磷酸化的特點(diǎn)是基質(zhì)在氧化過程中脫下的電子不經(jīng)電子傳遞鏈的傳遞，而是通過酶促反應(yīng)直接交給基質(zhì)本身氧化的產(chǎn)物，同時(shí)將反應(yīng)過程中釋放的能量交給ADP，合成ATP。此種作用的最終產(chǎn)物是中間體的還原物，不再進(jìn)行分解，因此，發(fā)酵不是徹底的氧化作用，產(chǎn)能效率低。三、代謝產(chǎn)物 1、氣體物質(zhì)：CO2.H2.CH4.H2S.NH3 2、有機(jī)代謝產(chǎn)物 3、分解產(chǎn)物 4、其它四、細(xì)菌呼吸類型在廢水生物處理中應(yīng)用1、好氧呼吸：活性污泥法、生物膜法2、厭氧呼吸：剩余污泥處理、高濃度有機(jī)廢水處理呼吸鏈：位于原核生物細(xì)胞膜上或真核生物線粒體膜上的、由一系列氧化還原勢呈梯度差的、鏈狀排列的氫（或電子）傳遞體。功能：把氫或電子從低氧化還原勢的化合物主機(jī)傳遞到高氧化還原勢的分子氧或其他無機(jī)、有機(jī)氧化物，并使他們還原。氧化磷酸化：又稱電子傳遞鏈磷酸化，是指呼吸鏈的遞氫（或電子）和受氫過程與磷酸化反應(yīng)相偶聯(lián)產(chǎn)生ATP的作用。功能：在氫或電子傳遞過程中，通過氧化磷酸化作用相偶聯(lián)，造成跨膜質(zhì)子動(dòng)勢，進(jìn)而推動(dòng)ATP的合成。環(huán)境影響：（1）高溫為什么會(huì)殺死細(xì)菌呢？原因：細(xì)菌細(xì)胞基本組成是蛋白質(zhì)，而蛋白質(zhì)不耐熱性；生物催化劑酶也是蛋白質(zhì)，無耐熱性（2）為什么濕熱比干熱容易殺死細(xì)菌呢？因?yàn)闈駸崴魵獾膫鲗?dǎo)力與穿透力都比較強(qiáng)，更容易破壞蛋白質(zhì)。2、PH值：大多數(shù)細(xì)菌最適的PH=6-83、氧化還原電位 各種細(xì)菌對(duì)氧化還原電位要求不同（1）好氧菌 E=0.3-0.4v （2）厭氧菌 E0.1v好氧呼吸 E0.1v 厭氧呼吸 （4）在污水處理中：活性污泥：E=200至600mv ；污泥厭氧消化：E=-100至-200mv4、干燥：環(huán)境過于干燥，細(xì)菌不能生長，但莢膜、芽孢細(xì)菌抗干燥能力較強(qiáng)5、滲透壓什么叫滲透壓？不同濃度的溶液用半透膜分隔時(shí)，稀溶液中的水分通過半透膜滲到濃溶液中，濃溶液中的水分通過半透膜滲到稀溶液中，但從稀溶液中滲到濃溶液中的水分比從濃溶液滲到稀溶液中的水分多，濃溶液一邊的水面就逐漸升高。此時(shí)由于濃溶液一邊液面身高產(chǎn)生了外加靜壓，使稀溶液中的水滲到濃溶液中的速度減慢。但液面升高到一定程度后，兩邊的水分子滲透速度相等，兩邊溶液達(dá)到了動(dòng)態(tài)平衡，這是半透膜兩邊的液面高差就是這個(gè)溶液的滲透壓。 （1）當(dāng)細(xì)菌外的水溶液滲透壓=細(xì)胞內(nèi)液體滲透壓時(shí)，細(xì)菌生活最好（2）當(dāng)在高滲透壓溶液中（如鹽水中），細(xì)胞要失水，發(fā)生質(zhì)壁分離；（3）當(dāng)在底滲透壓溶液中（如0.01%NaCL），細(xì)胞質(zhì)吸水而膨脹。（4）一般在0.85-0.9%的NaCL溶液是最適的滲透壓。6、光線：除光合細(xì)菌外，一般細(xì)菌都不喜歡光線。7、化學(xué)藥劑滅菌：殺死一切微生物及孢子消毒：滅病原微生物，而不一定完全殺死非病原微生物及芽孢和孢子，用來消毒的藥物稱為消毒劑防腐：以一種抑菌而非滅菌的作用，用于防腐的化學(xué)藥品稱為防腐劑表面活性劑：具有降低表面張力效應(yīng)的物質(zhì)稱為表面活性劑生長：如果同化作用大于異化作用，則細(xì)胞質(zhì)量不斷增加，體積得以增大，表現(xiàn)在細(xì)胞自身就是體積或重量的不斷增加，這種現(xiàn)象叫生長。繁殖：生長到一定階段，微生物便以二分裂的方式形成兩個(gè)子細(xì)胞，子細(xì)胞又重復(fù)以上過程，一、測定方法1、計(jì)數(shù)法：顯微鏡直接計(jì)數(shù)法又稱為全數(shù)法，是常用的微生物生長測定方法，其特點(diǎn)是測定過程迅速，但不能區(qū)分為微生物的死活。分為：涂片染色法、計(jì)數(shù)測定法、比例計(jì)數(shù)法2、活菌計(jì)數(shù)法：活菌計(jì)數(shù)法又稱間接計(jì)數(shù)法，是通過測定樣品中活的微生物數(shù)量來間接的表示微生物的數(shù)量。這種方法不含死的微生物細(xì)胞，而且測定所需的時(shí)間也較長。分為平板計(jì)數(shù)法：根據(jù)每個(gè)活的微生物能長出一個(gè)菌落的原理設(shè)計(jì)的。液體計(jì)數(shù)法：根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理設(shè)計(jì)的一種方法，主要用于不能在平板上形成菌落的微生物。薄膜計(jì)數(shù)法：對(duì)于某些微生物含量較低的測定樣品可用3、計(jì)算生長量法：微生物細(xì)胞盡管很微小，但是仍然具有一定的體積和重量，因此借助群體生長后的細(xì)胞的重量，可以采用測定重量比如細(xì)胞干重的方法直接來表示微生物生長的多少或快慢。水處理中構(gòu)筑物內(nèi)微生物生長量通常采用這種細(xì)胞干重測定法。二、細(xì)菌的生長特性1、間歇培養(yǎng)和生長曲線(1) 間歇培養(yǎng)：將少量細(xì)菌接種于一定量的液體培養(yǎng)基內(nèi)，在適宜的條件下培養(yǎng)，并定時(shí)取樣測定活細(xì)菌數(shù)目或重量的變化，即為間歇培養(yǎng)。(2) 生長曲線：定時(shí)取樣測定微生物數(shù)目或重量的變化，以活微生物個(gè)數(shù)或微生物重量為縱坐標(biāo)，培養(yǎng)時(shí)間愛你為橫坐標(biāo)，即可繪出一曲線A 按活細(xì)菌重量培養(yǎng)時(shí)間繪制曲線 細(xì)菌生長曲線a生長率上升階段：食料（營養(yǎng)物）過剩，細(xì)菌生長不受食料數(shù)量的影響，只受自身生理機(jī)能限制。（肉多狼少）b生長率下降階段：食料降低和減少，導(dǎo)致食料不足，限制細(xì)菌的生長（狼多肉少）c內(nèi)源呼吸階段：食料耗盡，細(xì)菌代謝自己體內(nèi)的營養(yǎng)物或利用死亡的細(xì)菌作為營養(yǎng)物。（狼多沒肉） B 按細(xì)菌數(shù)目的對(duì)數(shù)培養(yǎng)時(shí)間繪制曲線a緩慢期：適應(yīng)環(huán)境并開始個(gè)別細(xì)菌繁殖b對(duì)數(shù)期：細(xì)菌繁殖旺盛c穩(wěn)定期：細(xì)菌繁殖速度逐漸下降，并達(dá)到“生死”平衡。d衰老期：細(xì)菌死亡率大于繁殖率。（3）動(dòng)力學(xué)反應(yīng)模式A對(duì)數(shù)增長期 特征：食料過剩動(dòng)力學(xué)反應(yīng)模式：dx dt=k t式中： x-某一時(shí)間t時(shí)微生物的重量或濃度； k1-微生物增長速度。積分的：ln（xx0）=k1t 式中：xO起始微生物的重量或濃度；在活性污泥法中，微生物量可用MLSS或MLVSS間接表示。時(shí)代時(shí)間（倍增時(shí)間）：指的是細(xì)菌繁殖一帶的時(shí)間。設(shè)時(shí)間t0時(shí)細(xì)菌濃度為x0，到時(shí)間t時(shí)細(xì)菌濃度為x，期間細(xì)菌共繁殖分裂了n代。則：x= x0 2N n=(lnx-ln x0)ln2=3.3ln（xx0） G=(t-t O)n式中：G-時(shí)代時(shí)間。通常細(xì)菌時(shí)代時(shí)間為20-30min.B生長率下降階段（減速增長期） 特征：食料減少，并成為微生物增長限制條件。 動(dòng)力學(xué)反應(yīng)模式：dxdt=k2S 式中：S-某一時(shí)間t時(shí)的基質(zhì)濃度；K2常數(shù)。C內(nèi)源呼吸階段 特征：食料耗盡，微生物減少率與生物自身量呈一級(jí)反應(yīng)。動(dòng)力學(xué)反應(yīng)模式：-dxdt=k3x式中：k3-微生物自身氧化速度常數(shù)。 積分得：ln(xx0)=-k3t（4）歸納小節(jié)a-b段：對(duì)數(shù)增長期條件生物降解反應(yīng)式污泥狀態(tài)食料過剩微生物以最大速率降解有機(jī)物及合成新的細(xì)胞物質(zhì)微生物增長率與生物自身的量呈一級(jí)反應(yīng)與濃度無關(guān)DXDTK1X微生物能量高污泥松散絮凝及沉淀性能差b-c段：減速增長期條件生物降解反應(yīng)式污泥狀態(tài)食料降低食料不足成為限制微生物生長的主要因素微生物增長率與殘存有機(jī)物濃度呈一級(jí)反應(yīng)dxdt=k2S微生物能量低，活性污泥絮凝體形成 c-d段：內(nèi)源呼吸期條件生物降解反應(yīng)式污泥狀態(tài)食料耗盡細(xì)菌代謝自身體內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)，并逐漸死亡微生物減少速率與生物自身量呈一級(jí)反應(yīng)dxdt=-k3x能量水平低，污泥量減少，絮凝性能和沉淀性能好微生物的生長階段與污水生物處理：（1）大多數(shù)性污泥處理系統(tǒng)運(yùn)行范圍：生長率下降階段，部分在生長率上升階段后期。（2）、延時(shí)曝氣及污泥消化在內(nèi)源呼吸階段針對(duì)微生物的間歇培養(yǎng)，在污水生物處理過程中，為避免緩慢期的出現(xiàn)，可考慮采用處于對(duì)數(shù)生長期或代謝旺盛的污泥進(jìn)行接種，另外增加接種量及采用同類型反應(yīng)器的污泥接種可達(dá)到縮短緩慢期的效果。 如果維持微生物在生長率上升階段（對(duì)數(shù)期）生長，則此時(shí)微生物繁殖很快，活力很強(qiáng)，處理污水的能力必然較高；但處理效果并不一定最好，因?yàn)槲⑸锘盍?qiáng)大就不易凝聚和沉淀，并且要使微生物生長在對(duì)數(shù)期，則需有充分的食料，即污水中的有機(jī)物必須有較高的濃度，在這種情形下，相對(duì)地說，處理過的污水所含有機(jī)物濃度就要較高，所以利用此階段進(jìn)行污水的生物處理實(shí)際上難以得到較好的出水。 穩(wěn)定期的微生物生長速率下降，細(xì)胞內(nèi)開始積累貯藏物和異染顆粒、肝糖等，芽孢微生物也在此階段形成芽孢，處于穩(wěn)定期的污泥代謝活性和絮凝沉降性能均較好，傳統(tǒng)活性污泥法普遍運(yùn)行在這一范圍。 衰老期階段只出現(xiàn)在某些特殊的水處理場合，如延時(shí)曝氣及污泥消化。 2、連續(xù)培養(yǎng)：連續(xù)進(jìn)料，連續(xù)出料生物膜：1）生物膜是一種不可逆的黏附于固體表面的，被微生物胞外多聚物包裹的有組織的微生物群體。生物膜中水份含量可高達(dá)97。除了水和微生物外，生物膜還可含有微生物分泌的大分子多聚物（主要是多聚糖）、吸附的營養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物及微生物裂解產(chǎn)物等。2）生物膜的形成是一種動(dòng)態(tài)的演變過程，首先是微生物黏附于表面，然后在表面形成微生物菌落，不同類型的菌落由細(xì)胞外多聚物包裹，生物膜成熟。 在黏附階段，一些特殊基因的轉(zhuǎn)錄是活躍的，如銅綠假單胞菌algC、algD、algU、LacZ等基因，因?yàn)檫@些基因是細(xì)胞外多聚糖合成所必需的。 在形成微生物菌落階段，胞外多糖（EPS）合成增加，微生物對(duì)抗生素的抗性有所提高。 在生物膜成熟階段，隨著微生物的生長繁殖，生物膜逐漸變厚，形成成熟的生物膜。生物膜的組織結(jié)構(gòu)呈不均質(zhì)性。遺傳和變異：1、細(xì)菌的遺傳性：細(xì)菌通過分裂而產(chǎn)生下一代，所生的子代與親代之間，不論在形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理機(jī)能方面都十分相似，這一現(xiàn)象叫遺傳性。2、細(xì)菌的變異性：生物的子代和親代之間，在形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理機(jī)能方面又不完全相同，或多或少有所差異，這一現(xiàn)象叫細(xì)菌的變異性。3、二者之間關(guān)系細(xì)菌的遺傳性是由內(nèi)因引起的，而變異性則是由外部生活環(huán)境條件發(fā)生變化所決定的。遺傳與變異是生物最基本的屬性，二者之間存在著對(duì)立統(tǒng)一關(guān)系，二者相輔相成，相互依存，遺傳中有變異，變異中有遺傳，遺傳是相對(duì)的，變異是絕對(duì)的。二者之間可以相互轉(zhuǎn)化，遺傳性的動(dòng)搖就是變異，變異性的鞏固就是遺傳。在短期內(nèi)看來是遺傳的性狀，但從長遠(yuǎn)的觀點(diǎn)來看，又必然發(fā)生變異。發(fā)生了變異的形態(tài)或性狀，又會(huì)以相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)遺傳下去。遺傳保證了物種的延續(xù)，變異保證了物種的多樣化