水處理微生物學(xué)第二章-細(xì)菌的生理特征教材教學(xué)課件

第二章

細(xì)菌的生理特征第一節(jié)

細(xì)菌的營養(yǎng)一、細(xì)菌細(xì)胞的化學(xué)組成及生理功能(一)化學(xué)組成(二)五大營養(yǎng)物及其功能

1.水無機(jī)鹽碳源氮源生長因子1.光能自養(yǎng)型：以光為能源，以CO2或碳酸鹽為主要碳源合成有機(jī)物。CO2

+

H2O[CH2O]+O2(藻類、藍(lán)藻)二、細(xì)菌的營養(yǎng)類型(以碳源和能源劃分)光能葉綠素22.化能自養(yǎng)型：利用化學(xué)能源，CO2為碳源合成有機(jī)物。2

如硝化細(xì)菌中的亞硝化細(xì)菌、硝化細(xì)菌23.光能異養(yǎng)型:以光為能源，以有機(jī)物為碳源進(jìn)行有機(jī)大分子合成。2

很少見，如紅螺菌24.化能異養(yǎng)型—絕大多數(shù)細(xì)菌的營養(yǎng)方式。以化學(xué)能(有機(jī)物氧化)為能源，依賴現(xiàn)成的有機(jī)物合成大分子有機(jī)物。第二節(jié)酶及其作用一、酶的概念由活細(xì)胞產(chǎn)生，均有催化作用的生物催化劑，其基本成分是蛋白質(zhì)。二、酶的分類(1)根據(jù)促反應(yīng)性質(zhì)分類

a.水解酶如

淀粉+H2O

淀粉酶

糖蛋白質(zhì)+H2O蛋白酶氨基酸b.氧化還原酶·如：葡萄糖的好氧分解中的某些酶c.轉(zhuǎn)移酶催化分子間的基團(tuán)轉(zhuǎn)移，如谷丙轉(zhuǎn)氨酶f.同分異構(gòu)酶g.裂解酶

h.合成酶三、酶的作用特性作用特點(diǎn)只加速反應(yīng)速度，而不改變反應(yīng)平衡點(diǎn)；反應(yīng)前后質(zhì)量不變。高度專一性

(3)條件溫和(4)對環(huán)境極為敏感

(5)高效性(6)活力的可調(diào)節(jié)性2.酶的活性和活性中心酶活力(性)：酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力。活性中心：酶蛋白質(zhì)分子中與底物結(jié)合,并起催化作用的小部分氨基酸區(qū)域。結(jié)合部位：識別并結(jié)合底物分子活性中心催化部位：打開/形成化學(xué)鍵3.酶的作用機(jī)理誘導(dǎo)契合假說：底物酶當(dāng)酶與底物接近時，酶蛋白受底物分子的誘導(dǎo)，其構(gòu)象發(fā)生有利于底物結(jié)合的變化，并形成了酶-底物中間復(fù)合物(中間產(chǎn)物)，酶與底物在此基礎(chǔ)上互補(bǔ)契合、進(jìn)行反應(yīng)。最終形成反應(yīng)產(chǎn)物。E

+

S

→

ES

→

E

+

P中間產(chǎn)物產(chǎn)物四、影響酶活力(反應(yīng)速度)的因素1.溫度的影響酶的最適溫度：發(fā)揮酶的最大催化效率時的溫度。最適溫度處2.pH值的影響最適pH值：發(fā)揮酶的最大催化效率時的pH值。最適pH處3.抑制劑的影響4、激活劑的影響可以激活酶活性的物質(zhì)，稱為激活劑。如某些金屬離子。5.底物濃度的影響反應(yīng)速度(V)一級反應(yīng)底物濃度（S）混合級反應(yīng)零級反應(yīng)6.酶的初始濃度V=

k3

[E0][S]/

(Km+

[S]

)E0越大，則V越大，因此要設(shè)法提高E0。水處理中則要加大微生物的濃度。第三節(jié)

細(xì)菌的呼吸一、呼吸的本質(zhì)呼吸是氧化和還原的統(tǒng)一過程，其中產(chǎn)生能量。一方失去電子和氫——供氫體一方得到電子和氫——受氫體好氧呼吸：O2作受氫體根據(jù)受氫體的不同將呼吸作用分厭氧呼吸：O2以外的物質(zhì)作受氫體1.好氧呼吸A-H2A輔酶脫氫酶輔酶-H2H2O氧化酶O22.厭氧細(xì)菌A-H2A輔酶-H2輔酶脫氫酶受氫體受氫體(除O2

外二、細(xì)菌的呼吸類型1.好氧細(xì)菌的呼吸作用（生活必須有O2

存在，進(jìn)行好氧呼吸）a.典型例子：葡萄糖的分解6CO2+6H2O+能量C6H12O6+

O2分兩步進(jìn)行第一步：糖酵解

葡萄糖丙酮酸第二步：三羧酸循環(huán)

丙酮酸CO2+H2O糖酵解過程ATPADPATPADPNAD++PiNADH+H+1,3-二磷酸甘油酸ATPADPATPADP三羧酸循環(huán)草酰乙酸檸檬酸異檸檬酸琥珀酰輔酶A琥珀酸延胡索酸蘋果酸乙酰輔酶A丙酮酸α-酮戊二酸H2SO4+能量（硫細(xì)菌）如：H2S+2O24NH3+9O234NO

-+6H2O+能量（硝化細(xì)菌）2.厭氧細(xì)菌的呼吸作用（生活必須無O2

存在，進(jìn)行厭氧呼吸）3.兼性細(xì)菌的呼吸作用(有無O2均能生活)既能進(jìn)行好氧呼吸又能進(jìn)行厭氧呼吸6CO2+6H2O+能量2

C2H5OH+2CO2

+能如：酵母菌有O2條件下:C6H12O6+O2無O2條件下:C6H12O6量4.呼吸過程中的能量問題(1)ATP(三磷酸腺苷)——生物體能量的通用貨幣

a.組成：A-P~P~P高能磷酸鍵(30.5KJ/mol)2磷酸2腺苷ATP

的分子結(jié)

構(gòu)2.形成機(jī)制ADP+Pi+能量I

底物水平磷酸化：直接利用底物反應(yīng)釋放的能量合成ATP的方式II

氧化磷酸化:ATP的合成和電子呼吸鏈相偶聯(lián)的方式，即電子在傳遞過程中產(chǎn)生能量用于

ATP的合成。NADH+H+

3ATPFADH2————2ATP2

ATP合成酶ATP2電子傳遞鏈化還原電勢變化由能變化電子傳遞與氧化磷酸化2ATP合成酶2膜內(nèi)2膜外2電子傳遞鏈(2)能量的利用合成細(xì)胞物質(zhì)運(yùn)動、營養(yǎng)物質(zhì)的吸收等

c.散熱2三、細(xì)菌的呼吸類型在廢水處理中的應(yīng)用2

1.好氧生物處理法：有氧條件下，利用好氧和兼性微生物的好氧呼吸作用，將廢水中的有機(jī)物分解。2

2.厭氧生物處理法：無氧條件下，利用厭氧和兼性微生物的厭氧呼吸作用，將廢水中的有機(jī)物分解。2第四節(jié)

環(huán)境因素對細(xì)菌生長的影響·一、營養(yǎng)物（已講）·二、氧(已講)·三、溫度1)最適溫度：其他條件一定，細(xì)菌生長代謝旺盛，生長繁殖最快的溫度條件。故要在最適溫度下培養(yǎng)細(xì)菌·2)根據(jù)最適生長溫度分類·

低溫菌:10~20

0C中溫菌:20-40

0C，絕大多數(shù)細(xì)菌屬于此類，包括廢水處理中的細(xì)菌。高溫菌:50-60

0C3）高溫滅菌原理：主要是高溫使蛋白質(zhì)變性，酶及細(xì)胞的組成均遭到破壞，造成細(xì)菌死亡。4）低溫保藏菌種1）原理：低溫下，細(xì)菌體內(nèi)的酶活力受阻，代謝停止。溫度越低，對菌種的保藏越有利。常采用

4

0C左右。四、pH最適pH下，細(xì)菌代謝旺盛，生長繁殖最快。五、氧化還原電位各種細(xì)菌的氧化還原電位（E）好氧細(xì)菌：E>0.1V厭氧細(xì)菌：E<+0.1V兼性細(xì)菌：E>+0.1V（好氧），E<+0.1V（厭氧）好氧處理法：E=+0.2~+0.6V厭氧處理法：E=-0.1~-0.2V六、干燥七、滲透壓等滲：細(xì)菌的正常生活條件八、光線1、正面效應(yīng)：光能營養(yǎng)性細(xì)菌，以光作為