某汽車(chē)大學(xué)：水處理生物學(xué)電子教案

某汽車(chē)大學(xué)：水處理生物學(xué)電子

教案

一、水處理微生物學(xué)的研究對(duì)象

微生物(microorganism)：是個(gè)體很小的生物，其大小用um(微米)度

量，肉眼看不見(jiàn)，只有在顯微鏡下放大以后，才能看到的低等生物。

微生物學(xué)：研究微生物的形態(tài)、分類(lèi)與生理等特性；研究它們的生存環(huán)

境條件；研究它們?cè)谧匀唤缥镔|(zhì)轉(zhuǎn)化中所起的作用；研究操縱它們生命活動(dòng)

的方法。

水處理微生物學(xué)：研究水微生物的形態(tài)、生理特性與操縱方法；研究水

微生物在水處理中的作用機(jī)理與規(guī)律；研究水微生物的檢驗(yàn)方法；判定水體

污染與自?xún)裟芰εc水處理效果的好壞。

二、水中常見(jiàn)微生物的類(lèi)型及特點(diǎn)

1、微生物的名稱(chēng)與分類(lèi)

(1)界一門(mén)一綱一目一科一屬一種

微生物的名用二個(gè)拉丁語(yǔ)拼寫(xiě)，第一個(gè)是屬名，詞首字母大寫(xiě)，第二個(gè)是

種名，如:Escherichiacoli大腸桿菌

屬名相當(dāng)于我們的姓，種名相當(dāng)于名。

(2)生物系統(tǒng)分類(lèi)

見(jiàn)圖(17)

2、微生物的動(dòng)植物屬性

細(xì)菌類(lèi)不能進(jìn)行光合作用，不能運(yùn)動(dòng)，但屬于植物。植物與動(dòng)物的本質(zhì)

區(qū)別見(jiàn)（表1）:

圖（1T）L新生動(dòng)物

「動(dòng)物界Y中生動(dòng)物

生物界YL原生動(dòng)物

「種子植物

、植物界<羊齒植物「分裂菌類(lèi)細(xì)菌類(lèi)

苔葬植物Y菌類(lèi)＜r

1葉狀植物

地衣類(lèi),真菌類(lèi)

'藻類(lèi)

表1:植物（細(xì)菌類(lèi)）與動(dòng)物（原生動(dòng)物）的不一致點(diǎn)

植物動(dòng)物

能量來(lái)源光合作用有機(jī)物

葉綠素有無(wú)

要緊儲(chǔ)存物淀粉糖原

固態(tài)食物不可可

運(yùn)動(dòng)性沒(méi)有有

細(xì)胞壁有無(wú)

細(xì)胞分裂方式沿橫軸分裂為2沿縱軸分裂為2

3、類(lèi)型

“非細(xì)胞形態(tài)的微生物一病毒‘細(xì)菌

水中微生物J「原核生物Y

放線(xiàn)菌

'細(xì)胞形態(tài)的微生物Y藍(lán)藻

:藻類(lèi)C酵母菌

真菌｛霉菌

J真核生物《

「肉足類(lèi)

原生動(dòng)物\鞭毛類(lèi)

〔纖毛類(lèi)

、后生動(dòng)物《輪蟲(chóng)

線(xiàn)蟲(chóng)

(1)病毒：使用光學(xué)顯微鏡看不見(jiàn)，(病毒個(gè)體小于0.2um)務(wù)必使用超顯

微鏡或者電子顯微鏡。

(2)原核生物：具用原核細(xì)胞的生物，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，細(xì)胞的核發(fā)育不

完全，只是一個(gè)核物質(zhì)高度集中的核區(qū)(擬核、似核)，不具核膜，核物質(zhì)裸

露，與細(xì)胞質(zhì)沒(méi)有明顯的界限，沒(méi)有分化的特異的細(xì)胞器，只有膜體系的不

規(guī)則泡沫結(jié)構(gòu)，不進(jìn)行有絲分裂。

(3)真核生物：具有真核細(xì)胞的生物，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，有發(fā)育完好

的細(xì)胞核，有核膜使細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)有明顯界限，有高度分化的特異細(xì)胞器,

進(jìn)行有絲分裂。

4、微生物的五大特點(diǎn)

(1)個(gè)體小，面積大；

(2)汲取快，轉(zhuǎn)化快；

(3)生長(zhǎng)旺，繁殖快；幾十分鐘內(nèi)可繁殖一代，按一個(gè)分裂為兩個(gè)；

(4)習(xí)慣強(qiáng)，易變異；習(xí)慣外界環(huán)境能力強(qiáng)；

(5)分布廣，種類(lèi)多；微生物無(wú)處不在；

三、微生物在給水排水工程中的作用

1、給水工程中去除病原微生物，滿(mǎn)足供水水質(zhì)要求；

2、污水處理中的生物處理法利用微生物降解有機(jī)物，減少對(duì)水體的耗

筑污染.由于生物處理法經(jīng)濟(jì)有效,迄今為止，仍是有機(jī)污水處理的主力軍；

3、水處理的微生物檢查是生物處理功能推斷的重要指標(biāo)；

4、微生物在水體自?xún)糁械淖饔茫?/p>

5、土壤的自?xún)糇饔茫?/p>

第一章細(xì)菌的形態(tài)與結(jié)構(gòu)

1.2.1細(xì)菌的外形與大小

一、細(xì)菌：是微小的，單細(xì)胞的沒(méi)有真正細(xì)胞核的原核生物。

二、細(xì)菌的外形（個(gè)體形態(tài)）

有三種：球菌，桿菌，螺旋菌。

1球菌2桿菌3螺旋菌

,單球菌

雙球菌

1、球菌J鏈球菌

四聯(lián)球菌

八疊球菌

葡萄球菌

I產(chǎn)甲烷球菌

球菌直徑0.5—2um

「大腸桿菌

2、桿菌J傷寒桿菌

產(chǎn)甲烷桿菌

尺寸大?。洪L(zhǎng)1—5um寬0.5—1um

3、螺旋菌（只有一個(gè)彎曲的螺旋菌稱(chēng)弧菌）

尺寸大?。洪L(zhǎng)5—15um寬0.5—5um

1.2.2細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)

「基本結(jié)構(gòu)

細(xì)菌的結(jié)構(gòu)＜

〔特殊結(jié)構(gòu)：一部分細(xì)菌所特有

一、基本結(jié)構(gòu)

細(xì)胞黑內(nèi)含物

r細(xì)胞壁

細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)＜/細(xì)胞膜

、原生質(zhì)體細(xì)胞質(zhì)

核質(zhì)

〔內(nèi)含物

1、細(xì)胞壁

細(xì)胞壁在菌外的最外層，又稱(chēng)外膜，膜薄無(wú)色而透明，具有高度的堅(jiān)韌

與強(qiáng)性，起保護(hù)細(xì)胞及保護(hù)細(xì)胞外形的功能。細(xì)胞壁是鞭毛的支點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)鞭

毛運(yùn)動(dòng)。細(xì)胞壁上有很多微小的小孔，直徑為Inm溶解性物質(zhì)能夠通過(guò)。細(xì)

胞壁厚度為10—20nm,約占菌體干重的10—25%。

1884年丹麥病毒學(xué)家Gram提出染色法（革蘭氏染色法）的操作過(guò)程:

結(jié)晶紫初染一碘液媒染一酒精脫色一番紅或者沙黃復(fù)染一結(jié)果：C：初

染結(jié)晶紫的藍(lán)紫色（顏色不變）

G：初染色消退，帶上了復(fù)染色

原因是G'與G細(xì)菌具有絕然不一致的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)

革蘭氏陽(yáng)性與陰性菌細(xì)胞壁比較

2、細(xì)胞膜

（1）細(xì)胞膜是一層緊貼著細(xì)胞壁內(nèi)側(cè)，柔軟而富有彈性的半滲透性薄膜,

厚約7—8nm,占細(xì)胞干重的10%

（2）成分：蛋白質(zhì)60—70%脂類(lèi)20—30%糖類(lèi)2%

（3）功能

a操縱細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)（營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)與代謝產(chǎn)物）的運(yùn)送與交換；

b保護(hù)細(xì)胞內(nèi)正常滲透壓；

c合成細(xì)胞壁組合與夾膜的場(chǎng)所；

d進(jìn)行氧化磷酸化或者光合磷酸化的產(chǎn)能基地；

e許多代謝酶與運(yùn)輸酶與電子呼吸鏈組分的所在地；

f鞭毛的著生與生長(zhǎng)點(diǎn)

3、細(xì)胞質(zhì)

（1）特點(diǎn)：細(xì)胞質(zhì)是細(xì)胞膜以?xún)?nèi)，核質(zhì)以外的物質(zhì)，是一種無(wú)色透

明而粘稠的膠體。

（2）成分：水、蛋白質(zhì)、核酸與脂類(lèi)

（3）功能：細(xì)胞質(zhì)內(nèi)具有各類(lèi)酶系統(tǒng)，能不斷的進(jìn)行新陳代謝活動(dòng)

4、核質(zhì)

（1）特點(diǎn)：通常細(xì)菌具有分散而不固定形態(tài)的核質(zhì)，核的結(jié)構(gòu)與形

態(tài)都比較原始。

（2）成分：DNA（脫氧核糖核酸）

（3）功能：DNA是細(xì)菌遺傳物質(zhì)

5、內(nèi)含物

（1）特點(diǎn)：內(nèi)含物是細(xì)菌新陳代謝的產(chǎn)物，或者使儲(chǔ)備的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

（2）成分：

A異染顆粒：化學(xué)成分為多聚偏磷酸鹽，使磷源與能源的儲(chǔ)藏物。因

用籃色染料染色后不呈藍(lán)色而成紫色故稱(chēng)異染顆粒。生物除磷中好氧條件下,

利用有機(jī)物分解產(chǎn)生大量能量，可“過(guò)度攝取”溶液中的磷酸鹽并轉(zhuǎn)化為多

聚偏磷酸鹽，以異染顆粒的方式儲(chǔ)存于細(xì)胞內(nèi)。

B聚B羥基丁酸鹽（PHB）：是細(xì)菌的碳源與能源儲(chǔ)藏物，是有機(jī)物在

厭氧代謝過(guò)程中形成的代謝產(chǎn)物。

C肝糖與淀粉顆粒：是碳源與能源的儲(chǔ)藏物。

D硫粒：是元素硫的儲(chǔ)藏物。

二、特殊結(jié)構(gòu)

1、莢膜

（1）定義：細(xì)菌在一定的營(yíng)養(yǎng)條件下，能夠向細(xì)胞壁的表面上分泌出一

層粘液樣的物質(zhì)而形成較厚的一層膜稱(chēng)之莢膜

（2）成分：多糖類(lèi)物質(zhì)，水占90%

（3）功能：有保護(hù)作用，當(dāng)營(yíng)養(yǎng)缺乏時(shí)，細(xì)菌能夠利用莢膜多糖作為它

的碳源與能源物質(zhì)，保護(hù)細(xì)菌免受干燥危害。

（4）菌膠團(tuán)：當(dāng)莢膜物質(zhì)相融合稱(chēng)之一團(tuán)，內(nèi)含許多細(xì)菌時(shí)、稱(chēng)之菌膠

團(tuán)。

（5）菌膠團(tuán)的形態(tài)

分支狀、蠶絲狀、球形狀、橢圓形、蘑菇形、片狀

幾種不一致形態(tài)的菌膠團(tuán)

（6）菌膠團(tuán)在廢水生物處理中的作用

A菌膠團(tuán)是活性污泥中細(xì)菌的要緊存在形式,在較強(qiáng)的吸附與氧化有機(jī)

物的能力。

B良好的廢水處理效果,要求菌膠團(tuán)結(jié)構(gòu)緊密,吸附沉淀性能良好。

2、芽酒（內(nèi)生狗子或者耐久體）

⑴定義:在部分桿菌與極少球菌中，當(dāng)生長(zhǎng)到一定時(shí),增殖速度降低,菌

體細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞質(zhì)出現(xiàn)濃縮聚集現(xiàn)象,并逐步形成圓形或者橢圓形折光很強(qiáng)的

特殊結(jié)構(gòu)，稱(chēng)之芽抱（也稱(chēng)內(nèi)生抱子或者耐久體）.通常細(xì)菌只形成一個(gè)芽

泡

-------他外室

——芽用質(zhì)

——芽胞核區(qū)

一芽抱膜

一芽胞竽

芽抱結(jié)構(gòu)圖

(2)特點(diǎn)：a.芽泡是抵抗惡劣環(huán)境的一個(gè)休眠體；

b.壁厚；

c.水分少，通常在40%左右；

d.不易透水；

e.含有特殊的抗熱性物質(zhì)與耐熱性酶，對(duì)高溫、低溫、干燥與

化學(xué)藥劑有很高的耐受力與抵抗力，生存能力強(qiáng)；

(3)形成條件與過(guò)程

細(xì)菌在一定的環(huán)境條件下或者處在一定的生活階段，假如環(huán)境條件改變,

如營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)缺乏、溫度發(fā)生變化、進(jìn)入有毒物質(zhì)等，就會(huì)形成芽狗。芽抱形

成的時(shí)間較短，通常只要24小時(shí)或者多一點(diǎn)時(shí)間。

形成過(guò)程：脫水濃縮一一芽胞膜形成一一芽胞游離釋放

(4)芽狗發(fā)芽

在適宜的條件下，芽胞汲取大量水分，體積膨脹，失去光澤，折光率減

弱，芽泡內(nèi)酶系統(tǒng)開(kāi)始活動(dòng)

3、鞭毛

(1)定義：有一些細(xì)菌從菌體內(nèi)生長(zhǎng)出細(xì)長(zhǎng)、波浪形彎曲的絲狀物，是

細(xì)菌的運(yùn)動(dòng)器官，稱(chēng)之為鞭毛。

(2)結(jié)構(gòu)大小

鞭毛非常細(xì)，通常為10—20nm,使用電子顯微鏡才能觀察到。

鞭毛由基體、鞭毛鉤、鞭毛絲構(gòu)成

(3)成分

蛋白質(zhì)99%、碳水化合物與類(lèi)脂構(gòu)成。

(4)特點(diǎn)

球菌都無(wú)鞭毛；大部分桿菌與所有的螺旋菌具有鞭毛。

§1.3、細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖與命名

一、細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖與菌落特征

1、細(xì)菌是活的生命有機(jī)體

2、細(xì)菌的繁殖是二分裂法，即一分為二

3、菌落特征

由于細(xì)菌很小，單個(gè)細(xì)菌的生長(zhǎng)與繁殖肉眼無(wú)法觀察到，因此要使用群

體生長(zhǎng)的菌落，馬上細(xì)菌接種到固體培養(yǎng)基上，經(jīng)迅速繁殖形成許多菌體聚

集在一起的同時(shí)肉眼可見(jiàn)的細(xì)菌集合體，稱(chēng)之為菌落

典型的細(xì)菌菌落通常是1—3mm,圓形或者橢圓形、濕潤(rùn)、較光滑、較透

明、質(zhì)地均勻、正反面顏色一致.

正面觀：1扁平2隆起3低凸起4高凸起5臍狀6草帽狀7乳頭狀

表面結(jié)構(gòu)形態(tài)及邊緣：8圓形邊緣完整9不規(guī)則邊緣波浪10不規(guī)則顆粒狀11規(guī)則

放射狀邊緣呈葉狀12規(guī)則邊緣呈扇狀13規(guī)則邊緣呈齒狀14

規(guī)則有同心圓邊緣完整15不規(guī)則似毛毯狀16規(guī)則呈菌絲狀

17不規(guī)則卷發(fā)狀邊緣波形18不規(guī)則呈絲狀19不規(guī)則根狀

4、細(xì)菌的生長(zhǎng)條件

(1)溫度：低溫、中溫、高溫

(2)ph值：6—8

二、細(xì)菌的命名

使用雙命名法，即屬名+種名

屬名種名

拉丁文，詞首字母大寫(xiě)拉丁文，詞首字母不大寫(xiě)

Escherichiacoli

（要緊特性）（次要特征）

第二章、細(xì)菌的生理特性及功能

§2.1細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)

營(yíng)養(yǎng)：生物體從外部環(huán)境攝取其生命活動(dòng)所務(wù)必的能量與物質(zhì)，以滿(mǎn)足

其自身生長(zhǎng)繁殖需要的一種生理功能。營(yíng)養(yǎng)是代謝的基礎(chǔ)，代謝是生命活動(dòng)

的表現(xiàn)。

一、細(xì)菌細(xì)胞的化學(xué)組分及生理功能

1、化學(xué)構(gòu)成：C、H、0、N、P、S六大元素與各類(lèi)礦物元素；細(xì)菌的化

學(xué)式為：C5H7O2N

「80%水（芽狗40%水）「碳水化合物

細(xì)胞濕重,190%有機(jī)物彳蛋白質(zhì)

I20%干物質(zhì)J脂肪

DNA

IRAN

I10%無(wú)機(jī)物（灰分）

2、各組分的生理功能

(1)水分

水是細(xì)菌的最要緊的構(gòu)成成分，細(xì)菌的各項(xiàng)生理活動(dòng)，務(wù)必有水的參于

才能進(jìn)行。

水的存在狀態(tài)：自由水(游離水)與結(jié)合水

自由水/結(jié)合水工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、維持與調(diào)節(jié)一定的溫度

(2)、無(wú)機(jī)鹽

是指細(xì)菌內(nèi)存在的一些金屬離子鹽類(lèi)

「大量金屬元素：P.S.K.Mg.Na.Fe

無(wú)機(jī)鹽J

L微量金屬元素：Zn.Ni.Co.Mo.Mn

無(wú)機(jī)鹽的生理功能有五點(diǎn)：

a.構(gòu)成細(xì)胞的構(gòu)成成分，如H3PS是DNA、RNA要緊成分

b.酶的構(gòu)成成分

c.酶的激活劑，如Mg?*、K\Fe3+

d.維持適宜的滲透壓，如Na+、K\CL-

e.自養(yǎng)性細(xì)菌的能源，如S、Fe

有機(jī)酸

無(wú)機(jī)碳源：co?、aV-、HC03-

「提供細(xì)胞骨架

碳源作用/碳素的來(lái)源

I生命活動(dòng)的能源

(4)氮源

「蛋白質(zhì)

「有機(jī)碳源4蛋白棟

氮，I氨基酸

I無(wú)機(jī)碳源：NH4cLNH4NO3

氮源作用：是細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)的基本元素

(5)脂類(lèi)

「脂肪

脂類(lèi)，磷脂

I臘

細(xì)菌細(xì)胞的脂類(lèi)要緊集中在細(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)

核酸y

(DNA(脫氧核糖核酸)：存在于細(xì)胞核內(nèi)

(7)生長(zhǎng)因子

某些細(xì)菌在生長(zhǎng)過(guò)程中不能自身合成的，同時(shí)又是生長(zhǎng)所務(wù)必的由外界

提供的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，叫生長(zhǎng)因子。

生長(zhǎng)因子：氨基酸維生素喋吟、口密咤

注意點(diǎn)：

細(xì)菌總是先利用現(xiàn)成的容易被汲取、利用的有機(jī)物質(zhì)。假如這種現(xiàn)成的

有機(jī)物質(zhì)的量已滿(mǎn)足它的要求，細(xì)菌就不利用其他的物質(zhì)了。在工業(yè)廢水生

物處理中，常加生活污水以補(bǔ)充工業(yè)廢水中某些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的不足。但假如工

業(yè)廢水中的各類(lèi)成分已基本滿(mǎn)足細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)要求，再投加生活污水反而會(huì)把

細(xì)菌養(yǎng)嬌。由于生活污水中有機(jī)物比工業(yè)廢水中的容易被細(xì)菌汲取利用，因

而影響工業(yè)廢水的處理凈化程度。

二、細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型

1、自養(yǎng)型細(xì)菌：能完全在無(wú)機(jī)物的環(huán)境中生長(zhǎng)繁殖，以C02與CO32-

作為碳源；NHJ或者N03作為氮源，來(lái)合成菌體成分。它們生命活動(dòng)所需能量

則來(lái)自于外來(lái)的無(wú)機(jī)物或者陽(yáng)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：

光能菌綠素

C02+2H2s-----[CH2O]+H2o+S2

高等綠色植物：

光能葉綠素

C02+H2O----------------[CH2O]+02

(2)化能自養(yǎng)型細(xì)菌

在氧充足條件下，氧化一定的無(wú)機(jī)化合物(FhSNHJN02一利用產(chǎn)生的化學(xué)

能還原C02合成有機(jī)物質(zhì)。

如亞硝酸鹽細(xì)菌

4

2NH3+202——2HN02+4H+能

+

C02+4H----CH2O+H2O

如鐵細(xì)菌

2FeC03+3H20+l/202----2Fe(OH)3+CO2+能

CO2+H2O---CH2O+O2

2、異養(yǎng)性細(xì)菌

異養(yǎng)性細(xì)菌是以有機(jī)物為營(yíng)養(yǎng)與能源

碳源：來(lái)源于有機(jī)含碳化合物；

氮源：來(lái)源于無(wú)機(jī)與有機(jī)含氮化合物

能源：從有機(jī)物分解過(guò)程中產(chǎn)生的能源獲得

(1)光能異氧性細(xì)菌

這類(lèi)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(yíng)養(yǎng)方式生長(zhǎng)繁殖的，是以有機(jī)物為碳源與能源

腐生細(xì)菌：從死的有機(jī)殘?bào)w中獲的營(yíng)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一致的細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖或者積存代

謝的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

2、培養(yǎng)基配制原則

(1)不一致細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)需要配制不一致的培養(yǎng)基，如培養(yǎng)細(xì)菌使用牛肉

膏蛋白陳

(2)注意營(yíng)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(zhǎng)因子

(5)培養(yǎng)基應(yīng)物美價(jià)廉

3、培養(yǎng)基分類(lèi)

「固體培養(yǎng)基：液體培養(yǎng)基中加2%瓊脂為凝固劑

(1)按物理狀態(tài)分，半固體培養(yǎng)基：加1%瓊脂

I液體培養(yǎng)基

「天然培養(yǎng)基：利用動(dòng)植物或者細(xì)菌體

(2)按組分J合成培養(yǎng)基：成分精確、重復(fù)性好但價(jià)格貴

I半合成培養(yǎng)基

「選擇性培養(yǎng)基：細(xì)菌得到選擇性生長(zhǎng)與分離

(3)按用途J鑒別性培養(yǎng)基：肉眼直接判定細(xì)菌的培養(yǎng)劑

I加富培養(yǎng)基：用于細(xì)菌的富集

4、配制方法(通常最好現(xiàn)用現(xiàn)配)

適量水分一加入營(yíng)養(yǎng)成分、無(wú)機(jī)鹽一加入凝固劑一一調(diào)節(jié)PH——加入生

長(zhǎng)因子及指示劑一一高壓蒸氣滅菌一一冷卻放置備用

四、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的汲取與運(yùn)輸

細(xì)菌沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的攝食器官，各類(lèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的攝入要緊通過(guò)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞，無(wú)用的代謝

產(chǎn)物排除體外營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的汲取與運(yùn)輸有下列四種途徑：

(1)單純擴(kuò)散：是一種物理現(xiàn)象，物質(zhì)順著濃度差進(jìn)行，由高濃度區(qū)向

低濃度區(qū)擴(kuò)散

(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，起要緊作用的是

位于細(xì)胞膜上的特異性蛋白質(zhì)

夕卜內(nèi)

-----?--------?--------?

SCCSS

A卜

c——蛋白質(zhì)載體

.

S?-CS<—CJSS——物質(zhì)

促進(jìn)擴(kuò)散模式圖

（3）主動(dòng)輸送（主動(dòng)運(yùn)輸）

特點(diǎn)：a、運(yùn)輸過(guò)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)參與與催化

c、是細(xì)菌汲取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的最要緊的方式

定義：需要能量與透膜酶催化作用的逆濃度梯度運(yùn)輸營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的過(guò)程,

稱(chēng)之為主動(dòng)運(yùn)輸。

（4）基團(tuán)轉(zhuǎn)位

營(yíng)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。

§2.2酶及其作用

一、酶的概念與特征

1、定義：酶是生物催化劑，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，比通常的催化劑IO'—10豬倍；

b催化反應(yīng)的高度專(zhuān)一性，一種酶只能催化一種化學(xué)反應(yīng)或者

一類(lèi)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、酶的命名與分類(lèi)

迄今已發(fā)現(xiàn)2000多種酶，為避免混亂，便于比較務(wù)必統(tǒng)一的分類(lèi)與命名。

(一)按照酶促反應(yīng)性質(zhì)及催化反應(yīng)類(lèi)型，將酶分為六大類(lèi)，即

1、氧化還原酶

這種酶能夠引起基質(zhì)的脫氫或者受氫作用，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：

氫的得失一失氫為氧化，得氫為還原

氧的得失一加氧為氧化，失氧為還原

電子得失一失電子為氧化，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)

脫氫南

AH2+R<>A+BH2

還原國(guó)

(2)氧化醐

能活化分子氧作為受氫體而形成水

AH2+1/202--------?A+H20

2、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+BR

3、水解酶

能促使基質(zhì)的水解作用，反應(yīng)通式為：

AB+H2O；----?AOH+BH

4、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+CAB；---A+B

5、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

（-）酶的其它分類(lèi)方法

1、根據(jù)酶存在部位是在細(xì)胞內(nèi)外的不一致，分為：

胞內(nèi)酶：水解催化作用

胞外酶：合成與呼吸作用

2、誘導(dǎo)酶：能產(chǎn)生習(xí)慣新環(huán)境的酶

（三）二種情況

1、當(dāng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是較簡(jiǎn)單、溶解性物質(zhì)，通過(guò)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)雜或者固體物質(zhì)時(shí)，首先分泌的胞外酶將復(fù)雜的大分子水解為

簡(jiǎn)單的小子并透過(guò)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）溫度與PH值對(duì)酶活力的影響

1、溫度

微生物各類(lèi)酶的最適溫度在30-606,過(guò)高溫度會(huì)破壞酶蛋白，過(guò)低溫

度會(huì)破壞酶活性。

在最適溫度范圍內(nèi)，溫度每升高10C,酶催化反應(yīng)速度可提高1—2倍.

溫度出值基質(zhì)濃度

2、PH值

大部分酶的最適PH值在6—7左右,廢水生物處理中的混合微生物最適PH

在6—9o

（二）酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)--一米一-門(mén)中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)

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，KbK2,及分別為

各步反應(yīng)的速度常數(shù)。

酶催化的過(guò)程是一個(gè)兩步過(guò)程，即

KiKa

E+ES---E+P-

K2K.i

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=k3[ES]

上式中ES的濃度往往不明白，但能夠?qū)С鯡、S與ES的關(guān)系

設(shè)：[E。]二酶的總濃度

[S]=基質(zhì)的總濃度

[ES]二中間復(fù)合物濃度

則[E0]一[ES]二游離態(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=ki{[Eo]—[ES]}[S]

ES分解反應(yīng)的速度二K2[ES]+K3[ES]

在平衡時(shí)，有：

k2+k3_KM_{[Eo]—[ES]}[S]

kl[ES]

或者[ES]二[Eo][S]/(KM+[S])

v二k3[ES]代入得

v=k3[Eo][S]/(KM+[S])=VMZ\X[S]/(KM+[S])——米門(mén)公式

當(dāng)[ES]式E。]時(shí):所有的酶分子都與基質(zhì)形成了結(jié)合狀態(tài)，即:

Vmax=K3[E0]

式中：

V—反應(yīng)速度；

S—基質(zhì)濃度

Vmax—最大反應(yīng)速度；

公式討論：

1、Km是酶的一個(gè)基本特征常數(shù)

(a)由米一門(mén)公式知，當(dāng)Km=S時(shí)有V=1/2Vmax

由此可見(jiàn)，Km表示當(dāng)V=1/2Vmax時(shí)的基質(zhì)濃度:，

(b)Km表示酶對(duì)基質(zhì)親與力的大小，Km小，親與力高；Km大，親與力

底。

2、當(dāng)S<XKin時(shí)，則v=Vmax/Km*S

V與S呈線(xiàn)形關(guān)系。

3、當(dāng)S>>Km時(shí)，則V=Vmax

V與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)量與濃度，提高酶濃度，以增加反應(yīng)

器處理能力與速度。

5、求解Km與Vmax(使用雙倒數(shù)作圖法)

也適用于細(xì)菌生長(zhǎng)。1942年monod得出基質(zhì)濃度與微生物比增長(zhǎng)速度的

關(guān)系：

U=UmaxS/(Ks+S)

式中：

U:微生物比增長(zhǎng)速度；

Umax:微生物最大比增長(zhǎng)速度；

S:基質(zhì)濃度；

Ks:飽與常數(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:

ds/dt=KXS/（Ks+S）

式中：ds/dt—基質(zhì)利用速度；

K一速度常數(shù)；

S—基質(zhì)濃度；

X一微生物濃度。

（三）酶促反應(yīng)速度的測(cè)定

測(cè)定方法：1.測(cè)定單位時(shí)間內(nèi)底物的消耗量

2.測(cè)定單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)物的生成量

P產(chǎn)物當(dāng)量

曲線(xiàn)上各點(diǎn)的斜率，即該時(shí)刻的反

應(yīng)速度V。

DP/DT=V

（四）醐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(lái)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(guò)物理或

者化學(xué)的方法使之與載體相結(jié)合而形成一種不溶性酶，能夠反復(fù)使用。

3、固定化微生物細(xì)菌技術(shù)的應(yīng)用。

§2.3細(xì)菌的呼吸

細(xì)菌新陳代謝：細(xì)菌從外界環(huán)境攝取其生化與繁殖所務(wù)必的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，

并將代謝產(chǎn)物質(zhì)（廢物）排泄到外界環(huán)境中去的過(guò)程。

新陳代謝：是維持生命的各類(lèi)活動(dòng)（生長(zhǎng)、繁殖、運(yùn)動(dòng)）過(guò)程中，生物

學(xué)變化（物質(zhì)的分解與合成）的總稱(chēng)。

r合成反應(yīng)（將營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為細(xì)胞物質(zhì)）

r同化作用<

（合成代謝）〔汲取能量

新陳代謝|c將營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)分解

c分解代謝Y

、異化作用<〔將細(xì)胞內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)分解

（分解代謝）［放出能量

有機(jī)物好氧代謝模式圖

微生物分解細(xì)胞物質(zhì)

有機(jī)物釋放微生物細(xì)胞物質(zhì)

能量+有機(jī)酸.醇.醛

及co.

2NH3.H2S

C02.CII4.能量

酸性發(fā)酵甲烷作用

一、呼吸作用的本質(zhì)

呼吸作用是生物氧化與還原的統(tǒng)一過(guò)程，其結(jié)果有：

1、將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為C02.H2。及其它簡(jiǎn)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，汲取與同化各類(lèi)營(yíng)養(yǎng)

二、細(xì)菌的呼吸類(lèi)型

「好氧呼吸一一好氧菌D0>0.2-0.3

按與氧的關(guān)系J兼性菌

I厭氧呼吸一一厭氧菌D0<0.2

1、好氧菌呼吸作用（受氫體為氧）

（1）好氧呼吸過(guò)程的反應(yīng)圖

基質(zhì)-上\/輔酶乩。

］脫氫酶人氧化酶

基質(zhì)A輔酶也o2

過(guò)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途徑一糖酵解示意圖葡萄糖在有氧與無(wú)氧條件下發(fā)生糖酵解過(guò)

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——C02、H20

2、厭氧細(xì)菌呼吸作用

（1）厭氧呼吸過(guò)程反應(yīng)圖式

基質(zhì)-上\/輔酶受氫體-4

［脫氫酶J

基質(zhì)A輔酶一4\受氫體（。2以外的物質(zhì)）

3、兼氧細(xì)菌呼吸作用

4、微生物呼吸過(guò)程中的能量關(guān)系

（1）氧化分解為放能反應(yīng)，合成過(guò)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)

C02.H20qATP\

有機(jī)物\ADP卜、能量

三、代謝產(chǎn)物

1、氣體物質(zhì)：C02.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(lèi)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

§2.4、其它環(huán)境因素對(duì)細(xì)菌生長(zhǎng)的影響

1、溫度

‘低溫細(xì)菌：最適溫度10-20℃

按照溫度將微生物分為，中溫細(xì)菌：最適溫度20-40°C

?高溫細(xì)菌：最適溫度50-60°C

細(xì)菌的最適溫度是指細(xì)菌在其溫度下，生長(zhǎng)速度快，世代時(shí)間短。

下圖表示溫度對(duì)細(xì)菌活力的影響：

，細(xì)菌細(xì)胞基本構(gòu)成是蛋白質(zhì)，而蛋白質(zhì)不耐熱性

原因＜

,生物催化劑一酶也是蛋白質(zhì)，無(wú)耐熱性

(2)為什么濕熱比干熱容易殺死細(xì)菌呢？

由于濕熱水蒸氣的傳導(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=6-8

3、氧化還原電位

各類(lèi)細(xì)菌對(duì)氧化還原電位要求不一致

(1)好氧菌E=0.3-0.4v

(2)厭氧菌E<0.lv

(3)兼性菌E>0.lv好氧呼吸E<0.lv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-200mv

4、干燥

環(huán)境過(guò)于干燥，細(xì)菌不能生長(zhǎng)，但莢膜、芽抱細(xì)菌抗干燥能力較強(qiáng)

5、滲透壓

什么叫滲透壓？

(1)當(dāng)細(xì)菌外的水溶液滲透壓二細(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;

滲透壓

(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。------*~~水

(4)通常在0.85-0.9%的NaCL溶液是“

最適的滲透壓。|稀半%膜濃

6、光線(xiàn)

除光合細(xì)菌外，通常細(xì)菌都不喜歡光線(xiàn)。

7、化學(xué)藥劑

8、微量元素

9、有毒有機(jī)物

第三章細(xì)菌的生長(zhǎng)與遺傳變異

§3.1細(xì)菌的生長(zhǎng)及其特性

細(xì)菌的生長(zhǎng)：細(xì)菌細(xì)胞的體積或者重量增加的過(guò)程。

細(xì)菌的繁殖：以無(wú)性二分裂的形式增殖，每隔20-30分鐘分裂一次。

桿菌與螺旋菌分裂模式圖：

一、細(xì)菌生長(zhǎng)測(cè)定方法「涂片染色法

「顯微鏡直接計(jì)數(shù)法《計(jì)數(shù)器測(cè)定法

（一）直接測(cè)定1〔比例計(jì)數(shù)法

〔比濁計(jì)數(shù)法

r平板計(jì)數(shù)法：細(xì)菌菌落以30-300為宜，太多計(jì)數(shù)

難，太少誤差大

（二）間接計(jì)數(shù)法i液體計(jì)數(shù)法

（活菌計(jì)數(shù)法）〔薄膜計(jì)數(shù)法

（三）重量法

1、測(cè)定細(xì)胞干重：取樣一離心或者過(guò)濾一烘干（105）一稱(chēng)重

活性污泥以MLSS重量法（MLSS=MixedLiquorSuspended

Solids）：取樣---蒸發(fā)皿中干燥---稱(chēng)重

測(cè)定：干燥泥樣一一550°C馬福爐下灼燒2H小時(shí)，將有機(jī)物分

解為CO2H2蒸發(fā)一一稱(chēng)重

2、細(xì)胞含氮量

細(xì)胞蛋白質(zhì)中氮的含量為16%,已知氮含量可反推算細(xì)菌量

3、DNA含量

（四）水處理使用的方法

1、有機(jī)物的消耗

2、D0的消耗（瓦呼儀）

3、H2.CH4的產(chǎn)生

二、細(xì)菌的生長(zhǎng)特性

1、間歇培養(yǎng)與生長(zhǎng)曲線(xiàn)

（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(cè)定活細(xì)菌數(shù)目或者重量的變化，即為間歇培養(yǎng)。

（2）生長(zhǎng)曲線(xiàn)

A按活細(xì)菌重量一培養(yǎng)時(shí)間繪制曲線(xiàn)

L生長(zhǎng)率|一生長(zhǎng)率?內(nèi)源呼吸階段

?|

閭

理

里

里

時(shí)間

細(xì)菌生長(zhǎng)曲線(xiàn)

a生長(zhǎng)率上升階段：食粒（營(yíng)養(yǎng)物）過(guò)剩，細(xì)菌生長(zhǎng)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(zhǎng)率下降階段：食料降低與減少，導(dǎo)致食料不足，限制細(xì)菌的生長(zhǎng)（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(yíng)養(yǎng)物或者利用死亡的

細(xì)菌作為營(yíng)養(yǎng)物。（狼多沒(méi)肉）

B按細(xì)菌數(shù)目的對(duì)數(shù)一培養(yǎng)時(shí)間繪制曲線(xiàn)

郭-------總南數(shù)

荔

g、

m

N

e、活菌也

衰老期

思

時(shí)間

a緩慢期：習(xí)慣環(huán)境并開(kāi)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)固期：細(xì)菌繁殖速度逐步下降，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(zhǎng)期

特征：食料過(guò)剩

動(dòng)力學(xué)反應(yīng)模式：dx/dt=kt

式中：x—-某一時(shí)間t時(shí)微生物的重量或者濃度；

微生物增長(zhǎng)速度。

積分的：In（x/xo）=kit

式中：x。一起始微生物的重量或者濃度；

在活性污泥法中，微生物量可用MLSS或者M(jìn)LVSS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t。時(shí)細(xì)菌濃度為X。，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=xo2K

n=(lnx-lnx0)/ln2=3.31n(x/x0)

G=(t-to)/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(zhǎng)率下降階段(減速增長(zhǎng)期)

特征：食料減少，并成為微生物增長(zhǎng)限制條件。

動(dòng)力學(xué)反應(yīng)模式：dx/dt=k2S

式中：S—某一時(shí)間t時(shí)的基質(zhì)濃度；

見(jiàn)一常數(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：-dx\dt=ksx

式中：k3一微生物自身氧化速度常數(shù)。

積分得：ln(x\x0)=-k3t

(4)歸納小節(jié)

a-b段：對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期

條件生物降解反應(yīng)式污泥狀態(tài)

微生物以最大速去微生物增長(zhǎng)率與生物自身的微生物能量高污

食料

降解有機(jī)物及合成量呈一級(jí)反應(yīng)與濃度無(wú)關(guān)泥松散絮凝及沉

過(guò)剩

新的細(xì)胞物質(zhì)DX/DT=MX淀性能差

b-c段：減速增長(zhǎng)期

條件生物降解反應(yīng)式污泥狀態(tài)

食料食料不足成為限制微生物增長(zhǎng)率與殘存有機(jī)物微生物能量低，

降低微生物生長(zhǎng)的要緊濃度呈一級(jí)反應(yīng)活性污泥

因素dx/dt=k2S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)

細(xì)菌代謝自身體內(nèi)微生物減少速率與生物自能量水平低，污泥

食料

的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并逐步身量呈一級(jí)反應(yīng)量減少，絮凝性能

耗盡

死亡dx/dt="k3x與沉淀性能好

2、連續(xù)培養(yǎng)：連續(xù)進(jìn)料，連續(xù)出料

§3.2細(xì)菌的遺傳與變異

一、概述

1、細(xì)菌的遺傳性：細(xì)菌通過(guò)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)與生理機(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：生物的子代與親代之間，在形態(tài)結(jié)構(gòu)與生理機(jī)能方面

又不完全相同，或者多或者少有所差異，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。二者之間能夠相互轉(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(lái)是遺傳的性狀，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)的觀點(diǎn)來(lái)看，

又必定發(fā)生變異。發(fā)生了變異的形態(tài)或者性狀，又會(huì)以相對(duì)穩(wěn)固的狀態(tài)遺傳

下去。遺傳保證了物種的連續(xù)，變異保證了物種的多樣化。生物界之因此能

夠不斷地進(jìn)化，就是生物的遺傳性與變異性共同作用的結(jié)果。

4、遺傳與變異性在廢水生物處理中的應(yīng)用微生物的培養(yǎng)與馴化

二、細(xì)菌的遺傳

（一）細(xì)菌遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)

研究說(shuō)明一切生物遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)是核酸，而核酸又分為二類(lèi)，即:

DNA

核酸mRNA（信使RNA）（占5%）

RNA?tRNA（轉(zhuǎn)移RNA）（占15%）

rRNA（核糖體RNA）（占80%）

（二）核酸

核酸是生物體的基本構(gòu)成物質(zhì)，是生物遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)。由于核酸

是從細(xì)胞核中提取發(fā)現(xiàn)的，故稱(chēng)核酸。

1、核酸的類(lèi)型

按核酸分子所含戊糖與堿基的不一致，核酸分為二大類(lèi)，即：

rDNA

核酸jrmRNA］信使RNA）:傳達(dá)的遺傳信息存在于細(xì)質(zhì)中

、RNAItRNA］轉(zhuǎn)移RNA）：在蛋白質(zhì)合成過(guò)程中起轉(zhuǎn)移氨基酸

的作用，存在于細(xì)胞質(zhì)中

、rRNA（核糖體RNA）：是蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所，存在于細(xì)

胞質(zhì)中

DNA98%以上存在于細(xì)胞核中，是染色體的要緊成分。RNA90%存在于細(xì)胞

質(zhì)中，10%存在于細(xì)胞核中。

2、核酸的水解

核酸是一種多聚核甘酸，在核酸酶、核甘酸與核甘酶等作用下水解，產(chǎn)

生戊糖、磷酸與堿基，水解過(guò)程為:

堿基

喋吟堿喀咤

C02氨、有機(jī)酸氨、C02尿素

3、核酸的化學(xué)構(gòu)成

構(gòu)成DNARNA

磷酸H3P04H3P04

戊糖D-2-脫氧核糖D-核糖

腺噪吟(A)腺?lài)g吟(A)

喋吟堿

鳥(niǎo)喋吟(G)鳥(niǎo)嚓吟(G)

嚅咤堿胞啼咤(C)胞喀咤(C)

胸腺喀咤(T)尿嗑咤(U)

4、核酸的結(jié)構(gòu)

DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)

（三）DNA的復(fù)制

1、目的：為確保機(jī)體內(nèi)DNA中堿基順序精確不變與準(zhǔn)確操縱物種的遺傳

性。在細(xì)胞分裂前，DNA務(wù)必十分精確地進(jìn)行復(fù)制。

2、方法：邊解旋邊復(fù)制

（四）微生物中的DNA

1、原核微生物中的DNA

原核微生物中的DNA不與蛋白質(zhì)結(jié)合，也沒(méi)有核膜，而是以單獨(dú)裸露狀

態(tài)存在。細(xì)菌含有P04而帶負(fù)電

2、真核微生物中的DNA

真核微生物的DNA與蛋白質(zhì)結(jié)合，要緊存在與細(xì)胞核的染色體上。細(xì)菌

只有一個(gè)染色體，染色體上含有大量不一致的基因，染色體是遺傳信息要緊

儲(chǔ)存場(chǎng)所。人類(lèi)有23對(duì)染色體，10萬(wàn)個(gè)基因，30億個(gè)堿基對(duì)。

染色體——DNA一一基因——堿基對(duì)

染色體集中大量DNA,DNA上含有許多基因。細(xì)菌質(zhì)粒帶有DNA,如F因

子、因R子。

細(xì)菌質(zhì)粒：在原核生物細(xì)菌中，除還存在著另一類(lèi)較小的環(huán)狀DNA分子,

它們也攜帶少數(shù)遺傳性基因。它們?cè)诩?xì)胞分裂中，也能進(jìn)行復(fù)制，這樣的DNA

構(gòu)造稱(chēng)之質(zhì)粒。

（五）遺傳信息的傳遞與表達(dá)

根據(jù)分子遺傳學(xué)觀點(diǎn)，儲(chǔ)存在DNA上的遺傳信息的傳遞，要緊的DNA形

式是DNA上儲(chǔ)存的遺傳信息通過(guò)RNA的中間作用指導(dǎo)置白質(zhì)的合成。其三步

過(guò)程（稱(chēng)之中心法則）為：

1、將攜帶遺傳信息的DNA復(fù)制；

2、將DNA攜帶的遺傳信息轉(zhuǎn)錄到RNA上；

3、將RNA獲的得信息翻譯成蛋白質(zhì)。

/復(fù)制\/復(fù)制X

\\為句轉(zhuǎn)菊）

,DNF3二二二；RNA.*A蛋白質(zhì)

轉(zhuǎn)錄翻譯

（六）基因表達(dá)的調(diào)控

1、基因定義：生物體內(nèi)儲(chǔ)存遺傳信息的因子稱(chēng)之基因。是DNA分子上的

片段。

2、相互關(guān)系

染色體一DNA一基因一堿基對(duì)

結(jié)構(gòu)基因

3、基因按功能分類(lèi)?調(diào)節(jié)基因

〔操縱基因

第四章、其它微生物

§4.1、放線(xiàn)菌與絲狀細(xì)菌

＜放線(xiàn)菌：?jiǎn)渭?xì)胞而有細(xì)長(zhǎng)分枝的細(xì)菌

r鐵細(xì)菌

絲狀細(xì)菌J硫磺細(xì)菌

原核生物《I球衣細(xì)菌

細(xì)菌

I藍(lán)藻

一、放線(xiàn)菌

放線(xiàn)菌是一種單細(xì)胞而有細(xì)長(zhǎng)分枝的菌絲體。菌絲較長(zhǎng)，約為50-600um。

「營(yíng)養(yǎng)菌絲：伸入營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)內(nèi)

菌絲體分為二部分J

〔氣生菌絲：伸向空中的菌絲

*不一致的放線(xiàn)菌的菌落呈不一致的顏色；

*放線(xiàn)菌菌落不易用接和環(huán)挑起；

*放線(xiàn)菌為好氧菌，最適PH為7-8,最適溫度為25-30°C。

二、鐵細(xì)菌

鐵細(xì)菌

1多抱泉發(fā)菌2赭色纖發(fā)菌3含鐵嘉利翁氏菌

r多抱泉發(fā)菌

鐵細(xì)菌（赭色纖發(fā)菌

'含鐵嘉利翁氏菌

鐵細(xì)菌是自養(yǎng)性絲狀細(xì)菌。鐵細(xì)菌可促使下列反應(yīng)進(jìn)行

4FeC03+02==4Fe(0II)3+4C02

生成的沉淀，縮小過(guò)水?dāng)嗝?，沉積物，使水產(chǎn)生渾濁，促使鐵管不斷溶

解，加速鋼鐵管的腐蝕

三、硫磺細(xì)菌

貝日阿托氏菌

1.2.3.體內(nèi)含明顯硫粒

發(fā)硫細(xì)菌

1菌絲一段吸附在植物殘片上或者纖維2從活性污泥菌膠團(tuán)中伸出的菌絲

貝日阿托氏菌

硫磺細(xì)菌Y

L發(fā)硫細(xì)菌

硫磺細(xì)菌是自養(yǎng)性絲狀細(xì)菌，它能氧化H2s或者硫磺(S)H2so4,并同化

C02,合成有機(jī)成分：

2H2s+。2----------2H20+2S+Q

2S+302+2H20——2H2s01+Q

CO2+H2O--------[CH20]+02

H2so4對(duì)管道有腐蝕作用。

四、球衣細(xì)菌

1、特點(diǎn)：具有假分枝的異養(yǎng)絲狀細(xì)菌

球衣細(xì)菌

1高倍鏡放大2低倍鏡放大

2、生活特點(diǎn)

(1)衣細(xì)菌是好氧菌,但因其比表面積大,在微量DO環(huán)境中(<0.01mg/1)

也能較好生長(zhǎng)。

(2)生長(zhǎng)最適為6-8；

(3)生長(zhǎng)最適溫度為30K左右，在15鼠下列生長(zhǎng)不良；

(4)對(duì)碳源要求高，反應(yīng)靈敏，故大量碳水化合物能加速球衣細(xì)菌的繁

殖；

(5)球衣細(xì)菌對(duì)液氯、漂白粉的抵坑力不及菌膠團(tuán)；

(6)球衣細(xì)菌分解有機(jī)物的能力很強(qiáng)；

(7)球衣細(xì)菌過(guò)多，活性污泥膨脹。

3、球衣細(xì)菌對(duì)活性污泥正常運(yùn)行的影響

(1)球衣細(xì)菌是活性污泥膨脹的要緊誘因細(xì)菌；

(2)球衣細(xì)菌難于利用復(fù)合的高分子有機(jī)物，如油脂、蛋白質(zhì)等。

§4.2、真菌

單細(xì)胞：酵母菌

真菌

多細(xì)胞：呈絲狀的霉菌

真菌生物藻類(lèi)(除藍(lán)藻外)

原生動(dòng)物

后生動(dòng)物

一、酵母菌

1、形狀及大?。簣A形、卵形或者原柱形，長(zhǎng)8T0um,寬

2、培養(yǎng)試驗(yàn)情況：酵母菌在固體培養(yǎng)基上，在適宜溫度下培養(yǎng)一定時(shí)間,

可形成圓形菌落，通常呈白色或者紅色，表面濕潤(rùn)有光澤、帶粘性。

3、生理特性

(1)最適PH=4.5—6.5,中性偏酸;

(2)大多數(shù)酵母菌進(jìn)行無(wú)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、或者發(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)胞的腐生或者寄生的異養(yǎng)性絲壯菌，是由分枝的菌絲構(gòu)

成的葉狀體。

霉菌面絲

A無(wú)隔多核菌絲B有隔單核菌絲C有隔多核菌絲

營(yíng)養(yǎng)菌絲

菌絲Y