環(huán)境微生物學(xué)教學(xué)課件13-1生長(zhǎng)繁殖

1、微生物的生長(zhǎng)繁殖,生長(zhǎng)繁殖的概念,生長(zhǎng)：微生物在適宜的環(huán)境條件下，不斷吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，按照自己的代謝方式進(jìn)行新陳代謝活動(dòng)。當(dāng)同化作用大于異化作用時(shí)，微生物的細(xì)胞的迅速增大。（細(xì)胞質(zhì)量的增加和個(gè)體體積的加大，即細(xì)胞組分與結(jié)構(gòu)在量方面的增加） 繁殖：當(dāng)單細(xì)胞個(gè)體生長(zhǎng)到一定程度時(shí)，由一個(gè)親代細(xì)胞分裂為兩個(gè)大小、形狀與親代細(xì)胞相似的子代細(xì)胞，使得個(gè)體數(shù)目增加（質(zhì)的變化）。 發(fā)育：從生長(zhǎng)到繁殖由量變到質(zhì)變的過(guò)程。 世代時(shí)間：細(xì)菌兩次細(xì)胞分裂之間的時(shí)間。,微生物的生長(zhǎng)可分為個(gè)體微生物生長(zhǎng)和群體微生物生長(zhǎng)。多數(shù)通過(guò)培養(yǎng)研究其群體生長(zhǎng)。,生長(zhǎng)細(xì)菌群體數(shù)量的增長(zhǎng)，不是個(gè)體體積的增長(zhǎng)。 提問(wèn)：為什么這里不考察細(xì)菌個(gè)

2、體的生長(zhǎng)呢？ 個(gè)體太小，難觀察計(jì)量 群體細(xì)菌對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響,各類(lèi)細(xì)菌都是傾向于群居（物以類(lèi)聚）,一山不容二虎,提問(wèn)：弱勢(shì)生物的群居優(yōu)勢(shì)是什么？ 生存狀況提高，攻防具佳 （攻）群居的細(xì)菌獲得營(yíng)養(yǎng)的能力大大高于游離的細(xì)菌， （防）群居的細(xì)菌不易被天敵傷害，還能釋放類(lèi)似外激素的調(diào)節(jié)因子，使群體主動(dòng)適應(yīng)環(huán)境的變化，可有性生殖； 團(tuán)結(jié)就是力量,外界因素引起的細(xì)菌數(shù)量的增加、停滯、衰減等變化。 提問(wèn)：如何研究呢？ 測(cè)菌數(shù)量變化與外因的關(guān)系,細(xì)菌群體力量改變環(huán)境 通常都是將細(xì)菌群體作為研究對(duì)象，考察細(xì)菌群體的生長(zhǎng)規(guī)律“生、老、病、死”。,提問(wèn)：細(xì)菌群的“生、老、病、死”表現(xiàn)為何呢？,“生、老、病、死” （根

3、據(jù)投食方式）分間歇式培養(yǎng)（分批培養(yǎng)）、連續(xù)式培養(yǎng)兩種情況 1.間歇培養(yǎng) 提問(wèn)：如何人工進(jìn)行細(xì)菌間歇培養(yǎng)？ 開(kāi)始時(shí)的一次性投料和接種細(xì)菌（其余時(shí)間細(xì)菌根據(jù)環(huán)境變化自行生滅）,研究微生物生長(zhǎng)的方法,（“坐吃山空型”）,應(yīng)用：生理特性研究、生物發(fā)酵和生物治污,細(xì)菌生長(zhǎng)曲線,穩(wěn)定期,衰亡期,細(xì)菌的數(shù)量很大，都是10的n次方，取對(duì)數(shù)作圖時(shí)方便，010代表11010,總菌數(shù),活菌數(shù),（1）遲緩期“萬(wàn)事開(kāi)頭難”,特征：,細(xì),菌,緩,數(shù),慢,目,期,的,對(duì),數(shù),值,0,時(shí)間t,提問(wèn)：為什么會(huì)出現(xiàn)遲緩期呢？,代謝活躍，個(gè)體體積、重量增高 不立即進(jìn)行細(xì)胞分裂、增殖，數(shù)量不變甚至減少,崗前培訓(xùn),適應(yīng)環(huán)境（合成相應(yīng)的

4、酶），營(yíng)養(yǎng)儲(chǔ)備（用于復(fù)制合成）,（2）對(duì)數(shù)期（青年）,所有細(xì)菌均繁殖,故稱(chēng)對(duì)數(shù)期。,細(xì)菌數(shù)目X增長(zhǎng)率倍率的對(duì)數(shù)與時(shí)間成正比。,特點(diǎn),平均代時(shí)（繁殖一代的時(shí)間）最短 提問(wèn)：細(xì)菌的代時(shí)與哪些因素有關(guān)？,細(xì),菌,數(shù),目,的,對(duì),對(duì),數(shù),數(shù),期,值,0,時(shí)間t,如大腸桿菌在20時(shí)其代時(shí)是35條件下的2倍； 傷寒桿菌在含0.125的蛋白胨培養(yǎng)基中的代時(shí)為800min，而在含1.0時(shí)僅為40min。,繁殖速度最快,種類(lèi)遺傳,、個(gè)體健康情況(營(yíng)養(yǎng)、環(huán)境條件),此時(shí)所有細(xì)菌在二分裂生長(zhǎng),分別測(cè)定t0時(shí)刻與t時(shí)間細(xì)菌的數(shù)量X0與X,對(duì)數(shù)期細(xì)菌代時(shí)G計(jì)算,122223(22)2)24252n,X=X0*2n,X/

5、X0=2n,X0X024 X (X02n) (n=1、2、3),n繁殖代數(shù),代時(shí),（3）穩(wěn)定期（中年）,出生率死亡率,細(xì),菌,緩,數(shù),慢,目,期,的,對(duì),穩(wěn)定期,對(duì),數(shù),衰老期,數(shù),期,值,0 t,時(shí)間,死亡原因 營(yíng)養(yǎng)短缺、代謝毒物增多 （相當(dāng)于重量變化曲線中的增長(zhǎng)率下降階段）,（4）死亡期（老年）,死亡率出生率（相當(dāng)于重量法的內(nèi)源呼吸階段） 提問(wèn)：如何給細(xì)菌延年益壽呢？ 補(bǔ)營(yíng)養(yǎng)、環(huán)保（去除環(huán)境毒物）,人類(lèi)群體有類(lèi)似規(guī)律嗎？,提問(wèn)：根據(jù)上述原因選擇接種何種狀態(tài)的細(xì)菌遲緩期會(huì)較長(zhǎng)？ 對(duì)數(shù)期的細(xì)菌、穩(wěn)定期或衰亡期、受損細(xì)胞、富集培養(yǎng)基的細(xì)菌 后三種,穩(wěn)定期細(xì)胞基本耗盡了各種輔酶或其他細(xì)胞成分,受損

6、細(xì)胞養(yǎng)傷修復(fù),富集培養(yǎng)基細(xì)菌需要合成“自力更生”酶,菌種本身的遺傳特性（如轉(zhuǎn)基因高效菌）和接種數(shù)量也會(huì)影響遲緩期的長(zhǎng)短。,在實(shí)際工作中如接種菌種以啟動(dòng)新的水處理設(shè)施，投加新鮮污泥時(shí)，接種的細(xì)菌不習(xí)慣于新環(huán)境，會(huì)出現(xiàn)或長(zhǎng)或短的遲緩期，遲緩期的出現(xiàn)會(huì)增加操作時(shí)間，降低工作效率,采用處于高效菌群對(duì)數(shù)期的菌種、增大接種量、盡量保持接種前后所處的培養(yǎng)介質(zhì)和條件一致等方法來(lái)縮短或消除遲緩期,提問(wèn)：我們可以通過(guò)哪些手段縮短遲緩期呢？,提問(wèn)：哪個(gè)時(shí)期（遲緩期、對(duì)數(shù)期、穩(wěn)定期、衰亡期）代時(shí)最具有種屬代表性？為什么？ 對(duì)數(shù)期代時(shí) 對(duì)數(shù)期細(xì)菌代謝活力強(qiáng)、生長(zhǎng)速率快、群體細(xì)胞化學(xué)組分、形態(tài)和生理特性等比較一致。 提問(wèn)

7、？教學(xué)實(shí)驗(yàn)和發(fā)酵工業(yè)用對(duì)數(shù)期細(xì)胞做實(shí)驗(yàn)材料。 細(xì)菌代時(shí)通常指最適條件下的對(duì)數(shù)期代時(shí),2.連續(xù)培養(yǎng),一方面連續(xù)進(jìn)料，另一方面又連續(xù)出料。 原理：進(jìn)料=補(bǔ)足營(yíng)養(yǎng)(“污染物”) 出料=稀釋菌濃度、毒物濃度 它又分為兩種：恒濁連續(xù)培養(yǎng)、恒化連續(xù)培養(yǎng)。,（1）恒濁連續(xù)培養(yǎng),恒濁培養(yǎng)基濁度恒定（實(shí)質(zhì)是細(xì)菌數(shù)量恒定）,新鮮培養(yǎng)基,光電池,光源,流速控制閥,出水,很少應(yīng)用,反饋控制,（2）恒化連續(xù)培養(yǎng),化？,新鮮培養(yǎng)基,流速控制閥,出水,應(yīng)用：環(huán)境工程、生物工程、實(shí)驗(yàn)室研究（細(xì)菌生理特性研究、細(xì)菌的快速篩選等）。,流速恒定,進(jìn)料營(yíng)養(yǎng)物總量,目前, 污水連續(xù)生物處理法均類(lèi)似于恒化連續(xù)培養(yǎng)；（流速不完全恒定）,3污(廢)水連續(xù)處理中的細(xì)菌生長(zhǎng)狀態(tài),不同的生物反應(yīng)器， 細(xì)菌的生長(zhǎng)狀態(tài)可能不同！,乃至同一 反應(yīng)器內(nèi)不同位置處,連續(xù)生物處理中的細(xì)菌狀態(tài)表,細(xì)菌的生,長(zhǎng)階段,應(yīng)用舉例,特點(diǎn),遲緩期,無(wú),連續(xù)化穩(wěn)定操作中沒(méi)有這一階段,