微生物生长与生存ppt课件

微生物的生长繁殖与生存因子微生物的生长繁殖与生存因子11.微生物的生长繁殖，生长曲线，世代时间和世代时间微生物的生长繁殖，生长曲线，世代时间和世代时间的计算，活性污泥的生长曲线及应用。微生物的各种培征；的计算，活性污泥的生长曲线及应用。微生物的各种培征；微生物的测定方法：着重活细菌数的测定。微生物的测定方法：着重活细菌数的测定。2.生存因子：温度、溶解氧、生存因子：温度、溶解氧、 pH、渗透压、氧化还原电、渗透压、氧化还原电位、正面生物效应的太阳辐射。位、正面生物效应的太阳辐射。3.有害环境因子：极端温度、极端有害环境因子：极端温度、极端 pH、紫外辐射、紫外辐射、高盐、重金属、超声波、几种有机物、抗生素对微生物的破高盐、重金属、超声波、几种有机物、抗生素对微生物的破坏。坏。4.微生物之间的关系。微生物之间的关系。内容提示内容提示2一、概念一、概念1、单细胞微生物的生长繁殖、单细胞微生物的生长繁殖生长生长 就是自我物质的增加。微生物从环境中吸收营养物质，按自已的方式进就是自我物质的增加。微生物从环境中吸收营养物质，按自已的方式进行新陈代谢，在适合的条件下，同化作用大于异化作用，微生物细胞质量不断增长行新陈代谢，在适合的条件下，同化作用大于异化作用，微生物细胞质量不断增长的过程。的过程。繁殖繁殖 细胞数量的增加。当单个细胞生长到一定程度时就分裂，使细胞个体数细胞数量的增加。当单个细胞生长到一定程度时就分裂，使细胞个体数目增加的过程（单细胞微生物的繁殖）目增加的过程（单细胞微生物的繁殖）发育：微生物的生长与繁殖是交替进行的，从生长到繁殖这个由量变到质变的过程发育：微生物的生长与繁殖是交替进行的，从生长到繁殖这个由量变到质变的过程。 第一节第一节 微生物的生长繁殖微生物的生长繁殖3世代时间世代时间 从这一代出生到下一代出从这一代出生到下一代出生的间隔时间（微生物的世代时间就是两生的间隔时间（微生物的世代时间就是两次细胞分裂之间的时间）。次细胞分裂之间的时间）。2、多细胞微生物的生长繁殖、多细胞微生物的生长繁殖生长：细胞质量和数目都增加，但不伴生长：细胞质量和数目都增加，但不伴随微生物个体数目的增加。随微生物个体数目的增加。繁殖：细胞数目和个体数目同时都增加繁殖：细胞数目和个体数目同时都增加。4二、研究微生物生长的方法(一 )分批培养法分批培养；是将一定量的微生物接种在一个封闭的、盛有一定体积液体培养基的容器内，保持一定的温度、 pH和溶解氧量，微生物在其中生长繁殖，结果出现微生物的数量由少变多，达到高峰后又由多变少，甚至死亡的变化规律。细菌的生长曲线：将少量细菌接种到一种新鲜的、定量的液体培养基中进行分批培养，定时取样 (例如，每 2h取样 1次 )计数。以细菌个数或细菌数的对数或细菌的干重为纵坐标，以培养时间为横坐标，在坐标系上各点连接成一条曲线，即细菌的生长曲线。细菌的生长曲线反映微生物的数量由少变多，达到高峰后又由多变少，到死亡的变化规律。5微生物生长曲线6细细菌菌 数数目目 的的 对对数数 值值时间时间 t提问：为什么会出现停滞期呢提问：为什么会出现停滞期呢？特征：特征： 不立即进行细胞分裂、增殖，数量不变甚至减少不立即进行细胞分裂、增殖，数量不变甚至减少适应环境（合成相应的酶），适应环境（合成相应的酶），营养储备（用于复制合成）营养储备（用于复制合成）停滞期停滞期1停滞期（适应期）停滞期（适应期）停滞期停滞期 “ 万事开头难万事开头难 ”7影响停滞期长短的因素1).菌龄 :对数期 “ 种子 ” ，停滞期较短；静止期或衰亡期 “ 种子 ” ,停滞期较长；2).接种量 : 接种量大，停滞期较短；接种量小，停滞期较长。 3).培养基成分 :培养基成分丰富的，停滞期较短；培养基成分与种子培养基一致 ,停滞期较短。4).培养条件 :温度 .酸碱度 .氧气等条件适合停滞期较短。 85).不同种类细菌的停滞期长短不同。世代时间短的细菌其停滞期也短。综上所述：接种量适中，群体菌龄处于对数期，营养和环境条件均适宜，细菌的停滞期就短，世代时间短的细菌其停滞期也短。92.对数期（指数期）对数期（指数期）对数期菌体分裂最快，菌体整齐，健壮，代谢旺盛，菌数以对数期菌体分裂最快，菌体整齐，健壮，代谢旺盛，菌数以几何级数（几何级数（ 1248 ，即，即 202 12 22 3 2n）增加，生长）增加，生长曲线陡增（指数曲线陡增（指数 n为细菌分裂的次数）。为细菌分裂的次数）。细菌世代时间的测定：细菌世代时间的测定： 10细菌代时数的计算式中： n为繁殖的代数；N0为对数期开始 (t0 )时细菌数， CFU/mL；Nx为对数期后期 (tx)时的细菌数， CFU/mL11代时 G 的计算要求某种细菌的代时（世代时间） G，先要测定该种细菌原始的细菌数，假设 t0 时的原始细菌总数为 103CFU/mL，将它置于适当的温度条件下培养 10h后，再测得 tx=10h的细菌总数为 109 CFU/mL，用下式计算 G 。由计算得知：繁殖一代细菌需要 30min的时间。12静止期静止期细菌经过对数期的快速增长，当增长速度达到一个最大值后，细菌经过对数期的快速增长，当增长速度达到一个最大值后，由于各种因素（营养、由于各种因素（营养、 O、 pH、 Eh等）的改变，使生长速度逐渐降等）的改变，使生长速度逐渐降低，甚至出现零增长（繁殖与死亡速率相等），此时细菌数量最低，甚至出现零增长（繁殖与死亡速率相等），此时细菌数量最大，并保持一段时间，这一时期即为静止期。大，并保持一段时间，这一时期即为静止期。134. 衰亡期继静止期之后，由于营养物被耗尽，细菌因缺乏营养而利用贮存物质进行内源呼吸，即自身溶解。细菌在代谢过程中产生有毒的代谢产物，抑制细菌生长繁殖。死亡率增加，活菌数减少，甚至死菌数大于新生菌数。此时，细菌群体进入衰亡期。衰亡期的细菌少繁殖或不繁殖或自溶。活菌数在一个阶段以几何级数下降，此时称为对数衰亡期。衰亡期的细菌常出现多形态，畸形或衰退型。有的细菌产生芽孢。活性污泥中微生物的生长规律和纯菌种一致，生长曲线相似。14(二二 )连续培养连续培养 :一面连续进料，另一面连续出料。一面连续进料，另一面连续出料。原理：进料原理：进料 =补足营养补足营养 (“污染物污染物 ”) 出料出料 =稀释菌浓度、毒物浓度稀释菌浓度、毒物浓度1.恒浊法连续培养恒浊法连续培养利用浊度来检测细胞的浓度利用浊度来检测细胞的浓度 ,由控制生长限制基质由控制生长限制基质 (污染物）的浓度来保持浊度污染物）的浓度来保持浊度的恒定。的恒定。2.恒化法连续培养恒化法连续培养维持进水中的营养成分恒定（其中对细菌生长有限制作用的成分要低于抑制生维持进水中的营养成分恒定（其中对细菌生长有限制作用的成分要低于抑制生长的浓度）。以恒定流速进水，以相同流速流出代谢产物，使细菌处于最高生长速长的浓度）。以恒定流速进水，以相同流速流出代谢产物，使细菌处于最高生长速率状态的培养方法。率状态的培养方法。 15目前目前 , 污水连续生物处理法均类似于污水连续生物处理法均类似于 恒化连续培养恒化连续培养 ；（流速；（流速不完全恒定）不完全恒定）16废水生物处理大多采用恒化法废水生物处理大多采用恒化法分批培养分批培养 包含了微生物生长的各个时期，而包含了微生物生长的各个时期，而 连续培养连续培养只是微生物生长的某一时期（对数期、静止期等），根据只是微生物生长的某一时期（对数期、静止期等），根据需要控制。需要控制。17三、细菌生长曲线在污水微生物处理中的应用三、细菌生长曲线在污水微生物处理中的应用(一一 )污水生物处理系统中微生物的生长曲线污水生物处理系统中微生物的生长曲线1.生长率上升阶段生长率上升阶段 （停滞期、对数期）（停滞期、对数期）2.生长率下降阶段生长率下降阶段 （静止期）（静止期）3.内源代谢阶段内源代谢阶段 （衰亡期）（衰亡期）18(二二 )微生物的代谢速率与食物微生物的代谢速率与食物 /微生物（微生物（ F/M）的关系）的关系1.生长上升阶段生长上升阶段FM 2.1 2.5时，微生物生长繁殖处于上升阶段时，微生物生长繁殖处于上升阶段 ,微生物代谢快。微生物代谢快。2.内源呼吸阶段内源呼吸阶段FM 0.006 0.1时，则进入内源呼吸阶段时，则进入内源呼吸阶段 ,微生物代谢慢微生物代谢慢 .(三三 )微生物各生长阶段与污水生物处理效果的关系微生物各生长阶段与污水生物处理效果的关系19图 5-4 微生物代谢速率与 F/M的关系微生物代谢速率与 F/M的关系20(三三 )微生物各生长阶段与污水生物处理效果的关系微生物各生长阶段与污水生物处理效果的关系1.常规活性污泥法常规活性污泥法利用生长率下降阶段利用生长率下降阶段 (静止期静止期 )的微生物的微生物 . 为何不用对数期的微生物？为何不用对数期的微生物？（ 1） 对数期微生物的生长繁殖需要高浓度有机物，使出水有机质含量高，对数期微生物的生长繁殖需要高浓度有机物，使出水有机质含量高，达不到排放要求；达不到排放要求；（ 2） 对数期微生物沉淀性能差，导致出水水质差。对数期微生物沉淀性能差，导致出水水质差。21 2.高负荷活性污泥法高负荷活性污泥法 利用生长率上升阶段利用生长率上升阶段 (加速期和对数期加速期和对数期 )的微生物的微生物 . 3.延时曝气法延时曝气法 利用内源代谢阶段利用内源代谢阶段 (衰亡期衰亡期 )的微生物的微生物 .22图 5-5 活性污泥的生长曲线及其应用 活性污泥生长曲线四个时期； 常规活性污泥法； 生物吸附法； 高负荷活性污泥法； 分散曝气； 延时曝气 23进水进水对数期对数期衰亡期衰亡期平推流式活性污泥法平推流式活性污泥法静止期静止期 占优势占优势24四、微生物生长量的测定方法四、微生物生长量的测定方法(一一 )总数的测定总数的测定1、 计数器直接计数计数器直接计数2、 染色涂片计数染色涂片计数3、 比例计数法比例计数法4、 比浊测定细菌悬液浓度比浊测定细菌悬液浓度25(二二 ).活菌数的测定活菌数的测定(三三 )生长量测定生长量测定测细胞干重测定细胞含 N量来确定细菌数测定 DNA来计算细菌数测定某种酶类来计算细菌数 平板菌落计数平板菌落计数液体稀释培养计数液体稀释培养计数薄膜过滤计数薄膜过滤计数26任何生物除需要营养物质外，还需要合适的环境任何生物除需要营养物质外，还需要合适的环境因素（因素（ t、 pH、 O2、 Eh、渗透压、日光等），才能生、渗透压、日光等），才能生长良好。长良好。一、温度一、温度第二节第二节 微生物的生存因子微生物的生存因子温度是微生物最重要的生存条件之一。温度是微生物最重要的生存条件之一。当处于最佳范围时，每上升当处于最佳范围时，每上升 10 ，酶促反应速度提高，酶促反应速度提高 1 2倍。代谢速率倍。代谢速率和生长速率也提高，繁殖能力最强，微生物进行大量繁殖。和生长速率也提高，繁殖能力最强，微生物进行大量繁殖。27（一）各种微生物的适宜温度（一）各种微生物的适宜温度适宜温度适宜温度 微生物能正常生长发育的微生物能正常生长发育的温度范围。温度范围。最适温度最适温度 微生物生长速度达到最大微生物生长速度达到最大时的温度。时的温度。不同微生物对温度的要求不同。可将微不同微生物对温度的要求不同。可将微生物分为嗜冷菌、嗜中温菌、嗜热菌、嗜生物分为嗜冷菌、嗜中温菌、嗜热菌、嗜超热菌。超热菌。28v嗜冷菌：适宜范围 -530 ，最适温度 510 。v嗜中温菌：适宜范围 550 ，最适温度 2540 。v嗜热菌：适宜范围 3080 ，最适温度 5060 。v嗜超热菌：生长范围 55113 ，最适温度 70105废水生物处理的微生物几乎都是中温废水生物处理的微生物几乎都是中温性的性的29（二）温度对微