环境微生物学教学课件10微生物生长与代谢

第三章微生物的生长与代谢,生理特性,生理生命活动机理（食、住）生命活动营养、呼吸、环境卫生营养物及其获取方式营养营养物质的代谢呼吸那些环境因素使细菌病、死？环境卫生,营养物的种类、用途及营养物的吸收方式水、盐、“粮食”异养自养；吸收方式四种如何代谢？不同代谢类型的细菌分类光能化能；好氧厌氧；寄生腐生！学会养细菌,食（营养、呼吸）,住（环境卫生环境因素对细菌的影响）,温度、电位、pH、渗透压、光线、毒物学会养好细菌（其他微生物与之类似）,第一节细菌的营养,提问：如何知道细菌所需的营养物种类呢？单因子或复合因子培养试验、由细胞化学组成进行推断。,一、细菌营养物组成及生理功能,传统上根据功能不同对营养物归类水、无机盐和碳源、氮源、能源、生长因子等。,（一）水提问：水对细菌有哪些作用？1)溶剂作用2)运输物质的载体3)参与生化反应(如脱水、加水反应),（二）无机盐,阴离子盐：磷酸盐、硫酸盐、氯化物、碳酸盐、碳酸氢盐。阳离子盐：氨、钾、钠、钙、镁、铁的盐P和S、Fe、Mg的需求量较大同时还需要锌、锰、钴、铝、铜、硼、钒、镍等微量元素。,许多微量元素是酶的组分，或是酶的激活剂。一般培养基中微量元素的质量浓度为0.1mg/L左右。过量的微量元素会引起微生物中毒。单独一种微量元素过量其毒性更大。,提问：无机盐的功能是什么？1)构成细胞组成；2)酶的辅基和激活剂；3)特殊细菌的能源；铁细菌、硫细菌分别以铁和硫为产能物质。4）维持一定的渗透压、氢离子浓度、氧化还原电位等。高浓度盐抑制微生物生长。,（三）碳源和能源,1）碳源,种类？有机物、无机碳水化合物随细菌不同，各有偏好细菌最喜好的碳源是？,供碳元素来源的物质细菌细胞中的碳素含量占干物质质量的50左右。细菌对碳素的需求量最大。碳源作用细胞的碳骨架、大多还是能源物质。,糖尤其是葡萄糖及其多糖,2）能源,细菌的能源种类化学能、光能,所有细菌细胞内能量传递体都是ATP营养型细菌分类根据碳源不同分为无机营养有机营养（或自养异养）,提问：哪些物质可以产生化学能？有机碳源特殊的无机物（如S、Fe)提问：什么样的细菌利用光能？含有光合色素,无机营养细菌（自养菌）,无机（自养）CO2、CO和CO32-提问：能否也利用有机物呢？,绝大多数能，“能吃苦也能享福”，优先利用；又根据能源不同又分为光能自养型细菌和化能自养型细菌。,（1）光能自养细菌（无氧有光）,只有紫硫细菌和绿硫细菌,紫硫、绿硫细菌代谢方式光照CO2+H2SCH2O（糖）+H2O+2S菌绿素（与叶绿素大同小异）,提问：在自然界的作用是什么呢？,早期无氧地球，清除H2S毒物,（H2S类似植物光合作用中的H2O）,较洁净的光照池塘无氧臭（H2S)区,紫硫细菌,湖中4m,硫化物,*这个深度紫硫细菌多?,（2）化能自养细菌（有氧）,提问：什么是化能自养菌？自养碳源CO3化能以？物质氧化产能S、H2S、H2、NH3、Fe,种类：硫细菌(硫化细菌和硫磺细菌)、（亚）硝化细菌及铁细菌、氢细菌。,提问：化能自养细菌能用于污水处理吗？为什么？,能，脱氨、脱硫；条件容易,有机营养细菌（异养菌）,有机（异养）以有机物为碳源提问：自养、异养菌哪种繁殖快？“吃砖头和吃粮食的区别”异养菌是有机污水处理的主角,根据能源的不同,（1）光能异养与化能异养,以有机物作为碳源和能源的的细菌。绝大多数的细菌都属于化能异养菌。,.化能异养菌,不受氧气限制，尤其适于高浓度有机废水（食品行业）的高效处理(*红螺菌用于污水处理现状如何?),.光能异养细菌（无氧有光）光能+色素有机物+CO2菌体CH2O小分子有机物碳源主要指红螺菌（有氧无光时可化能异养生存）,提问：在污水处理中的优势是什么？,问题：与水分离困难，光照问题,嗜盐红螺菌大量滋生时的红盐田,提问：人工投加光合细菌（PSB,红螺菌）有利于水产养殖，原因？,迅速转化毒物（水族排泄物被细菌分解后的氨、有机酸）为高蛋白的菌体，作为鱼的饲料，且不消耗氧；优势生长时能抑制水族病原菌的生长,异养菌中有腐生菌与寄生菌之分腐生分解腐烂的有机物生活寄生寄居在其他生物体内生活提问：致病细菌是属于什么类型？兼有，属于兼性寄生菌,肺结核杆菌痢疾志贺氏菌,以腐生为主兼营寄生的兼性寄生细菌，因而可以通过水源、食物传播，是水处理中需要监控和杀灭的对象。,各种营养型的比较,（四）氮源,氮源的作用：提供微生物合成蛋白质的原料提问：哪些物质可作为细菌的氮源？有机氮（氨基酸和蛋白质）、无机氮（N2、NH3、铵盐、硝酸盐）等。实验室中有机氮源蛋白胨,工业投加的细菌氮源？,尿素、粪便,（五）磷源和硫源,磷源比较单一，主要是无机磷酸盐或偏磷酸盐。,硫源从还原性的S2-化合物、元素硫一直到最高氧化态的S042-化合物，都可以作为硫源。通常不缺,工业污水常补加磷酸三钠等。,（六）生长因子,种类：嘌呤、嘧啶类、维生素类作用：？嘌呤和嘧啶参与合成核酸和辅酶；维生素，重要辅酶多数细菌不存在生长因子问题。只有少数细菌需要外界提供现成的生长因子，才能生长，如乳酸菌需要多种维生素，因此只能生活在这些物质供应充足的环境，如牛奶中、肠道。,必需，但不能自身合成的有机物,在实际应用中还应注意1.营养要求小范围可改变指细菌对碳源等的种类、数量一定程度上可驯化适应（酶的诱导、易变异）2.“营养要平衡”，存在一定比例搭配的现象主要是指碳氮磷的比例关系，通常称碳氮磷比。,（七）碳氮磷比“营养平衡”,根瘤菌要求碳氮比为11.5：1土壤中微生物混合群体要求碳氮比为25：1污(废)水生物处理中好氧微生物群体(活性污泥)要求为BOD5：N：P100：5：1,厌氧生物处理中的厌氧微生物群体要求BOD5：N：P350500：5：1,为了保证污(废)水(有机固体废物）生物处理要按碳氮磷比配给营养。,城市生活污水不存在营养不足的问题。但有的工业废水缺某种营养，当营养量不足时，应供给或补足。如酒精废水缺？；,洗涤剂废水？,N、P,缺N,P过剩,提问：如何知道所处理的废水中营养物供应是否比例平衡呢？先测、对比、试验验证,炼