水处理微生物学第二章-细菌的生理特征教材教学课件

第二章

细菌的生理特征第一节

细菌的营养一、细菌细胞的化学组成及生理功能(一)化学组成(二)五大营养物及其功能

1.水无机盐碳源氮源生长因子1.光能自养型：以光为能源，以CO2或碳酸盐为主要碳源合成有机物。CO2

+

H2O[CH2O]+O2(藻类、蓝藻)二、细菌的营养类型(以碳源和能源划分)光能叶绿素²2.化能自养型：利用化学能源，CO2为碳源合成有机物。²

如硝化细菌中的亚硝化细菌、硝化细菌²3.光能异养型:以光为能源，以有机物为碳源进行有机大分子合成。²

很少见，如红螺菌²4.化能异养型—绝大多数细菌的营养方式。以化学能(有机物氧化)为能源，依赖现成的有机物合成大分子有机物。第二节酶及其作用一、酶的概念由活细胞产生，均有催化作用的生物催化剂，其基本成分是蛋白质。二、酶的分类(1)根据促反应性质分类

a.水解酶如

淀粉+H2O

淀粉酶

糖蛋白质+H2O蛋白酶氨基酸b.氧化还原酶·如：葡萄糖的好氧分解中的某些酶c.转移酶催化分子间的基团转移，如谷丙转氨酶f.同分异构酶g.裂解酶

h.合成酶三、酶的作用特性作用特点只加速反应速度，而不改变反应平衡点；反应前后质量不变。高度专一性

(3)条件温和(4)对环境极为敏感

(5)高效性(6)活力的可调节性2.酶的活性和活性中心酶活力(性)：酶催化一定化学反应的能力。活性中心：酶蛋白质分子中与底物结合,并起催化作用的小部分氨基酸区域。结合部位：识别并结合底物分子活性中心催化部位：打开/形成化学键3.酶的作用机理诱导契合假说：底物酶当酶与底物接近时，酶蛋白受底物分子的诱导，其构象发生有利于底物结合的变化，并形成了酶-底物中间复合物(中间产物)，酶与底物在此基础上互补契合、进行反应。最终形成反应产物。E

+

S

→

ES

→

E

+

P中间产物产物四、影响酶活力(反应速度)的因素1.温度的影响酶的最适温度：发挥酶的最大催化效率时的温度。最适温度处2.pH值的影响最适pH值：发挥酶的最大催化效率时的pH值。最适pH处3.抑制剂的影响4、激活剂的影响可以激活酶活性的物质，称为激活剂。如某些金属离子。5.底物浓度的影响反应速度(V)一级反应底物浓度（S）混合级反应零级反应6.酶的初始浓度V=

k3

[E0][S]/

(Km+

[S]

)E0越大，则V越大，因此要设法提高E0。水处理中则要加大微生物的浓度。第三节

细菌的呼吸一、呼吸的本质呼吸是氧化和还原的统一过程，其中产生能量。一方失去电子和氢——供氢体一方得到电子和氢——受氢体好氧呼吸：O2作受氢体根据受氢体的不同将呼吸作用分厌氧呼吸：O2以外的物质作受氢体1.好氧呼吸A-H2A辅酶脱氢酶辅酶-H2H2O氧化酶O22.厌氧细菌A-H2A辅酶-H2辅酶脱氢酶受氢体受氢体(除O2

外二、细菌的呼吸类型1.好氧细菌的呼吸作用（生活必须有O2

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

O2分两步进行第一步：糖酵解

葡萄糖丙酮酸第二步：三羧酸循环

丙酮酸CO2+H2O糖酵解过程ATPADPATPADPNAD++PiNADH+H+1,3-二磷酸甘油酸ATPADPATPADP三羧酸循环草酰乙酸柠檬酸异柠檬酸琥珀酰辅酶A琥珀酸延胡索酸苹果酸乙酰辅酶A丙酮酸α-酮戊二酸H2SO4+能量（硫细菌）如：H2S+2O24NH3+9O234NO

-+6H2O+能量（硝化细菌）2.厌氧细菌的呼吸作用（生活必须无O2

存在，进行厌氧呼吸）3.兼性细菌的呼吸作用(有无O2均能生活)既能进行好氧呼吸又能进行厌氧呼吸6CO2+6H2O+能量2

C2H5OH+2CO2

+能如：酵母菌有O2条件下:C6H12O6+O2无O2条件下:C6H12O6量4.呼吸过程中的能量问题(1)ATP(三磷酸腺苷)——生物体能量的通用货币

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

的分子结

构2.形成机制ADP+Pi+能量I

底物水平磷酸化：直接利用底物反应释放的能量合成ATP的方式II

氧化磷酸化:ATP的合成和电子呼吸链相偶联的方式，即电子在传递过程中产生能量用于

ATP的合成。NADH+H+

3ATPFADH2————2ATP²

ATP合成酶ATP²电子传递链化还原电势变化由能变化电子传递与氧化磷酸化²ATP合成酶²膜内²膜外²电子传递链(2)能量的利用合成细胞物质运动、营养物质的吸收等

c.散热²三、细菌的呼吸类型在废水处理中的应用²

1.好氧生物处理法：有氧条件下，利用好氧和兼性微生物的好氧呼吸作用，将废水中的有机物分解。²

2.厌氧生物处理法：无氧条件下，利用厌氧和兼性微生物的厌氧呼吸作用，将废水中的有机物分解。²第四节

环境因素对细菌生长的影响·一、营养物（已讲）·二、氧(已讲)·三、温度1)最适温度：其他条件一定，细菌生长代谢旺盛，生长繁殖最快的温度条件。故要在最适温度下培养细菌·2)根据最适生长温度分类·

低温菌:10~20

0C中温菌:20-40

0C，绝大多数细菌属于此类，包括废水处理中的细菌。高温菌:50-60

0C3）高温灭菌原理：主要是高温使蛋白质变性，酶及细胞的组成均遭到破坏，造成细菌死亡。4）低温保藏菌种1）原理：低温下，细菌体内的酶活力受阻，代谢停止。温度越低，对菌种的保藏越有利。常采用

4

0C左右。四、pH最适pH下，细菌代谢旺盛，生长繁殖最快。五、氧化还原电位各种细菌的氧化还原电位（E）好氧细菌：E>0.1V厌氧细菌：E<+0.1V兼性细菌：E>+0.1V（好氧），E<+0.1V（厌氧）好氧处理法：E=+0.2~+0.6V厌氧处理法：E=-0.1~-0.2V六、干燥七、渗透压等渗：细菌的正常生活条件八、光线1、正面效应：光能营养性细菌，以光作为