环境微生物学教学课件10微生物生长与代谢

1、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

2、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

3、) 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

4、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 + H2S CH2O（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,

5、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

6、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

7、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

8、：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,