水处理生物学第六章生理特性
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第六章 微生物的生理特性
第一节 微生物的营养 第二节 酶及其作用 第三节 微生物的代谢 第四节 环境因素对微生物生长的影响
编辑ppt
1
第一节 微生物的营养
营养：是指生物体从外部环境中摄取对其生命 活动必需的能量和物质，以满足正常生 长和繁殖需要的一种基本生理功能。
编辑ppt
2
一 、微生物细胞的化学组成及所需的营养物质
或积累代谢产物的营养基质。
2 培养基的配制原则
△ 根据不同需要配制不同的培养基
细菌：牛肉膏蛋白胨培养基
真菌：马铃薯糖培养基
放线菌：高氏一号培养基
编辑ppt
19
△ 理化条件适宜（pH值、渗透压、氧化还原电位等条件） △ 物美价廉 △ 营养协调（各营养物质的浓度及配比）
牛肉膏蛋白胨培养基（细菌） 牛肉膏 3g 蛋白胨 10g NaCl 5g 琼脂 18-20g 水 1000ml pH 7.0-7.2
无机物：化能自养型的能源 （不同于碳源）
辐射能 ：光能自养和光能异养型的能源
（光能营养型）
编辑ppt
7
4 生长因子
概念：某些微生物在生长过程中不能利用简单的碳、 氮源自身合成，同时又是正常代谢必需的有机物。
氨基酸类 嘌呤、嘧啶类 维生素类
生长因子自养型微生物 生长因子异养型微生物 生长因子过量合成型微生物
利用H2O或H2S中的H来还原CO2，合成有机物。
藻类和蓝细菌：
光能 C2O H2O叶绿 [C素 2H O]O2
光合细菌：
光能 C2O 2H 2S菌绿 [C2O H 素 ]H 2O 2S
编辑ppt
13
2 化能无机营养型（chemolithotroph)
又称化能自养型微生物。 氢细菌、硫化细菌、铁细菌、硝化细菌。分布在土
编辑ppt
11
二 、微生物的营养类型
根据微生物所需碳源和能源的不同，营养类型分四类：
自养型
光能无机营养型 化能无机营养型
异养型
光能有机营养型 化能有机营养型
编辑ppt
12
1 光能无机营养型(Photolithotroph)
又称光能自养型微生物。
藻类、蓝细菌、光合细菌（紫硫细菌、绿硫细菌）
❖ 碳源——以CO2 为唯一碳源 ❖ 能源——光
马铃薯糖培养基（真菌）
马铃薯 200g
葡萄糖或蔗糖 20g
琼脂
18-20g
水
1000ml
pH
自然
编辑ppt
化学能 (无机物 氧化)
氢细菌、硫 杆菌、亚硝 化单胞菌属、 硝化杆菌属、 甲烷杆菌属
化能有机 异养型
有机物
有 化学能 假单胞菌属、 机 (有机物 乳酸菌属、真 物 氧化) 菌、原生动物
编辑ppt
18
三、培养基
实验中，常利用培养基来培养各种微生物进行研究。
1 概念：人工配制的适合于不同微生物生长繁殖
又称光能异养型微生物。
❖碳源——有机物作为供氢体和碳源，
也可利用CO2作为碳源。
❖能源——光
该类菌能利用低分子有机物迅速增殖，利用此菌净 化高浓度的有机废水。如果和活性污泥法合用，净 化效率高。在废水处理中有重要的作用。
编辑ppt
15
红螺菌
CO2
＋
CH3 2
CH3
光能
CHOH光合色素[CH2O] +2CH3COCH3+H2O
壤、水域中，在自然界物质转化中作用重大。
❖碳源——以 C O2为唯一碳源。 ❖能源——无机物氧化产生能量。同时作为氢供体。
➢ 硝化细菌 2NH3 + 2O2
2HNO2 + 4H+ + ATP
CO2 + 4H+ 编辑ppt
[CH2O] + H2O
14
3 光能有机营养型（photorganotroph)
提供细胞碳素来源的营养物质。
有机碳源
糖类 蛋白质 脂肪 有机酸
无机碳源
CO2 CO32－
最适碳源 C-H-O型化合物
多数微生物最好的碳源：葡萄糖、果糖、麦芽糖、淀粉
生产中常见的碳源：玉米粉、麸皮、米糠、酒糟。
编辑ppt
5
2 氮源
提供细菌细胞氮素来源的营养物质。
有机氮源
蛋白质 蛋白胨 氨基酸
无机氮源
NH4Cl NH4NO3
异养微生物对氮源的利用顺序是： N·C·H ·O ·(X)>N ·H>N ·O>N
实验室常用氮源：牛肉膏、蛋白胨
生产上常用氮源：尿素、玉米浆
编辑ppt
6
3 能源
提供微生物生命活动最初能量来源的营养 物质和辐射能。
能源种类
化学物质
（化能营养型）
有机物：化能异养型的能源 （同碳源）
红螺菌在湖泊、池塘、淤泥中含有，在缺氧时能利 用有机酸、醇等有机物。同时该菌含有蛋白质65%， 和大量的氨基酸、抗生素。常用工业废水和农业废 弃物生产该菌，既保护了环境消除污染，又生产了 单细胞蛋白变废为宝。
编辑ppt
16
4 化能有机营养型(chemoorganotroph)
又称化能异养型微生物。 绝大多数细菌、放线菌和全部真菌、病毒。 如大肠杆菌，枯草杆菌，链霉菌，根霉，曲霉。
▪ 实验室常用：酵母膏、蛋白胨作为综合生长素 ▪ 硫辛酸、VC、VK是重要的生长因子。
编辑ppt
8
5 无机盐
构成微生物细胞的各种组分； 酶的组分及激活剂； 维持适宜的渗透压； 自养型细菌的能源。
大量元素（生长所需浓度在10－3～10－4 moL/L之间）：
C、H、O、N、P、S
微量元素（生长所需浓度在10－6～10－8 moL/L之间） ：
（一）化学组成
水
重量细 ）（胞
湿质
70~90%
无机盐 3～10% 干物质 10~30% 有机物 90 ～ 97%
碳水化合物 蛋白质 脂肪 DNA
细组 胞成
微 生 物
RNA等
编辑ppt
3
（二）营养物质
可被微生物吸收利用的物质。
1 碳源 2 氮源 3 能源 4 无机盐 5 生长因子 源
Mn、Co、Cu、Zn、Se
编辑ppt
9
6水
作用: ➢ 营养物质的溶剂，而后被吸收。
➢ 参与生物化学反应。
➢ 运输物质的载体。 ➢ 维持和调节机体的温度。
编辑ppt
10
微生物利用营养的说明
1. 不同微生物对每一种营养元素需要的 数量不同。并要求各营养元素有一定 的比例。
2. 细菌往往优先利用易被吸收的有机物 质。
❖ 碳源——有机物 ❖ 能源——有机物氧化获得。
编辑ppt
17
营养类型 电子供体 碳源 能源
举例
微
光能无机 自养型
H2、H2S、 S、或H2O
CO2
光能
着色细菌、蓝 细菌、藻类
生
光能有机
CO2及 有机物 有机 光能
红螺细菌
物
异养型
物
营 养 类 型
化能无机 自养型
H2、H2S、 Fe2+、
NH3、或 CO2 NO-2
第一节 微生物的营养 第二节 酶及其作用 第三节 微生物的代谢 第四节 环境因素对微生物生长的影响
编辑ppt
1
第一节 微生物的营养
营养：是指生物体从外部环境中摄取对其生命 活动必需的能量和物质，以满足正常生 长和繁殖需要的一种基本生理功能。
编辑ppt
2
一 、微生物细胞的化学组成及所需的营养物质
或积累代谢产物的营养基质。
2 培养基的配制原则
△ 根据不同需要配制不同的培养基
细菌：牛肉膏蛋白胨培养基
真菌：马铃薯糖培养基
放线菌：高氏一号培养基
编辑ppt
19
△ 理化条件适宜（pH值、渗透压、氧化还原电位等条件） △ 物美价廉 △ 营养协调（各营养物质的浓度及配比）
牛肉膏蛋白胨培养基（细菌） 牛肉膏 3g 蛋白胨 10g NaCl 5g 琼脂 18-20g 水 1000ml pH 7.0-7.2
无机物：化能自养型的能源 （不同于碳源）
辐射能 ：光能自养和光能异养型的能源
（光能营养型）
编辑ppt
7
4 生长因子
概念：某些微生物在生长过程中不能利用简单的碳、 氮源自身合成，同时又是正常代谢必需的有机物。
氨基酸类 嘌呤、嘧啶类 维生素类
生长因子自养型微生物 生长因子异养型微生物 生长因子过量合成型微生物
利用H2O或H2S中的H来还原CO2，合成有机物。
藻类和蓝细菌：
光能 C2O H2O叶绿 [C素 2H O]O2
光合细菌：
光能 C2O 2H 2S菌绿 [C2O H 素 ]H 2O 2S
编辑ppt
13
2 化能无机营养型（chemolithotroph)
又称化能自养型微生物。 氢细菌、硫化细菌、铁细菌、硝化细菌。分布在土
编辑ppt
11
二 、微生物的营养类型
根据微生物所需碳源和能源的不同，营养类型分四类：
自养型
光能无机营养型 化能无机营养型
异养型
光能有机营养型 化能有机营养型
编辑ppt
12
1 光能无机营养型(Photolithotroph)
又称光能自养型微生物。
藻类、蓝细菌、光合细菌（紫硫细菌、绿硫细菌）
❖ 碳源——以CO2 为唯一碳源 ❖ 能源——光
马铃薯糖培养基（真菌）
马铃薯 200g
葡萄糖或蔗糖 20g
琼脂
18-20g
水
1000ml
pH
自然
编辑ppt
化学能 (无机物 氧化)
氢细菌、硫 杆菌、亚硝 化单胞菌属、 硝化杆菌属、 甲烷杆菌属
化能有机 异养型
有机物
有 化学能 假单胞菌属、 机 (有机物 乳酸菌属、真 物 氧化) 菌、原生动物
编辑ppt
18
三、培养基
实验中，常利用培养基来培养各种微生物进行研究。
1 概念：人工配制的适合于不同微生物生长繁殖
又称光能异养型微生物。
❖碳源——有机物作为供氢体和碳源，
也可利用CO2作为碳源。
❖能源——光
该类菌能利用低分子有机物迅速增殖，利用此菌净 化高浓度的有机废水。如果和活性污泥法合用，净 化效率高。在废水处理中有重要的作用。
编辑ppt
15
红螺菌
CO2
＋
CH3 2
CH3
光能
CHOH光合色素[CH2O] +2CH3COCH3+H2O
壤、水域中，在自然界物质转化中作用重大。
❖碳源——以 C O2为唯一碳源。 ❖能源——无机物氧化产生能量。同时作为氢供体。
➢ 硝化细菌 2NH3 + 2O2
2HNO2 + 4H+ + ATP
CO2 + 4H+ 编辑ppt
[CH2O] + H2O
14
3 光能有机营养型（photorganotroph)
提供细胞碳素来源的营养物质。
有机碳源
糖类 蛋白质 脂肪 有机酸
无机碳源
CO2 CO32－
最适碳源 C-H-O型化合物
多数微生物最好的碳源：葡萄糖、果糖、麦芽糖、淀粉
生产中常见的碳源：玉米粉、麸皮、米糠、酒糟。
编辑ppt
5
2 氮源
提供细菌细胞氮素来源的营养物质。
有机氮源
蛋白质 蛋白胨 氨基酸
无机氮源
NH4Cl NH4NO3
异养微生物对氮源的利用顺序是： N·C·H ·O ·(X)>N ·H>N ·O>N
实验室常用氮源：牛肉膏、蛋白胨
生产上常用氮源：尿素、玉米浆
编辑ppt
6
3 能源
提供微生物生命活动最初能量来源的营养 物质和辐射能。
能源种类
化学物质
（化能营养型）
有机物：化能异养型的能源 （同碳源）
红螺菌在湖泊、池塘、淤泥中含有，在缺氧时能利 用有机酸、醇等有机物。同时该菌含有蛋白质65%， 和大量的氨基酸、抗生素。常用工业废水和农业废 弃物生产该菌，既保护了环境消除污染，又生产了 单细胞蛋白变废为宝。
编辑ppt
16
4 化能有机营养型(chemoorganotroph)
又称化能异养型微生物。 绝大多数细菌、放线菌和全部真菌、病毒。 如大肠杆菌，枯草杆菌，链霉菌，根霉，曲霉。
▪ 实验室常用：酵母膏、蛋白胨作为综合生长素 ▪ 硫辛酸、VC、VK是重要的生长因子。
编辑ppt
8
5 无机盐
构成微生物细胞的各种组分； 酶的组分及激活剂； 维持适宜的渗透压； 自养型细菌的能源。
大量元素（生长所需浓度在10－3～10－4 moL/L之间）：
C、H、O、N、P、S
微量元素（生长所需浓度在10－6～10－8 moL/L之间） ：
（一）化学组成
水
重量细 ）（胞
湿质
70~90%
无机盐 3～10% 干物质 10~30% 有机物 90 ～ 97%
碳水化合物 蛋白质 脂肪 DNA
细组 胞成
微 生 物
RNA等
编辑ppt
3
（二）营养物质
可被微生物吸收利用的物质。
1 碳源 2 氮源 3 能源 4 无机盐 5 生长因子 源
Mn、Co、Cu、Zn、Se
编辑ppt
9
6水
作用: ➢ 营养物质的溶剂，而后被吸收。
➢ 参与生物化学反应。
➢ 运输物质的载体。 ➢ 维持和调节机体的温度。
编辑ppt
10
微生物利用营养的说明
1. 不同微生物对每一种营养元素需要的 数量不同。并要求各营养元素有一定 的比例。
2. 细菌往往优先利用易被吸收的有机物 质。
❖ 碳源——有机物 ❖ 能源——有机物氧化获得。
编辑ppt
17
营养类型 电子供体 碳源 能源
举例
微
光能无机 自养型
H2、H2S、 S、或H2O
CO2
光能
着色细菌、蓝 细菌、藻类
生
光能有机
CO2及 有机物 有机 光能
红螺细菌
物
异养型
物
营 养 类 型
化能无机 自养型
H2、H2S、 Fe2+、
NH3、或 CO2 NO-2