细菌的生长和遗传变异.ppt

第三章第三章 细菌的生长和遗传变异细菌的生长和遗传变异第一节第一节细菌的生长和特性细菌的生长和特性11 细菌吸收营养物质以后，在酶的催化下进行各种新陈代射反应，如果同化作用大于异化作用，则细胞质的量不断增加，表现在细胞自身就是体积或重量的不断增加。这种现象叫生长。生长到一定阶段，细菌以二分裂的方式形成两个子细胞，这就是繁殖，其特征是细菌个体数增加。细菌的生长繁殖很快，适宜的环境下每隔2030 min分裂一次。细菌有没有年轻、年老之分？回答：有，但是细菌的所谓菌龄和人的老年、中年、幼年的概念不同。人是按出生之时算起，年纪越小越年轻，越大就越老。细菌则不然，细菌是以分裂法进行繁殖的，一般繁殖一代的时间，只要2030min，而且在一大群细菌中也无法区分每个细菌的年老年轻。因此细菌的所谓年龄是指一群细菌在一定的环境条件下生长而表现出来的待征。换句话说，描述细菌的生长往往用群体繁殖和生长所表现出来的待征来代表。一、细菌生长测定方法一、细菌生长测定方法(一一)直接测定直接测定1 1、显微镜直接计数法、显微镜直接计数法 显微镜直接计数法又称全数法。它又分显微镜直接计数法又称全数法。它又分成下述几种：成下述几种：(1)(1)涂片染色法涂片染色法 将已知体积的待测样品，均匀地涂布在载玻片将已知体积的待测样品，均匀地涂布在载玻片的已知面积内，经固定染色后计数菌数。一般藉助目测微尺的已知面积内，经固定染色后计数菌数。一般藉助目测微尺的直径标准来计算细菌的数量。的直径标准来计算细菌的数量。(2)(2)计数器测定法计数器测定法 采用特殊的细菌或血球计数器进行测定。操采用特殊的细菌或血球计数器进行测定。操作过程是取一定体积的待测细菌样品放于计数器的测定小室作过程是取一定体积的待测细菌样品放于计数器的测定小室与载玻片之间，由于测定小室的体积是已知的，因此根据得与载玻片之间，由于测定小室的体积是已知的，因此根据得到的计数值就可以计算出细菌含量。到的计数值就可以计算出细菌含量。(3)(3)比例计数法比例计数法 将待测样品溶液与等体积的血液混合，然后涂将待测样品溶液与等体积的血液混合，然后涂片，在显微镜下测定细菌与红血球数的比例，因血液中的红片，在显微镜下测定细菌与红血球数的比例，因血液中的红血球数已知血球数已知(男性男性400400500500万个万个mLmL，女性，女性350350450450万个万个mLmL)，由此可以测得细菌数量。，由此可以测得细菌数量。血血球球计计数数板板法法2 2、比浊计数法、比浊计数法 这是测定悬浮细胞的快速方法。其原理是细菌细胞是不透光的，光束通过悬浮液时会引起光的散射或吸收，降低透光度，在一定范围内透光度与溶液的混浊度即细胞浓度成正比，籍此可以测定细菌浓度。采用这种方法时，为了得到实际的细胞绝对含量，通常须将已知细胞浓度的样品按上述测定程序制成标准曲线，然后根据透光度或光密度值从标准曲线中直接查得细菌含量。（1）制标准曲线（）制标准曲线（OD600）（2 2）测菌液浊度，查图表得出细菌数量）测菌液浊度，查图表得出细菌数量）测菌液浊度，查图表得出细菌数量）测菌液浊度，查图表得出细菌数量浊度仪浊度仪或或721721分光光分光光度仪度仪(二二)间接计数法间接计数法 间接计数法又称活菌计数法。它是通过测定样品间接计数法又称活菌计数法。它是通过测定样品中活的细菌数量来间接地表示细菌的含量。因此，这中活的细菌数量来间接地表示细菌的含量。因此，这种方法不含死的细菌细胞，而且测定所需的时间也较种方法不含死的细菌细胞，而且测定所需的时间也较长。它分下述几种方法：长。它分下述几种方法：1 1、平板计数法、平板计数法 将待测细菌样品先作将待测细菌样品先作1010倍梯度稀释，然倍梯度稀释，然后取相应稀释度的样品涂布到平板中，或与未经融化后取相应稀释度的样品涂布到平板中，或与未经融化的固体培养基混合、摇匀，培养一定时间后观察并计的固体培养基混合、摇匀，培养一定时间后观察并计数生长的细菌数，最终根据细菌数和取样量计算出细数生长的细菌数，最终根据细菌数和取样量计算出细菌浓度。一般计数平板的细菌生长菌落数以菌浓度。一般计数平板的细菌生长菌落数以3030300300个为宜。菌落数太多，计数时费时费力；菌落数太少，个为宜。菌落数太多，计数时费时费力；菌落数太少，则计数结果误差太大。平板计数法是采用最广的一种则计数结果误差太大。平板计数法是采用最广的一种活菌计数法。活菌计数法。n n提问：提问：提问：提问：前述方法中计数的不都是活菌，如何分辨菌死活？前述方法中计数的不都是活菌，如何分辨菌死活？前述方法中计数的不都是活菌，如何分辨菌死活？前述方法中计数的不都是活菌，如何分辨菌死活？n n繁殖繁殖n n提问：提问：提问：提问：细菌繁殖的可见现象是什么？细菌繁殖的可见现象是什么？细菌繁殖的可见现象是什么？细菌繁殖的可见现象是什么？n n产生菌落产生菌落产生菌落产生菌落（固体培养基培养）固体培养基培养）固体培养基培养）固体培养基培养）、菌液混浊、菌液混浊、菌液混浊、菌液混浊（液体培养基培养）液体培养基培养）液体培养基培养）液体培养基培养）n n计数原理计数原理：一个一个细菌细菌细菌细菌可繁殖成可繁殖成可繁殖成可繁殖成一个一个菌落菌落菌落菌落或或或或一群细菌一群细菌一群细菌一群细菌.n n缺点：缺点：缺点：缺点：慢慢慢慢 n分分固体培养法和液体培养法固体培养法和液体培养法无菌水无菌水平板计数法平板计数法平板计数法平板计数法固体培养法固体培养法固体培养法固体培养法第一步：菌样巧妙稀释第一步：菌样巧妙稀释第一步：菌样巧妙稀释第一步：菌样巧妙稀释得到不同得到不同稀释度稀释度 （10-x）菌液菌液菌样被菌样被菌样被菌样被无菌水无菌水无菌水无菌水不同稀不同稀不同稀不同稀释倍率释倍率释倍率释倍率后后后后平板平板平板平板培养图培养图培养图培养图 10-2 10-3 10-4 10-5 各各各各取取取取1 1mlml，均均均均匀匀匀匀涂涂涂涂布布布布于于于于冷冷冷冷固固固固体体体体培培培培养养养养基基基基平平平平板板板板上上上上或或或或与与与与温温温温热热热热液液液液态态态态固固固固体体体体培培培培养养养养基基基基混合混合混合混合冷却。冷却。冷却。冷却。第三步：培养第三步：培养第三步：培养第三步：培养稀稀稀稀 释释释释 度度度度过过过过 低低低低，菌菌菌菌 落落落落 密密密密集集集集 无无无无 法法法法计数计数计数计数可可可可以以以以计计计计数数数数，但但但但数数数数量量量量过过过过多多多多，费费费费时时时时费力费力费力费力数量合数量合数量合数量合适，统适，统适，统适，统计计算，计计算，计计算，计计算，作为结作为结作为结作为结果果果果数数数数量量量量太太太太少少少少，误误误误 差差差差 因因因因 素素素素太太太太 大大大大，不不不不做计数做计数做计数做计数第二步：接种平板第二步：接种平板第二步：接种平板第二步：接种平板每一个细菌会生成一个每一个细菌会生成一个每一个细菌会生成一个每一个细菌会生成一个菌落菌落菌落菌落一般计数平板的细菌生长菌落数以一般计数平板的细菌生长菌落数以一般计数平板的细菌生长菌落数以一般计数平板的细菌生长菌落数以3030030300个为宜。个为宜。个为宜。个为宜。第四步第四步第四步第四步：计数计数计数计数细菌数量细菌数量=？细菌数量细菌数量=数出的菌落数数出的菌落数/稀释度稀释度例如：例如：10-5稀释度时菌落数为稀释度时菌落数为125个个细菌数量细菌数量=125/10-5=1.25107个个/mL 平板计数法是采用最广的一种活菌计数法平板计数法是采用最广的一种活菌计数法如国标法水中如国标法水中细菌总数细菌总数的测定的测定 。注意：注意：作空白，取平行样（作空白，取平行样（2 23 3组）均值，减小误差组）均值，减小误差平均2、液体计数法 液体计数法是根据统计学原理设计的一种方法。具体做法是；先将待测细菌样品作10倍梯度稀释，然后取相应稀释度的样品分别接钟到3管或5管组的数组液体培养基中，培养一定时间后观察各管及各组中细菌是否生长，记录结果，再查已专门处理好的最可能数(most probable number，MPN)表，得出细菌的最终含量。因此，这种方法又叫最可能数法或MPN法。稀释液体计数法n特点：特点：液体培养、统计学查表计数液体培养、统计学查表计数n又称又称MPN法法（或最可能数法）（或最可能数法）n nM Most ost P Probable robable N Numberumbern例如例如测定测定SRB（硫酸盐还原菌，硫酸盐还原菌，厌氧厌氧）的数量）的数量n提问：提问：能用稀释平板法计数吗？为什么？能用稀释平板法计数吗？为什么？n一一般般不不能能，厌厌氧氧菌菌暴暴露露在在空空气气中中不不能能生生长长（除除非非厌厌氧氧培培养箱）养箱）n对这类菌可以利用它们生长时产生的对这类菌可以利用它们生长时产生的硫化亚铁黑色特征硫化亚铁黑色特征进进行行深层隔氧液体培养深层隔氧液体培养，按，按MPNMPN法进行计数。法进行计数。3 3 2 010 -4 10-5 10-63 10-10-2 10-3 10-4 10-5（1 1）稀释）稀释）稀释）稀释（2 2）稀释接种样品）稀释接种样品）稀释接种样品）稀释接种样品在液体表面加一层无菌在液体表面加一层无菌液体石蜡隔绝氧气，液体石蜡隔绝氧气，恒温恒温37培养培养14天天记录变黑的试管情况记录变黑的试管情况（3 3）培养）培养）培养）培养1mlml+9mlml培培培培养养养养基基基基n n提问：提问：提问：提问：为什么有些试为什么有些试为什么有些试为什么有些试管变黑有些没有？管变黑有些没有？管变黑有些没有？管变黑有些没有？n n稀释程度、取样概率稀释程度、取样概率稀释程度、取样概率稀释程度、取样概率(4)统计查表计算统计查表计算n n根据根据根据根据不同稀释度变黑试管不同稀释度变黑试管不同稀释度变黑试管不同稀释度变黑试管n n统计出统计出数量指标数量指标n n三三三三位数及其中位数及其中位数及其中位数及其中最低稀释度最低稀释度最低稀释度最低稀释度n n（取（取（取（取变黑的管数最多变黑的管数最多变黑的管数最多变黑的管数最多、稀释度又最低稀释度又最低稀释度又最低稀释度又最低的的的的生长管生长管生长管生长管数数数数，为，为，为，为第一位第一位第一位第一位数字，数字，数字，数字，后面两个稀释度的后面两个稀释度的后面两个稀释度的后面两个稀释度的生长管生长管生长管生长管数数数数后两位数）后两位数）后两位数）后两位数）n n提问：提问：提问：提问：上例情况而言统计数量是几？上例情况而言统计数量是几？上例情况而言统计数量是几？上例情况而言统计数量是几？n n查表查表n n表表表表MPN表表表表320 10-4MPNMPN三管法测数统计表三管法测数统计表三管法测数统计表三管法测数统计表水中大肠菌群水中大肠菌群、铁细菌、硝化菌、亚硝化菌铁细菌、硝化菌、亚硝化菌也也用这种方法进行数量统计。用这种方法进行数量统计。个菌个菌个菌个菌/毫升毫升毫升毫升n n细菌最可能数细菌最可能数通过其他精确的计数法，确定通过其他精确的计数法，确定的各种的各种数量指标数量指标时时细菌数量的最可能值细菌数量的最可能值上面例子中数量指标上面例子中数量指标上面例子中数量指标上面例子中数量指标“320320”对应的细菌最可能数为对应的细菌最可能数为对应的细菌最可能数为对应的细菌最可能数为9.59.5个菌个菌个菌个菌/毫升毫升毫升毫升，最低稀释度为最低稀释度为最低稀释度为最低稀释度为1010-4-4，折算出样品中菌浓度为折算出样品中菌浓度为折算出样品中菌浓度为折算出样品中菌浓度为？个菌个菌个菌个菌/毫升。毫升。毫升。毫升。3 3、薄膜计数法、薄膜计数法 对于某些细菌含量较低的测定样品(如空气或饮用水)，可采用薄膜计数法。将待测样品通过带有许多小孔但又不让细菌流出的微孔滤膜，藉助膜的作用将细菌截留和浓缩，再将膜放于固体培养基表面培养，然后类似于板计数那样计算结果。这种方法的要求是样品中不得含有过多的悬浮性固体或小颗粒。原理：原理：膜抽滤膜抽滤（细菌浓缩）（细菌浓缩）+膜平板培养膜平板培养+计计数数（1 1）抽滤）抽滤）抽滤）抽滤（滤器及膜事先灭菌）（滤器及膜事先灭菌）（滤器及膜事先灭菌）（滤器及膜事先灭菌）薄膜计数法薄膜计数法 （2 2）滤膜培养）滤膜培养）滤膜培养）滤膜培养膜有菌面冲上膜有菌面冲上膜有菌面冲上膜有菌面冲上薄膜薄膜薄膜薄膜微孔滤膜微孔滤膜微孔滤膜微孔滤膜（0.45um0.45um）要求：要求：要求：要求：样品洁净样品洁净如空气如空气如空气如空气或饮用水或饮用水或饮用水或饮用水。？堵孔、菌太多难以分散堵孔、菌太多难以分散堵孔、菌太多难以分散堵孔、菌太多难以分散n n（3）统计计数）统计计数n n提提提提问问问问：假假假假如如如如 测测测测出出出出2 2 2 250505050个个个个菌菌菌菌落落落落，抽抽抽抽滤滤滤滤了了了了50505050mlmlmlml自自自自来来来来水水水水，自来水中菌浓度是多少呢？自来水中菌浓度是多少呢？自来水中菌浓度是多少呢？自来水中菌浓度是多少呢？n n2505025050ml=5ml=5个个个个/mlml自来水自来水自来水自来水n n样品中的细菌数量样品中的细菌数量样品中的细菌数量样品中的细菌数量=菌落数菌落数菌落数菌落数 抽滤样品的体积数抽滤样品的体积数抽滤样品的体积数抽滤样品的体积数n n提问：提问：提问：提问：如何用活菌计数法测定较脏的水样？如何用活菌计数法测定较脏的水样？如何用活菌计数法测定较脏的水样？如何用活菌计数法测定较脏的水样？n n减少滤液体积、无菌水稀释减少滤液体积、无菌水稀释减少滤液体积、无菌水稀释减少滤液体积、无菌水稀释(三)重量法 细菌细胞尽管很微小，但是仍然具有一定的体积和重量，因此藉助群体生长后的细胞重量，可以采用测定重量的方法直接来表示细菌生长的多少或快慢。1、测定细胞干重 2、细胞含氮量 3、DNA含量 已知已知已知已知单个细菌的平均重量单个细菌的平均重量单个细菌的平均重量单个细菌的平均重量 除法计算除法计算除法计算除法计算细菌的细菌的细菌的细菌的湿湿湿湿重量重量重量重量1010-15-151010-11-11g/g/个细胞个细胞个细胞个细胞干重约为干重约为干重约为干重约为湿重的湿重的湿重的湿重的10102020。1.1.干重法干重法干重法干重法方法：方法：含菌水样在含菌水样在含菌水样在含菌水样在105105110110下进行干燥恒重下进行干燥恒重下进行干燥恒重下进行干燥恒重（本质测水本质测水本质测水本质测水中悬浮物重量中悬浮物重量中悬浮物重量中悬浮物重量MLSSMLSS或或或或MLVSSMLVSS）。提问：已知什么条件通过测定细菌群体提问：已知什么条件通过测定细菌群体 重量知道其数量？重量知道其数量？n n悬浮物无机物悬浮物无机物悬浮物无机物悬浮物无机物+有机物（包括细菌）有机物（包括细菌）有机物（包括细菌）有机物（包括细菌）n n提提提提问问问问：如如如如何何何何确确确确定定定定悬悬悬悬浮浮浮浮物物物物中中中中有有有有机机机机物物物物与与与与无无无无机机机机物物物物的的的的量量量量？n n高温高温高温高温(550(550)灼烧灼烧灼烧灼烧n n无机物化学性质稳定，高温下不会分解无机物化学性质稳定，高温下不会分解无机物化学性质稳定，高温下不会分解无机物化学性质稳定，高温下不会分解n n提提提提问问问问：什什什什么么么么情情情情况况况况下下下下可可可可以以以以直直直直接接接接用用用用悬悬悬悬浮浮浮浮物物物物的的的的重重重重量量量量表表表表示细菌的重量？示细菌的重量？示细菌的重量？示细菌的重量？n n悬浮物中绝大多数是细菌。（1）悬浮物中绝大多数为细菌时）悬浮物中绝大多数为细菌时n n细胞数目细胞数目细胞数目细胞数目=MLSSMLSS个体细菌的平均干重量个体细菌的平均干重量个体细菌的平均干重量个体细菌的平均干重量离心沉淀离心沉淀 滤膜过滤滤膜过滤计算计算105110下进行干燥下进行干燥恒重恒重恒重恒重称重称重或或或或MLSSMLSS悬浮物悬浮物悬浮物悬浮物（2）除细菌外还有大量无机悬浮物时）除细菌外还有大量无机悬浮物时n n WW无无无无n nMLMLV VSSSS挥发性悬浮物挥发性悬浮物挥发性悬浮物挥发性悬浮物MLSSMLSS WW无无 =细菌群体的干重量细菌群体的干重量细菌群体的干重量细菌群体的干重量n n细胞数目细胞数目细胞数目细胞数目=MLMLV VSSSS 个体细菌的平均干重量个体细菌的平均干重量个体细菌的平均干重量个体细菌的平均干重量550下灼烧下灼烧2h称重称重105110下进下进行干燥恒重行干燥恒重称重称重MLSS（3）有大量）有大量非细菌有机悬浮物非细菌有机悬浮物时时n n提问：提问：如何测定呢？如何测定呢？n n不能用重量法，应改用其他方法。不能用重量法，应改用其他方法。不能用重量法，应改用其他方法。不能用重量法，应改用其他方法。n总总体体来来说说重重量量法法方方法法误误差差较较大大，一般只作为菌数粗略估算一般只作为菌数粗略估算n如如活活性性污污泥泥测测定定（以以重重量量MLSS、MLVSS间接表示细菌数量间接表示细菌数量）2.细胞含细胞含N量法量法n n大大大大多多多多数数数数生生生生物物物物包包包包括括括括细细细细菌菌菌菌，细细细细胞胞胞胞内内内内的的的的蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质氮氮氮氮含含含含量量量量比比比比较较较较稳稳稳稳定定定定，一一一一般般般般为为为为蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质干干干干重重重重15151616，平平平平均均均均为为为为1616。n n还还需需要要测测定定哪哪些些条条件件可可以以由由以以上上比比例例确确定定菌菌样样中中细细菌菌浓浓度度？如如何何试试验验操操作作及及计计算算呢？呢？3.DNA含量法含量法n n同种细菌的同种细菌的同种细菌的同种细菌的DNADNA含量一致含量一致含量一致含量一致,可通过测定可通过测定可通过测定可通过测定DNADNA的含量的含量的含量的含量来表示细菌的生长量来表示细菌的生长量来表示细菌的生长量来表示细菌的生长量n n少量纯细菌培养时少量纯细菌培养时少量纯细菌培养时少量纯细菌培养时细菌数量的测定细菌数量的测定细菌数量的测定细菌数量的测定。n n精确性非常高，精确性非常高，精确性非常高，精确性非常高，对对对对样品纯度以及仪器样品纯度以及仪器样品纯度以及仪器样品纯度以及仪器和人员的要求较高，和人员的要求较高，和人员的要求较高，和人员的要求较高，n总污染物总污染物影响酶促反应的方程表达式影响酶促反应的方程表达式影响酶促反应的方程表达式影响酶促反应的方程表达式n nv总污染物微生物利用速度；总污染物微生物利用速度；V V（KXKXKXKX)最大速度；最大速度；XX微生物浓度微生物浓度 K Ks s饱和常数饱和常数Ks劳伦斯方程劳伦斯方程忽略忽略KXKX (四四)其它生理生化其它生理生化指标指标法法提问提问：v指什么？指什么？COD降解降解vO2消耗消耗v产物产生产物产生v？求作试验！n n提提提提问问问问：当当当当你你你你需需需需要要要要测测测测定定定定某某某某水水水水样样样样中中中中细细细细菌菌菌菌数数数数量量量量时时时时，你你你你该该该该如何选择方法？如何选择方法？如何选择方法？如何选择方法？视要求、水样菌量、测试条件等等灵活选取视要求、水样菌量、测试条件等等灵活选取视要求、水样菌量、测试条件等等灵活选取视要求、水样菌量、测试条件等等灵活选取“生、老、病、死生、老、病、死”（根根根根据据据据投投投投食食食食方方方方式式式式）分分间间歇歇式式培培养养（分分分分批批批批培培培培养养养养）、连连续续式培养式培养两种情况两种情况1、间歇培养和生长曲线间歇培养和生长曲线 提问：提问：提问：提问：如何人工进行细菌间歇培养？如何人工进行细菌间歇培养？如何人工进行细菌间歇培养？如何人工进行细菌间歇培养？只只只只有有有有开开开开始始始始时时时时的的的的一一一一次次次次性性性性投投投投料料料料和和和和接接接接种种种种细细细细菌菌菌菌（其其其其余余余余时时时时间间间间细细细细菌菌菌菌根根根根据环境变化自行生灭）据环境变化自行生灭）据环境变化自行生灭）据环境变化自行生灭）二、细菌的生长特性二、细菌的生长特性（“坐吃山空型坐吃山空型”）应用应用：生理特性研究、生物发酵和生物治污生理特性研究、生物发酵和生物治污生理特性研究、生物发酵和生物治污生理特性研究、生物发酵和生物治污（1）按细菌重量绘制的生长曲线按细菌重量绘制的生长曲线 曲线曲线：群体重量群体重量群体重量群体重量W(mgW(mg/l l)时间时间时间时间t t 细菌细菌内源呼吸内源呼吸生长率生长率上上升升阶段阶段 及细菌大量及细菌大量死亡死亡阶段阶段 mg/L活活细细菌菌重重量量t0 时间时间曲线曲线tt点切线斜率值点切线斜率值=?tt重量增长速率重量增长速率 t t 生长率生长率下下降降阶段阶段如以活细菌个数或细菌重量为纵坐标，培养时间如以活细菌个数或细菌重量为纵坐标，培养时间为横坐标，即可画得一曲线，此曲线称为细菌的为横坐标，即可画得一曲线，此曲线称为细菌的生长曲线。生长曲线。生长速率上升阶段生长速率上升阶段生长速率上升阶段生长速率上升阶段n n提问：提问：提问：提问：为什么培养初期细菌群体重量增长速率随时间不为什么培养初期细菌群体重量增长速率随时间不为什么培养初期细菌群体重量增长速率随时间不为什么培养初期细菌群体重量增长速率随时间不断增大？断增大？断增大？断增大？n nA.A.营养物丰富营养物丰富营养物丰富营养物丰富，细菌增殖；，细菌增殖；，细菌增殖；，细菌增殖；B.B.细菌在细胞内以糖原、油细菌在细胞内以糖原、油细菌在细胞内以糖原、油细菌在细胞内以糖原、油滴等形式滴等形式滴等形式滴等形式储存营养物储存营养物储存营养物储存营养物，细菌，细菌，细菌，细菌个体重量增大个体重量增大个体重量增大个体重量增大增长率增长率 生生上升阶段上升阶段 mg/mL0 时间时间t活活细细胞胞重重量量 生长速率下降阶段生长速率下降阶段n n提问：提问：提问：提问：为什么生长速率为什么生长速率为什么生长速率为什么生长速率较前较前较前较前下降了？下降了？下降了？下降了？生长率生长率下下 降降阶段阶段 mg/mL0 时间时间t活活细细胞胞重重量量n n营养物浓度（好氧细菌还包括氧气）下降营养物浓度（好氧细菌还包括氧气）下降营养物浓度（好氧细菌还包括氧气）下降营养物浓度（好氧细菌还包括氧气）下降n n 这些限制性因素还不这些限制性因素还不这些限制性因素还不这些限制性因素还不是十分严重，细菌的代是十分严重，细菌的代是十分严重，细菌的代是十分严重，细菌的代谢速度变慢，没有停止谢速度变慢，没有停止谢速度变慢，没有停止谢速度变慢，没有停止n n代谢产物积累代谢产物积累代谢产物积累代谢产物积累对细菌的某些酶产生抑制对细菌的某些酶产生抑制对细菌的某些酶产生抑制对细菌的某些酶产生抑制 内源呼吸及死亡阶段内源呼吸及死亡阶段n n内源呼吸内源呼吸内源呼吸内源呼吸+毒物浓度更高毒物浓度更高毒物浓度更高毒物浓度更高n n （个体）（个体）（个体）（个体）瘦瘦瘦瘦死死死死n n （群体）（群体）（群体）（群体）死亡率大于出生率死亡率大于出生率死亡率大于出生率死亡率大于出生率n n从曲线上反映为活细菌重量的进一步持续下降。从曲线上反映为活细菌重量的进一步持续下降。从曲线上反映为活细菌重量的进一步持续下降。从曲线上反映为活细菌重量的进一步持续下降。n n提问：提问：提问：提问：此时细菌的出生率是否为零呢？为什么？此时细菌的出生率是否为零呢？为什么？此时细菌的出生率是否为零呢？为什么？此时细菌的出生率是否为零呢？为什么？n n不是，利用死亡细菌的残体营养不是，利用死亡细菌的残体营养不是，利用死亡细菌的残体营养不是，利用死亡细菌的残体营养(“(“化做红泥更护花或人吃人化做红泥更护花或人吃人化做红泥更护花或人吃人化做红泥更护花或人吃人”)”)n n各种生物具有类似的规律各种生物具有类似的规律各种生物具有类似的规律各种生物具有类似的规律n n实验室通常采用细菌的实验室通常采用细菌的实验室通常采用细菌的实验室通常采用细菌的数量变化绘制生长曲线数量变化绘制生长曲线数量变化绘制生长曲线数量变化绘制生长曲线，虽然两种曲，虽然两种曲，虽然两种曲，虽然两种曲线在本质上是相同的，但数量曲线也有它自身的特点和用途线在本质上是相同的，但数量曲线也有它自身的特点和用途线在本质上是相同的，但数量曲线也有它自身的特点和用途线在本质上是相同的，但数量曲线也有它自身的特点和用途。（2）按细菌数目的对数绘制的生长曲线图生生 长长 速速 率率 稳定期稳定期 衰衰老老期期 细细菌菌数数目目的的对对数数值值 0时间时间t t细菌的数量很大，都是细菌的数量很大，都是细菌的数量很大，都是细菌的数量很大，都是1010的的的的n n次方次方次方次方，取对数作图时方便，取对数作图时方便，取对数作图时方便，取对数作图时方便，010010代表代表代表代表1 110101010总菌数总菌数总菌数总菌数活菌数活菌数活菌数活菌数 缓缓 慢慢 期期对对数数期期0 0+_ _缓慢期缓慢期“万事开头难万事开头难万事开头难万事开头难”n n特征：特征：特征：特征：细细菌菌 缓缓数数 慢慢目目 期期的的 对对 数数 值值0时间时间t提问：提问：提问：提问：为什么会出现迟缓为什么会出现迟缓为什么会出现迟缓为什么会出现迟缓期呢？期呢？期呢？期呢？n n细胞不分裂（不生长），但细胞变大，细胞内细胞不分裂（不生长），但细胞变大，细胞内细胞不分裂（不生长），但细胞变大，细胞内细胞不分裂（不生长），但细胞变大，细胞内RNARNA含量增含量增含量增含量增高，原生质呈碱性，合成代谢活跃，易合成新的诱导酶，高，原生质呈碱性，合成代谢活跃，易合成新的诱导酶，高，原生质呈碱性，合成代谢活跃，易合成新的诱导酶，高，原生质呈碱性，合成代谢活跃，易合成新的诱导酶，对外界环境变化敏感。接种物中死细胞较多或培养基不丰对外界环境变化敏感。接种物中死细胞较多或培养基不丰对外界环境变化敏感。接种物中死细胞较多或培养基不丰对外界环境变化敏感。接种物中死细胞较多或培养基不丰富时延滞期较长。富时延滞期较长。富时延滞期较长。富时延滞期较长。个体体积、重量增高个体体积、重量增高个体体积、重量增高个体体积、重量增高.不立即进行细胞分不立即进行细胞分不立即进行细胞分不立即进行细胞分裂、增殖，裂、增殖，裂、增殖，裂、增殖，数量不变甚至减少数量不变甚至减少适应环境（适应环境（合成相应的酶合成相应的酶），营养储备（，营养储备（用于复制合用于复制合成成）n n提问：提问：提问：提问：根据上述原因选择接种何种状态的细菌根据上述原因选择接种何种状态的细菌根据上述原因选择接种何种状态的细菌根据上述原因选择接种何种状态的细菌迟缓期会较长？迟缓期会较长？迟缓期会较长？迟缓期会较长？n n对数期的细菌、稳定期或衰亡期、受损细胞、对数期的细菌、稳定期或衰亡期、受损细胞、对数期的细菌、稳定期或衰亡期、受损细胞、对数期的细菌、稳定期或衰亡期、受损细胞、富集培养基的细菌富集培养基的细菌富集培养基的细菌富集培养基的细菌n n后三种后三种后三种后三种稳定期细胞稳定期细胞稳定期细胞稳定期细胞基基基基本耗尽了各种本耗尽了各种本耗尽了各种本耗尽了各种辅酶或其他细辅酶或其他细辅酶或其他细辅酶或其他细胞成分胞成分胞成分胞成分受损细受损细受损细受损细胞胞胞胞养伤养伤养伤养伤修复修复修复修复富集培养基细富集培养基细富集培养基细富集培养基细菌需要菌需要菌需要菌需要合成合成合成合成“自力更生自力更生自力更生自力更生”酶酶酶酶菌种本身的菌种本身的菌种本身的菌种本身的遗传特性（如遗传特性（如遗传特性（如遗传特性（如转基因高效菌转基因高效菌转基因高效菌转基因高效菌）和接种）和接种）和接种）和接种数量数量数量数量也会影响迟缓期的长短。也会影响迟缓期的长短。也会影响迟缓期的长短。也会影响迟缓期的长短。A在实际工作中如接种菌种以启动在实际工作中如接种菌种以启动新的水处理设施，投加新鲜污泥新的水处理设施，投加新鲜污泥时，接种的细菌不习惯于新环境，时，接种的细菌不习惯于新环境，会出现或长或短的迟缓期，会出现或长或短的迟缓期，迟缓迟缓期的出现会增加操作时间，降低期的出现会增加操作时间，降低工作效率工作效率采用处于采用处于高效菌群对数期高效菌群对数期的菌种的菌种、增大接种增大接种量量、尽量保持尽量保持接种前后所处的培养介质和条件接种前后所处的培养介质和条件一致一致等方法来缩短或消除迟缓期等方法来缩短或消除迟缓期提问：提问：我们可以通过哪些手段缩短迟缓期呢？我们可以通过哪些手段缩短迟缓期呢？我们可以通过哪些手段缩短迟缓期呢？我们可以通过哪些手段缩短迟缓期呢？对数期对数期（青年）（青年）（青年）（青年）n所有细菌均繁殖所有细菌均繁殖故称故称对数期对数期。（相当于重量法细菌曲。（相当于重量法细菌曲线的线的增长率上升阶段增长率上升阶段）n细菌数目细菌数目X X增长率倍率增长率倍率的的对数对数与时间成正比。与时间成正比。特点特点n n平均代时平均代时平均代时平均代时（繁殖一代的时间）（繁殖一代的时间）（繁殖一代的时间）（繁殖一代的时间）最短最短n n提问：提问：提问：提问：细菌的代时与哪些因素有关？细菌的代时与哪些因素有关？细细菌菌 数数 目目 的的 对对 对对 数数 数数 期期值值0时间时间t 如大肠杆菌在如大肠杆菌在20时其代时其代时是时是35条件下的条件下的2倍；倍；伤寒杆菌在含伤寒杆菌在含0.125的蛋的蛋白胨培养基中的代时为白胨培养基中的代时为800min，而在含而在含1.0时仅为时仅为40min。四个时期n n繁殖速度最快繁殖速度最快繁殖速度最快繁殖速度最快n n 种类遗传种类遗传种类遗传种类遗传、个体健康情况、个体健康情况、个体健康情况、个体健康情况(营养、环境条件营养、环境条件营养、环境条件营养、环境条件)n n提提提提问问问问：哪哪哪哪个个个个时时时时期期期期（迟迟迟迟缓缓缓缓期期期期、对对对对数数数数期期期期、稳稳稳稳定定定定期期期期、衰衰衰衰亡期）亡期）亡期）亡期）代时最具有种属代表性？为什么？代时最具有种属代表性？为什么？代时最具有种属代表性？为什么？代时最具有种属代表性？为什么？n n最短值最短值最短值最短值无限长（休眠）无限长（休眠）无限长（休眠）无限长（休眠）n n对数期对数期对数期对数期代时代时代时代时最短值最短值最短值最短值n细细菌菌代代时时通通常常指指最最适适条条件件下下的的对对数期代时数期代时 稳定稳定期期（中年）（中年）（中年）（中年）n n出生率死亡率出生率死亡率细细菌菌 缓缓数数 慢慢目目 期期的的 对对 稳定期稳定期对对 数数 衰老期衰老期数数 期期值值0 t 时间时间n n死亡死亡死亡死亡原因原因原因原因n n营营营营养养养养短短短短缺缺缺缺、代代代代谢谢谢谢毒毒毒毒物物物物增增增增多多多多n n（相相相相当当当当于于于于重重重重量量量量变变变变化化化化曲曲曲曲线线线线中中中中的增长率下降阶段的增长率下降阶段的增长率下降阶段的增长率下降阶段）新繁殖的细胞与死亡细胞数目相等，菌体产量达到最高，新繁殖的细胞与死亡细胞数目相等，菌体产量达到最高，细胞开始储藏糖原、脂肪等储藏物，产芽孢的开始形成芽细胞开始储藏糖原、脂肪等储藏物，产芽孢的开始形成芽孢，开始合成次生代谢产物。可能由于营养物的消耗或抑孢，开始合成次生代谢产物。可能由于营养物的消耗或抑制生长的代谢产物积累，细胞停止增殖，但仍存活。制生长的代谢产物积累，细胞停止增殖，但仍存活。死亡期死亡期（老年）（老年）（老年）（老年）n n死亡率出生率死亡率出生率死亡率出生率死亡率出生率（相当于重量法的内源呼吸阶段）（相当于重量法的内源呼吸阶段）（相当于重量法的内源呼吸阶段）（相当于重量法的内源呼吸阶段）n n提问：提问：提问：提问：如何给细菌延年益寿呢？如何给细菌延年益寿呢？如何给细菌延年益寿呢？如何给细菌延年益寿呢？n n补营养补营养补营养补营养、环保环保环保环保（去除环境毒物）（去除环境毒物）（去除环境毒物）（去除环境毒物）人人类类群群体体有有类类似似规规律律吗吗？n n如果把地球看作是封闭的间歇式培养基，人类看作如果把地球看作是封闭的间歇式培养基，人类看作如果把地球看作是封闭的间歇式培养基，人类看作如果把地球看作是封闭的间歇式培养基，人类看作是细菌，人口若不加控制，必将经历由于资源枯竭，是细菌，人口若不加控制，必将经历由于资源枯竭，是细菌，人口若不加控制，必将经历由于资源枯竭，是细菌，人口若不加控制，必将经历由于资源枯竭，污染物遍地而引发的大灭绝污染物遍地而引发的大灭绝污染物遍地而引发的大灭绝污染物遍地而引发的大灭绝。n n自救自救节约、节育节约、节育防止防止防止防止“营养物消耗过快营养物消耗过快营养物消耗过快营养物消耗过快”，环保环保防止防止防止防止“有害代谢物毒性抑制有害代谢物毒性抑制有害代谢物毒性抑制有害代谢物毒性抑制”。细菌的生长曲线和废水生物处理的关系细菌的生长曲线和废水生物处理的关系2、连续培养 连续培养与间歇培养不同，它的特点是一方面连续进料，另一方面又连续出料的培养方式。它又分为两种：恒浊连续培养和恒化连续培养。(1)恒浊连续培养 培养基提供足够量的营养元素，细菌保持最大速率生长。通过控制进料流速使装置内细菌浊度保持一定，保持理论上的对数生长期，可获得大量菌体或与菌体代谢相平衡的代谢产物。这种方式往往用于细菌的生理生化研究。恒浊连续培养恒浊连续培养n n恒浊恒浊恒浊恒浊培养基浊度培养基浊度培养基浊度培养基浊度恒定（恒定（恒定（恒定（实质是细菌数实质是细菌数实质是细菌数实质是细菌数量恒定量恒定量恒定量恒定）新鲜培养基新鲜培养基光电池光电池光源光源流速控制阀流速控制阀出出出出水水水水n n很少很少很少很少应用应用应用应用 反反反反馈馈馈馈控控控控制制制制(2)恒化连续培养 这种方式与水处理装置的运行方式比较相似。固定恒定的进料流速，又以同样的速率排出，进水组分及反应器中营养物浓度基本不变。这种方式往往有一种限制性营养生长因子控制生长。恒化连续培养恒化连续培养n n恒化恒化恒化恒化？新鲜培养基新鲜培养基流速控制阀流速控制阀出出出出水水水水n n应用：应用：应用：应用：环境工程、生物环境工程、生物环境工程、生物环境工程、生物工程、实验室研究（工程、实验室研究（工程、实验室研究（工程、实验室研究（细细细细菌生理特性研究、细菌菌生理特性研究、细菌菌生理特性研究、细菌菌生理特性研究、细菌的快速筛选等的快速筛选等的快速筛选等的快速筛选等）。）。）。）。流速恒定流速恒定流速恒定流速恒定进料营养物总量进料营养物总量进料营养物总量进料营养物总量 目前目前目前目前,污水连续生物处理法均污水连续生物处理法均污水连续生物处理法均污水连续生物处理法均类似类似类似类似于于于于恒化连续恒化连续恒化连续恒化连续培养培养培养培养；（流速不完全恒定）；（流速不完全恒定）；（流速不完全恒定）；（流速不完全恒定）污污(废废)水连续处理中的细菌生长状态水连续处理中的细菌生长状态n不同的生物反应器不同的生物反应器，细细菌菌的的生生长状态可能不同！长状态可能不同！n 乃至同一乃至同一 反应器内反应器内不同位置处不同位置处连续生物处理中的细菌状态表连续生物处理中的细菌状态表 细菌的生细菌的生长阶段长阶段应用举例应用举例特点特点迟缓期迟缓期无无连续化稳定操作中没有这一阶段连续化稳定操作中没有这一阶段对数生长期对数生长期高负荷活性污高负荷活性污泥法泥法(大部分区域大部分区域)稳定期稳定期生物膜法生物膜法常规活性污泥法常规活性污泥法(大部分区域大部分区域)生长繁殖快，代谢活力强，能大量生长繁殖快，代谢活力强，能大量去除废水中有机物。去除废水中有机物。（缺点是细菌缺点是细菌表面的表面的粘液层和荚膜尚未形成粘液层和荚膜尚未形成，运，运动很活跃，不易自行凝聚成菌胶动很活跃，不易自行凝聚成菌胶团，团，沉淀性能差沉淀性能差，