第一章-微生物基础.ppt

Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Company Logo,*,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Company Logo,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,LOGO,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,*,Company Logo,*,教学安排,1,学生分组安排：,学生自由组合分成,4,组，每组一个小组长,抓阄选专题，准备,ppt,自行安排人讲,ppt,（一人一节课）,2,ppt,要求,小组准备，分工合作,详略得当，简洁清晰,图文并茂，生动有趣,尽量新颖，勿炒剩饭,3,一、,微生物,(,Microorganism;microbe,),定义,一切肉眼看不到或看不清楚的微小生物的总称。它们是一些个体微小，构造简单的低等生物。,一般来说，直径,1mm,（,0.1mm),的生物都是微生物，属于微生物学研究的范畴。,6,二、微生物种类,1.,非细胞形态,的微生物,病毒（植物病毒、动物病毒、细菌病毒等）、类病毒、朊病毒、拟病毒等,2.,细胞形态,的微生物,2.1,原核微生物,细菌（,大肠杆菌,）、古菌、放线菌、蓝细菌、支原体、衣原体、立克次氏体、螺旋体,2.2,真核微生物,藻类、真菌（,酵母菌,、霉菌、伞菌）、原生动物、微型后生动物,7,动物,植物,生物,菌,病毒,细菌,真菌,藻,微型动物,“,微型植物,”,虫,8,9,10,三、微生物与我们,微生物无处不在，我们无时不生活在“,微生,物的海洋,”中。,细菌数亿,/,g,土壤，土壤中的细菌总重量,估计为：,10034 10,12,吨,每张纸币带细菌：,900,万个,人体体表及体内存在大量的微生物,11,舌尖上的毛豆腐,12,泡菜,13,少数微生物也是人类的敌人,！,鼠疫；,天花；,艾滋病；,疯牛病；,埃博拉病毒,14,天花 鳃腺炎,15,霍乱弧菌 疟原虫,16,六、微生物的特点,个体极小，比表面积大,繁殖快、代谢速率快,数量多,易变异,种类多、分布广、代谢类型多样,17,超级病菌,18,提问,:,自然界中什么地方没有微生物呢？,有火的地方,微生物只怕,“,火,”,释迦牟尼佛,义务教育工作者,（,公元前,624,年公元前,544,年,，古印度）,法华经,“,-,众生妄心如,太末虫,（极微末的虫，微生物），处处能缘，,独不能缘于火焰,-,”,自,电影,佛陀转,19,微生物的结构,(,一,),病毒的化学组成,毒粒,(,化学组成,),核酸,蛋白质,脂类,碳水化合物,基本化学组成,病毒颗粒在化学上表现为,核蛋白,20,病毒的结构,病毒粒子的主要成分是核酸和蛋白质。核酸位于病毒粒子的中心，构成了它的核心（核酸内芯）或基因组；蛋白质包围在核心周围，构成了病毒粒子的衣壳,。,衣壳是病毒粒子的主要支架结构和抗原成分，对核酸有保护作用。衣壳是由许多在电镜下可辨别的形态学亚单位,衣壳粒所构成。,核心和衣壳合在一起称为核衣壳，它是任何病毒（真病毒）所必须具备的基本结构。,有些较复杂的病毒，在其核衣壳外还被一层由类脂或脂蛋白组成的被膜包裹着。有时，被膜上还长有刺突等附属物。,21,21,(3),细胞的结构和染色反应,鞭毛,菌毛,性,菌,毛,芽孢,微荚膜,荚膜,粘液层,糖被,特殊构造,细胞壁,细胞质膜,间体,核区,内含物,一般构造,细菌细胞的模式构造,核糖体,22,细菌的染色,细胞壁,细胞最外面的坚韧,而,略有弹性的薄膜,。,细胞壁的化学组成,：,肽聚糖、蛋白质、脂类,由于细胞壁组成和结构的不同，几乎所有的细菌都可以被分为两类：,G,+,和,G,-,23,革兰氏染色反应,结晶紫,碘 液,95%,乙醇,番 红,初 染,媒 染,脱色,复 染,24,革兰氏染色的机理,机理,与细胞壁厚薄、肽聚糖和类脂含量有关,G,+,细胞壁较厚，肽聚糖含量高而构成的网状结构层次多交联致密；加上不含类脂，,乙醇脱色,时无法把,结晶紫,-,碘复合物,洗出，故保持原来初染的颜色。,G,-,则相反。,25,革兰氏阳性和阴性细菌细胞壁成分的比较,共有组分,肽聚糖,特有组分,G,磷壁酸,G,脂多糖,26,Figure 1-A Gram stain of Gram+,Staphylococcus,cells.,Figure 2-Gram stain of Gram-,E.coli,cells,27,微生物的营养物及营养类型,微生物需要的营养物质有,：,水,微生物机体重要组成,；,直接参加各种代谢反应,；,是微生物代谢反应的中间介质,；,调节微生物细胞温度,；,维持细胞膨压,碳素营养源,碳源和能源,氮素营养源,N,的来源,无机盐,生长因子,28,微生物的营养类型,根据,碳源,不同,分为无机营养、有机营养,（,自养、异养,）,根据,能源,不同,又分为,光能,微生物和,化能,微生物。,综合起来：化能自养，,化能异养,，光能自养，光能异养,29,30,化能自养微生物（有氧）,自养,碳源,：无机碳,CO、CO,2,、,CO,3,2,化能以,某些,物质,氧化产能,S、H,2,S、H,2,、NH,3,、Fe,2+,种类：,硫细菌,、,（,亚）硝化细菌,及,铁细菌,、,氢细菌,。,31,化能异养微生物,以,有机物,作为碳源和能源的微生物。,绝大多数的细菌都属于化能异养菌,主要利用的微生物,32,光能自,养微生物,紫硫、绿硫细菌代谢方式,光照,CO,2,+,H,2,S,CH,2,O（糖）+H,2,O+,2S,菌绿素,（与叶绿素大同小异）,在自然界的作用是什么呢？,早期无氧地球，,清除,H,2,S,毒物,（,H,2,S,类似植物光合作用,中的,H,2,O,条件苛刻，不是污水处理菌,33,氮源,34,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。,35,生长因子,必需，但不能自身合成的小分子有机物,嘌呤、嘧啶类、维生素类,多数微生物不存在生长因子问题,36,碳氮磷比,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,如酒精废水,？,但如果工业废水不缺营养，就,切勿盲目补充,！,洗涤剂废水,？,缺,N,、,P,缺,N,，,P,过剩,炼油废水缺,？,缺,N,、,P,37,一个培养基,粉末状硫,10g,，,KH,2,PO,4,4g,，,MgSO,4,0.5g,CaCl,2,0.5g,，,(NH,4,),2,SO,4,0.4g,，,FeSO,4,0.01g,水 1000mL,（自来水即可）,其中各组分作用是什么？,空气中的,CO,2,能源,磷源、缓冲物,碳源是什么？,氮源,盐,也可补加一部分碳酸钠。,化能自养菌,氧化硫杆菌的培养基,38,生长曲线,用坐标法作图，以培养时间为横坐标，以计数获得的微生物数量的对数为纵坐标，可以绘出一条定量描述液体培养基中微生物生长规律的实验曲线，该曲线则称为生长曲线,（growth curve)。,39,40,典型的生长曲线,稳定期,衰老期,细,胞,数,目,的,对,数,值,0,时间,t,微生物的数量很大，都是,10,的,n,次方,，取对数作图时方便。,总细胞数,活细胞数,为什么微生物数目用对数值作图？,缓,慢,期,对,数,期,41,（1）,停滞期（迟滞期、调整期、适应期）,现象：活菌数几乎没增加，曲线平行于横轴,特征：,代谢活跃，体积增大，从介质中快速吸收各种营养物质，大量合成细胞分裂所需的酶类、,ATP,和其他细胞成分，为细胞分裂作准备。,原因：,适应新的环境条件，合成新的酶，积累必要的中间产物,影响因素：菌龄、接种量、培养基成分、代时,42,对数期,一旦细菌细胞的生理修复或调整完成，停滞期即告结束，细胞开始进入快速分裂阶段。这一时期细胞数目的增加以,2,n,级数进行，细菌的数目,X,的增长率只与细菌的初始数量有关。,现象：,细胞数目以几何级数增加，,其对数与时间呈直线关系。,43,对数期特点,对数期的细胞分裂速度最快、生长速率常数最大、繁殖一代的时间（世代时间）最短、代谢活动最旺盛、对环境变化敏感。,细胞内的核糖体等组分也像细胞数目一样以同样的对数生长速率增加，细胞合成核糖体以及蛋白质越多，其生长速率也越快。,细胞化学组分、菌体大小形态、生理特征等比较一致,对不良环境因素的抵抗力强,44,稳定期,如果对数期的细胞分裂不受节制的连续进行，理论上一个代时为,20min,。重,10,-12,g,的细菌，经过,48h,的对数生长之后，其群体重量可达到地球重量的,4000,倍。,在一个封闭的系统中，细菌的对数生长只能维持一个短暂的时期，最终生长将会降低，代时延长，细胞活力减退。此时新生的细胞数目与死亡的细胞数目相等，总菌数达到最大值，活菌数保持恒定。,又称：静止期、恒定期或最高生长期,45,稳定期特点,特点：,新增殖的细胞数与老细胞的死亡数几乎相等，微生物的生长速率处于动态平衡，培养基中的细胞数目达到最高值。,细胞分裂速度下降，开始积累内含物，芽孢杆菌开始产芽孢。,对于发酵生产来说，一般在稳定期的后期产物积累达到高峰，是最佳的收获时期。,原因：,对数期消耗了营养物质，使其浓度降低；,有害代谢废物的大量积累(酸、醇毒素等)；,营养物的比例失调，如碳氮比不合适；,理化条件(pH、DO、氧化还原势等)有所改变。,46,衰亡期,处于静止期的细菌继续培养，细胞的死亡率将逐渐增加，最终群体中活的细胞数目将以对数速率急剧下降，此阶段就被称为衰亡期。,衰亡期细胞的总数虽然镜检直接计数可能会保持不变，但间接计数检测到的细胞数目却在减少，同时伴随着细胞的裂解或自溶可释放出一些代谢产物，如氨基酸、转化酶、外肽酶或抗生素等。,47,活性污泥生长曲线对废水生物处理的指导意义,48,常规活性污泥不利用,对数生长期,的微生物而利用,静止期,的微生物的原因：,处于,对数期,的微生物代谢活力强，能去除大量有机物，但,对进水有机物浓度需求高,，,使出水不易达到排放标准,；,处于对数期的微生物生长繁殖旺盛，,沉淀性能差,，,致使出水水质差；,处于静止期的微生物活力相对较差，但,仍有相当的活力,，去除有机物的效果仍较好；,处于静止期的微生物体内,积累了大量贮存物,，,强化了微生物的生物吸附能力,，,自我絮凝、凝合能力强,，,在二沉池中泥水分离效果好，出水水质好。,49,