【正文】 傳播并爆發(fā)肝炎的例子，故在進(jìn)行水處理工作時(shí)，也注意防止傳染性病毒對(duì)水的污染。噬菌體是寄生在細(xì)菌或放線菌細(xì)胞內(nèi)的微生物，可稱為細(xì)菌的病毒。噬菌體的寄生性具有高度的專一性，即一種噬菌體只能侵染某一種細(xì)菌。因此可以利用已知的噬菌體來鑒定細(xì)菌的種類。噬菌體的平均大小約為30一100nm。當(dāng)它侵入細(xì)菌的細(xì)胞后，迅速繁殖，引起細(xì)菌細(xì)胞的裂解和死亡。1．病毒的繁殖 病毒缺乏完整的酶系統(tǒng)，不能單獨(dú)進(jìn)行物質(zhì)代謝，必須由宿主細(xì)胞提供合成的原料、能量與場所，而且只能在易感的活細(xì)胞中才能繁殖。病毒不是二分裂繁殖，而是以復(fù)制方式繁殖。繁殖過程分為吸附、侵入與脫殼、復(fù)制與合成、裝配與釋放四個(gè)步驟。以大腸桿菌T偶數(shù)噬菌體為例敘述病毒的繁殖過程如下：(1)吸附 病毒與易感細(xì)胞接觸時(shí)，由于細(xì)胞膜表面有特異的受體，與病毒表面相互結(jié)合而使病毒吸附于細(xì)胞表面，非易感細(xì)胞沒有這種受體，故病毒不能吸附。(2)侵入和脫殼 大腸桿菌T偶數(shù)噬菌體尾部末端附著在大腸桿菌的細(xì)胞壁上。分泌一種能水解細(xì)胞壁的酶，使細(xì)菌細(xì)胞壁產(chǎn)生一個(gè)小孔，尾鞘收縮，此時(shí)頭部的DNA注入宿主細(xì)胞內(nèi)，蛋白質(zhì)的衣殼留在細(xì)胞外，稱為脫殼。見圖4—28。(3)復(fù)制與合成 侵入宿主細(xì)胞的噬菌體DNA，迅速支配宿主細(xì)胞的代謝機(jī)構(gòu)、大量復(fù)制與合成新噬菌體的核酸與蛋白質(zhì)。(4)裝配相釋放 當(dāng)噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)分子復(fù)制到—定數(shù)量后．裝配成子代新的大腸桿菌T偶數(shù)噬菌體。此時(shí)溶解宿主細(xì)胞壁的溶菌酶迅速增加，促使宿主細(xì)胞裂解，噬菌體釋放出來，又侵入新的細(xì)胞。如此反復(fù)進(jìn)行。往往進(jìn)入宿主細(xì)胞的1個(gè)噬菌體增殖后可釋放10—l 000個(gè)左右新的噬菌體。能使細(xì)菌細(xì)胞裂解的噬菌體，稱為烈性噬菌體。被侵染的細(xì)菌，稱為敏感細(xì)菌。固體培養(yǎng)基上的細(xì)菌，由于噬菌體侵染后出現(xiàn)的透明空斑，叫蝕菌斑。不同噬菌體的蝕菌斑不同，有圓形、橢圓形等不同形狀，可作為鑒別噬菌體的依據(jù)。2．溫和噬菌體和溶源性細(xì)菌 有一些噬菌體侵入宿主細(xì)胞后，其核酸整合到宿主細(xì)胞的核酸上同步復(fù)制，并隨宿主細(xì)胞分裂而帶到子代宿主細(xì)胞內(nèi)，宿主細(xì)胞不裂解。這些噬菌體，稱為溫和噬菌體。這一現(xiàn)象稱為溶源現(xiàn)象。被溫和噬菌體浸染的細(xì)菌，稱為溶源性細(xì)菌。溶源性細(xì)菌在細(xì)胞分裂中有時(shí)也可失去噬菌體的核酸成為非溶源性細(xì)菌。但出現(xiàn)機(jī)率很低，％％。細(xì)胞中噬菌體的核酸可自發(fā)脫離細(xì)菌的核酸，導(dǎo)致細(xì)胞裂解、釋放成熟的噬菌體。當(dāng)有物理、化學(xué)因素如紫外線、X射線、氮芥、乙烯亞胺等誘導(dǎo)，可使整個(gè)群體細(xì)胞裂解、并釋放出大量的噬菌體，如圖429。感染后，或者是病毒DNA整合進(jìn)宿主DNA(溶源化)，或者是進(jìn)行復(fù)制并釋放成熟病毒(裂解)，溶源性細(xì)胞也能被誘導(dǎo)而產(chǎn)生成熟病毒并且裂解。第七節(jié) 微生物之間的關(guān)系 在自然界中，微生物種與種之間，微生物與高等動(dòng)物、植物之間的關(guān)系都是非常復(fù)雜而多樣化的，它們彼此相互制約，相互影響，共同促進(jìn)了整個(gè)生物界的發(fā)展和進(jìn)化。它們之間的相互關(guān)系，歸納起來基本上可分為互生、共生、拮抗(對(duì)抗)和寄生4種。下面著重討論有關(guān)微生物之間的這4種關(guān)系一、互生關(guān)系兩種不同種的生物，當(dāng)其生活在一起時(shí)，可以由一方為另一方提供或創(chuàng)造有利的生活條件，這種關(guān)系稱為互生關(guān)系。在廢水生物處理過程中，普遍存在著互生關(guān)系。例如．石油煉油廠的廢水中含有硫、硫化氫、氨、酚等。硫化氫對(duì)—般微生物是有毒的。當(dāng)采用生物法去處理酚時(shí)，分解酚的細(xì)菌為什么不會(huì)中毒呢?這一方面是因?yàn)榉纸夥拥募?xì)菌經(jīng)過馴化能耐受一定限度的硫化氫，另一方面因?yàn)樘幚硐到y(tǒng)中的硫磺細(xì)菌能將硫化氫氧化分解成對(duì)一般細(xì)菌非但無毒，而且是細(xì)菌營養(yǎng)元素的硫。又例如，天然水體或生物處理構(gòu)筑物中的氨化細(xì)菌、亞硝酸細(xì)菌和硝酸細(xì)菌之間也存在著互生關(guān)系。水中溶解的有機(jī)物會(huì)抑制亞硝酸細(xì)菌的發(fā)育，甚至可能導(dǎo)致亞硝酸細(xì)菌死亡。由于與亞硝酸細(xì)菌生活在一起的氨化細(xì)菌能將溶解的有機(jī)氮化物分解成氨或銨鹽，這樣即為亞硝酸菌解了毒，又為亞硝酸菌提供了氮素養(yǎng)料。氨對(duì)硝酸細(xì)菌有抑制作用，可是由于亞硝酸細(xì)菌能把氨氧化成亞硝酸，就為硝酸細(xì)菌解了毒，還提供了養(yǎng)抖。以上都是單方面有利的互生關(guān)系?；ドP(guān)系除了單方面有利作用以外，有時(shí)也可以是雙方面的。圖414所示的氧化塘中藻類與細(xì)菌之間的關(guān)系就是雙方面互利的例子。藻類利用光能，并以水中二氧化碳為碳源進(jìn)行光合作用，放出氧氣。它即移除了對(duì)好氧菌有害的二氧化碳，又將它的代謝產(chǎn)物(氧)供給好氧菌。好氧菌利用氧去氧化分解有機(jī)污染物質(zhì)，同時(shí)放出二氧化碳供給藻類做營養(yǎng)。這種互生關(guān)系在自然界也大量存在。二、共生關(guān)系兩種不同種的生物共同生活在一起，互相依賴并彼此取得一定利益。有的時(shí)候，它們甚至相互依存，不能分開獨(dú)自生活，形成了一定的分工。生物的這種關(guān)系稱為共生關(guān)系。地衣就是藻類和真菌所形成的一種共生體。微生物之間的共生關(guān)系并不普遍。三、拮抗(對(duì)抗)關(guān)系—種微生物可以產(chǎn)生不利于另一種微生物生存的代謝產(chǎn)物，這些代謝產(chǎn)物能改變微生物的生長環(huán)境條件，如改變pH值等，造成某些微生物不適合生長的環(huán)境。這些代謝產(chǎn)物也可能是毒素或其它物質(zhì)，能干擾其它生物的代謝作用，以致抑制其生長和繁殖或造成死亡。此外，一種微生物還可以另—種微生物為食料。微生物之間的這種關(guān)系稱為拮抗或?qū)龟P(guān)系。拮抗作用的結(jié)果，有產(chǎn)生有利的一面，也有產(chǎn)生不利的一面。在生物處理系統(tǒng)中，動(dòng)物性營養(yǎng)的原生動(dòng)物主要以細(xì)菌和真菌等為食料。它們能吃掉一部分細(xì)菌等微生物和一些有機(jī)顆粒，并促進(jìn)生物的凝聚作用，從而使出水更加澄清。這是由于拮抗作用而產(chǎn)生的有利—面。但對(duì)廢水凈化起主要作用的畢竟是細(xì)菌，如細(xì)菌被吃掉過多或活性污泥的結(jié)構(gòu)被破壞過大，就會(huì)產(chǎn)生不利影響。不僅原生動(dòng)物和細(xì)菌之間，原生動(dòng)物和原生動(dòng)物之間以及后生動(dòng)物和原生動(dòng)物之間也存在著拮抗關(guān)系。但是，這種拮抗是無選擇性的，是強(qiáng)的吃弱的，大的吃小的。是非特異性的。拮抗的另—種形式則是特異性的，即一種微生物在生活過程中，產(chǎn)生一種特殊物質(zhì)去抑制別種微生物的生長，殺死它們，甚至使它們的細(xì)胞溶解。這種特殊物質(zhì)就叫做抗菌素。醫(yī)藥上用的青霉素、鏈霉素都是抗菌素，分別是真菌中的青霉菌和放線菌中的灰鏈霉菌的分泌物。這些微生物在其生命活動(dòng)過程中，分泌抗菌素都是為了抑制或殺死其它微生物而使它自己得以優(yōu)勢發(fā)展。這種特異性的拮抗關(guān)系在廢水生物處理過程中尚未很好地研究。在天然水體對(duì)有機(jī)污染物質(zhì)的凈化(無機(jī)化)過程中，各種微生物的相互關(guān)系也在交替演變著。優(yōu)勢種的發(fā)展總是遵循—個(gè)固定的規(guī)律。當(dāng)水體剛受到污染，細(xì)菌數(shù)目開始增多，但數(shù)量還不大，這時(shí)可發(fā)現(xiàn)較多的鞭毛蟲。在一般天然情況下，清潔的水中不可能發(fā)現(xiàn)數(shù)量大的鞭毛蟲。新污染的水中則可發(fā)現(xiàn)—定編數(shù)量的肉足蟲。植物性鞭毛蟲常與細(xì)菌爭奪溶解的有機(jī)物，但是它們競爭不過細(xì)菌。動(dòng)物性鞭毛蟲較植物性鞭毛蟲的條件優(yōu)越，因?yàn)樗鼈円约?xì)菌為食料。但是，動(dòng)物性鞭毛蟲掠食細(xì)菌的能力又不如游泳型纖毛蟲，因此它也只得讓位給游泳型纖毛蟲。游泳型纖毛蟲的數(shù)目隨著細(xì)菌數(shù)日的變化而變化。只要細(xì)菌數(shù)目多，游泳型纖毛蟲就占優(yōu)勢。當(dāng)水體中有機(jī)物逐漸被氧化分解，細(xì)菌數(shù)目逐漸減少，這時(shí)游泳型纖毛蟲也逐漸減少，而讓位給固著型的纖毛蟲，如各種鐘蟲。固著型纖毛蟲只需要較低的能量，所以它們可以生存于細(xì)菌很少的環(huán)境中。水中細(xì)菌等物質(zhì)愈來愈少．最后固著型纖毛蟲也得不到必需的能量。這時(shí)，水中生存的微型生物主要是輪蟲等后生動(dòng)物了。它們都是以有機(jī)殘?jiān)?、死的?xì)菌等為食料的。這種現(xiàn)象不但在被污染的水體的凈化過程中如此，在生物處理構(gòu)筑物中廢水的無機(jī)化過程也遵循著與此相似的規(guī)律(圖4—30)。湖北省水生生物研究所對(duì)某石油化工廠活性污泥曝氣池中的微型動(dòng)物進(jìn)行觀察，得出出水BOD5與微型動(dòng)物之間的關(guān)系，見表4—3。從表中可看出，出水的水質(zhì)愈好，有柄纖毛蟲(即固著型纖毛蟲)的數(shù)量愈多。應(yīng)當(dāng)指出，在有些有毒廢水的活性污泥中有時(shí)原生動(dòng)物會(huì)很少，主要是游離細(xì)菌和細(xì)菌菌膠團(tuán)。大量游離細(xì)菌的存在會(huì)使水質(zhì)不易澄清，呈現(xiàn)渾濁。四、寄生關(guān)系一個(gè)生物生活在另一個(gè)生物體內(nèi)，攝取營養(yǎng)以生長和繁殖，使后者受到損害，這種關(guān)系稱為寄生關(guān)系，前者稱為寄生物，后者稱為寄主。噬菌體和細(xì)菌就存在著寄生的關(guān)系。寄生關(guān)系在微生物之間并不普遍。復(fù)習(xí)思考題除細(xì)菌外，水中微生物主要還有哪些？絲狀細(xì)菌在給排水工程中的作用，它們在代謝過程中有什么特征?霉菌和放線菌有什么區(qū)別?什么叫營養(yǎng)菌絲？什么叫氣生菌絲?什么叫藻類?為什么說藻類都是自養(yǎng)型(無機(jī)營養(yǎng)型)的?活性污泥中主要含有哪些微生物?原生動(dòng)物的觀察在廢水生物處理中有什么重要意義?試分別討論各類微生物生長的適宜條件和它們在給排水工程中所起的作用。試區(qū)別微生物的拮抗關(guān)系和互生關(guān)系及其在廢水生物處理中的應(yīng)用。22 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