【正文】 100:5:1 厭氧微生物群體 BOD5： N:P=100:6:1 有機(jī) 固廢堆肥發(fā)酵 C:N=30:1 C:P=(75100):1 四、微生物的培養(yǎng)基 p127 五、營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)入微生物細(xì)胞的方式 第三節(jié) 微生物的能量代謝 （ 自己看書 ） 微生物生物氧化的本質(zhì)： 是氧化與還原的統(tǒng)一過程，是指細(xì)胞內(nèi)一系列產(chǎn)能代謝的總稱。 微生物最好的碳源是糖類。 二、微生物的營(yíng)養(yǎng)物及營(yíng)養(yǎng)類型 微生物要求的 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) 有水、碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽及生長(zhǎng)因子等。 關(guān)系： 異化作用為同化作用提供物質(zhì)基礎(chǔ)和能量，同化作用為異化作用提供基質(zhì)。 新陳代謝是活 細(xì)胞中進(jìn)行的所有化學(xué)反應(yīng)的總稱。 抑制作用可分為不可逆性抑制與可逆性抑制。激活劑大多為金屬離子，如 Mg2+、 K+、 Mn2+等。 ⑷ PH的影響 pH 對(duì)酶活力的影響主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：改變底物分子和酶分子的解離狀態(tài)，從而影響酶和底物的結(jié)合；過高、過低的 pH 都會(huì)影響酶的穩(wěn)定性，進(jìn)而使酶遭到不可逆的破壞。 ⑶ 溫度的影響 在一定范圍內(nèi)（ 0～ 40℃ ），酶促反應(yīng)速度隨溫度升高而加快。 ⑴ 酶濃度的影響 在最適條件和底物（ S）濃度足夠大時(shí)，酶促反應(yīng)速度與酶濃度成正比。 比活力 是指在固定條件下，每毫克或每毫升酶液所具有的酶活力。酶活力的高低用酶活力單位來表示。當(dāng)?shù)孜餄舛?[]S = mK 時(shí)，酶促反應(yīng)速率正好等于最大反應(yīng)速率的一半： m a x m a x m a x[ ] [ ][ ] 2 [ ] 2mv S v S vv K S S? ? ?? mK 是酶的特征常數(shù)之一，只與酶的性質(zhì)有關(guān)，與酶的濃度無(wú)關(guān)，不同的酶所對(duì)應(yīng)的 mK 值不同。 定義： mK 為米氏常數(shù)，其含義是反應(yīng)速率為最大反應(yīng)速率一半時(shí)的底物濃度。 酶催化效率極高的原因是 酶能降低反應(yīng)的能閾 ，從而降低反應(yīng)物所需的活化能 。 酶的 催化反應(yīng)條件溫和 ，即酶只需在常溫、常壓和近中性的水溶液中進(jìn)行催化反應(yīng)。 酶的催化作用具有 高度的專一性 ，即一種酶只作用一種物質(zhì)或一類物質(zhì)，或催化一種或一類反應(yīng)，產(chǎn)生相應(yīng)的產(chǎn)物。如底物之一是水時(shí)，可將水省去。 國(guó)際系統(tǒng)命名法 國(guó)際系統(tǒng)命名法的原則是以 酶所催化的整體反應(yīng) 為基礎(chǔ)的，規(guī)定每種酶的名稱應(yīng)當(dāng)明確表明 酶的底物 及 催化反應(yīng)的性質(zhì) 。 （ 2） 按酶 在細(xì)胞的不同部位 劃分，可分為胞外酶、胞內(nèi)酶和表面酶等。 四、酶的分類與命名 （一 ）酶的分類 p107 根據(jù)各種酶的 催化反應(yīng)類型 ，可把酶劃分為 6大類：①氧化還原酶類；②轉(zhuǎn)移酶類；③水解酶類；④裂解酶類；⑤異構(gòu)酶類；⑥合成（連接）酶類。 酶的活性中心有兩個(gè) 功能部位 ： ① 結(jié)合部位 （即一定的底物靠此部位結(jié)合到酶分子上） ； ② ②催化部位 （即底物分子中的化學(xué)鍵在此處被打斷或形成新的化學(xué)鍵，從而發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)） 。 ） 三、酶的活性中心 酶的活性中心是指酶的活性部位，是酶蛋白分子中直接參與和底物結(jié)合，并與酶的催化作用直接有關(guān)的部位 。 四級(jí)結(jié)構(gòu)是由幾個(gè)或幾十個(gè)亞基形成的。 三級(jí)結(jié)構(gòu)是在二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，多 肽鏈進(jìn)一步彎曲盤繞形成更復(fù)雜的構(gòu)型 。 一級(jí)結(jié)構(gòu)是指 多肽鏈 本身的結(jié)構(gòu)。 二、酶蛋白的結(jié)構(gòu) 酶蛋白是由 20 種氨基酸組成。 與酶蛋白結(jié)合緊的，稱為 輔基 （用透析法不能使其與酶蛋白分開）。 全酶 有 3種 形式： 酶蛋白 +非蛋白質(zhì)小分子有機(jī)物 如：多種脫氫酶類 全酶 酶蛋白 +非蛋白質(zhì)小分子有機(jī)物 +金屬離子 如：丙酮酸脫氫酶 酶蛋白 +金屬離子 如：細(xì)胞色素氧化 酶 （ 全酶一定要在酶蛋白和輔酶（或輔基）同時(shí)存在時(shí)才起作用，單獨(dú)存在時(shí)無(wú)催 15 化作用。 一、酶的組成 從化學(xué)組成來看 ，酶可分為單成分酶和全酶兩類。 了解 微生物所需的碳氮磷比。 第四章 微生物的生理 重點(diǎn) 掌握 ： 微生物酶 的分類、組成及結(jié)構(gòu)；酶的活性中心； 酶的命名；酶的催化特性；米 門公式的形式與意義 ； 影響酶促反應(yīng)速率的因素；營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)入細(xì)胞的方式；微生物生物氧化的本質(zhì)、分類。 霉菌借助 有性孢子 和 無(wú)性孢子 繁殖，也可借助 菌絲的片段 繁殖，由它的頂端延伸分枝而生成新的菌絲體。整個(gè)菌絲體分為兩部分：即 營(yíng)養(yǎng)菌絲 （ 營(yíng)養(yǎng)菌絲伸入培養(yǎng)基內(nèi)或匍匐蔓生在培養(yǎng)基的表面，攝取營(yíng)養(yǎng)和排除廢物 ） 和 氣生菌絲 （ 氣生 菌絲長(zhǎng)在培養(yǎng)基上方的空氣中，由氣生菌絲長(zhǎng)出分生孢子梗和分生孢子） 。 酵母菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu) 有細(xì)胞壁、細(xì)胞質(zhì)膜、細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)及內(nèi)含物。 發(fā)酵型酵母菌 是發(fā)酵糖為乙醇和二氧化碳的一類酵母菌，用于發(fā)面做面包、饅頭和釀酒等。真菌屬真核微生物，有單細(xì)胞和多細(xì)胞之分。 因此， 赤潮不一定是紅色的 ，但是赤潮通常特指由渦鞭毛藻所造成的水華，其他藻類引起的水華 14 很少被稱為赤潮。 甲藻和赤潮的關(guān)系： 適宜的光照強(qiáng)度、溫度和酸堿度促使甲藻過量繁殖是造成海洋“赤潮”的主要因素。 （口訣：紅褐藍(lán)綠 黃金輪隱裸甲硅） 藻類的繁殖有 無(wú)性生殖 和 有性生殖 。 屬于 光能自養(yǎng)型， 能 進(jìn)行光合作用。 除藍(lán)藻以外的藻類都是真核的 生物。 線蟲有好氧和兼性厭氧的，兼性厭氧者在缺氧時(shí)大量繁殖，線蟲是 水體凈化程度差 的指示生物。 在污水生物處理過程中，有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)豬吻輪蟲大量生長(zhǎng)繁殖的現(xiàn)象，一旦它們大量繁殖會(huì)將活性污泥蠶食光，造成污水處理失敗。 一、輪蟲 輪蟲 要求 較高的溶解氧量 ， 是寡污帶和污水生物處理效果好的指示生物 。因有些后生動(dòng)物形體微小，要借助光學(xué)顯微鏡才可以看清楚，所以叫 微型后生動(dòng)物 。 一旦形成胞囊，就可判斷污水處理不正常。在污水處理效果一般時(shí)出現(xiàn)、 三、原生動(dòng)物的胞囊 若環(huán)境條件變壞，如水干涸、水溫和 pH 過高或過低，溶解氧不足，缺乏食物或排泄物積累過多，污水中的有機(jī)物濃度超過原生動(dòng)物的適應(yīng)能力等情況，都可使原生動(dòng)物不能正常生活而形成胞囊。它們是水體自凈程度 13 高、污水生物處理效果好的指示生物。在污水生物處理中，在活性污泥培養(yǎng)中期或在處理效果較差時(shí)出現(xiàn)。鐘蟲的生殖方式為 裂殖 和 有性生殖 。生殖方式為 分裂生殖 和 結(jié)合生殖 。 纖毛蟲 是原生動(dòng)物中最高級(jí)的一類，它們有固定的、結(jié)構(gòu)細(xì)致的攝食細(xì)胞器 。 （三）纖毛綱 纖毛綱的原生動(dòng)物叫 纖毛蟲 ，有 游泳型纖毛蟲 （如草履蟲屬） 和 固著型纖毛蟲 （如鐘蟲） 兩種類型。 變形蟲喜在 ? — 中污帶或 ? — 中污帶的自然水體中生活。它們形體小、無(wú)色透明，大多數(shù)沒有固定形態(tài)， 偽足 作為運(yùn)動(dòng)和攝食的細(xì)胞器，為全動(dòng)性營(yíng)養(yǎng)。 如變 形蟲。 在污水生物處理系統(tǒng)中，活性污泥培養(yǎng)初期或在處理效果差時(shí)鞭毛蟲大量出現(xiàn)，可作為污水處理效果差時(shí)的指示生物。 鞭毛綱 的營(yíng)養(yǎng)類型 兼有全動(dòng)性營(yíng)養(yǎng) 、 植物性營(yíng)養(yǎng) 和 腐生性營(yíng)養(yǎng) 3 種營(yíng)養(yǎng)類型。 （一）鞭毛綱 鞭毛綱中的原生動(dòng)物稱為 鞭毛蟲 ，它們具有一根或多根鞭毛，如眼蟲、屋滴蟲等具有一根鞭毛，粗袋鞭蟲、衣滴蟲等具有兩根鞭毛。 鞭毛綱、肉足綱、纖毛綱存在于水體和污（廢）水生物處理構(gòu)筑物中，并發(fā)揮重要作用。 （自身無(wú)法適應(yīng)惡劣的環(huán)境時(shí)，需通過優(yōu)良基因的結(jié)合以適應(yīng)外界的環(huán)境） 二、原生動(dòng)物的分類及其各綱簡(jiǎn)介 根據(jù)原生動(dòng)物的細(xì)胞 器和其他特點(diǎn)，將原生動(dòng)物分為四個(gè)綱： 鞭毛綱 、 肉足綱 、 纖毛綱 和 孢子綱 。 無(wú)絲分裂 、 有絲分裂 、 減數(shù)分裂 是細(xì)胞的分裂方式 。 無(wú)性生殖的方式 有 二分裂法 （縱分裂或橫分裂）、 出芽生殖 。 腐生性營(yíng)養(yǎng) 是指某些無(wú)色鞭毛蟲和寄生的原生動(dòng)物，借助體表的原生質(zhì)膜吸收環(huán)境和寄主中的可溶性的有機(jī)物作為營(yíng)養(yǎng)。大多數(shù)原生動(dòng)物為全動(dòng)性營(yíng)養(yǎng)。 細(xì)胞結(jié)構(gòu)： 原生動(dòng)物為單細(xì)胞 ，沒有細(xì)胞壁，有細(xì)胞質(zhì)膜、細(xì)胞質(zhì)，有分化的細(xì)胞器，其細(xì) 胞核具有核膜，所以屬于真核微生物。 重點(diǎn) 掌握 ： 原生動(dòng)物 的定義、細(xì)胞結(jié)構(gòu)、分類及胞囊 ；微型后生動(dòng)物 的分類 ；真菌 的種類。 三、放線菌的繁殖 放線菌是通過 分生孢子 或 孢囊孢子 繁殖，也可以 一段營(yíng)養(yǎng)菌絲 繁殖。 放線菌的革蘭氏染色反應(yīng)： 除枝動(dòng)菌屬為革蘭氏陰性菌以外，其余全部放線菌均為革蘭氏陽(yáng)性菌，而且是高 G+C含量的革蘭氏陽(yáng)性菌。孢子絲的形狀和在氣生菌絲上的排列方式，隨菌種的不同而異， 是種的特征，分類鑒定的依據(jù)之一）。 放線菌的菌體 由纖細(xì)的、長(zhǎng)短不一的菌絲組成，菌絲分枝，為單細(xì)胞，在菌絲生長(zhǎng)過程中，核物質(zhì)不斷復(fù)制分裂，然而細(xì)胞不形成橫隔膜，也不分裂，而是無(wú)數(shù)分枝的菌絲組成很細(xì)密的菌絲體。 （微囊藍(lán)細(xì)菌屬、魚腥藍(lán)細(xì)菌屬和水華束絲藍(lán)細(xì)菌屬） 第四節(jié) 放線菌 放線菌 是一類具有絲狀分枝細(xì)胞和無(wú)性孢子的 G+原核微生物 ， 由于菌落呈放射狀而得 名 。 七、藍(lán)細(xì)菌與人類及環(huán)境的關(guān)系 藍(lán)細(xì)菌在污水處理、水體自凈中可起到積極作用，用它可有效地去除氮和磷。 五、細(xì)菌的物理化學(xué)性質(zhì)與污（廢）水生物處理的關(guān)系 ⑴ 細(xì)胞質(zhì)的多相膠體性質(zhì)決定細(xì)菌在曝氣池中吸收污（廢）水中的有機(jī)污染物的種類、數(shù)量和速度 ⑵ 細(xì)菌表面解離層的 S型或 R型決定其懸液的穩(wěn)定性，即決定其在沉淀池的沉淀效果 ⑶ 比表面積的大小決定其吸附、吸收污染物的能力及其他微生物的競(jìng)爭(zhēng)能力 ⑷ 細(xì)菌的帶電性與它吸附、吸收污（廢）水有機(jī)污染物的能力，與填料載體的結(jié)合力有關(guān)，還與絮凝、沉淀性能有關(guān) ⑸ 密度和質(zhì)量與其沉淀效果有關(guān) 細(xì)菌的物理化學(xué)特性是由其遺傳性 決定的，當(dāng)處理效果差時(shí)，通常采用絮凝劑和沉淀劑，適當(dāng)調(diào)整 pH，改善活性污泥的沉淀性能，增強(qiáng)處理效果。 （五）細(xì)菌的多相膠體性質(zhì) 細(xì)菌的細(xì)胞質(zhì)是多相膠體，在一個(gè)細(xì)菌體內(nèi)可同時(shí)進(jìn)行多種生化反應(yīng)。 二次沉淀池中的細(xì)菌懸液呈不穩(wěn)定性時(shí)可取得好的沉淀效果，因此要使活性污泥中粗糙型（ R型）細(xì)菌的數(shù)量占優(yōu)勢(shì)，可投加強(qiáng)電解質(zhì)，改變活性污泥的表面張力，可改善活性污泥的沉淀效果。穩(wěn)定的叫 S 型 ， 10 即 光滑型 （只在電解質(zhì)溶度高時(shí)才發(fā)生凝聚 ）。革蘭氏陽(yáng)性菌由于脂質(zhì)含量極低，而肽聚糖含量高 ，乙醇既是脫色劑又是脫水劑，是肽聚糖脫水縮小細(xì)胞壁的孔徑，降低細(xì)胞壁的通透性，阻止乙醇分子進(jìn)入細(xì)胞，草酸銨結(jié)晶紫、碘 碘化鉀復(fù)合物被截留在細(xì)胞內(nèi)而不被脫色，仍呈現(xiàn)紫色。 （ 2）與細(xì)胞壁有關(guān)系 ：革蘭氏陽(yáng)性菌的脂質(zhì)的含量很低，肽聚糖的含量高。草酸銨結(jié)晶紫、碘 碘化鉀復(fù)合物不被乙醇提取，菌體呈紫色。 （復(fù)染） 革蘭氏染色的機(jī)制： （ 1）與細(xì)菌等電點(diǎn)有關(guān)系： 革蘭氏陽(yáng)性菌的等電點(diǎn)比革蘭氏陰性菌的等電點(diǎn)低，說明革蘭氏陽(yáng)性菌帶的負(fù)電荷比革蘭氏陰性菌多。 革蘭氏染色法的染色步驟如下： ⑴ 在無(wú)菌操作條件下，用接種環(huán)挑取少量細(xì)菌于干凈的載玻片上涂布均勻，固定； ⑵ 用草酸銨結(jié)晶紫染色 1min，水洗去掉浮色； （初染） ⑶ 用碘 — 碘化鉀溶液媒染 1min，傾去多余溶液； （媒染） ⑷ 用中性脫色劑如乙醇或丙酮脫色，革蘭氏陽(yáng)性菌不被褪色而呈紫色，革蘭氏陰性菌被褪色而呈無(wú)色； （脫色） ⑸ 用番紅染液復(fù)染 1min，革蘭氏陽(yáng)性菌仍呈紫色，革蘭氏陰性菌則呈現(xiàn)紅色。 復(fù)合染色法 是用兩種染料染色，以區(qū)別不同細(xì)菌的革蘭氏染色反應(yīng)或抗酸性染色反應(yīng)，或?qū)⒕w和某一結(jié)構(gòu)染成不同顏色，以便觀察。 染色法有兩大類 ： 簡(jiǎn)單染色法 和 復(fù)合染色法 。 (二 )細(xì)菌的染色原理及染色方法 細(xì)菌菌體無(wú)色透明，所以用染色液染菌體，以增加菌體與背景的反差，在顯微鏡下則可清楚看見菌體的形態(tài)。所以 細(xì)菌表面總是帶負(fù)電荷 。 如果培養(yǎng)液的 pH 比細(xì)菌的等電點(diǎn)低， 細(xì)菌的游離羧基電離受抑制，游離氨基電離，細(xì)菌則帶正電。 細(xì)菌的等電點(diǎn)為 pH2~5. 革蘭氏 陽(yáng) 性菌的等電點(diǎn)為 pH2~3，革蘭氏 陰 性菌的等電點(diǎn)為 pH4~5， 在 pH3~4之間的為革蘭氏染色不穩(wěn)定性菌。 在某一特定 pH 溶液中，氨基酸所帶的正電荷和負(fù)電荷相等時(shí)的 pH，稱為該氨基酸的等電點(diǎn)。 四、細(xì)菌的物理化學(xué)特性 （一）細(xì)菌表面電荷和等電點(diǎn) 蛋白質(zhì)由 20種氨基酸按一定的排列順序由肽鍵連接組成。 細(xì)菌在液體培養(yǎng)基中的培養(yǎng)特征是分類依據(jù)之一。有的細(xì)菌使培養(yǎng)基渾濁，菌體均勻分布于培養(yǎng)基中。 應(yīng) 用： 半固體培養(yǎng)基可用于 觀察細(xì)菌的運(yùn)動(dòng) 、 鑒定菌種 （鞭毛、呼吸類型）和 測(cè)定噬菌體的效價(jià) 等方面。如果只在穿刺線的下部生長(zhǎng)者為厭氧菌。 可依據(jù)如下生長(zhǎng)狀況判斷細(xì)菌的呼吸類型 ：如果細(xì)菌在培養(yǎng)基的表面及穿刺線的上部生長(zhǎng)者為好氧菌。 （三）細(xì)菌在 半固體培養(yǎng)基中 的培養(yǎng)特征 用 穿刺接種 技術(shù)將細(xì)菌接種在含質(zhì)量濃度 3~5g/L 瓊脂 的半固體培養(yǎng)基中培養(yǎng)，細(xì)菌可呈現(xiàn)出各種生長(zhǎng)形態(tài)。 （二）細(xì)菌在 明膠培養(yǎng)基中 的培養(yǎng)特征 用 穿刺接種法 將某種細(xì)菌接種在明膠培養(yǎng)基中培養(yǎng)，能產(chǎn)生 明膠水解酶 水解明膠，不同的細(xì)菌將明膠水解成 不同形態(tài)的溶菌區(qū) ，依據(jù)這些不同形態(tài)的溶菌 區(qū)或溶菌與否可將細(xì)菌進(jìn)行分類。 可從 3方面看菌落的 特征 ： 表面特征 ； 邊緣特征 ；