細(xì)菌的生理特課件

生理特性生理——生命活動(dòng)機(jī)理（食、?。┥顒?dòng)——營(yíng)養(yǎng)、呼吸、環(huán)境衛(wèi)生營(yíng)養(yǎng)物及其獲取方式——營(yíng)養(yǎng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的代謝

——呼吸那些環(huán)境因素使細(xì)菌病、死？——環(huán)境衛(wèi)生生理特性生理——生命活動(dòng)機(jī)理（食、?。?營(yíng)養(yǎng)物的種類、用途及營(yíng)養(yǎng)物的吸收方式水、鹽、“糧食”異養(yǎng)－自養(yǎng)；吸收方式—四種如何代謝？不同代謝類型的細(xì)菌分類光能—化能；好氧—厭氧；寄生—腐生！學(xué)會(huì)養(yǎng)細(xì)菌

食（營(yíng)養(yǎng)、呼吸）營(yíng)養(yǎng)物的種類、用途及營(yíng)養(yǎng)物的吸收方式

2?。ōh(huán)境衛(wèi)生—環(huán)境因素對(duì)細(xì)菌的影響）溫度、電位、pH、滲透壓、光線、毒物學(xué)會(huì)養(yǎng)好細(xì)菌（其他微生物與之類似）?。ōh(huán)境衛(wèi)生—環(huán)境因素對(duì)細(xì)菌的影響）溫度、電位、pH、滲透壓3第一節(jié)細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)

提問(wèn)：如何知道細(xì)菌所需的營(yíng)養(yǎng)物種類呢？單因子或復(fù)合因子培養(yǎng)試驗(yàn)、由細(xì)胞化學(xué)組成進(jìn)行推斷。

第一節(jié)細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)提問(wèn)：如何知道細(xì)菌所需的營(yíng)養(yǎng)物種類呢？4一、細(xì)菌營(yíng)養(yǎng)物組成及生理功能

傳統(tǒng)上根據(jù)功能不同對(duì)營(yíng)養(yǎng)物歸類水、無(wú)機(jī)鹽和碳源、氮源、能源、生長(zhǎng)因子等。一、細(xì)菌營(yíng)養(yǎng)物組成及生理功能

傳統(tǒng)上根據(jù)功能不同對(duì)營(yíng)5

（一）水提問(wèn)：水對(duì)細(xì)菌有哪些作用？1)溶劑作用2)運(yùn)輸物質(zhì)的載體3)參與生化反應(yīng)(如脫水、加水反應(yīng))

（一）水6（二）無(wú)機(jī)鹽

陰離子鹽：磷酸鹽、硫酸鹽、氯化物、碳酸鹽、碳酸氫鹽。陽(yáng)離子鹽：氨、鉀、鈉、鈣、鎂、鐵的鹽P和S、Fe、Mg的需求量較大同時(shí)還需要鋅、錳、鈷、鋁、銅、硼、釩、鎳等微量元素。

（二）無(wú)機(jī)鹽

陰離子鹽：磷酸鹽、硫酸鹽、氯化物、碳酸鹽、碳酸7提問(wèn)：無(wú)機(jī)鹽的功能是什么？1)輔基；2)酶的激活劑；3)特殊細(xì)菌的能源；鐵細(xì)菌、硫細(xì)菌分別以鐵和硫?yàn)楫a(chǎn)能物質(zhì)。4）維持一定的滲透壓。提問(wèn)：無(wú)機(jī)鹽的功能是什么？8考試1普遍問(wèn)題1.微生物大小?≤0.1mm2.微生物包括哪些生物？考試1普遍問(wèn)題1.微生物大小?≤0.1mm9（三）碳源和能源1）碳源

種類？有機(jī)物、無(wú)機(jī)碳化合物隨細(xì)菌不同，各有偏好細(xì)菌最喜好的碳源是？供碳元素來(lái)源的物質(zhì)細(xì)菌細(xì)胞中的碳素含量占干物質(zhì)質(zhì)量的50％左右。細(xì)菌對(duì)碳素的需求量最大。碳源作用—細(xì)胞的碳骨架、大多還是能源物質(zhì)。糖尤其是葡萄糖及其多糖（三）碳源和能源1）碳源種類？供碳元素來(lái)源的物質(zhì)糖102）能源細(xì)菌的能源種類化學(xué)能、光能所有細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)能量傳遞體都是ATP營(yíng)養(yǎng)型細(xì)菌分類根據(jù)碳源不同分為無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)——有機(jī)營(yíng)養(yǎng)（或自養(yǎng)——異養(yǎng)）提問(wèn)：哪些物質(zhì)可以產(chǎn)生化學(xué)能？有機(jī)碳源特殊的無(wú)機(jī)物（如S、Fe)提問(wèn)：什么樣的細(xì)菌利用光能？含有光合色素2）能源細(xì)菌的能源種類所有細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)能量傳遞體都是ATP提問(wèn)11①無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)細(xì)菌（自養(yǎng)菌）無(wú)機(jī)（自養(yǎng)）—CO2、CO和CO32-提問(wèn)：能否也利用有機(jī)物呢？絕大多數(shù)能，“能吃苦也能享福”，優(yōu)先利用；又根據(jù)能源不同又分為光能自養(yǎng)型細(xì)菌和化能自養(yǎng)型細(xì)菌。①無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)細(xì)菌（自養(yǎng)菌）無(wú)機(jī)（自養(yǎng)）—CO2、CO和CO312（1）光能自養(yǎng)細(xì)菌（無(wú)氧有光）只有紫硫細(xì)菌和綠硫細(xì)菌（1）光能自養(yǎng)細(xì)菌（無(wú)氧有光）只有紫硫細(xì)菌和綠硫細(xì)菌13紫硫、綠硫細(xì)菌代謝方式

光照

CO2+

H2S

→[CH2O]（糖）+H2O+2S↓

菌綠素（與葉綠素大同小異）提問(wèn)：在自然界的作用是什么呢？早期無(wú)氧地球，清除H2S毒物（H2S類似植物光合作用中的H2O）較潔凈的光照池塘無(wú)氧臭（H2S)區(qū)紫硫、綠硫細(xì)菌代謝方式提問(wèn)：在自然界的作用是什么呢14紫硫細(xì)菌湖中4m硫化物*這個(gè)深度紫硫細(xì)菌多?紫硫細(xì)菌湖中4m硫化物*這個(gè)深度紫硫細(xì)菌多?15（2）化能自養(yǎng)細(xì)菌（有氧）提問(wèn)：什么是化能自養(yǎng)菌？自養(yǎng)——碳源CO3－化能——以？物質(zhì)氧化產(chǎn)能S、H2S、H2、NH3、Fe種類：硫細(xì)菌(硫化細(xì)菌和硫磺細(xì)菌)、（亞）硝化細(xì)菌及鐵細(xì)菌、氫細(xì)菌。（2）化能自養(yǎng)細(xì)菌（有氧）提問(wèn)：什么是化能自養(yǎng)菌？種類：硫16例如，亞硝化細(xì)菌進(jìn)行有機(jī)物合成反應(yīng)如下2NH3

+2O2

HNO2

+4H+619千焦耳

ATPCO2+4H[CH2O]+H2O提問(wèn)：化能自養(yǎng)細(xì)菌能用于污水處理嗎？為什么？能，脫氨、脫硫；條件容易例如，亞硝化細(xì)菌進(jìn)行有機(jī)物合成反應(yīng)如下提問(wèn)：化能自養(yǎng)細(xì)菌能用17②有機(jī)營(yíng)養(yǎng)細(xì)菌（異養(yǎng)菌）有機(jī)（異養(yǎng)）——以有機(jī)物為碳源提問(wèn)：自養(yǎng)、異養(yǎng)菌哪種繁殖快？“吃磚頭和吃糧食的區(qū)別”異養(yǎng)菌是有機(jī)污水處理的主角根據(jù)能源的不同②有機(jī)營(yíng)養(yǎng)細(xì)菌（異養(yǎng)菌）有機(jī)（異養(yǎng)）——以有機(jī)物為碳源根18（1）光能異養(yǎng)與化能異養(yǎng)以有機(jī)物作為碳源和能源的的細(xì)菌。絕大多數(shù)的細(xì)菌都屬于化能異養(yǎng)菌。.Ⅰ化能異養(yǎng)菌以有機(jī)物作為碳源和能源的的細(xì)菌。.Ⅰ化能異養(yǎng)菌19不受氧氣限制，尤其適于高濃度有機(jī)廢水（食品行業(yè)）的高效處理(*紅螺菌用于污水處理現(xiàn)狀如何?)Ⅱ.光能異養(yǎng)細(xì)菌（無(wú)氧有光）

光能+色素

有機(jī)物+CO2

→菌體[CH2O]小分子有機(jī)物碳源主要指紅螺菌（有氧無(wú)光時(shí)可化能異養(yǎng)生存）

提問(wèn)：在污水處理中的優(yōu)勢(shì)是什么？問(wèn)題：與水分離困難，光照問(wèn)題——嗜鹽紅螺菌大量滋生時(shí)的紅鹽田不受氧氣限制，尤其適于高濃度有機(jī)廢水（食品行業(yè)）的高效處理(20提問(wèn)：人工投加光合細(xì)菌（PSB,紅螺菌）有利于水產(chǎn)養(yǎng)殖，原因？迅速轉(zhuǎn)化毒物（水族排泄物被細(xì)菌分解后的氨、有機(jī)酸）為高蛋白的菌體，作為魚(yú)的飼料，且不消耗氧

；優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)時(shí)能抑制水族病原菌的生長(zhǎng)提問(wèn)：人工投加光合細(xì)菌（PSB,紅螺菌）有利于水產(chǎn)養(yǎng)殖，原因21異養(yǎng)菌中有腐生菌與寄生菌之分腐生——分解腐爛的有機(jī)物生活寄生——寄居在其他生物體內(nèi)生活提問(wèn)：致病細(xì)菌是屬于什么類型？兼有，屬于兼性寄生菌

肺結(jié)核桿菌痢疾志賀氏菌

以腐生為主兼營(yíng)寄生的兼性寄生細(xì)菌，因而可以通過(guò)水源、食物傳播，是水處理中需要監(jiān)控和殺滅的對(duì)象。異養(yǎng)菌中有腐生菌與寄生菌之分肺結(jié)核桿菌22（四）氮源提問(wèn)：哪些物質(zhì)可作為細(xì)菌的氮源？有機(jī)氮（氨基酸和蛋白質(zhì)）、無(wú)機(jī)氮（N2、

NH3、銨鹽、硝酸鹽）等。實(shí)驗(yàn)室中有機(jī)氮源——蛋白胨工業(yè)投加的細(xì)菌氮源？——尿素、糞便（四）氮源提問(wèn)：哪些物質(zhì)可作為細(xì)菌的氮源？工業(yè)投加的細(xì)菌氮源23（五）磷源和硫源磷源比較單一，主要是無(wú)機(jī)磷酸鹽或偏磷酸鹽。硫源—從還原性的S2-化合物、元素硫一直到最高氧化態(tài)的S042-化合物，都可以作為硫源。通常不缺工業(yè)污水常補(bǔ)加磷酸三鈉等。（五）磷源和硫源磷源比較單一，主要是無(wú)機(jī)磷酸鹽或偏磷酸鹽。硫24（六）生長(zhǎng)因子種類：嘌呤、嘧啶類、維生素類作用：？嘌呤和嘧啶參與合成核酸和輔酶；維生素，重要輔酶多數(shù)細(xì)菌不存在生長(zhǎng)因子問(wèn)題。只有少數(shù)細(xì)菌需要外界提供現(xiàn)成的生長(zhǎng)因子，才能生長(zhǎng)，如乳酸菌需要多種維生素，因此只能生活在這些物質(zhì)供應(yīng)充足的環(huán)境，如牛奶中、腸道?！匦?，但不能自身合成的有機(jī)物（六）生長(zhǎng)因子種類：嘌呤、嘧啶類、維生素類——必需，但不能自25在實(shí)際應(yīng)用中還應(yīng)注意1.營(yíng)養(yǎng)要求小范圍可改變指細(xì)菌對(duì)碳源等的種類、數(shù)量一定程度上可馴化適應(yīng)（酶的誘導(dǎo)、易變異）2.“營(yíng)養(yǎng)要平衡”，存在一定比例搭配的現(xiàn)象主要是指碳氮磷的比例關(guān)系，通常稱碳氮磷比。在實(shí)際應(yīng)用中還應(yīng)注意26（七）碳氮磷比－“營(yíng)養(yǎng)平衡”根瘤菌要求碳氮比為11.5：1土壤中微生物混合群體要求碳氮比為25：1污(廢)水生物處理中好氧微生物群體(活性污泥)要求為BOD5：N：P＝100：5：1厭氧生物處理中的厭氧微生物群體要求BOD5：N：P＝350～500：5：1

為了保證污(廢)水(有機(jī)固體廢物）生物處理要按碳氮磷比配給營(yíng)養(yǎng)。（七）碳氮磷比－“營(yíng)養(yǎng)平衡”根瘤菌要求碳氮比為11.5：1厭27城市生活污水不存在營(yíng)養(yǎng)不足的問(wèn)題。但有的工業(yè)廢水缺某種營(yíng)養(yǎng)，當(dāng)營(yíng)養(yǎng)量不足時(shí)，應(yīng)供給或補(bǔ)足。如酒精廢水缺？

；洗滌劑廢水？N、P缺NP過(guò)剩提問(wèn)：如何知道所處理的廢水中營(yíng)養(yǎng)物供應(yīng)是否比例平衡呢？先測(cè)、對(duì)比、試驗(yàn)驗(yàn)證煉油廢水？N、P城市生活污水不存在營(yíng)養(yǎng)不足的問(wèn)題。但有的工業(yè)廢水缺某種營(yíng)養(yǎng)，28但如果工業(yè)廢水不缺營(yíng)養(yǎng)，就切勿盲目補(bǔ)充！提問(wèn)：為什么？過(guò)猶不及——“嬌慣”細(xì)菌往往先利用這類現(xiàn)成的容易被吸收、利用的有機(jī)物質(zhì)，而不再利用工業(yè)廢水中難以吸收、利用的有機(jī)物，從而導(dǎo)致細(xì)菌分解特殊有機(jī)物的能力下降這與細(xì)菌馴化正好相反（反馴化）。留意！但如果工業(yè)廢水不缺營(yíng)養(yǎng)，就切勿盲目補(bǔ)充！留意！29細(xì)菌的生理特[課件]30二．培養(yǎng)基學(xué)以致用——養(yǎng)細(xì)菌

———水、碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽及生長(zhǎng)因子等細(xì)菌及其它微生物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的合理配制物二．培養(yǎng)基學(xué)以致用——養(yǎng)細(xì)菌———水、碳源、氮源311.認(rèn)識(shí)化能自養(yǎng)菌氧化硫桿菌的培養(yǎng)基粉末狀硫10gKH2PO44gMgSO40.5gCaCl20.5g(NH4)2SO40.4gFeSO40.01g

水1000mL（自來(lái)水即可）提問(wèn)：其中各組分作用是什么？空氣中的CO2能源磷源、緩沖物碳源是什么？氮源鹽也可補(bǔ)加一部分碳酸鈉。1.認(rèn)識(shí)化能自養(yǎng)菌氧化硫桿菌的培養(yǎng)基提問(wèn)：其中各組分作32異養(yǎng)細(xì)菌的培養(yǎng)基中至少有一種有機(jī)物，實(shí)驗(yàn)室中通常是葡萄糖如一種大腸桿菌培養(yǎng)基葡萄糖0.5gK2HPO41gMgSO40.2gNaCl5gNH4H2PO40.4g水1000mL異養(yǎng)細(xì)菌的培養(yǎng)基中至少有一種有機(jī)物，實(shí)驗(yàn)室中通常是葡萄糖332.配制

通常？加水2.配制通常？加水343．分類提問(wèn)：根據(jù)哪些特性可以給培養(yǎng)基分類？物理狀態(tài)、用途、組分組成(一)根據(jù)物理狀態(tài)

固體培養(yǎng)基、半固體培養(yǎng)基和液體培養(yǎng)基1）液體培養(yǎng)基（“湯”）——廢水也可看作是一種廣義的液體培養(yǎng)基3．分類提問(wèn)：根據(jù)哪些特性可以給培養(yǎng)基分類？352）固體培養(yǎng)基（“團(tuán)”）人工做法——(與果凍方法一樣)向液體培養(yǎng)基中加入2％左右的瓊脂，加熱至100℃溶解，40℃下冷卻并凝固。石花菜(紅藻）→瓊脂瓊脂主要成份—半乳聚糖，分子量大，呈網(wǎng)狀粘著力強(qiáng)，溶解分散（溫度為96℃以上）條狀瓊脂粉末瓊脂2）固體培養(yǎng)基（“團(tuán)”）人工做法——(與果凍方法一樣)石花菜36瓊脂特性A.不能被絕大多數(shù)微生物利用、分解液化；提問(wèn)：有什么好處？不作為額外碳源，干擾試驗(yàn)，保持固體特性B.高壓滅菌結(jié)構(gòu)不被破壞，且顏色透明不妨礙觀察；C.多數(shù)微生物在瓊脂培養(yǎng)基表面生長(zhǎng)并形成獨(dú)立菌落；提問(wèn)：有何好處？易于純化分離瓊脂特性A.不能被絕大多數(shù)微生物利用、分解液化；C.多數(shù)微生373）半固體培養(yǎng)基（“膏”）半——流動(dòng)性介于固體與液體之間提問(wèn)：如何制作？在液體培養(yǎng)基中加入0.5%或更低濃度的瓊脂作用：？半固體培養(yǎng)基中可以融入少量的溶解氧，因此這種培養(yǎng)基常被用于培養(yǎng)在較低氧濃度環(huán)境下才能最佳生長(zhǎng)的細(xì)菌。天然的固體培養(yǎng)基——土豆塊、培養(yǎng)真菌的麩皮、大米、大麥等。3）半固體培養(yǎng)基（“膏”）半——流動(dòng)性介于固體與液體之間天然38（二）根據(jù)培養(yǎng)基組分天然培養(yǎng)基、合成培養(yǎng)基和半合成培養(yǎng)基。1）合成合成——純化學(xué)試劑2）天然天然——？純生物制品(細(xì)胞提取物)如，常用的細(xì)菌肉湯培養(yǎng)基牛肉膏3g蛋白胨5g水1000mLpH7.2~7.4牛肉膏——瘦牛肉經(jīng)過(guò)加熱濃縮抽提的膏狀物（主要作碳源）優(yōu)點(diǎn)——穩(wěn)定、選擇性缺點(diǎn)——很多細(xì)菌營(yíng)養(yǎng)需求較為復(fù)雜，配方獲取較難（二）根據(jù)培養(yǎng)基組分2）天然優(yōu)點(diǎn)——穩(wěn)定、選擇性39類似物如酵母膏、麥芽汁、土壤浸出液、牛奶、玉米粉優(yōu)點(diǎn)——營(yíng)養(yǎng)豐富、配制容易缺點(diǎn)？質(zhì)量不穩(wěn)定、選擇性差；3）半合成半——不純優(yōu)缺點(diǎn)介于前兩者之間，因而使用最廣。蛋白胨——?jiǎng)又参锏鞍祝ù蠖够騽?dòng)物骨粉等）經(jīng)初步酶解形成的短肽（主要作氮源）酵母膏類似物如酵母膏、麥芽汁、土壤浸出液、牛奶、玉米粉優(yōu)點(diǎn)——營(yíng)養(yǎng)40(三)根據(jù)培養(yǎng)基用途普通型、選擇型、鑒別型普通——普適有兩種制備思路：？肉湯培養(yǎng)基牛肉膏3g蛋白胨5g水1000mLpH7.2~7.41）選擇性培養(yǎng)基選擇性——？待選的細(xì)菌能優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)(三)根據(jù)培養(yǎng)基用途普通型、選擇型、鑒別型有兩種制備思路：？41①投毒法（“正－考試”）常用物質(zhì)為染料、膽汁酸鹽、金屬鹽類、酸、堿和抗生素。例如欲分離古細(xì)菌，培養(yǎng)基中通常加入青霉素（由于古細(xì)菌的細(xì)胞壁不同于普通細(xì)菌，因而不會(huì)被對(duì)破壞普通細(xì)菌細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)的青霉素殺死），古細(xì)菌就唯一分離并存活下來(lái)。膽汁酸鹽——抑制革蘭氏陽(yáng)性菌提問(wèn)：它能選擇性生長(zhǎng)那種細(xì)菌？革蘭氏陰性細(xì)菌毒——選擇性的抑制劑待選細(xì)菌有抗性①投毒法（“正－考試”）常用物質(zhì)為染料、膽汁酸鹽、金屬鹽42②投其所好法（“邪—挖墻角”）好→→→營(yíng)養(yǎng)、環(huán)境因子（1）專一性營(yíng)養(yǎng)源培養(yǎng)法待選細(xì)菌專門(mén)需要的某種碳源或氮源例如篩選纖維素分解菌選用纖維素作為培養(yǎng)基中的唯一碳源；各類降解石化廢水特殊有機(jī)物的細(xì)菌篩選通常是以這類有機(jī)物為培養(yǎng)基中的唯一碳源，將目的細(xì)菌富集篩選下來(lái)。②投其所好法（“邪—挖墻角”）好→→→營(yíng)養(yǎng)、環(huán)境因子43（2）理化因素控制法理化因素——特殊的溫度、氧氣、pH、鹽度等環(huán)境條件主要用于篩選極端環(huán)境微生物。如嗜鹽、嗜熱、嗜冷、嗜酸、嗜堿等的細(xì)菌，同時(shí)也被用于選擇性培養(yǎng)好氧或厭氧細(xì)菌。嗜冷菌嗜熱菌（2）理化因素控制法嗜冷菌嗜熱菌442）鑒別培養(yǎng)基鑒別——明查分別（細(xì)菌種類）提供培養(yǎng)環(huán)境外還同時(shí)具有類似于“驗(yàn)鈔機(jī)”的作用

方法？鑒—加入指示劑（“紫光燈”）別—不同菌落制造不同的代謝物（“有無(wú)熒光粉”），顯色不一水處理中常用的遠(yuǎn)藤氏培養(yǎng)基就是典型大腸菌群內(nèi)不同種屬細(xì)菌的鑒別培養(yǎng)基（第五章）。2）鑒別培養(yǎng)基鑒別——明查分別（細(xì)菌種類）方法？45生理特性生理——生命活動(dòng)機(jī)理（食、?。┥顒?dòng)——營(yíng)養(yǎng)、呼吸、環(huán)境衛(wèi)生營(yíng)養(yǎng)物及其獲取方式——營(yíng)養(yǎng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的代謝

——呼吸那些環(huán)境因素使細(xì)菌病、死？——環(huán)境衛(wèi)生生理特性生理——生命活動(dòng)機(jī)理（食、住）46營(yíng)養(yǎng)物的種類、用途及營(yíng)養(yǎng)物的吸收方式水、鹽、“糧食”異養(yǎng)－自養(yǎng)；吸收方式—四種如何代謝？不同代謝類型的細(xì)菌分類光能—化能；好氧—厭氧；寄生—腐生！學(xué)會(huì)養(yǎng)細(xì)菌

食（營(yíng)養(yǎng)、呼吸）營(yíng)養(yǎng)物的種類、用途及營(yíng)養(yǎng)物的吸收方式

47?。ōh(huán)境衛(wèi)生—環(huán)境因素對(duì)細(xì)菌的影響）溫度、電位、pH、滲透壓、光線、毒物學(xué)會(huì)養(yǎng)好細(xì)菌（其他微生物與之類似）?。ōh(huán)境衛(wèi)生—環(huán)境因素對(duì)細(xì)菌的影響）溫度、電位、pH、滲透壓48第一節(jié)細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)

提問(wèn)：如何知道細(xì)菌所需的營(yíng)養(yǎng)物種類呢？單因子或復(fù)合因子培養(yǎng)試驗(yàn)、由細(xì)胞化學(xué)組成進(jìn)行推斷。

第一節(jié)細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)提問(wèn)：如何知道細(xì)菌所需的營(yíng)養(yǎng)物種類呢？49一、細(xì)菌營(yíng)養(yǎng)物組成及生理功能

傳統(tǒng)上根據(jù)功能不同對(duì)營(yíng)養(yǎng)物歸類水、無(wú)機(jī)鹽和碳源、氮源、能源、生長(zhǎng)因子等。一、細(xì)菌營(yíng)養(yǎng)物組成及生理功能

傳統(tǒng)上根據(jù)功能不同對(duì)營(yíng)50

（一）水提問(wèn)：水對(duì)細(xì)菌有哪些作用？1)溶劑作用2)運(yùn)輸物質(zhì)的載體3)參與生化反應(yīng)(如脫水、加水反應(yīng))

（一）水51（二）無(wú)機(jī)鹽

陰離子鹽：磷酸鹽、硫酸鹽、氯化物、碳酸鹽、碳酸氫鹽。陽(yáng)離子鹽：氨、鉀、鈉、鈣、鎂、鐵的鹽P和S、Fe、Mg的需求量較大同時(shí)還需要鋅、錳、鈷、鋁、銅、硼、釩、鎳等微量元素。

（二）無(wú)機(jī)鹽

陰離子鹽：磷酸鹽、硫酸鹽、氯化物、碳酸鹽、碳酸52提問(wèn)：無(wú)機(jī)鹽的功能是什么？1)輔基；2)酶的激活劑；3)特殊細(xì)菌的能源；鐵細(xì)菌、硫細(xì)菌分別以鐵和硫?yàn)楫a(chǎn)能物質(zhì)。4）維持一定的滲透壓。提問(wèn)：無(wú)機(jī)鹽的功能是什么？53考試1普遍問(wèn)題1.微生物大小?≤0.1mm2.微生物包括哪些生物？考試1普遍問(wèn)題1.微生物大小?≤0.1mm54（三）碳源和能源1）碳源

種類？有機(jī)物、無(wú)機(jī)碳化合物隨細(xì)菌不同，各有偏好細(xì)菌最喜好的碳源是？供碳元素來(lái)源的物質(zhì)細(xì)菌細(xì)胞中的碳素含量占干物質(zhì)質(zhì)量的50％左右。細(xì)菌對(duì)碳素的需求量最大。碳源作用—細(xì)胞的碳骨架、大多還是能源物質(zhì)。糖尤其是葡萄糖及其多糖（三）碳源和能源1）碳源種類？供碳元素來(lái)源的物質(zhì)糖552）能源細(xì)菌的能源種類化學(xué)能、光能所有細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)能量傳遞體都是ATP營(yíng)養(yǎng)型細(xì)菌分類根據(jù)碳源不同分為無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)——有機(jī)營(yíng)養(yǎng)（或自養(yǎng)——異養(yǎng)）提問(wèn)：哪些物質(zhì)可以產(chǎn)生化學(xué)能？有機(jī)碳源特殊的無(wú)機(jī)物（如S、Fe)提問(wèn)：什么樣的細(xì)菌利用光能？含有光合色素2）能源細(xì)菌的能源種類所有細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)能量傳遞體都是ATP提問(wèn)56①無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)細(xì)菌（自養(yǎng)菌）無(wú)機(jī)（自養(yǎng)）—CO2、CO和CO32-提問(wèn)：能否也利用有機(jī)物呢？絕大多數(shù)能，“能吃苦也能享?！?，優(yōu)先利用；又根據(jù)能源不同又分為光能自養(yǎng)型細(xì)菌和化能自養(yǎng)型細(xì)菌。①無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)細(xì)菌（自養(yǎng)菌）無(wú)機(jī)（自養(yǎng)）—CO2、CO和CO357（1）光能自養(yǎng)細(xì)菌（無(wú)氧有光）只有紫硫細(xì)菌和綠硫細(xì)菌（1）光能自養(yǎng)細(xì)菌（無(wú)氧有光）只有紫硫細(xì)菌和綠硫細(xì)菌58紫硫、綠硫細(xì)菌代謝方式

光照

CO2+

H2S

→[CH2O]（糖）+H2O+2S↓

菌綠素（與葉綠素大同小異）提問(wèn)：在自然界的作用是什么呢？早期無(wú)氧地球，清除H2S毒物（H2S類似植物光合作用中的H2O）較潔凈的光照池塘無(wú)氧臭（H2S)區(qū)紫硫、綠硫細(xì)菌代謝方式提問(wèn)：在自然界的作用是什么呢59紫硫細(xì)菌湖中4m硫化物*這個(gè)深度紫硫細(xì)菌多?紫硫細(xì)菌湖中4m硫化物*這個(gè)深度紫硫細(xì)菌多?60（2）化能自養(yǎng)細(xì)菌（有氧）提問(wèn)：什么是化能自養(yǎng)菌？自養(yǎng)——碳源CO3－化能——以？物質(zhì)氧化產(chǎn)能S、H2S、H2、NH3、Fe種類：硫細(xì)菌(硫化細(xì)菌和硫磺細(xì)菌)、（亞）硝化細(xì)菌及鐵細(xì)菌、氫細(xì)菌。（2）化能自養(yǎng)細(xì)菌（有氧）提問(wèn)：什么是化能自養(yǎng)菌？種類：硫61例如，亞硝化細(xì)菌進(jìn)行有機(jī)物合成反應(yīng)如下2NH3

+2O2

HNO2

+4H+619千焦耳

ATPCO2+4H[CH2O]+H2O提問(wèn)：化能自養(yǎng)細(xì)菌能用于污水處理嗎？為什么？能，脫氨、脫硫；條件容易例如，亞硝化細(xì)菌進(jìn)行有機(jī)物合成反應(yīng)如下提問(wèn)：化能自養(yǎng)細(xì)菌能用62②有機(jī)營(yíng)養(yǎng)細(xì)菌（異養(yǎng)菌）有機(jī)（異養(yǎng)）——以有機(jī)物為碳源提問(wèn)：自養(yǎng)、異養(yǎng)菌哪種繁殖快？“吃磚頭和吃糧食的區(qū)別”異養(yǎng)菌是有機(jī)污水處理的主角根據(jù)能源的不同②有機(jī)營(yíng)養(yǎng)細(xì)菌（異養(yǎng)菌）有機(jī)（異養(yǎng)）——以有機(jī)物為碳源根63（1）光能異養(yǎng)與化能異養(yǎng)以有機(jī)物作為碳源和能源的的細(xì)菌。絕大多數(shù)的細(xì)菌都屬于化能異養(yǎng)菌。.Ⅰ化能異養(yǎng)菌以有機(jī)物作為碳源和能源的的細(xì)菌。.Ⅰ化能異養(yǎng)菌64不受氧氣限制，尤其適于高濃度有機(jī)廢水（食品行業(yè)）的高效處理(*紅螺菌用于污水處理現(xiàn)狀如何?)Ⅱ.光能異養(yǎng)細(xì)菌（無(wú)氧有光）

光能+色素

有機(jī)物+CO2

→菌體[CH2O]小分子有機(jī)物碳源主要指紅螺菌（有氧無(wú)光時(shí)可化能異養(yǎng)生存）

提問(wèn)：在污水處理中的優(yōu)勢(shì)是什么？問(wèn)題：與水分離困難，光照問(wèn)題——嗜鹽紅螺菌大量滋生時(shí)的紅鹽田不受氧氣限制，尤其適于高濃度有機(jī)廢水（食品行業(yè)）的高效處理(65提問(wèn)：人工投加光合細(xì)菌（PSB,紅螺菌）有利于水產(chǎn)養(yǎng)殖，原因？迅速轉(zhuǎn)化毒物（水族排泄物被細(xì)菌分解后的氨、有機(jī)酸）為高蛋白的菌體，作為魚(yú)的飼料，且不消耗氧

；優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)時(shí)能抑制水族病原菌的生長(zhǎng)提問(wèn)：人工投加光合細(xì)菌（PSB,紅螺菌）有利于水產(chǎn)養(yǎng)殖，原因66異養(yǎng)菌中有腐生菌與寄生菌之分腐生——分解腐爛的有機(jī)物生活寄生——寄居在其他生物體內(nèi)生活提問(wèn)：致病細(xì)菌是屬于什么類型？兼有，屬于兼性寄生菌

肺結(jié)核桿菌痢疾志賀氏菌

以腐生為主兼營(yíng)寄生的兼性寄生細(xì)菌，因而可以通過(guò)水源、食物傳播，是水處理中需要監(jiān)控和殺滅的對(duì)象。異養(yǎng)菌中有腐生菌與寄生菌之分肺結(jié)核桿菌67（四）氮源提問(wèn)：哪些物質(zhì)可作為細(xì)菌的氮源？有機(jī)氮（氨基酸和蛋白質(zhì)）、無(wú)機(jī)氮（N2、

NH3、銨鹽、硝酸鹽）等。實(shí)驗(yàn)室中有機(jī)氮源——蛋白胨工業(yè)投加的細(xì)菌氮源？——尿素、糞便（四）氮源提問(wèn)：哪些物質(zhì)可作為細(xì)菌的氮源？工業(yè)投加的細(xì)菌氮源68（五）磷源和硫源磷源比較單一，主要是無(wú)機(jī)磷酸鹽或偏磷酸鹽。硫源—從還原性的S2-化合物、元素硫一直到最高氧化態(tài)的S042-化合物，都可以作為硫源。通常不缺工業(yè)污水常補(bǔ)加磷酸三鈉等。（五）磷源和硫源磷源比較單一，主要是無(wú)機(jī)磷酸鹽或偏磷酸鹽。硫69（六）生長(zhǎng)因子種類：嘌呤、嘧啶類、維生素類作用：？嘌呤和嘧啶參與合成核酸和輔酶；維生素，重要輔酶多數(shù)細(xì)菌不存在生長(zhǎng)因子問(wèn)題。只有少數(shù)細(xì)菌需要外界提供現(xiàn)成的生長(zhǎng)因子，才能生長(zhǎng)，如乳酸菌需要多種維生素，因此只能生活在這些物質(zhì)供應(yīng)充足的環(huán)境，如牛奶中、腸道。——必需，但不能自身合成的有機(jī)物（六）生長(zhǎng)因子種類：嘌呤、嘧啶類、維生素類——必需，但不能自70在實(shí)際應(yīng)用中還應(yīng)注意1.營(yíng)養(yǎng)要求小范圍可改變指細(xì)菌對(duì)碳源等的種類、數(shù)量一定程度上可馴化適應(yīng)（酶的誘導(dǎo)、易變異）2.“營(yíng)養(yǎng)要平衡”，存在一定比例搭配的現(xiàn)象主要是指碳氮磷的比例關(guān)系，通常稱碳氮磷比。在實(shí)際應(yīng)用中還應(yīng)注意71（七）碳氮磷比－“營(yíng)養(yǎng)平衡”根瘤菌要求碳氮比為11.5：1土壤中微生物混合群體要求碳氮比為25：1污(廢)水生物處理中好氧微生物群體(活性污泥)要求為BOD5：N：P＝100：5：1厭氧生物處理中的厭氧微生物群體要求BOD5：N：P＝350～500：5：1

為了保證污(廢)水(有機(jī)固體廢物）生物處理要按碳氮磷比配給營(yíng)養(yǎng)。（七）碳氮磷比－“營(yíng)養(yǎng)平衡”根瘤菌要求碳氮比為11.5：1厭72城市生活污水不存在營(yíng)養(yǎng)不足的問(wèn)題。但有的工業(yè)廢水缺某種營(yíng)養(yǎng)，當(dāng)營(yíng)養(yǎng)量不足時(shí)，應(yīng)供給或補(bǔ)足。如酒精廢水缺？

；洗滌劑廢水？N、P缺NP過(guò)剩提問(wèn)：如何知道所處理的廢水中營(yíng)養(yǎng)物供應(yīng)是否比例平衡呢？先測(cè)、對(duì)比、試驗(yàn)驗(yàn)證煉油廢水？N、P城市生活污水不存在營(yíng)養(yǎng)不足的問(wèn)題。但有的工業(yè)廢水缺某種營(yíng)養(yǎng)，73但如果工業(yè)廢水不缺營(yíng)養(yǎng)，就切勿盲目補(bǔ)充！提問(wèn)：為什么？過(guò)猶不及——“嬌慣”細(xì)菌往往先利用這類現(xiàn)成的容易被吸收、利用的有機(jī)物質(zhì)，而不再利用工業(yè)廢水中難以吸收、利用的有機(jī)物，從而導(dǎo)致細(xì)菌分解特殊有機(jī)物的能力下降這與細(xì)菌馴化正好相反（反馴化）。留意！但如果工業(yè)廢水不缺營(yíng)養(yǎng)，就切勿盲目補(bǔ)充！留意！74細(xì)菌的生理特[課件]75二．培養(yǎng)基學(xué)以致用——養(yǎng)細(xì)菌

———水、碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽及生長(zhǎng)因子等細(xì)菌及其它微生物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的合理配制物二．培養(yǎng)基學(xué)以致用——養(yǎng)細(xì)菌———水、碳源、氮源761.認(rèn)識(shí)化能自養(yǎng)菌氧化硫桿菌的培養(yǎng)基粉末狀硫10gKH2PO44gMgSO40.5gCaCl20.5g(NH4)2SO40.4gFeSO40.01g

水1000mL（自來(lái)水即可）提問(wèn)：其中各組分作用是什么？空氣中的CO2能源磷源、緩沖物碳源是什么？氮源鹽也可補(bǔ)加一部分碳酸鈉。1.認(rèn)識(shí)化能自養(yǎng)菌氧化硫桿菌的培養(yǎng)基提問(wèn)：其中各組分作77異養(yǎng)細(xì)菌的培養(yǎng)基中至少有一種有機(jī)物，實(shí)驗(yàn)室中通常是葡萄糖如一種大腸桿菌培養(yǎng)基葡萄糖0.5gK2HPO41gMgSO40.2gNaCl5gNH4H2PO40.4g水1000mL異養(yǎng)細(xì)菌的培養(yǎng)基中至少有一種有機(jī)物，實(shí)驗(yàn)室中通常是葡萄糖782.配制

通常？加水2.配制通常？加水793．分類提問(wèn)：根據(jù)哪些特性可以給培養(yǎng)基分類？物理狀態(tài)、用途、組分組成(一)根據(jù)物理狀態(tài)

固體培養(yǎng)基、半固體培養(yǎng)基和液體培養(yǎng)基1）液體培養(yǎng)基（“湯”）——廢水也可看作是一種廣義的液體培養(yǎng)基3．分類提問(wèn)：根據(jù)哪些特性可以給培養(yǎng)基分類？802）固體培養(yǎng)基（“團(tuán)”）人工做法——(與果凍方法一樣)向液體培養(yǎng)基中加入2％左右的瓊脂，加熱至100℃溶解，40℃下冷卻并凝固。石花菜(紅藻）→瓊脂瓊脂主要成份—半乳聚糖，分子量大，呈網(wǎng)狀粘著力強(qiáng)，溶解分散（溫度為96℃以上）條狀瓊脂粉末瓊脂2）固體培養(yǎng)基（“團(tuán)”）人工做法——(與果凍方法一樣)石花菜81瓊脂特性A.不能被絕大多數(shù)微生物利用、分解液化；提問(wèn)：有什么好處？不作為額外碳源，干擾試驗(yàn)，保持固體特性B.高壓滅菌結(jié)構(gòu)不被破壞，且顏色透明不妨礙觀察；C.多數(shù)微生物在瓊脂培養(yǎng)基表面生長(zhǎng)并形成獨(dú)立菌落；提問(wèn)：有何好處？易于純化分離瓊脂特性A.不能被絕大多數(shù)微生物利用、分解液化；C.多數(shù)微生823）半固體培養(yǎng)基（“膏”）半——流動(dòng)性介于固體與液體之間提問(wèn)：如何制作？在液體培養(yǎng)基中加入0.5%或更低濃度的瓊脂作用：？半固體培養(yǎng)基中可以融入少量的溶解氧，因此這種培養(yǎng)基常被