生长繁殖和生长因子.ppt
《生长繁殖和生长因子.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《生长繁殖和生长因子.ppt(91页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、1,第五章,微生物生长繁殖与生存因子,2,第一节 微生物的生长繁殖,生 长,繁 殖,生长是一个逐步发生的量变过程,繁殖是一个产生新的生命个体的质变过程。从生长到繁殖,即由量变到质变的过程叫发育。,在高等生物里这两个过程可以明显分开,但在低等特别是在单细胞的生物里,由于细胞小,这两个过程是紧密联系又很难划分的过程。,3,微生物细胞,合适的外界条件,吸收营养物质,进行代谢。,当同化作用速度大于异化作用,微生物的细胞不断增长,即原生质的总量(重量、体积、大小)不断增加 个体的生长,群体的生长,生 长,繁 殖,4,一、研究微生物生长的方法,由于微生物个体小,研究单个微生物生长困难,所以一般研究其群体生
2、长。,培养群体的方法有分批培养和连续培养,这两种方法既可以用于混合菌种培养,也可以用于纯种培养。在污水生物处理中这两种方法均有应用。,(一)分批培养:通常情况实验室的微生物培养都采用分批培养,这种培养只有开始时的一次投料和接种微生物,保持一定的温度、pH和溶解氧量,微生物根据营养变化自行生灭。微生物在培养过程中的生长速度随时间而发生有规律的变化。,6,细菌的生长曲线:将少量纯种细菌接种到一定量的液体培养基内,在适宜的温度下培养,并定时取样测定活细菌的重量和数目的变化,以活细菌重量或活细菌个数的对数为纵坐标,以培养时间为横坐标作图,所得的曲线即为细菌的生长曲线。,1.生长曲线,7,微生物生长的典
3、型曲线可以分为6个阶段:迟缓期、加速期、对数期、减速期、静止期和衰亡期,8,2细菌数量生长曲线,稳定期,衰老期,细菌的数量很大,都是10的n次方,取对数作图时方便,010代表11010,总菌数,活菌数,对数期,0,0,时间,细菌数,生长速度,缓慢期,对数期,稳定期,衰亡期,活菌数,总菌数,细菌生长曲线(按细菌数目的对数绘制),10,(1)缓慢期,提问:为什么会出现缓慢期呢?,适应环境(合成相应的酶),营养储备(用于复制合成),曲线平缓。初:细菌数目不增加,体积增长快。后:个别菌体繁殖,个数少许增加。细胞代谢活力强,大量诱导酶的合成。,应用:缩短此期,提高设备利用率。,11,在实际工作中如接种菌
4、种以启动新的水处理设施,投加新鲜污泥时,接种的细菌不习惯于新环境,会出现或长或短的缓慢期,缓慢期的出现会增加操作时间,降低工作效率,采用处于高效菌群对数期的菌种、增大接种量、尽量保持接种前后所处的培养介质和条件一致等方法来缩短或消除缓慢期。,提问:我们可以通过哪些手段缩短缓慢期呢?,12,一旦细菌细胞的生理修复或调整完成,延迟期即告结束,细胞开始进入快速分裂阶段。细菌数目X增长率倍率的对数与时间成正比。,(2)对数期 log phase,这一时期细胞数目的增加以2n级数进行。,13,细菌代时的计算,细菌的代时即世代时间,或称倍增时间是指细菌繁殖一代即个体数目增加一倍的时间。细菌在不同的生长期,
5、不同培养温度、pH、营养物浓度和性质的情况下,倍增时间不一样,对数期的细菌细胞代谢活性最强,组成新细胞物质最快,细菌数目呈几何级数增加,代时稳定,因此细菌代时的测定必须以对数期的生长细胞作为对象。其测定计算如下:,14,在对数期分别测定t0时刻与t时间细菌的数量X0与X,基于细菌的二分裂生长 t1 t2 122223(22)2)24252n X1X124X12n(n=1、2、3)Xn n就是细菌的代数,Xn X12n,15,分裂快,数目增多。活菌数 总菌数 曲线直线上升 此时细胞的大小、组成、生理特征等均趋于一致,代谢活跃,生长速率高,代时稳定。不同细菌对数期的生长速率变化很大,这与菌种本身的
6、遗传特性有关,同时受环境条件(如温度、培养基成分等)的影响。,特点,如大肠杆菌在20时其代时是35条件下的2倍;伤寒杆菌在含0.125的蛋白胨培养基中的代时为800min,而在含1.0时仅为40min。,应用:接种用的好种子 代谢、生理研究的好材料,16,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20 min,重1012g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。然而由于营养物的有限,这种情况不会发生。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
7、最大值,活菌数保持基本恒定,故将其称为稳定期。,(3)稳定期(stationary phase(静止期),17,开始积累储藏物,养料消耗多;芽孢形成,抗生素产生;繁殖速率下降,死亡速率上升;新增菌死亡菌 曲线平坦,应用:发酵产物形成的重要时期(抗生素、氨基酸等),生产上应尽量延长此期,提高产量,18,(4)衰老期 decline phase or death phase,菌体死亡速度大于繁殖速度。自溶。内源呼吸 曲线下降,衰老期细胞的总数虽然镜检直接计数可能会保持不变,但间接菌落计数检测到的活细胞数目却在减少,同时伴随着细胞的裂解或自溶可释放出一些代谢产物,个体细胞呈现多种形态,有时产生畸形,
8、细胞大小悬殊,有的细胞内含很多的空泡,G+染色反应转变成G染色反应。,活性污泥中活细菌重量变化曲线,曲线:群体重量W(mg/l)时间t,细菌内源呼吸,及细菌大量死亡阶段,曲线t点切线斜率值=?,t重量增长速率,t,20,在废水生物处理的连续运行过程中,活性污泥中的微生物规律与分批培养的规律不一样,它只是分批培养中的某一生长阶段:或是加速期,或是对数期,或为减速期,或为静止期,或为衰亡期。,3细菌生长曲线在污(废)水微生物处理中的应用,按废水的水质情况(主要是有机物浓度),可利用不同生长阶段的微生物处理废水。常规活性污泥法利用减速期、稳定期的微生物;生物吸附法利用生长下降阶段(稳定期)的微生物;
9、高负荷活性污泥法利用生长上升阶段(对数期)和生长下降阶段(减速期);有机物含量低,可生化性差的废水,可采用延时曝气法处理,利用衰亡期。,22,微生物维持到对数期可获得高的处理能力,即分解速度快,但处理效果不一定好:要求进水有机物浓度高,则出水浓度也高,水质不能达标;生长繁殖旺盛,菌活力大,未形成荚膜等,不易凝聚和沉淀;,(1)为何常规活性污泥法不利用对数期的微生物?,注意的问题:,23,之所以利用的是细菌特定的生长阶段,是由于水处理大多为连续化操作,细菌处于一个相对稳定的环境中,细菌必然维持在一个与环境相适应的生长阶段。只有当环境发生变化时,细菌的生长状态才会发生变化。细菌的连续培养与分批培养
10、时的规律有所不同,但用间歇培养的概念作为借鉴。,24,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。,4.连续培养,原理:进料=补足营养(“污染物”)出料=稀释菌浓度、毒物浓度它又分为两种:恒浊连续培养、恒化连续培养。,25,(1)恒浊连续培养,新鲜培养基,光电池,光源,流速控制阀,出水,反馈控制,培养液中细菌的浓度恒定,以浊度为控制指标的培养方式。,恒浊培养液浊度恒定(实质是细菌数量恒定),当培养室中的浊度超过预期数值时,流速加快,使浊度降低;当培养室中的浊度低于预期数值时,流速减慢,使浊度升高;,这种方式往往用于细菌的生理生化研究。,26,(2)恒化连续培养,化?,
11、新鲜培养基,流速控制阀,出水,流速恒定,进料营养物总量,这种方式新鲜培养基以恒定的流速流入,与培养器内的培养基瞬间混合,培养器内的培养基继而也以相同的流速恒定流出,进水组分及反应器中营养物浓度基本不变。,27,目前,除了分批式间歇曝气法(SBR)外,污水连续生物处理法均类似于恒化连续培养(流速不完全恒定)。,28,二、微生物生长的测定方法,(一)直接计数(测定微生物总数),优点:快速 缺点:不能区分细菌的死活分四种,29,1.涂片染色法,1视野菌液(ml)0.01ml(1cm2/视野面积(cm2)),30,2.计数器(血球计数板)测定法,31,0.1ml菌液,33,提问:数了100个小格中有9
12、0个细菌,样品中的细菌浓度是多少?(90个100)*400/0.1ml=3600个/ml适用范围:测定个体较大微生物细菌个体若太小、过多,由于每一小格中细菌层层叠加,相互遮挡,难以准确计数。,数数细菌(或其他微生物或细胞)数目,(一般数100个小格),折算样品细菌浓度;,34,3.比例计数法,比例样品菌液与等体积的血液混合,观测二者比例,红血球数已知(男性400500万个ml,女性350450万个ml),平均400万个/ml,问:如果平均每个视野中细菌数量/红血球的数量比例为5.5:1,则细菌数量=?5.5400万个/m l=2.2107个/mL样品,35,浊细菌悬浮液的浊度。细菌不完全透光,
13、一定范围内菌溶液的混浊度与菌数量成正比,4比浊计数法,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(ODNo),(2)测菌液浊度,查图表得出细菌数量,浊度仪或721分光光度仪,37,(二)间接计数法(活菌计数法),提问:前述方法中计数的不都是活菌,如何分辨菌死活 繁殖提问:细菌繁殖的可见现象是什么?产生菌落(固体培养基培养)、菌液混浊(液体培养基培养)计数原理:一个细菌可繁殖成一个菌落或一群细菌.缺点:慢 分固体培养法和液体培养法,无菌水,得到不同稀释度(10-x)菌液
14、,第一步:菌样稀释,1.稀释平板计数法固体培养法,第三步:培养,每一个细菌会生成一个菌落,稀释度过低,菌落密集无法计数,可以计数,但数量过多,费时费力,数量合适,统计计算,作为结果,数量太少,误差因素太大,不做计数,各取1ml,均匀涂布于冷固体培养基平板上或与温热液态固体培养基混合冷却。,第二步:接种平板,40,存在不足:一个菌落可能是多个细胞一起形成,有时两个或多个细胞连在一起也形成一个菌落。,一般计数平板的细菌生长菌落数以30300个为宜。,细菌数量=?细菌数量=数出的菌落数/稀释度例如:10-5稀释度时菌落数为125个细菌数量=125/10-5=1.25107个/mL 平板计数法是采用最
15、广的一种活菌计数法如国标法水中细菌总数的测定。注意:作空白及取平行样(23组)均值减小误差,第四步:计数,41,42,2.稀释液体计数法,特点:液体培养、统计学查表计数又称MPN法(或最可能数法)Most Probable Number,先将待测菌液作10倍梯度稀释,然后取相应稀释度的样品分别接种到3管或5管一组液体培养基中(每管接入1mL),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,再查与之匹配的统计表,即最可能数表(MPN),算出细菌的最终含量。,(1)稀释,(2)稀释接种样品,1mL,9mL,培养基,(3)培养,44,根据不同稀释度有细菌生长的试管统计出数量指标三位数及其中
16、最低稀释度(取有细菌生长的管数最多、稀释度又最低的生长管数,为第一位数字,后面两个稀释度的生长管数后两位数)提问:上例情况而言统计数量是几?,查表表MPN表,320 10-4,(4)统计查表计算,MPN三管法测数统计表,细菌最可能数通过其他精确的计数法,确定的各种数量指标时细菌数量的最可能值,个菌/毫升,上面例子中数量指标“320”对应的细菌最可能数为9.5个菌/毫升,最低稀释度为10-4,折算出样品中菌浓度为?个菌/毫升。,水中铁细菌、硝化菌、硫酸盐还原菌、大肠菌群常用这种方法进行数量统计。,3.薄膜计数法,滤膜,原理膜抽滤(细菌浓缩)+膜平板培养+计数,47,(2)滤膜培养,要求样品洁净如
17、空气或饮用水。否则易堵孔、菌太多难以分散,(2)统计计数提问:假如 测出250个菌落,抽滤了50mL自来水,自来水中菌浓度是多少呢?25050ml=5个/mL自来水样品中的细菌数量=菌落数抽滤样品的体积数,用活菌计数法测定较脏的水样:减少滤液体积、无菌水稀释,上述各种活菌计数法中,根本原理都是利用一个细菌可以繁殖生成一个菌落的特点。因此被测的细菌都应处于均匀分散的悬浮状态。对于本身为絮体或颗粒状的细菌样品,如好氧水处理中的活性污泥,在测定计数之前要采取预处理方法(如匀浆器捣碎等)进行强化分散。,49,(三)重量法,已知什么条件通过测定细菌群体重量知道其数量?已知单个细菌的平均重量细菌的湿重量1
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 生长 繁殖 生长因子
链接地址:https://www.31ppt.com/p-5008026.html