環(huán)境微生物學(xué)任務(wù)一 單元三 活性污泥中微生物生理分析PPT課件

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1、單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化生存因子生存因子溫度、溫度、DODO、pHpH、滲透壓、有毒有害物質(zhì)、滲透壓、有毒有害物質(zhì)學(xué)會揚（益生菌）抑（病菌）學(xué)會揚（益生菌）抑（病菌）第1頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化營養(yǎng)物質(zhì)是微生物生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，而營養(yǎng)是微生物維持和延續(xù)營養(yǎng)物質(zhì)是微生物生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，而營養(yǎng)是微生物維持和延續(xù)其生命形式的一種生理過程。其生命形式的一種生理過程。2.2.營養(yǎng)物質(zhì)營養(yǎng)物質(zhì): :能夠滿足機體生

2、長、繁殖和完成各種生理活動所需要能夠滿足機體生長、繁殖和完成各種生理活動所需要的物質(zhì)。的物質(zhì)。3.新陳代謝：微生物不斷獲得營養(yǎng)物質(zhì)，將其變成細胞組分，并將新陳代謝：微生物不斷獲得營養(yǎng)物質(zhì)，將其變成細胞組分，并將廢棄物排出體外的過程稱為新陳代謝。廢棄物排出體外的過程稱為新陳代謝?；靖拍罨靖拍?.1.營養(yǎng)營養(yǎng): :微生物獲得和利用營養(yǎng)物質(zhì)的過程。微生物獲得和利用營養(yǎng)物質(zhì)的過程。微生物的營養(yǎng)微生物的營養(yǎng)P50第2頁/共125頁環(huán)環(huán)境工程微生物境工程微生物學(xué)學(xué)第3頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化一、微

3、生物的化學(xué)組成一、微生物的化學(xué)組成主要元素主要元素：碳、氫、氧、氮、磷、硫、鉀、鈣、鐵、鎂等碳、氫、氧、氮、磷、硫、鉀、鈣、鐵、鎂等微量元素微量元素：銅、鋅、錳、鉬、硒、鈷等銅、鋅、錳、鉬、硒、鈷等微生物體內(nèi)的微生物體內(nèi)的7090為水，剩下的為干物質(zhì)。為水，剩下的為干物質(zhì)。干物質(zhì)，則主要為有機物和無機物組成。其中，有機物約干物質(zhì)，則主要為有機物和無機物組成。其中，有機物約占干重的占干重的90%97,主要為蛋白質(zhì)、核酸、糖和脂肪。主要為蛋白質(zhì)、核酸、糖和脂肪。其中，其中，C、H、O、N是所有生物的有機元素。是所有生物的有機元素。P51表表3-1第4頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生

4、理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化 二、微生物的營養(yǎng)二、微生物的營養(yǎng)五大要素五大要素：水、碳源、氮源、生長因子、無機鹽。水、碳源、氮源、生長因子、無機鹽。六大要素六大要素：水、能源水、能源 、碳源、氮源、生長因子、無機鹽。、碳源、氮源、生長因子、無機鹽。第5頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化 1.1.水水水是微生物本身組分；溶劑；有利于對營養(yǎng)的吸收；水是微生物本身組分；溶劑；有利于對營養(yǎng)的吸收；生化反應(yīng)在溶液中進行。生化反應(yīng)在溶液中進行。第6頁/共12

5、5頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化 2. 2.碳源碳源 在微生物生長過程中能為微生物提供碳素來源的物質(zhì)。在微生物生長過程中能為微生物提供碳素來源的物質(zhì)。 C素構(gòu)成細胞及代謝產(chǎn)物的骨架素構(gòu)成細胞及代謝產(chǎn)物的骨架 C素是大多數(shù)微生物代謝所需的能量來源素是大多數(shù)微生物代謝所需的能量來源 對于為數(shù)眾多的化能異養(yǎng)微生物來說，碳源是兼有能對于為數(shù)眾多的化能異養(yǎng)微生物來說，碳源是兼有能源功能營養(yǎng)物。源功能營養(yǎng)物。 （1 1）碳源功能）碳源功能第7頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分

6、析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化（2 2）碳源的種類）碳源的種類微生物利用的碳源物質(zhì)主要有糖類、有機酸、醇、脂類、微生物利用的碳源物質(zhì)主要有糖類、有機酸、醇、脂類、烴、烴、COCO2 2及碳酸鹽等。及碳酸鹽等。微生物最好的碳源是糖尤其是葡萄糖、蔗糖。微生物最好的碳源是糖尤其是葡萄糖、蔗糖。第8頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化碳源碳源有機碳有機碳無機碳無機碳異養(yǎng)微生物異養(yǎng)微生物自養(yǎng)微生物自養(yǎng)微生物光能自養(yǎng)光能自養(yǎng)化能自養(yǎng)化能自養(yǎng)光能異養(yǎng)光能異養(yǎng)化能異養(yǎng)化能異養(yǎng)（3 3）根據(jù)碳源劃

7、分營養(yǎng)類型）根據(jù)碳源劃分營養(yǎng)類型第9頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化凡是能被用來構(gòu)成菌體物質(zhì)中或代謝產(chǎn)物中氮素來源的凡是能被用來構(gòu)成菌體物質(zhì)中或代謝產(chǎn)物中氮素來源的營養(yǎng)物質(zhì)稱為氮源。營養(yǎng)物質(zhì)稱為氮源。3.氮源氮源（1 1）氮源的功能）氮源的功能為微生物提供合成細胞物質(zhì)代謝產(chǎn)物的原料，為微生物提供合成細胞物質(zhì)代謝產(chǎn)物的原料，氮源的主氮源的主 要作用是為蛋白質(zhì)的合成提供原料。要作用是為蛋白質(zhì)的合成提供原料。氮源一般不做能源。氮源一般不做能源。第10頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析

8、活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化氮源氮源氨基酸氨基酸蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)核核 酸酸尿尿 素素有機氮有機氮無機氮無機氮硝酸鹽硝酸鹽銨銨 鹽鹽NH3N2（2 2）氮源的種類）氮源的種類第11頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化（3）根據(jù)氮源的要求不同對微生物的分類）根據(jù)氮源的要求不同對微生物的分類a.固氮微生物固氮微生物利用空氣中的利用空氣中的N2合成自身所需的氨基酸及蛋白質(zhì)。合成自身所需的氨基酸及蛋白質(zhì)。代表：根瘤菌、固氮藍菌、固氮菌。代表：根瘤菌、固氮藍菌、固氮菌。

9、b.以無機氮化物為氮源的微生物以無機氮化物為氮源的微生物利用利用NH3、銨鹽、硝鹽、亞硝鹽為氮源。、銨鹽、硝鹽、亞硝鹽為氮源。代表：亞硝化菌、硝化菌、放線菌、霉菌等。代表：亞硝化菌、硝化菌、放線菌、霉菌等。第12頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化c.以某種氨基酸為氮源的微生物以某種氨基酸為氮源的微生物也為異養(yǎng)微生物，不能利用無機氮合成蛋白質(zhì)，只會也為異養(yǎng)微生物，不能利用無機氮合成蛋白質(zhì)，只會利用現(xiàn)成的氨基酸合成。利用現(xiàn)成的氨基酸合成。代表：乳酸菌、丙酸細菌等。代表：乳酸菌、丙酸細菌等。d.以分解蛋白

10、質(zhì)而獲得氮源的微生物以分解蛋白質(zhì)而獲得氮源的微生物把蛋白質(zhì)分解后，形成把蛋白質(zhì)分解后，形成NH3、氨基酸和肽，然后根據(jù)自、氨基酸和肽，然后根據(jù)自己所需再次形成蛋白質(zhì)。己所需再次形成蛋白質(zhì)。代表：氨化細菌、霉菌、酵母菌等。代表：氨化細菌、霉菌、酵母菌等。第13頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化4.無機鹽無機鹽作用作用1.1.細胞組成部分；細胞組成部分；2.2.參與微生物中氨基酸和酶的組成；參與微生物中氨基酸和酶的組成；3.3.調(diào)節(jié)滲透壓、調(diào)節(jié)滲透壓、pHpH、氧化還原電位；、氧化還原電位；4.4.能源

11、；能源；P P和和S S、FeFe、MgMg的需求量的需求量較較大大第14頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化1 1）P PP P對于微生物的作用很重要，所有的微生物都需要磷源。對于微生物的作用很重要，所有的微生物都需要磷源。a.a.合成核酸、核蛋白、磷脂及其他含磷物質(zhì)的重要元素。合成核酸、核蛋白、磷脂及其他含磷物質(zhì)的重要元素。b.b.是一些輔酶的組成部分。如：是一些輔酶的組成部分。如：NADNAD、ATPATP、ADPADP等。等。c.c.在磷酸化中起作用。在磷酸化中起作用。d.d.高能磷酸鍵。高能

12、磷酸鍵。e.e.緩沖劑。緩沖劑。2 2）S SS S是一些氨基酸的組分，一般為硫氫基（是一些氨基酸的組分，一般為硫氫基（SHSH）的形式。）的形式。S S及硫化物是好氧微生物的能源。及硫化物是好氧微生物的能源。第15頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化5.生長因子生長因子生長因子：那些微生物生長所必需而且需要量很生長因子：那些微生物生長所必需而且需要量很小，但微生物自身不能合成的或合成量不足以滿小，但微生物自身不能合成的或合成量不足以滿足機體生長需要的有機化合物。足機體生長需要的有機化合物。生長因子主

13、要有：維生素生長因子主要有：維生素C、B維生素、氨基酸、維生素、氨基酸、堿基對等。堿基對等。 第16頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化第17頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化三、營養(yǎng)類型三、營養(yǎng)類型異養(yǎng)型生物異養(yǎng)型生物自養(yǎng)型生物自養(yǎng)型生物1.生長所需的生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)營養(yǎng)物質(zhì)2.生長過程中生長過程中能量的來源能量的來源光能營養(yǎng)型光能營養(yǎng)型化能營養(yǎng)型化能營養(yǎng)型第18頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微

14、生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化1.1.光能無機自養(yǎng)型光能無機自養(yǎng)型2.2.光能有機異養(yǎng)型光能有機異養(yǎng)型3.3.化能無機自養(yǎng)型化能無機自養(yǎng)型4.4.化能有機異養(yǎng)型化能有機異養(yǎng)型根據(jù)碳源、能源的不同根據(jù)碳源、能源的不同，可將微生物分為：可將微生物分為：第19頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化培養(yǎng)基培養(yǎng)基：人工根據(jù)微生物得營養(yǎng)要求，將：人工根據(jù)微生物得營養(yǎng)要求，將水、碳源、氮源、水、碳源、氮源、無機鹽、生長因子等物質(zhì)按照一定得比例無機鹽、生長因子

15、等物質(zhì)按照一定得比例配制的，用以培配制的，用以培養(yǎng)微生物（生長繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物）的營養(yǎng)基質(zhì)。養(yǎng)微生物（生長繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物）的營養(yǎng)基質(zhì)。培養(yǎng)基幾乎是一切對微生物進行研究和利用工作的基礎(chǔ)。培養(yǎng)基幾乎是一切對微生物進行研究和利用工作的基礎(chǔ)。任何培養(yǎng)基都應(yīng)該為微生物生長提供營養(yǎng)要素。任何培養(yǎng)基都應(yīng)該為微生物生長提供營養(yǎng)要素。四、微生物的培養(yǎng)基四、微生物的培養(yǎng)基第20頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化(一一)配置培養(yǎng)基的原則配置培養(yǎng)基的原則目的明確目的明確營養(yǎng)協(xié)調(diào)營養(yǎng)協(xié)調(diào)理化條件適宜理化條件適宜經(jīng)濟節(jié)約

16、經(jīng)濟節(jié)約無無 菌菌實驗實驗室培室培養(yǎng)養(yǎng)的第一原的第一原則則?；钚曰钚晕畚勰嗯嗄嗯囵B(yǎng)養(yǎng)無法避免。無法避免。根據(jù)不同的微生物的營養(yǎng)根據(jù)不同的微生物的營養(yǎng)要求配制針對強的培養(yǎng)基。要求配制針對強的培養(yǎng)基。培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)濃度合適培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)濃度合適時微生物才能生長良好，營時微生物才能生長良好，營養(yǎng)物質(zhì)濃度過低不利于生長，養(yǎng)物質(zhì)濃度過低不利于生長，濃度過高時則可能對微生物濃度過高時則可能對微生物生長起抑制作用。生長起抑制作用。污泥培養(yǎng)污泥培養(yǎng)C:N:P=100C:N:P=100：5 5：1 1，可考慮些微量元素可考慮些微量元素主要是溫度、主要是溫度、pHpH。通常培養(yǎng)條件：通常培養(yǎng)條件：細菌與放線菌

17、：細菌與放線菌：pH77.5pH77.5酵母菌和霉菌：酵母菌和霉菌：pH4.56pH4.56為了維持培養(yǎng)基為了維持培養(yǎng)基pHpH的相對恒的相對恒定，通常在培養(yǎng)基中加入緩定，通常在培養(yǎng)基中加入緩沖劑，如沖劑，如K K2 2HPOHPO4 4、(NH(NH4 4) )2 2SO4SO4或在進行工業(yè)發(fā)酵時補加酸、或在進行工業(yè)發(fā)酵時補加酸、堿。堿。有些緩沖劑既可調(diào)節(jié)有些緩沖劑既可調(diào)節(jié)pHpH也是也是營養(yǎng)物質(zhì)。營養(yǎng)物質(zhì)。污泥培養(yǎng)：污泥培養(yǎng)：溫度、溫度、pHpH、DODO控制?？刂啤５?1頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生

18、物培養(yǎng)與馴化(二二) 、培養(yǎng)基的類型及應(yīng)用、培養(yǎng)基的類型及應(yīng)用培養(yǎng)基種類繁多，根據(jù)其成分、物理狀態(tài)和用途可培養(yǎng)基種類繁多，根據(jù)其成分、物理狀態(tài)和用途可將培養(yǎng)分成多種類型。將培養(yǎng)分成多種類型。按成分不同劃分按成分不同劃分含用化學(xué)成分還不清楚或化含用化學(xué)成分還不清楚或化學(xué)成分不恒定的天然有機物學(xué)成分不恒定的天然有機物牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、麥芽牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、麥芽汁培養(yǎng)基汁培養(yǎng)基化學(xué)成分完全了解的物質(zhì)配化學(xué)成分完全了解的物質(zhì)配制而成的培養(yǎng)基。制而成的培養(yǎng)基。天然培養(yǎng)基天然培養(yǎng)基合成培養(yǎng)基合成培養(yǎng)基復(fù)合培養(yǎng)基復(fù)合培養(yǎng)基無機物無機物+ +有機物有機物第22頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的

19、生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化按物理狀態(tài)不同劃分按物理狀態(tài)不同劃分在液體培養(yǎng)基中加入瓊脂含量，一般在液體培養(yǎng)基中加入瓊脂含量，一般為為1.5%1.5%2.0%2.0%瓊脂含量一般為瓊脂含量一般為0.3%0.5%不加任何不加任何凝固劑凝固劑液體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基半固體培養(yǎng)基半固體培養(yǎng)基第23頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化用來將某種或某類微生物從混雜的用來將某種或某類微生物從混雜的微生物群體中分離出來的培養(yǎng)基微生物群體中分離出來

20、的培養(yǎng)基用于鑒別不同類型微生物的培養(yǎng)基用于鑒別不同類型微生物的培養(yǎng)基在基礎(chǔ)培養(yǎng)基中加入某些特殊營養(yǎng)物在基礎(chǔ)培養(yǎng)基中加入某些特殊營養(yǎng)物質(zhì)制成的一類營養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基質(zhì)制成的一類營養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基基礎(chǔ)培養(yǎng)基基礎(chǔ)培養(yǎng)基鑒別培養(yǎng)基鑒別培養(yǎng)基選擇培養(yǎng)基選擇培養(yǎng)基加富培養(yǎng)基加富培養(yǎng)基按用途不同劃分按用途不同劃分牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基是最常用的基礎(chǔ)牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基是最常用的基礎(chǔ)培養(yǎng)基培養(yǎng)基第24頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化 污污泥培泥培養(yǎng)階養(yǎng)階段段 參參考加富培考加富培養(yǎng)養(yǎng)第25頁/共125頁單元三單元三 活性污

21、泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化選擇培養(yǎng)基：選擇培養(yǎng)基：利用微生物對某些物質(zhì)的敏感程度不同，在培養(yǎng)基中加利用微生物對某些物質(zhì)的敏感程度不同，在培養(yǎng)基中加入一些敏感物質(zhì)，這樣就可以利用這些物質(zhì)來抑制非目入一些敏感物質(zhì)，這樣就可以利用這些物質(zhì)來抑制非目的性微生物的生長，從而使得所需的微生物大量繁殖。的性微生物的生長，從而使得所需的微生物大量繁殖。如：在培養(yǎng)基中有革蘭氏陰性菌也有革蘭氏陽性菌，如：在培養(yǎng)基中有革蘭氏陰性菌也有革蘭氏陽性菌，想培養(yǎng)的是革蘭氏陰性菌，就可以加入想培養(yǎng)的是革蘭氏陰性菌，就可以加入膽汁酸鹽膽汁酸鹽，抑制，抑制陽性

22、菌的繁殖。陽性菌的繁殖。第26頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化第27頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化鑒別培養(yǎng)基：鑒別培養(yǎng)基：利用幾種細菌對某一物質(zhì)的分解能力不同，借助指示利用幾種細菌對某一物質(zhì)的分解能力不同，借助指示劑的顯色不同進行菌種鑒別和區(qū)分的培養(yǎng)基。劑的顯色不同進行菌種鑒別和區(qū)分的培養(yǎng)基。如：大腸桿菌中的大腸埃希氏菌、枸櫞酸鹽桿菌、產(chǎn)如：大腸桿菌中的大腸埃希氏菌、枸櫞酸鹽桿菌、產(chǎn)氣桿菌、副大腸桿

23、菌四個，對乳糖的分解能力不同。氣桿菌、副大腸桿菌四個，對乳糖的分解能力不同。副大腸桿菌不能分解；副大腸桿菌不能分解；大腸埃希氏菌最強，菌落呈紫紅色且?guī)Ы饘俟鉂?；大腸埃希氏菌最強，菌落呈紫紅色且?guī)Ы饘俟鉂桑昏蹤此猁}桿菌次之，菌落呈紫紅色或深紅色；枸櫞酸鹽桿菌次之，菌落呈紫紅色或深紅色；產(chǎn)氣桿菌最低，菌落呈淡紅色。產(chǎn)氣桿菌最低，菌落呈淡紅色。第28頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化 微生物的所有營養(yǎng)和代謝活動必須在酶的參與下才微生物的所有營養(yǎng)和代謝活動必須在酶的參與下才能正常進行。能正常進行。 酶的概念

24、酶的概念: :是動植物、微生物等生物合成的，催化生物化學(xué)反是動植物、微生物等生物合成的，催化生物化學(xué)反應(yīng)的、并傳遞電子、原子和化學(xué)集團的生物催化劑。應(yīng)的、并傳遞電子、原子和化學(xué)集團的生物催化劑。 微生物的酶微生物的酶 p63p63第29頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化酶的組成有兩類：酶的組成有兩類：1.1.單成分酶，只含蛋白質(zhì)；單成分酶，只含蛋白質(zhì)；2.2.全酶，除了蛋白質(zhì)，還含有輔助因子，如：小分子有全酶，除了蛋白質(zhì)，還含有輔助因子，如：小分子有機物（不含氮）、金屬離子等。機物（不含氮）、金屬離

25、子等。全酶的所有組分必須齊全，缺一不可，否則就會失去本全酶的所有組分必須齊全，缺一不可，否則就會失去本有活性。有活性。一、酶的組成一、酶的組成 第30頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化微生物微生物的酶的酶單成分酶單成分酶全酶全酶酶蛋白酶蛋白+ +有機物有機物 脫氫酶脫氫酶酶蛋白酶蛋白+ +金屬離子金屬離子 細胞色素氧化酶細胞色素氧化酶 酶蛋白酶蛋白+ +有機物有機物+ +金屬離子金屬離子 丙酮酸脫氫酶丙酮酸脫氫酶水解酶水解酶 第31頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生

26、物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化酶的各組分的功能：酶的各組分的功能：1.1.酶蛋白起加速反應(yīng)作用；酶蛋白起加速反應(yīng)作用；2.2.其他輔酶、輔基傳遞電子、原子和化學(xué)集團；其他輔酶、輔基傳遞電子、原子和化學(xué)集團；3.3.金屬離子除傳遞電子，還起激活劑作用。金屬離子除傳遞電子，還起激活劑作用。輔酶輔基：輔酶輔基：FeFe2+2+、NADNAD、NADPNADP、FADFAD、FMNFMN等。等。 輔酶與輔基的區(qū)別只在于它們與酶蛋白結(jié)合的牢固程輔酶與輔基的區(qū)別只在于它們與酶蛋白結(jié)合的牢固程度不同，并無嚴格的界限。前者與蛋白質(zhì)結(jié)合的較松度不同，并無嚴格的界限。前者與蛋白質(zhì)結(jié)

27、合的較松弛，后者則結(jié)合較緊。弛，后者則結(jié)合較緊。 第32頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化二二、酶酶蛋蛋白白的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu) 第33頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化 三、酶的分類和命名三、酶的分類和命名1. 1.按照催化反應(yīng)的類型：按照催化反應(yīng)的類型：水解酶、氧化還原酶、轉(zhuǎn)移酶、異構(gòu)酶、裂解酶、合水解酶、氧化還原酶、轉(zhuǎn)移酶、異構(gòu)酶、裂解酶、合成酶。成酶。a. a.水解酶：催化大分子有機物水解成小分子。水解酶

28、：催化大分子有機物水解成小分子。AB+HAB+H2 2O AOH+BHO AOH+BHb.b.氧化還原酶：催化物質(zhì)的氧化還原反應(yīng)。氧化還原酶：催化物質(zhì)的氧化還原反應(yīng)。AHAH2 2+B A+BH+B A+BH2 2 第34頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化乳酸乳酸 第35頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化c. c.轉(zhuǎn)移酶：催化底物基團轉(zhuǎn)移到另一個有機物上。轉(zhuǎn)移酶：催化底物基團轉(zhuǎn)移到另一個有機物上。AR+B

29、 A+BRAR+B A+BRR:R:氨基、醛基、酮基、磷酸基氨基、醛基、酮基、磷酸基d.d.異構(gòu)酶：催化同分異構(gòu)體的基團重新排列。異構(gòu)酶：催化同分異構(gòu)體的基團重新排列。A AA A如：葡萄糖形成為果糖。如：葡萄糖形成為果糖。 第36頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化e. e.裂解酶：催化底物烈解為小分子有機物。裂解酶：催化底物烈解為小分子有機物。A C+BA C+Bf. f.合成酶：催化底物的合成反應(yīng)。合成酶：催化底物的合成反應(yīng)。A+B+ATP AB+ADP+PiA+B+ATP AB+ADP+Pi

30、第37頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化2.2.按照酶在細胞的位置：按照酶在細胞的位置：胞內(nèi)酶（大部分）、胞外酶、表面酶胞內(nèi)酶（大部分）、胞外酶、表面酶3.3.按照催化的底物：按照催化的底物：淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纖維素酶淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纖維素酶 第38頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化 四、酶的催化特性四、酶的催化特性 1. 1.酶和一般催化劑的比較酶和一般催化劑的比較共性：共性：(1)(1)

31、用量少而催化效率高。用量少而催化效率高。(2)(2)僅能改變化學(xué)反應(yīng)的速度。僅能改變化學(xué)反應(yīng)的速度。 2.2.酶作為生物催化劑的特性酶作為生物催化劑的特性 第39頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化 2.2.酶作為生物催化劑的特性酶作為生物催化劑的特性(1)(1)催化效率高：催化效率高：反應(yīng)速度是無酶催化或普通人造催化劑反應(yīng)速度是無酶催化或普通人造催化劑催化反應(yīng)速度的催化反應(yīng)速度的10103 3次方至次方至10101010次方倍。次方倍。如：在同樣條件下，只是催化劑不同，催化如：在同樣條件下，只是催化

32、劑不同，催化H2O2H2O2分解分解, ,用用H H2 2OO2 2酶酶1 1秒可催化秒可催化10105 5molmol，用，用FeclFecl3 3，1 1秒只催化秒只催化1010-5-5 mol mol。(2)(2)反應(yīng)條件溫和：反應(yīng)條件溫和：常溫、常壓、中性。常溫、常壓、中性。(3)(3)敏感性：敏感性：對環(huán)境條件極為敏感，酶容易失活對環(huán)境條件極為敏感，酶容易失活 。 第40頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化 (4)(4)酶的作用具有高度的專一性酶的作用具有高度的專一性 一種酶只能催化一種或一

33、類反應(yīng)。一種酶只能催化一種或一類反應(yīng)。 第41頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化當(dāng)酶濃度一定，底物濃度較低時當(dāng)酶濃度一定，底物濃度較低時結(jié)果：反應(yīng)速度與底物濃度成正比；反應(yīng)為一級反應(yīng)。結(jié)果：反應(yīng)速度與底物濃度成正比；反應(yīng)為一級反應(yīng)。第42頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化當(dāng)酶濃度一定，底物濃度高達一定程度當(dāng)酶濃度一定，底物濃度高達一定程度結(jié)果：反應(yīng)速度不再增加，達最大速度；反應(yīng)為零級反應(yīng)。結(jié)果：反應(yīng)速度不

34、再增加，達最大速度；反應(yīng)為零級反應(yīng)。第43頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化酶濃度一定，底物濃度的不斷增高酶濃度一定，底物濃度的不斷增高結(jié)果：反應(yīng)速度不再成正比例加速；反應(yīng)為混合級反應(yīng)。結(jié)果：反應(yīng)速度不再成正比例加速；反應(yīng)為混合級反應(yīng)。第44頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化通過下列反應(yīng)：通過下列反應(yīng)： k1 k3E + SE + S ES E + PE + P k2酶酶 底物底物 中間產(chǎn)物中間產(chǎn)物 酶酶

35、 最終產(chǎn)物最終產(chǎn)物第45頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化 得出米門公式得出米門公式（酶促反應(yīng)方程式）（酶促反應(yīng)方程式）max3SKSvSKSEkvmm 第46頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化 從米門公式可知，酶促反應(yīng)速度與從米門公式可知，酶促反應(yīng)速度與EE和和SS有關(guān)。實際上，也要受到溫度、有關(guān)。實際上，也要受到溫度、pHpH、激活劑、抑、激活劑、抑制劑的影響。制劑的影響。 1.E1.E對酶促反應(yīng)的影

36、響對酶促反應(yīng)的影響理論：酶促反應(yīng)速度與理論：酶促反應(yīng)速度與EE成正成正比，即當(dāng)比，即當(dāng)SS足夠大時，足夠大時，EE越越大，酶促反應(yīng)速度越快。大，酶促反應(yīng)速度越快。實際：當(dāng)實際：當(dāng)EE達到一定濃度時，達到一定濃度時，酶促反應(yīng)速度就趨于平緩。酶促反應(yīng)速度就趨于平緩。Ev酶濃度與酶濃度與v v的關(guān)系的關(guān)系 五五、影響酶活力的因素、影響酶活力的因素第47頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化2.S2.S對酶促反應(yīng)的影響對酶促反應(yīng)的影響當(dāng)當(dāng)EE為定值，且為定值，且SS從零逐漸增大時，酶促反應(yīng)與從零逐漸增大時，酶促

37、反應(yīng)與SS成成正比。但當(dāng)所有的正比。但當(dāng)所有的E E變成了變成了EPEP后，即使再增加后，即使再增加SS，酶促，酶促反應(yīng)速度也不會增加。反應(yīng)速度也不會增加。 第48頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化3.3.溫度對酶促反應(yīng)的影響溫度對酶促反應(yīng)的影響酶在最佳適應(yīng)范圍內(nèi)，活性最高，酶促反應(yīng)速度最大。酶在最佳適應(yīng)范圍內(nèi)，活性最高，酶促反應(yīng)速度最大。但并不是溫度越高越好，有一個適應(yīng)的范圍。溫度每但并不是溫度越高越好，有一個適應(yīng)的范圍。溫度每升高升高1010，酶促反應(yīng)速度提高，酶促反應(yīng)速度提高1 12 2倍。倍

38、。用用Q Q1010表示，通常在表示，通常在1.41.42.02.0之間。之間。 第49頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化溫度過高會破壞酶蛋白，溫度過高會破壞酶蛋白，造成變性；造成變性；溫度過低會使酶作用降低溫度過低會使酶作用降低或停止，但可以恢復(fù)。或停止，但可以恢復(fù)。不同微生物的溫度適應(yīng)范圍不同。不同微生物的溫度適應(yīng)范圍不同。溫溫度度與與酶促反酶促反應(yīng)應(yīng)速度速度 第50頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化

39、4 4pHpH對酶促反應(yīng)的影響對酶促反應(yīng)的影響 存在存在: :最高、最適、最低。最高、最適、最低。酶在最適酶在最適pHpH范圍內(nèi)表現(xiàn)出活性，大于或小于最適范圍內(nèi)表現(xiàn)出活性，大于或小于最適pHpH，都，都會降低酶活性。會降低酶活性。 pHpH與與酶促反酶促反應(yīng)應(yīng)速度速度 第51頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化5.5.激活劑對酶促反應(yīng)的影響激活劑對酶促反應(yīng)的影響能夠?qū)γ钙浼せ钭饔玫奈镔|(zhì)稱為激活劑。如：能夠?qū)γ钙浼せ钭饔玫奈镔|(zhì)稱為激活劑。如：FeFe2+2+、CuCu2+2+、BrBr、SOSO4 42

40、-2-、維生素等。、維生素等。某些酶必須在加入激活劑后才會真正表現(xiàn)出催化性能或某些酶必須在加入激活劑后才會真正表現(xiàn)出催化性能或增強催化性能。增強催化性能。微生物體內(nèi)有的酶雖然形成了，但并不起催化作用，稱微生物體內(nèi)有的酶雖然形成了，但并不起催化作用，稱為酶原。當(dāng)加入了催化劑后才會表現(xiàn)為催化作用。為酶原。當(dāng)加入了催化劑后才會表現(xiàn)為催化作用。 第52頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化6.6.抑制劑對酶促反應(yīng)的影響抑制劑對酶促反應(yīng)的影響有些物質(zhì)可減弱、抑制、破壞酶活性，稱為抑制劑。有些物質(zhì)可減弱、抑制、破壞

41、酶活性，稱為抑制劑。如：重金屬離子如：重金屬離子AgAg+ +、HgHg2+2+、H H2 2S S等。等。 第53頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化補充：酶的應(yīng)用補充：酶的應(yīng)用1. 1.皮革脫毛皮革脫毛傳統(tǒng)方式：灰堿法（生石灰和硫化鈉）傳統(tǒng)方式：灰堿法（生石灰和硫化鈉）缺點：污染、勞動強度大、效率低。缺點：污染、勞動強度大、效率低。蛋白酶法：蛋白酶分解蛋白酶法：蛋白酶分解優(yōu)點：效率高、勞動條件好；無污染。優(yōu)點：效率高、勞動條件好；無污染。2.2.生物制漿生物制漿利用微生物的酶分解原料中的木質(zhì)素，形

42、成纖利用微生物的酶分解原料中的木質(zhì)素，形成纖維素用于造紙。維素用于造紙。 第54頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化同化同化作用作用新陳新陳代謝代謝異化異化作用作用細胞物質(zhì)合成（營養(yǎng)被轉(zhuǎn)變?yōu)闄C體組分）細胞物質(zhì)合成（營養(yǎng)被轉(zhuǎn)變?yōu)闄C體組分）產(chǎn)生能量產(chǎn)生能量需要能量需要能量營養(yǎng)物質(zhì)分解營養(yǎng)物質(zhì)分解微生物的新陳代謝微生物的新陳代謝 p p6666第55頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化一、產(chǎn)能代謝與呼吸的關(guān)系一、產(chǎn)

43、能代謝與呼吸的關(guān)系呼吸本質(zhì)：氧化還原的統(tǒng)一過程。其中有能量的產(chǎn)生呼吸本質(zhì)：氧化還原的統(tǒng)一過程。其中有能量的產(chǎn)生與轉(zhuǎn)移。與轉(zhuǎn)移。呼吸類型：發(fā)酵、好氧呼吸、無氧呼吸呼吸類型：發(fā)酵、好氧呼吸、無氧呼吸在呼吸過程中，都會發(fā)生電子轉(zhuǎn)移。提供電子的物質(zhì)在呼吸過程中，都會發(fā)生電子轉(zhuǎn)移。提供電子的物質(zhì)被氧化，接受電子的物質(zhì)被還原。被氧化，接受電子的物質(zhì)被還原。所謂的產(chǎn)能代謝就是通過三種呼吸來實現(xiàn)的。所謂的產(chǎn)能代謝就是通過三種呼吸來實現(xiàn)的。第56頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化ATPATP生物能量轉(zhuǎn)移中心生物能量轉(zhuǎn)

44、移中心物質(zhì)氧化放出能量物質(zhì)氧化放出能量 細胞合成需要能量細胞合成需要能量ATPATP含有高能磷酸鍵（含有高能磷酸鍵（31.4KJ31.4KJ），但僅是能量的暫時貯），但僅是能量的暫時貯存物質(zhì)，如果能量確實過剩，不能用存物質(zhì)，如果能量確實過剩，不能用ATPATP，而用其他內(nèi)，而用其他內(nèi)含顆粒來長期貯存。含顆粒來長期貯存。第57頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化二、呼吸類型二、呼吸類型根據(jù)最終電子受體可將微生物呼吸分為：根據(jù)最終電子受體可將微生物呼吸分為：發(fā)酵、好氧呼吸、無氧呼吸三種。發(fā)酵、好氧呼吸、無

45、氧呼吸三種。( (一一) ) 發(fā)酵發(fā)酵概念：不存在外在的電子受體，底物進行部分氧化，用概念：不存在外在的電子受體，底物進行部分氧化，用氧化產(chǎn)物作為最終電子受體。氧化產(chǎn)物作為最終電子受體。這個過程，能量有少量釋放，多數(shù)仍保留在產(chǎn)物中。這個過程，能量有少量釋放，多數(shù)仍保留在產(chǎn)物中。以葡萄糖為例，講解發(fā)酵。以葡萄糖為例，講解發(fā)酵。葡萄糖被分解的過程稱為葡萄糖被分解的過程稱為糖酵解過程，也叫糖酵解過程，也叫EMPEMP過程。過程。第58頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化糖酵解分為兩大步驟：糖酵解分為兩大步驟

46、：1.1.預(yù)備反應(yīng)預(yù)備反應(yīng)不發(fā)生氧化還原反應(yīng)。產(chǎn)物是不發(fā)生氧化還原反應(yīng)。產(chǎn)物是3 3磷酸甘油醛。磷酸甘油醛。2.2.氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生產(chǎn)生ATPATP，產(chǎn)物為丙酮酸，進一步發(fā)酵可產(chǎn)生乙醇和，產(chǎn)物為丙酮酸，進一步發(fā)酵可產(chǎn)生乙醇和COCO2 2。第59頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化第60頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化整個過程，整個過程，1mol1mol葡萄糖產(chǎn)生葡萄糖產(chǎn)生4molATP4mo

47、lATP，用去，用去2mol2mol，凈剩，凈剩2molATP2molATP，即產(chǎn)生能量，即產(chǎn)生能量2 231.4KJ31.4KJ62.8KJ62.8KJ。丙酮酸是微生物糖酵解的必然產(chǎn)物，如果進一步發(fā)酵，可丙酮酸是微生物糖酵解的必然產(chǎn)物，如果進一步發(fā)酵，可形成多種產(chǎn)物。形成多種產(chǎn)物。發(fā)酵分為很多類型：如乙醇發(fā)酵；混合酸發(fā)酵等。發(fā)酵分為很多類型：如乙醇發(fā)酵；混合酸發(fā)酵等?？磮D可知：看圖可知：第61頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化（二）好氧呼吸（二）好氧呼吸電子受體為電子受體為O O2 2，底物被徹底

48、的完全氧化成，底物被徹底的完全氧化成COCO2 2和和H H2 2O O，并有，并有大量大量ATPATP產(chǎn)生。產(chǎn)生。在好氧呼吸過程中，電子并不是直接傳遞給在好氧呼吸過程中，電子并不是直接傳遞給O O2 2，而是先，而是先轉(zhuǎn)移給轉(zhuǎn)移給NADNAD，成為，成為NADHNADH2 2，然后，然后NADHNADH2 2被氧化后，電子傳遞被氧化后，電子傳遞給電子傳遞體系，最后由電子傳遞體系轉(zhuǎn)給給電子傳遞體系，最后由電子傳遞體系轉(zhuǎn)給O O2 2。得到電子的得到電子的O O2 2與與H H結(jié)合形成結(jié)合形成H H2 2O O。第62頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分

49、析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化仍然以葡萄糖為例子，講解好氧呼吸過程。仍然以葡萄糖為例子，講解好氧呼吸過程。葡萄糖的好氧呼吸分為兩個階段：葡萄糖的好氧呼吸分為兩個階段：1. 1.糖酵解階段糖酵解階段 形成丙酮酸，即形成丙酮酸，即EMPEMP途徑酵解階段；途徑酵解階段；2.2.丙酮酸有氧分解階段丙酮酸有氧分解階段 三羧酸循環(huán)（三羧酸循環(huán)（TCATCA循環(huán)）階段。循環(huán)）階段。第63頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化第64頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中

50、微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化第65頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化第66頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化好氧呼吸分為兩種：外源呼吸和內(nèi)源呼吸。好氧呼吸分為兩種：外源呼吸和內(nèi)源呼吸。外源呼吸：外源呼吸：正常條件下的呼吸，利用外界營養(yǎng)、能源正常條件下的呼吸，利用外界營養(yǎng)、能源進行呼吸。進行呼吸。內(nèi)源呼吸：內(nèi)源呼吸：外界不能供給能源，利用自身貯存的能源外界不能供給能源，

51、利用自身貯存的能源物質(zhì)進行呼吸。物質(zhì)進行呼吸。第67頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化( (三三) )無氧呼吸無氧呼吸無氧呼吸的最終電子受體不是未徹底氧化的有無氧呼吸的最終電子受體不是未徹底氧化的有機物，也不是機物，也不是O O2 2，而是除了，而是除了O O2 2以外的含氧無機以外的含氧無機物，如物，如NONO3 3- -、SOSO4 42-2-、COCO3 32-2-及及COCO2 2、COCO等。等。第68頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：

52、傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化NONO3 3- -NONO2 2- -N N2 2這個過程稱為脫氮作用。亦稱為反硝化作用或硝酸鹽還這個過程稱為脫氮作用。亦稱為反硝化作用或硝酸鹽還原作用。原作用。以以NONO3 3- -為最終電子受體為例講解無氧呼吸。為最終電子受體為例講解無氧呼吸。NONO3 3- -接受電子，形成接受電子，形成NONO2 2- -、N N2 2。第69頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化一、微生物的生長、繁殖的基本概念一、微生物的生長、繁殖的基本概念1.1.生長：微生物新

53、陳代謝，同化作用大于異化作用，生長：微生物新陳代謝，同化作用大于異化作用，微生物的細胞自身不斷迅速增長的現(xiàn)象。微生物的細胞自身不斷迅速增長的現(xiàn)象。2.2.繁殖：繁殖：什么是微生物的繁殖？什么是微生物的繁殖？繁殖繁殖單細胞單細胞多細胞多細胞 一個細胞一個細胞兩個細胞兩個細胞如果只是細胞個數(shù)增長，而不是個體數(shù)目增長，不是繁殖如果只是細胞個數(shù)增長，而不是個體數(shù)目增長，不是繁殖叫生長。叫生長。不但細胞個數(shù)增加，個體也增加，則為繁殖。不但細胞個數(shù)增加，個體也增加，則為繁殖。微生物的生長微生物的生長第70頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除

54、碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化 注意注意 本節(jié)為本節(jié)為微生物的生長微生物的生長，指的是所有微生物群體的生，指的是所有微生物群體的生理過程，包括個體生長及繁殖。這是兩個不同的概念，理過程，包括個體生長及繁殖。這是兩個不同的概念，但互相依存。沒有生長過程就不會有繁殖，沒有新的繁但互相依存。沒有生長過程就不會有繁殖，沒有新的繁殖個體，也就沒有了聯(lián)系的生長。殖個體，也就沒有了聯(lián)系的生長。第71頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化3.3.世代時間：細菌兩次分裂之間的時間。世代時間：細菌兩次分裂之間的時間。當(dāng)微生物

55、的培養(yǎng)時間一定時，世代時間基本上也當(dāng)微生物的培養(yǎng)時間一定時，世代時間基本上也是穩(wěn)定的。但是如果外界條件發(fā)生變化，世代時是穩(wěn)定的。但是如果外界條件發(fā)生變化，世代時間也會變化。間也會變化。世代時間越短，繁殖速度越快。世代時間越短，繁殖速度越快。一般，原核微生物的繁殖速度大于真核微生物。一般，原核微生物的繁殖速度大于真核微生物。好氧微生物快于厭氧微生物。好氧微生物快于厭氧微生物。第72頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化二、微生物生長的測量二、微生物生長的測量為了掌握培養(yǎng)基中微生物的生長狀況，需要定時取樣進

56、行為了掌握培養(yǎng)基中微生物的生長狀況，需要定時取樣進行測定。測定。常用的測定方法有兩種：常用的測定方法有兩種：測微生物的細胞數(shù)目，分為測微生物總數(shù)及活菌數(shù)。測微生物的細胞數(shù)目，分為測微生物總數(shù)及活菌數(shù)。測重量，如取一定體積的培養(yǎng)基，經(jīng)離心分離、反復(fù)洗測重量，如取一定體積的培養(yǎng)基，經(jīng)離心分離、反復(fù)洗滌后，稱菌體的濕重，或烘干后稱干重，再由此計算出其滌后，稱菌體的濕重，或烘干后稱干重，再由此計算出其中的細胞總重量。中的細胞總重量。 P P57-5857-58第73頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化三、微生

57、物生長規(guī)律三、微生物生長規(guī)律研究微生物生長的規(guī)律和方法研究微生物生長的規(guī)律和方法生長規(guī)律生長規(guī)律“生、老、病、死生、老、病、死”第74頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化生長生長單個體微生物生長單個體微生物生長群體微生物生長群體微生物生長分批培養(yǎng)分批培養(yǎng)連續(xù)培養(yǎng)連續(xù)培養(yǎng)第75頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化（一）分批培養(yǎng)（一）分批培養(yǎng)分批培養(yǎng)概念：分批培養(yǎng)概念：將定量的微生物接種到封閉的具有定量培養(yǎng)基的容

58、器中，將定量的微生物接種到封閉的具有定量培養(yǎng)基的容器中，保持一定的溫度、保持一定的溫度、pH、DO，微生物進行生長繁殖。，微生物進行生長繁殖。請大家思考培養(yǎng)過程及最終結(jié)果，總結(jié)規(guī)律請大家思考培養(yǎng)過程及最終結(jié)果，總結(jié)規(guī)律少少多多少少第76頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化生長曲線生長曲線:將少量菌種接種到準備妥當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)基中，進行分批培養(yǎng)，將少量菌種接種到準備妥當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)基中，進行分批培養(yǎng)，并且定時取樣計數(shù)。以細菌的個數(shù)或干重質(zhì)量為縱坐標，并且定時取樣計數(shù)。以細菌的個數(shù)或干重質(zhì)量為縱坐標，以培養(yǎng)時間為橫坐

59、標，將取樣數(shù)據(jù)描點繪圖，最終可得該以培養(yǎng)時間為橫坐標，將取樣數(shù)據(jù)描點繪圖，最終可得該細菌的生長曲線。細菌的生長曲線。生長曲線分期：生長曲線分期：細分可分為細分可分為6 6個時期即延遲期個時期即延遲期( (適應(yīng)期適應(yīng)期) )、加速期、指（對）、加速期、指（對）數(shù)期、減速期、穩(wěn)定（靜止）期、衰亡期。數(shù)期、減速期、穩(wěn)定（靜止）期、衰亡期。由于加速期和減速期持續(xù)時間很短，則把加速期并到停滯由于加速期和減速期持續(xù)時間很短，則把加速期并到停滯期，把減速期放到靜止期中。故將生長曲線粗分為期，把減速期放到靜止期中。故將生長曲線粗分為四個生四個生長期。長期。第77頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生

60、理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化 微生物的生長規(guī)律一般是以生長曲線來反映。按微生物生長速率，其生長可分為四個生長期延遲期延遲期（適應(yīng)）對數(shù)期（生長旺盛）靜止期（平衡）衰老期（衰亡）生長曲線生長曲線: :將少量菌種接種將少量菌種接種到準備妥當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)基中，到準備妥當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)基中，進行分批培養(yǎng)，并且定時進行分批培養(yǎng)，并且定時取樣計數(shù)。以細菌的個數(shù)取樣計數(shù)。以細菌的個數(shù)或干重質(zhì)量為縱坐標，以或干重質(zhì)量為縱坐標，以培養(yǎng)時間為橫坐標，將取培養(yǎng)時間為橫坐標，將取樣數(shù)據(jù)描點繪圖，最終可樣數(shù)據(jù)描點繪圖，最終可得該細菌的生長曲線。得該細菌的生長曲線。第78頁/共12

61、5頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化 穩(wěn)定期穩(wěn)定期 衰亡期衰亡期 細細菌菌數(shù)數(shù)目目0時間時間t t 延延 遲遲 期期對對數(shù)數(shù)期期細菌生長曲線細菌生長曲線第79頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化1.延遲期延遲期延遲期延遲期特點特點 生長速率等于零；生長速率等于零；細胞合成新的成分細胞合成新的成分,適應(yīng)新的培養(yǎng)基或條件；適應(yīng)新的培養(yǎng)基或條件； 細胞形態(tài)變大或變長。細胞形態(tài)變大或變長。第80頁/共125頁單元三單元三 活性

62、污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化 細細 菌菌 數(shù)數(shù) 目目 的的 對對 數(shù)數(shù) 值值 時間時間t延遲延遲數(shù)量不變甚至減少數(shù)量不變甚至減少適應(yīng)環(huán)境（合成相應(yīng)的適應(yīng)環(huán)境（合成相應(yīng)的酶），營養(yǎng)儲備（用于復(fù)酶），營養(yǎng)儲備（用于復(fù)制合成）制合成）停滯期停滯期延遲期延遲期“萬事開頭難萬事開頭難”第81頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化影響停滯期長短的因素影響停滯期長短的因素接種齡接種齡1)1)對數(shù)期對數(shù)期“種子種子”，延遲期較短；，延遲期較短；2)2

63、)靜止期期或衰亡期靜止期期或衰亡期“種子種子”, ,延遲期較長；延遲期較長；接種量接種量1)1)接種量大，延遲期較短；接種量大，延遲期較短；2)2)接種量小，延遲期較長。接種量小，延遲期較長。培養(yǎng)基成分培養(yǎng)基成分1)1)培養(yǎng)基成分豐富的，延遲期較短；培養(yǎng)基成分豐富的，延遲期較短；2)2)培養(yǎng)基成分與種子培養(yǎng)基一致培養(yǎng)基成分與種子培養(yǎng)基一致, ,延遲期較短。延遲期較短。 污污水水廠廠培培養(yǎng)養(yǎng)微生物的微生物的啟啟示？示？第82頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化2.2.指數(shù)期指數(shù)期特點特點: : 營養(yǎng)營養(yǎng)

64、絕對過剩絕對過剩，代謝產(chǎn)物毒害幾乎為零，代謝產(chǎn)物毒害幾乎為零; ; 生長速率最快，細胞呈指數(shù)增長生長速率最快，細胞呈指數(shù)增長; ; 代謝旺盛，細胞成分平衡發(fā)展代謝旺盛，細胞成分平衡發(fā)展; ; 菌體數(shù)量對數(shù)與時間基本成正比菌體數(shù)量對數(shù)與時間基本成正比. .第83頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化SKSvvmmax當(dāng)當(dāng)S SK Km m時時maxvv 即微生物繁殖速度即微生物繁殖速度最大最大對數(shù)期對數(shù)期應(yīng)用應(yīng)用當(dāng)在污泥培養(yǎng)時，可以增大當(dāng)在污泥培養(yǎng)時，可以增大有機物營養(yǎng)提高微生物增長有機物營養(yǎng)提高微生物增

65、長速度。速度。第84頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化3.穩(wěn)定期穩(wěn)定期營養(yǎng)消耗很多，只能維持，代謝產(chǎn)物毒害比較嚴重。營養(yǎng)消耗很多，只能維持，代謝產(chǎn)物毒害比較嚴重。特點：特點：u 活細胞總數(shù)維持不變，即新繁殖的細胞數(shù)與衰亡的細活細胞總數(shù)維持不變，即新繁殖的細胞數(shù)與衰亡的細胞數(shù)相等，菌體總數(shù)達到最高點；胞數(shù)相等，菌體總數(shù)達到最高點；u 細胞生理上處于衰老，代謝活力鈍化，細胞成分合成細胞生理上處于衰老，代謝活力鈍化，細胞成分合成緩慢；緩慢；u 新生率等于死亡率，細胞生長速率約為零。新生率等于死亡率，細胞生

66、長速率約為零。第85頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化4.4.衰亡期衰亡期營養(yǎng)消耗殆盡，毒害環(huán)境非常嚴重。營養(yǎng)消耗殆盡，毒害環(huán)境非常嚴重。特點：特點： 細胞以指數(shù)速率死亡，細胞以指數(shù)速率死亡， 有時細胞死亡速率降低是由有時細胞死亡速率降低是由于抗性細胞的積累；于抗性細胞的積累； 細胞變形退化細胞變形退化; ; 進行自我消耗即內(nèi)源呼吸進行自我消耗即內(nèi)源呼吸. .第86頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化第87頁/共125頁單元三單元三 活性污泥中微生物的生理分析活性污泥中微生物的生理分析任務(wù)一：傳統(tǒng)曝氣池(除碳)活性污泥微生物培養(yǎng)與馴化SKSvvmmax當(dāng)當(dāng)S S K Km m時時即微生物繁殖速度即微生物繁殖速度處于衰亡期。處于衰亡期。應(yīng)用應(yīng)用在低有機物濃度時在低有機物濃度時, ,有機物的降解速率有機物的降解速率與有機物濃度呈一級反應(yīng)。普通活性污與有機物濃度呈一級反應(yīng)。普通活性污泥法曝氣池尾端和延時曝