水處理微生物學 第三章 細菌的生長和遺傳變異

1、第三章第三章細菌的生長和遺傳變異細菌的生長和遺傳變異第一節(jié)第一節(jié)細菌的生長及其特性細菌的生長及其特性細菌吸收營養(yǎng)物質(zhì)以后，在酶的催化下進行各種新陳代射反應(yīng)，如果同化作用大于異化作用，則細胞質(zhì)的量不斷增加，表現(xiàn)在細胞自身就是體積或重量的不斷增加。這種現(xiàn)象叫生長。生長到一定階段，細菌以二分裂的方式形成兩個子細胞，這就是繁殖，其持征是細菌個體數(shù)增加。細菌的生長繁殖很快，適宜的環(huán)境下每隔20～30min分裂一次。細菌有沒有年輕、年老之分呢？回答

2、是肯定的，但是細菌的所謂菌齡和人的老年、中年、幼年的概念不同。人是按出生之時算起，年紀越小越年輕，越大就越老。細菌則不然，細菌是以分裂法進行繁殖的，一般繁殖一代的時間，只要20～30min，而且在一大群細菌中也無法區(qū)分每個細菌的年老年輕。因此細菌的所謂年齡是指一群細菌在一定的環(huán)境條件下生長而表現(xiàn)出來的待征。換句話說，描述細菌的生長往往用群體繁殖和生長所表現(xiàn)出來的特征來代表。在介紹細菌的生長特性之前，先介紹細菌的生長測定方法。一、細菌生長

3、測定方法一、細菌生長測定方法(一)直接測定直接測定是常用的細菌生長測定方法，其特點是測定過程快速，但不能區(qū)分細菌的死活。根據(jù)不同的測定方法原理，可以分成以下幾類：1、顯微鏡直接計數(shù)法顯微鏡直接計數(shù)法又稱全數(shù)法。它又分成下述幾種：(1)涂片染色法將已知體積的待測樣品，均勻地涂布在載破片的已知面積內(nèi)，經(jīng)固定染色后計數(shù)菌數(shù)。一般藉助目測微尺的直徑標準來計算細菌的數(shù)量。(2)計數(shù)器測定法采用特殊的細菌或血球計數(shù)器進行測定。操作過程是取一定體積的

4、待測細菌樣品放于計數(shù)器的測定小室與載玻片之間，由于測定小室的體積是已知的，因此根據(jù)得到的計數(shù)值就可以計算出細菌含量。(3)比例計數(shù)法將待測樣品溶液與等體積的血液混合，然后涂片，在顯微鏡下測定細菌與紅血球數(shù)的比例，因血液中的紅血球數(shù)已知(男性400～500萬個／mL，女性350～450萬個／mL)，由此可以測得細菌數(shù)量。2、比濁計數(shù)法這是測定懸浮細胞的快速方法。其原理是細菌細胞是不透光的，光束通過懸浮液時會引起光的散射或吸收，降低透光度，

5、在一定范圍內(nèi)透光度與溶液的混濁度即細胞濃度成正比，籍此可以測定細菌濃度。采用這種方法時，為了得到實際的細胞絕對含量，通常須將已知細胞濃度的樣品按上述測定程序制成標準曲線，然后根據(jù)透光度或光密度值從標準曲線中直接查得細菌含量。(二)間接計數(shù)法間接計數(shù)法又稱活菌計數(shù)法。它是通過測定樣品中活的細菌數(shù)量來間接地表示細菌的含量。因此，這種方法不含死的細菌細胞，而且測定所需的時間也較長。它分下述幾種方法：1、平板計數(shù)法將待測細菌樣品先作10倍梯度稀

6、釋，然后取相應(yīng)稀釋度的樣品涂布到平板中，或與未經(jīng)融化的固體培養(yǎng)基混合、搖勻，培養(yǎng)一定時間后觀察并計數(shù)生長的細菌數(shù)，最終根據(jù)細菌數(shù)和取樣量計算出細菌濃度。一般計數(shù)平板的細菌生長菌落數(shù)以30～300個為宜。菌落數(shù)太多，計數(shù)時費時費力；菌落數(shù)太少，則計數(shù)結(jié)果誤差太大。平板計數(shù)法是采用最廣的一種活菌計數(shù)法。2、液體計數(shù)法液體計數(shù)法是根據(jù)統(tǒng)計學原理設(shè)計的一種方法。具體做法是；先將待測細映了細菌分裂的數(shù)目，而重量則包括細菌個數(shù)的增加和每個菌體的增長

7、。圖3—1就是按細菌重量繪制的生長曲線。整個曲線可分為3個階段(或3個時期)：生長率上升階段(對數(shù)生長階段)，生長率下降階段及內(nèi)源呼吸階段。在生長率上升階段初期，細菌是在適應(yīng)新的環(huán)境，一般不進行分裂，故菌數(shù)不增加，但菌體則在逐漸增大，以后很快進入迅速繁殖的階段。在上升階段，食料(營養(yǎng)物)的供應(yīng)超過細菌的需要，細菌的生長不受食料數(shù)量的影響，只受自身生理機能的限制。到這一階段的后期，生長率達到最高，這時它們分解培養(yǎng)基中有機物的速率也最高。科

8、學試驗說明，在這一階段中細菌數(shù)目的對數(shù)同培養(yǎng)的時間呈直線關(guān)系，所以又稱對數(shù)生長階段。經(jīng)過一定時間后，由于食料的減少(食料逐漸被細菌吸收掉)和對細菌有毒的代謝產(chǎn)物的積累，環(huán)境逐漸不利于細菌的生長，因而進入生長率下降階段。此時的細菌生長率主要已不是受自身生理機能的限制，而是食料不足起著抑制細菌生長的主導作用了。在內(nèi)源代謝階段，培養(yǎng)基中的食料已經(jīng)很少菌體內(nèi)的貯藏物質(zhì)，甚至體內(nèi)的酶都被當作營養(yǎng)物質(zhì)來利用，也就是說，細菌這時所合成的新細胞質(zhì)已不足

9、以補充因內(nèi)源呼吸(即菌體內(nèi)貯藏物質(zhì)、酶等一部分細胞物質(zhì)的氧化)而耗去的細胞質(zhì)，因此細菌重量逐漸減少。所以在這一階段細菌重量的減少一方面是由于細菌的死亡，另—方面是由于內(nèi)源呼吸。在以上3個階段中，處于第一階段的細菌可說是細菌的年輕階段，列第三個階段是細菌的衰老階段。在年輕階段時整個群體都是年輕的，到了衰老階段盡管也有新分裂的細菌，但仍然屬于衰老的。圖3—2是按細菌數(shù)目的對數(shù)繪制的生長曲線圖。曲線可分為緩慢期、對數(shù)期、穩(wěn)定期和衰老期四個階段

10、。在開始一段細菌并不繁殖，數(shù)目不增加，但細胞生理活性很活躍，菌體體積增長很快，而在其后期只有個別菌體繁殖，故稱這階段為緩慢期。經(jīng)過一段緩慢期后，細菌分裂速度迅速增加，進入對數(shù)期。在穩(wěn)定期中，菌體生長繁殖速度逐漸下降，同時菌體死亡數(shù)目逐漸上升，最后達到新增殖的細菌數(shù)與死亡數(shù)基本相等。穩(wěn)定期的活菌數(shù)保持相對平衡并處于最大值。穩(wěn)定期的出現(xiàn)是由于食料的減少和有毒代謝產(chǎn)物的積累。在衰老期，細菌死亡速度大大增加，超過其繁殖速度，只有少數(shù)菌體進行繁殖