水處理微生物學(xué) 第三章 細(xì)菌的生長(zhǎng)和遺傳變異

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

2、是肯定的，但是細(xì)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(shí)算起，年紀(jì)越小越年輕，越大就越老。細(xì)菌則不然，細(xì)菌是以分裂法進(jìn)行繁殖的，一般繁殖一代的時(shí)間，只要20～30min，而且在一大群細(xì)菌中也無(wú)法區(qū)分每個(gè)細(xì)菌的年老年輕。因此細(xì)菌的所謂年齡是指一群細(xì)菌在一定的環(huán)境條件下生長(zhǎng)而表現(xiàn)出來(lái)的待征。換句話說(shuō)，描述細(xì)菌的生長(zhǎng)往往用群體繁殖和生長(zhǎng)所表現(xiàn)出來(lái)的特征來(lái)代表。在介紹細(xì)菌的生長(zhǎng)特性之前，先介紹細(xì)菌的生長(zhǎng)測(cè)定方法。一、細(xì)菌生長(zhǎng)

3、測(cè)定方法一、細(xì)菌生長(zhǎng)測(cè)定方法(一)直接測(cè)定直接測(cè)定是常用的細(xì)菌生長(zhǎng)測(cè)定方法，其特點(diǎn)是測(cè)定過(guò)程快速，但不能區(qū)分細(xì)菌的死活。根據(jù)不同的測(cè)定方法原理，可以分成以下幾類：1、顯微鏡直接計(jì)數(shù)法顯微鏡直接計(jì)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(cè)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(jì)數(shù)菌數(shù)。一般藉助目測(cè)微尺的直徑標(biāo)準(zhǔn)來(lái)計(jì)算細(xì)菌的數(shù)量。(2)計(jì)數(shù)器測(cè)定法采用特殊的細(xì)菌或血球計(jì)數(shù)器進(jìn)行測(cè)定。操作過(guò)程是取一定體積的

4、待測(cè)細(xì)菌樣品放于計(jì)數(shù)器的測(cè)定小室與載玻片之間，由于測(cè)定小室的體積是已知的，因此根據(jù)得到的計(jì)數(shù)值就可以計(jì)算出細(xì)菌含量。(3)比例計(jì)數(shù)法將待測(cè)樣品溶液與等體積的血液混合，然后涂片，在顯微鏡下測(cè)定細(xì)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(wàn)個(gè)／mL，女性350～450萬(wàn)個(gè)／mL)，由此可以測(cè)得細(xì)菌數(shù)量。2、比濁計(jì)數(shù)法這是測(cè)定懸浮細(xì)胞的快速方法。其原理是細(xì)菌細(xì)胞是不透光的，光束通過(guò)懸浮液時(shí)會(huì)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(xì)胞濃度成正比，籍此可以測(cè)定細(xì)菌濃度。采用這種方法時(shí)，為了得到實(shí)際的細(xì)胞絕對(duì)含量，通常須將已知細(xì)胞濃度的樣品按上述測(cè)定程序制成標(biāo)準(zhǔn)曲線，然后根據(jù)透光度或光密度值從標(biāo)準(zhǔn)曲線中直接查得細(xì)菌含量。(二)間接計(jì)數(shù)法間接計(jì)數(shù)法又稱活菌計(jì)數(shù)法。它是通過(guò)測(cè)定樣品中活的細(xì)菌數(shù)量來(lái)間接地表示細(xì)菌的含量。因此，這種方法不含死的細(xì)菌細(xì)胞，而且測(cè)定所需的時(shí)間也較長(zhǎng)。它分下述幾種方法：1、平板計(jì)數(shù)法將待測(cè)細(xì)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(shí)間后觀察并計(jì)數(shù)生長(zhǎng)的細(xì)菌數(shù)，最終根據(jù)細(xì)菌數(shù)和取樣量計(jì)算出細(xì)菌濃度。一般計(jì)數(shù)平板的細(xì)菌生長(zhǎng)菌落數(shù)以30～300個(gè)為宜。菌落數(shù)太多，計(jì)數(shù)時(shí)費(fèi)時(shí)費(fèi)力；菌落數(shù)太少，則計(jì)數(shù)結(jié)果誤差太大。平板計(jì)數(shù)法是采用最廣的一種活菌計(jì)數(shù)法。2、液體計(jì)數(shù)法液體計(jì)數(shù)法是根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理設(shè)計(jì)的一種方法。具體做法是；先將待測(cè)細(xì)映了細(xì)菌分裂的數(shù)目，而重量則包括細(xì)菌個(gè)數(shù)的增加和每個(gè)菌體的增長(zhǎng)

7、。圖3—1就是按細(xì)菌重量繪制的生長(zhǎng)曲線。整個(gè)曲線可分為3個(gè)階段(或3個(gè)時(shí)期)：生長(zhǎng)率上升階段(對(duì)數(shù)生長(zhǎng)階段)，生長(zhǎng)率下降階段及內(nèi)源呼吸階段。在生長(zhǎng)率上升階段初期，細(xì)菌是在適應(yīng)新的環(huán)境，一般不進(jìn)行分裂，故菌數(shù)不增加，但菌體則在逐漸增大，以后很快進(jìn)入迅速繁殖的階段。在上升階段，食料(營(yíng)養(yǎng)物)的供應(yīng)超過(guò)細(xì)菌的需要，細(xì)菌的生長(zhǎng)不受食料數(shù)量的影響，只受自身生理機(jī)能的限制。到這一階段的后期，生長(zhǎng)率達(dá)到最高，這時(shí)它們分解培養(yǎng)基中有機(jī)物的速率也最高?？?/p>

8、學(xué)試驗(yàn)說(shuō)明，在這一階段中細(xì)菌數(shù)目的對(duì)數(shù)同培養(yǎng)的時(shí)間呈直線關(guān)系，所以又稱對(duì)數(shù)生長(zhǎng)階段。經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后，由于食料的減少(食料逐漸被細(xì)菌吸收掉)和對(duì)細(xì)菌有毒的代謝產(chǎn)物的積累，環(huán)境逐漸不利于細(xì)菌的生長(zhǎng)，因而進(jìn)入生長(zhǎng)率下降階段。此時(shí)的細(xì)菌生長(zhǎng)率主要已不是受自身生理機(jī)能的限制，而是食料不足起著抑制細(xì)菌生長(zhǎng)的主導(dǎo)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(dāng)作營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)利用，也就是說(shuō)，細(xì)菌這時(shí)所合成的新細(xì)胞質(zhì)已不足

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

10、。在開(kāi)始一段細(xì)菌并不繁殖，數(shù)目不增加，但細(xì)胞生理活性很活躍，菌體體積增長(zhǎng)很快，而在其后期只有個(gè)別菌體繁殖，故稱這階段為緩慢期。經(jīng)過(guò)一段緩慢期后，細(xì)菌分裂速度迅速增加，進(jìn)入對(duì)數(shù)期。在穩(wěn)定期中，菌體生長(zhǎng)繁殖速度逐漸下降，同時(shí)菌體死亡數(shù)目逐漸上升，最后達(dá)到新增殖的細(xì)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(duì)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(xì)菌死亡速度大大增加，超過(guò)其繁殖速度，只有少數(shù)菌體進(jìn)行繁殖