考试 7
1.间接计数法包括哪三种方法？
2.平板上菌落数为多少时适合计数？
3.滤膜的孔径是多少？ MPN的含义是什么？
4.重量法包括哪些方法？
5.生理生化指标法的依据是什么？包括哪些指标？
6.间歇培养活细菌重量生长曲线包括那几个阶段？
作业问题
细菌 C:H:O:N 质量百分数比例为
50.89%:6.2%:30.52%:12.3%
分子式 ——摩尔百分数比例
50.89％ 6.2% 30.52% 12.3%
12 1 16 14
：,：
C H N O
质量百分数 50.89% 6.20% 12.30% 30.52%
摩尔质量 12 1 14 16
摩尔比例 (= 质量百分数 / 摩尔质量 ) 0.04241 0.062 0.00879 0.01908 114
C H O N? 4.82696 7.0569 1 2.17114
C H O N? 24.1348 35.285 5 10.8557
C5H7NO2 或 C24H35N5O11
1班 问题 —
漏做
2班 问题 —作错
C4H6NO2
3班 问题 —作错
C12H17N2O5
2．细菌数量生长曲线生长速率稳定期衰老期细菌数目的对数值 0 时间 t
细菌的数量很大，都是 10的 n次方,取对数作图时方便，
0~10代表 1～ 1010
总菌数活菌数缓慢期对数期
0
+
_
（ 1）缓慢期－,万事开头难”
特征：
细菌 缓数 慢目 期的对数值
0 时间 t
提问,为什么会出现迟缓期呢？
代谢活跃,个体体积、重量增高
不立即进行细胞分裂、增殖,数量不变甚至减少岗前培训适应环境（ 合成相应的酶 ），营养储备（ 用于复制合成 ）
提问,根据上述原因选择接种何种状态的细菌迟缓期会较长？
对数期的细菌、稳定期或衰亡期、受损细胞、
富集培养基的细菌
后三种稳定期细胞 基本耗尽了各种辅酶或其他细胞成分受损细胞 养伤修复富集培养基细菌需要 合成“
自力更生”酶菌种本身的 遗传特性（如 转基因高效菌 ）和接种数量 也会影响迟缓期的长短。
在实际工作中如接种菌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，
会出现或长或短的迟缓期,迟缓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迟缓期提问,我们可以通过哪些手段缩短迟缓期呢？
（ 2）对数期 （青年）
所有细菌均繁殖
K ——比例常数
KX
dt
dX
Kt
X
X
0
ln
故称 对数期 。（相当于重量法细菌曲线的 增长率上升阶段 ）
细菌数目 X增长率倍率 的对数 与时间成正比。
特点
平均代时 （繁殖一代的时间） 最短
提问,细菌的代时与哪些因素有关？
细菌数目的对对数数期值
0 时间 t
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。
四个时期
繁殖速度最快
种类遗传,个体健康情况 (营养、环境条件 )
提问,哪个时期 （ 迟缓期,对数期,稳定期,
衰亡期 ） 代时最具有种属代表性？ 为什么？
最短值 →无限长 （ 休眠 ）
对数期 代时 ——最短值
细菌代时通常指 最适条件下 的 对数期代时
此时所有细菌在二分裂生长,分别测定 t0
时刻与 t时间细菌的数量 X0与 X
对数期细菌代时 G计算
1→2→22→23((22)× 2)→24→25…… 2n
t0 t
00
lg3.32lg/lg
X
X
X
X
n
X=X0*2nX/X0=2n
X0→…… X0·24→…… X (X0·2n) (n=1,2,3… )
n—繁殖代数
n
tt
G 0
代时
（ 3）稳定 期 （中年）
出生率＝死亡率细菌 缓数 慢目 期的 对 稳定期对 数 衰老期数 期值
0 t 时间
死亡 原因 —
营养短缺,代谢毒物增多
（ 相当于重量变化曲线中的增长率下降阶段 ）
（ 3）死亡期 （老年）
死亡率＞出生率 （相当于重量法的内源呼吸阶段）
提问,如何给细菌延年益寿呢？
补营养,环保 （去除环境毒物）
人类群体有类似规律吗
？
如果把地球看作是封闭的间歇式培养基，人类看作是细菌，人口若不加控制，必将经历由于资源枯竭，
污染物遍地而引发的大灭绝 。
自救 ——节约、节育 防止,营养物消耗过快”,
环保 防止,有害代谢物毒性抑制,。
3.连续培养
一方面连续进料，另一方面又连续出料。
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 。
（ 1） 恒浊连续培养
恒浊 ——培养基浊度恒定（ 实质是细菌数量恒定 ）
新鲜培养基光电池光源流速控制阀出水
很少 应用反馈控制
（ 2） 恒化连续培养
化 ——？ 新鲜培养基流速控制阀出水
应用,环境工程、生物工程、实验室研究（ 细菌生理特性研究、细菌的快速筛选等 ）。
流速恒定进料营养物总量
目前,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）
4．污 (废 )水连续处理中的细菌生长状态
不同的生物反应器,
细菌的生长状态可能不同 ！
乃至同一反应器内 不同位置处连续生物处理中的细菌状态表细菌的生长阶段 应用举例 特点迟缓期 无 连续化稳定操作中没有这一阶段对数生长期 高负荷活性污 泥法
(大部分区域 )
稳定期 生物膜法常规活性污泥法
(大部分区域 )
生长繁殖快，代谢活力强，能大量去除废水中有机物。 （ 缺点是细菌表面的 粘液层和荚膜尚未形成,运动很活跃，不易自行凝聚成菌胶团,沉淀性能差,致使出水水质有机物浓度相对较高 ）
衰老期低浓度污水延时曝气法污泥的厌氧消化营养物浓度过低，难以满足其他阶段细菌的生长需要虽然比对数生长期的差，但仍有相当的代谢活力，细菌体内积累了大量贮存物，如异染粒、聚 β —羟基丁酸等，体表的粘液层和荚膜强化了细菌的生物吸附能力,自我絮凝、聚合能力强，在二沉池中泥水分离效果好,出水水质好 。
1:0.4~0.8BOD.d-
细菌与降解 BOD重量比
1:0.4以下进水对数期稳定期衰老期?平推流式活性污泥法
占优势
细菌生长必然维持在一个与水质环境相适应的阶段；
提问,同一种方式中的细菌生长状态是否一成不变呢？
随水质波动而波动
毒害物波动 (“冲击” )
营养波动 (“失衡” )
提问,改善 废水生物处理系统中 效果 的关键是什么？
防止“冲击”、找出并改善 限制因子
,失衡”是绝对的！
总有 限制性营养物 控制生长 。
(———按营养配比，相对贫乏的营养物 )
（ 1）稀释率 (1 /停留时间 )
稀释速率 D
F——进出料流速；
停留时间 RT(residence time)＝
V——培养装置液体体积； V
F
F
？ VF
V
FD?
1h
1h
1h
——相对 进料（稀释）速率
D正比于 F,即 单位时间内提供给细菌的营养物质数量 尤其是限制性因子的数量 。
如
5,连续培养中的“洗脱”
（ 2）稀释率的影响
稀释 （即进料） 同时引起反应器内细菌数量的
↑↓
F
F
细菌随排出液排出,
细菌量减少细菌繁殖增加?？
营养物 充足细菌增量 ↑
流失菌 量 FC（ 菌体浓度）
使 反应器中的细菌数量 ↓
营养充分利用?（ 3）洗脱现象
？
提问,为什么 A前 D↑代时 ↓呢？ 营养限制减弱
A 稀释速率0 D
2代时
4细菌输出量
3反应器中的基质浓度
1进料基质浓度
5反应器中的细菌数量
A点是 对数期代时 对应最小稀释率 。
细菌代时缩短引起的 细菌增量 =细菌输出减量 ；
A后 细菌 洗脱区代时 短至极限,增量 ＜ 排出减量结果 ——平衡打破,“洗脱
”
？
应用,废水生物处理中可从 混合微生菌 中进行高效菌的快速筛选
提问,为什么可以呢？
混合菌 对于同一营养物能否利用,以及利用速率是不同的,代时不同 。
F ↑,D不断 ↑
洗脱
比较而言,代时最短的细菌（高效菌）,
最后被洗出。
思考题＊
为筛选能降解 丙烯腈（或硝基苯等等）
的细菌，如何 利用洗脱法 快速筛选对丙烯腈高效降解的生物？ 如果该菌的代时仍然相对工厂所要求的稀释率短该如何解决呢？
第二节 细菌的遗传与变异
遗传性 —
,种瓜得瓜种豆得豆,
正面,继承亲代优点，保持物种延续
1.遗传的保守性
——子代与亲代相似性（“大同”）
负面：？,劣汰
”
“优胜
”
2.变异的多样性
细菌变异形式,
如,个体形态的变化,菌落形态 (光滑型／粗糙型 )的变异,营养要求的变异,对温度,pH要求的变异,毒性的变异,抗毒能力的变异,生理生化特性的变异及代谢途径,产物的变异等 。
“龙生九子，各不相同”
饕餮 taotie椒图潮风赑屃 bixi
3.遗传与变异的分子机制
根源？
DNA
复制传递的 稳定性 遗传的保守性复制传递的 差错性 变异的多样性
DNA
4,细菌的选育 *（重点） 与细菌的变异
选育 —筛选 与 定向培育
筛选 —,众里挑一,
定向培育 —,教育培训,
定向培育 在水的生物处理俗称 驯化 。
(1)细菌的筛选方法
原理,优胜劣汰
方式,选择性培养基 （ 天然 +人工 ）
天然 ——特殊区域采样
例如 筛选能降解石油的细菌？
收集 长期被石油污染的土壤 (天然选择性固体培养基 ）,
必有 适应石油环境利用石油作为食物的细菌,将土壤样品在实验室用 石油降解菌选择性培养基,对样品中的石油降解菌进行进一步的选择培养,筛选分离,富集,为下一步的驯化工作奠定基础 。
驯化选择性培养基（ 石油 ）
浓度升高筛选分离
2 3,4
1 4
小考
1
中考 高考
1.间接计数法包括哪三种方法？
2.平板上菌落数为多少时适合计数？
3.滤膜的孔径是多少？ MPN的含义是什么？
4.重量法包括哪些方法？
5.生理生化指标法的依据是什么？包括哪些指标？
6.间歇培养活细菌重量生长曲线包括那几个阶段？
作业问题
细菌 C:H:O:N 质量百分数比例为
50.89%:6.2%:30.52%:12.3%
分子式 ——摩尔百分数比例
50.89％ 6.2% 30.52% 12.3%
12 1 16 14
：,：
C H N O
质量百分数 50.89% 6.20% 12.30% 30.52%
摩尔质量 12 1 14 16
摩尔比例 (= 质量百分数 / 摩尔质量 ) 0.04241 0.062 0.00879 0.01908 114
C H O N? 4.82696 7.0569 1 2.17114
C H O N? 24.1348 35.285 5 10.8557
C5H7NO2 或 C24H35N5O11
1班 问题 —
漏做
2班 问题 —作错
C4H6NO2
3班 问题 —作错
C12H17N2O5
2．细菌数量生长曲线生长速率稳定期衰老期细菌数目的对数值 0 时间 t
细菌的数量很大，都是 10的 n次方,取对数作图时方便，
0~10代表 1～ 1010
总菌数活菌数缓慢期对数期
0
+
_
（ 1）缓慢期－,万事开头难”
特征：
细菌 缓数 慢目 期的对数值
0 时间 t
提问,为什么会出现迟缓期呢？
代谢活跃,个体体积、重量增高
不立即进行细胞分裂、增殖,数量不变甚至减少岗前培训适应环境（ 合成相应的酶 ），营养储备（ 用于复制合成 ）
提问,根据上述原因选择接种何种状态的细菌迟缓期会较长？
对数期的细菌、稳定期或衰亡期、受损细胞、
富集培养基的细菌
后三种稳定期细胞 基本耗尽了各种辅酶或其他细胞成分受损细胞 养伤修复富集培养基细菌需要 合成“
自力更生”酶菌种本身的 遗传特性（如 转基因高效菌 ）和接种数量 也会影响迟缓期的长短。
在实际工作中如接种菌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，
会出现或长或短的迟缓期,迟缓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迟缓期提问,我们可以通过哪些手段缩短迟缓期呢？
（ 2）对数期 （青年）
所有细菌均繁殖
K ——比例常数
KX
dt
dX
Kt
X
X
0
ln
故称 对数期 。（相当于重量法细菌曲线的 增长率上升阶段 ）
细菌数目 X增长率倍率 的对数 与时间成正比。
特点
平均代时 （繁殖一代的时间） 最短
提问,细菌的代时与哪些因素有关？
细菌数目的对对数数期值
0 时间 t
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。
四个时期
繁殖速度最快
种类遗传,个体健康情况 (营养、环境条件 )
提问,哪个时期 （ 迟缓期,对数期,稳定期,
衰亡期 ） 代时最具有种属代表性？ 为什么？
最短值 →无限长 （ 休眠 ）
对数期 代时 ——最短值
细菌代时通常指 最适条件下 的 对数期代时
此时所有细菌在二分裂生长,分别测定 t0
时刻与 t时间细菌的数量 X0与 X
对数期细菌代时 G计算
1→2→22→23((22)× 2)→24→25…… 2n
t0 t
00
lg3.32lg/lg
X
X
X
X
n
X=X0*2nX/X0=2n
X0→…… X0·24→…… X (X0·2n) (n=1,2,3… )
n—繁殖代数
n
tt
G 0
代时
（ 3）稳定 期 （中年）
出生率＝死亡率细菌 缓数 慢目 期的 对 稳定期对 数 衰老期数 期值
0 t 时间
死亡 原因 —
营养短缺,代谢毒物增多
（ 相当于重量变化曲线中的增长率下降阶段 ）
（ 3）死亡期 （老年）
死亡率＞出生率 （相当于重量法的内源呼吸阶段）
提问,如何给细菌延年益寿呢？
补营养,环保 （去除环境毒物）
人类群体有类似规律吗
？
如果把地球看作是封闭的间歇式培养基，人类看作是细菌，人口若不加控制，必将经历由于资源枯竭，
污染物遍地而引发的大灭绝 。
自救 ——节约、节育 防止,营养物消耗过快”,
环保 防止,有害代谢物毒性抑制,。
3.连续培养
一方面连续进料，另一方面又连续出料。
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 。
（ 1） 恒浊连续培养
恒浊 ——培养基浊度恒定（ 实质是细菌数量恒定 ）
新鲜培养基光电池光源流速控制阀出水
很少 应用反馈控制
（ 2） 恒化连续培养
化 ——？ 新鲜培养基流速控制阀出水
应用,环境工程、生物工程、实验室研究（ 细菌生理特性研究、细菌的快速筛选等 ）。
流速恒定进料营养物总量
目前,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）
4．污 (废 )水连续处理中的细菌生长状态
不同的生物反应器,
细菌的生长状态可能不同 ！
乃至同一反应器内 不同位置处连续生物处理中的细菌状态表细菌的生长阶段 应用举例 特点迟缓期 无 连续化稳定操作中没有这一阶段对数生长期 高负荷活性污 泥法
(大部分区域 )
稳定期 生物膜法常规活性污泥法
(大部分区域 )
生长繁殖快，代谢活力强，能大量去除废水中有机物。 （ 缺点是细菌表面的 粘液层和荚膜尚未形成,运动很活跃，不易自行凝聚成菌胶团,沉淀性能差,致使出水水质有机物浓度相对较高 ）
衰老期低浓度污水延时曝气法污泥的厌氧消化营养物浓度过低，难以满足其他阶段细菌的生长需要虽然比对数生长期的差，但仍有相当的代谢活力，细菌体内积累了大量贮存物，如异染粒、聚 β —羟基丁酸等，体表的粘液层和荚膜强化了细菌的生物吸附能力,自我絮凝、聚合能力强，在二沉池中泥水分离效果好,出水水质好 。
1:0.4~0.8BOD.d-
细菌与降解 BOD重量比
1:0.4以下进水对数期稳定期衰老期?平推流式活性污泥法
占优势
细菌生长必然维持在一个与水质环境相适应的阶段；
提问,同一种方式中的细菌生长状态是否一成不变呢？
随水质波动而波动
毒害物波动 (“冲击” )
营养波动 (“失衡” )
提问,改善 废水生物处理系统中 效果 的关键是什么？
防止“冲击”、找出并改善 限制因子
,失衡”是绝对的！
总有 限制性营养物 控制生长 。
(———按营养配比，相对贫乏的营养物 )
（ 1）稀释率 (1 /停留时间 )
稀释速率 D
F——进出料流速；
停留时间 RT(residence time)＝
V——培养装置液体体积； V
F
F
？ VF
V
FD?
1h
1h
1h
——相对 进料（稀释）速率
D正比于 F,即 单位时间内提供给细菌的营养物质数量 尤其是限制性因子的数量 。
如
5,连续培养中的“洗脱”
（ 2）稀释率的影响
稀释 （即进料） 同时引起反应器内细菌数量的
↑↓
F
F
细菌随排出液排出,
细菌量减少细菌繁殖增加?？
营养物 充足细菌增量 ↑
流失菌 量 FC（ 菌体浓度）
使 反应器中的细菌数量 ↓
营养充分利用?（ 3）洗脱现象
？
提问,为什么 A前 D↑代时 ↓呢？ 营养限制减弱
A 稀释速率0 D
2代时
4细菌输出量
3反应器中的基质浓度
1进料基质浓度
5反应器中的细菌数量
A点是 对数期代时 对应最小稀释率 。
细菌代时缩短引起的 细菌增量 =细菌输出减量 ；
A后 细菌 洗脱区代时 短至极限,增量 ＜ 排出减量结果 ——平衡打破,“洗脱
”
？
应用,废水生物处理中可从 混合微生菌 中进行高效菌的快速筛选
提问,为什么可以呢？
混合菌 对于同一营养物能否利用,以及利用速率是不同的,代时不同 。
F ↑,D不断 ↑
洗脱
比较而言,代时最短的细菌（高效菌）,
最后被洗出。
思考题＊
为筛选能降解 丙烯腈（或硝基苯等等）
的细菌，如何 利用洗脱法 快速筛选对丙烯腈高效降解的生物？ 如果该菌的代时仍然相对工厂所要求的稀释率短该如何解决呢？
第二节 细菌的遗传与变异
遗传性 —
,种瓜得瓜种豆得豆,
正面,继承亲代优点，保持物种延续
1.遗传的保守性
——子代与亲代相似性（“大同”）
负面：？,劣汰
”
“优胜
”
2.变异的多样性
细菌变异形式,
如,个体形态的变化,菌落形态 (光滑型／粗糙型 )的变异,营养要求的变异,对温度,pH要求的变异,毒性的变异,抗毒能力的变异,生理生化特性的变异及代谢途径,产物的变异等 。
“龙生九子，各不相同”
饕餮 taotie椒图潮风赑屃 bixi
3.遗传与变异的分子机制
根源？
DNA
复制传递的 稳定性 遗传的保守性复制传递的 差错性 变异的多样性
DNA
4,细菌的选育 *（重点） 与细菌的变异
选育 —筛选 与 定向培育
筛选 —,众里挑一,
定向培育 —,教育培训,
定向培育 在水的生物处理俗称 驯化 。
(1)细菌的筛选方法
原理,优胜劣汰
方式,选择性培养基 （ 天然 +人工 ）
天然 ——特殊区域采样
例如 筛选能降解石油的细菌？
收集 长期被石油污染的土壤 (天然选择性固体培养基 ）,
必有 适应石油环境利用石油作为食物的细菌,将土壤样品在实验室用 石油降解菌选择性培养基,对样品中的石油降解菌进行进一步的选择培养,筛选分离,富集,为下一步的驯化工作奠定基础 。
驯化选择性培养基（ 石油 ）
浓度升高筛选分离
2 3,4
1 4
小考
1
中考 高考
