考试 3
? 1.选择性培养基有哪些制备方法?
? 2.鉴别培养基的原理是什么?
? 3.营养物质的吸收和运输有哪几种途径？
? 4.细菌的呼吸类型有哪四种？
? 5.化能自养菌的呼吸类型是什么？
? 6.分子内、分子外无氧呼吸分别指什么呼吸？
? 7.反硝化菌呼吸类型是什么? 还原产物是什么?
? 8.硫酸盐还原菌 (SRB)还原产物是什么?有何利弊?
为什么水处理中都是先异养菌脱碳再由
自养菌脱氨?
? 同学们原因分析
? 1.自养菌反驯化,利用有机物,不再利用氨氮
? 2.有机物为主时自养菌生长慢竞争不过异养菌
? 3.异养菌分解蛋白质等产生的氨再被自养菌利
用
? 补充 4.异养菌分解有机物产生碳酸盐作为自养
菌碳源
天然的过
程
问 题
? 水中的紫硫细菌
所需的硫化氢从
何而来呢?
湖底淤泥中的 SRB
? A,腐蚀性
? 点蚀穿孔
铁表面的电化学
反应电极极化
? 提问,SRB腐蚀的机理是什么？
? FeS消耗 Fe2+, 吞吃铁表面的
氢层
?尤其是对油田注水井的套管、埋地管
线腐蚀，缩短其寿命，同时腐蚀产生
的 FeS还会堵塞油井，这些都给油田
系统造成了十分巨大的经济损失
? 提问,H2S毒性的生化机理是什么？
? 含金属的蛋白质变性
? —— 当水中硫酸根浓度较高时, 则会严重影响净化效果,
降低甲烷转化率 。
? b.厌氧水处理的恶臭扰民问题
? a.在厌氧污水处理中 H2S会对甲烷菌产生毒性抑制
B,生物毒性
? 提问,如何控制厌氧水处理中的
硫酸盐还原菌？
? 由于硫酸盐还原菌与甲烷菌生理条件类似，用各种化学
物质单独抑止硫酸盐还原菌生长的方法实践证明行不通。
治本 — 降低水中的硫酸盐浓度
治标 — 絮凝、绿化
＊如何用细菌法控制天然水体变黑变臭？
（ 3）碳酸盐呼吸 （碳酸盐还原）
? 细菌类型,产甲烷菌, 产乙酸菌 。
? 产甲烷菌
? 4H2 + H+HCO3- → CH4↑ + 3H2O
? 产乙酸菌
? 4H2 + 2H+ + 2HCO3- → CH3COOH + 4H2O
? （ —— 氢来源于发酵 ）
? *为什么相同的反应物而出现不同的产物？
? — 是废水 厌氧处理中关键性 微生物 。
2．按呼吸基质来源分类
? — 细菌 外源呼吸 与 内源呼吸
? 提问,什么是内源呼吸, 外源呼吸？
? 内, 外 — 细胞内外
? 源 — 能源物质
? 呼吸 — 氧化产能
? 提问,处于什么样呼吸状态？
两种同时进行
只能内源呼吸
污泥消化
第四节 环境卫生 —— 环境因素对细菌的影响
? 一般来说无芽孢的细菌
在水中加热到 100℃ 迅速
死亡。
? （一）高温杀菌的机
理
? 提问,？
1）蛋白质、核酸变性
2） 细胞膜溶解
细胞膜中的脂类在高温作用
下溶解,, 失血过多,
? 一、温度的影响
? 1.高温的影响
（二）影响高温杀菌的因素
? 细菌的种类, 含水量, 芽孢有无, 以及湿热或干热
? 1） 细菌种类
? 如
种类 致死温度℃
水生细菌 25 ~ 30
肠道细菌 45 ~ 50
温泉细菌 80 ~ 10 0 以上
2）含水量
? 细菌细胞 含水量高的更容易被杀死 。？
165
85
77
56
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 18% 25% 50%
蛋白质的
凝固温度
（ ℃ ）
蛋白质含水量
分子层次现象 —— 蛋白质的凝固温度与含水量有关。
水 —
热的
良导
体
3）芽孢
不同芽孢菌高温耐受能力比较表
炭疽热杆
菌
蜡状芽 孢 杆
菌
枯草芽孢杆
菌
嗜热脂肪芽
孢杆菌
蒸汽灭菌温度
℃
105 100 100 120
灭菌时间 m i n 5 ~1 0 6 6 ~7 12
? 4） 湿热与干热
? 湿热 — 水蒸汽 干热 — 热空气
蒸
汽
灭
菌
锅
烘
箱
121℃ 20～ 30min 160～ 170℃ 2h灭菌
? 湿热灭菌温度低时间短
? 提问,？
? 保水 （ 热空气蒸发蛋白质水分 ） ；
? 蒸汽冷凝放热；
? 凝水热传导能力 强 于空气；
2.适宜温度
? 提问,为什么会
存在适宜温度？
? 酶的活性
? 根据细菌适宜温
度的不同, 可将
细菌分为四大类,
嗜冷菌, 嗜中温
菌, 嗜热菌及嗜
超热菌 。
生
长
速
率
0 温度℃
最低温度 最适温度 最高温度
不同耐温细菌的生长适宜温度
? 废水中的细菌一般都是嗜中温菌, 最适温度
多在 30℃ 左右, 嗜冷菌和嗜热菌占少数 。
低温、中温和高温细菌的生长温度范围
细菌 最低温度℃ 最适温度℃ 最高温度℃
嗜冷菌 — 5 ～ 0 5 ～ 10 20 ～ 30
嗜中温菌 5 ～ 10 25 ～ 40 45 ～ 50
嗜热菌 30 50 ～ 60 70 ～ 80
嗜超热菌 55 以上 70 ～ 105 1 10 ～ 1 13
3．低温
? 低温 —— 细胞结冻～最适温度下限
? 进入休眠状态
? 提问,？
? 酶活性降低, 导致代谢, 遗传普遍停滞 ；
? 冰渣导致细胞膜破裂, 失, 血, 过多
? 膜细胞流动性变差 。
? 一旦获得适宜温度, 即可恢复活性
? 提问,细胞内外冻结易导致死亡, 原因何在？
?嗜中温菌（耐冷
喜温）一般在 5℃
以下处于休眠状态，
因此通常实验室用
冰箱的 4℃ 冷藏 温
度保藏细菌
或 甘油、石蜡冷冻 保存
菌种
? 低温下冷藏的食物变质
——— 嗜冷 细菌（或霉菌）的最适宜温度在 5～ 15℃
之间。
? — 具备 低温活性酶
— 细胞质膜含有大量的不饱和脂肪酸,在低温下能保持半
流动性,使之能有效地集中必需的营养物质。
? * 嗜冷细菌有什么环保用途呢？
提问,嗜冷细菌的秘密武器是什么？
二,pH的影响
? 大多数细菌最适 环境 pH为 6～ 8,可生存
的 pH范围在 4～ 10之间 。
? 研究表明 细胞内部 由于细胞膜的屏蔽作用, 磷酸盐缓冲及
细菌能动的调节, pH一般都保持中性, 环境的 pH难以影
响细胞内的 pH变化 。
? 提问,外界的 pH变化如何对细菌产生影响？
? 1,影响细胞膜蛋白及胞外水解酶的活性
? 从而影响营养物的正常吸收与转运
2.影响营养物的解离与吸收
? 主要影响一些 极性营养物 如脂肪酸, 氨基酸
? 以乙酸的吸收为例,
中性或碱性 pH 阴离子状态 酸性 pH 下的分子状态
O O
CH 3 ═ C ═ O
-
C H 3 ═ C ═ OH
同性相斥，难以吸收 正常吸收
细菌表面带有电荷，如,—”
? 某些细菌, 例如氧化铁硫杆菌和其他极端嗜酸茵, 需在
酸性环境中生活, 其最适 pH为 3,在 pH为 1,5时仍可生活 。
? 各种工业废水通常设前 调节池, 维持曝气
池 pH7左右 。
? 事实上, 净化污 (废 )水的微生物适应 pH变
化的能力比较强, pH在 6,5～ 8,5
均可不加调节 。
三、氧化还原电位（ ORP)
? 提问,什么是氧化还原电位？
? —— 某物质与氢电极构成原电池时的电压高低,反
映改物质氧化性强弱 。
电压表 H 2
V
惰性电极 氢电极
H 2 /H
+
Fe
3 +
溶液
提问,pH7.0,30℃ 条件下饱
和 Fe3+溶液中测得的电压值
为＋ 0.771,该值代表什么？
Fe3+/Fe2+ 的氧化还原电位
为 +0.771
? 通常如何测定水样的氧化还原电位？
? pH测定仪 mv档, 其中一个惰性的铂丝
电极与一个参比电极 （ 如甘汞电极 ）
不 同细菌适宜的氧化还原电位 ( m v )
好氧细菌 兼性厌氧细菌 厌氧细菌
＋ 300 ～＋ 400
＋ 1 0 0 好氧呼吸
- 1 0 0 无氧呼吸
— 200 ～ — 25 0
提问,影响水样氧化还原电位的因素有哪些？
氧化性物质 （主要是氧气浓度） 与还原性物质 （有机
物,H2S等） 的含量
? 好氧活性污泥法
? 控 制 在 ＋ 200～＋
600mV是正常的
? 提问：过低过高如何
调节？
? 改变曝气力度
? 厌氧污泥或污水处理系
统应控制在在 —
100～ — 200mV
? 过高，将不利于厌氧细
菌的生长，应改进工艺
降低水中溶解氧量。
应用
四、干燥
? 细菌基本上是生活在水
中的生物 。
? 提问,环境中过于干燥
细菌如何生存？
? （在不受热和其它外
界因素干扰下）干燥
细胞将处于长期休眠
状态
? —— 用干燥法防止食物
腐败 （细菌滋生）
? 如方便面、干果、肉干、
葡萄干等。
? —— 用干燥法来保存细
菌, 如将细菌放置在干
燥的沙土中可以长期保
存。
? 一旦提供潮气则会很
快复活。
起始状态 最终平衡状态
浓差势能＝渗透压势能
0, 1 % 1 0 %
渗透压
10%
NaCl NaCl
半透性 —— 水分子自由通过，其余分子扩散速度受限
五．渗透压
? ——— 是不同溶液被半透膜隔离开时, 由于
膜半透性及两侧水分子浓度差异形成的水压 。
有半透膜 左 水分子净通量＞ 0 右 侧液位 ↑，直至平衡
?没有半透膜 —— 液位不变, 盐扩散 V＝ 水扩散 V
?
? 衡量方法,通常以一定浓
度溶液与纯水间形成的渗
透压作为该溶液的渗透压
? 提问,水将从 渗透压
一方流向 渗透压的一
方？
? 低、高
? 渗透压 可影响细菌生存：
? 1.相同渗透压溶液中
? 细菌细胞内水含量稳定，
细菌生活得最好。
? 等渗透压溶液 —— 0,85
％的食盐 (NaCl)溶液 （ 生
理盐水） 。 常作为进行细
菌稀释分离的稀释液。
2.高渗透压溶液中
? 提问,哪些是高渗透压溶液？ 细菌会发生什么现象？
? 浓溶液；质壁分离
? — 防腐 （ 细菌滋生 ）
? 如用 5～ 30%的盐水 腌咸菜, 咸鱼, 用 60～ 80%的糖溶液
做蜜饯等 。
? — 海洋对各种病原菌 （ 淡水菌 ） 的杀灭
? — 高含盐废水 （ 如油田采出水 ） 难于生物处理的原因
? 提问：如何解决？
? 冲稀 ;防垢剂 ;细菌基因改造；
3.低渗透压溶液
? 提问,细菌于其中会如何？ 如纯水
? 外界大量水流入细菌细胞内, 细胞膨胀, 甚至
破裂 。
? 综合以上几点, 在微生物实验室中稀释菌液,
应该用生理盐水 （ 0.85%）
? (除非稀释后马上就用的可以用无菌的蒸馏水 。 )
六．光线
? 1.阳光
提问,通常细菌在阴暗环境中能够更好的生长,原因？
包括阳光和灯光
? 紫外线 （ 波长 0.1～ 400nm）
? 一般细菌在紫外线下照射 5min即能被杀死, 芽孢则需
10min。 紫外线波长在 260nm左右者杀菌力最强
? 提问,杀菌机理？
? 蛋白质和核酸变性
? 1.选择性培养基有哪些制备方法?
? 2.鉴别培养基的原理是什么?
? 3.营养物质的吸收和运输有哪几种途径？
? 4.细菌的呼吸类型有哪四种？
? 5.化能自养菌的呼吸类型是什么？
? 6.分子内、分子外无氧呼吸分别指什么呼吸？
? 7.反硝化菌呼吸类型是什么? 还原产物是什么?
? 8.硫酸盐还原菌 (SRB)还原产物是什么?有何利弊?
为什么水处理中都是先异养菌脱碳再由
自养菌脱氨?
? 同学们原因分析
? 1.自养菌反驯化,利用有机物,不再利用氨氮
? 2.有机物为主时自养菌生长慢竞争不过异养菌
? 3.异养菌分解蛋白质等产生的氨再被自养菌利
用
? 补充 4.异养菌分解有机物产生碳酸盐作为自养
菌碳源
天然的过
程
问 题
? 水中的紫硫细菌
所需的硫化氢从
何而来呢?
湖底淤泥中的 SRB
? A,腐蚀性
? 点蚀穿孔
铁表面的电化学
反应电极极化
? 提问,SRB腐蚀的机理是什么？
? FeS消耗 Fe2+, 吞吃铁表面的
氢层
?尤其是对油田注水井的套管、埋地管
线腐蚀，缩短其寿命，同时腐蚀产生
的 FeS还会堵塞油井，这些都给油田
系统造成了十分巨大的经济损失
? 提问,H2S毒性的生化机理是什么？
? 含金属的蛋白质变性
? —— 当水中硫酸根浓度较高时, 则会严重影响净化效果,
降低甲烷转化率 。
? b.厌氧水处理的恶臭扰民问题
? a.在厌氧污水处理中 H2S会对甲烷菌产生毒性抑制
B,生物毒性
? 提问,如何控制厌氧水处理中的
硫酸盐还原菌？
? 由于硫酸盐还原菌与甲烷菌生理条件类似，用各种化学
物质单独抑止硫酸盐还原菌生长的方法实践证明行不通。
治本 — 降低水中的硫酸盐浓度
治标 — 絮凝、绿化
＊如何用细菌法控制天然水体变黑变臭？
（ 3）碳酸盐呼吸 （碳酸盐还原）
? 细菌类型,产甲烷菌, 产乙酸菌 。
? 产甲烷菌
? 4H2 + H+HCO3- → CH4↑ + 3H2O
? 产乙酸菌
? 4H2 + 2H+ + 2HCO3- → CH3COOH + 4H2O
? （ —— 氢来源于发酵 ）
? *为什么相同的反应物而出现不同的产物？
? — 是废水 厌氧处理中关键性 微生物 。
2．按呼吸基质来源分类
? — 细菌 外源呼吸 与 内源呼吸
? 提问,什么是内源呼吸, 外源呼吸？
? 内, 外 — 细胞内外
? 源 — 能源物质
? 呼吸 — 氧化产能
? 提问,处于什么样呼吸状态？
两种同时进行
只能内源呼吸
污泥消化
第四节 环境卫生 —— 环境因素对细菌的影响
? 一般来说无芽孢的细菌
在水中加热到 100℃ 迅速
死亡。
? （一）高温杀菌的机
理
? 提问,？
1）蛋白质、核酸变性
2） 细胞膜溶解
细胞膜中的脂类在高温作用
下溶解,, 失血过多,
? 一、温度的影响
? 1.高温的影响
（二）影响高温杀菌的因素
? 细菌的种类, 含水量, 芽孢有无, 以及湿热或干热
? 1） 细菌种类
? 如
种类 致死温度℃
水生细菌 25 ~ 30
肠道细菌 45 ~ 50
温泉细菌 80 ~ 10 0 以上
2）含水量
? 细菌细胞 含水量高的更容易被杀死 。？
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0
20
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140
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180
0 18% 25% 50%
蛋白质的
凝固温度
（ ℃ ）
蛋白质含水量
分子层次现象 —— 蛋白质的凝固温度与含水量有关。
水 —
热的
良导
体
3）芽孢
不同芽孢菌高温耐受能力比较表
炭疽热杆
菌
蜡状芽 孢 杆
菌
枯草芽孢杆
菌
嗜热脂肪芽
孢杆菌
蒸汽灭菌温度
℃
105 100 100 120
灭菌时间 m i n 5 ~1 0 6 6 ~7 12
? 4） 湿热与干热
? 湿热 — 水蒸汽 干热 — 热空气
蒸
汽
灭
菌
锅
烘
箱
121℃ 20～ 30min 160～ 170℃ 2h灭菌
? 湿热灭菌温度低时间短
? 提问,？
? 保水 （ 热空气蒸发蛋白质水分 ） ；
? 蒸汽冷凝放热；
? 凝水热传导能力 强 于空气；
2.适宜温度
? 提问,为什么会
存在适宜温度？
? 酶的活性
? 根据细菌适宜温
度的不同, 可将
细菌分为四大类,
嗜冷菌, 嗜中温
菌, 嗜热菌及嗜
超热菌 。
生
长
速
率
0 温度℃
最低温度 最适温度 最高温度
不同耐温细菌的生长适宜温度
? 废水中的细菌一般都是嗜中温菌, 最适温度
多在 30℃ 左右, 嗜冷菌和嗜热菌占少数 。
低温、中温和高温细菌的生长温度范围
细菌 最低温度℃ 最适温度℃ 最高温度℃
嗜冷菌 — 5 ～ 0 5 ～ 10 20 ～ 30
嗜中温菌 5 ～ 10 25 ～ 40 45 ～ 50
嗜热菌 30 50 ～ 60 70 ～ 80
嗜超热菌 55 以上 70 ～ 105 1 10 ～ 1 13
3．低温
? 低温 —— 细胞结冻～最适温度下限
? 进入休眠状态
? 提问,？
? 酶活性降低, 导致代谢, 遗传普遍停滞 ；
? 冰渣导致细胞膜破裂, 失, 血, 过多
? 膜细胞流动性变差 。
? 一旦获得适宜温度, 即可恢复活性
? 提问,细胞内外冻结易导致死亡, 原因何在？
?嗜中温菌（耐冷
喜温）一般在 5℃
以下处于休眠状态，
因此通常实验室用
冰箱的 4℃ 冷藏 温
度保藏细菌
或 甘油、石蜡冷冻 保存
菌种
? 低温下冷藏的食物变质
——— 嗜冷 细菌（或霉菌）的最适宜温度在 5～ 15℃
之间。
? — 具备 低温活性酶
— 细胞质膜含有大量的不饱和脂肪酸,在低温下能保持半
流动性,使之能有效地集中必需的营养物质。
? * 嗜冷细菌有什么环保用途呢？
提问,嗜冷细菌的秘密武器是什么？
二,pH的影响
? 大多数细菌最适 环境 pH为 6～ 8,可生存
的 pH范围在 4～ 10之间 。
? 研究表明 细胞内部 由于细胞膜的屏蔽作用, 磷酸盐缓冲及
细菌能动的调节, pH一般都保持中性, 环境的 pH难以影
响细胞内的 pH变化 。
? 提问,外界的 pH变化如何对细菌产生影响？
? 1,影响细胞膜蛋白及胞外水解酶的活性
? 从而影响营养物的正常吸收与转运
2.影响营养物的解离与吸收
? 主要影响一些 极性营养物 如脂肪酸, 氨基酸
? 以乙酸的吸收为例,
中性或碱性 pH 阴离子状态 酸性 pH 下的分子状态
O O
CH 3 ═ C ═ O
-
C H 3 ═ C ═ OH
同性相斥，难以吸收 正常吸收
细菌表面带有电荷，如,—”
? 某些细菌, 例如氧化铁硫杆菌和其他极端嗜酸茵, 需在
酸性环境中生活, 其最适 pH为 3,在 pH为 1,5时仍可生活 。
? 各种工业废水通常设前 调节池, 维持曝气
池 pH7左右 。
? 事实上, 净化污 (废 )水的微生物适应 pH变
化的能力比较强, pH在 6,5～ 8,5
均可不加调节 。
三、氧化还原电位（ ORP)
? 提问,什么是氧化还原电位？
? —— 某物质与氢电极构成原电池时的电压高低,反
映改物质氧化性强弱 。
电压表 H 2
V
惰性电极 氢电极
H 2 /H
+
Fe
3 +
溶液
提问,pH7.0,30℃ 条件下饱
和 Fe3+溶液中测得的电压值
为＋ 0.771,该值代表什么？
Fe3+/Fe2+ 的氧化还原电位
为 +0.771
? 通常如何测定水样的氧化还原电位？
? pH测定仪 mv档, 其中一个惰性的铂丝
电极与一个参比电极 （ 如甘汞电极 ）
不 同细菌适宜的氧化还原电位 ( m v )
好氧细菌 兼性厌氧细菌 厌氧细菌
＋ 300 ～＋ 400
＋ 1 0 0 好氧呼吸
- 1 0 0 无氧呼吸
— 200 ～ — 25 0
提问,影响水样氧化还原电位的因素有哪些？
氧化性物质 （主要是氧气浓度） 与还原性物质 （有机
物,H2S等） 的含量
? 好氧活性污泥法
? 控 制 在 ＋ 200～＋
600mV是正常的
? 提问：过低过高如何
调节？
? 改变曝气力度
? 厌氧污泥或污水处理系
统应控制在在 —
100～ — 200mV
? 过高，将不利于厌氧细
菌的生长，应改进工艺
降低水中溶解氧量。
应用
四、干燥
? 细菌基本上是生活在水
中的生物 。
? 提问,环境中过于干燥
细菌如何生存？
? （在不受热和其它外
界因素干扰下）干燥
细胞将处于长期休眠
状态
? —— 用干燥法防止食物
腐败 （细菌滋生）
? 如方便面、干果、肉干、
葡萄干等。
? —— 用干燥法来保存细
菌, 如将细菌放置在干
燥的沙土中可以长期保
存。
? 一旦提供潮气则会很
快复活。
起始状态 最终平衡状态
浓差势能＝渗透压势能
0, 1 % 1 0 %
渗透压
10%
NaCl NaCl
半透性 —— 水分子自由通过，其余分子扩散速度受限
五．渗透压
? ——— 是不同溶液被半透膜隔离开时, 由于
膜半透性及两侧水分子浓度差异形成的水压 。
有半透膜 左 水分子净通量＞ 0 右 侧液位 ↑，直至平衡
?没有半透膜 —— 液位不变, 盐扩散 V＝ 水扩散 V
?
? 衡量方法,通常以一定浓
度溶液与纯水间形成的渗
透压作为该溶液的渗透压
? 提问,水将从 渗透压
一方流向 渗透压的一
方？
? 低、高
? 渗透压 可影响细菌生存：
? 1.相同渗透压溶液中
? 细菌细胞内水含量稳定，
细菌生活得最好。
? 等渗透压溶液 —— 0,85
％的食盐 (NaCl)溶液 （ 生
理盐水） 。 常作为进行细
菌稀释分离的稀释液。
2.高渗透压溶液中
? 提问,哪些是高渗透压溶液？ 细菌会发生什么现象？
? 浓溶液；质壁分离
? — 防腐 （ 细菌滋生 ）
? 如用 5～ 30%的盐水 腌咸菜, 咸鱼, 用 60～ 80%的糖溶液
做蜜饯等 。
? — 海洋对各种病原菌 （ 淡水菌 ） 的杀灭
? — 高含盐废水 （ 如油田采出水 ） 难于生物处理的原因
? 提问：如何解决？
? 冲稀 ;防垢剂 ;细菌基因改造；
3.低渗透压溶液
? 提问,细菌于其中会如何？ 如纯水
? 外界大量水流入细菌细胞内, 细胞膨胀, 甚至
破裂 。
? 综合以上几点, 在微生物实验室中稀释菌液,
应该用生理盐水 （ 0.85%）
? (除非稀释后马上就用的可以用无菌的蒸馏水 。 )
六．光线
? 1.阳光
提问,通常细菌在阴暗环境中能够更好的生长,原因？
包括阳光和灯光
? 紫外线 （ 波长 0.1～ 400nm）
? 一般细菌在紫外线下照射 5min即能被杀死, 芽孢则需
10min。 紫外线波长在 260nm左右者杀菌力最强
? 提问,杀菌机理？
? 蛋白质和核酸变性
