第六章??微生物的生长、繁殖

及遗传变异微生物的生长繁殖微生物的遗传与变异6.1微生物的生长繁殖生长：微生物在适宜的环境条件下，吸收营养物质并进行新陈代谢活动，如果同化作用大于异化作用，微生物细胞质的量的增加和个体体积加大，这种现象叫生长。繁殖：当单细胞个体生长到一定程度时，由一个亲代细胞分裂为两个大小、形状与亲代细胞相似的子代细胞，使得个体数目增加，这是单细胞微生物的繁殖。多细胞繁殖为孢子萌发产生子代菌体。一、微生物生长测定方法1、直接测定根据不同的测定方法原理，可以分成以下几类：⑴显微镜直接计数法①涂片染色法；②计数器测定法；③比例计数法⑵比浊计数法2、间接计数法通过测定样品中活的细菌数量间接地表示细菌的含量。分为下列几种方法：⑴平板计数法；⑵液体计数法；⑶薄膜计数法3、重量法细菌细胞具有一定的体积和重量，藉助群体生长后地细胞重量，可以采用测定重量的方法直接来表示细菌生长的多少或快慢。(1)测定细胞干重(2)细胞含氮量(3)DNA含量4、其它生理生化指标法细菌的生长生命活动过程中，会吸收和消耗一些物质，同时产生和分泌另一些物质，测定这些物质的变化就可以间接地来表示细菌生长的情况。水处理中通常采用的生理生化指标：营养物质（COD）的消耗，溶解氧的消耗，有机酸的产生（如好氧细菌的瓦呼仪测定法），H2和CH4的产生。1、间歇培养和生长曲线间歇培养：将少量细菌接种于一定量的液体培养基内，在适宜的温度下培养，并定时取样测定活细菌数目或重量的变化。生长曲线：在细菌培养过程中定期取样进行菌数测定，以活细菌个数或细菌重量为纵坐标，培养时间为横坐标，绘制成的曲线。2、连续培养和生长曲线连续培养：一方面连续进料，另一方面又连续出料的培养方式。分为两种：A、恒浊连续培养：培养基提供足够量的营养元素，细菌保持最大速率生长。B、恒化连续培养：固定恒定的进料流速，又以同样的速率排出，进水组分及反应器中营养物质浓度基本不变。三、细菌生长曲线在废水生物处理中的应用

在废水生物处理的连续运行过程中，活性污泥中的微生物只是处于间歇培养曲线的某一生长阶段。对数期：微生物活力强，但不易凝聚和沉淀；有机物出水浓度相对较高。稳定期：污泥代谢活性和絮凝沉降性能均较好。衰老期：只是出现在某些特殊的水处理场合，如延时曝气及污泥消化。6.2?微生物的遗传与变异遗传：指每种微生物所具备的亲代性状在子代重现，使其子代的性状与亲代基本上一致的现象。变异：任何一种生物的亲代和子代以及个体之间，在形态结构和生理机能方面都有所差异，这种现象叫做变异。定向培育：通过有计划、有目的地控制微生物生长条件，使微生物遗传性向人类需要的方向发展。驯化：在废水生物处理中的定向培育过程。一、微生物的遗传1、遗传的物质基础一切生物遗传变异的物质基础是核酸；含有DNA的微生物中遗传物质是DNA，不含DNA只含RNA的微生物中，遗传物质是RNA。2、核酸的结构核酸是一种多聚核苷酸，会发生水解过程水解：核酸→核苷酸→磷酸核苷→戊糖碱基⑴DNA的双螺旋结构①两条走向相反的多核苷酸链，以右手方向沿同一轴心平行盘绕成双螺旋，螺旋直径为2nm.②两条链间借碱基对的氢键相连。A与T之间有2个氢键，G与C之间有3个氢键。③一个DNA分子可含几十万或几百万个碱基对，两个碱基对之间的距离为0.34nm，每个螺旋的距离为3.4nm。书图3-5⑵RNA在细胞中的三种类型（P46图3-6）①信使RNA（mRNA）：以DNA的一条单链为模板，在RNA聚合酶的催化下，按碱基互补原则合成的。由于传达了DNA的遗传信息，故称信使RNA。②转移RNA（tRNA）：存在于细胞质里，在蛋白质合成过程中起转移氨基酸的作用。③核糖体RNA：主要成分是核糖体核酸（rRNA）和蛋白质，一个核糖体包含有大小两个亚基，它是蛋白质合成的主要场所。复制过程包括解旋和复制。（P48图3-9）原核微生物中的DNA：不与蛋白质结合，也没有核膜，以单独裸露状态存在。绝大多数微生物的DNA是双链，少数为单链此外，有少量的DNA（约占1％）存在于细胞质中，称为质粒。真核微生物中的DNA：与蛋白质结合，主要存在于细胞核的染色体上，外面包有核膜，构成真正的细胞核。还有少量也存在于叶绿体、线粒体等细胞器中。DNA几乎全部集中在染色体上，每种生物的染色体数目是一定的。染色体