NH2 N N HOCH2 H H OH O H H OH 腺嘌呤核苷 N N N H2N N N HOCH2 O H H H OH H OH OH N HO HOCH2 H H OH O H H OH 胞嘧啶核苷 H OH N N HOCH2 H HO O H H OH 尿嘧啶核苷 NH2 N N OH
· 幼龄菌：指代谢速度快，生长繁殖旺盛的菌体。
（对数生长期）
· 老龄菌：指代谢缓慢，生长繁殖能力低下的菌体
（衰老期）
· 微生物生长量测定方法
涂片染色计数
· 显微镜直接计数 · 间接计数法
血球计数器计数
平板菌落计数法（活菌计数法） 液体计数法（统计学原理）
比浊法(悬浮细胞浓度) 细胞重量法：湿重与干重
· 重量法
细胞含氮量 DNA含量 试比较各方法优缺点，适用范围？
比例计数法
已知霉菌孢子密度为8×108个/ml， 根据显微镜视野中比例细菌密度为 1×108个/ml
Petroff-Hausser计数法
在计数区滴加菌液，盖上特制盖玻片，利 用毛细作用让菌液充满计数区
计数时使用油镜，一般数5 个大方格的菌数后计算每 个大方格的平均菌数。如 图所示，大方格中有14个 细菌 细菌计数区面积为1mm2，划分为25个大方格， 每个大方格又分为1个小格，计数区的深度为 0.02mm。则每个大方格的体积是1/1250000ml， （1/25mm2×0.02mm）。 用每个大方格的平均菌数 ×1250000，即为每ml菌液 含菌数。
rRNA (核糖体RNA)
约占全部RNA的80%，是核糖核蛋白体的主要组成部 分。 rRNA 的功能是与蛋白质生物合成相关。
·基因与性状
·基因：DNA分子上代表一个遗传功能的片断。
·结构基因：决定蛋白质结构的DNA片断。
·调节基因：控制结构基因活动的DNA片断。
·操纵基因：与结构基因一起，起“开关”作用。
滤膜法
快速计数滤纸片
TTC（氯化三苯基四氮唑，无色）→TF（三苯基甲臜，红色）
比浊法（Turbidity measurement）
·单细胞微生物生长繁殖规律
·生长曲线（growth curve）如何获得？
根据测定生物量的方法不同，生长曲线分有：
重量法、数量法、浓度法等。
细 胞 重 量
生长率 上升阶段
1928年，Griffith进行了以下几组实验： （1）动物实验 对小鼠注射活RII菌或死SIII菌 ————小鼠存活 对小鼠注射活SIII菌————————小鼠死亡 对小鼠注射活RII菌和热死SIII菌 ———小鼠死亡
抽取心血 分离
活的SIII菌
RII型菌
健康
健康
Griffith 转化试验示 意
+活RII菌
1944年，O.T.Avery(埃弗里)等从热死的S 型肺炎双球菌中提纯了各种成分（DNA,蛋白 质，荚膜多糖等），并在离体条件下分别实验。 结果发现S型肺炎双球菌的DNA具有使R型 细胞产生毒性、小白鼠死亡的能力。
1944年O.T.Avery、C.M.MacLeod和M。McCarty从热死S 型S. pneumoniae中提纯了可能作为转化因子的各种 成分，并在离体条件下进行了转化试验：
·曲线在废水处理中的指导意义
· 生物处理目标：降低以BOD/COD 为指标的有 机物浓度，减少 N/P 物质排放量、尽量减少微生物 污泥量等。
· 活性污泥法处理废水，该控制哪一生理阶段 的菌群进行处理？试分析各生长阶段处理废水特点。
·指数期（生长率上升阶段）
优点：细菌代谢速度最快，净化有机物的效率最高。 缺点：菌体不易凝聚沉淀； 净化后有机物浓度不能达到 排放标准； 微生物污泥量大。
· 营养物浓度高低影响生长速率；
· 温度影响菌体生长速率与世代时间。
· 还有哪些因素（内因、外因）影响着单细胞 微生物的生长速率？
·连续培养
·连续培养(continuous culture)，开放培 养（open culture）
·具体操作：细胞培养对数期后，以一定速 率流入新鲜培养基，并利用溢流方式以同样 流速流出培养物。容器内培养物达到动态平 衡，微生物生长维持在某一对数生长期的生 长速率。
·稳定期（生长率下降阶段 ）
优点：菌体沉降性能较好，处理有机物较为彻底。 缺点：污泥量较大。
·衰亡期（内源呼吸阶段）
优点：有机物完全氧化，细胞沉降性能与出水水质好，污 泥量小。缺点；净化效率慢，有机物质浓度低。
食料/微生物与微生物代谢速率、废水处理的关系
内源呼 吸阶段
沉降性能好
生长率下降阶段 生长率上升阶段
· 真核微生物的细胞核是DNA与蛋白质结合 ，存 在于细胞核的染色体上。
核糖核酸（RNA）
RNA分子量比DNA小，主要负责DNA遗传信息的 传递与翻译表达等。 RNA为单链分子，根据RNA的功能，可以分为 mRNA、tRNA和rRNA三种。
mRNA (信使RNA) Messenger RNA
mRNA约占总RNA的5%，不同细胞mRNA链长和分子量差异大
沉降性能较好 沉降性能差
代 谢 速 率 （大多数活性污泥 延时瀑气 食料/微生物
处理运行范围）
活性污泥法处理废水的实践应用：
· 高浓度有机废水快速处理到一定水质，采用生 长率上升阶段的菌体进行运转。
· 一般活性污泥法处理废水（达到排放水标准）， 采用菌体在生长率下降后期、衰亡期前期进行运转 （即延迟曝气方式处理）。为什么？
迟 缓 期
对 数 期
稳 定 期 衰 亡 期

总菌数
活菌数
·试分析细胞数量法曲线各阶段的特点：
缓慢期（适应期）
对数生长期
稳定期
衰亡期
·单细胞微生物在分批培养中为什么出现这种生 长规律变化？
·缓慢期：细胞不繁殖。但酶活跃，细胞物质增 多，为繁殖作准备。 ·指数期：所有细胞的生长繁殖速率以几何级数 （2n)的方式分裂。生长速率最快。 ·稳定期：新增长细胞数与死亡细胞量基本相等。 生长速率减缓。
微生物生长繁殖与遗传变异
重点内容提示：
· 细菌等单细胞微生物的生长繁殖规律，在废水
处理等实际应用中的指导意义。
· 细菌等微生物遗传变异的原理，利用微生物的
变异性改变微生物菌种性能的途径与方法。
§1. 单细胞微生物生长繁殖曲线
· 几个概念
· 生长：个体增大；
· 繁殖：个体数量增多。
单细胞生物与多细胞生物生长与繁殖的差异？
连续培养与分批培养的比较
连续流入 新鲜培养 液 单批培 养 恒浊法 连续培 养 恒化法
lg细胞数（个/ml）
单批培养 时间
连续培养
·恒浊器（培养液流速不稳定）
恒浊器中菌体密度较稳定，菌体以最高生长速率生长。应 用上：以获得大量菌体生长相平衡的代谢产物（如乳酸、乙 醇等）都可以用恒浊器进行连续发酵。
SIII型活菌
健康
病死
健康
健康
SIII型热死菌 健康
病死
RII型活菌 健康
病死
混合培养 SIII型活菌
（2）细菌培养实验
平皿培养 热死SIII菌—————不生长 活 RII 菌—————长出RII菌 热死SIII菌—————长出大量RII菌和10-6SIII菌
（3）S型菌的无细胞抽提液试验
活R菌+S菌无细胞抽提液——长出大量R菌和 少量S菌 以上实验说明：加热杀死的SIII型细菌细胞内可 能存在一种转化物质，它能通过某种方式进入RII型 细胞并使RII型细胞获得稳定的遗传性状，转变为SIII 型细胞。
N H
N
NH 2
N H
N
N H
N
戊糖
两种戊糖: DNA所含的糖为β-D-2-脱氧核糖；RNA 所含的糖为β-D-核糖。
HOCH2 H H
O H
OH H
HOCH2 H H
O H
OH H
OH
OH
OH
H
D-核 糖
D-2-脱 氧 核 糖
糖与碱基构成核苷 (nucleoside)
糖与碱基之间的C-N键，称为C-N糖苷键。
lacZ
lacY
lacA
· 性状：表观现象。
·生物合成蛋白质， 以DNA为模板转录成mRNA， mRNA合成多肽或蛋白质的模板进入核糖体，后tRNA 根据mRNA三联体密码的信号将氨基酸进行运送，在 核糖体上完成蛋白质的合成。
·衰亡期：死细胞多于活细胞，内源呼吸阶段。
接种量影响缓慢期长短与生长速率
营养物浓度的影响
培养温度的影响
·关于G （世代时间）：
n 3.322 (lg x 2 lg x1) R t t0 t t0
1 t t0 G R n
式中：n为繁殖代数; R为生长速率常数；
· 接种量影响延缓期长短；
功能：将DNA的遗传信息传递到蛋白质合成基地 – 核 糖核蛋白体上。 如DNA一条链上的碱基：A T G C G T T C C A C 转录成mRNA的碱基： U A C G C A A G G U G 遗传密码:mRNA分子上三个碱基（三联密码）决定一个 氨基酸。
tRNA (转移RNA)
约占总RNA的10-15%。 它在蛋白质生物合成中识别氨基酸的密码，并将相 应的氨基酸转运到核糖核蛋白体上。
1953年，DNA的结构通过x－射线观察，确
定是两条走向相反的多核苷酸链构成的双螺旋
结构。在这种结构中，A-T 、G-C之间以氢键等
方式连接。
· 微生物细胞中的核酸
· 多数双链DNA ，少数单链DNA。少数病毒遗传 物质为RNA。
· 原核微生物除细胞核区外，在细胞质中还存在 携带少量基因的环状DNA片段（质粒）。
鸟嘌呤核苷
磷酸与核苷构成核苷酸