1. 微生物通路預測中代謝遺傳信息處理細胞過程等代表什麼
微生物多樣研究—16SrRNA基因功能代謝預測
微⽣物多樣研究—16SrRNA基因功能代謝預測
1. 16S rRNA基因功能代謝預測
對於微⽣物⽣態學研究，我們最關注的⽆疑是菌群所具備的代謝功能。隨著數據分析技術的發展，我們現在已能根據已知的微⽣物基因組數據，對菌群組成的測序數據（典型的如16SrRNA基因的測序結果）進⾏菌群代謝功能的預測，從⽽把物種的「⾝份」 和它們的「功能」對應起來。
根據菌群代謝功能預測結果，⼀⽅⾯能⼀窺菌群功能譜的概貌，發揮菌群多樣性組成譜測序性價⽐⾼的優勢；另⼀⽅⾯也能幫助指導後續宏基因組Denovo鳥槍法測序的實驗設計，更合理地篩選⽤於後續研究的樣本。
2. PICRUSt功能預測分析
PICRUSt（PhylogeneticInvestigation of Communities by Reconstruction of Unobserved States）是由美國哈佛⼤學的CurtisHuttenhower課題組開發的菌群代謝功能預測⼯具，通過將現有的16SrRNA基因測序數據與代謝功能已知的微⽣物參考基因組資料庫相對⽐，從⽽實現對細菌和古菌代謝功能的預測；預測過程中還考慮了不同物種16SrRNA基因拷貝數的差異，並對原始數據中的物種豐度數據進⾏校正，使預測結果更准確可靠。
分析的總體思路如下：
先根據已測微⽣物基因組的16SrRNA基因全長序列，推斷它們的共同祖先的基因功能譜；
對Greengenes 16SrRNA基因全長序列資料庫中其它未測物種的基因功能譜進⾏推斷，構建古菌和細菌域全譜系的基因功能預測譜；
將測序得到的16S rRNA基因序列數據與Greengenes資料庫⽐對，尋找每⼀條測序序列的「參考序列最近鄰居」，並歸為參考OTU；
根據「參考序列最近鄰居」的rRNA基因拷貝數，對獲得的OTU豐度矩陣進⾏校正；
最後，將菌群組成數據「映射」到已知的基因功能譜資料庫中，實現對菌群代謝功能的預測
PICRUSt能將16SrRNA基因序列在3種功能譜資料庫中進⾏預測，即KEGG、COG和Rfam。
代謝（Metabolism）
遺傳信息處理（Genetic Information Processing）
環境信息處理（Environmental InformationProcessing）
細胞進程（Cellular Processes）
⽣物體系統（Organismal Systems）
⼈類疾病（Human Diseases）
每⼀類代謝通路⼜被進⼀步劃分為多個等級。⽬前，第⼆等級⼀共包括45種代謝通路⼦功能，第三等級即對應代謝通路圖，⽽第四等級則對應代謝通路上各個KO（KEGGorthologous groups，KEGG直系同源基因簇）的具體注釋信息。
根據PICRUSt的預測結果，可以獲得每樣本對應於各功能譜資料庫的注釋信息，以及預測得到的功能類群的豐度矩陣。
KEGG功能預測：
通過OTU聚類分析，得到的OTU代表序列與Greengenes資料庫⽐對，得到KEGGpathway 3個層級和豐度表。
COG功能預測：
通過OTU聚類分析，得到的OTU代表序列與Greengenes資料庫⽐對，得到COG orthology和function豐度表。
利⽤豐度表信息完成各類可視化結果展⽰。
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微生物多樣研究—16SrRNA基因功能代謝預測
微⽣物多樣研究—16SrRNA基因功能代謝預測
1. 16S rRNA基因功能代謝預測
對於微⽣物⽣態學研究，我們最關注的⽆疑是菌群所具備的代謝功能。隨著數據分析技術的發展，我們現在已能根據已知的微⽣物基因組數據，對菌群組成的測序數據（典型的如16SrRNA基因的測序結果）進⾏菌群代謝功能的預測，從⽽把物種的「⾝份」 和它們的「功能」對應起來。
根據菌群代謝功能預測結果，⼀⽅⾯能⼀窺菌群功能譜的概貌，發揮菌群多樣性組成譜測序性價⽐⾼的優勢；另⼀⽅⾯也能幫助指導後續宏基因組Denovo鳥槍法測序的實驗設計，更合理地篩選⽤於後續研究的樣本。
2. 網路葯理學中ko和hsa的區別
兩者區別如下：
KO的意思：是knockout的簡寫。相信大家也知道，在拳擊比賽中，假如一名拳手把另一名拳手打低，後者倒下，躺在擂台上，在一段指定時間內都無力起身繼續比賽的話，則拳證會判後者被「擊倒」，這就是knockout或KO了。
HSA是人血漿中的蛋白質。
所以，ko和hsa的區別:KO的意思：是knockout的簡寫。相信大家也知道，在拳擊比賽中，假如一名拳手把另一名拳手打低，後者倒下，躺在擂台上，在一段指定時間內都無力起身繼續比賽的話，則拳證會判後者被「擊倒」，這就是knockout或KO了。
3. 在生物實驗上的分組中kd或ko或oe是什麼意思
在生物學中,kD表示分子量的單位道爾頓,一般寫的是Da,kDa就是1000Da;Kd則表示解離平衡常數。
4. ko和wt小鼠是什麼意思
「KO小鼠就是先在小鼠的胚胎幹細胞上通過基因重組的辦法進行基因修飾——就是將胚胎幹細胞中的靶向基因改掉,然後將「修飾」後的胚胎幹細胞植入小鼠的早期胚胎,生成嵌合體小鼠。這種嵌合體小鼠長大後,體內同時存在被「修飾」過的基因和未被「修飾」的基因醫學教育網搜集整理。」
WT是wild type,就是野生型的意思,是沒有任何修飾和改造的個體。
5. 分子生物學中KO什麼意思有圖
knockout？一般文中會有全稱，在第一次出現的時候。
6. KO₂是什麼的化學式
Ko2 是超氧化鉀
7. 高中生物
必修一
一、細胞學說建立過程涉及幾個重要科學家
1、虎克：英國人，細胞的發現者和命名者。他用顯微鏡觀察植物的木栓組織，發現由許多規則的小室組成，並把「小室」稱為cell——細胞。
2、列文虎克：荷蘭人，他用自製的顯微鏡進行觀察，對紅細胞和動物精子進行了精確的描述，但沒用「細胞」來描述其發現。
3、19世紀30年代，德國植物學家施萊登和動物學家施旺提出了細胞學說，指出細胞是一切動植物結構的基本單位。
4、維爾肖：德國人，他在前人研究成果的基礎上，總結出「細胞通過分裂產生新細胞」。
二、生物膜流動鑲嵌模型涉及的科學家
5、歐文頓：1895年他曾用500多種化學物質對植物細胞的通透性進行地上萬次的試驗，發現細胞膜對不同物質的通透性不一樣：凡是可以溶於脂質的物質，比不能溶於脂質的物質更容易通過細胞膜進入細胞。於是他提出了膜由脂質組成的假說。
6、羅伯特森：1959年他在電鏡下看到了細胞膜清晰的暗-亮-暗的三層結構，結合其他科學家的工作，提出了生物膜結構的「單位膜」模型。
7、桑格和尼克森：在「單位膜」模型的基礎上提出「流動鑲嵌模型」。強調膜的流動性和膜蛋白分布的不對稱性。為多數人所接受
三、與酶的發現有關的科學家
8、斯帕蘭札尼：義大利人，生理學家。1783年他通過實驗證實胃液具有化學性消化作用。
9、巴斯德：法國人，微生物學家，化學家，提出釀酒中的發酵是由於酵母菌的存在，沒有活細胞的參與，糖類是不可能變成酒精。
9、李比希：德國人，化學家。認為引起發酵時酵母細胞中的某些物質，這些物質只有在酵母細胞死亡並裂解後才能發揮作用。
10、畢希納：德國人，化學家。他從酵母細胞中獲得了含有酶的提取液，並用這種提取液成功地進行了酒精發酵。
11、薩姆納：美國人，化學家。1926年，他從刀豆種子中提取到脲酶的結晶，並用多種方法證明脲酶是蛋白質。榮獲1946年諾貝爾化學獎。
12、20世紀80年代， 美國科學家切赫和奧特曼發現少數RNA也有生物催化作用。
四、光合作用的發現涉及的科學家
13、1771年， 英國科學家普里斯特利，通過實驗發現植物可以更新空氣。
14、1779年，荷蘭科學家英格豪斯做普里斯特利的實驗，發現只有在陽光照射下才能成功；植物體只有綠葉才能更新污濁的空氣。
15、1785年，發現了空氣的組成，明確綠葉在光下放出的氣體是氧氣，吸收的是二氧化碳。
16、1845年，德國科學家梅耶指出植物在進行光合作用時，將光能轉換成化學能儲存起來。
17、1864年，德國科學家薩克斯，通過實驗證明光合作用產生了澱粉。
18、 1880年，美國科學家恩格爾曼，通過實驗證明葉綠體釋放氧氣，是植物進行光合作用的場所。
19、20世紀，30年代，美國科學家魯賓和卡門用同位素標記法證明光合作用中釋放的氧全部來自水。
20、卡爾文：美國人，生物化學家，植物生理學家。在20世紀40年代，他及其合作者開始利用放射性同位素標記法研究光合作用，經9年左右的研究，最終探明了CO2中的碳在光合作用中轉化成有機物中的碳的途徑，這一途徑稱為卡爾文循環。
必修二
一、遺傳方面的科學家
21、孟德爾：奧地利人，遺傳學的奠基人。他進行了長達8年的豌豆雜交實驗，通過分析實驗結果，發現了生物遺傳的規律。1866年他發表論文《植物雜交試驗》，提出了遺傳學的分離定律、自由組合定律和遺傳因子學說。豌豆雜交實驗運用假說演繹法。
22、約翰遜：丹麥人，植物學家。1909年給孟德爾的「遺傳因子」重新起名為「基因」，並提出表現型和基因型概念。
23、魏斯曼：德國人，動物學家。他預言在精子和卵細胞成熟的過程中存在減數分裂過程，後來被其他科學家的顯微鏡觀察所證實。。
24、薩頓：美國人，細胞學家。1903年，他在研究中發現孟德爾假設的遺傳因子的分離與減數分裂過程中同源染色體的分離非常相似，並由此提出了薩頓假說—基因位於染色體上。（類比推理）
25、摩爾根：美國人，遺傳學家，胚胎學家。他用果蠅做了大量實驗，發現了基因的連鎖互換定律，人們稱之為遺傳學的第三定律。他還證明基因在染色體上呈線性排列，為現代遺傳學奠定了細胞學基礎。
26、18世紀英國著名的化學家和物理學家道爾頓，第1個發現了色盲症，也是第1個被發現的色盲症患者。
二、DNA是主要的遺傳物質
27、1928年，英國科學家格里菲思通過實驗推想，已殺死的S型細菌中，含有某種「轉化因子」，使R型細菌轉化為S型細菌。（體內轉化實驗）
28、1944年，美國科學家艾弗里和他的同事，通過實驗證明上述「轉化因子」為DNA，也就是說DNA才是遺傳物質。（體外轉化實驗）
29、1952年，赫爾希和蔡斯，通過噬菌體侵染細菌的實驗證明，在噬菌體中，親代和子代之間具有連續性的物質是DNA，而不是蛋白質。（同位素標記實驗 32P35S）三、DNA分子的結構和復制
30、1953年，美國科學家沃森和英國科學家克里克提出DNA分子雙螺旋結構模型。1957年克里克提出中心法則.提出DNA半保留復制的假說。（同位素標記法 密度梯度離心）
31、尼倫伯格和馬太成功破譯了第一個遺傳密碼。
四、進化：
32、拉馬克：法國人，博物學家，生物進化論的先驅。最先提出了生物進化的學說，認為生物是不斷進化的，生物進化的原因是用進廢退和獲得性遺傳。
33、達爾文：英國人，博物學家，生物進化論的主要奠基人。1859年，他出版了科學巨著《物種起源》，書中充分論證了生物的進化，並明確提出自然選擇學說來說明進化機理。他創立的進化論的影響遠遠超出了生物學的范圍，它給予神創論和物種不變論以致命的打擊，為辯證唯物主義世界觀提供了有力的武器。
必修三
一、內環境與穩態
34、貝爾納：法國人， 1857年，他提出「內環境」的概念，並推測內環境的恆定主要依賴於神經系統的調節。
35、坎農：美國人，生理學家。1926年，他提出了「穩態」的的概念，並提出了穩態維持機制的經典解釋：內環境穩態是在神經調節和體液調節的共同作用下，通過機體各種器官、系統分工合作、協調統一而實現的。
36、目前普遍認為：神經——體液——免疫調節網路是機體維持穩態的主要調節機制
二、動物激素的調節
37、沃泰默：法國人，生理學家。他通過實驗發現，把通向狗的上段小腸的神經切除，只留下血管，向小腸內注入稀鹽酸時，仍能促進胰液分泌。但是他卻囿於定論，認為這是由於小腸上微小的神經難以剔去干凈的緣故。
38、斯他林：英國人，生理學家。1902年，他和貝利斯從小腸黏膜提出液中發現了促使胰液分泌的物質——促胰液素。1905年，他們提出 「激素」這一名稱，並提出激素在血液中起化學信使作用。
39、巴甫洛夫：俄國人，生理學家，現代消化生理學的奠基人。1891年開始研究消化生理，在「海登海因小胃」基礎上，他製成了保留神經支配的「巴甫洛夫小胃」，並創造了一系列研究消化生理的慢性實驗方法，揭示了消化系統活動的一些基本規律。為此，他榮獲1904年諾貝爾生理學或醫學獎。20世紀初，他的研究重點轉到高級神經活動方面，建立了條件反射學說。
三、生長素的發現過程
40、1880年，達爾文通過實驗推想，胚芽鞘的尖端可能會產生某種物質，這種物質在單側光的照射下，對胚芽鞘下面的部分會產生某種影響。
41、詹森：丹麥人，植物生理學家。1910年，他通過實驗證明，胚芽鞘頂尖產生的刺激可以透過瓊脂片傳遞給下部。
42、拜爾：匈牙利人，植物生理學家。1914年，他通過實驗證明，胚芽鞘的彎麴生長，是因為頂尖產生的刺激在其下部分布不均勻造成的。
43、溫特：美籍荷蘭人，植物生理學家。1928年，他用實驗證明造成胚芽鞘彎曲的刺激是一種化學物質，他認為這可能是和動物激素類似的物質，並把這種物質命名為生長素。
44、1934年，荷蘭科學家郭葛等人從植物中提取出吲哚乙酸— — 生長素。
四、種群與生態系統
45、高斯：生態學家。他通過實驗發現草履蟲種群數量增長的S型曲線。
46、林德曼：美國人，生態學家。他通過對一個結構相對簡單的天然湖泊——賽達伯格湖的能量流動進行的定量分析，發現生態系統的能量流動具有單向流動、逐級遞減兩個特點，能量在相鄰兩個營養級間的傳遞效率大約是10%～20%。
選修
47、動物細胞工程 1976年，阿根廷科學家米爾斯坦和德國科學家柯勒，通過細胞融合制備出單克隆抗體。
48、斯圖爾得用胡蘿卜韌皮部的細胞培養成了胡蘿卜植株，證明了高度分化的植物細胞具有全能性。
49、韋爾穆特等在體外條件下將羊體細胞培養成了成熟個體，證明了哺乳動物體細胞核具有全能性。
P.S.
高中生物科學研究方法
分離各種細胞器的方法：研究細胞內各種細胞器的組成成分和功能，需要將這些細胞器分離出來。常用的方法是差速離心法：將細胞膜破壞後，形成由各種細胞器和細胞中其他物質組成的勻漿;將勻漿放入離心管中，用高速離心機在不同的轉速下進行離心，利用不同的離心速度所產生的不同離心力，就能將各種細胞器分離開。
模型方法：模型是人們為了某種特定目的而對認識對象所作的一種簡化的概括性的描述，這種描述可以是定性的，也可以是定量的；有的藉助於具體的實物或其他形象化的手段，有的則通過抽象的形式來表達。模型的形式很多，包括物理模型、概念模數學模型等。以實物或圖畫形式直觀地表達認識對象的特徵，這種模型就是物理模型。沃森和克里克製作的著名的DNA雙螺旋結構模型，就是物理模型，它形象而概括地反映了所有DNA分子結構的共同特徵。
提出假說：膜的成分和結構的初步闡明，最初都是先根據實驗現象和有關知識，提出假說，而不是通過實驗觀察直接證實的。假說的提出要有實驗和觀察的依據，同時還需要嚴謹的推理和大膽的相像。假說需要通過觀察和實驗進一步驗證和完善。
控制變數：實驗過程中可以變化的因素稱為變數。其中人為改變的變數稱做自變數，上述實驗中氯化鐵溶液和肝臟研磨液，都屬於自變數，隨著自變數的變化而變化的變數稱做因變數，上述實驗中過氧化氫分解速率就是因變數。除自變數外，實驗過程中可能還會存在一些可變因素，對實驗結果造成影響，這些變數稱為無關變數。
除了一個因素以外，其餘因素都保持不變的實驗叫做對照實驗。實驗中只有反應條件是改變的，對照實驗一般要設置對照組和實驗組，在對照實驗中，除了要觀察的變數外，其他變數都應當始終保持相同。
對比實驗：設置兩個或兩個以上的實驗組，通過對結果的比較分析，來探究某種因素與實驗對象的關系，這樣的實驗叫對比實驗。
同位素標記法：同位素可用於追蹤物質的運行和變化規律。用同位素標記的化合物，化學性質不會改變。科學家通過追蹤同位素標記的化合物，可以弄清化學反應的詳細過程。這種方法叫做同位素標記法。
孟德爾豌豆雜交實驗假說——演繹法 在觀察和分析基礎上提出問題以後，通過推理和想像提出解釋問題的假說，根據假說進行演繹推理，再通過實驗檢驗演繹推理的結論。如果實驗結果與預期結論相符，就證明假說是正確的，反之，則說明假說是錯誤的。這是現代科學研究中常用的一種科學方法，叫做假說——演繹法。想一想，這種方法與傳統的歸納法有什麼不同？
薩頓假說 類比推理：這是科學研究中常用的方法之一。19世紀物理學家研究光的性質時，曾經將光與聲進行類比。聲有直線傳播、反射和折射等現象，其原因在於它有波動性。後來發現光也有直線傳播、反射和折射等現象，因此推測光也可能有波動性。上面介紹的薩頓的推理，也是類比推理。他將看不見的基因與看得見的染色體的行為進行類比，根據其驚人的一致性，提出基因位於染色體上的假說。應當注意的是，類比推理得出的結論並不具有邏輯的必然性，其正確與否，還需要觀察和實驗的檢驗。
熒游標記法確定基因在染色體上：現代分子生物學技術能夠用特定的分子，與染色體上的某一個基因結合，這個分子又能被帶有熒游標記的物質識別，通過熒光顯示，就可以知道基因在染色體上的位置。
樣方法：估算種群密度最常用的方法之一，在被調查種群的分布范圍內，隨機選取若干個樣方，通過計數每個樣方內的個體數，求得每個樣方的種群密度，以所有樣方種群密度的平均值作為該種群的種群密度估計值。
標志重捕法：在被調查種群的生存環境中，捕獲一部分個體，將這些個體進行標志後再放回原來的環境，經過一段時間後進行重捕，根據重捕中標志個體占總捕獲數的比例來估計該種群的數量。是種群密度的常用調查方法之
8. ko 小鼠是什麼意思
基因敲除小鼠
9. 醫學FXN-KO代表什麼
你好，我覺得醫學上FXN-KO這個指的是壽命。呀
10. 請幫我設計一個基本的結構，謝謝！
3.4 DO為0.5mg/L攪拌下反硝化反應
在這個階段，反應器DO維持在0.5mg/L，通過控制曝氣率，但確保固－液混合。圖4顯示反應器R2至R4中COD和反硝化關系。它顯示在反應器R2至R4中完全反硝化發生。2h缺氧階段所有硝酸鹽轉化為氣態氮。在反應器R2至R4實際總氮去除率分別為0.42、0.85、0.91mgNg-1SSmin-1。那些值可以與常規生物處理所得數值進行比較。
3.5 DO為0.8mg/L攪拌下反硝化反應
為了研究DO對微生物顆粒反硝化的影響，通過增加曝氣速率將所有反應器中的DO濃度增加到0.8mg/L。圖5顯示反應器R2至R4中DO濃度0.8mg/L時COD與反硝化的關系。反應器R2至R4氮的去除效率大約為40％，但是所有的反應器排出的水硝酸鹽濃度依然很高，與DO濃度0.5mg/L呈現的結果（圖4）相比較只發生了部分反硝化。圖4和圖5顯示微生物顆粒中反硝化菌的活性受高濃度DO抑制。顯然DO不是它們合成物質抑制劑而是充當反硝化還原酶活性抑制劑，當溶解氧濃度大於1.0mg/L時反硝化可以被忽略。
3.6 異養菌、硝化菌和反硝化菌的活性
氨氮氧化劑和亞硝酸氧化劑各自活性被實際氨氮氧利用率（SOUR）NH4和實際氮氧利用率（SOUR）NO2描述，但是異養菌的活性可以根據它的實際異養菌氧利用率（SOUR）h來量化。不同培養基N/COD比率下好氧顆粒穩態培養的（SOUR）NH4、、（SOUR）NO2和（SOUR）NO2在圖6顯示。圖7顯示了（SOUR）NH4、和（SOUR）NO2氮減少速率（qobs）。高濃度DO導致低反硝化活性，從圖7中qobs可以知道，好氧顆粒反硝化菌似乎與培養基N/COD比率或者硝化菌量成正比。
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4 討論
圖1顯示微生物顆粒在培養基N/COD比率5/100至30/100范圍內可以形成。超過95％進水COD在曝氣階段去除，同時氨完全轉化為硝酸鹽（圖2）。在反應器R1至R4中培養的好氧顆粒的沉澱速度大於60m/h，所有反應器中的生物停留量達到9gVSS/L。常規活性污泥沉澱速率小於10m/h。與常規生物絮狀比較，滿意的好氧顆粒沉降速率可以確保進水生物固體容易有效分離出來，高的生物濃度意味著一個緊密的、小型的好氧顆粒污泥反應器可以研發出來。好氧顆粒污泥反應器2－4星期可以訓化好，而厭氧顆粒系統（UASB等）至少需要4個月細心訓化才能成熟。在本研究中，好氧顆粒污泥反應器穩定運行一年多，此時試驗已經結束了。那些結果顯示好氧顆粒的利用可以提高現有的污水處理廠同時去除有機物和氮能力是可行的、有益的。
從圖2－6可知異養菌、硝化菌和反硝化菌在不同培養基N/COD比率里培養可以共存。事實上，大多數反硝化菌是特殊細菌，廣泛分布於各種各樣的生理和分類群體中。在好氧條
件下，它們利用氧作為最終電子受體。圖3－5揭示了DO和攪拌對微生物顆粒反硝化效率影響。由於微生物培養的顆粒非常重，如果沒有充分攪拌它們將會全部沉澱到反應器底部。結果，顆粒和溶解氮接觸非常差，圖3可知反硝化不能有效發生。因此在以顆粒為基本生物反應器里為了取得有效反硝化效率，一定量攪拌是必須的，確保顆粒和溶解氮好的接觸。在攪拌的條件下，從圖4和5可知DO小於0.5mg/L對反硝化非常有利，微生物顆粒反硝化DO濃度0.8mg/L受到抑制。事實上，反硝化酶一旦合成，好氧條件下細菌保持它，但是其功能受高濃度DO的抑制。另一方面廣泛地報道在某種程度上溶解氧抑制反硝化地每一步。
圖6顯示氨氮和亞硝酸氧化菌的活性隨著培養基N/COD比率增加而大大提高了，然而在好氧顆粒中異養菌的活性迅速減少了。結果顯示當增加培養基N/COD比率少數硝化菌數量會逐漸超過異養菌數量，異養菌的主導地位越來越小了。相似的現象在生物膜反應器也有報道。
圖7顯示DO和培養基N/COD比率對整個微生物顆粒反硝化菌數量活性影響。早期討論可知，反硝化細菌對生物反應器中DO濃度非常敏感。在0.5mg/L的DO下，反硝化細菌的活性比在0.8mg/L的DO活性大得多。在DO濃度0.5mg/L下，在反應器R2至R4培養的微生物顆粒的各自實際總氮去除率為0.42、0.85和0.91mgN/(gSS.min),這可以與常規反硝化處理所獲得活性數據相比較。我們知道隨著培養基N/COD比率增加qobs也增加，圖6可知增加培養基N/COD比率導致好氧顆粒中的反硝化菌數量增加，圖2顯示在反應器中硝酸鹽濃度
也增加了。Batchlor(1982)提出了描述DO和硝酸鹽濃度對反硝化細菌的影響公式：
(1)
公式中：qNO3表示實際氮還原速率（mgNg-1SSmin-1）；
qNO3.MAX表示最大實際氮還原速率；
SNO3表示NO3-N濃度，mg/L;
Se表示有機培養基半反應速率常數,mg/L;
KO表示氧半反應速率常數，mg/L;
根據這個模型，增加硝酸鹽濃度將導致實際硝酸鹽減少速率變大，但是增加DO將會使實際硝酸鹽減少速率減少。這個試驗數據和這個模型預期效果相吻合。結果，從本課題可知異養菌、硝化菌和反硝化菌可以在微生物顆粒相共存，一個新型高效率基於顆粒生物反應器被希望 5 結論
微生物顆粒在反應器SBRS不同培養基N/COD比率培養有能力同時去除有機物和氮。可知異養菌、硝化菌和反硝化菌在顆粒中能共存，在顆粒微生物數量變化與培養基N/COD比率有很大的關系。微生物顆粒在高培養基N/COD比率培養可以提高硝化和反硝化活性，同時顆粒中異養細菌的活性有降低的趨勢。這就是微生物顆粒比常規活性污泥更有優勢的原因，不同菌種可以在同一微生物模型共存，這提供細菌協作作用的平台。在這種情況下，一個去除有機碳和氮的更緊湊的生物反應器阿可以實現。DO濃度和攪拌兩個因素影響微生物顆粒反硝化的效率。完全反硝化在DO濃度0.5mg/L可以取得，同時攪拌為了確保顆粒和溶解氮足夠接觸是有必要的，否則微生物顆粒反硝化非常緩慢，這篇論文打開了環境工程者進一步研發去除污水中的有機物和氮兩種物質的新穎的、緊湊的和高效率基於顆粒生物處理工藝。
實際生長率，以及在該系統兩種菌種的比率關系。
3.3 在沒有攪拌無DO條件下的反硝化
圖3顯示在厭氧條件下反應器R2至R4中COD和反硝化關系。可以看到反應器中少量的反硝化反應發生。反應器R2至R4總的氮去除率分別為21、24和26％，但是COD去除率在這個運行條件下非常低。由於好氧顆粒對照水裡有更高的實際重力，沒有充分的攪拌情況下他們將沉澱到反應器底部。這將導致顆粒與培養基溶液接觸不充分，結果，由於缺乏攪拌物質傳質受到限制，這就是觀察到反硝化效率低的原因（圖3）。
3.4 DO為0.5mg/L攪拌下反硝化反應
在這個階段，反應器DO維持在0.5mg/L，通過控制曝氣率，但確保固－液混合。圖4顯示反應器R2至R4中COD和反硝化關系。它顯示在反應器R2至R4中完全反硝化發生。2h缺氧階段所有硝酸鹽轉化為氣態氮。在反應器R2至R4實際總氮去除率分別為0.42、0.85、0.91mgNg-1SSmin-1。那些值可以與常規生物處理所得數值進行比較。
3.5 DO為0.8mg/L攪拌下反硝化反應
為了研究DO對微生物顆粒反硝化的影響，通過增加曝氣速率將所有反應器中的DO濃度增加到0.8mg/L。圖5顯示反應器R2至R4中DO濃度0.8mg/L時COD與反硝化的關系。反應器R2至R4氮的去除效率大約為40％，但是所有的反應器排出的水硝酸鹽濃度依然很高，與DO濃度0.5mg/L呈現的結果（圖4）相比較只發生了部分反硝化。圖4和圖5顯示微生物顆粒中反硝化菌的活性受高濃度DO抑制。顯然DO不是它們合成物質抑制劑而是充當反硝化還原酶活性抑制劑，當溶解氧濃度大於1.0mg/L時反硝化可以被忽略。
3.6 異養菌、硝化菌和反硝化菌的活性
氨氮氧化劑和亞硝酸氧化劑各自活性被實際氨氮氧利用率（SOUR）NH4和實際氮氧利用率（SOUR）NO2描述，但是異養菌的活性可以根據它的實際異養菌氧利用率（SOUR）h來量化。不同培養基N/COD比率下好氧顆粒穩態培養的（SOUR）NH4、、（SOUR）NO2和（SOUR）NO2在圖6顯示。圖7顯示了（SOUR）NH4、和（SOUR）NO2氮減少速率（qobs）。高濃度DO導致低反硝化活性，從圖7中qobs可以知道，好氧顆粒反硝化菌似乎與培養基N/COD比率或者硝化菌量成正比。
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4 討論
圖1顯示微生物顆粒在培養基N/COD比率5/100至30/100范圍內可以形成。超過95％進水COD在曝氣階段去除，同時氨完全轉化為硝酸鹽（圖2）。在反應器R1至R4中培養的好氧顆粒的沉澱速度大於60m/h，所有反應器中的生物停留量達到9gVSS/L。常規活性污泥沉澱速率小於10m/h。與常規生物絮狀比較，滿意的好氧顆粒沉降速率可以確保進水生物固體容易有效分離出來，高的生物濃度意味著一個緊密的、小型的好氧顆粒污泥反應器可以研發出來。好氧顆粒污泥反應器2－4星期可以訓化好，而厭氧顆粒系統（UASB等）至少需要4個月細心訓化才能成熟。在本研究中，好氧顆粒污泥反應器穩定運行一年多，此時試驗已經結束了。那些結果顯示好氧顆粒的利用可以提高現有的污水處理廠同時去除有機物和氮能力是可行的、有益的。
從圖2－6可知異養菌、硝化菌和反硝化菌在不同培養基N/COD比率里培養可以共存。事實上，大多數反硝化菌是特殊細菌，廣泛分布於各種各樣的生理和分類群體中。在好氧條
件下，它們利用氧作為最終電子受體。圖3－5揭示了DO和攪拌對微生物顆粒反硝化效率影響。由於微生物培養的顆粒非常重，如果沒有充分攪拌它們將會全部沉澱到反應器底部。結果，顆粒和溶解氮接觸非常差，圖3可知反硝化不能有效發生。因此在以顆粒為基本生物反應器里為了取得有效反硝化效率，一定量攪拌是必須的，確保顆粒和溶解氮好的接觸。在攪拌的條件下，從圖4和5可知DO小於0.5mg/L對反硝化非常有利，微生物顆粒反硝化DO濃度0.8mg/L受到抑制。事實上，反硝化酶一旦合成，好氧條件下細菌保持它，但是其功能受高濃度DO的抑制。另一方面廣泛地報道在某種程度上溶解氧抑制反硝化地每一步。
圖6顯示氨氮和亞硝酸氧化菌的活性隨著培養基N/COD比率增加而大大提高了，然而在好氧顆粒中異養菌的活性迅速減少了。結果顯示當增加培養基N/COD比率少數硝化菌數量會逐漸超過異養菌數量，異養菌的主導地位越來越小了。相似的現象在生物膜反應器也有報道。
圖7顯示DO和培養基N/COD比率對整個微生物顆粒反硝化菌數量活性影響。早期討論可知，反硝化細菌對生物反應器中DO濃度非常敏感。在0.5mg/L的DO下，反硝化細菌的活性比在0.8mg/L的DO活性大得多。在DO濃度0.5mg/L下，在反應器R2至R4培養的微生物顆粒的各自實際總氮去除率為0.42、0.85和0.91mgN/(gSS.min),這可以與常規反硝化處理所獲得活性數據相比較。我們知道隨著培養基N/COD比率增加qobs也增加，圖6可知增加培養基N/COD比率導致好氧顆粒中的反硝化菌數量增加，圖2顯示在反應器中硝酸鹽濃度
也增加了。Batchlor(1982)提出了描述DO和硝酸鹽濃度對反硝化細菌的影響公式：
(1)
公式中：qNO3表示實際氮還原速率（mgNg-1SSmin-1）；
qNO3.MAX表示最大實際氮還原速率；
SNO3表示NO3-N濃度，mg/L;
Se表示有機培養基半反應速率常數,mg/L;
KO表示氧半反應速率常數，mg/L;
根據這個模型，增加硝酸鹽濃度將導致實際硝酸鹽減少速率變大，但是增加DO將會使實際硝酸鹽減少速率減少。這個試驗數據和這個模型預期效果相吻合。結果，從本課題可知異養菌、硝化菌和反硝化菌可以在微生物顆粒相共存，一個新型高效率基於顆粒生物反應器被希望用
摘要：在序批式反應器（SBR）中微生物在不同N/COD比率的培養基中培養。結果，顯示異養型細菌、硝化細菌和反硝化細菌可以在微生物顆粒中和平共處，然而增加培養基N/COD比率導致顆粒中三種菌種的數量重大變化。在高N/COD比率的培養基馴化提高了顆粒中硝化和反硝化菌種的活性，然而增加培養基的N/COD比率顆粒中的異養菌的數量減少。發現溶解氧[DO]濃度對微生物顆粒反硝化效率有著顯著的影響。同時結果也顯示提供可靠的混合動力確保在反硝化時液體和顆粒大量的遷移。它可以證明在基於SBR單一顆粒可以高效穩定去除全部的有機物和氮。第一個研究顯示微生物顆粒有能力同時去除廢水中的有機碳和氮。
關鍵詞：微生物顆粒 N/COD 有機物去除 硝化反應 反硝化反應
1、介紹
隨著更嚴格的環境規定的實施，在廢水中氮去除中高級的、經濟有效的技術變得越來越來重要了。從廢水去除氮的許多改進和方法被發展和實施。基本上，去除氮的那些工藝可以分類為懸浮污泥和固定膜培養。那些懸浮污泥系統有污泥膨脹。大容積的缺點，對負荷沖擊很敏感，然而固定膜系統有生物膜相關的堵塞和脫落等等問題。同時由於硝化菌對環境的敏感型以及低生長速率，它非常困難在常規懸浮和固定培養廢水處理系統中獲得和維持足夠的硝化生物量，然而硝化是反硝化的第一步，反硝化是轉化亞硝酸鹽和硝酸鹽為氮氣。
在污水處理中好氧顆粒是一個最近描述的現象和在積極的調查中潛在的生物代名詞。對照常規污水處理系統，顆粒系統有幾個優點。例如更大密度和更結實的微生物結構、好的沉澱能力、和高的生物量停留時間，和有能力抵抗高有機負荷率。好氧顆粒技術似乎有潛在的挑戰廢水氨氮的去除。因此，非常希望混合好氧顆粒有能力同時去除有機碳和氮，因為廢水經常存在有機物和氮。完全氮去除包括硝化和反硝化。硝化成的亞硝酸鹽和硝酸鹽要求通過反硝化生成 氮氣。眾所周知反硝化是一個厭氧過程，它受到溶解氧[DO]影響。到目前為此，非常少的資料關於微生物顆粒同時去除有機物和氮。因此，本課題主要研究好氧顆粒在不同底物N/COD比率的發展，在單一的顆粒生物反應器同時去除有機物和氮的可行性，以及 [DO]和混合程度對微生物顆粒反硝化效率的影響。
2 材料和方法
2.1 反應器的建立和運行
四個有效容積為2.4L的圓柱（8厘米高，6厘米直徑）用作序批式反應器（SBR），和每一個有相同的幾何結構。反應器運行了一年多。340天前，反應器1－4（R1至R4）被供應空氣流量2.4L/min，相當於表面上升空氣速度2.4cm/min。在這個時間里，反應器中的DO濃度超過2.0mg/L。所有反應器運行一個周期為4h，以一個有順序的方式：4分鍾進水，230分鍾曝氣，2分鍾沉澱和4分鍾排水。排水埠在圓柱反應器的中部。340天以後，為了觀察在不同底物N/COD比率培養的微生物顆粒的反硝化性能，SBR的循環時間增加到6h，即進水4分鍾，230分鍾曝氣，2h厭氧或缺氧階段，2分鍾沉澱，和4分鍾排水。做以下三 個試驗：⑴342天後，所有反應器的DO濃度降低到0.8mg/L，通過減少空氣流量至1.0L/min；⑵350天後，反應器DO進一步降低至0.5 mg/L，通過降低曝氣量至0.5L/min；⑶355天後，所有的反應器停止曝氣，創造一個無DO的環境。在厭氧或缺氧階段，在反硝化階段乙醇作為外加碳源加入反應器，其濃度為600mg/L。
2.2 媒介物
反應器1－4接種650ml新鮮活性污泥（相當於3000mg/L的懸浮固體），來自於當地市政污水處理廠的污泥。反應器初始生物量濃度為每升2000mg乾重。人工底物主要是作為單一碳源的乙醇，氯化銨，重碳酸鈉，和其它必要元素。乙醇化學需氧氧量固定為500mg/L,而在R1至R4中氨氮濃度從25變化到150mg/L，各自底物N/COD比率分別為5/100－30/100。為了滿足硝化菌生長要求，所有反應器中的重碳酸鹽與氨氮的比值保持常數值8.0mg/mg。在人工廢水中微量元素在別處可以發現。反應器的pH降低到8.2－7.5的范圍。試驗溫度控制在25℃。
2.3 分析方法
2.3.1 溶液中氨氮和氮的濃度
氨，亞硝酸鹽，和硝酸鹽濃度用一個流量注射分析器測量（），而COD濃度用標准方法測量。
2.3.2 生物種的氧利用率
異氧細菌的生物種氧利用率（SOUR）h和氨氮氧化菌及亞硝酸鹽氧化菌的氨氮與亞硝酸生物種氧利用率（（SOUR）NH4和（SOUR）NO2），可以通過標准方法進行測量（APHA，1998.）。一定數量顆粒樣本用自來水小心洗干凈，然後放進干凈的BOD瓶。接著，BOD瓶加滿預先曝氣的營養物和培養基溶液，帶有攪拌機置的氧感測的探針立即插入BOD瓶中。間隔15S記錄DO的減少量。根據整個過程中DO濃度記錄可以計算出生物種的氧利用率。生物量、COD、NH4-N和NO2-N濃度分別保持為500、400、20和20mg/L常數，乙醇、NH4Cl和NaNO2各個培養基確定SOUR）h、（（SOUR）NH4和（SOUR）NO2）。SOUR試驗在25℃進行。
2.3.3 顆粒的物理性質
用激光粒子尺寸分析系統（Malvern Mastersizer series 2600）或者圖象分析儀（Quantimner 500 image Analyzer,Lecia Cambridge Insttuments）。懸浮固體（SS）和揮發性懸浮固體（VSS）用標准方法測量（APHA,1998）.
3 結果
3.1 不同培養基N/COD比率的好氧顆粒
接種污泥平均絮狀尺寸為90υm。運行20天後，4個反應器的好氧顆粒形成了。好氧顆粒尺寸逐漸穩定下來。40天後，R1、R2、R3和R4的平均直徑分別為1.9mm、1.5mm、0.5mm、0.4mm。在穩定狀態下反應器里的生物量濃度增加超過了10gSS/L。當培養基N/COD比率從5/100增加到30/100，VSS/SS比率從0.94降到0.79。微生物觀察顯示4個反應器中好氧顆粒結構緊密，與接種污泥對比其外部形狀有明顯的球形。
3.2 好氧條件下COD和硝化反應關系
圖2顯示反應器R1至R4運行一個4h循環時間時COD和硝化反應關系。數據跳躍的點是：⑴幾乎所有流入COD在開始30分鍾去除；⑵培養基N/COD比率為5/100時反應器R1沒有亞硝酸鹽和硝酸鹽產生，可以觀察到在各個培養基N/COD比率10/100、20/100和30/100時COD和硝化反應關系；⑶COD去除後在反應器R2至R4中完全硝化反應發生；⑷在循環時間前30分鍾氨氮去除是微生物生長需求氮源替代了硝化反應，因為在這個階段既沒有亞硝酸鹽產生也沒有硝酸鹽產生；⑸就亞硝酸鹽形成來說不能看到緩慢硝酸鹽產物；實際上，硝化反應主要由兩類細菌來完成，氨氮氧化菌負責亞硝酸鹽形成，亞硝酸氧化菌轉化亞硝酸鹽為硝酸鹽。在正常培養條件下，至少有兩個因素影響硝化反應效率，在微生物種群中氨氮氧化菌與亞硝酸氧化菌的