水处理生物学第一章细菌的形态和结构

1、第一章第一章 细菌的形态和结构细菌的形态和结构第一节细菌的外形和大小w细菌是微小的、单细胞的单细胞的、没有真正细胞核的原核生物。w细菌只有几个微米微米大小。w只有通过放大千倍千倍以上的显微镜才可以观察。w细菌本身无色半透明，只有通过染色染色才可以看清楚。细菌的外形与大小细菌的外形与大小图图1-1 常见的三种细菌典型形态常见的三种细菌典型形态A.球菌球菌 B.杆菌杆菌 C.弧菌弧菌球菌球菌w球菌就是球形的细球菌就是球形的细菌菌，它是这类细菌的总它是这类细菌的总称，细胞呈球形或椭圆称，细胞呈球形或椭圆形形。wl 单球菌单球菌w2 双球菌双球菌w3链球菌链球菌w4 四联球菌四联球菌w5八叠球菌八叠球

2、菌w6 葡萄球菌葡萄球菌图图1-2产甲烷球菌产甲烷球菌斯氏甲烷球菌斯氏甲烷球菌产甲烷八叠球菌产甲烷八叠球菌产甲烷丝菌产甲烷丝菌弧菌弧菌 弧菌细胞呈，其中若菌体多于一个弯曲，。直径在，长度不等。 w 细菌细胞由外向里依次有、菌菌（、，。第二节 细菌细胞的结构细菌细胞的结构细菌细菌细胞细胞的结的结构构基基本本结结构构细胞壁细胞壁原生质体原生质体细胞膜细胞膜细胞质细胞质核质核质内含物内含物特特殊殊结结构构荚膜荚膜芽孢芽孢鞭毛鞭毛下一节下一节细胞壁细胞壁w细胞壁是包围在细菌细胞最外面的一层富有弹性的细胞壁是包围在细菌细胞最外面的一层富有弹性的结构，是细胞中很重要的结构单元，也是细菌分类结构，是细胞中很

3、重要的结构单元，也是细菌分类的重要的依据之一。的重要的依据之一。w提问：提问：哪些功能？哪些功能？w伤寒伤寒杆菌杆菌细胞细胞壁中壁中含毒含毒素素w 两种最常见的细两种最常见的细菌细胞壁结构菌细胞壁结构时差异显著18841884年年丹麦医师丹麦医师GramGram所发明所发明 w 较厚较厚20-80nmw 较薄较薄8-10nmw1.涂片固定涂片固定w2.单单染染染色染色 1min 3.媒染媒染-溶液浸湿溶液浸湿30S4. 脱色脱色进行颜色洗脱进行颜色洗脱5.复复染染第第二次二次染色染色w呈现第二次染色的效果呈现第二次染色的效果；称细菌呈现第一次染色的细菌呈现第一次染色的效果效果，； 细菌分类依据

4、细菌分类依据请对照两种细菌细胞壁的不同结构，请对照两种细菌细胞壁的不同结构，说明为什么染色时会呈现不同的颜色说明为什么染色时会呈现不同的颜色？2. 原生质体-细胞（质）膜w细胞质膜是紧靠着细胞壁的内侧而包围着细胞质的一层柔软而富有弹性的薄膜（厚约78nm）w细胞膜占细菌干重的10%，含有6070%的蛋白质，3040%脂类，2%的多糖w细胞膜是半渗透膜细胞膜的结构磷脂蛋白质极性基脂肪酸链细胞膜的生理功能w控制细胞内外物质（营养物质和代谢废物）的运送和交换w维持细胞内正常渗透压w合成细胞壁组分和荚膜的场所w进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地w许多代谢酶和运输酶以及电子呼吸链组分的所在地w鞭毛的着

5、生和生长点3原生质体-细胞质w细胞质是无色透明而粘稠的胶体，主要成分是水、蛋白质、核酸、脂类、多糖、无机盐。w由于富含RNA（核糖核酸），与碱性染料结合力强。w可以根据染色特点，用来判断细菌的生长阶段： 幼龄菌细胞质稠密、均质、易着色 成熟细胞质有各种贮藏颗粒，有的有气泡 老龄菌缺乏营养，着色不均匀4核质体核质体w原核生物所特有的原原核生物所特有的原始细胞核。始细胞核。，为细菌为细菌遗传物质，卷曲折叠于核遗传物质，卷曲折叠于核区区。这是原核生物与真核生物一个主要的区别之处核质体真核生物细胞真核生物细胞细胞核细胞核核质体核质体5内含物w内含物质细菌细胞质内形状较大的颗粒状构造，是细菌新陈代谢的产

6、物，或是贮备的营养物质。w内含物的种类和量随细菌种类和培养条件的不内含物的种类和量随细菌种类和培养条件的不同而不同。同而不同。w异染颗粒：化学组分是多聚偏磷酸盐，是磷源和能源的贮藏物。 生物除磷中的不动杆菌在好氧条件下，利用有机物分解产生的大量能量，可“过度摄取过度摄取”周围溶液中的磷酸盐并转化为多聚偏磷酸盐，以异染颗粒的方式贮存于细胞内。w聚-羟基丁酸盐（PHB）：是一种碳源和能源贮藏物，是有机物在厌氧代谢过程中形成的代谢产物。 不动杆菌在厌氧条件下可将细胞内贮存的异染颗粒分解释放出能量促进细菌的生长和代谢，使大量有机物分解并转化为PHB颗粒贮存于细胞内。 PHB无毒、可塑、易降解无毒、可塑

7、、易降解用于生产医用塑料、生物降解塑料的良好原料。w肝糖和淀粉粒：碳源和能源的贮藏物。w硫粒：元素硫的贮藏物，许多硫磺细菌都能在细胞内积累硫粒。 活性污泥中的贝氏硫细菌和发硫细菌。6荚膜荚膜w 是某些细菌在新陈代谢是某些细菌在新陈代谢过程中形成的，过程中形成的，。比较薄时称为粘液层，比较厚时称为荚膜。多出现在多出现在“中老年细菌中老年细菌”外围外围功能？功能？储备粮储备粮；w 、水生生物的共性含水率在含水率在极难染色极难染色；单染单染后后墨汁背景墨汁背景衬衬托法观察托法观察荚膜的功能w保护细菌免受干燥的影响，保护致病菌免受宿主吞噬细胞的吞噬w有助于细菌的侵染力w细胞外的贮藏物质，缺乏营养时，可

8、作为C、N源利用w有生物吸附作用，废水处理中，将有机物、无机固体吸附于细胞表面，即称为菌胶团菌胶团。 形成菌胶团的典型细菌为形成菌胶团的典型细菌为。菌胶团吸附物（物质、其他微生物）活性污泥菌胶团吸附物（物质、其他微生物）活性污泥形成菌胶团的形成菌胶团的生物作用？生物作用？鞘w有的细菌，如硫磺细菌、铁细菌、球衣细菌的丝状体周围的粘液层或荚膜会逐渐硬质化，形成透明坚韧的空壳，叫做鞘。w由内至外，依次为w w 一层或几层 w 主要成分是角蛋白，非常致密，通透性差，能能够阻止各类化学物质包够阻止各类化学物质包括杀菌剂的进入；括杀菌剂的进入；由蛋白质、脂类和糖组成类似于类似于“蚕结茧变蛹蚕结茧变蛹”蛹壳

9、蛹壳w 很厚，主要成分为芽孢特有的肽聚糖，其中含有一种特殊的物质二者形成了一种极为耐热的凝胶状物质，在沸水中芽孢也可存活数小时。w 中含水量极低，细胞内代谢极为缓慢，处于休眠状态。芽孢的特点使芽孢对高温、干燥、辐射、酸、使芽孢对高温、干燥、辐射、酸、碱和有机溶剂等杀菌因子具有极强抵抗能力碱和有机溶剂等杀菌因子具有极强抵抗能力 厚而致密的壁，不易透水 含水率低40% 含特殊抗热性物质2，6-吡啶二羧酸和抗热性的酶，普通细菌在7080时煮10min就死亡，芽孢在120140时还能生存几小时。w芽孢芽孢“复苏复苏”合适的环境中，恢复普通的合适的环境中，恢复普通的细胞结构，失去各类抵抗功能细胞结构，失

10、去各类抵抗功能w（孢子：繁殖体孢子：繁殖体（种子）（种子） 1多多）能否形成芽孢，芽孢的形状、大小及其在细胞内的位置（如图），在分类鉴定上有一定意义。结构致密，结构致密，染料染料不能渗入，不着色不能渗入，不着色w能形成芽孢的细菌种类不多，（Bacillus）和（Cletridium），它们都是w很多都是强致病菌强致病菌，如如肉毒梭菌、破伤风梭菌，肉毒梭菌、破伤风梭菌，有些形成的芽孢膨大，有些形成的芽孢膨大，宽度明显超过菌体。宽度明显超过菌体。 芽孢宽度超过菌体，使细胞呈梭状炭疽芽孢杆菌w.生物恐怖主义者为什么生物恐怖主义者为什么会看中这种细菌呢？会看中这种细菌呢？首先因为炭疽是一种严重的疾病，

11、分布又非常广泛。. 还因还因为它几乎是一种永不死亡的为它几乎是一种永不死亡的细菌，细菌，-它们能够形成芽孢它们能够形成芽孢，因而很不容易死亡。在环境恶劣的时候，细菌内部会有一小部分浓缩起来，在这一部分周围形成几层坚硬的壳。里面的生命活动变得非常缓慢，而壳外面那部分就死亡消失了，这就是芽孢。环境条件一变好，壳里面的部分会像“发芽”一样长出来。他有这样几个过程w 芽孢的形成对于产芽孢菌度过困境有着极芽孢的形成对于产芽孢菌度过困境有着极为重要的意义，芽孢可在普通条件下保存为重要的意义，芽孢可在普通条件下保存几年甚至几十年都依然可以复活。几年甚至几十年都依然可以复活。w鞭毛是由细胞质而来的，鞭毛是由细

12、胞质而来的，起源于细胞质的最外层即起源于细胞质的最外层即细胞膜，穿过细胞壁伸出细胞膜，穿过细胞壁伸出细菌体外。细菌体外。w往往长度超过菌体若干倍，往往长度超过菌体若干倍，但直径很细直径很细。w化学成分主要是化学成分主要是、（250根300根） ，如兔毛、狗毛、鸭毛等等，故称为菌毛。鸡毛掸子的作用鸡毛掸子的作用w提问：功能？功能？w主主w或称，每一个有性细菌有1根4根，。菌毛菌毛性菌毛性菌毛（一）无性生殖（一）无性生殖w细菌的繁殖方式很多，大肠杆菌大肠杆菌w研究表明各类各类细菌普遍具有细菌普遍具有有性生殖能力有性生殖能力 雌雌雄雄细菌等原核生物细菌等原核生物固体状态的培养细菌的基质w有的是天然物

13、质，如土豆、馒头及其他各种固体食物，微生物学有的是天然物质，如土豆、馒头及其他各种固体食物，微生物学研究中多使用人工制作的固体琼脂培养基。研究中多使用人工制作的固体琼脂培养基。w 向向“营养汤营养汤”中加入中加入琼脂琼脂(约约2)加热到加热到100，然后，然后再冷却就制成了再冷却就制成了人工固体培养基人工固体培养基。 常用的固体培养基容器称为常用的固体培养基容器称为培养皿培养皿。w细菌在培养基上生长，会形成各种颜色和外观的菌落。单菌落（纯菌落）单菌落（纯菌落）试验过程w当固定培养基成分及培养条件相同时，不同种类微生当固定培养基成分及培养条件相同时，不同种类微生物形成的菌落特征是固定的，物形成的菌落特征是固定的，可作为微生物鉴定的重可作为微生物鉴定的重要依据。要依据。没有鞭毛不运动的细菌