水处理第一章细菌的形态结构

1、第一章 细菌的形态结构原核(微)生物 指一类细胞核无核膜包裹，只存在称作核区的裸露DNA的原始单细胞生物。原核微生物真细菌、蓝细菌、粘细菌、放线菌细菌域衣原体、支原体、立克次氏体、螺旋体古菌域细菌（Bacteria） 细菌是一类细胞细而短（直径约0.5m，长度约0.55m）、结构简单、细胞壁坚韧、以二等分裂方式繁殖和水生性较强的原核微生物。 是给水与废水处理中最重要的一类微生物！一、细菌的形态和大小1. 细菌的形态 球状 杆状 螺旋状 少数种类：丝状、三角形、方形和圆盘形是菌种分类与鉴定的依据之一（1）球菌 根据分裂方向及相互间连接方式又分为单球菌、双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球菌、葡萄球菌

2、等。（2）杆菌 呈短杆（球杆）状，一般其粗细（直径）比较稳定，而长度则常因培养时间、培养条件不同而有较大变化。（3）螺旋菌 弧菌（vibrio）：螺旋周数不足一圈细菌。 螺菌（spirillum）：26圈小型、坚硬的螺旋状细菌。 螺旋体（spirochaeta）：螺旋周数超6周，体长柔软。（4）丝状菌 分布在水生境，潮湿土壤和活性污泥中。 丝状体是丝状菌分类的特征。2. 细菌的大小 细菌的大小以m计。 如：E. coli长2 m，宽0.5 m，1500个相当一粒芝麻长。 测量：测微尺 表示： 球菌：直径 杆菌：宽长 螺菌：宽、长、螺距例子 较大细菌：1997年在纳米比亚海岸沉积物中发现的硫细菌

3、（Thiomargarita namibiensis）0.10.3mm，肉眼可见。 较小细菌：1998年芬兰学者E.O.Kajander发现引起尿结石的纳米细菌（Nanobacteria），直径仅50nm，为E.Coli的1/10，与病毒大小类似。分裂缓慢，三天才分裂一次，是目前所知最小的具有细胞壁的细菌。3. 观察方法 染色法 单染、复染 正染、复染 特殊染色 革兰氏染色阳性阴性二、细菌细胞的结构 细菌是单细胞微生物。 所有细菌的结构：细胞壁和原生质体。 原生质体包括：细胞质膜，细胞质及其内含物，拟核。 部分细菌的特殊结构：芽孢、鞭毛、荚膜、粘液层、菌胶团、衣鞘及光合作用片层。拟核 在细菌细

4、胞内，虽然没有细胞核，仍然有核物质，核物质DNA 盘绕成一团，用染色方法可以看到，称拟核或核区。（一）基本结构1. 细胞壁（cell wall） 细胞最外一层坚韧厚实的外被，主要由肽聚糖构成。(1) 细胞壁的生理功能： 维持外形，提高机械强度。 为细胞生长、分裂、和鞭毛运动必需。 阻碍大分子有害物质进入细胞。 赋予抗原性、对抗生素和噬菌体的敏感性。1. 细胞壁(2) 革兰氏染色 丹麦医生C. Gram（革兰）于1884年发明的一种鉴别不同类型细菌的染色方法。 根据此染色法，细菌可分为革兰氏阳性菌(G+)和革兰氏阴性菌(G-)。 G+和G-具有不同的细胞壁结构和化学组成。G+G-革兰氏阳性和阴性

5、细菌细胞壁构造的比较 we1. 细胞壁(3) 细胞壁结构与组成 革兰氏阳性细菌主要由肽聚糖组成，还有一定数量的磷壁酸，很少有脂类。 革兰氏阴性细菌细胞壁分两层：外层和内层。 外层即外膜，由脂多糖、磷脂和脂蛋白等若干种蛋白质组成，有时也称为外壁。内层主要是肽聚糖。 4肽尾：L-Ala-D-Glu-L-lys-D-Ala 肽肽聚糖肽聚糖 肽桥：甘氨酸五肽 聚糖：N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸 -1,4糖苷键 溶菌酶肽聚糖结构特征强度厚度肽聚糖层数肽聚糖含量磷壁酸脂多糖脂肪蛋白质G-疏松薄，510nm少，13层少（1020）含量较高含量较高G+坚韧厚，2080nm多，多达50层高（5090）一般无无

6、G+和G-细胞壁结构与组成的比较(4) 革兰氏染色机理 结晶紫结晶紫初染。 碘液碘液媒染：在细胞膜内形成了不溶于水的结晶紫与碘的复合物。 革兰氏阳性细菌由于其细胞壁较厚、肽聚糖网层次多和交联致密，故遇乙醇或丙酮作脱色处理时，因失水反而使网孔缩小，再加上它不含类脂，故乙醇处理不会溶出缝隙，因此能把结晶紫与碘复合物牢牢留在壁内，使其仍呈紫色。 革兰氏阴性细菌因其细胞壁薄、外膜层的类脂含量高、肽聚糖层薄和交联度差，在遇脱色剂后，以类脂为主的外膜迅速溶解，薄而松散的肽聚糖网不能阻挡结晶紫与碘复合物的溶出。 乙醇乙醇脱色：细胞退成无色。 沙黄沙黄等复染：革兰氏阴性菌就呈现红色，而革兰氏阳性菌则仍保留紫色

7、(实为紫加红色)。2. 细胞质膜（cytoplasmic membrane） 又称质膜、细胞膜或内膜，是紧贴在细胞壁内侧、包围着细胞质的一层柔软、脆弱、富有弹性的半透性薄膜。 组成： 蛋白质：50%70%。 脂类：20%30%。 脂类主要是极性脂类甘油磷脂。 细菌细胞的脂类几乎都在细胞膜。液态镶嵌模型 结构：液态镶嵌模型 磷脂为两性分子，组成细胞膜的基本骨架双分子层； 由于磷脂和蛋白质的运动型，使得细胞膜具有流动性； 膜蛋白分布于膜的 两侧或磷脂层中。细胞膜的功能选择性地控制细胞内、外的营养物质和代谢产物的运送；维持细胞内正常渗透压的屏障；合成细胞壁和糖被的各种组分(肽聚糖、磷壁酸、LPS、荚

8、膜多糖等)的重要基地；膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢的酶系，是细胞的产能场所；许多代谢酶、运输酶、电子呼吸链的所在地；鞭毛基体的着生部位和鞭毛旋转的供能部位。3. 细胞质（cytoplasm） 细胞质是细胞膜包围的除核区以外的一切透明、胶状、颗粒状物质的总称。 成分：水（80%）、蛋白质、核酸和脂类等。 结构： 各种酶系统 贮藏物、代谢产物、质粒各种营养物 少数有类囊体、羧酶体、气泡、伴孢晶体。4. 核区（nuclear region或area） 又称核质体、原核、拟核或核基因组。指原核生物所特有的无核膜结构、无固定形态的原始细胞核。 成分与结构：一个大型环状双链DNA分子，只有少量蛋白质与之结合。一般均为单倍体。 功能：携带遗传信息。 糖原：大肠杆菌、克雷伯氏菌、芽孢杆菌 和蓝细菌等 碳源及能源类 聚-羟丁酸(PHB)：固氮菌、产碱菌和肠 （脂质 ） 杆菌等 硫粒： 紫硫细菌、丝硫细菌、贝氏硫杆 菌等贮藏物 藻青素：蓝细菌 氮源类： 藻青蛋白：蓝细菌 磷源(异染粒)：迂回螺菌、白喉棒杆菌、结核分枝杆菌 （无机聚偏磷酸盐）5. 内含物（inclusion body）内含物 磁小体：磁小体：存在于趋磁细菌中，其功能是导向作用，即借鞭