水处理微生物学课件

水处理微生物学1.绪论1.1微生物概论一、什么是微生物一切肉眼看不见或看不清的微小生物的总称。是一些个体微小、构造简单的低等生物。微生物的菌落细菌的显微图样微生物小µm级：光学显微镜下可见（细胞）Nm级：电子显微镜下可见（细胞器、病毒）简单细胞简单多细胞非细胞（即“分子生物”，如病毒）原核类：细菌，放线菌、蓝细菌，支原体、立克次氏体，衣原体等低(进化地位低)真核类：真菌，原生动物，显微藻类非细胞：病毒，亚病毒（朊病毒、类病毒、拟病毒）二、人类对微生物的认识史（1）一个难以认识的微生物世界

艾滋病，12～13年的潜伏期，人类免疫缺陷病毒（HIV）引起；

艾滋病病毒模拟图发霉的玉米、花生等胚附近，生长能产生剧毒真菌毒素的黄曲霉。花生上的黄曲霉黄曲霉菌落（2）微生物学发展史史前期：约8000年前～1676，制曲、酿酒等初创期：1676～1861，形态描述阶段，列文虎克自制显微镜奠基期：1861～1897，生理水平研究，巴斯德，科赫发展期：1897～1953，生化水平研究，E.BÜchner成熟期：1953～至今，分子生物学水平研究，J.Watson和F.Crick三、微生物的分类和命名三个概念1.分类（classification）：

解决从个别到一般或从具体到抽象的问题。2.鉴定（identification）：与分类的概念相反。3.命名（nomenclature）：

为新发现的微生物确定一个新学名。（1）通用的分类单元界（Kingdom）门（Phylum）纲（Class）

目（Order）科（Family）

属（Genus）

种（Species）大肠埃希氏菌在分类学中的地位例：细菌界（Bacteria）朊细菌门（Protobacteria）发酵细菌纲（Zymobacteria）肠杆菌目（Enterobacteriales）埃希氏菌属（Escherichia）大肠埃希氏菌（E.coli）《系统手册》2000年界是最大的的分类单位位，往下依依次递小在越是大的的分类单位位中，生物物彼此的共共同特征越越少，亲缘缘关系越远远；在越是是小的分类类单位中，，共同特征征越多，亲亲缘关系越越近。微生物的常常用分类系系统细菌：伯杰氏鉴鉴定细菌学学手册（第第八、第九九版）、细细菌系统学学手册（第第一版）放线菌：中国科学学院微生物物研究所编编著的放线线菌目分科科、分属检检索表真菌：Smith、Alexopoulos、Ainsworth的分类系统统补充两个知知识点1.种：微生物的种种是一个基基本分类单单元，它是是一大群表表形特征高高度相似、、亲缘关系系及其接近近、与同属属那的其他他物种有着着明显的差差异的一大大群菌株的的总称。新种：指权威性性的分类、、鉴定手册册中从未记记载过得一一种新分离离并鉴定过过的微生物物。2.界两界系统：：动物界和和植物界三界：菌物界、动物界和和植物界四界：原始生物界界、菌界、、植物界、动动物界（由由Copeland提出）五界：Whittaker提出生物五五界分类系系统，后被被Margulis修改为：原核生物界界，原生生生物界，真真菌界，动物界和和植物界我国王大耜教授对生物物分类提出出六界：病毒界、原核生物物界、真核核原生生物物界、真菌菌界、动物界和和植物界分类依据：：形态学特征征、表型特特征、生理理特征、生生态特征、、血清反应应、噬菌体体反应等DNA中G+C%，DNA杂交，DNA-rRNA杂交，16SrRNA碱基序列分分析等（2）水处理中中常见的微微生物微生物病毒界：病病毒，亚病病毒原核生物界界蓝藻门细菌门真细菌放线菌古菌立克次氏体体、衣原体体、支原体体真菌界酵母菌霉菌动物界微型后生动动物微型原生动动物（3）微生物命命名通常以学名名命名：常常采用二名名法即：一个属属名+一个种名（（均为拉丁丁字）注意：属名名和种名都都要用斜体表示属名在前，，第一个字字母大写种名在后，，第一个字字母小写例子：1.大肠埃希氏氏杆菌：Escherichiacoli分类学文献献中，上述述两部分还还应加写3项内容，即即首次定名名人，现定定名人和现现名的定名名年分如：Escherichiacoli（Migula）CastellanietChalmers1919大肠杆菌2.枯草芽孢杆杆菌（枯草草杆菌）Bacillussubtilis（Ehrenberg）Cohn18723.浮游球衣菌菌SpgaerotilusnatansKiitzing4.甲烷杆菌属属Methanobacterium枯草芽孢杆杆菌菌落若该菌鉴定定到属，没没有鉴定到到种，则只只有属名，，如：芽孢杆菌属属的名称是是Bacillus芽胞杆菌的的几种形态态有关命名的的其他知识识1.属名2.种名加词四、微生物物的特点1.体积小，面面积大比面值：某某一物体单单位体积所所占的表面面积，物体体的体积越越小，其比比表面积越越大如：1cm3豌豆，总表表面积6cm2，1cm3球菌，总表表面积6m22.吸收多，转转化快如：Escherichacoli在1h内可分解其其自重1000～10000倍的乳糖；；Candidautilis（产朊假丝丝酵母）合合成蛋白质质的能力比比大豆强100倍，比牛强强10万倍。3.生长长旺旺，，繁繁殖殖快快例：：E.coli合适适条条件件下下，，细细胞胞分分裂裂一一次次仅仅需需12.5～20min，每每昼昼夜夜可可分分裂裂72次，这这时时产产生生4722366500万亿亿个后后代代，，总总重重约约可可达达4722吨。。4.适应应强强，，易易变变异异适应应极极端端环环境境如如高高温温、、高高酸酸、、高高辐辐射射等等；；变异异频频率率低低，，但但短短时时间间能能产产生生大大量量变变异异的的后后代代。。5.分布布广广，，种种类类多多物种种多多样样性性生理理代代谢谢类类型型的的多多样样性性代谢谢产产物物的的多多样样性性遗传传基基因因的的多多样样性性生态态类类型型的的多多样样性性1.2环境境工工程程微微生生物物学学的的研研究究对对象象和和任任务务一、、研研究究对对象象1.微生生物物学学及及环环境境微微生生物物学学的的基基础础知知识识、、理理论论、、原原理理等等；；2.多样样性性的的微微生生物物资资源源3.有益益微微生生物物4.可用用于于污污染染治治理理的的新新微微生生物物物物种种的的发发现现、、创创造造5.病原原微微生生物物及及其其他他不不利利环环境境的的微微生生物物二、、研研究究任任务务1.充分分利利用用有有益益资资源源，，防防止止有有害害活活动动2.微生生物物对对废废物物的的处处理理、、净净化化环环境境………………………思考考1.微生生物物是是如如何何分分类类的的？？2.生物物的的分分界界有有几几种种分分法法，，是是如如何何划划分分的的？？4.微生生物物是是如如何何命命名名的的？？5.微生生物物有有哪哪些些特特点点？？6.写出出大大肠肠埃埃希希氏氏杆杆菌菌和和枯枯草草芽芽孢孢杆杆菌菌的的拉拉丁丁文文全全称称。。第二二章章病病毒毒和和亚亚病病毒毒拟病病毒毒：：只只含含有有不不具具独独立立侵侵染染性性的的RNA或DNA组分分非细细胞胞生生物物真病病毒毒：：至至少少含含有有核核酸酸和和蛋蛋白白质质两两种种组组分分亚病病毒毒类病病毒毒：：只只含含独独立立侵侵染染性性的的RNA组分分朊病病毒毒：：只只含含单单一一蛋蛋白白质质组组分分2.1病毒毒的的特特征征与与分分类类1892年，，俄俄罗罗斯斯学学者者伊万万诺诺夫夫斯斯基基首次次发发现现了了烟烟草草花花叶叶病病的的感感病病因因子子可可通通过过细细菌菌滤滤器器1935年，，美美国国生生物物化化学学家家斯坦坦莱莱从烟烟草草花花叶叶病病叶叶中中提提取取出出了了病病毒毒结结晶晶病毒毒：：没有有细细胞胞结结构构专性性寄寄生生在在活活的的敏敏感感细细胞胞内内0.2µµm以下下电镜镜下下的的病病毒毒2.1.1病毒毒的的特特点点形体体极极其其微小小没有有细细胞胞构构造造每种种病病毒毒只含含一一种种核核酸酸专性性寄寄生生以核酸酸和和蛋蛋白白质质的装配配实现现大大量量繁繁殖殖离体体条条件件，为为无生生命命的生生物物大大分分子子，，长长期期保持持侵染染活力力对抗抗生生素素不不敏敏感感，，对对干干扰扰素素敏敏感感有的的病病毒毒核核酸酸可可整整合合到到宿宿主主基基因因组组，，诱诱发发潜潜伏伏性性感感染染2.1.2病毒毒的的分分类类按专专性性宿主主分类类：：1.动物物病病毒毒寄生生在在人人体体和和动动物物体体内内，，引引起起疾疾病病艾滋滋病病病病毒毒非典典冠冠状状病病毒毒肝炎炎病病毒毒引起起的的疾疾病病有有：：流流感感、、艾艾滋滋病病、、麻麻疹疹、、腮腮腺腺炎炎、、甲甲肝肝、、乙乙肝肝等等2.植物物病病毒毒寄生生在在植植物物体体内内，，引引起起疾疾病病如烟烟草草花花叶叶病病、、番番茄茄丛丛矮矮病病、、马马铃铃薯薯退退化化病病、、水水稻稻萎萎缩缩病病和和小小麦麦黑黑穗穗病病等等烟草草花花叶叶病病毒毒3.细菌菌病病毒毒－－噬菌菌体体1917年D.Herelle在人人的的粪粪便便中中发发现现；；环境毒毒理学学中将将其作作为模式病病毒；；可评评价水水与废水的的处理理效率率；杀杀菌。。噬菌体体3.放线菌菌病毒毒4.藻类病病毒5.真菌病病毒DNA病毒细小病病毒组组的成成员一一般是是ssDNA其余病病毒都都是dsDNARNA病毒呼肠孤孤病毒毒组的的成员员是dsRNA其余的的病毒毒都是是ssRNA注：动动物病病毒以以线状状的为为dsDNA和ssRNA多，植植物病病毒以以ssRNA为多，，噬菌菌体以以线状状的为为dsRNA多按核酸酸分类类2.2病毒的的形态态和结结构1.病毒的的大小小多数能能通过过细菌菌过滤滤器，，直径径多数数在100nm（20～200nm）上下；；最大的的病毒毒：牛牛痘苗苗病毒毒，直直径200nm最小的的病毒毒：口口蹄疫疫病毒毒，直直径22nm2.病毒的的形态态动物病病毒的的形态态有：：球形形、卵卵圆形形、砖砖形等等植物病病毒的的形态态有：：杆状状、丝丝状和和球状状噬菌体体的形形态有有：蝌蝌蚪状状和丝丝状粘病毒毒痘病毒毒疱疹病病毒噬菌体体病毒的的形态态和相相对大大小病毒的的群体体形态态（小小知识识）大量聚聚集并并使宿宿主细细胞发发生病病变时时，就就形成成了具具有一一定形形态、、构造造并能能用光光学显显微镜镜观察察和识识别的的特殊殊“群群体””。如：动动植物物细胞胞中的的病毒毒包涵涵体植物病病毒在在植物物叶片片上的的枯斑斑这类““群体体形态态”有有助于于病毒毒的分分离、、纯化化、鉴鉴别和和计数数等3.病毒的的化学学组成成和结结构（1）化学学组成成蛋白质质和核核酸个体大大的病病毒除除含蛋蛋白质质和核核酸，，还含含脂类类和多多糖病毒粒粒子的的结构构图(2)结构病毒粒粒子：成熟熟的或或结构构完整整的、、具有有感染染力的的病毒毒体病毒粒粒子有有两种种：不具被被膜的的裸露露病毒毒粒子子在核衣衣壳外外面有有被膜膜包围围所构构成的的病毒毒粒子子病毒粒粒的对对称体体制病毒粒粒的对对称体体制只只有两两种，，即螺旋对对称和二十面面对称称；另外一一些结结构复复杂的的病毒毒，实实质上上是上上述两两种对对称结结合的的结果果，也也称为为复合对对称。。二十面面对称称代表病病毒为为腺病毒毒（Adenovirus）二十面面体腺病毒毒模式式图B.螺旋对对称型型代表病病毒为为烟草草花叶叶病毒毒（TMV）该病毒毒核酸酸外由由蛋白白质衣衣壳包包裹和和保护护，结结构十十分稳稳定，，室温温下保保存50年不丧丧失侵侵染力力TMV模式图图C.复合对对称型型二十面面体对对称螺旋对对称代表病病毒为为T偶数噬噬菌体体，有有3种，即即T2、T4和T6T系噬菌菌体模模式图图2.3病毒的的繁殖殖2.3.1病毒的的繁殖殖动物病病毒、、植物物病毒毒和噬噬菌体体的繁繁殖过过程基基本相相似，，此处处以大大肠杆杆菌T系噬菌菌体为为例介介绍繁繁殖过过程有如下下四步步：吸吸附，，侵入入，复复制，，聚集集与释释放1.吸附T系噬菌菌体以以尾部部末端端吸附附到敏敏感细细胞表表面的的某一一特定定的化化学成成分；；噬菌体体与大大肠杆杆菌相相对大大小吸附侵入2.侵入尾部酶酶水解解细胞胞壁的的肽聚聚糖形形成孔孔，尾尾鞘消消耗ATP获得能能量而而收缩缩将尾尾髓压压入大大肠杆杆菌细细胞，，尾髓髓将头头部的的DNA注入宿宿主细细胞3.复制与与聚集集装配噬菌体体的装装配4.噬菌体体的释释放噬菌体体粒子子成熟熟后，，其水水解酶酶水解解宿主主细胞胞壁而而使宿宿主细细胞裂裂解，，噬菌菌体粒粒子被被释放放，进进而重重新感感染新新的宿宿主细细胞。。噬菌体体的释释放2.3.2病毒的的溶原原性毒（烈烈）性性噬菌菌体侵入宿宿主细细胞后后，能能引起起宿主主细胞胞裂解解的噬噬菌体体。温和噬噬菌体体侵入宿宿主细细胞后后，其其核酸酸附着着并整整合在在宿主主染色色体上上，和和宿主主的核核酸同同步复复制，，宿主主细胞胞不裂裂解而而继续续生长长宿主DNA噬菌体DNA噬菌体DNA和宿主染色体整合病毒的溶原性反应原噬菌菌体在溶原原细胞胞内的的温和和噬菌菌体核核酸称称为原原噬菌菌体。。原噬菌菌体随随宿主主细胞胞分裂裂传给给子代代细胞胞，子子代也也成为为溶原原细胞胞。溶溶原性性是遗遗传特特性。。原噬菌菌体没没有感感染力力，一一旦脱脱离溶溶原性性细菌菌的染染色体体后即即恢复复复制制能力力，形形成毒毒性噬噬菌体体。溶原性性噬菌菌体的的命名名在敏感感菌株株的名名称后后加括括号，，括号号内写写上λ，如：大大肠杆杆菌溶溶原性性噬菌菌体的的全称称EscherichiacoliK12(λ)株名表示溶溶原性性噬菌菌体2.4病毒的的培养养2.4.1病毒的的培养养特征征1.液体培培养敏感菌菌株接种液体培培养基基培养液液变混混浊噬菌体体接种培养液液变透透明2.固体培培养基基敏感细细菌感染噬噬菌体体形成成空斑斑2.4.2病毒毒的的培培养养基基敏感感细细胞胞具具备备的的条条件件（1）活活的的敏敏感感细细胞胞（2）能能提提供供病病毒毒附附着着的的受受体体（3）敏敏感感细细胞胞内内没没有有破破坏坏特特异异性性病病毒毒的的限限制制性性核核酸酸内内切切酶酶动物物病病毒毒的的培培养养基基植物物病病毒毒的的培培养养基基噬菌菌体体的的培培养养基基2.4.3病毒毒的的培培养养动物物病病毒毒的的培培养养动物物接接种种方方法法鸡胚胚接接种种方方法法组织织培培养养技技术术病毒毒的的滴滴度度指能能产产生生培培养养管管中中的的50％CPE（细胞胞病病理理效效应应）的的最最高高病病毒毒稀稀释释度度（（最少少的的病病毒毒量量），，称称为为TCLD50（组织织培培养养感感染染剂剂量量）若是是敏敏感感动动物物，，则则用用ID50（使使50％敏敏感感动动物物发发生生变变化化的的感感染染剂剂量量））或或LD50（引起起50％敏敏感感动动物物死死亡亡的的致致死死剂剂量量））表表示示病病毒毒的的滴滴度度。。2.5环境境因因素素对对病病毒毒的的影影响响及及在在污污水水处处理理过过程程中中的的去去除除效效果果2.5.1物理理因因素素对对病病毒毒的的影影响响1.温度度宿主主细细胞胞外外的的病病毒毒，，55～65℃℃范围围内内1h可灭灭活活高温温灭灭活活病病毒毒的的机机理理高温温使使病病毒毒的的核核酸酸和和蛋蛋白白质质均均受受损损伤伤，，但但灭灭活活蛋蛋白白质质更更快快；；蛋蛋白白质质变变性性阻阻碍碍了了病病毒毒吸吸附附在在宿宿主主细细胞胞上上，，削削弱弱其其感感染染力力。。注：：低低温温不不会会灭灭活活病病毒毒2.光及及其其他他辐辐射射（1）紫紫外外辐辐射射灭活活部部位位是是病病毒毒的的核核酸酸，，使使核核酸酸中中的的嘧嘧啶啶环环受受到到影影响响。。（2）可可见见光光日光光对对肠肠道道病病毒毒有有灭灭活活作作用用。。（3）离离子子辐辐射射X射线线等等3.干燥燥相对湿度（RH）病毒存活时间7％腺病毒2型8周柯萨奇病毒B32周35％肠病毒20周2.5.2化学学因因素素对对病病毒毒的的影影响响1.破坏坏病病毒毒蛋蛋白白质质的的化化学学物物质质酚、、低低渗渗缓缓冲冲溶溶液液环环境境2.破坏坏核核酸酸的的化化学学物物质质甲醛醛，，亚亚硝硝酸酸，，氨氨3.影响响病病毒毒脂脂类类被被膜膜的的化化学学物物质质醚，，十十二二烷烷基基硫硫酸酸钠钠，，氯氯仿仿等等2.5.3抗菌菌物物质质对对病病毒毒的的影影响响一般般抗抗菌菌物物质质对对病病毒毒无无灭灭活活作作用用2.5.4病毒毒在在污污水水处处理理过过程程的的去去除除效效果果一级级处处理理30％二级级处处理理90～99％三级级处处理理滴滴度度常常用用对对数数值值下下降降4～62.6亚病病毒毒1.类病病毒毒只含含RNA一种成分分、专性性寄生在在活细胞胞内的分分子病原原体2.拟病毒又称类类病毒毒、壳内类病病毒或病毒卫卫星指一类包裹在在真病毒粒中中的有缺陷的的类病毒。一般仅由裸露露的RNA或DNA所组成3.朊病毒（Prion）又称普利昂或或蛋白侵染子子是一类不含核核酸的蛋白质质分子可引起宿主体体内现成的同同类蛋白质分分子发生与其其相似的构象象变化，从而而使宿主致病病。引起的疾病：羊搔痒病，，疯牛病，人人的早老年性性痴呆病，震震颤病等思考题1.病毒的特点2.病毒分类依据据是什么？分分为哪些类病病毒？3.病毒的化学组组成和结构是是什么？对称称体制如何？？4.大肠杆菌T系噬菌体的繁繁殖过程。5.毒性噬菌体与与温和噬菌体体，溶原性细细胞，原噬菌菌体的概念。。6.不同培养方式式中病毒的培培养特征。7.物理化学因素素如何影响病病毒？第三章原核核微生物指一类细胞核核无核膜包裹裹，只存在称称作核区的裸裸露DNA的原始单细胞胞生物原核生物原核微生物细菌门蓝细菌门真细菌、古菌菌、粘细菌、、放线菌衣原体、支原原体、立克次次氏体、螺旋旋体蓝细菌3.1细菌细菌（Bacteria）细菌是一类细细胞细而短（（细胞直径约约0.5μm，长度约0.5～5μm）、结构简单单、细胞壁坚坚韧、以二等等分裂方式繁繁殖和水生性性较强的原核核微生物是给水与废水水处理中最重重要的一类微微生物！3.1.1细菌的个体形形态和大小1.细菌的形态（1）球状（2）杆状（3）螺旋状（4）丝状（仅有有少数）（1）球菌葡萄球菌根据分裂方向向及相互间连连接方式又分分为单球菌、双球球菌、链球菌菌、四联球菌菌、八叠球菌菌、葡萄球菌菌等。是分类的一个个依据。右图自上而下下：双球菌、链球球菌、四联球球菌、八叠球球菌、葡萄球球菌电镜下的球菌菌葡萄球菌球菌的形态（2）杆菌细胞呈杆状或或圆柱形，一一般其粗细（（直径）比较较稳定，而长长度则常因培培养时间、培培养条件不同同而有较大变变化。杆菌的几种形形态球杆菌链杆菌双杆菌电镜下的杆菌菌梭状芽孢杆菌菌乳酸杆菌杆菌的形态（3）螺旋菌霍乱弧菌螺旋菌弧菌（vibrio)：螺旋周数不不足一圈细菌菌螺菌（spirillum)：2～6圈小型、坚硬硬的螺旋状细细菌螺旋体（spirochaeta)：螺旋周数超超6周，体长柔软软（4）丝状菌分布在水生境境，潮湿土壤壤和活性污泥泥中。丝状体体是丝状菌分分类的特征。。水处理中的丝丝状菌细菌的大小以以µm计，如：E.Coli长2µm，宽0.5µm，1500个相当一粒芝芝麻长2.细菌的大小较大细菌，1997年在纳米比亚亚海岸沉积物物中发现的硫硫细菌（Thiomargaritanamibiensis）0.1～0.3mm，肉眼可见。。较小细菌，1998年芬兰学者E.O.Kajander发现引起尿结结石的纳米细细菌（Nanobacteria），直径仅50nm，为E.Coli的1/10，与病毒大小小类似。分裂裂缓慢，三天天才分裂一次次，是目前所所知最小的具具有细胞壁的的细菌。细菌大小的测测量及表示方方法如下图所所示利用显微镜测测微尺，显微微照相后根据据放大倍数进进行测算3.1.2细菌的细胞结结构细菌是单细胞微生物。所有细菌的结结构：细胞壁，原生质体。原生质体包括括：细胞质膜膜，细胞质及及其内含物，，拟核部分细菌的特特殊结构：芽芽孢、鞭毛、、荚膜、粘液液层、菌胶团团、衣鞘及光光合作用片层层细菌细胞构造造模式图在细菌细胞内内，虽然没有有细胞核，仍仍然有核物质质，核物质DNA盘绕成一团，，用染色方法法可以看到，，称拟核。1.细胞壁（cellwall）细胞最外一层层坚韧厚实的的外被，主主要由肽聚糖构成。细胞壁的生理理功能：1）维持外形，，提高机械强强度2）为细胞生长长、分裂、和和鞭毛运动必必需3）阻碍大分子子有害物质进进入细胞4）赋予抗原性性、对抗生素素和噬菌体的的敏感性（1）细胞壁的化化学组成和结结构丹麦医生C.Gram（革兰）于1884年发明的一一种鉴别不同同类型细菌的的染色方法法。根据此染色法法，细菌可分分为革兰氏阳阳性菌和革兰兰氏阴性菌特征G–

G+强度疏松坚韧厚度薄，5～10nm厚，20～80nm肽聚糖层数少，1～3层多，多达50层肽聚糖含量少（10～20％）高（50～90％）磷壁酸－＋脂多糖＋－脂肪含量较高一般无蛋白质含量较高无革兰氏阳性和和阴性细菌细细胞壁构造的的比较革兰氏阳性和和阴性细菌细细胞壁构造的的比较肽聚糖磷壁酸多糖孔蛋白质脂质外膜磷壁酸肽聚糖2.原生质体（1）细胞质膜（（protoplasmicmembrane）细胞质膜及化化学组成：紧贴在细胞壁壁内侧，包围围细胞质的一一层薄膜，柔柔软而富有弹弹性，半渗透透膜。含60％～70％的蛋白质，，含30％～40％的脂类，约约2％的多糖。细胞质膜细胞质膜的蛋蛋白质具运输作用的的整合蛋白（（integralprotein)或内在蛋白（（intrinsicprotein）具酶促作用的的周边蛋白（（peripheralprotein）或膜外蛋白白（extrinsicprotein）脂类是磷脂，，由磷酸、甘甘油、脂肪酸酸和含胆碱组组成细胞质膜的磷磷脂细胞膜的结构构：液态镶嵌模型型（fluidmosaicmodel）1）膜主体脂双双分子层，，亲水基团在在表面，疏水水基团在内部部2）双分子层有有流动性3）蛋白镶嵌或或贯穿或浮在在表面4）不对称性1972年，辛格和尼尼科尔森提出出该模型1）选择运输2）维持渗透压压3）合成细胞壁和糖被重要基基地4）细胞产能场场所5）鞭毛基体着着生点和旋转转供能细胞质膜的生生理功能不同种类细菌菌的膜在其结结构和功能方方面存在很大大差异。这种种差异非常巨巨大且具有特特征性，因此此膜化学可被用用于对细菌进进行鉴定。细胞质（cytoplasm)：除核区外的半半透明、胶状状、颗粒状物物质总称。含含水量80％左右。内含物（inclusionbody）：颗粒状构造，，如：贮藏物物、气泡等。。（2）细胞质及内内含物细胞质主要成分为核核糖体、贮藏藏物、多种酶酶类和中间代代谢物、质粒粒、各种营养养物和大分子子的单体等。。核糖体(1)化学组成：由由核糖核酸（（RNA）和蛋白质两两种化学成分分组成。(2)染色特性：核核糖体易被碱碱性染料染色色，在光镜下下细胞质中核核糖体丰富的的部位嗜碱性性较强。(3)电镜结构：是是近似球形的的致密颗粒，，直径为20nm。(4)功能：合成蛋白质。核糖体结构

模式图贮藏物（reservematerials）不同化学成分分累积成的不不溶沉淀颗粒粒，贮藏营养养物。贮藏物碳源及能源氮源：蓝细菌的藻青素、藻青蛋白磷源（异染粒）：聚磷菌、白喉棒杆菌、结核分枝杆菌糖原：E.Coli、芽孢杆菌、蓝细菌等PHB：固氮菌、产碱菌、肠杆菌硫粒：紫硫细菌、丝硫细菌、贝氏硫杆菌聚－ß－羟丁酸（PHB）类脂性质的碳碳源贮藏物，，不溶于水，，溶于有机溶溶剂，可用尼尼罗兰或苏丹丹黑染色，具具有贮藏能量量、碳源和降降低细胞内渗渗透压等作用用。Bacillusmegaterium（巨大芽孢杆杆菌）在合适适的条件下，，其体内PHB可达细胞干重重的60％左右。PHB是由生物合成成的高聚物，，具有无毒、、可塑和易降降解等特点，，正在大力开开发应用于医医用塑料和快快餐盒等的优优质原料。贮藏物异染粒由多聚偏磷酸酸、核糖核酸酸、蛋白质、、脂类及Mg2+组成，可用甲甲苯胺或甲烯烯蓝染成紫红红色。一般在含磷丰丰富的环境中中形成，具有有贮藏磷元素素和能量以及及降低细胞渗渗透压等作用用。聚磷菌富含异异染颗粒，可可用于废水中中无机磷的处处理。贮藏物硫粒含硫粒的细菌菌能利用H2S做能源，氧化化H2S为硫粒积累在在菌体内。当缺乏营养时时，氧化体内内硫粒为SO42-，从中取得能能量。硫粒具具有强的折光光性，在光学学显微镜下极极易看到。含硫粒的细菌菌，可以处理理含H2S类的污染物。。贮藏物又叫核质体、、原始核、细细菌染色体，，无核膜核仁仁的原始细胞胞核结构。富尔根染色为紫色的形态态不定，环状状ds-DNA，少量蛋白结结合，0.25～3mm长。功能：遗传物质。（3）拟核拟核（nucleoid）3.特殊结构（1）荚膜（capsule）荚膜：某些细细菌在其表面面分泌的一种种粘性物质，，把细胞壁完完全包围封住住。荚膜一般很很厚，有的的细菌荚膜膜很薄，在在200µm以下，称为为微荚膜。。荚膜是分类特征之一。荚膜－－作作为分类鉴鉴定的依据据荚膜（1）荚膜（capsule）荚膜的化学学组成：含含水率90～98％，有的含含多糖、或或多肽，还还有的含脂脂类或脂类类蛋白复合合体。荚膜难染色色，可用负负染色法染染色。荚膜的功能能：A.保护致病菌菌免受宿主主吞噬细胞胞的吞噬，，保护细胞胞免受干燥燥的影响；；B.可作为碳源源和能源或或氮源；C.废水处理中中，细菌荚荚膜有吸附附作用。（2）粘液层（（slimelayer）为粘性多糖糖，疏松的的附着在细细菌细胞壁壁表面。废水生物处处理中，有有吸附作用用，在曝气气池中因曝曝气搅拌和和水的冲击击力容易把把细菌粘液液冲刷入水水中，增加加水中有机机物，可被被其他微生生物利用（3）菌胶团（（zoogloea）有些细菌由由于其遗传传特性决定定，细菌之之间按一定定的排列方方式互相粘粘集在一起起，被一个个公共荚膜膜包围形成成一定形状状的细菌集集团。活性污泥中中常有细菌菌胶团。（3）芽孢（spore）圆形或椭圆圆、厚壁、、含水少、、抗逆强的的休眠体。。无繁殖能力力。耐热、辐射射、化学试试剂，等不不良环境。。如：肉毒梭梭菌100℃5个小时以上上杀死；芽芽孢抗紫外外线一般是是营养细胞胞的一倍。。芽孢是细菌菌的休眠体体，条件适适宜可萌发发；多为杆菌，，是分类鉴鉴定依据之之一；可通过芽孢孢染色在普普通显微镜镜下观察到到。芽孢的形态态1.DNA浓缩，束状状染色质形形成2.细胞膜内陷，不对对称分裂，，小的为前芽孢（forespore）3.前芽孢双层隔膜形成，抗辐辐射增强4.在双层隔膜膜之间填充充芽孢肽聚聚糖，合成成DPA－Ca，形成皮层层，脱水5.芽孢衣合成结束6.皮层合成结结束，芽孢孢成熟7.芽孢囊裂解解芽孢形成－－环境缺乏营营养或有害害物质过多多枯草芽孢杆杆菌芽孢形形成需8h，200个gene参与，系列列化学成分分和生理功功能变化。。（4）鞭毛（flagella）某些细菌体体表长丝状状、波曲的的蛋白附属属物，使细细菌具运动动功能。是分类上重要特征之之一。暗视野显微微镜观察、、鞭毛染色色光学显微微镜观察、、半固体穿穿刺接种、、固体接种种可以判断断是否有鞭鞭毛鞭毛着生方方式（4）鞭毛（flagella）鞭毛大小：：直径0.001～0.02µm，长度在2～50µm；具有鞭毛的的细菌能运运动，不具具鞭毛的细细菌不能运运动。鞭毛的运动动是靠细胞胞质膜上的的ATP酶水解ATP提供能量。。鞭毛（flagellum）结构--阳性与阴性性菌不同细菌鞭毛着着生于细胞胞膜上，但但运动支点点由细胞壁壁提供。鞭毛（flagellum）组成包括：基基体、钩形形鞘、鞭毛毛丝。G＋和G－基体构造有所不不同；G－基体（basalbody）四个环（（ring），，从从外外至至内内：：L环：：连连在在细胞胞壁壁外的的外外膜膜；；P环：：连连在在肽肽聚聚糖糖；；S－M环：：嵌嵌埋埋在在细胞胞膜膜，被被一一对对Mot蛋白白包包围围，，驱驱动动SM旋转转。。SM基部部还还有有一一Fli蛋白白，，起起按按钮钮作作用用，，决决定定正正转转或或逆逆转转。。鞭毛毛运运动动动动力力：质质子子动动势势。。有关关鞭鞭毛毛运运动动的的机机制制曾曾有有过过“旋转转论论”（rotationtheory）和和“挥鞭鞭论论”（bendingtheory）的的争争议议。。1974年，，美美国国学学者者西西佛佛曼曼（（M.Silverman）和和西西蒙蒙（（M.Simon）曾曾设设计计了了一一个个“拴菌菌”试验验(tethered-cellexperiment)，设设法法把把单单毛毛菌菌鞭鞭毛毛的的游游离离端端用用相相应应抗抗体体牢牢牢牢“拴”在载载玻玻片片上上，，然然后后在在光光学学显显微微镜镜下下观观察察细细胞胞的的行行为为。。发现现，，该该菌菌是是在在载载玻玻片片上上不断断打打转转（而非非伸伸缩缩挥挥动动），，从从而而肯定定了了“旋转转论论”是正正确确的的。。鞭毛毛（flagellum）运运动动机机制制思考考1）细细菌菌有有哪哪几几种种形形态态？？举举例例说说明明？？2）细细菌菌的的一一般般结结构构和和特特殊殊结结构构是是什什么么？？各各具具有有哪哪些些生生理理功功能能？？3）革革兰兰氏氏阳阳性性菌菌和和革革兰兰氏氏阴阴性性菌菌的的细细胞胞壁壁结结构构有有什什么么异异同同？？各各有有哪哪些些化化学学组组成成？？4）细菌的的鉴定依依据有哪哪些？试试总结说说明。……个体体积积的增大大——单个细菌菌生长数目的增增多——群体生长长1生长3.1.3细菌的生生长繁殖殖2繁殖主要为裂裂殖，是是无性繁繁殖，一一个母细细胞分裂裂成两个个子细胞胞细菌分裂裂过程：①核复制后后分裂②形成横隔隔③子细胞分分离3.细菌的培培养特征征（1）固体培培养基上上的培养养特征菌落特征征：细菌菌在固体体培养基基上的培培养特征征。菌落：由由一个细菌菌繁殖起来来的，由由无数细细菌组成成具有一一定形态态特征的的细菌集集团。可用稀释释平板法法和平板板划线法法接种形形成菌落落。不同种的的细菌菌菌落特征征菌落的的特征征是分类类鉴定定的依依据。。可以从从三方方面看看菌落落的特特征：：（1）菌落落的表表面特特征（2）菌落落的边边缘特特征（3）纵剖剖面的的边缘缘特征征凝胶状状、表表面较较光滑滑、湿湿润、、与培培养基基结合合不紧紧密，，易挑挑取，，正反反颜色色一致致。细菌菌菌落一一般特特点光滑型型菌落落肺炎克克雷伯伯氏菌菌在DHL培养基基上菌菌落形形态粘膜肺肺炎球球菌在在血琼琼脂平平板上上菌落落枯草芽芽孢杆杆菌菌菌落形形态－－粗糙糙型菌菌落菌苔（1）定定义纯种菌菌体在固体培养基基上生生长繁繁殖时时形成成的肉眼可可见的群体体。菌菌苔是是由许多菌菌体繁殖形形成。。同一菌菌体的的菌苔苔特征征和菌菌落特特征是是相同同的，，若有有异样样，则则菌体体受污污染或或变异异，应应分离离纯化化。菌苔与与菌落落有什什么不不同？？2.明胶培培养基基中的的培养养特征征用穿刺刺接种种法将将细菌菌接种种在明明胶培培养基基中培培养，，能产产生明明胶水水解酶酶水解解明胶胶，不不同的的细菌菌将明明胶水水解成成不同同形态态的溶溶菌区区，依依据这这些不不同形形态，，可将将细菌菌进行行分类类。3.半固体体培养养基中中的培培养特特征穿刺接接种，，根据据细菌菌的生生长状状态判判断细细菌的的呼吸吸类型型和鞭鞭毛有有无，，能否否运动动。呼吸类类型与与培养养特征征4.液体培培养基基中的的培养养特征征细菌在在液体体培养养基中中的培培养特特征是是分类类依据据之一一。因细胞胞特征征、比比重、、运动动能力力和对对氧气气等关关系的的不同同，而而形成成不同同的群群体形形态，，多数数表现现混浊浊，部部分表表现沉沉淀，，好氧氧细菌菌则在在液面面大量量生长长，形形成菌菌膜或或环状状等1.细菌表表面电电荷和和等电电点定义：：等电点点：氨基酸酸所带带的正正电荷荷和负负电荷荷相等等时的的pH值，称称为该该氨基基酸的的等电电点。。3.1.4细菌的的物理理化学学性质质细菌的的等电电点在在pH为2～5；革兰氏氏阳性性菌的的等电电点在在pH为2～3；革兰氏氏阴性性菌的的等电电点在在pH为4～5：pH为3～4之间的的为革革兰氏氏染色色不稳稳定性性菌；；一般培培养中中，细细菌所所处的的pH值都高高于细细菌的的等电电点，，表面面带负负电荷荷。1.细菌表表面电电荷和和等电电点2.细菌的的染色色原理理及染染色方方法细菌细细胞微微小透透明，，染色色后易易于观观察。。细菌在在通常常培养养情况况下总总是带带负电电荷，，故用用带正正电的的碱性性染料料染色色A简单染染色：常用来来观察察细菌菌的形态、、大小小和排排列方方式。用一种染染液染色菌菌体。。一般般菌体被被染上上染料料的颜颜色。。B复合染染色法法：两种染染料染色，，以区区别细细菌的的革兰兰氏染染色反反应或或抗酸酸性反反应，，或将将菌体体和某某一结结构染染成不不同颜颜色。。常用的的染色色法有有：复合染染色之之革兰兰氏染染色1884年丹麦麦细菌菌学家家创造造了革革兰氏氏染色色法。。将一大大类细细菌染染上色色，而而另一一类染染不上上色，，以便便将两两大类类细菌菌分开开，作作为分分类鉴鉴定的的重要要依据据。也称为为鉴别别染色色法。。1234阳性菌阴性菌革兰氏氏染色色机制制：（1）与等等电点点有关关：革兰氏氏阳性性菌pH2～3，阴性性菌pH4～5，加I-－KI媒染，，等电电点降降低，，阳性性菌降降低的的更低低，与与结晶晶紫结结合得得更牢牢固；；阴性性菌结结合力力弱，，易被被乙醇醇脱色色。（2）与细细胞壁壁有关关：革兰氏氏阴性性菌细细胞壁壁薄、、脂类类物质质高，，易被被乙醇醇溶解解增加加细胞胞通透透性；；革兰兰氏阳阳性菌菌细胞胞壁厚厚、肽肽聚糖糖含量量高、、脂类类物质质含量量低，，肽聚聚糖被被乙醇醇脱水水使降降低细细胞通通透性性；因此复复染后后表现现不同同的染染色效效果。。3.细菌悬悬液的的稳定定性两种状状态：：稳定定S型，不不稳定定R型。S型菌均均匀分分布于于培养养基中中，不不发生生凝聚聚，只只在电电解质质浓度度高时时才发发生凝凝聚；；R型很容易发发生凝聚而而沉淀在瓶瓶底。菌悬液稳定定性与水处处理污水、废水水生物处理理中的二沉沉池，沉淀淀效果与细细菌悬液的的稳定性密密切相关；；可采取投加加强电解质质等方式改改善活性污污泥的沉淀淀效果3.2古菌古菌是最古古老的生命命体，如果果将地球约约４６亿年年的年龄比比作一年，，那么古菌菌早在３月月２０日就就出现了，，而人类诞诞生不过是是１２月３３１日的事事。它们多生长长于极端环环境，如热热泉、高压压的海底火火山口、盐盐湖等。古生菌在进进化谱系上上与真细菌菌及真核生生物相互并并列，且与与后者关系系更近，而而其细胞构构造却与真真细菌较为为接近，同同属于原核核生物。3.2.1古菌的特点点1.形态：薄，，扁平；2.细胞结构：：多含脂蛋蛋白，不含含二氨基庚庚二酸和胞胞壁酸；3.代谢：多样样性，代谢谢中有特殊殊的辅酶；；4.呼吸类型：：多数厌氧氧5.繁殖：繁殖殖速度慢，，进化速度度慢6.生活习性：：极端环境境生活。3.2.2古菌的分类类按生活习性性和生理特特征分类三类：产甲甲烷菌，嗜嗜热嗜酸菌菌，极端嗜嗜盐菌《伯杰氏系统统细菌学手手册》（第三卷）），将古菌菌分为五大大群。（一）产甲甲烷菌细胞结构包括：细胞胞封套（细细胞壁、表表面层、鞘鞘和荚膜））、细胞膜膜、细胞质质和核质（一）产甲甲烷菌2.培养方法专性厌氧，，需要在特特殊环境下下操作；目前最好的的是厌氧手手套箱厌氧培养箱箱可进行分装装厌氧培养养基，倒制制平板，离离心厌氧微微生物收集集菌体，对对氧敏感的的酶的分离离纯化等（二）嗜热热嗜酸菌包括：古生生硫酸还原原菌和极端端嗜热古菌菌特点：专性性嗜热、好好氧、兼性性厌氧、严严格厌氧，，革兰氏阳阳性、杆状状、丝状或或球状。最适生长温温度在70～105℃嗜酸性和嗜嗜中性，自自养或异氧氧生长。多数是硫代代谢菌（三）极端端嗜盐古菌菌生活环境高盐环境，，如：晒盐盐场，天然然盐湖，高高盐腌渍食食物等；通常需盐下下限为1.5mol/L的NaCl，多数需要要NaCl为2～4mol/L（三）极端端嗜盐古菌菌特点：细胞呈链状状、杆状或或球状；靠钠、氯和和镁离子维维持细胞结结构和硬度度；革兰氏阴性性或阳性，，好氧或兼兼性厌氧，，化能有机机营养型；；生长温度可可高达55℃。3.3放线菌在固体培养养基上呈辐辐射状生长长；多数为为腐生菌，，少数为寄寄生菌；在自然界物物质循环中中起积极作作用。放线菌与人人类的关系系极为密切切，至今从从微生物中中发现了几几千种抗生生素，其中中2/3是由放线菌菌产生的。。有些放线线菌还用于于生产维生生素和酶制制剂、处理理污水等。。1、形态：呈呈菌丝状，，是由单细胞延生生分枝而成。2、结构：根据菌丝作作用分为：：营养菌丝→气生菌丝→孢子菌丝。链霉菌属是是放线菌中中种类最多多、分布最最广、形态态特征最典典型的类群群。（一）形态态结构（1）营养菌丝丝（基内菌菌丝）：生生长在营养养基内，直直径在0.2-0.8µm；有的产生生色素（菌菌落背面呈呈现不同颜颜色），主主要的生理理功能是吸吸收养分。。（2）气生菌丝丝：比营养养菌丝粗，，直径约1-1.4µm，有的产生生色素。（3）孢子菌丝丝：孢子丝丝产生孢子子，可随风风传播，萌萌发成基内内菌丝；其其形状有螺螺旋形、枝枝形。放线菌的形形态模式图图孢子丝着着生方式式可作为为鉴别的的依据放线菌孢孢子丝的的类型1、多为需需O2型（抗生生素生长长需要氧氧）2、生长温温度分：：中温型型（23-37℃）、高温温型（50-65℃）3、主要通通过形成成无性孢子子的方式进进行繁殖殖，也可可利用菌丝片断断进行繁殖殖。（二）一一般特性性：（三）菌菌落形态态固体培养养基中，，放线菌菌菌丝相相互交错错缠绕形形成质地地致密的的小菌落落，干燥燥、不透透明、难难以挑取取；当大量孢孢子覆盖盖于菌落落表面时时，就形形成表面面为粉末末状或颗颗粒状的的典型放放线菌菌菌落；由于基内内菌丝和和孢子常常有颜色色，使得得菌落的的正反面面呈现出出不同的的色泽。。放线菌的的菌落形形态3.4蓝细菌蓝细菌是是古老的的生物，，能产生生氧气，，使地球球由无氧氧环境转转为有氧氧环境；；分布广泛泛，淡水水、海水水、潮湿湿土壤等等均有生生长，耐耐高温和和干燥；；在污水处处理、水水体自净净中起积积极作用用，也是是水体富富营养化化的指示示生物1、个体形形态差异异大：球球形、杆杆状；多多形态；；有单细细胞，也也有丝状状体形态态，直径径约为1-3µm。2、吸收二二氧化碳碳、无机机盐和水水合成有有机物供供自身营营养，放放出氧气气。3、特殊结结构：具具光合器器、气泡泡、异形形胞。4、呈蓝、、绿、红红等颜色色，蓝细细菌的颜颜色随光光照条件件改变而而改变特征3.4其他原核核微生物物比细菌小小（0.2-0.5µm），多不不能通过过细菌过过滤器；；细胞壁壁与细菌菌相似，，G-，不运动动，形态态随发育育阶段不不同而不不同。可可通过寄寄主传播播疾病。。寄生原因因：1、酶系统不不完整，故要借借助寄主主酶系统统来完成成自身活活动；2、细胞膜膜疏松，，细胞质易易泄露而失去活活力，故故只有生生活在另另一个细细胞中，，利用寄寄主细胞胞的细胞胞质的营营养物质质；3、抗性差。100℃℃死亡。（一）立立克次氏氏体：有细胞壁壁，细胞胞壁与细细菌相似似，大小小比立克克次氏体体小（0.2-0.3um）G-；能通过过细菌过过滤器。。寄生原因因：1、产能系统统不完整整，必须依依靠寄主主细胞获获得能量量。2、抗性差。60℃死亡。对对四环素素、红霉霉素、氯氯霉素等等敏感。。（二）衣衣原体最小的可可以独立立生活的细胞生生物（0.2-0.25µm），无细细胞壁，，形态多多样化（（球、杆杆、环、、丝）；；对青霉素素、溶菌菌酶不敏敏感，对对干扰素素也不敏敏感；要求的营营养环境境高，常常需血清清，生长长缓慢，，菌落小小。（三）、、支原体体介于细菌菌和原生生动物之之间的单单细胞微微生物。。菌体柔软软细长，，呈螺旋旋状，无无鞭毛，，有细胞胞壁，但但无细菌菌坚韧，，一段有有一根轴轴索（轴轴丝状）），靠其其运动。。分密螺旋旋和疏螺螺旋。如如：梅毒毒螺旋体体，钩端端螺旋体体。分别别引起梅梅毒和钩钩端螺旋旋体病。。（四）、、螺旋体体一假单单胞菌属属（Pseudomonas）水中极极常见二动胶胶菌属（（Zoogloea）聚集成成絮毛状状菌胶团团三产碱碱杆菌属属（Alcaligenes）反硝化化四黄杆杆菌属（（Flavobacterium）分解蛋白质质五芽孢杆菌菌属（Bacillus）起重要作用用六埃希氏菌菌属（Escherichia）E.coli重要的粪便菌菌七甲烷杆菌菌属（Methanobacterium）厌氧生物处处理八甲烷八叠叠球菌属（Methanosarcina）厌氧生物处处理水处理涉及的的细菌种类思考1）在pH为6、7和7.5的溶液中，细菌各带什么么电荷？在pH为1.5的溶液中，细菌带什什么电荷？为为什么？2）革兰氏染色色的机制和步步骤是什么？？3）细菌菌落的的概念；细菌菌有哪些培养养特征？4）古菌包括哪哪几种？生活活习性各是什什么？5）用什么培养养技术判断细细菌的呼吸类类型和能否运运动？如何判判断？第四章真核核微生物回顾生物细胞生物非细胞生物：

、亚病毒原核生物：

、

、

、螺旋体、立克次氏体等。原核微生物原核微生物细细胞无细胞核，只有或；病毒属于类生物。（？）（？）（？）（？）（？）（？）真核生物是一大类细胞胞核具有核膜，能进行有丝分裂，细胞质中存存在线粒体或或同时存在叶叶绿体等多种细胞器的生物。真菌、显微藻藻类和原生动动物等属于真真核生物类的的微生物，称称为真核微生物真核微生物概概述比较：原核微微生物和真核核微生物原核微生物细细胞无细胞核，只有原始核核或拟核；真核微生物细细胞的主要特特征是有细胞核和细细胞器及复杂杂的内膜系统。原核生物细胞胞无核膜，有一个明显的核区，核区集中了主要遗传传物质，由一条与类组蛋白相相联系的双链DNA构成的染色体体组成。真核生物细胞胞则是由一条或一条以上的双链DNA与组蛋白等结合合成的染色体体，并由核膜包围。核、核膜、染染色体原核细胞没有有独立的内膜膜系统，与