水处理微生物学课件

水處理微生物學

1.緒論1.1微生物概論一、什麼是微生物一切肉眼看不見或看不清的微小生物的總稱。是一些個體微小、構造簡單的低等生物。微生物的菌落細菌的顯微圖樣微生物小µm級：光學顯微鏡下可見（細胞）Nm級：電子顯微鏡下可見（細胞器、病毒）簡單細胞簡單多細胞非細胞（即“分子生物”，如病毒）原核類：細菌，放線菌、藍細菌，支原體、立克次氏體，衣原體等低(進化地位低)真核類：真菌，原生動物，顯微藻類非細胞：病毒，亞病毒（朊病毒、類病毒、擬病毒）二、人類對微生物的認識史（1）一個難以認識的微生物世界

愛滋病，12～13年的潛伏期，人類免疫缺陷病毒（HIV）引起；

愛滋病病毒模擬圖發黴的玉米、花生等胚附近，生長能產生劇毒真菌毒素的黃麯黴。花生上的黃麯黴黃麴黴菌落（2）微生物學發展史史前期：約8000年前～1676，制曲、釀酒等初創期：1676～1861，形態描述階段，列文虎克自製顯微鏡奠基期：1861～1897，生理水準研究，巴斯德，科赫發展期：1897～1953，生化水準研究，E.BÜchner成熟期：1953～至今，分子生物學水準研究，J.Watson和F.Crick三、微生物的分類和命名三個概念1.分類（classification）：

解決從個別到一般或從具體到抽象的問題。2.鑒定（identification）：與分類的概念相反。3.命名（nomenclature）：

為新發現的微生物確定一個新學名。（1）通用的分類單元界（Kingdom）門（Phylum）綱（Class）

目（Order）科（Family）

屬（Genus）

種（Species）大腸埃希氏菌在分類學中的地位例：細菌界（Bacteria）朊細菌門（Protobacteria）發酵細菌綱（Zymobacteria）腸桿菌目（Enterobacteriales）埃希氏菌屬（Escherichia）大腸埃希氏菌（E.coli）《系統手冊》2000年界是最大的分類單位，往下依次遞小在越是大的分類單位中，生物彼此的共同特徵越少，親緣關係越遠；在越是小的分類單位中，共同特徵越多，親緣關係越近。微生物的常用分類系統細菌：伯傑氏鑒定細菌學手冊（第八、第九版）、細菌系統學手冊（第一版）放線菌：中國科學院微生物研究所編著的放線菌目分科、分屬檢索表真菌：Smith、Alexopoulos、Ainsworth的分類系統補充兩個知識點1.種：微生物的種是一個基本分類單元，它是一大群表形特徵高度相似、親緣關係及其接近、與同屬那的其他物種有著明顯的差異的一大群菌株的總稱。

新種：指權威性的分類、鑒定手冊中從未記載過得一種新分離並鑒定過的微生物。2.界兩界系統：動物界和植物界三界：菌物界、動物界和植物界四界：原始生物界、菌界、植物界、動物界（由Copeland提出）五界：Whittaker提出生物五界分類系統，後被Margulis修改為：原核生物界，原生生物界，真菌界，動物界和植物界我國王大耜教授對生物分類提出六界：

病毒界、原核生物界、真核原生生物界、真菌界、動物界和植物界分類依據：形態學特徵、表型特徵、生理特徵、生態特徵、血清反應、噬菌體反應等DNA中G+C%，DNA雜交，DNA-rRNA雜交，16SrRNA堿基序列分析等（2）水處理中常見的微生物微生物病毒界：病毒，亞病毒原核生物界藍藻門細菌門真細菌放線菌古菌立克次氏體、衣原體、支原體真菌界酵母菌黴菌動物界微型後生動物微型原生動物（3）微生物命名通常以學名命名：常採用二名法即：一個屬名+一個種名（均為拉丁字）注意：屬名和種名都要用斜體表示屬名在前，第一個字母大寫種名在後，第一個字母小寫例子：1.大腸埃希氏桿菌：Escherichiacoli

分類學文獻中，上述兩部分還應加寫3項內容，即首次定名人，現定名人和現名的定名年分如：Escherichiacoli（Migula）

CastellanietChalmers1919大腸桿菌2.枯草芽孢桿菌（枯草桿菌）Bacillussubtilis

（Ehrenberg）Cohn18723.浮游球衣菌SpgaerotilusnatansKiitzing4.甲烷桿菌屬Methanobacterium枯草芽孢桿菌菌落若該菌鑒定到屬，沒有鑒定到種，則只有屬名，如：芽孢桿菌屬的名稱是Bacillus芽胞桿菌的幾種形態有關命名的其他知識1.屬名2.種名加詞四、微生物的特點1.體積小，面積大比面值：某一物體單位體積所占的表面積，物體的體積越小，其比表面積越大如：1cm3豌豆，總表面積6cm2，

1cm3球菌，總表面積6m22.吸收多，轉化快如：Escherichacoli在1h內可分解其自重1000～10000倍的乳糖；Candidautilis（產朊假絲酵母）合成蛋白質的能力比大豆強100倍，比牛強10萬倍。3.生長旺，繁殖快例：E.coli合適條件下，細胞分裂一次僅需12.5～20min，每晝夜可分裂72次，這時產生4722366500萬億個後代，總重約可達4722噸。4.適應強，易變異適應極端環境如高溫、高酸、高輻射等；變異頻率低，但短時間能產生大量變異的後代。5.分佈廣，種類多物種多樣性生理代謝類型的多樣性代謝產物的多樣性遺傳基因的多樣性生態類型的多樣性1.2環境工程微生物學的研究對象和任務一、研究對象1.微生物學及環境微生物學的基礎知識、理論、原理等；2.多樣性的微生物資源3.有益微生物4.可用於污染治理的新微生物物種的發現、創造5.病原微生物及其他不利環境的微生物二、研究任務1.充分利用有益資源，防止有害活動2.微生物對廢物的處理、淨化環境……………思考1.微生物是如何分類的？2.生物的分界有幾種分法，是如何劃分的？4.微生物是如何命名的？5.微生物有哪些特點？6.寫出大腸埃希氏桿菌和枯草芽孢桿菌的拉丁文全稱。第二章病毒和亞病毒擬病毒：只含有不具獨立侵染性的RNA或DNA組分非細胞生物真病毒：至少含有核酸和蛋白質兩種組分亞病毒類病毒：只含獨立侵染性的RNA組分朊病毒：只含單一蛋白質組分2.1病毒的特徵與分類1892年，俄羅斯學者

伊萬諾夫斯基

首次發現了煙草花葉病的感病因子可通過細菌濾器

1935年，美國生物化學家

斯坦萊

從煙草花葉病葉中提取出了病毒結晶病毒：

沒有細胞結構

專性寄生在活的敏感細胞內

0.2µm以下電鏡下的病毒2.1.1病毒的特點形體極其微小沒有細胞構造每種病毒只含一種核酸專性寄生以核酸和蛋白質的裝配實現大量繁殖離體條件，為無生命的生物大分子，長期保持侵染活力對抗生素不敏感，對干擾素敏感有的病毒核酸可整合到宿主基因組，誘發潛伏性感染2.1.2病毒的分類按專性宿主分類：1.動物病毒寄生在人體和動物體內，引起疾病愛滋病病毒非典冠狀病毒肝炎病毒引起的疾病有：流感、愛滋病、麻疹、腮腺炎、甲肝、乙肝等2.植物病毒

寄生在植物體內，引起疾病如煙草花葉病、番茄叢矮病、馬鈴薯退化病、水稻萎縮病和小麥黑穗病等煙草花葉病毒3.細菌病毒－噬菌體

1917年D.Herelle在人的糞便中發現；環境毒理學中將其作為模式病毒；可評價水與廢水的處理效率；殺菌。噬菌體3.放線菌病毒4.藻類病毒5.真菌病毒DNA病毒細小病毒組的成員一般是ssDNA

其餘病毒都是dsDNARNA病毒呼腸孤病毒組的成員是dsRNA

其餘的病毒都是ssRNA注：動物病毒以線狀的為dsDNA和ssRNA多，植物病毒以ssRNA為多，噬菌體以線狀的為dsRNA多按核酸分類2.2病毒的形態和結構1.病毒的大小

多數能通過細菌篩檢程式，直徑多數在100nm（20～200nm）上下；

最大的病毒：牛痘苗病毒，直徑200nm

最小的病毒：口蹄疫病毒，直徑22nm2.病毒的形態

動物病毒的形態有：球形、卵圓形、磚形等植物病毒的形態有：杆狀、絲狀和球狀噬菌體的形態有：蝌蚪狀和絲狀粘病毒痘病毒皰疹病毒噬菌體病毒的形態和相對大小病毒的群體形態（小知識）

大量聚集並使宿主細胞發生病變時，就形成了具有一定形態、構造並能用光學顯微鏡觀察和識別的特殊“群體”。如：動植物細胞中的病毒包涵體植物病毒在植物葉片上的枯斑這類“群體形態”有助於病毒的分離、純化、鑒別和計數等3.病毒的化學組成和結構（1）化學組成

蛋白質和核酸個體大的病毒除含蛋白質和核酸，還含脂類和多糖病毒粒子的結構圖(2)結構病毒粒子：成熟的或結構完整的、具有感染力的病毒體病毒粒子有兩種：

不具被膜的裸露病毒粒子在核衣殼外面有被膜包圍所構成的病毒粒子病毒粒的對稱體制

病毒粒的對稱體制只有兩種，即螺旋對稱和二十面對稱；另外一些結構複雜的病毒，實質上是上述兩種對稱結合的結果，也稱為複合對稱。

二十面對稱代表病毒為腺病毒（Adenovirus）二十面體腺病毒模式圖B.螺旋對稱型代表病毒為煙草花葉病毒（TMV）該病毒核酸外由蛋白質衣殼包裹和保護，結構十分穩定，室溫下保存50年不喪失侵染力TMV模式圖C.複合對稱型二十面體對稱螺旋對稱代表病毒為T偶數噬菌體，有3種，即T2、T4和T6T系噬菌體模式圖2.3

病毒的繁殖2.3.1病毒的繁殖動物病毒、植物病毒和噬菌體的繁殖過程基本相似，此處以大腸桿菌T系噬菌體為例介紹繁殖過程有如下四步：吸附，侵入，複製，聚集與釋放1.吸附

T系噬菌體以尾部末端吸附到敏感細胞表面的某一特定的化學成分；噬菌體與大腸桿菌相對大小吸附侵入

2.侵入

尾部酶水解細胞壁的肽聚糖形成孔，尾鞘消耗ATP獲得能量而收縮將尾髓壓入大腸桿菌細胞，尾髓將頭部的DNA注入宿主細胞3.複製與聚集裝配噬菌體的裝配4.噬菌體的釋放

噬菌體粒子成熟後，其水解酶水解宿主細胞壁而使宿主細胞裂解，噬菌體粒子被釋放，進而重新感染新的宿主細胞。噬菌體的釋放2.3.2病毒的溶原性毒（烈）性噬菌體

侵入宿主細胞後，能引起宿主細胞裂解的噬菌體。

溫和噬菌體

侵入宿主細胞後，其核酸附著並整合在宿主染色體上，和宿主的核酸同步複製，宿主細胞不裂解而繼續生長宿主DNA噬菌體DNA噬菌體DNA和宿主染色體整合病毒的溶原性反應原噬菌體

在溶原細胞內的溫和噬菌體核酸稱為原噬菌體。原噬菌體隨宿主細胞分裂傳給子代細胞，子代也成為溶原細胞。溶原性是遺傳特性。原噬菌體沒有感染力，一旦脫離溶原性細菌的染色體後即恢復複製能力，形成毒性噬菌體。

溶原性噬菌體的命名

在敏感菌株的名稱後加括弧，括弧內寫上λ，如：大腸桿菌溶原性噬菌體的全稱

EscherichiacoliK12(λ)株名表示溶原性噬菌體2.4病毒的培養2.4.1病毒的培養特徵1.液體培養

敏感菌株接種液體培養基培養液變混濁噬菌體接種培養液變透明2.固體培養基

敏感細菌感染噬菌體形成空斑2.4.2病毒的培養基敏感細胞具備的條件（1）活的敏感細胞（2）能提供病毒附著的受體（3）敏感細胞內沒有破壞特異性病毒的限制性核酸內切酶動物病毒的培養基植物病毒的培養基噬菌體的培養基2.4.3病毒的培養動物病毒的培養動物接種方法雞胚接種方法組織培養技術病毒的滴度

指能產生培養管中的50％CPE（細胞病理效應）的最高病毒稀釋度（最少的病毒量），稱為TCLD50（組織培養感染劑量）若是敏感動物，則用ID50（使50％敏感動物發生變化的感染劑量）或LD50（引起50％敏感動物死亡的致死劑量）表示病毒的滴度。2.5環境因素對病毒的影響及在污水處理過程中的去除效果2.5.1物理因素對病毒的影響1.溫度宿主細胞外的病毒，55～65℃範圍內1h可滅活高溫滅活病毒的機理高溫使病毒的核酸和蛋白質均受損傷，但滅活蛋白質更快；蛋白質變性阻礙了病毒吸附在宿主細胞上，削弱其感染力。注：低溫不會滅活病毒2.光及其他輻射（1）紫外輻射

滅活部位是病毒的核酸，使核酸中的嘧啶環受到影響。（2）可見光

日光對腸道病毒有滅活作用。（3）離子輻射

X射線等3.乾燥

相對濕度（RH）病毒存活時間7％腺病毒2型8周柯薩奇病毒B32周35％腸病毒20周2.5.2化學因素對病毒的影響1.破壞病毒蛋白質的化學物質

酚、低滲緩衝溶液環境2.破壞核酸的化學物質

甲醛，亞硝酸，氨3.影響病毒脂類被膜的化學物質

醚，十二烷基硫酸鈉，氯仿等2.5.3抗菌物質對病毒的影響一般抗菌物質對病毒無滅活作用2.5.4病毒在污水處理過程的去除效果一級處理30％二級處理90～99％三級處理滴度常用對數值下降4～62.6亞病毒1.類病毒

只含RNA一種成分、專性寄生在活細胞內的分子病原體2.擬病毒

又稱類類病毒、殼內類病毒或病毒衛星指一類包裹在真病毒粒中的有缺陷的類病毒。一般僅由裸露的RNA或DNA所組成3.朊病毒（Prion）

又稱普利昂或蛋白侵染子是一類不含核酸的蛋白質分子可引起宿主體內現成的同類蛋白質分子發生與其相似的構象變化，從而使宿主致病。

引起的疾病：羊搔癢病，瘋牛病，人的早老年性癡呆病，震顫病等思考題1.病毒的特點2.病毒分類依據是什麼？分為哪些類病毒？3.病毒的化學組成和結構是什麼？對稱體制如何？4.大腸桿菌T系噬菌體的繁殖過程。5.毒性噬菌體與溫和噬菌體，溶原性細胞，原噬菌體的概念。6.不同培養方式中病毒的培養特徵。7.物理化學因素如何影響病毒？第三章原核微生物指一類細胞核無核膜包裹，只存在稱作核區的裸露DNA的原始單細胞生物原核生物原核微生物細菌門藍細菌門真細菌、古菌、粘細菌、放線菌衣原體、支原體、立克次氏體、螺旋體藍細菌3.1細菌細菌（Bacteria）細菌是一類細胞細而短（細胞直徑約0.5μm，長度約0.5～5μm）、結構簡單、細胞壁堅韌、以二等分裂方式繁殖和水生性較強的原核微生物

是給水與廢水處理中最重要的一類微生物！3.1.1細菌的個體形態和大小1.細菌的形態（1）球狀（2）杆狀（3）螺旋狀（4）絲狀（僅有少數）（1）球菌葡萄球菌根據分裂方向及相互間連接方式又分為單球菌、雙球菌、鏈球菌、四聯球菌、八疊球菌、葡萄球菌等。是分類的一個依據。右圖自上而下：雙球菌、鏈球菌、四聯球菌、八疊球菌、葡萄球菌電鏡下的球菌葡萄球菌球菌的形態（2）桿菌細胞呈杆狀或圓柱形，一般其粗細（直徑）比較穩定，而長度則常因培養時間、培養條件不同而有較大變化。

桿菌的幾種形態球桿菌鏈桿菌雙桿菌電鏡下的桿菌梭狀芽孢桿菌乳酸桿菌桿菌的形態（3）螺旋菌霍亂弧菌螺旋菌弧菌（vibrio)：螺旋周數不足一圈細菌螺菌（spirillum)：2～6圈小型、堅硬的螺旋狀細菌螺旋體（spirochaeta)：螺旋周數超6周，體長柔軟（4）絲狀菌

分佈在水生境，潮濕土壤和活性污泥中。絲狀體是絲狀菌分類的特徵。水處理中的絲狀菌細菌的大小以µm計，如：E.Coli長2µm，寬0.5µm

，1500個相當一粒芝麻長2.細菌的大小較大細菌，1997年在納米比亞海岸沉積物中發現的硫細菌（Thiomargaritanamibiensis）0.1～0.3mm，肉眼可見。較小細菌，1998年芬蘭學者E.O.Kajander發現引起尿結石的納米細菌（Nanobacteria），直徑僅50nm，為E.Coli的1/10，與病毒大小類似。分裂緩慢，三天才分裂一次，是目前所知最小的具有細胞壁的細菌。細菌大小的測量及表示方法如下圖所示利用顯微鏡測微尺，顯微照相後根據放大倍數進行測算

3.1.2細菌的細胞結構細菌是單細胞微生物。所有細菌的結構：細胞壁，原生質體。原生質體包括：細胞質膜，細胞質及其內含物，擬核部分細菌的特殊結構：芽孢、鞭毛、莢膜、粘液層、菌膠團、衣鞘及光合作用片層細菌細胞構造模式圖在細菌細胞內，雖然沒有細胞核，仍然有核物質，核物質DNA盤繞成一團，用染色方法可以看到，稱擬核。1.細胞壁（cellwall）

細胞最外一層堅韌厚實的外被，主要由肽聚糖構成。細胞壁的生理功能：

1）維持外形，提高機械強度2）為細胞生長、分裂、和鞭毛運動必需3）阻礙大分子有害物質進入細胞4）賦予抗原性、對抗生素和噬菌體的敏感性

（1）細胞壁的化學組成和結構丹麥醫生C.Gram（革蘭）於1884年發明的一種鑒別不同類型細菌的染色方法。根據此染色法，細菌可分為革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌特徵G–

G+強度疏鬆堅韌厚度薄，5～10nm厚，20～80nm肽聚糖層數少，1～3層多，多達50層肽聚糖含量少（10～20％）高（50～90％）磷壁酸－＋脂多糖＋－脂肪含量較高一般無蛋白質含量較高無

革蘭氏陽性和陰性細菌細胞壁構造的比較

革蘭氏陽性和陰性細菌細胞壁構造的比較肽聚糖磷壁酸多糖孔蛋白質脂質外膜磷壁酸肽聚糖2.原生質體（1）細胞質膜（protoplasmicmembrane）細胞質膜及化學組成：

緊貼在細胞壁內側，包圍細胞質的一層薄膜，柔軟而富有彈性，半滲透膜。含60％～70％的蛋白質，含30％～40％的脂類，約2％的多糖。

細胞質膜細胞質膜的蛋白質具運輸作用的整合蛋白（integralprotein)或內在蛋白（intrinsicprotein）具酶促作用的周邊蛋白（peripheralprotein）或膜外蛋白（

extrinsicprotein）脂類是磷脂，由磷酸、甘油、脂肪酸和含膽鹼組成細胞質膜的磷脂細胞膜的結構：液態鑲嵌模型（fluidmosaicmodel）1）膜主體脂雙分子層，親水基團在表面，疏水基團在內部2）雙分子層有流動性3）蛋白鑲嵌或貫穿或浮在表面4）不對稱性1972年，辛格和尼科爾森提出該模型1）選擇運輸2）維持滲透壓3）合成細胞壁和糖被重要基地4）細胞產能場所5）鞭毛基體著生點和旋轉供能細胞質膜的生理功能

不同種類細菌的膜在其結構和功能方面存在很大差異。這種差異非常巨大且具有特徵性，因此膜化學可被用於對細菌進行鑒定。

細胞質（cytoplasm)：除核區外的半透明、膠狀、顆粒狀物質總稱。含水量80％左右。內含物（inclusionbody）：顆粒狀構造，如：貯藏物、氣泡等。（2）細胞質及內含物細胞質主要成分為核糖體、貯藏物、多種酶類和中間代謝物、質粒、各種營養物和大分子的單體等。核糖體

(1)化學組成：由核糖核酸（RNA）和蛋白質兩種化學成分組成。

(2)染色特性：核糖體易被鹼性染料染色，在光鏡下細胞質中核糖體豐富的部位嗜鹼性較強。

(3)電鏡結構：是近似球形的緻密顆粒，直徑為20nm。

(4)功能：合成蛋白質。核糖體結構

模式圖

貯藏物（reservematerials）不同化學成分累積成的不溶沉澱顆粒，貯藏營養物。貯藏物碳源及能源氮源：藍細菌的藻青素、藻青蛋白磷源（異染粒）：聚磷菌、白喉棒桿菌、結核分枝桿菌糖原：E.Coli、芽孢桿菌、藍細菌等PHB：固氮菌、產堿菌、腸桿菌硫粒：紫硫細菌、絲硫細菌、貝氏硫桿菌聚－ß－羥丁酸（PHB）

類脂性質的碳源貯藏物，不溶於水，溶於有機溶劑，可用尼羅蘭或蘇丹黑染色，具有貯藏能量、碳源和降低細胞內滲透壓等作用。

Bacillusmegaterium（巨大芽孢桿菌）在合適的條件下，其體內PHB可達細胞幹重的60％左右。

PHB是由生物合成的高聚物，具有無毒、可塑和易降解等特點，正在大力開發應用於醫用塑膠和速食盒等的優質原料。貯藏物異染粒

由多聚偏磷酸、核糖核酸、蛋白質、脂類及Mg2+組成，可用甲苯胺或甲烯藍染成紫紅色。一般在含磷豐富的環境中形成，具有貯藏磷元素和能量以及降低細胞滲透壓等作用。聚磷菌富含異染顆粒，可用於廢水中無機磷的處理。貯藏物硫粒

含硫粒的細菌能利用H2S做能源，氧化H2S為硫粒積累在菌體內。當缺乏營養時，氧化體內硫粒為SO42-，從中取得能量。硫粒具有強的折光性，在光學顯微鏡下極易看到。含硫粒的細菌，可以處理含H2S類的污染物。貯藏物又叫核質體、原始核、細菌染色體，無核膜核仁的原始細胞核結構。富爾根染色為紫色的形態不定，環狀ds-DNA，少量蛋白結合，0.25～3mm長。功能：遺傳物質。

（3）擬核擬核（nucleoid）3.特殊結構（1）莢膜（capsule）莢膜：某些細菌在其表面分泌的一種粘性物質，把細胞壁完全包圍封住。莢膜一般很厚，有的細菌莢膜很薄，在200µm以下，稱為微莢膜。莢膜是分類特徵之一。莢膜－－作為分類鑒定的依據

莢膜（1）莢膜（capsule）莢膜的化學組成：含水率90～98％，有的含多糖、或多肽，還有的含脂類或脂類蛋白複合體。莢膜難染色，可用負染色法染色。莢膜的功能：A.保護致病菌免受宿主吞噬細胞的吞噬，保護細胞免受乾燥的影響；B.可作為碳源和能源或氮源；C.廢水處理中，細菌莢膜有吸附作用。（2）粘液層（slimelayer）為粘性多糖，疏鬆的附著在細菌細胞壁表面。廢水生物處理中，有吸附作用，在曝氣池中因曝氣攪拌和水的衝擊力容易把細菌粘液沖刷入水中，增加水中有機物，可被其他微生物利用（3）菌膠團（zoogloea）有些細菌由於其遺傳特性決定，細菌之間按一定的排列方式互相粘集在一起，被一個公共莢膜包圍形成一定形狀的細菌集團。活性污泥中常有細菌膠團。（3）芽孢（spore）圓形或橢圓、厚壁、含水少、抗逆強的休眠體。無繁殖能力。耐熱、輻射、化學試劑，等不良環境。

如：肉毒梭菌100℃5個小時以上殺死；芽孢抗紫外線一般是營養細胞的一倍。芽孢是細菌的休眠體，條件適宜可萌發；多為桿菌，是分類鑒定依據之一；可通過芽孢染色在普通顯微鏡下觀察到。芽孢的形態1.DNA濃縮，束狀染色質形成2.細胞膜內陷，不對稱分裂，小的為前芽孢（forespore）

3.前芽孢雙層隔膜形成，抗輻射增強4.在雙層隔膜之間填充芽孢肽聚糖，合成DPA－Ca，形成皮層，脫水5.芽孢衣合成結束6.皮層合成結束，芽孢成熟7.芽孢囊裂解

芽孢形成－環境缺乏營養或有害物質過多枯草芽孢桿菌芽孢形成需8h，200個gene參與，系列化學成分和生理功能變化。（4）鞭毛（flagella）某些細菌體表長絲狀、波曲的蛋白附屬物，使細菌具運動功能。是分類上重要特徵之一。暗視野顯微鏡觀察、鞭毛染色光學顯微鏡觀察、半固體穿刺接種、固體接種可以判斷是否有鞭毛鞭毛著生方式（4）鞭毛（flagella）鞭毛大小：直徑0.001～0.02µm，長度在2～50µm；具有鞭毛的細菌能運動，不具鞭毛的細菌不能運動。鞭毛的運動是靠細胞質膜上的ATP酶水解ATP提供能量。鞭毛（flagellum）結構--陽性與陰性菌不同細菌鞭毛著生於細胞膜上，但運動支點由細胞壁提供。鞭毛（flagellum）組成包括：基體、鉤形鞘、鞭毛絲。

G＋和G－基體構造有所不同；

G－基體（basalbody）四個環（ring），從外至內：L環：連在細胞壁外的外膜；P環：連在肽聚糖；S－M環：嵌埋在細胞膜，被一對Mot蛋白包圍，驅動SM旋轉。SM基部還有一Fli蛋白，起按鈕作用，決定正轉或逆轉。鞭毛運動動力：質子動勢。有關鞭毛運動的機制曾有過“旋轉論”（rotationtheory）和“揮鞭論”（bendingtheory）的爭議。

1974年，美國學者西佛曼（M.Silverman）和西蒙（M.Simon）曾設計了一個“拴菌”試驗(tethered-cellexperiment)，設法把單毛菌鞭毛的游離端用相應抗體牢牢“拴”在載玻片上，然後在光學顯微鏡下觀察細胞的行為。發現，該菌是在載玻片上不斷打轉（而非伸縮揮動），從而肯定了“旋轉論”是正確的。鞭毛（flagellum）運動機制思考1）細菌有哪幾種形態？舉例說明？2）細菌的一般結構和特殊結構是什麼？各具有哪些生理功能？3）革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌的細胞壁結構有什麼異同？各有哪些化學組成？4）細菌的鑒定依據有哪些？試總結說明。……個體體積的增大——單個細菌生長數目的增多——群體生長1生長3.1.3細菌的生長繁殖2繁殖主要為裂殖，是無性繁殖，一個母細胞分裂成兩個子細胞細菌分裂過程：①核複製後分裂②形成橫隔③子細胞分離3.細菌的培養特徵（1）固體培養基上的培養特徵菌落特徵：細菌在固體培養基上的培養特徵。菌落：由一個細菌繁殖起來的，由無數細菌組成具有一定形態特徵的細菌集團。可用稀釋平板法和平板劃線法接種形成菌落。不同種的細菌菌落特徵菌落的特徵是分類鑒定的依據。可以從三方面看菌落的特徵：（1）菌落的表面特徵（2）菌落的邊緣特徵（3）縱剖面的邊緣特徵凝膠狀、表面較光滑、濕潤、與培養基結合不緊密，易挑取，正反顏色一致。細菌菌落一般特點光滑型菌落肺炎克雷伯氏菌在DHL培養基上菌落形態

粘膜肺炎球菌在血瓊脂平板上菌落枯草芽孢桿菌菌落形態－粗糙型菌落菌苔（1）定義純種菌體在固體培養基上生長繁殖時形成的肉眼可見的群體。菌苔是由許多菌體繁殖形成。同一菌體的菌苔特徵和菌落特徵是相同的，若有異樣，則菌體受污染或變異，應分離純化。菌苔與菌落有什麼不同？2.明膠培養基中的培養特徵用穿刺接種法將細菌接種在明膠培養基中培養，能產生明膠水解酶水解明膠，不同的細菌將明膠水解成不同形態的溶菌區，依據這些不同形態，可將細菌進行分類。3.半固體培養基中的培養特徵穿刺接種，根據細菌的生長狀態判斷細菌的呼吸類型和鞭毛有無，能否運動。呼吸類型與培養特徵4.液體培養基中的培養特徵細菌在液體培養基中的培養特徵是分類依據之一。因細胞特徵、比重、運動能力和對氧氣等關係的不同，而形成不同的群體形態，多數表現混濁，部分表現沉澱，好氧細菌則在液面大量生長，形成菌膜或環狀等1.細菌表面電荷和等電點定義：等電點：氨基酸所帶的正電荷和負電荷相等時的pH值，稱為該氨基酸的等電點。3.1.4細菌的物理化學性質細菌的等電點在pH為2～5；革蘭氏陽性菌的等電點在pH為2～3；革蘭氏陰性菌的等電點在pH為4～5：pH為3～4之間的為革蘭氏染色不穩定性菌；一般培養中，細菌所處的pH值都高於細菌的等電點，表面帶負電荷。1.細菌表面電荷和等電點2.細菌的染色原理及染色方法細菌細胞微小透明，染色後易於觀察。細菌在通常培養情況下總是帶負電荷，故用帶正電的鹼性染料染色A簡單染色：常用來觀察細菌的形態、大小和排列方式。用一種染液染色菌體。一般菌體被染上染料的顏色。B複合染色法：兩種染料染色，以區別細菌的革蘭氏染色反應或抗酸性反應，或將菌體和某一結構染成不同顏色。常用的染色法有：複合染色之革蘭氏染色1884年丹麥細菌學家創造了革蘭氏染色法。將一大類細菌染上色，而另一類染不上色，以便將兩大類細菌分開，作為分類鑒定的重要依據。也稱為鑒別染色法。1234陽性菌陰性菌革蘭氏染色機制：（1）與等電點有關：革蘭氏陽性菌pH2～3，陰性菌pH4～5，加I-－KI媒染，等電點降低，陽性菌降低的更低，與結晶紫結合得更牢固；陰性菌結合力弱，易被乙醇脫色。（2）與細胞壁有關：

革蘭氏陰性菌細胞壁薄、脂類物質高，易被乙醇溶解增加細胞通透性；革蘭氏陽性菌細胞壁厚、肽聚糖含量高、脂類物質含量低，肽聚糖被乙醇脫水使降低細胞通透性；因此複染後表現不同的染色效果。3.細菌懸液的穩定性兩種狀態：穩定S型，不穩定R型。S型菌均勻分佈於培養基中，不發生凝聚，只在電解質濃度高時才發生凝聚；R型很容易發生凝聚而沉澱在瓶底。菌懸液穩定性與水處理污水、廢水生物處理中的二沉池，沉澱效果與細菌懸液的穩定性密切相關；可採取投加強電解質等方式改善活性污泥的沉澱效果3.2古菌

古菌是最古老的生命體，如果將地球約４６億年的年齡比作一年，那麼古菌早在３月２０日就出現了，而人類誕生不過是１２月３１日的事。它們多生長於極端環境，如熱泉、高壓的海底火山口、鹽湖等。古生菌在進化譜系上與真細菌及真核生物相互並列，且與後者關係更近，而其細胞構造卻與真細菌較為接近，同屬於原核生物。3.2.1古菌的特點1.形態：薄，扁平；2.細胞結構：多含脂蛋白，不含二氨基庚二酸和胞壁酸；3.代謝：多樣性，代謝中有特殊的輔酶；4.呼吸類型：多數厭氧5.繁殖：繁殖速度慢，進化速度慢6.生活習性：極端環境生活。3.2.2古菌的分類按生活習性和生理特徵分類三類：產甲烷菌，嗜熱嗜酸菌，極端嗜鹽菌

《伯傑氏系統細菌學手冊》（第三卷），將古菌分為五大群。（一）產甲烷菌細胞結構包括：細胞封套（細胞壁、表面層、鞘和莢膜）、細胞膜、細胞質和核質（一）產甲烷菌2.培養方法專性厭氧，需要在特殊環境下操作；目前最好的是厭氧手套箱厭氧培養箱可進行分裝厭氧培養基，倒制平板，離心厭氧微生物收集菌體，對氧敏感的酶的分離純化等（二）嗜熱嗜酸菌包括：古生硫酸還原菌和極端嗜熱古菌特點：專性嗜熱、好氧、兼性厭氧、嚴格厭氧，革蘭氏陽性、杆狀、絲狀或球狀。最適生長溫度在70～105℃嗜酸性和嗜中性，自養或異氧生長。多數是硫代謝菌（三）極端嗜鹽古菌生活環境高鹽環境，如：曬鹽場，天然鹽湖，高鹽醃漬食物等；通常需鹽下限為1.5mol/L的NaCl，多數需要NaCl為2～4mol/L（三）極端嗜鹽古菌特點：細胞呈鏈狀、杆狀或球狀；靠鈉、氯和鎂離子維持細胞結構和硬度；革蘭氏陰性或陽性，好氧或兼性厭氧，化能有機營養型；生長溫度可高達55℃。3.3放線菌在固體培養基上呈輻射狀生長；多數為腐生菌，少數為寄生菌；在自然界物質迴圈中起積極作用。放線菌與人類的關係極為密切，至今從微生物中發現了幾千種抗生素，其中2/3是由放線菌產生的。有些放線菌還用於生產維生素和酶製劑、處理污水等。

1、形態：呈菌絲狀，是由單細胞延生分枝而成。2、結構：根據菌絲作用分為：營養菌絲→氣生菌絲→孢子菌絲。鏈黴菌屬是放線菌中種類最多、分佈最廣、形態特徵最典型的類群。（一）形態結構（1）營養菌絲（基內菌絲）：生長在營養基內，直徑在0.2-0.8µm；有的產生色素（菌落背面呈現不同顏色），主要的生理功能是吸收養分。（2）氣生菌絲：比營養菌絲粗，直徑約1-1.4µm，有的產生色素。（3）孢子菌絲：孢子絲產生孢子，可隨風傳播，萌發成基內菌絲；其形狀有螺旋形、枝形。放線菌的形態模式圖孢子絲著生方式可作為鑒別的依據放線菌孢子絲的類型

1、多為需O2型（抗生素生長需要氧）

2、生長溫度分：中溫型（23-37℃）、高溫型（50-65℃）

3、主要通過形成無性孢子的方式進行繁殖，也可利用菌絲片斷進行繁殖。

（二）一般特性：（三）菌落形態固體培養基中，放線菌菌絲相互交錯纏繞形成質地緻密的小菌落，乾燥、不透明、難以挑取；當大量孢子覆蓋於菌落表面時，就形成表面為粉末狀或顆粒狀的典型放線菌菌落；由於基內菌絲和孢子常有顏色，使得菌落的正反面呈現出不同的色澤。放線菌的菌落形態3.4藍細菌藍細菌是古老的生物，能產生氧氣，使地球由無氧環境轉為有氧環境；分佈廣泛，淡水、海水、潮濕土壤等均有生長，耐高溫和乾燥；在污水處理、水體自淨中起積極作用，也是水體富營養化的指示生物

1、個體形態差異大：球形、杆狀；多形態；有單細胞，也有絲狀體形態，直徑約為1-3µm。

2、吸收二氧化碳、無機鹽和水合成有機物供自身營養，放出氧氣。

3、特殊結構：具光合器、氣泡、異形胞。

4、呈藍、綠、紅等顏色，藍細菌的顏色隨光照條件改變而改變特徵3.4其他原核微生物

比細菌小（0.2-0.5µm），多不能通過細菌篩檢程式；細胞壁與細菌相似，G-，不運動，形態隨發育階段不同而不同。可通過寄主傳播疾病。

寄生原因：1、酶系統不完整，故要借助寄主酶系統來完成自身活動；2、細胞膜疏鬆，細胞質易洩露而失去活力，故只有生活在另一個細胞中，利用寄主細胞的細胞質的營養物質；3、抗性差。100℃死亡。（一）立克次氏體：有細胞壁，細胞壁與細菌相似，大小比立克次氏體小（0.2-0.3um）G-；能通過細菌篩檢程式。

寄生原因：1、產能系統不完整，必須依靠寄主細胞獲得能量。2、抗性差。60℃死亡。對四環素、紅黴素、氯黴素等敏感。（二）衣原體

最小的可以獨立生活的細胞生物（0.2-0.25µm），無細胞壁，形態多樣化（球、杆、環、絲）；對青黴素、溶菌酶不敏感，對干擾素也不敏感；要求的營養環境高，常需血清，生長緩慢，菌落小。（三）、支原體

介於細菌和原生動物之間的單細胞微生物。菌體柔軟細長，呈螺旋狀，無鞭毛，有細胞壁，但無細菌堅韌，一段有一根軸索（軸絲狀），靠其運動。分密螺旋和疏螺旋。如：梅毒螺旋體，鉤端螺旋體。分別引起梅毒和鉤端螺旋體病。（四）、螺旋體一假單胞菌屬（Pseudomonas）水中極常見二動膠菌屬（Zoogloea）聚集成絮毛狀菌膠團三產堿桿菌屬（Alcaligenes）反硝化四黃桿菌屬（Flavobacterium）分解蛋白質五芽孢桿菌屬（Bacillus）起重要作用六埃希氏菌屬（Escherichia）E.coli重要的糞便菌七甲烷桿菌屬（Methanobacterium）厭氧生物處理八甲烷八疊球菌屬（Methanosarcina）厭氧生物處理水處理涉及的細菌種類思考1）在pH為6、7和7.5的溶液中，細菌各帶什麼電荷？在pH為1.5的溶液中，細菌帶什麼電荷？為什麼？2）革蘭氏染色的機制和步驟是什麼？3）細菌菌落的概念；細菌有哪些培養特徵？4）古菌包括哪幾種？生活習性各是什麼？5）用什麼培養技術判斷細菌的呼吸類型和能否運動？如何判斷？第四章真核微生物回顧生物細胞生物非細胞生物：

、亞病毒原核生物：

、

、

、螺旋體、立克次氏體等。原核微生物

原核微生物細胞無細胞核，只有

或

；

病毒屬於

類生物。（？）（？）（？）（？）（？）（？）真核生物是一大類細胞核具有核膜，能進行有絲分裂，細胞質中存在線粒體或同時存在葉綠體等多種細胞器的生物。真菌、顯微藻類和原生動物等屬於真核生物類的微生物，稱為真核微生物真核微生物概述比較：原核微生物和真核微生物

原核微生物細胞無細胞核，只有原始核或擬核；

真核微生物細胞的主要特徵是有細胞核和細胞器及複雜的內膜系統。

原核生物細胞無核膜，有一個明顯的核區，核區集中了主要遺傳物質，由一條與類組蛋白相聯系的雙鏈DNA構成的染色體組成。真核生物細胞則是由一條或一條以上的雙鏈DNA與組蛋白等結合成的染色體，並由核膜包圍。核、核膜、染色體原核細胞沒有獨立的內膜系統，與代謝有關的酶如呼吸酶合成酶等位於細胞膜上，因此它的能量代謝在質膜上進行。真核細胞不僅有獨立的內膜系統，還有細胞骨架，呼吸酶線上粒體中，有專用的細胞器來完成各項生理功能，如線粒體、葉綠體。代謝場所原核細胞和真核細胞的區別典型的真核細胞結構（動物）典型的真核細胞結構（植物）無論是真核細胞還是原核細胞、動物細胞還是植物細胞，它們都具有細胞質膜、DNA和RNA、核糖體等等，各種細胞都可以通過一分為二的分裂方式來形成新細胞，使生命得以延續。真核微生物的主要類群真核微生物植物界：顯微藻類動物界：原生動物菌物界粘菌假菌真菌單細胞：酵母菌絲狀：黴菌大型子實體：蕈菌或原生生物界4.1原生動物4.1.1原生動物的一般特徵1.概念動物中最原始、最低等、結構最簡單的單細胞動物。動物學中列為原生動物門。淡水阿米巴（變形蟲）2.大小10～300µm3.細胞結構單細胞生物，無細胞壁，有細胞膜、細胞質，有分化的細胞器，細胞核有核膜細菌、病毒的大小？4.功能有獨立生活的生命特徵和生理特徵。如：攝食、營養、呼吸、排泄、生長、繁殖、運動即對刺激的反應等各種功能由相應的細胞器執行。5.原生動物的營養類型（1）全動性營養－－絕大多數吞食其他生物和有機顆粒為食（2）植物性營養有色素的原生動物如綠眼蟲等，進行光合作用。（3）腐生性營養某些無色鞭毛蟲或寄生的原生動物，借助體表的原生質膜吸收環境和寄主的有機物6.原生動物的繁殖營養豐富、環境良好的條件下,大量繁殖。分為有性生殖和無性生殖。4.1.2原生動物的分類早期，根據細胞器和其他特點分為四個綱：鞭毛綱、肉足綱、纖毛綱和孢子綱。後將原吸管綱並如纖毛綱。動物學分類：鞭毛綱、肉足綱、纖毛綱（包括吸管綱）及孢子綱。鞭毛綱、肉足綱和纖毛綱存於水中，在廢水生物處理中起到重要作用；而孢子綱中的孢子蟲寄生在人體和動物體內，可隨糞便排到污水中，需要消滅具有一根或多根鞭毛；有三種營養類型：全動性營養、植物性營養和腐生性營養。大小從幾微米到幾十微米，可依據形態和運動方式辨認。鞭毛綱在自然水體中，鞭毛蟲喜歡在多汙帶和α－中汙帶生活。活性污泥培養初期或處理效果差，鞭毛蟲大量出現，可作為污水處理的指示生物。代表動物——眼蟲（Euglena）

生活在有機物質豐富的水溝、池沼或緩流中。溫暖季節可大量繁殖，常使水呈綠色。眼蟲體呈綠色，梭形，長約60μm，前端鈍圓，後端尖

。眼蟲在運動中有趨光性，這是因為在鞭毛基部緊貼著儲蓄泡有一紅色眼點，靠近眼點近鞭毛基部有一膨大部分，能接受光線，稱光感受器。肉足綱機體表面僅有細胞質形成的一層薄膜。形體小，無色透明，多沒有固定形態。叫變形蟲。少數呈球形，有偽足。形成偽足作為運動和攝食的細胞器。全動性營養。肉足綱可分為兩個亞綱，即根足亞綱和輻足亞綱圖4太陽蟲圖1.淡水阿米巴（變形蟲）圖2，動態中的食物泡.食物泡中充滿了酶，用來消化獵物。圖3.細胞核，還能看到許多不同階段的食物泡變形蟲食性廣，單細胞藻類、細菌、小原生動物、真菌、有機碎片等皆是它們的食物。變形蟲生命力強，在條件不好時，可以形成一個包囊(休眠體)度過難關。在污水生物處理系統中，變形蟲在活性污泥培養中期出現。纖毛綱纖毛綱的原生動物叫纖毛蟲。有游泳型和固定型兩種以纖毛作為運動和攝食的細胞器。是原生動物中最高級的一類，有固定的、結構細緻的攝食細胞器。草履蟲喇叭蟲游泳型纖毛蟲，屬全毛目鐘蟲固著型纖毛蟲，屬緣毛目，蟲體呈典型的鐘罩形，故稱鐘蟲類。鐘蟲類的蟲體在不良環境中發生變態，運動前進方向由向前運動改為向後運動纖毛綱中的游泳型纖毛蟲多在中汙帶，少數在寡汙帶。污水生物處理中，在活性污泥培養中期或在處理效果較差時出現。固著型纖毛蟲，喜在寡汙帶生活，是水體自淨程度高、污水生物處理好的指示生物。4.1.3原生生物的胞囊形成原因環境條件變壞，可以使原生動物不能正常生活而形成胞囊。環境變壞指：如水乾枯、水溫和pH值過高或過低，溶解氧不足，缺乏食物或排泄物積累過多，廢水中的有機物濃度超過它的適應能力等。所有原生動物在污水生物處理中起到指示生物的作用。一旦形成胞囊，就可判斷污水處理不正常4.2微型後生動物原生動物以外的多細胞動物叫後生動物。形體微小的，需借助顯微鏡觀察的後生動物稱為微型後生動物。如：輪蟲、線蟲、寡毛蟲等輪蟲輪蟲的形態長度4～4000µm，多數在500µm左右；身體為長型，分頭部、軀幹和尾部，頭部有纖毛組成的能轉動的輪盤。輪盤是運動和攝食器官。大多數以細菌、黴菌、藻類、原生動物及有機顆粒為食；豬吻輪蟲為肉食性，在污水處理中若大量出現，會將活性污泥蠶食光。輪蟲可作為水生動物的食料，如魚飼料等生活習性輪蟲要求有較高的溶解氧，是水體寡汙帶和污水生物處理效果好的指示生物線蟲線蟲的形態長型，多數在1mm以下；線蟲前端口上有感覺器官，體內有神經系統，有消化道和食道。螢光顯微鏡下的秀麗線蟲線蟲有三種營養類型：腐食型、植食型和肉食型；線蟲有寄生和自由活動兩種方式；污水處理中出現的多是自由活動的。線蟲的習性污水處理中常見的線蟲線蟲是污水處理淨化程度差的指示生物寡毛類動物污水處理中常見的的寡毛蟲污水生物處理中出現的多為紅斑顠體蟲顫蚓和水絲蚓為河流、湖泊底泥污染的指示生物4.3藻類4.3.1藻類的一般特徵1.形態大小和細胞結構形體大小和結構差異大，小的藻類只能在光學顯微鏡下觀察；有單細胞的個體和群體，群體是若干個個體以膠質相連，大小以微米計；2.習性真核藻類具有葉綠體，光能自養，可進行光合作用；少樹腐生，極少數共生。生長條件：陽光、pH4～104.3.2藻類的分類及簡介根據藻類的光合色素的種類、個體形態、細胞結構、生殖方式和生活史等分為10門：原核：藍藻門真核：裸藻門、綠藻門、輪藻門、金藻門、黃藻門、矽藻門、甲藻門、紅藻門及褐藻門裸藻門特點：（1）不具有細胞壁（2）有鞭毛，能運動（3）多數具有葉綠體（4）繁殖方式為縱裂（4）環境惡化，裸藻失去鞭毛形成胞囊但是，它也有不足之處。特別是沒有反映現代生物的兩個最基本和最進步類群——動物與植物的系統關係及其歷史淵源。

實際上，植物與動物的祖先類型不僅都可以在原生生物中找到，而且它們在原始生物中的祖先類型甚至具有一定的同一性。這種同一性在現代的一種原始生物--眼蟲身上還可以找到。

眼蟲是一種生活在水中的單細胞原生生物。身體呈長梭形或圓柱形，前端有一個凹口，由此伸出一根鞭毛，其擺動在水中產生的反作用力能夠推動身體運動；凹口的下方有一個具有感光機能的紅色的眼點（眼蟲的名稱就因具有眼點而得）。如果把它們放在含有有機物的水中，眼蟲能夠靠細胞膜吸取水裏的有機物“食物”，過著動物式的異養生活。這些性質使動物學家認為，眼蟲是一種“原生動物”。但是同時，眼蟲的細胞卻又有含葉綠素的葉綠體，能夠進行光合作用，自己製造營養。因此，植物學家認為，它是一種“原生植物”；由於它的細胞外面沒有細胞壁，植物學家給它起了另外一個名字——裸藻。眼蟲的這種“動物植物雙重性”使許多科學家相信，動物與植物有共同的祖先——它很可能就是與眼蟲類似的、某種生活在遠古水域中的單細胞原生生物。在漫長的進化過程中，它們當中的某些個體伴隨著基因組的變化加強了運動、攝食的結構和功能，同時逐步“丟失”了進行光合作用的結構和功能，最終生活方式轉變成為完全的異養；另外一些個體則伴隨著基因組的其他方式的變化向著完全自養的方式轉變。前一種方式代表著最早的動物的產生，後一種方式代表著最早的植物的出現。原始的原生動物和原生植物分異伊始都是單細胞的，隨後，它們分別向多細胞方向發展。生長環境生長在有機物豐富的靜止水體或緩慢的流水中，對溫度的適應範圍廣，大量繁殖時形成綠色、紅色或褐色的水華是水體富營養化的指示生物綠藻門特點：形體多樣，有單細胞體、群體、多細胞絲狀體、多細胞片狀體等類型；綠藻的細胞內，都具有真核，有核膜、核仁；細胞壁分兩層，內層主要是纖維素組成，外層為果膠質，常常粘液化。多含葉綠素a、b，也含有葉黃素、泥黃素等；貯藏物為澱粉和油類；有無性生殖和有性生殖單細胞：衣藻石蓴

綠管滸苔

團藻錯綜根枝藻

刺松藻不同形狀的綠藻綠藻雞湯竹蓀卷脆皮綠藻乳酪芥末綠藻珊瑚花小球藻和柵藻富含蛋白質，可作為食品綠藻是藻類生理生化研究的材料及宇宙航行的供氧體綠藻在水體自淨中起淨化和指示生物作用輪藻門具有大型頂細胞，其他特點大致與綠藻相同，也有人將其歸於綠藻門。卵配生殖，在淡水和半鹹水中生長輪藻可煙熏驅蚊，輪藻生長的水中無孑孓生長。矽藻門矽藻為單細胞，形體像小盒，由上殼和下殼組成；矽藻的細胞壁由矽質和果膠質組成；細胞內有一個核和兩個以上的色素體。矽藻的形態矽藻的細胞有些矽藻可作土壤和水體鹽度、腐殖質含量和酸鹼度的指示生物；是水中動物的食料。甲藻門甲藻多為單細胞的個體；有細胞壁，細胞核大，細胞質中有大液泡；有色素體，藻體呈棕黃色或黃綠色

甲藻在短期內大量繁殖會造成海洋“赤潮”甲藻死後沉在海底形成生油地層中的主要化石赤潮褐藻門海帶屬、裙帶屬含碘量高，可供食用紅藻門江籬屬、石花菜屬、麒麟屬可提取瓊脂，供食用、醫藥用及制生化試劑江籬石花菜海帶裙帶思考1.從細胞大小、結構、生理特性等方面，比較真核微生物與原核微生物有哪些異同點？2.原生動物中各綱在水體自淨和污水生物處理中如何其指示作用？3.污水生物處理中的指示生物有哪些？試總結說明，並比較各有何特點。4.水體富營養化與哪些藻類有關？4.4真菌4.4.1概述真菌(Fungi)分佈廣泛，類群龐大，形態差異極大，約有十幾萬種。菌體形態大小差別很大。生殖方式為無性或有性，同宗或異宗配合。生活迴圈簡單或複雜。生活習性，兼性或專性腐生，寄生或共生。在有機物的生物處理中起積極作用。電鏡下的酵母菌電鏡下的紅麯黴肉眼可見的蘑菇包含哪幾大類?①有邊緣清楚的核膜包圍著細胞核，而且在一個細胞內有時可以包含多個核，其他真核生物很少出現這種現象；②不含葉綠素，營養方式為異養吸收型；③以產生大量孢子進行繁殖；④除酵母菌為單細胞外，一般具有發達的菌絲體。陸生性較強真菌是一類低等真核生物，主要有4個特點：異養方式多樣，凡從活的動物、植物吸收養分的稱為寄生(Parasitism)；從死的動、植物體或其他無生命的有機物中吸取養分的稱為腐生(saprophytism)；從活的有機體吸取養分，同時又提供該活體有利的生活條件，從而彼此間互相受益、互相依賴的稱為共生(symbiosis)。三種營養方式異養吸收：通過細胞表面自周圍環境中吸收可溶性營養物質4.4.2酵母菌酵母菌(yeast)一般泛指能發酵糖類的各種單細胞真菌。在分類系統中分別屬於擔子菌綱、子囊菌綱和半知菌綱。有氧化型和發酵型兩種。發酵型：發酵糖為乙醇（或甘油、有機酸等）和二氧化碳，用於麵包、饅頭和釀酒氧化型：無發酵能力或發酵能力弱而氧化能力強①個體多以單細胞狀態存在；②多數出芽生殖，也有裂殖；③能發酵糖類產能；④細胞壁常含甘露聚糖；⑤喜在含糖量較高的偏酸性環境中生長。

酵母菌的特點：在自然界分佈很廣，主要分佈於偏酸性含糖環境中。如水果、蔬菜、蜜餞的表面和果園土壤中最常見。不少酵母菌可以利用烴類物質，故在煉油廠附近的土層中可以找到這類可利用石油的酵母菌。酵母菌的分佈酵母菌的應用酵母菌是人類利用最早的微生物，與人類關係密切。如各種酒類生產，麵包製作，甘油發酵，飼用、藥用及食用單細胞蛋白生產，從酵母菌體提取核酸、麥角甾醇、輔酶A、細胞色素C、凝血質和維生素等生化藥物。少數酵母菌能引起人或其他動物的疾病；在石油加工工業中脫蠟，降低石油凝固點，處理煉油廠含油廢水、含酚廢水及其他高含有機物的廢水均有應用；用於監測重金屬。酵母菌的形態基本形態：球形、卵圓形、臘腸形、橢圓形等。

特殊形狀：假菌絲。假菌絲是由酵母菌在繁殖時子細胞沒有脫離母體而與母細胞線連成鏈，形成假絲狀。圖3-5假絲酵母菌與白地黴(1.細胞；2.假菌絲)酵母菌的大小比細菌的單細胞個體要大得多，一般為直徑為1~5微米，長約5~30微米。如釀酒酵母(Saccharomycescervisiae)細胞大小為2.5～10μm×4.5～21μm。酵母菌的細胞結構酵母菌細胞結構模式圖

1.細胞壁厚約25nm，重量達細胞幹重的25％，主要成分為“酵母纖維素”細胞壁有三層結構，呈三明治狀：外層為甘露聚糖，中間為蛋白質，內層為葡聚糖；酵母菌細胞壁可用瑪瑙螺胃液製成的蝸牛消化酶水解，形成原生質體酵母菌的細胞壁結構

原生質體的形狀？2.細胞膜位於細胞壁內側，厚約7nm，結構與原核微生物相似；電子顯微鏡下呈3層結構，主要成分為：蛋白質（幹重的50％），類脂（40％）和少量糖類；酵母細胞膜上的類脂中含有甾醇，其中麥角甾醇居多，經紫外線照射形成維生素D2。

酵母菌的細胞膜結構

3.細胞核酵母菌具有真核—多孔核膜包裹起來的細胞核。在電子顯微鏡下，可看到核膜是一種雙層單位膜，其上存在著大量直徑40～70nm的圓形小孔，細胞核與細胞質間的物質交換通過該通道進行，核內合成的RNA通過核孔轉移到細胞質中，為蛋白質合成提供範本。酵母菌的細胞核酵母細胞核是其遺傳資訊的主要貯存庫。4.細胞器—線粒體(Mitochondria)通常呈杆狀，數量1～20個，橫斷面直徑約0.3～1μm，長0.5～3μm。線粒體具雙層膜，內膜向內捲曲折疊成崤，崤上有小圓形顆粒。線粒體含豐富的類脂、磷酸、麥角甾醇、RNA、DNA和蛋白質，並含有RNA聚合酶和呼吸酶，後者與三羧酸迴圈和電子傳遞有關。線粒體5.其他結構成熟的酵母菌細胞中，有一個大型的液泡。老齡菌細胞質由於營養過剩，形成一些內含物，如：異染顆粒、脂肪粒、蛋白質和多糖。少數酵母菌還存在微體等細胞器。液泡酵母菌的繁殖酵母菌的繁殖方式多樣，對科學研究、菌種鑒定和菌種選育工作十分重要。繁殖方式無性繁殖有性繁殖：芽殖：各屬酵母均存在裂殖：在裂殖酵母菌中存在產無性孢子節孢子：地黴屬等產生擲孢子：擲孢酵母屬等產生厚垣孢子：Candidaalbicans等產生如酵母屬、接合酵母屬等代表性的繁殖方式1.無性繁殖之一：芽殖芽體形成過程：（1）水解酶分解芽體部位的細胞壁多糖，使細胞壁變薄；（2）核物質(染色體)和細胞質等在芽體起始部位堆積，芽體逐步長大；（3）芽體達到最大體積時在芽體與母細胞之間形成隔離壁；子細胞與母細胞在隔離壁處分離。（4）在母細胞上留下一個芽痕，在子細胞上留下一蒂痕。光學顯微鏡下無法直接看到酵母菌的芽痕。用鈣螢光素(calcafluor)或櫻草靈(Primulin)等螢光染料染色，可在螢光顯微鏡下看到芽痕、蒂痕。通過掃描電鏡攝影，可以清晰地看到芽痕和蒂痕的細微結構。芽痕的觀察酵母菌以形成子囊和子囊孢子的方式進行有性繁殖。2.有性生殖過程：兩個鄰近的形態相同、性別不同的細胞各伸出一根管狀原生質突起，然後相互接觸並融合而成一個通道，細胞質結合(質配)，兩個核在此通道內結合(核配)，形成雙倍體細胞，並隨即進行減數分裂，形成4個或8個子核，每一子核和其周圍的原生質形成孢子。各種類型酵母菌的子囊孢子

含有孢子的細胞稱為子囊，子囊內的孢子稱為子囊孢子。酵母菌的培養特徵固體培養基上的培養特徵大多數酵母菌的菌落特徵與細菌相似，但比細菌菌落大而厚；菌落表面光滑、濕潤、粘稠，容易挑起，菌落質地均勻，正反面和邊緣、中央部位的顏色都很均一，菌落多為乳白色，少數為紅色，個別為黑色。啤酒酵母的菌落紅酵母的菌落酵母菌菌落不同形態的酵母菌菌落可用於生物處理的酵母菌能以尿素和硝酸鹽為氮源，不需任何生長因數。能利用五碳和六碳糖，即能利用造紙工業的亞硫酸廢液、木材水解液及糖蜜等生產人畜食用的蛋白質。1.產朊假絲酵母產朊假絲酵母能發酵葡萄糖、蔗糖、棉子糖，不發酵麥芽糖、半乳糖、乳糖和蜜二糖。不分解脂肪，能同化硝酸鹽。

2.解脂假絲酵母從黃油、人造黃油、石油井口黑油土、煉油廠及動植物油脂生產車間等處採樣，可分離到解脂假絲酵母。解脂假絲酵母能利用石油等烷烴，是石油發酵脫蠟和制取蛋白質的較優良的菌種。

3.熱帶假絲酵母

能發酵葡萄糖、蔗糖、麥芽糖和半乳糖，不利用乳糖、蜜二糖和棉子糖。不能同化硝酸鹽，不分解脂肪。熱帶假絲酵母氧化烴類能力強，可利用煤油，為石油蛋白生產的重要酵母。也可用農副產品和工業廢料生產飼料酵母。4.白地黴＊

屬於叢梗孢科、地黴屬。對葡萄糖、甘露糖及果糖弱發酵，有的弱發酵半乳糖。同化甘油、乙醇、山梨醇及甘露醇。不利用楊梅苷，分解果膠及油脂。不同化硝酸鹽。

白地黴的菌體蛋白營養價值高，可供食用及飼料用，也可提取核酸。還可合成脂肪。能利用糖廠、酒廠及其他食品廠的有機廢水生產飼料蛋白。＊注：本教材中將其歸於黴菌，多數參考資料認為其為酵母菌5.其他如：出芽短梗黴，屬於酵母菌短梗黴屬，可以利用啤酒廠廢水、制糖廠下腳料、農業廢棄物等發酵生產多糖，可以用來作為生物絮凝劑、醫療塑膠代替品、食品添加劑等。4.4.3黴菌黴菌(mould,mold)屬於絲狀真菌(filamentousfungi)。通常指那些菌絲體較發達又不產生大型子實體結構的真菌。黴菌包括分類學上許多不同綱或類的真菌，它們分別屬於藻狀菌綱、子囊菌綱、擔子菌綱和半知菌類。黴菌的菌落黴菌在自然界分佈極為廣泛，只要存在有機物就有他們的蹤跡；在自然界中，黴菌是最重要的有機物分解者，把其他生物難以利用的複雜有機物如纖維素和木質素徹底分解轉化，成為綠色植物可以重新利用的養料。黴菌的分佈黴菌與人類的關係在工農業生產、醫療實踐、環境保護等方面有密切的關係。①工業應用：有機酸，酶製劑，抗生素，維生素，生物鹼，真菌多糖和植物生長刺激素(赤黴素)等產品的生產；生產甾體激素類藥物；②食品釀造：釀酒、制醬及醬油等；③環境保護：如鐮刀黴分解無機氰化物能力強，對廢水中氰化物的去除率達90％以上；有的黴菌還可以處理硝基化合物廢水；④危害：黴菌能引起糧食等農副產品及各種工業原料、產品、電器和光學設備的發黴或變質，也能引起植物和動物疾病。1.黴菌的形態與構造（1）菌絲

黴菌是由分支和不分支的菌絲交織形成的菌絲體。菌絲可無限伸長，直徑約3～10微米。根據形態菌絲有兩類：一類菌絲中無橫隔，整個菌絲體就是一個單細胞，含有多個細胞核。

另一類菌絲有橫隔，每一段就是一個細胞，整個菌絲體是由多個細胞構成，橫隔中央留有極細的小孔，使細胞質和養料互相溝通。根據功能分，菌絲體有兩種類型：營養菌絲：密佈在營養基質內部，執行營養物質和水分吸收功能的菌絲體稱為營養菌絲體或基內菌絲體；氣生菌絲：伸展到空氣中的菌絲體稱為氣生菌絲體。（2）菌絲體菌絲體：指真菌孢子在適宜固體培養基上發芽、伸長、分枝及其相互交織而成的菌絲集團。（3）細胞結構與酵母菌細胞結構相似，由細胞壁、細胞膜、細胞核、細胞質和內含物等組成。在細胞壁與細胞膜之間還有一種由單層膜包圍而成的特殊膜結構——膜邊體，其形狀為管狀、囊狀、球狀、卵圓或多層折迭狀，該結構分佈於細胞周圍，類似於細菌的間體。黴菌大多數是多細胞的，少數是單細胞的。2.黴菌的繁殖方式黴菌有多種繁殖方式，可以由一段任意菌絲生長成新的菌絲體外，還可通過有性或無性方式產生孢子進行繁殖。黴菌主要通過無性孢子繁殖。分生孢子：是黴菌中普遍存在的一類無性孢子，由菌絲頂端或分生孢子梗出芽或縊縮形成，其形狀、大小、顏色、結構以及著生情況多樣。無性孢子之分生孢子青黴具有明顯分化的分生孢子梗。分生孢子梗頂端多次分枝成帚狀。分枝頂端著生小梗，小梗上形成串生的分生孢子。青黴的分生孢子紅麯黴的分生孢子著生在菌絲或其分枝的頂端，單生、成鏈或成簇，具有無明顯分化的分生孢子梗；

紅麯黴的分生孢子3.黴菌的菌落特徵（1）黴菌的氣生菌絲間無毛管水，其菌落與細菌和酵母菌不同，與放線菌接近。（2）黴菌菌落形態較大，質地比放線菌疏鬆，外觀乾燥，不透明，呈現或緊或松的蛛網狀、絨毛狀或棉絮狀