环境工程微生物学ppt课件教学教程.ppt

环境工程微生物学环境工程微生物学绪绪 论论第一节 环境与环境工程面临的问题、可持续发展与微生物第二节 环境工程微生物学的研究对象与任务一、环境工程微生物学的研究对象二、环境工程微生物学的研究任务第三节第三节 微生物的概述微生物的概述定义：微生物是肉眼看不见的，必须在电子显微镜或光学显微镜下才能看见的微小生物的统称一、微生物的分类和命名微生物的分类环境与环境工程中的微生物范畴微生物的命名二、病毒和类病毒病毒没有细胞结构,是明显区别于原核微生物与真核微生物的一类特殊的超微生物.类病毒是比病毒小的超微生物三、原核微生物与真核微生物（1）原核微生物 原核微生物的核很原始，发育不全，只是DNA链高度折叠形成的一个核区，没有核膜，核质裸露，与细胞质没有明显界限，叫拟核或似核。原核微生物没有细胞器，只有由细胞质膜内陷形成的不规则的泡沫结构体系。也不进行有丝分裂。原核微生物包括古菌、真细菌、放线菌、蓝细菌、粘细菌、立克次氏体、支原体和螺旋体（2）真核微生物 真核微生物有发育完好的细胞核，核内有核仁和染色质。有核膜将细胞核和细胞质分开，使两者有明显的界线。有高度分化的细胞器，如线粒体、中心体、高尔基体、内质网、溶酶体和叶绿体等。进行有丝分裂。真核微生物包括除蓝藻以外的藻类、酵母菌、霉菌、原生动物、微型后生动物等。原核微生物与真核微生物比较 原核微生物 真核微生物 比较大小1-10um10-100um细胞壁粘肽多糖细胞质无环流细胞质环流活跃遗传系统拟核 无核膜核仁 一个细胞有一条DNA 且不与蛋白质结合 无重复DNA细胞中有几条染色体 由蛋白质、DNA、RNA组成复合体 有重复DNA原核微生物与真核微生物比较原核微生物真核微生物DNA复制连续进行不连续进行转录与翻译同一时间同一地点只要发生转录马上进行翻译不同时间不同地点 转录在细胞核内进行 翻译在细胞质内进行细胞分裂无丝分裂 出芽有丝分裂营养方式吸收吸收、消化、光合作用四、微生物的特点个体极小分布广、种类繁多繁殖快易变异第一篇第一篇 微生物学基础微生物学基础第一章第一章 非细胞结构的超微生物非细胞结构的超微生物-病毒病毒 第一节第一节 病毒的一般特征及其分类病毒的一般特征及其分类1、形体微小形体微小,在电子显微在电子显微镜下可观察到镜下可观察到,可通过细可通过细菌滤器菌滤器2、无细胞结构、无细胞结构,是一类分是一类分子生物子生物3、主要成分为核酸和蛋白、主要成分为核酸和蛋白质两种质两种4、每一种病毒只含有一种、每一种病毒只含有一种核酸核酸,DNA或或RNA5、体内无产能的酶系统和体内无产能的酶系统和蛋白质合成系统蛋白质合成系统 6、在宿主体内在宿主体内,通过核酸通过核酸复制和核酸蛋白质装配复制和核酸蛋白质装配来增殖来增殖,无个体生长和二无个体生长和二均分裂的细胞繁殖方式均分裂的细胞繁殖方式7、在宿主体内活细胞专性、在宿主体内活细胞专性寄生寄生8、在离体条件下、在离体条件下,以无生以无生命的化学大分子状态存命的化学大分子状态存在在,可形成结晶可形成结晶9、病毒对一般的抗菌素不、病毒对一般的抗菌素不敏感敏感,但对干扰素敏感但对干扰素敏感一、病毒的特点二、病毒的分类 1、非细胞生物病毒 至少含有核酸和蛋白质两种组分亚病毒 类病毒:含有侵染性的RNA组分 拟病毒:不具有侵染性的RNA组分 肮病毒:含有蛋白质一种组分2、专性宿主动物病毒植物病毒噬菌体第二节 病毒的形态和结构一、病毒的形态和大小动物病毒的形态有球形、卵圆形、砖性等，植物病毒的形态有杆状、丝状和球状。噬菌体的形态有蝌蚪状和丝状。病毒粒子的直径100nm左右 二、病毒的化学组成和结构（一）化学组成核酸和蛋白质少数含有脂类和多糖1、核酸:只含有一种类型核酸DNA或RNA2、蛋白质:是病毒的主要组成部分(二)病毒的结构整个病毒体分两部分：蛋白质衣壳和核酸内芯，两者构成核衣壳。完整的具有感染力的病毒体叫病毒粒子。病毒粒子有两种：一种是不具备膜的裸露病毒粒子；一种是在核衣壳外面有被膜包围所构成的病毒粒子。病毒的形态与结构图病毒的形态与结构图1、蛋白质衣壳由一定数量的衣壳粒（由一种或几种多肽折叠而成的蛋白质亚单位）按一定的排列组合构成的病毒外壳由于衣壳粒的排列组合不同，使病毒有三种对称性构型。a、立体对称型：腺病毒、孢疹病毒、脊髓灰质炎病毒、呼肠孤病毒等。b、螺旋对称型：烟草花叶病毒、狂犬病毒、流感病毒、正粘病毒等。c、复合对称型：大肠杆菌T系噬菌体病毒的对称结构病毒的对称结构2、蛋白质的主要功能:构成病毒粒子的外壳可保护病毒的核酸决定病毒感染的特异性与感染细胞表面的复体具有特异亲和力可使病毒吸附,并可附着在敏感细胞上具有抗原体,可刺激机体产生抗体具有致病性和毒力3、被膜（囊膜）第三节病毒的繁殖 一、病毒的繁殖过程吸附侵入增殖成熟(装配)裂解(释放)二、温和噬菌体特点1、核酸类型是dsDNA2、具有整合能力3、具有同步复制能力温和噬菌体的存在形式:游离态整合态营养态溶原菌:整合有原噬菌体而不被裂解细菌原噬菌体:温和噬菌体核酸整合到核染体中,处于整合状态的噬菌体溶原菌的特性:自发裂解诱导免疫性复愈溶原转变噬菌体吸附、侵入宿主菌的过程第四节病毒的培养 一、病毒的培养特征一、病毒的培养特征 1、液体培养基、液体培养基:混浊混浊-透明透明 2、固体培养基固体培养基:噬菌斑噬菌斑 二、病毒的培养基二、病毒的培养基 具备的条件具备的条件活的敏感动物或敏感动物的组织活的敏感动物或敏感动物的组织具有病毒附着的受体具有病毒附着的受体没有限制性内切酶没有限制性内切酶 噬菌体在液体培养基的培养特征噬菌体在液体培养基的培养特征不同种类的病毒其培养基是不同的脊椎动物病毒的培养基：脊椎动物病毒的培养基：人胚组织细胞人胚组织细胞人组织细胞人组织细胞人肿瘤细胞人肿瘤细胞动物组织细胞动物组织细胞鸡、鸭胚细胞鸡、鸭胚细胞敏感动物敏感动物动物病毒的培养基：与之相应的敏感植株和敏感动物病毒的培养基：与之相应的敏感植株和敏感的植物组织的植物组织噬菌体的培养基：与噬菌体相应的敏感细菌噬菌体的培养基：与噬菌体相应的敏感细菌三、病毒的培养（一）动物病毒的培养1、动物病毒的空斑试验（1）单层细胞的制备和培养（2）病毒样品的采集与制备（3）动物病毒的接种与观察（4）具体培养方法2、系列稀释终点（二）噬菌体的分离培养第五节第五节 病毒对物理、化学因素病毒对物理、化学因素 的抵抗力及在污水处理过程中的去的抵抗力及在污水处理过程中的去除效果除效果一、病毒对物理因素的抵抗力一、病毒对物理因素的抵抗力温度温度 光及其他辐射光及其他辐射（1）紫外辐射）紫外辐射（2）可见光）可见光（3）离子辐射）离子辐射干燥干燥二、病毒对化学因素的抵抗力二、病毒对化学因素的抵抗力体内灭活的化学物质体内灭活的化学物质:抗体和干扰素抗体和干扰素体外灭活的化学物质：体外灭活的化学物质：酚、低渗缓冲液、甲醛、酚、低渗缓冲液、甲醛、亚硝酸、氨、醚类等亚硝酸、氨、醚类等 1、破坏病毒蛋白质的化学物质：酚类物破坏病毒蛋白质的化学物质：酚类物 2、破坏核酸的化学物质：甲醛、破坏核酸的化学物质：甲醛 亚硝酸亚硝酸 氨氨 3、影响病毒脂类被膜的化学物质：醚、影响病毒脂类被膜的化学物质：醚 三、病毒对抗菌物质的抵抗力三、病毒对抗菌物质的抵抗力 四四、病毒在环境中的存活和在污水处理过、病毒在环境中的存活和在污水处理过程中的去除效果程中的去除效果（一）病毒在环境中的存活（一）病毒在环境中的存活:水体中病毒的存活水体中病毒的存活土壤中病毒的存活土壤中病毒的存活空气中病毒的存活空气中病毒的存活（二）污水处理过程中对病毒的去除效果（二）污水处理过程中对病毒的去除效果:一级处理一级处理二级处理二级处理三级处理三级处理 第二章第二章 原核微生物原核微生物 第一节 细菌 一、细菌的个体形态与大小(一)细菌的形态球菌 单球菌：脲微球菌 双球菌：肺炎链球菌 排列不规则球菌：金黄色葡萄球菌、四联球菌杆菌 单杆菌有长杆菌、短杆菌；溶纤维梭菌；双杆菌；链 杆菌螺旋菌：呈螺旋卷曲状，紫硫螺旋菌、红螺菌属等丝状菌：铁细菌、丝状硫细菌等(二)细菌的大小细菌的各种形态二、细菌的细胞结构（一）细胞壁：约占菌体的10%-25%1、细胞壁的化学组成与结构 革兰氏阳性菌：细胞壁厚，含肽聚糖、磷壁酸、少量蛋白质和脂肪。革兰氏阴性菌：外壁层（最外层是脂多糖，中间是磷脂层，内层为脂蛋白），内壁层含肽聚糖，不含磷壁酸。2、细菌细胞壁的生理功能:a、保护作用 b、维持细菌的细胞形态 c、分子筛 d、为鞭毛提供支点细菌细胞结构模式图（二）原生质体 1、细胞质膜：（1）细胞质膜及其化学组成：细胞质膜是紧贴在细胞壁的内侧而包围细胞质的一层柔软而富有弹性的薄膜。是半渗透膜。重量占菌体的10，含有6070的蛋白质，含3040的磷脂和约2的多糖。（2）细胞质膜的结构（3）细胞质膜的生理功能：维持渗透压的梯度 合成细胞壁 膜内陷形成中间体 物质代谢和能量代谢 为鞭毛提供附着点 细菌细胞壁的结构图细胞质膜结构模式图2、细胞质及内含物 细胞质是在细胞质膜以内，除核物质以外的无色透明、粘稠的复杂胶体,由蛋白质、核酸、多糖、脂类、无机盐和水组成。细胞质内含物如下：(1)核糖体：(2)内含颗粒：异染粒、聚B-羟基丁酸硫粒、硫粒、肝糖和淀粉粒、气泡3、拟核 由脱氧核糖核酸（DNA）组成，即由一条环状双链的DNA分子高度折叠缠绕形成的。拟核携带着细菌全部遗传信息，它的功能是决定遗传性状和传递遗传信息，（三）荚膜、粘液层、菌胶团和衣鞘1、荚膜：是一些细菌在其细胞表面分泌的一种粘性物质，把细胞壁完全包围封住。（1）荚膜的化学组成含水率在90%-98%，有的含多糖和多肽，有的含脂类或脂类蛋白复和体（2）荚膜的功能a、具有荚膜的S-型肺炎球菌毒力强，有助于肺炎链球菌侵入人体b、保护致病菌免受宿主吞噬细菌的吞噬，保护细菌免受干燥的影响c、缺乏营养时可被用作碳源和能源d、废水处理中发挥生物吸附作用2、粘液层 有些细菌不产生荚膜，其细胞表面仍可分泌粘性多糖，疏松地附在细菌细胞壁表面上，与外界没有明显边缘，这就叫粘液层3、菌胶团 有些细菌由于其遗传特性决定，细菌之间按一定的排列方式互相粘集在一起，被一个公共荚膜包围形成一定形状的细菌集团，叫做菌胶团。菌胶团的形状有球形、蘑菇形、椭圆形、分支状、垂丝状及不规则形（见图）。4、衣鞘 水生境中的丝状菌多数有衣鞘菌胶团的几种形态（四）芽孢 某些细菌在它的生活史中的某个阶段或某些细菌在它遇到外界不良环境时，在其细胞内形成一个内生孢子叫芽孢。芽孢是抵抗外界不良环境的休眠体，芽孢是分类鉴定的依据之一 芽孢的特点：含水率低，38%-40%芽孢壁厚而致密，分三层 具有耐热性 含有耐热性酶 芽孢由于具有以上四个特点，使芽孢对不良环境如：高温、低温、干燥、光线和化学药物有很强的抵抗力（五）鞭毛 由细胞质膜上的鞭毛基粒长出穿过细胞壁伸向体外的一条纤细的波浪状的丝状物。具有鞭毛的细菌都能运动。不同细菌的鞭毛着生的部位不同。有单根鞭毛，有一束鞭毛，都为端生，端生的还有正端生和亚极端生。还有周生鞭毛。鞭毛着生部位、数目、排列是细菌分类的依据。鞭毛运动是靠细胞质膜上的ATP酶水解ATP提供能量细菌鞭毛的着生位置三、细菌的培养特征(一)细菌在固体培养基上培养特征细菌在固体培养基上培养特征就是菌落特征。菌落：是由一个细菌繁殖起来的，由无数细菌组成具有一定形态特征的细菌集团。菌落的特征是分类鉴定的依据。从三方面看菌落的特征:a、菌落表面的特征:光滑还是粗糙，干燥还是湿润；b、聚落的边缘特征：有圆形，边缘整齐，呈锯齿状，边缘伸出卷曲呈毛发状，边缘呈花瓣状等；c、纵剖面的特征：平坦、扁平、隆起、凸起、草帽状、脐状、乳头状等几种细菌菌落的特征肺炎链球菌：具有荚膜，表面光滑、湿润、粘稠。称为光滑型菌落；枯草芽孢杆菌：不具有荚膜，它的菌落为表面干燥、皱褶、平坦、称为粗糙型菌落；覃状芽孢杆菌：细胞是链状的，其菌落表面粗糙，边缘有毛状凸起并卷曲；浮游球衣菌：在0.1%水解酪素固体培养基上长成平坦、透明、边缘呈卷曲毛发状的菌落；贝日阿托氏菌：在含醋酸钠、硫化钠及过氧化氢的培养基上长成平坦、半透明、圆盘或椭圆状的菌落。在培养基上其菌体（毛发体）呈盘悬状活跃滑行。（二）在明胶培养基中的培养特征 用穿刺接种法将某种细菌接种在明胶培养基中培养，能产生明胶水解酶水解明胶，不同的细菌将明胶水解成不同形态的溶菌区，依据这些不同形态的溶菌区或溶菌与否可将细菌进行分类在明胶培养基中的生长特征（三）细菌在半固体培养基中的培养特征 用穿刺接种法将某种细菌接种在含0.3%-0.5%琼脂半固体培养基中培养，细菌可呈现出各种生长状态。根据细菌的生长状态判断细菌的呼吸类型和鞭毛有无，能否运动。可依据如下生长状况判断细菌呼吸类型好氧菌：在培养基的表面及穿刺线的上部生长；兼性厌氧菌或兼性好氧菌：沿着穿刺线自上而下生长厌氧菌：只在穿刺线的下部生长 根据如下生长状况判断细菌是否运动：如果只沿着穿刺线的下部生长者为没有鞭毛，不运动的细菌；如果不但沿着穿刺线生长而且穿透培养基扩散生长者为有鞭毛，运动的细菌细菌在半固体培养基中的生长特征（四）细菌在液体培养基中的培养特征 在液体培养基中，细菌整个个体与培养基接触，可以自由扩散生长。它的生长状态随细菌属、种的特征而异。培养基很少混浊或不混浊。有的细菌使培养基浑浊，菌体均匀分布于培养基中。有的细菌互相凝集成大颗粒沉在管底部，培养基很清。细菌在液体培养基中的培养特征是分类依据之一。细菌在肉汤培养基中的生长特征四、细菌的物理化学性质（一）细菌表面电荷和等电点细菌具有两性电解质细菌的等电点在pH为2-5细菌表面总是带负电荷（二）细菌的染色原理及染色方法1、细菌的染色原理2、染色方法：简单染色和复合染色法3、革兰氏染色法：作为分类鉴定重要的第一步4、革兰氏染色的机制：与细菌等电点有关与细胞壁有关(三)细菌悬液的稳定性稳定的叫S型,即光滑型,不发生凝聚不稳定性的为粗糙型,叫R型(四)细菌悬液的浑浊度(五)细菌的多相胶体性质(六)细菌的比表面积(七)细菌的密度和重量 蛋白质的密度为1.5,糖的密度为1.4-1.6,核酸的密度为2第二节 古菌一、古菌的特点1、古菌的形态2、古菌的细胞结构:不含二氨基庚二酸和胞壁酸3、代谢:呈多样性4、呼吸类型:严格厌氧、兼性厌氧、专性好氧5、繁殖速度:较慢6、生活习性:极端环境(极热、极酸和绝对厌氧)二、古菌的分类产甲烷菌1、细胞结构:细胞封套、细胞质膜、原生质膜和核质细胞封套有四种:a.细胞壁有一层和三层的b.细胞壁外有一层六角形的蛋白质亚基c.只有一层六角形或四角形的,由蛋白质亚基或糖蛋白亚基组成的S层d.鞘包裹几个细胞产甲烷菌的培养方法产甲烷菌的各种形态(二)嗜热嗜酸菌特点:专性嗜热、好氧、兼性厌氧、严格厌氧、革兰氏阴性、杆状、丝状或球状,大多数种是硫代谢菌(三)极端嗜盐古菌细胞呈链状、杆状或球状,好氧或兼性厌氧,化能有机营养型第三节 放线菌一、放线菌的形态和大小二、放线菌的菌落形态三、放线菌的繁殖几种放线菌孢子丝的形态第四节 蓝细菌一、色球藻纲单细胞个体或群体本纲有:色球藻属、微囊藻属、腔球藻属、管孢藻属及皮果藻属二藻殖段纲第五节 螺旋体第六节 立克次氏体和支原体一、立克次氏体(一)立克次氏体不能通过细菌过滤器,不产芽孢,不具鞭毛,多寄生在节肢动物体内(二)衣原体二、支原体自由生活的最小的原核微生物,没有细胞壁,只具有细胞质膜,细胞无固定形态,为多行性体态