水处理生物学原核微生物学习教案.pptx

会计学1水处理水处理(chl)生物学原核微生物生物学原核微生物第一页，共81页。第二章第二章 原核原核(yun h)(yun h)微生微生物物第2页/共81页第二页，共81页。n n指一类细胞核无核膜包裹，只存在称作核区的裸露指一类细胞核无核膜包裹，只存在称作核区的裸露DNADNA的原始单细胞生的原始单细胞生物。物。n n原核生物具有以下的特点：原核生物具有以下的特点：n n无核膜，无成形的细胞核；无核膜，无成形的细胞核；n n遗传物质是一条不与组蛋白结合的环状双螺旋脱氧核糖核酸（遗传物质是一条不与组蛋白结合的环状双螺旋脱氧核糖核酸（DNADNA）丝，丝，n n（有的原核生物在其主基因组外还有更小的能进出细胞的质粒（有的原核生物在其主基因组外还有更小的能进出细胞的质粒DNADNA）；）；n n以简单二分裂方式繁殖，无有丝分裂或减数分裂；以简单二分裂方式繁殖，无有丝分裂或减数分裂；n n没有性行为，有的种类有时有通过接合、转化或转导，将部分基因组没有性行为，有的种类有时有通过接合、转化或转导，将部分基因组从一个细胞从一个细胞n n传递传递(chund)(chund)到另一个细胞的准性行为（见细菌接合）；到另一个细胞的准性行为（见细菌接合）；n n没有由肌球、肌动蛋白构成的微纤维系统，故细胞质不能流动，也没没有由肌球、肌动蛋白构成的微纤维系统，故细胞质不能流动，也没有形成伪足、有形成伪足、n n吞噬作用等现象；吞噬作用等现象；n n鞭毛并非由微管构成，仅由几条螺旋或平行的蛋白质丝构成；鞭毛并非由微管构成，仅由几条螺旋或平行的蛋白质丝构成；n n细胞质内仅有核糖体而没有细胞器；细胞质内仅有核糖体而没有细胞器；n n细胞内的单位膜系统除蓝细菌另有类囊体外一般都由细胞膜内褶而成，细胞内的单位膜系统除蓝细菌另有类囊体外一般都由细胞膜内褶而成，其中有氧其中有氧n n化磷酸化的电子传递化磷酸化的电子传递(chund)(chund)链（蓝细菌在类囊体内进行光合作用，其链（蓝细菌在类囊体内进行光合作用，其他光合细菌在细胞膜他光合细菌在细胞膜n n内褶的膜系统上进行光合作用；化能营养细菌则在细胞膜系统上进行能内褶的膜系统上进行光合作用；化能营养细菌则在细胞膜系统上进行能量代谢）；量代谢）；n n在蛋白质合成过程中起重要作用的核糖体散在于细胞质内，核糖体的在蛋白质合成过程中起重要作用的核糖体散在于细胞质内，核糖体的沉降系数为沉降系数为 n n70S70S；n n大部分原核生物有成分和结构独特的细胞壁等等。大部分原核生物有成分和结构独特的细胞壁等等。原核(yunh)生物第3页/共81页第三页，共81页。2.1 细菌细菌(xjn)第4页/共81页第四页，共81页。n n细菌是大家比较熟悉的名字，自从德国乡村医生劳伯柯赫第一个猎获病菌以后，细菌这个名字就常常和疾病联系在一起。因为人和动植物的许多传染病，都是由细菌作祟引起的，所以(suy)人们对它总有一种厌恶和恐惧的感觉。其实，危害人类的细菌只是一小部分，大多数细菌对人类是有益处的。第5页/共81页第五页，共81页。细菌(xjn)（Bacteria）P7广义的细菌即为原核(yunh)生物是指一大类细胞核无核膜包裹，只存在称作拟核区（nuclearregion)(或拟核)的裸露DNA的原始单细胞生物，包括真细菌（eubacteria）和古生菌（archaea）两大类群。广义上的细菌还包括:放线菌,螺旋体,立克次氏体,衣原体,支原体(霉形体)狭义的细菌为原核(yunh)微生物的一类，是一类形状细短，结构简单，多以二分裂方式进行繁殖的原核(yunh)生物。是一类形态微小,结构简单,具有细胞壁,无典型细胞核(无核膜/核仁),而只有核质(染色体),不能进行有丝分裂而主要靠二等分分裂繁殖的原核(yunh)单细胞微生物.是给水是给水(jshu)与废水处理中最重要的一类微生物！与废水处理中最重要的一类微生物！它是一种单胞生物,形体微小,结构简单。无成形细胞核、也无核仁和核膜，无细胞器。在适宜的条件下其相对稳定的形态与结构。一般将细菌染色后用光学显微镜观察，可识别各种细菌的形态特点，而其内部的超微结构须用电子显微镜才能看到。第6页/共81页第六页，共81页。2.1.1 细菌的个体形态细菌的个体形态(xngti)和大小和大小n n1.细菌的基本细菌的基本(jbn)形态形态n n（1）球状）球状n n（2）杆状）杆状n n（3）螺旋状）螺旋状n n（4）丝状（仅有少数）及）丝状（仅有少数）及其他形状其他形状丝状菌丝状菌第7页/共81页第七页，共81页。（1）球菌(qijn)根据分裂方向及相互(xingh)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、葡萄球菌等。是分类的一个依据。右图自上而下：右图自上而下：双球菌双球菌(qijn)、链球、链球菌菌(qijn)、四联球菌、四联球菌(qijn)、八叠球菌、八叠球菌(qijn)、葡萄球菌、葡萄球菌(qijn)第8页/共81页第八页，共81页。电镜下的球菌(qijn)葡萄球菌(ptoqijn)球菌(qijn)的形态第9页/共81页第九页，共81页。（2）杆菌(gnjn)细胞呈杆状或圆柱形，一般(ybn)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。杆菌的几种形态球杆菌链杆菌双杆菌第10页/共81页第十页，共81页。电镜下的杆菌(gnjn)梭状芽孢(ybo)杆菌乳酸杆菌杆菌(gnjn)的形态第11页/共81页第十一页，共81页。（3）螺旋菌霍乱弧菌螺旋菌弧菌（vibrio)：螺旋(luxun)周数不足一圈细菌螺菌（spirillum)：26圈小型(xioxng)、坚硬的螺旋状细菌螺旋(luxun)体（spirochaeta)：螺旋(luxun)周数超6周，体长柔软螺菌螺菌螺旋体螺旋体第12页/共81页第十二页，共81页。（4）丝状菌分布在水生境，潮湿(chosh)土壤和活性污泥中。丝状体是丝状菌分类的特征。水处理(chl)中的丝状菌第13页/共81页第十三页，共81页。（5）形状(xngzhun)其他型第14页/共81页第十四页，共81页。n n细菌的大小以m计，n n如：E.Coli长2 m，宽0.5 m，1500个相当(xingdng)一粒芝麻长 2.细菌(xjn)的大小第15页/共81页第十五页，共81页。n n较大细菌，较大细菌，较大细菌，较大细菌，19971997年在纳米比亚海岸沉积物中发现的年在纳米比亚海岸沉积物中发现的年在纳米比亚海岸沉积物中发现的年在纳米比亚海岸沉积物中发现的硫细菌（硫细菌（硫细菌（硫细菌（Thiomargarita namibiensisThiomargarita namibiensis）0.10.10.3mm0.3mm，肉眼可见。，肉眼可见。，肉眼可见。，肉眼可见。n n较小细菌，较小细菌，较小细菌，较小细菌，19981998年芬兰学者年芬兰学者年芬兰学者年芬兰学者E.O.KajanderE.O.Kajander发现引起发现引起发现引起发现引起尿结石的纳米细菌（尿结石的纳米细菌（尿结石的纳米细菌（尿结石的纳米细菌（NanobacteriaNanobacteria），直径），直径），直径），直径(zhjng)(zhjng)仅仅仅仅50nm50nm，为，为，为，为E.ColiE.Coli的的的的1/101/10，与病毒大小，与病毒大小，与病毒大小，与病毒大小类似。分裂缓慢，三天才分裂一次，是目前所知最类似。分裂缓慢，三天才分裂一次，是目前所知最类似。分裂缓慢，三天才分裂一次，是目前所知最类似。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。小的具有细胞壁的细菌。小的具有细胞壁的细菌。小的具有细胞壁的细菌。第16页/共81页第十六页，共81页。细菌大小的测量及表示(biosh)方法如下图所示利用显微镜测微尺，显微照相后根据(gnj)放大倍数进行测算第17页/共81页第十七页，共81页。2.1.2 细菌的细胞细菌的细胞(xbo)结构结构n n细菌是单细胞结构微生物。n n所有(suyu)细菌的结构：细胞壁，原生质体。n n原生质体包括：细胞质膜，细胞质及其内含物，拟核 n n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第18页/共81页第十八页，共81页。细菌细胞细菌细胞(xbo)构造模式图构造模式图在细菌细胞内，虽然没有细胞核，仍然有核物质，核物质DNA盘绕成一团(ytun)，用染色方法可以看到，称拟核。第19页/共81页第十九页，共81页。1.细胞壁（cellwall）细胞最外一层坚韧厚实的外被，主要(zhyo)由肽聚糖构成。细胞壁的生理功能：1）维持外形，提高机械强度 2）为细胞生长、分裂、和鞭毛运动必需 3）阻碍大分子有害物质进入细胞4）赋予抗原性、对抗生素和噬菌体的敏感性 第20页/共81页第二十页，共81页。（1）细胞壁的化学(huxu)组成和结构丹麦医生丹麦医生(yshng)C.Gram（革兰）于（革兰）于1884年年 发明的一种发明的一种鉴别不同类型细菌的鉴别不同类型细菌的 染色方法。染色方法。根据(gnj)此染色法，细菌可分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌第21页/共81页第二十一页，共81页。革革革革兰兰兰兰氏氏氏氏染染染染色色色色法法法法n n1.涂片涂片(t pin)固固定定w2.单染结晶(jijng)紫染液第一次染色1min第22页/共81页第二十二页，共81页。3.媒染碘-碘化钾溶液(rngy)浸湿30S4.脱色脱色95%乙醇溶液进乙醇溶液进行行(jnxng)颜色洗脱颜色洗脱5.复染红色(hngs)的藩红染液第二次染色第23页/共81页第二十三页，共81页。n n呈现第二次染呈现第二次染色色(rns)的效的效果红色；称革果红色；称革兰氏阴性菌兰氏阴性菌（红阴（红阴G-）细菌呈现第一次染色细菌呈现第一次染色细菌呈现第一次染色细菌呈现第一次染色(r(r ns)ns)的效果紫色，的效果紫色，的效果紫色，的效果紫色，革兰氏阳性菌（紫阳革兰氏阳性菌（紫阳革兰氏阳性菌（紫阳革兰氏阳性菌（紫阳G G）；）；）；）；第24页/共81页第二十四页，共81页。特征特征G G+强度强度疏松疏松坚韧坚韧厚度厚度薄，薄，510nm厚，厚，2080nm肽聚糖层数肽聚糖层数少，少，13层层多，多达多，多达50层层肽聚糖含量肽聚糖含量少（少（1020）高（高（5090）磷壁酸磷壁酸脂多糖脂多糖脂肪脂肪含量较高含量较高一般无一般无蛋白质蛋白质含量较高含量较高无无 革兰氏阳性和阴性细菌细胞壁构造(guzo)的比较第25页/共81页第二十五页，共81页。革兰氏阳性和阴性细菌细胞壁构造(guzo)的比较肽聚糖磷壁酸多糖(dutn)孔蛋白质脂质外膜磷壁酸肽聚糖第26页/共81页第二十六页，共81页。革革兰兰氏氏染染色色(rns)的的原原理理第27页/共81页第二十七页，共81页。2.原生质体原生质体（1）细胞质膜（protoplasmicmembrane）细胞质膜及化学组成：紧贴在细胞壁内侧，包围细胞质的一层薄膜，柔软而富有(fyu)弹性，半渗透膜。含6070的蛋白质，含3040的脂类，约2的多糖。第28页/共81页第二十八页，共81页。细胞质膜第29页/共81页第二十九页，共81页。细胞质膜的蛋白质细胞质膜的蛋白质具运输作用的整合蛋白具运输作用的整合蛋白(dnbi)（integral protein)或内在蛋白或内在蛋白(dnbi)（intrinsic protein）具酶促作用具酶促作用(zuyng)的周边蛋白（的周边蛋白（peripheral protein）或膜外蛋白（）或膜外蛋白（extrinsic protein）第30页/共81页第三十页，共81页。脂类是磷脂脂类是磷脂(ln zh)，由磷酸、，由磷酸、甘油、脂肪酸和甘油、脂肪酸和含胆碱组成含胆碱组成细胞质膜的磷脂细胞质膜的磷脂(ln zh)第31页/共81页第三十一页，共81页。细胞膜的结构：液态细胞膜的结构：液态(yti)镶嵌模型（镶嵌模型（fluid mosaic model）1）膜主体脂双分子(fnz)层，亲水基团在表面，疏水基团在内部2）双分子(fnz)层有流动性 3）蛋白镶嵌或贯穿或浮在表面 4）不对称性1972年，辛格和尼科年，辛格和尼科尔尔森提出森提出(t ch)该该模型模型第32页/共81页第三十二页，共81页。1）选择(xunz)运输 2）维持渗透压 3）合成细胞壁和糖被重要基地 4）细胞产能场所 5）鞭毛基体着生点和旋转供能细胞质膜的生理功能细胞质膜的生理功能 不同不同(b tn)种种类细类细菌的膜在其菌的膜在其结结构和功能方面存在很大构和功能方面存在很大差异。差异。这这种差异非常巨大且具有特征性，因此膜化学可被用种差异非常巨大且具有特征性，因此膜化学可被用于于对细对细菌菌进进行行鉴鉴定。定。第33页/共81页第三十三页，共81页。细胞质（cytoplasm)：除核区外的半透明、胶状、颗粒状物质总称。含水量 80左右(zuyu)。亦称原生质。内含物（inclusion body）：颗粒状构造，如：贮藏物、气泡等。（2）细胞质及内含(ni hn)物细胞质主要细胞质主要(zhyo)成分为核糖体、贮藏物、成分为核糖体、贮藏物、多种酶类和中间代谢物、质粒、各种营养物和多种酶类和中间代谢物、质粒、各种营养物和大分子的单体等。大分子的单体等。第34页/共81页第三十四页，共81页。核糖体(1)化学组成：由核糖核酸（RNA）和蛋白质两种化学成分组成。(2)染色特性：核糖体易被碱性染料染色，在光镜下细胞质中核糖体丰富的部位嗜碱性较强。(3)电镜结构(jigu)：是近似球形的致密颗粒，直径为20nm。(4)功能：合成蛋白质。核糖体结构核糖体结构模式图模式图第35页/共81页第三十五页，共81页。贮藏(zhcng)物（reserve materials）不同化学成分累积(lij)成的不溶沉淀颗粒，贮藏营养物。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、贝氏硫杆菌第36页/共81页第三十六页，共81页。聚聚-羟丁酸羟丁酸(poly-hydroxybutyrate,PHB)PHB于1929年被发现，至今已发现60属以上的细菌(xjn)能合成并贮藏。它无毒、可塑、易降解，被认为(rnwi)是生产医用塑料、生物降解塑料的良好原料。第37页/共81页第三十七页，共81页。PHBHCHH3CCCHHHOOOnn106第38页/共81页第三十八页，共81页。异染粒异染粒(metachromatic granules)在暗视野显微镜下看到的迂回(yhu)螺菌(Spirillum volutans)异染粒（迂回(yhu)体）颗粒大小(dxio)为0.51.0m，是无机偏磷酸的聚合物，一般在含磷丰富的环境下形成。功能是贮藏磷元素和能量，并可降低细胞的渗透压。第39页/共81页第三十九页，共81页。OHPO HnHO O异染粒（异染粒（metachromatic granule）n=2106第40页/共81页第四十页，共81页。多糖类贮藏多糖类贮藏(zhcng)物物在真细菌中以糖原为多在真细菌中以糖原为多糖原粒较小，不染色需用电镜观察，糖原粒较小，不染色需用电镜观察，用碘液染成褐色用碘液染成褐色(h s)，可在光学显微镜下看到。，可在光学显微镜下看到。糖原(tn yun)粒淀粉粒有的细菌积累淀粉粒，用碘液染成深兰色。第41页/共81页第四十一页，共81页。藻青素（藻青素（cyanophycin）一种内源性氮源贮藏物，同时还兼有贮存能源的作用。一种内源性氮源贮藏物，同时还兼有贮存能源的作用。通常通常(tngchng)存在于蓝细菌中。存在于蓝细菌中。由含精氨酸和天冬氨由含精氨酸和天冬氨酸残基（酸残基（1:1）的分枝）的分枝(fn zh)多肽所构成，分子量多肽所构成，分子量在在25000125000。第42页/共81页第四十二页，共81页。硫粒（硫粒（sulfur globules）很多真细菌在进行产能代谢或生物合成时，常涉及对还原性的硫化物如H2S，硫代硫酸盐等的氧化(ynghu)。在环境中还原性硫素丰富时，常在细胞内以折光性很强的硫粒的形式积累硫元素。当环境中环境中还原性硫缺乏时，可被细菌重新利用。第43页/共81页第四十三页，共81页。磁小体磁小体(megnetosome)功能是导向作用，即借鞭毛游向对该菌功能是导向作用，即借鞭毛游向对该菌最有利最有利(yul)的泥、水界面微氧环境处生活。的泥、水界面微氧环境处生活。实用前景，包括生产磁性定向药物实用前景，包括生产磁性定向药物或抗体，以及或抗体，以及(yj)制造生物传感器等制造生物传感器等其他内含其他内含(ni hn)颗粒颗粒第44页/共81页第四十四页，共81页。（三）细胞(xbo)的结构 羧酶体羧酶体(carboxysome)(carboxysome)一些一些(yxi)自养细菌细胞内的自养细菌细胞内的多角形或六角形内含物多角形或六角形内含物其大小与噬菌体相仿，约10nm，内含1,5-二磷酸(ln sun)核酮糖羧化酶，在自养细菌的CO2固定中起着关键作用。采用免疫电镜技术观察蓝细菌cyanobacterium Chlorogloeopsis fritischii中的羧酶体其他内含颗粒其他内含颗粒第45页/共81页第四十五页，共81页。（三）细胞(xbo)的结构载色体（载色体（Chomatophore）光合细菌进行光合细菌进行(jnxng)光合作用的部位光合作用的部位相当于绿色植物的叶绿体相当于绿色植物的叶绿体其他其他(qt)内内含颗粒含颗粒第46页/共81页第四十六页，共81页。气泡气泡(qpo)（gas vocuoles）是许多光合型、无鞭毛水生菌中充满是许多光合型、无鞭毛水生菌中充满(chngmn)气体的泡囊状内气体的泡囊状内含物含物大小大小(dxio)为为0.21.0um75nm内由数排柱形小空泡组成，外有内由数排柱形小空泡组成，外有2nm厚的蛋白膜包裹厚的蛋白膜包裹每个细胞中含几个或数百个气泡每个细胞中含几个或数百个气泡功能：调节细胞比重以使细菌漂浮在最适水层中获取光能功能：调节细胞比重以使细菌漂浮在最适水层中获取光能 O2，和营养物质，和营养物质其他内含颗粒其他内含颗粒第47页/共81页第四十七页，共81页。质粒质粒染色体染色体(Chromosomes)质粒质粒(circular covalently closed DNA)质粒(Plasmid)是一种染色体外的稳定遗传因子,大小从1-200kb不等,为双链、闭环的DNA分子,并以超螺旋状态存在于宿主的细胞质中。是一类小型闭合环状核外双螺旋DNA分子，能独立于细胞核进行(jnxng)自主复制。上面携带有数个到数十个甚至上百个基因（P134）其他其他(qt)内含内含颗粒颗粒第48页/共81页第四十八页，共81页。又叫核质体、原始核、细菌染色体，无核膜核仁的原始细胞核结构。富尔根染色为紫色的形态不定，环状ds-DNA，少量蛋白结合(jih)，0.253mm长。功能：遗传物质。（3）拟核第49页/共81页第四十九页，共81页。拟核（nucleoid）第50页/共81页第五十页，共81页。3.特殊(tsh)结构（1）糖被（）糖被（Glycocalyx）荚膜：某些细菌(xjn)在其表面分泌的一种粘性物质，把细胞壁完全包围封住。荚膜一般很厚，有的细菌(xjn)荚膜很薄，在200m以下，称为微荚膜。荚膜是分类特征之一。有些细菌生活在一定有些细菌生活在一定(ydng)的营养条件下，会向的营养条件下，会向细胞为分泌出一层黏性多糖类物质称为糖被细胞为分泌出一层黏性多糖类物质称为糖被（1）荚膜（）荚膜（capsule）(P13)第51页/共81页第五十一页，共81页。荚膜作为分类鉴定(jindng)的依据 荚膜荚膜第52页/共81页第五十二页，共81页。荚膜的化学组成：含水率9098，有的含多糖、或多肽，还有的含脂类或脂类蛋白复合体。荚膜难染色，可用负染色法染色。荚膜的功能：A.保护致病菌免受宿主吞噬细胞的吞噬，保护细胞免受干燥的影响；B.可作为碳源和能源或氮源；C.废水处理中，细菌荚膜有吸附(xf)作用。第53页/共81页第五十三页，共81页。（2 2）粘液）粘液(zhn y)(zhn y)层（层（slime slime layerlayer）为粘性多糖，疏松的附着在细菌细胞壁表面。废水生物处理中，有吸附作用，在曝气池中因曝气搅拌和水的冲击力容易把细菌粘液(zhny)冲刷入水中，增加水中有机物，可被其他微生物利用第54页/共81页第五十四页，共81页。（3 3）菌胶团（）菌胶团（zoogloeaP14zoogloeaP14）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。活性污泥中常有细菌胶团。在微生物学领域里，习惯将动胶菌属形成的细菌团块称为菌胶团。在水处理工程领域内，则将所有(suyu)具有荚膜或粘液的絮凝性细菌互相絮凝聚集成的菌胶团块都称为菌胶团。第55页/共81页第五十五页，共81页。n n吸附和氧化分解吸附和氧化分解吸附和氧化分解吸附和氧化分解(fnji)(fnji)有机物；有机物；有机物；有机物；n n菌菌菌菌胶胶胶胶团团团团是是是是细细细细菌菌菌菌的的的的存存存存在在在在形形形形式式式式，细细细细菌菌菌菌占占占占到到到到活活活活性性性性污污污污泥泥泥泥中中中中微微微微生生生生物物物物总总总总量量量量的的的的99%,99%,达达达达107108107108个个个个/ml/ml，是是是是生生生生物物物物处处处处理理理理的的的的主主主主力力力力军军军军，一一一一旦旦旦旦菌菌菌菌胶胶胶胶团团团团受受受受到到到到各各各各种种种种因因因因素素素素的的的的影影影影响响响响和和和和破破破破坏坏坏坏，则则则则活活活活性性性性污污污污泥泥泥泥法法法法对对对对有有有有机机机机物物物物去除率明显下降，甚至无去除能力。去除率明显下降，甚至无去除能力。去除率明显下降，甚至无去除能力。去除率明显下降，甚至无去除能力。n n 菌菌菌菌胶胶胶胶团团团团对对对对有有有有机机机机物物物物的的的的吸吸吸吸附附附附和和和和分分分分解解解解(fnji)(fnji)，为为为为原原原原生生生生动动动动物物物物和和和和微微微微型型型型后后后后生生生生动动动动物物物物提提提提供供供供了了了了良良良良好好好好的的的的生生生生存环境；存环境；存环境；存环境；n n例例例例如如如如菌菌菌菌胶胶胶胶团团团团本本本本身身身身为为为为原原原原生生生生动动动动物物物物、微微微微型型型型后后后后生生生生动动动动物物物物提提提提供供供供附附附附着着着着场场场场所所所所；菌菌菌菌胶胶胶胶团团团团中中中中的的的的细细细细菌菌菌菌可可可可以以以以去去去去除除除除毒毒毒毒物、自身作为动物食料。物、自身作为动物食料。物、自身作为动物食料。物、自身作为动物食料。菌胶团的功能(gngnng)第56页/共81页第五十六页，共81页。n n 具有指示作用；具有指示作用；具有指示作用；具有指示作用；n n通过菌胶团的颜色、透明度、数量、颗粒大小及通过菌胶团的颜色、透明度、数量、颗粒大小及通过菌胶团的颜色、透明度、数量、颗粒大小及通过菌胶团的颜色、透明度、数量、颗粒大小及结构的松紧程度可衡量好氧活性污泥的性能。结构的松紧程度可衡量好氧活性污泥的性能。结构的松紧程度可衡量好氧活性污泥的性能。结构的松紧程度可衡量好氧活性污泥的性能。n n新生菌胶团颜色浅、无色新生菌胶团颜色浅、无色新生菌胶团颜色浅、无色新生菌胶团颜色浅、无色(w s)(w s)透明、结构紧密，透明、结构紧密，透明、结构紧密，透明、结构紧密，则说明菌胶团生命力旺盛，吸附和氧化能力强，则说明菌胶团生命力旺盛，吸附和氧化能力强，则说明菌胶团生命力旺盛，吸附和氧化能力强，则说明菌胶团生命力旺盛，吸附和氧化能力强，再生能力强。老化的菌胶团，颜色深，结构松散，再生能力强。老化的菌胶团，颜色深，结构松散，再生能力强。老化的菌胶团，颜色深，结构松散，再生能力强。老化的菌胶团，颜色深，结构松散，活性不强，吸附和氧化能力差。活性不强，吸附和氧化能力差。活性不强，吸附和氧化能力差。活性不强，吸附和氧化能力差。菌胶团的功能(gngnng)第57页/共81页第五十七页，共81页。（3 3）芽孢）芽孢(y(y bo)bo)（sporespore）有些细菌（多为杆菌）在一定条件下，细胞质高度浓缩脱水所形成的一种抗逆性很强的球形或椭圆形的休眠体。由于芽孢是在细胞内形成的，所以也常称之为内生孢子，亦称芽孢。每一细胞仅形成一个芽孢，所以其没有(mi yu)繁殖功能。芽孢是整个生物界中抗逆性最强的生命体，是否能消灭芽孢是衡量各种消毒灭菌手段的最重要的指标。芽孢是细菌的休眠体，条件适宜可萌发；多为杆菌(gnjn)，是分类鉴定依据之一；可通过芽孢染色在普通显微镜下观察到。如：肉毒梭菌1005个小时以上杀死；芽孢抗紫外线一般是营养细胞的一倍第58页/共81页第五十八页，共81页。芽孢(y bo)的形态第59页/共81页第五十九页，共81页。芽孢的特点：（P15）芽孢的含水率低，38%40%。芽孢壁厚而致密，分三层：外层是芽孢外壳，为蛋白质性质。中层为皮层，由肽聚糖构成，含大量2，6-吡啶二羧酸。内层为孢子(boz)壁，由肽聚糖构成，包围芽孢细胞质和核质。芽孢萌发后孢子(boz)壁变为营养细胞的细胞壁。芽孢中的2，6-吡啶二羧酸（dipicolinic acid 简称DPA）含量高，为芽孢干重的5%15%。吡啶二羧酸以钙盐的形式存在，钙含量高。在营养细胞和不产芽孢的细菌体内未发现2，6-吡啶二羧酸。芽孢形成过程中，2，6-吡啶二羧酸随即合成，芽孢就具有耐热性，芽孢萌发形成营养细胞时，2，6-吡啶二羧酸就消失，耐热性就丧失。含有耐热性酶。第60页/共81页第六十页，共81页。（4 4）鞭毛）鞭毛(binmo)(binmo)（flagellaflagella）某些细菌体表长丝状、波曲的蛋白附属物，使细菌具运动功能(gngnng)。是分类上重要特征之一。暗视野显微镜观察、鞭毛染色光学显微镜观察、半固体穿刺(chunc)接种、固体接种可以判断是否有鞭毛鞭毛着生方式鞭毛着生方式第61页/共81页第六十一页，共81页。l鞭毛大小：直径0.001 0.02m，长度(chngd)在250m；l具有鞭毛的细菌能运动，不具鞭毛的细菌不能运动。l鞭毛的运动是靠细胞质膜上的ATP酶水解ATP提供能量。细菌细菌(xjn)鞭毛着生于细胞膜上，但运动支点由细胞壁提供。鞭毛着生于细胞膜上，但运动支点由细胞壁提供。第62页/共81页第六十二页，共81页。2.1.3 2.1.3 细菌细菌(xjn)(xjn)的繁殖的繁殖细菌的主要繁殖方式是裂殖，只有少数细菌的主要繁殖方式是裂殖，只有少数(shosh)类型营芽殖。类型营芽殖。P19 第63页/共81页第六十三页，共81页。2.1.32.1.3细菌的繁殖细菌的繁殖(fnzh)(fnzh)和培养和培养繁殖一般为无性繁殖，二分裂法。同形裂殖：裂殖后形成的子细胞大小(dxio)相等。异形裂殖：分裂产生两个大小(dxio)不等的子细胞。细菌分裂过程：核分裂形成横隔壁子细胞分离第64页/共81页第六十四页，共81页。培养基：人工配制的供给微生物营养物质的基质。培养基：人工配制的供给微生物营养物质的基质。固体培养基固体培养基(加入加入(jir)(jir)约约1.5%1.5%的琼脂的琼脂););半固体培养基半固体培养基(加入加入(jir)0.3-0.5%(jir)0.3-0.5%的的 琼脂琼脂););液体培养基。液体培养基。在不同培养基上细菌会出现具有不同的培养特征在不同培养基上细菌会出现具有不同的培养特征(tzhng)。在固体。在固体培养基上，称为菌落培养基上，称为菌落 菌落：单个微生物接种在固体培养基上，在合适的条件下培养一段时间，菌落：单个微生物接种在固体培养基上，在合适的条件下培养一段时间，生长繁殖形成一堆由无数个个体组成的肉眼生长繁殖形成一堆由无数个个体组成的肉眼(ruyn)可见的群体。可见的群体。菌落特征菌落特征主要有：大小、形状、光泽、颜色、质地软硬、主要有：大小、形状、光泽、颜色、质地软硬、透明度等。透明度等。细菌的群体特征（培养特征）细菌的群体特征（培养特征）细菌的群体特征（培养特征）细菌的群体特征（培养特征）第65页/共81页第六十五页，共81页。n n培养皿通常称平板培养皿通常称平板培养皿通常称平板培养皿通常称平板n n细菌在培养基上生长，细菌在培养基上生长，细菌在培养基上生长，细菌在培养基上生长，会形成各种颜色和外会形成各种颜色和外会形成各种颜色和外会形成各种颜色和外观观观观(wigun)(wigun)的菌落。的菌落。的菌落。的菌落。纯化的菌落是菌种鉴定、纯化的菌落是菌种鉴定、通过通过(tnggu)(tnggu)诱变技诱变技术或基因工程改良的前术或基因工程改良的前提。提。单菌落（纯菌落）单菌落（纯菌落）第66页/共81页第六十六页，共81页。Streptomycescoelicolor-1第67页/共81页第六十七页，共81页。铜绿铜绿(tngl)假假单孢单孢粘质沙雷氏菌粘质沙雷氏菌沙门氏菌沙门氏菌(sh mn sh jn)费氏志贺氏菌费氏志贺氏菌第68页/共81页第六十八页，共81页。n n菌落的特征菌落的特征菌落的特征菌落的特征(tzhng)(tzhng)主要由各种微生物特殊的遗传主要由各种微生物特殊的遗传主要由各种微生物特殊的遗传主要由各种微生物特殊的遗传特性决定，同时也与培养基成分及培养条件有关特性决定，同时也与培养基成分及培养条件有关特性决定，同时也与培养基成分及培养条件有关特性决定，同时也与培养基成分及培养条件有关n n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物形成的菌落特征物形成的菌落特征物形成的菌落特征(tzhng)(tzhng)是固定的，可作为微生是固定的，可作为微生是固定的，可作为微生是固定的，可作为微生物鉴定的重要依据。物鉴定的重要依据。物鉴定的重要依据。物鉴定的重要依据。菌落菌落(jnlu)(jnlu)形形态态第69页/共81页第六十九页，共81页。没有鞭毛不运动的细菌，特别是球菌，常形成较小、较厚、边缘较整齐的菌落；有鞭毛的细菌则较大而扁平，边缘波状、锯齿状等；有荚膜的细菌菌落较大并且表面光滑(gung hu)，而没有荚膜的则表面较粗糙；具有芽孢的细菌菌落表面常有褶皱并且不透明。第70页/共81页第七十页，共81页。n n细细细细菌菌菌菌菌菌菌菌落落落落具具具具有有有有一一一一些些些些共共共共同同同同的的的的特特特特征征征征：小小小小、湿湿湿湿润润润润、粘粘粘粘稠稠稠稠、与与与与基基基基质质质质结结结结合合合合松松松松散散散散，易易易易被被被被剥剥剥剥离离离离，质质质质地地地地均均均均匀匀匀匀，各各各各部部部部位位位位颜颜颜颜色色色色(yns)(yns)一一一一致致致致。但但但但不不不不同同同同的的的的细细细细菌菌菌菌菌菌菌菌落落落落也也也也具具具具有有有有自自自自己己己己特特特特有有有有的的的的特征。特征。特征。特征。第71页/共81页第七十一页，共81页。因细胞特征、比重、运动能力(nngl)和对氧气等关系的不同，而形成不同的群体形态，多数表现混浊，部分表现沉淀，好氧细菌则在液面大量生长，形成菌膜或环状等或者在液体培养基表面形成膜 使培养液混浊使培养液混浊(hnzhu)(hnzhu)或产生或产生(chnshng)(chnshng)絮状沉淀（粘重，如菌胶团、活性污泥）。絮状沉淀（粘重，如菌胶团、活性污泥）。第72页/共81页第七十二页，共81页。细菌的等电点在pH为25；革兰氏阳性菌的等电点在pH为23；革兰氏阴性菌的等电点在pH为45：pH为34之间的为革兰氏染色不稳定性菌；细菌表面带电荷；由细菌表面的蛋白质（两性电解质）的等电点和外界的pH值所决定。一般(ybn)培养中，细菌所处的pH值都高于细菌的等电点，表面带负电荷。1.细菌表面(biomin)电荷和等电点2.1.4细菌的物理化学细菌的物理化学(w l hu xu)性质性质 第73页/共81页第七十三页，共81页。2.细菌(xjn)的染色原理及染色方法细菌细胞微小透明细菌细胞微小透明(tumng)，染色后易于观，染色后易于观察。察。细菌在通常培养情况细菌在通常培养情况(qngkung)下总是带下总是带负电荷，故用带正电的碱性染料染色负电荷，故用带正电的碱性染料染色第74页/共81页第七十四页，共81页。革兰氏染色革兰氏染色(rns)与细胞壁：与细胞壁：简单染色(rns)法 正染色(rns)革兰氏染色(rns)法 鉴别染色(rns)法 抗酸性染色(rns)法 芽孢染色(rns)法 死菌 姬姆萨染色(rns)法 负染色(rns)：荚膜染色(rns)法等 活菌：用美蓝或TTC（氧化三苯基四氮唑）等作活菌染色(rns)细菌(xjn)染色法第75页/共81页第七十五页，共81页。A A 简单染色：常用来观察细菌的形态简单染色：常用来观察细菌的形态(xngti)(xngti)、大小、大小和排列方式。和排列方式。用一种染液染色菌体。一般菌体被染上染料的颜色。用一种染液染色菌体。一般菌体被染上染料的颜色。B B 复合染色法：两种染料复合染色法：两种染料(rnlio)(rnlio)染色，以区别细菌染色，以区别细菌的革兰氏染色反应或抗酸性反应，或将菌体和某一结构的革兰氏染色反应或抗酸性反应，或将菌体和某一结构染成不同颜色。染成不同颜色。常用(chnyn)的染色法有：第76页/共81页第七十六页，共81页。C复合(fh)染色之革兰氏染色1884年丹麦细菌学家创造了革兰氏染色法。将一大类细菌染上色，而另一类染不上色，以便将两大类细菌分开，作为(zuwi)分类鉴定的重要依据。也称为鉴别染色法。第77页/共81页第七十七页，共81页。革兰氏染色的机制有以下两点：革兰氏染色的机制有以下两点：革兰氏染色的机制有以下两点：革兰氏染色的机制有以下两点：(1)(1)(1)(1)革兰氏染色与等电点的关系革兰氏染色与等电点的关系革兰氏染色与等电点的关系革兰氏染色与等电点的关系 G+G+G+G+菌的等电点低于菌的等电点低于菌的等电点低于菌的等电点低于G-G-G-G-菌，所带负电荷更多，因此，它与结晶紫菌，所带负电荷更多，因此，它与结晶紫菌，所带负电荷更多，因此，它与结晶紫菌，所带负电荷更多，因此，它与结晶紫的结合力较大，不易被乙醇的结合力较大，不易被乙醇的结合力较大，不易被乙醇的结合力较大，不易被乙醇(y chn)(y chn)(y chn)(y chn)脱色。脱色。脱色。脱色。(2)(2)(2)(2)革兰氏染色与细胞壁的关系革兰氏染色与细胞壁的关系革兰氏染色与细胞壁的关系革兰氏染色与细胞壁的关系 G+G+G+G+的细胞壁脂类少，肽聚糖多，的细胞壁脂类少，肽聚糖多，的细胞壁脂类少，肽聚糖多，的细胞壁脂类少，肽聚糖多，G-G-G-G-则相反，故乙醇则相反，故乙醇则相反，故乙醇则相反，故乙醇(y chn)(y chn)(y chn)(y chn)容易进入容易进入容易进入容易进入G-G-G-G-细胞，进行脱色。细胞，进行脱色。细胞，进行脱色。细胞，进行脱色。第78页/共81页第七十八页，共81页。3.细菌(xjn)悬液的稳定性两种状态两种状态(zhungti)：稳定：稳定S型，不稳定型，不稳定R型。型。S型菌均匀分布于培养基中，不发生型菌均匀分布于培养基中，不发生(fshng)凝聚，只在电解质浓度高时才发凝聚，只在电解质浓度高时才发生生(fshng)凝聚；凝聚；R型很容易发生凝聚而沉淀在瓶底。型很容易