自考本科环境微生物复习资料[3].docx
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1、1 绪 论l 微生物的分类:界、门、纲、目、科、属、种,种是分类的根本单位。“五界学说“六界学说:原核生物界、真核原生生物界、真菌界、动物界、植物界、病毒界生物具细胞构造的生物原核细胞生物原核生物界蓝藻门细菌门真核细胞微生物真核原生生物界原生动物真核藻类真菌界酵母菌霉菌动物界微型后生动物上下等动物植物界低等植物高等植物非细胞构造的生物病毒界l 微生物的命名“双名法林奈,瑞典生物学家学名=属名+种名+首次命名人+现名命名人+命名年份三名法:学名=属名+种名+var.或subsp.+变种或亚种的名称l 微生物特点: 个体小,种类繁多 分布广、代谢类型多样 繁殖快,代谢强度大 数量多 易变异在环境疼
2、惜中,通过对微生物的训话和选育,进步对污染物讲解的效率。2病 毒l 病毒的特征和分类w 病毒m以下的超微小生物。w 病毒的特点:及其微小,非细胞构造,专性寄生,只含DNA或RNA的遗传因子。w 根据病毒不同的专性宿主,可把病毒分为动物病毒、植物病毒、细菌病毒噬菌体、放线菌病毒噬放线菌体、藻类病毒噬藻类体、真菌病毒噬真菌体。l 病毒的形态和构造w 病毒形态大致分为:杆状、线状和多面体球状。动物病毒的形态主要有球状、卵圆形、砖形等;植物病毒的形态有杆状、丝状和球状等;噬菌体的形态有蝌蚪状、丝状等。w 病毒的化学组成:大多数病毒由蛋白质和核酸组成,有的含有类脂质、多糖等。w 病毒的构造:病毒没有细胞
3、构造,却有其自身特有的构造。整个病毒体分两个部分:蛋白质衣壳和核酸内芯。病毒粒子有两类:一种是不具被膜囊膜的袒露病毒粒子;另一种有被膜包围的病毒粒子。衣壳粒以高度堆成的排雷方式形成了病毒的颗粒,因此病毒的外壳构造就具有了对称性。对称是指当病毒颗粒绕一个轴旋转确定角度时,视察者会看到一样的病毒外形。病毒颗粒有两种根本对称性:螺旋对称和多面体对称。有些病毒同时具有两种对称性,称为复合对称。最简洁的病毒只有核酸,不具蛋白质,如寄生在植物体内的类病毒和拟病毒,只有RNA。病毒的蛋白质和核酸各有不同的功能:蛋白质:主要是疼惜作用、确定特异性及确定致病性、毒力和抗原性等。核酸:DNA 或RNA,确定遗传、
4、变异和对宿主细胞的感染力。 病毒的构造 根本构造 核酸:RNA或DNA 衣壳:蛋白质 病毒的化学组成 特殊构造囊膜:脂肪、多糖等l 类病毒、拟病毒和朊病毒亚病毒没有真病毒的形态将诶够,能利用非自身编码的酶系统进展复制,有侵染性,并可在寄主中引起病症。亚概 念特 点类病毒寄生于高等生物细胞中一类最小的新病原体,有类似病毒的一面。化学组成和构造比病毒更为简洁,多种类病毒都是以植物为宿主的拟病毒一种类似于病毒的病毒,其核酸组成,大小、二级构造均及类病毒相思,故又称之为累死累病毒,又称为拟病毒。感染对象不是细胞,而是病毒,被拟病毒感染的病毒称为扶植病毒朊病毒只含蛋白质外壳不含核酸的病毒。也称普立昂,是
5、自然界中存在的具有感染实力的有机物,能像病毒一样传播疾病,能侵染动物并在宿主细胞内复制。羊瘙痒病、疯牛病l 病毒的增殖过程:w 吸附侵入增殖复制成熟装配裂解和释放 w 毒性噬菌体及和顺噬菌体毒性噬菌体侵入宿主细胞后立即引起宿主细胞裂开的噬菌体。和顺噬菌体侵入宿主细胞后不引起宿主细胞裂解的噬菌体。溶原细胞含有和顺噬菌体的宿主细胞。原噬菌体前噬菌体在溶原细胞内的和顺噬菌体核酸。l 病毒的培育和计数动物病毒的空斑试验w 空斑是指原代或传代单层细胞被病毒感染后,一个个细胞被病毒侵蚀而形成的空斑或称蚀斑。w 一个空斑代表一个病毒。所以,通过病毒空斑单位计数可以求出环境样品中存在的病毒数量。l 环境因子对
6、病毒的影响和病毒的存活物理、化学因素w 温度:高温条件下,大多数分开诉诸细胞的病毒会被破坏灭活在5565范围内存活时间不到1h。有些病毒可以在75温度下生存。低温条件下,病毒不会被灭活,因此可以再-75保存病毒。天花病毒在鸡胚膜中冰冻15年仍存活,经冷冻真空枯燥后可保存数月至数年。w 湿度的影响:不同病毒在不同湿度环境中的生存时间不同。w 化学因素:抗体党病毒侵入有机体后,集体会产生一种特异的蛋白质以地看入侵的外来病毒,称为抗体。宿主细胞为了抗拒病毒的入侵,还会产生一种糖蛋白干扰素,它进而又到宿主产生一种抗病毒蛋白而将病毒灭活。酚能破坏病毒蛋白质的衣壳,从而对病毒产生灭活作用。甲醛是有效的消毒
7、剂,它能破坏病毒的可算,不变更病毒的抗原特性。强酸、强碱除本身对病毒的灭活作用外,还能通过导致pH的变更而对病毒产生影响。l 细菌原核微生物w 细菌的个体根本形态有三种:球状、杆状、螺旋状和丝状。w 细菌的细胞构造:根本构造:细胞壁、统称原生质体。特殊构造:芽孢、荚膜、鞭毛、粘液层、菌胶团、衣鞘等细胞壁 组成 革兰氏阳性菌:细胞壁较厚,构造简洁,脂类含量少,肽聚糖多 革兰氏阴性菌:细胞壁比较薄,构造较困难,脂类含量多,肽聚糖少 作用 疼惜原生质体免受森头呀引起的裂开作用; 保持和固定细胞形态; 为鞭毛供给支点; 细胞壁的分子构造可起到分子筛的作用,可以阻挡某些分子进入并保存蛋白质在间质。菌胶团
8、当多个细菌个体排列在一起时,其荚膜互相交融,形成公共荚膜 保藏的具有确定形态的细菌集团,称为菌胶团。细胞质膜 包括细胞质膜、细胞质及其内含物、细胞核物质。细胞质膜主要由蛋白质、脂类和原生质体 多糖组成。它是一个流淌镶嵌的功能区域。 作用 限制细胞内外物质的交换; 细胞壁合成的场所;进展物质和能量代谢;膜内陷形成的中间体上有呼吸电子传递须要的酶系,具有类似高等生物线粒体的功能,它还及染色体的别离和细胞分裂有关,为DNA供给附着点;及细菌运动有关鞭毛基粒位于细胞膜上,是鞭毛附着的部位。荚膜 组成:多糖、多肽、脂类或脂类蛋白复合体。不易着色 作用: 疼惜功能,荚膜的存在有利于细菌对枯燥的抗拒,也有利
9、于防止细菌被吞噬和噬菌体的侵染;党养分缺乏时,荚膜可以成为细菌的外碳源或氮源和能量的来源;在废水处理中,荚膜能吸附废水中的有机物、无机固体物及胶体物,把它们吸附在细胞外表,有利于对其的汲取降解;荚膜是分类鉴定的根据之一。粘液层 某些不产荚膜细菌,期细胞外表分泌的黏性多糖物质,输送地附着在细胞壁外表,及四周环境无明显的边缘,称为粘液层。 作用:在废水生物处理中,粘液层具有吸附作用,并很简洁引冲刺和搅动而进入水中,成为其他生物的有机物来源。 芽孢 某些细菌在其生活是的某一阶段或遇到不良环境条件时,会在其细菌体内形成一个圆形、椭圆形或圆柱形的内生孢子,称为芽孢。芽孢是休眠体,不是繁殖体 特点: 芽孢
10、的原生质高度脱水; 芽孢的壁很厚,严密坚实,可分为三层 芽孢内含有大量的DPA,以钙盐形式存在,DPA的存在是具有抗热性的主要缘由。 作用:由于芽孢的抗性最强,故人们在检查灭菌效果时,可以承受芽孢为指示,即以它作为灭菌效果是否彻底的标记。w 细菌的培育特征培育基培育基时人工培植的供给微生物养分物质的基质。菌落是指将单个细胞接种感到固体培育基上,在核实的条件下培育确定得时间,生长繁殖形成一堆由多数个个体组成的肉眼可见的群体。菌苔是细菌在斜面培育基接种线上长成的一片密集的细菌菌落。在细菌培育中,获得单个细菌个体的方法,主要有稀释平板法和平板划线法。l 古菌原核微生物古菌的细胞构造:古菌的细胞膜含有
11、植烷甘油醚,使之对-内酰胺抗生素不敏感。古菌的细胞壁内不含油二氨基庚二酸和胞壁酸,其成分为糖-蛋白或假肽聚糖。其蛋白质为酸性,脂类是非皂化性甘油二醚的林芝和糖脂的衍生物。l 其他原核微生物微生物特 征繁殖方式螺旋体介于细菌和原生动物之间的单细胞原核微生物。菌体瘦长,松软,完全呈螺旋状。无鞭毛,依靠轴丝运动腐生:污泥、垃圾和水体;寄生:引起人、畜疾病纵裂立克次原体大小介于细菌和病毒之间,杆状、球状和丝状G-,无芽孢,无鞭毛,细胞核无核膜。二分裂衣原体专性寄生在细胞内的微小生物球星或椭圆形,细胞化学成分和构造及G-相像。它含DNA和RNA。多寄生在脊椎动物或人体内,能引起沙眼。二分裂支原体能自由生
12、活的最小的原核微生物,介于细菌和病毒之间缺少细胞壁,只有细胞质膜。呈高度多形态,疾病形态为球状和丝状。含DNA和RNA。二分裂l 放线菌原核微生物放线菌的菌丝菌丝生长功能形态及颜色基内菌丝生长在固体培育基内汲取养分有色或无色气生菌丝由养分菌丝向空气中延长生长繁殖较粗,有弯曲状、直线状或螺旋状。有的气生菌丝会产生色素孢子丝气生菌丝生长到确定阶段,会在顶端分化出孢子丝产生分生孢子多种形态。孢子丝具有各种颜色l 原生动物的养分类型真核微生物养分类型概念例子全动性养分动物性养分此类原生动物靠吞噬其他生物个体或有机颗粒来获得养分绝大多数原生动物属此养分类型植物性养分有色素的原生动物能依靠光合作用,汲取C
13、O2和无机盐,合成有机物作为其自身的养分物质绿眼虫、衣滴虫等腐生性养分一些无色鞭毛虫和寄生的原生动物,依靠体表汲取环境中火诉诸体内的可溶性的有机物作为养分来源。无色鞭毛虫l 真菌能产生孢子,以悟性和或游行方式进展繁殖,无性繁殖方式为裂殖或出芽生殖,而有幸繁殖那么产生各种有性孢子接合孢子、子囊孢子和担孢子等。真菌分为5个亚门:表毛菌衙门、接合菌亚门、子囊军衙门、担子菌亚门和半知菌亚门。酵母菌单细胞真菌,典型的真核细胞。喜高糖环境无性生殖:出芽生殖芽殖和裂殖。酵母菌婉文含有高蛋白,回收的酵母菌菌体可以作为饲料;在环境污染治理中,一些油脂废水、残糖废水等可以利用酵母菌进展生物处理并获得饲料酵母。有性
14、生殖:产生有性孢子多为子囊孢子,少数为担子孢子等。霉菌及放线菌均为丝状体构造,但却为真核细胞,菌丝较放线菌粗。多为多细胞,少为单细胞。无性生殖:霉菌产生分生孢子或借助菌丝的片段繁殖。在环境治理中,霉菌常常被用来处理纤维素、扮相维素、单宁等男降解的物质可利用镰刀霉菌处理含氰化物的废水,其对废水中氰化物的去除效率可达90%以上。当然,在活性污泥系统中,丝状真菌的过来繁殖会引起“污泥膨胀的问题。有性生殖在:霉菌:产生有性孢子,进展结合升值,产生有形构造子囊、担子等。伞菌大型真菌,其特征是产生肉质的伞状字实体。无性繁殖:产生粉孢子和厚坦孢子。利用无毒有机废水如淀粉废水培育食用菌,既能处理废水,又能获得
15、食用菌。有性繁殖:菌丝结合产生囊状担子和最终外生的四个担孢子l 酶的催化特性酶作为催化剂的共性酶的生物催化特性 没能降低反响的活性。 酶可加快反响速度,酶具有极高的催化效率。 酶本身一般在反响中不消耗,反响前后无变更。 酶的催化作用具有很强的转移性。 酶的催化作用条件和顺。 酶对环境条件极为敏感。l 微生物比较微生物细胞核细胞器繁殖举例原核有核质,无核膜,称为拟核或似核无特异细胞器不进展有丝分裂各类细菌、放线菌、蓝细菌,支原体,衣原体和螺旋体等真核发育完善的细胞核,有核质和核膜有高度分化的细胞器进展有丝分裂各类真核藻类、真菌酵母菌、霉菌等、原生动物鞭毛虫、肉足虫、变形虫、纤毛虫以及微型后生动物
16、线虫、轮虫,寡毛类病毒无细胞核无无生长过程,不以二分裂方式繁殖类病毒,拟病毒,朊病毒,微生物比较微生物形 态结 构增殖病 毒杆状、线状和多面体或球状核酸和蛋白质组成根本构造:蛋白质衣壳和核酸内芯;类病毒、拟病毒、朊病毒吸附侵入增殖成熟裂解和释放病毒粒子形态:螺旋对称、等轴对称、复合对称扶植构造:包膜、壳粒原核微生物细菌杆状、球状、螺旋状、丝状根本构造二分裂特殊构造放线菌G+基内菌丝、气生菌丝、孢子丝链霉菌属、放线菌属等无性生殖,通过分生孢子和胞囊孢子繁殖。蓝细菌/蓝藻G-单细胞,成群体或丝状体可以固氮,将自由氮转化为氨类囊体进展光合作用色球蓝细菌目、宽蓝细菌目二分分裂、芽殖、断裂和多分分裂真核
17、微生物原生动物P47没有固定形态。没有器官分化。在不利的环境条件下,会形成胞囊单细胞,没有细胞壁 变形虫、鞭毛虫、纤毛虫,线虫、轮虫无性二分裂真核藻类P54单细胞或多细胞形体有叶绿体,有明显的细胞器蓝藻门、裸藻门、绿藻门等无性繁殖:裂殖或产生孢子有性繁殖:藻类形成特地的生殖细胞配子,配子经结合后长成新的个体。真菌P60少数为单细胞异养,寄生或腐生。酵母菌、霉菌和伞菌有性繁殖、无性繁殖酵母菌P60单细胞真菌,卵圆形、圆形、圆柱形或假丝状真核细胞无性生殖:出芽生殖芽殖和裂殖有性生殖:产生有性孢子多为子囊孢子,少为担子孢子霉菌P62丝状体。喜偏酸性环境。腐生,好氧无性生殖:产生分生孢子或借助菌丝的片
18、段繁殖。有性生殖:产生有性孢子,进展结合升值,产生有性构造子囊、担子等。l 酶的分类6类氧化复原酶类催化氧化复原反响AH2+BA+BH2A为供氢体,B为受氢体转移酶类催化底物的基团转移到另一有机物上AR+BA+BR水解酶类催化大分子有机物水解AB+HOHAOH+BH裂解酶类催化有机物裂解成小分子物质ABA+B异构酶类催化同分异构体之间的转化AA合成酶类催化底物的合成反响A+B+nATPAB+nATP+nPil 底物的跨膜运输进入微生物细胞比较工程单纯扩散促进扩散主动运输基团移位特意载体蛋白无有有有能量消耗不须要不须要须要须要动力内外浓度的梯度差内外浓度的梯度差运送分子有无特异性无有有有溶质运送
19、方向由浓至稀由浓至稀由稀至浓由稀至浓平衡时内外浓度内外相等内外相等内部浓度高得多内部浓度高得多运送前后溶质分子不变不变不变变运送速度慢快快快载体饱和效应无有有有及溶质类似物无竞争性有竞争性有竞争性有竞争性运送抑制剂无有有有运送对象举例H2O、CO2、O2、甘油、乙醇、少数氨基酸、盐类、抑制剂SO42-、PO43-氨基酸、乳糖等,Na+、Ca2+等无机离子葡萄糖、果糖、甘露糖、嘌呤、核苷、脂肪酸等l 微生物的养分物质五种养分物质作 用水 有助于养分物质的汲取先溶解于水;保证各种生化反响的进展必需在水溶液中进展。碳源构成微生物细胞的含碳物质碳架和供给微生物生长、繁殖及运动所须要的能量。氮源供给微生
20、物合成蛋白质的原料。无机盐构成细胞组分; 构成酶的组分和维持酶的活性;调整浸透压、氢离子浓度、氧化复原电位等; 供给自养微生物能源。生长因子某些微生物维持正常生活所必需而须要量又不大的特殊养分物。l 微生物的养分类型养分类型能源根本碳源实例光能自养型微生物光能CO2藻类、蓝细菌光能异养型微生物光能有机物红螺菌化能自养型微生物无机物CO2硝化细菌、铁细菌化能异养型微生物有机物有机物真菌、大多数细菌l 培育基根据试验目的和用处的不同,分为根底培育基、选择培育基、鉴别培育基和加富富集培育基。l 生长曲线的各个时期及其特点停滞期/适应期少量菌体接入新培育基培育的初期,是细胞数目不增加的时期。生长速率常
21、数等于0。停滞的长短取决于某些因素:接种量、菌龄、养分等。假设接种量大、菌龄小、养分和环境条件好,那么停滞期就短。此时的细菌细胞对外环境条件较敏感,易受外界不良环境条件的影响而发生变异。对数期细菌的生长速度到达最大,细菌数以几何级数增加,在生长曲线上呈直线关系。处于对数期的细菌,得到丰富的养分,代谢活力最强,细菌旺盛生长。此时的细菌比较整齐群体内比较一样强健。对不良环境条件的抗性也比较强。静止期/稳定期由于对数期的细菌快速生长繁殖,消耗了大量的养分物质,同时代谢产物的大量积累对细菌本身产生毒害作用;另外,pH 、溶解氧、氧化复原电位等条件也变得不利。结果造成细菌的生长速率渐渐下降,甚至到零。在
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