环境工程微生物章.pptx

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1、本课程的教材和主要参考书周群英，王士芬环境工程微生物学第三版，高等教育出版社，2008年；乐毅全，王士芬环境工程微生物学，化学工业出版社，2005年；周群英，高延耀高等教育环境工程微生物学出版社，2000年。第1页/共100页关于教材教材是主要依据，适当的增加一些内容；有些内容可能不在课堂上详细讲述，同学们可以根据自己的情况进行学习或者选择一些相关的书进行阅读。第2页/共100页第一章：绪论1.环境工程微生物学的研究对象和任务1.1环境与环境工程1.2微生物及其类群1.3微生物的特性与环境工程2.环境工程微生物学的的发展3.微生物的分类、命名及生物地位第3页/共100页1.1环境与环境工程环境

2、（environmental）环境系指某一特定生物或群体以外的空间以直接或间接影响生物体或生物群体生存与活动的外部条件的总和。环境的属性：自然环境社会环境环境工程是一门保护和改善环境的应用性工程技术学科环境工程是一门保护和改善环境的应用性工程技术学科第4页/共100页微生物A）气性坏疽，B）少孢根霉菌，C）大肠杆菌，D）霍乱病毒ABDC第5页/共100页1.2微生物及其类群微生物微生物(microbe,microorganism):指形体小，结构简单，肉眼看不见，必须显微镜才能看到的微小生物的总称。第6页/共100页微生物非细胞生物真核微生物原核生物病毒亚病毒因子真菌原生动物微型后生动物藻类细

3、菌古生菌微生物及其类群微生物类群第7页/共100页1.3微生物学与环境工程微生物学微生物学是研究微生物及其生命活动规律的一门学科。内容：微生物的形态结构、分类鉴定、生理生化、生长繁殖、遗传变异及微生物的生态等。目的:更好的认识微生物、利用微生物、控制和改造微生物，造福人类。环境工程微生物学是一门环境工程与微生物学相结合发展起来的新兴交叉学科。内容：研究污染控制工程中所涉及的微生物学原理及过程;目的：利用微生物控制和保护环境。第8页/共100页微生物特性与环境工程形体微小，比表面积大；高代谢活性分布广；身在菌营不知菌多样性；代谢速率高；繁殖快；适应性强，易变异。第9页/共100页1.环境工程微生

4、物研究对象和内容对象：1.微生物2.环境工程内容：1.认识微生物2.利用微生物结决环境问题第10页/共100页2.环境工程微生物的发展诞生于“生物滤池”和“活性污泥”技术（19世纪末20世纪初）生物化学、生物分子技术生物化学、生物分子技术 （2020世纪世纪8080年代）年代）快速发展期（快速发展期（2020世纪世纪6060年代）年代）好氧厌氧系统（好氧厌氧系统（2020世纪世纪7070年代年代）生物滤池（生物滤池（19世纪末）世纪末）活性污泥（活性污泥（20世纪初）世纪初）发展进程第11页/共100页3.微生物的分类、命名和地位微生物分类(Classification)分类标准：按微生物的亲

5、缘关系对微生物进行分群归类，根据相似性或相关性将微生物排列成系统。种Species界(Kingdom)、门(Phylum)、纲(Class)、目(Order)、科(Family)、属(Genus)亚种(subspecies)、菌株(strain)微生物的基本单元种是显示微生物高度相似性、亲缘关系及其接近的一群菌株的总称种的细分单元除某一明显而稳定特征外，其余鉴定特性都与模式种相同。起源于共同祖先并保持祖先特性的一组纯种后代菌群第12页/共100页微生物的命名俗名(如：结核杆菌、猪霍乱杆菌、红色面包酶)学名:Bacilluscholere-suis Smith1894 标准：采用双命名法 属名+

6、种名+首次命名人的名字+年份微生物的分类、命名和地位拉丁名词第一个字母大写斜体形容词、斜体和小写可省略第13页/共100页微生物在生物界的地位六界学说动物界、植物界、原生生物界、原核生物界、真菌界、病毒界微生物的分类、命名和地位微生物的分类、命名和地位三域生物系统真细菌古细菌真核生物第14页/共100页第二章：原核微生物原核微生物定义：指细胞内有一个核区，无核膜包裹，无核仁，核区只有一个DNA分子，无细胞器的原始单细胞微生物。原核微生物的主要共同特点：有明显的核区；没有核膜包围；有染色体（由一条双链DNA构成）；代谢在质膜上进行；蛋白质合成在细胞质中进行。第15页/共100页原核微生物分类微生

7、物的种类细胞型微生物非细胞型微生物：病毒原核生物(由原核细胞组成）真核生物(由真核细胞组成）细菌放线菌真菌显微藻类原生生物第16页/共100页第一节：细菌细菌是单细胞微生物，是最小的细胞型生物，以典型的裂殖方式繁殖，有不同的形状和大小。细菌的三种基本形态细细菌菌的的形形态态球菌杆菌螺旋菌基本形态特殊形态第17页/共100页2.1 球 菌（Coccus）球菌通常呈球状或椭圆状；分类依据：不同种的球菌在细胞分裂时会形成不同的空间排列方式。球菌的分类第18页/共100页2.2杆菌（Bacillus）杆菌细胞呈杆状或圆柱形，沿平面分裂，形态稳定，但会因培养条件的改变而变化；杆菌在细菌中种类最多，环境工

8、程中应用广泛。杆菌的分类第19页/共100页2.3螺旋菌（Spirillum）细胞呈弯曲杆状且螺旋满2-6圈的细菌称为螺旋菌；螺旋不足一圈的为弧菌(Vibrio)；但都可统称螺旋菌。螺旋菌的特点：细胞壁坚韧，菌体较硬；常以单细胞分散存在；不同的细胞个体，其长度、螺旋数目和螺距有显著差异。ACB弧菌螺旋菌（细菌）螺旋体菌（病毒）第20页/共100页弧菌（Vibrio）只有一个弯曲，如“C”或“逗号”；鞭毛是偏端单生或丛生。弧菌（Vibrio）蛭弧菌霍乱菌(寄生虫)假单胞菌第21页/共100页螺旋菌（Spirillum）螺旋菌：菌体回转如螺旋状，螺旋数目和螺距大小因种而异，鞭毛生两端。弧菌螺旋菌第

9、22页/共100页细菌的特殊形态细菌的形态受环境条件的影响，是他们适应环境的必然选择。畸形、衰颓型柄杆菌第23页/共100页2.4细菌的大小细菌大小随种而异(0.280m），需显微镜观察，m(Micrometer)是测量细菌常用的单位.第24页/共100页细菌的大小第25页/共100页测量的方法：显微镜测微尺；电子扫描电镜测量步骤：（固定、染色）细菌的大小的测量花粉流感嗜血菌0.12*1.2m肺炎链球菌0.8m（D）大肠杆菌0.5*2m巨大芽孢菌1.3*3m颤蓝细菌5*40m第26页/共100页细菌尺寸在环境工程中的实际意义小细菌具有更大的比表面积，且在某种环境压力下（如干燥）能够发生“自我收

10、缩”(rounding)细胞变得更小、更圆、比表面积更大更易发生交换。因此，小球菌比大球菌能更有效地与环境进行物质交换，污染物可被快速降解。第27页/共100页2.5细菌的细胞结构生命活动绝对需要的结构，为所有细菌或原核生物共有。只存在部分细菌中，有特殊功能。第28页/共100页细胞壁细胞壁（Cell wall）是位于细胞的最外的一层（一般结构）坚韧、略具弹性的外被，厚度约为10-80 nm，占细胞干重的10%-25%。主要成分是肽聚糖，但不同细菌，细胞壁在结构和成分上各有自己的特点。细菌细胞壁可用电子显微镜直接观察细菌的超薄切片。细胞壁是区分不同特性细菌的依据。第29页/共100页革兰氏染色

11、细菌染色的主要目的：1.增加菌体与背景的反差，以便在显微镜下观察；2.通过染色特征对不同特性的细菌进行鉴别。常用的染色法：单染色法复染色法第30页/共100页革兰氏染色革兰氏染色 1884年，丹麦医生C.Gram发明，是最重要的染色和鉴定生物特性的方法之一。染色程序：初染固定结晶紫染色(30S)碘液（媒染剂）(30S)媒染95%乙醇(10-20S)脱色复染沙黄或番红(30-60S)紫色：革兰氏染色阳性细菌（G+）；红色：革兰氏染色阴性细菌（G-).第31页/共100页G+和G-细菌的细胞壁结构比较G+G-第32页/共100页G+和G-细菌的细胞壁结构比较第33页/共100页革兰氏染色的机理脱色

12、剂95%乙醇为脂溶剂破坏G-的外膜、肽聚糖层和细胞质膜，于是被乙醇溶解的结晶紫和碘的复合物从细胞中渗漏出来，当再用番红复染时，显现红色。在G+细胞中，乙醇使后的肽聚糖层脱水，导致空隙变小，由于结晶紫和碘的复合物分子较大，不能通过细胞壁，保持紫色。第34页/共100页细胞壁的生理功能保护作用：细胞壁具有固定细胞外形和保护细胞的功能；屏障作用：细胞壁是多孔的，可允许水及一些化学物质通过，但对大分子物质有阻拦作用；提供运动质点：细胞壁的存在为鞭毛运动提供了力学支点；免疫原性：细胞壁的化学组成赋予细菌一定的抗原性、致病性以及对噬菌体的敏感性。？细菌细胞壁与重金属的吸附第35页/共100页细胞(质)膜C

13、ell membrance蛋白质磷脂非极性基团(难溶性脂肪酸）极性基团(水溶性甘油和磷酸）8nm细胞膜占细菌干重10%左右；主要成分是脂类(20%-30%)和蛋白质(60%-70%)。通常不含胆固醇第36页/共100页细胞膜的生理功能细胞膜是一个重要的代谢活动中心。细胞膜含有多种多样的膜蛋白，这些蛋白各具特殊活性。（合成酶、呼吸酶、渗透酶和ATP合成酶）。细胞膜的生理功能1）控制细胞内外的物质的运送和交换；2）维持细胞内正常渗透压的屏障作用；3）提供合成细胞壁各种组分（肽聚糖、LPS、磷壁酸）和荚膜等大分子的场所；4）是进行氧化磷酸化和光合磷酸化的产能基地；5）传递信息。第37页/共100页细

14、胞膜与污染物的吸收小分子易自由扩散；非极性污染物分子比极性分子跟容易自由扩散（膜的成分主要是脂，尾部的非极性链较长）；非解离态的污染物分子更容易透过膜；pH与解离度有关。吸附污染物的影响因素：(1)膜上孔道直径；(2).分子极性(3).污染物解离状态(4).pH值。自由扩散第38页/共100页细胞质及其内物质细胞质（cytoplasm）是细胞膜包围的除核区外的一切半透明、胶状、颗粒状物质的总称。含水量约80%，主要成分是水、蛋白质核酸和脂类，并含有少量的无机盐。内物质（inclusion body）是细胞质内形状较大的颗粒状构造，包括核糖体、羟酶体、载色体、类囊体、颗粒状内含物和气泡等。第39

15、页/共100页核糖体大亚基核糖体小亚基镁核糖体(ribosome)核糖体(ribosome)是细胞中的一种核糖核蛋白的颗粒结构，由65%的核糖核酸(RNA)和35%的蛋白质组成。核糖体的作用：合成肽链，繁殖细菌。第40页/共100页气 泡(gasvacuold)气泡是许多光合营养型、无鞭毛运动的水生细菌中存在的充满气体的泡囊状内含物，大小为 0.21.0m*75nm 内由数排柱形小空泡组成，外约有2nm 厚的蛋白质膜包裹。功能：调节细胞比重以使细胞漂浮在最适水层中获取光能、O2 和营养物质。第41页/共100页颗粒状内含物（1）内含物质系细胞的储藏物，是一类由不同化学成分累积而成的不溶性沉淀颗

16、粒。但细菌生长到成熟阶段，因营养过剩而形成。主要功能是储存营养物。白喉菌的异染颗粒1）异染颗粒因其可用蓝色的染料（甲苯胺蓝或甲烯蓝）染成紫红色而得名。颗粒大小为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：是磷元素和能量的储藏物，在老龄细菌中，异染粒常被用作碳源和磷源。第42页/共100页颗粒状内含物（2）2）聚-羟基丁酸(poly-hydroxybutyrate，PHB)聚-羟基丁酸为细菌特有，是一种碳源和能源性储藏物。组成为脂溶性物质，不溶于水。很容易被脂溶性染料苏丹黑着染，在光学显微镜下清晰可见。第43页/共100页颗粒状内含物（2）聚-羟基丁酸的应用PHB是一

17、种可降解性塑料，具有化学合成材料所不具有的特性，如：密度大、透氧性、抗紫外线辐射、良好的生物组织相容性及抗凝血性等优点。1.PHB在生物医学中应用，可作为外科手术的缝合线及部分需要延缓的药物进入机体的载体（PHB微胶囊）；2.PHB在农业上的应用，可避免白色污染。产碱杆菌属假单胞菌属固氮菌属破壁分离提取与提纯PHBPHB的提取第44页/共100页颗粒状内含物（3）肝糖（blycogne）粒和淀粉粒 均可用碘染色，前者为红褐色，后者为蓝色，二者可作为碳源和能源。细菌中的肝糖粒第45页/共100页颗粒状内含物（4）硫粒是细菌的硫源和能源物质。某些硫细菌，如贝氏硫细菌属（Beggiatoa）和丝状硫

18、细菌属（Thiothrix）等可以利用H2S作为能源，氧化为硫粒累积在菌体中，但缺乏营养时，氧化体内硫粒为SO42-，从而获取能量。硫粒具有很好的折光性，在显微镜下可轻松看到。第46页/共100页细胞核与质粒细胞核简称拟核(nucleoid)，是原核生物与真核生物的主要区别之一，拟核位于细胞质内，无核膜、无核仁、没有固定的形态，结构简单。原核只有一个染色体，主要是含有遗传特征的脱氧核糖核酸(DNA)，有少量的RNA和蛋白质，细菌染色体由双螺旋的大分子链构成，一般呈环状结构。拟核的功能：是重要的遗传物质，携带着细菌的全部遗传信息。一般一个细菌对应一个核区，但细菌活跃生长是会有2-4个。第47页/

19、共100页质粒和染色体遗传信息的必须物质；总长度为0.253mm的大环DNA分子，分子质量较大。小环DNA分子，质量较小；不是细菌必须的；可独立于染色体之外而转移，构建新菌株。第48页/共100页2.6细菌的特殊结构除一般结构外，细菌还具有一定特殊的结构，包括荚膜、芽孢及鞭毛等。1.荚膜（Capsule）：细菌在一定的营养条件下，能够向细胞壁的表面分泌出一层透明的、黏液状或胶质状的物质所形成的一层膜。荚膜的主要成分：因种而异，大多为糖、多肽或蛋白质。荚膜的主要功能：(1).作为细胞外碳源和能源性储存物；(2).保护细胞免受干燥的影响；(3).增强某些病原体的致病能力，抵抗宿主的吞噬。第49页/

20、共100页2.6细菌的特殊结构荚膜荚膜的类型：(依据细胞表面的存在状况）1).微荚膜：厚度小于200nm，与细胞表层紧密结合，无法用显微镜观察；2).荚膜或大荚膜：稳定的吸附在细胞壁外，有一定形状，厚约200nm；荚膜与细胞的结合力较差。3).黏液层：没有明显边缘，比荚膜疏松，向周围环境扩散的黏性物质层；4).黏接物：局限于一定区域的黏液物；5).菌胶团：荚膜物质相融合在一起的一团胶状物；是活性污泥的主要成分，具有较强的氧化和吸附能力。黏液层荚膜细菌荚膜和黏液层第50页/共100页2.6细菌的特殊结构鞭毛鞭毛（Flagellum）：在运动性微生物细胞的表面，着生有一根或数根由细胞内伸出的细长、

21、波曲、毛发装的丝状结构。鞭毛约占菌体干重的1%，最长可达70m，直径1020nm，可直接在电子显微镜下观察，通过染色可在光学显微镜下观察。第51页/共100页2.6细菌的特殊结构鞭毛根据鞭毛的数量和排列情况,细菌可以分为以下五种类型第52页/共100页2.6细菌的特殊结构鞭毛鞭毛的结构：始于细胞内层基体，穿过细胞壁后成为构装体，由此伸出丝状鞭毛。第53页/共100页2.6细菌的特殊结构鞭毛鞭毛的功能：运动主要运动方式：旋转第54页/共100页鞭毛的运动特性与趋避运动细菌鞭毛的运动是由鞭毛基部的一个鞭毛“发动器”引发的。当S环和M环彼此向相反方向旋转时，“发动器”启动，导致中心杆转动，使鞭毛丝急

22、速旋转，推动菌体前进。趋避运动系指因环境刺激使原有的运动方式发生改变，这种改变所表现出的新的运动方式。第55页/共100页细菌的趋避运动趋避运动化学趋避运动光趋避运动趋化性是细菌对外界化学变化所作出的行为反应，是寻找碳源和能源时所表现的出的一种能力。细菌趋化性可提高其在自然环境中降解污染物的效果。细菌的趋化性与降解性之间的关系已成为一个研究热点。第56页/共100页细菌的趋化性具有方向性，或顺浓度梯度迁移，即正趋化；逆浓度梯度迁移即负趋化。在大多数情况下，趋化物(chemoattractant)能作为细菌的碳源和能源，而负趋化物(chemorepellent)则对细菌有毒害作用。细菌对环境污染

23、物的趋化性当环境中存在大量污染物时，细菌细胞便进化了伴随着趋化性而产生的对污染物的降解性。细菌的趋化性第57页/共100页趋化性在生物修复中的作用趋化性可使降解菌株与污染物紧密接触，提高污染物的生物可利用性和生物降解性趋化性使降解性细菌与土著微生物在营养竞争中表现出优势。趋化性促进自主转移性代谢质粒的转移。细菌的趋化性第58页/共100页2.7菌毛菌毛（pili或fimbria）是生于细菌细胞表面比鞭毛细，且较短而直硬的丝状结构。菌毛(功能)普通菌毛性菌毛可增加细菌吸附与其他细胞或物体的能力；是在性质粒（F因子）控制下形成的菌毛，比普通菌毛粗而长，数量少，是细菌传递游离基因的器官，即遗传物质通

24、道；第59页/共100页某些细菌在其生长发育后期或遇到不良环境时，在细胞内形成一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量极低、抗逆性极强的休眠体。所有的芽孢都可以抵挡外界不良环境。它是抵挡外界不良环境的休眠体。2.8芽孢第60页/共100页细菌芽孢的各种类型左：端位；中：近端位；右：中央位,芽孢结构枯草杆菌芽孢的超薄切片电镜照片（标尺：0.2m）第61页/共100页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，在适宜的条件下可以重新转变成为营养态细胞含水率低，3840芽孢壁厚而致密 DPA含量高，具有耐热性含有耐热性酶细菌芽孢的特点第62页/共10

25、0页请说出下面细菌菌体从内到外的结构鞭毛菌毛拟核细胞质细胞质膜细胞壁荚膜cytoplasm第63页/共100页第二节：放线菌1.放线菌的形态构造2.放线菌的繁殖3.放线菌的群体特征从分类学上，是真细菌的一大类群，G+。在伯杰氏手册中属厚壁菌门，放线菌纲。是介于细菌和真菌之间的单细胞微生物：（1）细胞结构和化学组成与细菌同属原核生物。（2）菌体呈纤细的菌丝，且分枝，又以外生孢子的形式繁殖，这些特征又与霉菌相似。第64页/共100页2.1放线菌的形态构造放线菌的形态比细菌复杂些，但仍属于单细胞。呈分枝丝状，菌丝直径与细菌相似，小于1微米。菌丝细胞的结构与细菌基本相同。根据菌丝形态和功能的不同，放线

26、菌菌丝可分为基内菌丝、气生菌丝和孢子丝三种。链霉菌属是放线菌中种类最多、分布最广。放线菌的菌丝链霉菌的一般形态和构造第65页/共100页2.1放线菌的形态构造第66页/共100页光学显微镜下观察到的放线菌2.1放线菌的形态构造第67页/共100页放线菌没有有性繁殖，主要通过形成无性孢子方式进行无性繁殖，成熟的分生孢子或孢囊孢子散落在适宜环境里发芽形成新的菌丝体；另一种方式是菌丝体的无限伸长和分枝，在液体振荡培养（或工业发酵）中，放线菌每一个脱落的菌丝片段，在适宜条件下都能长成新的菌丝体，也是一种无性繁殖方式。2.2放线菌的繁殖第68页/共100页 放线菌在固体培养基上形成与细菌不同的菌落特征，

27、放线菌菌丝相互交错缠绕形成质地致密的小菌落，干燥、不透明、难以挑取，当大量孢子覆盖于菌落表面时，就形成表面为粉末状或颗粒状的典型放线菌菌落，由于基内菌丝和孢子常有颜色，使得菌落的正反面呈现出不同的色泽。2.1放线菌的菌落及特征AEBCFD放线菌的菌落特征A：诺尔斯氏链霉菌；B：皮疽诺卡氏菌；C：酒红指孢囊菌；D：游动放线菌；E：小单胞菌；F：皱双孢马杜拉放线菌 第69页/共100页产抗菌素的放线菌的菌落特征A：卡特利链霉菌；B：弗氏链霉菌；C：吸水链霉菌金泪亚种；D：卡那霉素链霉菌；E：除虫链霉菌；F：生磺酸链霉菌BADCFE2.1放线菌的菌落及特征第70页/共100页第三节:蓝细菌(Cryn

28、obacteria)3.1蓝细菌的特性1.蓝细菌细胞结构简单，只具原始核，无核膜和核仁，只有染色质，只具叶绿素，没有叶绿体。2.蓝细菌含多种色素：叶绿素a、脂环族类胡萝卜素、藻胆素、藻胆蛋白体。呈蓝、绿、红等颜色。3.许多蓝细菌的细胞质中存在气泡4.蓝细菌没有鞭毛，借助于粘液在固体基质表面滑行。5.蓝细菌是光能自养型生物6.分布：淡水、海水、潮湿土壤、树皮、岩石7.应用：水体自净作用；可作水体富营养化的指示生物第71页/共100页1.色球藻纲单细胞个体或群体，繁殖方式：二分裂色球藻属、微囊藻属、腔球藻属、管孢藻属、皮果藻属2.藻殖段纲藻体为丝状体颤藻属、念珠藻属、筒孢藻属、胶须藻属、鱼腥藻属、

29、单歧藻属3.2蓝细菌的分类第72页/共100页3.2蓝细菌的分类第73页/共100页3.2蓝细菌的分类第74页/共100页第75页/共100页念珠蓝细菌(Nostoc)第76页/共100页颤蓝细菌(Oscillatoria)第77页/共100页常见的蓝细菌：索球藻属这种蓝细菌覆盖在水面上，覆盖几毫米厚，把水的表面染成深绿色。每团索球藻有100m大，团里的细胞都裹在粘液里。细胞团外部的黑色物质是由许多细菌构成的。第78页/共100页左：念珠藻属,右，项圈藻,一种能固氮的菌。表面部透明的小细胞（右数第三个）是异型细胞。这个异型细胞能固氮。左边又大又亮的细胞叫厚壁孢子或静息孢子。第79页/共100页

30、池塘中的蓝藻（蓝细菌）在有营养的水中很常见，能毒害水体，放出臭味充满气泡使纤维能浮在水面上，以便更好的获得阳光第80页/共100页一种蓝细菌(蓝藻)：它形成了一层细胞厚的“席子”mucilage:黏液，dividingcell:正在分裂的细胞第81页/共100页第四节：古菌过去，由于研究手段技术原因，对古菌的了解很少，一直将它列入细菌范畴内。从1977年起，人们改进了研究方法，发现这类菌在细胞结构、化学组成及生存环境条件等方面的特殊性，所以将它从细菌中划分出来，称为古细菌（而细菌则称为真细菌），或称古菌。现在已将它与细菌、真核生物并列.第82页/共100页4.1概念的提出1977年，CarlW

31、oese以16SrRNA序列比较为依据，提出的独立于真细菌和真核生物之外的生命的第三种形式。t在分类地位上与真细菌和真核生物并列为三域（Domain），并且在进化谱系上更接近真核生物。t 在细胞构造上与真细菌较为接近，同属原核生物。t多生活于一些生存条件十分恶劣的极端环境中，例如高温、高盐、高酸等。第83页/共100页古生菌在进化谱系上与真细菌及真核生物相互并列，且与后者关系更近，而其细胞构造却与真细菌较为接近，同属于原核生物。第84页/共100页在显微镜下，古生菌与细菌具有类似的个体形态。第85页/共100页4.2古菌的特点古菌的形态细胞很薄，扁平。有精确的方角和垂直的边构成直角几何形态的细

32、胞。古菌的细胞结构大多数古菌的细胞壁不含有二氨基庚二酸和胞壁酸。组分多为脂蛋白，蛋白质为酸性的，脂类是非皂化性甘油二醚的磷脂和糖脂的衍生物。有内含子。古菌的代谢代谢有多样性。在代谢过程中有特殊的辅酶，如绝对厌氧的产甲烷菌有辅酶M、F420、F430等。第86页/共100页古菌的呼吸类型多为严格厌氧、兼性厌氧，少数为好氧。古菌的繁殖以细胞分裂的方式繁殖，但繁殖速度较慢。古菌的生活习性大多数生活在极端环境。如：高盐分、极热、极酸和绝对厌氧的环境中。它有特殊的代谢途径。4.2古菌的特点第87页/共100页4.3 古菌的分类按照古菌的生活习性和生理特点，古菌可分为三大类型：产甲烷菌、嗜热嗜酸菌、极端嗜

33、盐菌。伯杰氏系统细菌分类手册:产甲烷菌,古生硫酸盐还原菌,极端嗜盐菌,无细胞壁古生菌,极端嗜热硫代谢菌产甲烷菌产甲烷菌与其他微生物（水解菌、产酸菌）协同作用，能使有机物甲烷化，产生具有经济价值的生物能物质甲烷。产甲烷菌是严格厌氧菌，现把它分为3目、7科、19属、70种。第88页/共100页4.3 古菌的分类第89页/共100页产甲烷菌的培养方法：由于产甲烷菌是严格厌氧的，其分离和培养等要求特殊的环境和方法。如厌氧的培养条件、厌氧的操作条件（如厌氧手套箱）。在环境工程中，产甲烷菌具有特殊的意义。在厌氧条件下，产甲烷菌与其他菌（水解菌、产酸菌等）共同作用，将有机物转化为甲烷，这就是所谓的“沼气发酵

34、”。第90页/共100页专性厌氧，需要在特殊环境下操作；目前最好的是厌氧手套箱厌氧培养箱可进行分装厌氧培养基，倒制平板，离心厌氧微生物收集菌体，对氧敏感的酶的分离纯化等第91页/共100页嗜热嗜酸菌包括古生硫酸还原菌和极端嗜热古菌。这一类菌的特点：好氧、严格厌氧或兼性厌氧，G，杆状、丝状或球状，专性嗜热（最适温度在70105之间），嗜酸性和嗜中性，自养或异养。大多数是硫代谢菌。极端嗜盐菌这类菌对NaCL有特殊的适应性和需要性。栖息在高盐环境。通常极端嗜盐菌的要求盐浓度下限为1.5mol/L（约9），大多数为24mol/L（约1223），甚至高达5.5mol/L（32，达饱和状态）。有的种类也能

35、在低盐浓度下生长。第92页/共100页第五节：鞘细菌（丝状线菌）鞘细菌是由单细胞连成的不分支或假分支的丝状体细菌。因丝状体外包围一层由有机物或无机物组成的鞘套，故称为鞘细菌。主要成分：蛋白质、多糖、类脂等第93页/共100页第94页/共100页 常称球衣细菌，具鞘，革兰氏阴性，在鞘内成链状排列，大多数具假分支。成熟的球衣细菌鞘崩解后，释放出具单极生鞭毛的单细胞，在适宜条件下，一个单细胞能增殖并再度形成具有鞘的细胞链。1、球衣菌属第95页/共100页球衣菌属生理特征与活性污泥的膨胀环境影响因素：最适溶解氧0.1mg/L适宜的pH范围68适宜的温度在30左右环保应用：污废水中有机物的降解但数量过大

36、污泥膨胀第96页/共100页球衣细菌是好氧细菌，在微氧环境中生长最好。生长的pH值范围为5.88.1，最适宜的pH值为7.07.5，温度范围为1540，最适温度30。球衣细菌能利用多种有机化合物，包括糖类、糖醇类、四碳、三碳和二碳化合物作为碳源和能源。大量的碳水化合物能加速其生长繁殖。在废水处理过程正常运转时，有一定数量的球衣细菌对有机污染物的去除是有利的。但是，如果在活性污泥中大量繁殖后，就会造成污泥结构松散，增加污泥浮力而引起污泥膨胀，影响出水水质。自然界，在有相当大量的有机物环境中，诸如污染的小溪和河流，可形成大的白色胶状长毛丝状或飘带状的球衣菌。球衣菌属生理特征与活性污泥的膨胀第97页/共100页污泥膨胀：指污泥结构极度松散，体积增大、上浮，难于沉降分离影响出水水质的现象。后处理生物处理（二级处理）化学营养物曝气池沉淀池污泥回流净水外排污泥及余渣消化罐第98页/共100页当菌胶团与丝状菌处于平衡时，丝状菌作为污泥絮体的骨架，菌胶团细菌附着其上，形成结构紧密，沉淀性良好的污泥絮体当丝状菌过与生长时，丝状菌自污泥颗粒中伸展出来，絮体解体，沉降性变差，导致SS和BOD升高。第99页/共100页感谢您的观看。感谢您的观看。第100页/共100页