细菌环境工程微生物课件.ppt
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1、关于细菌环境工程微生物现在学习的是第1页,共52页第一节第一节 古菌域古菌域一、古菌的特点一、古菌的特点(一)古菌的形态(一)古菌的形态n细细胞形胞形态态有球形、杆状、螺旋形、耳垂有球形、杆状、螺旋形、耳垂形、形、盘盘状、不状、不规则规则形状。形状。n直径大小一般在直径大小一般在0.1-15m,丝丝状体状体长长有有200 m。现在学习的是第2页,共52页(二)古菌的细胞结构二)古菌的细胞结构n 细胞壁不含二氨基庚二酸(细胞壁不含二氨基庚二酸(D-氨基酸)和胞壁酸,氨基酸)和胞壁酸,不受溶菌酶和内酰胺抗生素的作用不受溶菌酶和内酰胺抗生素的作用n 细胞膜的脂质是非皂化性甘油二醚的磷脂和糖细胞膜的脂
2、质是非皂化性甘油二醚的磷脂和糖脂的衍生物脂的衍生物(三)(三)代谢代谢代谢呈多样性,有自养型、异养型和不完全光合作用代谢呈多样性,有自养型、异养型和不完全光合作用3种类型,代谢过程中有许多特殊辅酶。种类型,代谢过程中有许多特殊辅酶。现在学习的是第3页,共52页(四)呼吸类型四)呼吸类型严格厌氧、兼性厌氧、专性好氧严格厌氧、兼性厌氧、专性好氧(五)繁殖方式和繁殖速度(五)繁殖方式和繁殖速度二分裂、芽殖二分裂、芽殖繁殖速度比较慢繁殖速度比较慢(六)生活习性(六)生活习性大多数古菌生活在极端环境大多数古菌生活在极端环境现在学习的是第4页,共52页二、古菌的分类二、古菌的分类 根据生活习性和生理热性:
3、产根据生活习性和生理热性:产甲烷菌、嗜热嗜酸菌、甲烷菌、嗜热嗜酸菌、极端极端嗜盐菌嗜盐菌1 1、产甲烷菌、产甲烷菌n可进行厌氧消化,与水解菌和产酸菌等协同作用,可进行厌氧消化,与水解菌和产酸菌等协同作用,将有机物降解成将有机物降解成H H2 2、COCO2 2、乙酸并进行甲烷化(具有乙酸并进行甲烷化(具有经济价值的生物能源和清洁燃料)。经济价值的生物能源和清洁燃料)。n专性厌氧菌,分为专性厌氧菌,分为3 3目、目、7 7科、科、1919属、属、7070种种现在学习的是第5页,共52页现在学习的是第6页,共52页n产甲烷菌的培养方法:产甲烷菌的培养方法:n专性厌氧菌专性厌氧菌,分裂和培养均需要在
4、特殊的环境,分裂和培养均需要在特殊的环境和用特殊的技术进行。和用特殊的技术进行。n 保证厌氧环境:厌氧手套箱保证厌氧环境:厌氧手套箱在环境工程中,产甲烷菌具有特殊的意义。在厌在环境工程中,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,这就是所等)共同作用,将有机物转化为甲烷,这就是所谓的谓的“沼气发酵沼气发酵”。现在学习的是第7页,共52页2 2、极端嗜盐菌、极端嗜盐菌 对对NaCLNaCL有特殊的适应性和需要性。栖息在高盐环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
5、为境。通常极端嗜盐菌的要求盐浓度下限为1.5mol/L1.5mol/L(约(约9 9),大多数为),大多数为2 24mol/L4mol/L(约(约12122323),甚至高达),甚至高达5.5mol/L5.5mol/L(3232,达饱和状态),达饱和状态)。有的种类也能在低盐浓度下生长。有的种类也能在低盐浓度下生长。现在学习的是第8页,共52页三、研究古菌的意义三、研究古菌的意义n极端微生物对极端环境有很强的适应性和需要性,对极极端微生物对极端环境有很强的适应性和需要性,对极端微生物基因组的研究有助于从分子水平研究极限条件下端微生物基因组的研究有助于从分子水平研究极限条件下微生物的适应性,加深
6、对生命本质的认识微生物的适应性,加深对生命本质的认识。n古菌生活条件涵盖了自然极端环境的所有恶劣条件,古菌生活条件涵盖了自然极端环境的所有恶劣条件,在极端环境下直接进行污染治理,可极大降低运行在极端环境下直接进行污染治理,可极大降低运行费用费用、节约成本。、节约成本。现在学习的是第9页,共52页第二节第二节 细菌域细菌域一、个体形态与大小基本形态丝状丝状(一)(一)现在学习的是第10页,共52页球状n球菌细胞个体呈球形或椭圆形n不同种的球菌在细胞分裂时会形成不同的空间排列方式,常被作为分类依据。n分有:单球菌、双球菌(肺炎球菌)、四联球菌、八叠球菌(甲烷球菌)、链球菌、葡萄球菌现在学习的是第1
7、1页,共52页双球菌 四联球菌八叠球菌 n链球菌 葡萄球菌 现在学习的是第12页,共52页杆状杆状n n细胞呈杆状或圆柱形,一般其粗细(直细胞呈杆状或圆柱形,一般其粗细(直径)比较稳定,而长度则常因培养时间、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。培养条件不同而有较大变化。n n分有:单杆菌、双杆菌和链杆菌。分有:单杆菌、双杆菌和链杆菌。现在学习的是第13页,共52页单杆菌双杆菌双杆菌链杆菌链杆菌球杆菌球杆菌现在学习的是第14页,共52页螺旋菌螺旋菌 螺旋菌呈螺旋卷曲状,螺纹不满一圈的称为弧菌螺旋菌呈螺旋卷曲状,螺纹不满一圈的称为弧菌螺旋菌呈螺旋卷曲状,螺纹不满一圈的称为
8、弧菌螺旋菌呈螺旋卷曲状,螺纹不满一圈的称为弧菌。弧菌弧菌螺旋菌螺旋菌螺旋体菌螺旋体菌n 现在学习的是第15页,共52页丝状菌丝状菌分布在水生境、潮湿土壤和活性污泥中分布在水生境、潮湿土壤和活性污泥中。主要特征是主要特征是菌体丝状,可引起污泥膨胀。菌体丝状,可引起污泥膨胀。现在学习的是第16页,共52页(二)细菌大小(二)细菌大小n细菌的大小以细菌的大小以m计计n多数球菌:(直径)多数球菌:(直径)0.2-80m 杆菌:(长杆菌:(长宽)宽)(0.5-1.0)(1-5)m 螺旋菌:宽度螺旋菌:宽度弯曲长度弯曲长度(0.25-1.7)(2-60)m现在学习的是第17页,共52页二、细菌的细胞结构二
9、、细菌的细胞结构n基本结构:细胞壁、细胞质膜、细胞质及其内含物、拟基本结构:细胞壁、细胞质膜、细胞质及其内含物、拟核。核。n特殊结构:芽孢、鞭毛、荚膜、黏液层、衣鞘、特殊结构:芽孢、鞭毛、荚膜、黏液层、衣鞘、光合作用层片等光合作用层片等。现在学习的是第18页,共52页(一)细胞壁(一)细胞壁(cell wallcell wall)位于细胞表面,内侧紧贴细胞膜的一层较为坚韧位于细胞表面,内侧紧贴细胞膜的一层较为坚韧略有弹性的结构,占细胞干重略有弹性的结构,占细胞干重10-25%10-25%。n根据革兰氏染色效果的不同,将细菌分为革兰根据革兰氏染色效果的不同,将细菌分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌两
10、大类。氏阳性菌和革兰氏阴性菌两大类。现在学习的是第19页,共52页革革兰兰氏氏染染色色法法n n1.1.涂片固定涂片固定n2.单染单染结晶紫染液第结晶紫染液第结晶紫染液第结晶紫染液第一次一次一次一次染色染色 1min 现在学习的是第20页,共52页3.媒染媒染碘碘碘碘-碘化钾碘化钾碘化钾碘化钾溶液浸溶液浸湿湿30S4.4.脱色脱色脱色脱色95%95%乙醇溶液乙醇溶液乙醇溶液乙醇溶液进行颜色洗脱进行颜色洗脱进行颜色洗脱进行颜色洗脱5.复染复染红色的藩红色的藩红色的藩红色的藩红染液红染液红染液红染液第第二次染色二次染色现在学习的是第21页,共52页n n呈现第二次染色的效果呈现第二次染色的效果红红
11、色色;称革兰氏阴性菌(革兰氏阴性菌(革兰氏阴性菌(革兰氏阴性菌(红红阴阴G-)细菌呈现第一次染色的细菌呈现第一次染色的效果效果紫色紫色,革兰氏阳性革兰氏阳性革兰氏阳性革兰氏阳性菌(菌(菌(菌(紫阳紫阳G);现在学习的是第22页,共52页(1 1)革兰氏阳性菌)革兰氏阳性菌)革兰氏阳性菌)革兰氏阳性菌(G(G+)细胞壁细胞壁细胞壁细胞壁 厚度为厚度为厚度为厚度为20-80nm20-80nm,含肽聚糖、磷壁酸和少量蛋白质和脂肪。,含肽聚糖、磷壁酸和少量蛋白质和脂肪。,含肽聚糖、磷壁酸和少量蛋白质和脂肪。,含肽聚糖、磷壁酸和少量蛋白质和脂肪。现在学习的是第23页,共52页 内壁层:紧贴细胞膜,内壁层
12、:紧贴细胞膜,2-3nm,肽聚糖组成的单分子或双分,肽聚糖组成的单分子或双分 子层子层,结构疏松结构疏松 外壁层:脂多糖(外层)外壁层:脂多糖(外层)+磷脂层(中层)磷脂层(中层)+脂蛋白层(内层)脂蛋白层(内层)(2)革兰氏阴性菌革兰氏阴性菌(G-)细胞壁细胞壁现在学习的是第24页,共52页G G+细菌与细菌与G G细菌细胞壁化学组成与结构细菌细胞壁化学组成与结构:细菌壁厚度/nm肽聚糖/%磷壁酸/%脂多糖/%蛋白质/%脂肪/%革兰氏阳性菌20804090+约2014革兰氏阴性菌1010+约601122现在学习的是第25页,共52页对照革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的组成和构造说明什么通对照革兰
13、氏阳性菌和革兰氏阴性菌的组成和构造说明什么通过革兰氏染色过革兰氏染色G+呈兰色,呈兰色,G-呈红色?呈红色?脱色剂脱色剂-95%乙醇为脂溶剂破坏乙醇为脂溶剂破坏G的外膜、肽聚糖的外膜、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,当再用藩红复染时,显现红色。从细胞中渗漏出来,当再用藩红复染时,显现红色。但在但在G+细胞中,乙醇使厚的肽聚糖层脱水,导致孔隙变小,细胞中,乙醇使厚的肽聚糖层脱水,导致孔隙变小,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。持紫色。现
14、在学习的是第26页,共52页1.保护原生质体免受渗透压引起的破裂作用;保护原生质体免受渗透压引起的破裂作用;2.维持细菌的形态。(溶菌酶处理不同形态的菌体细胞壁维持细菌的形态。(溶菌酶处理不同形态的菌体细胞壁后,菌体均呈球状)后,菌体均呈球状)3.细胞壁为多孔结构的分子筛,可以阻挡某些分子的进入。细胞壁为多孔结构的分子筛,可以阻挡某些分子的进入。4.细胞壁为鞭毛提供支点,使鞭毛运动细胞壁为鞭毛提供支点,使鞭毛运动细菌细胞壁的细菌细胞壁的生理功能:生理功能:现在学习的是第27页,共52页(二)原生质体(二)原生质体细胞质膜细胞质膜细胞质膜细胞质膜细胞质及内含物细胞质及内含物细胞质及内含物细胞质及
15、内含物拟核拟核拟核拟核磷磷磷磷 脂脂脂脂 分子分子分子分子水水水水 溶溶溶溶 性性性性 甘甘甘甘 油油油油 和和和和 磷磷磷磷 酸酸酸酸难难难难 溶溶溶溶 于于于于 水水水水 的的的的 脂脂脂脂 肪肪肪肪 酸酸酸酸细胞质膜细胞质膜:半透膜,主要由磷脂双分子层和蛋白质构成。半透膜,主要由磷脂双分子层和蛋白质构成。半透膜,主要由磷脂双分子层和蛋白质构成。半透膜,主要由磷脂双分子层和蛋白质构成。现在学习的是第28页,共52页a a、磷脂双分子层构成膜的基本骨架、磷脂双分子层构成膜的基本骨架、磷脂双分子层构成膜的基本骨架、磷脂双分子层构成膜的基本骨架b b、磷脂分子以多种形式不断运动使膜结构具流动性、
16、磷脂分子以多种形式不断运动使膜结构具流动性、磷脂分子以多种形式不断运动使膜结构具流动性、磷脂分子以多种形式不断运动使膜结构具流动性c c、膜蛋白质无规则的、以不同深度分布于膜的磷脂层中、膜蛋白质无规则的、以不同深度分布于膜的磷脂层中、膜蛋白质无规则的、以不同深度分布于膜的磷脂层中、膜蛋白质无规则的、以不同深度分布于膜的磷脂层中d d、膜上的蛋白质和磷脂数量与种类可随细菌生理状态而变化、膜上的蛋白质和磷脂数量与种类可随细菌生理状态而变化、膜上的蛋白质和磷脂数量与种类可随细菌生理状态而变化、膜上的蛋白质和磷脂数量与种类可随细菌生理状态而变化细胞质膜的结构细胞质膜的结构细胞质膜的结构细胞质膜的结构现
17、在学习的是第29页,共52页细胞质膜的超薄切片电镜照片(标尺:0.2m)现在学习的是第30页,共52页细胞膜的生理功能:细胞膜的生理功能:维持细胞内正常渗透压梯度和溶质的转移;维持细胞内正常渗透压梯度和溶质的转移;维持细胞内正常渗透压梯度和溶质的转移;维持细胞内正常渗透压梯度和溶质的转移;含有合成细胞壁和形成横膈膜组分的酶,合成细含有合成细胞壁和形成横膈膜组分的酶,合成细胞壁重要基地;胞壁重要基地;膜内陷形成中间体,含有细胞色素,参与呼吸作用;膜内陷形成中间体,含有细胞色素,参与呼吸作用;膜内陷形成中间体,含有细胞色素,参与呼吸作用;膜内陷形成中间体,含有细胞色素,参与呼吸作用;膜上含有进行能
18、量代谢的酶系,在细胞质膜上进行物膜上含有进行能量代谢的酶系,在细胞质膜上进行物膜上含有进行能量代谢的酶系,在细胞质膜上进行物膜上含有进行能量代谢的酶系,在细胞质膜上进行物质代谢和能量代谢,是细胞产能场所;质代谢和能量代谢,是细胞产能场所;质代谢和能量代谢,是细胞产能场所;质代谢和能量代谢,是细胞产能场所;细胞质膜上有鞭毛基粒,是鞭毛基体的着生部位细胞质膜上有鞭毛基粒,是鞭毛基体的着生部位和鞭毛旋转的供能部位。和鞭毛旋转的供能部位。现在学习的是第31页,共52页细胞质和内含物细胞质和内含物细胞质是细胞质膜包围的除核物质以外的无色透明、黏稠的是细胞质膜包围的除核物质以外的无色透明、黏稠的复杂胶体;
19、由蛋白质、核酸、多糖、脂质、无机盐和复杂胶体;由蛋白质、核酸、多糖、脂质、无机盐和水组成。水组成。细胞质内含物(1)核糖体:是分散在细胞质中的亚微颗粒,是合成核糖体:是分散在细胞质中的亚微颗粒,是合成蛋白质的场所,由核糖核酸蛋白质的场所,由核糖核酸RNA(60%)RNA(60%)和蛋白质和蛋白质(40%)(40%)组组成成。现在学习的是第32页,共52页(2)内含颗粒当细菌生长到成熟阶段,因营养过剩而形成。主要功能是贮存营当细菌生长到成熟阶段,因营养过剩而形成。主要功能是贮存营当细菌生长到成熟阶段,因营养过剩而形成。主要功能是贮存营当细菌生长到成熟阶段,因营养过剩而形成。主要功能是贮存营养物。
20、养物。养物。养物。多聚磷酸盐颗粒(异染粒)多聚磷酸盐颗粒(异染粒)多聚磷酸盐颗粒(异染粒)多聚磷酸盐颗粒(异染粒)n n由多聚偏磷酸盐、核糖核酸、蛋白质、脂类及由多聚偏磷酸盐、核糖核酸、蛋白质、脂类及由多聚偏磷酸盐、核糖核酸、蛋白质、脂类及由多聚偏磷酸盐、核糖核酸、蛋白质、脂类及MgMgMgMg2+2+2+2+组成,组成,组成,组成,是磷酸盐的贮存体,或者可说是能量仓库。是磷酸盐的贮存体,或者可说是能量仓库。是磷酸盐的贮存体,或者可说是能量仓库。是磷酸盐的贮存体,或者可说是能量仓库。n n正在生长的细胞中多聚磷酸盐颗粒含量较多,而老龄细胞中,正在生长的细胞中多聚磷酸盐颗粒含量较多,而老龄细胞中
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