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1、單擊此處編輯母版標題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,,*,水處理微生物學,,1.緒論,1.1,微生物概論,,一、什么是微生物,,一切肉眼看不見或看不清的微小生物的總稱。是一些個體微小、構(gòu)造簡單的低等生物。,微生物的菌落,,細菌的顯微圖樣,,,微生物,小,μm,級：光學顯微鏡下可見（細胞）,Nm,級：電子顯微鏡下可見（細胞器、病毒）,簡,單細胞,簡單多細胞,非細胞（即“分子生物”，如病毒）,原核類：細菌，放線菌、藍細菌，支原體、立克次氏體，衣原體等,低,,(進化,,地位低 ),真核類：真菌，原生動物，顯微藻類,非細胞：病毒，亞病毒（朊病毒、類病毒、擬病

2、毒）,,二、人類對微生物的認識史,,〔1〕一個難以認識的微生物世界,,艾滋病，12～13年的潛伏期，人類免疫缺陷病毒〔HIV〕引起；,,,艾滋病病毒模擬圖,,發(fā)霉的玉米、花生等胚附近，生長能產(chǎn)生劇毒真菌毒素的,黃曲霉,。,花生上的黃曲霉,,黃曲霉菌落,,,〔2〕微生物學開展史,,史前期：約8000年前～1676，制曲、釀酒等,,初創(chuàng)期：1676～1861，形態(tài)描述階段，列文虎克自制顯微鏡,,奠基期：1861～1897，生理水平研究，巴斯德，科赫,,開展期：1897～1953，生化水平研究，E.Büchner,,成熟期：1953～至今，分子生物學水平研究，J.Watson和F.Crick,,三、

3、微生物的分類和命名,,三個概念,,1.分類〔classification〕：,,解決從個別到一般或從具體到抽象的問題。,,2.鑒定〔identification〕：,,與分類的概念相反。,,3.命名〔nomenclature〕：,,為新發(fā)現(xiàn)的微生物確定一個新學名。,,〔1〕通用的分類單元,,界〔Kingdom〕,,門〔Phylum〕,,綱〔Class〕,,目〔Order〕,,科〔Family〕,,屬〔Genus〕,,種〔Species〕,,大腸埃希氏菌在分類學中的地位,例：,細菌界〔Bacteria〕,,朊細菌門〔Protobacteria〕,,發(fā)酵細菌綱〔Zymobacteria〕,,腸桿菌

4、目〔Enterobacteriales〕,,埃希氏菌屬〔Escherichia〕,,大腸埃希氏菌〔E.coli〕,,?系統(tǒng)手冊?2000年,,界是最大的分類單位，往下依次遞小,,在越是大的分類單位中，生物彼此的共同特征越少，親緣關(guān)系越遠；在越是小的分類單位中，共同特征越多，親緣關(guān)系越近。,,微生物的常用分類系統(tǒng),細菌：伯杰氏鑒定細菌學手冊〔第八、第九版〕、細菌系統(tǒng)學手冊〔第一版〕,,放線菌：中國科學院微生物研究所編著的放線菌目分科、分屬檢索表,,真菌：Smith、 Alexopoulos 、 Ainsworth的分類系統(tǒng),,補充兩個知識點,,1.種：,,微生物的種是一個根本分類單元，它是一大群

5、表形特征高度相似、親緣關(guān)系及其接近、與同屬那的其他物種有著明顯的差異的一大群菌株的總稱。,,新種：指權(quán)威性的分類、鑒定手冊中從未記載過得一種新別離并鑒定過的微生物。,,2.界,,兩界系統(tǒng)：動物界和植物界,,三界：菌物界、動物界和植物界,,四界：原始生物界、菌界、植物界、動物界〔由Copeland提出〕,,五界：,Whittaker,提出生物五界分類系統(tǒng)，后被,Margulis,修改為：,原核生物界，原生生物界，真菌界,，動物界和植物界,,我國,王大耜,教授對生物分類提出六界：,,,病毒界,、原核生物界、真核原生生物界、真菌界,、動物界和植物界,,分類依據(jù)：,,形態(tài)學特征、表型特征、生理特征、生

6、態(tài)特征、血清反響、噬菌體反響等,,DNA中G+C%，DNA雜交，DNA-rRNA雜交，16S rRNA堿基序列分析等,,〔2〕水處理中常見的微生物,微生物,病毒界：病毒，亞病毒,原核生物界,藍藻門,細菌門,真細菌,放線菌,古菌,立克次氏體、衣原體、支原體,真菌界,酵母菌,霉菌,動物界,微型后生動物,微型原生動物,,〔3〕微生物命名,,通常以學名命名：常采用二名法,,即：一個屬名+一個種名〔均為拉丁字〕,,注意：屬名和種名都要用斜體表示,,屬名在前，第一個字母大寫,,種名在后，第一個字母小寫,,例子：,,1.大腸埃希氏桿菌：Escherichia coli,,分類學文獻中，上述兩局部還應(yīng)加寫3項

7、內(nèi)容，即首次定名人，現(xiàn)定名人和現(xiàn)名的定名年分,,如：Escherichia coli〔Migula〕 Castellani et Chalmers 1919,大腸桿菌,,2.枯草芽孢桿菌〔枯草桿菌〕,,Bacillus subtilis 〔Ehrenberg〕 Cohn 1872,,3.浮游球衣菌,,Spgaerotilus natans Kiitzing,,4.甲烷桿菌屬,,Methanobacterium,枯草芽孢桿菌菌落,,,假設(shè)該菌鑒定到屬，沒有鑒定到種，那么只有屬名，如：,,芽孢桿菌屬的名稱是Bacillus,芽胞桿菌的幾種形態(tài),,有關(guān)命名的其他知識,,,1.,屬名,,2.,種名加詞

8、,,四、微生物的特點,,1.體積小，面積大,,比面值：某一物體單位體積所占的外表積，物體的體積越小，其比外表積越大,,如：1cm3豌豆，總外表積6cm2，,,1cm3球菌，總外表積6m2,,2.吸收多，轉(zhuǎn)化快,,如：Eschericha coli在1h內(nèi)可分解其自重1000～10000倍的乳糖；,,Candidautilis〔產(chǎn)朊假絲酵母〕合成蛋白質(zhì)的能力比大豆強100倍，比牛強10萬倍。,,3.生長旺，繁殖快,,例：E. coli適宜條件下，細胞分裂一次僅需12.5～20min，每晝夜可分裂72次，這時產(chǎn)生4722366500萬億個后代，總重約可達4722噸。,,4.,適應(yīng)強，易變異,,適應(yīng)

9、極端環(huán)境如高溫、高酸、高輻射等；,,變異頻率低，但短時間能產(chǎn)生大量變異的后代。,,5.,分布廣，種類多,,物種多樣性,,生理代謝類型的多樣性,,代謝產(chǎn)物的多樣性,,遺傳基因的多樣性,,生態(tài)類型的多樣性,,1.2,環(huán)境工程微生物學的研究對象和任務(wù),,一、研究對象,,1.微生物學及環(huán)境微生物學的根底知識、理論、原理等；,,2.多樣性的微生物資源,,3.有益微生物,,4.可用于污染治理的新微生物物種的發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)造,,5.病原微生物及其他不利環(huán)境的微生物,,二、研究任務(wù),,1.,充分利用有益資源，防止有害活動,,2.,微生物對廢物的處理、凈化環(huán)境,,……………,,思考,,1.,微生物是如何分類的？,,2

10、.,生物的分界有幾種分法，是如何劃分的？,,4.,微生物是如何命名的？,,5.,微生物有哪些特點？,,6.,寫出大腸埃希氏桿菌和枯草芽孢桿菌的拉丁文全稱。,,第二章 病毒和亞病毒,,擬病毒：只含有不具獨立侵染性的,RNA,或,DNA,組分,非細胞生物,真病毒：至少含有核酸和蛋白質(zhì)兩種組分,亞病毒,類病毒：只含獨立侵染性的,RNA,組分,朊病毒：只含單一蛋白質(zhì)組分,,2.1,病毒的特征與分類,,1892,年，俄羅斯學者,伊萬諾夫斯基,首次發(fā)現(xiàn)了煙草花葉病的感病因子可通過細菌濾器,,1935,年，美國生物化學家,斯坦萊,從煙草花葉病葉中提取出了病毒結(jié)晶,,病毒：,,,?,沒有細胞結(jié)構(gòu),,,?,專

11、性寄生在活的敏感細胞內(nèi),,,?,0.2μm,以下,電鏡下的病毒,,2.1.1,病毒的特點,形體極其,微小,,沒有細胞構(gòu)造,,每種病毒,只含一種核酸,,專性寄生,,以,核酸和蛋白質(zhì),的,裝配,實現(xiàn)大量繁殖,,離體條件,，為,無生命,的生物大分子，長期,保持,侵染,活力,,對抗生素不敏感，對干擾素敏感,,有的病毒核酸可整合到宿主基因組，誘發(fā)潛伏性感染,,2.1.2,病毒的分類,按專性,宿主,分類：,,1.,動物病毒,,寄生在人體和動物體內(nèi)，引起疾病,艾滋病病毒,非典冠狀病毒,肝炎病毒,引起的疾病有：流感、艾滋病、麻疹、腮腺炎、甲肝、乙肝等,,2.,植物病毒,,,寄生在植物體內(nèi)，引起疾病,,如煙草花

12、葉病、番茄叢矮病、馬鈴薯退化病、水稻萎縮病和小麥黑穗病等,煙草花葉病毒,,3.,細菌病毒－,噬菌體,,,1917,年,D.Herelle,,在人的糞便中發(fā)現(xiàn)；,,環(huán)境毒理學中將其作為,,模式病毒；可評價水與,,廢水的處理效率；殺菌。,噬菌體,,3.,放線菌病毒,,4.,藻類病毒,,5.,真菌病毒,,DNA,病毒,,細小病毒組的成員一般是,ssDNA,,,其余病毒都是,dsDNA,,RNA,病毒,,呼腸孤病毒組的成員是,dsRNA,,,其余的病毒都是,ssRNA,,注：動物病毒以線狀的為,dsDNA,和,ssRNA,多，植物病毒以,ssRNA,為多，噬菌體以線狀的為,dsRNA,多,按核酸分類,

13、,2.2,病毒的形態(tài)和結(jié)構(gòu),,1.病毒的大小,,多數(shù)能通過細菌過濾器，直徑多數(shù)在100nm〔20～200nm〕上下；,,最大的病毒：牛痘苗病毒，直徑200nm,,最小的病毒：口蹄疫病毒，直徑22nm,,2.,病毒的形態(tài),,,動物病毒的形態(tài)有：球形、卵圓形、磚形等,,植物病毒的形態(tài)有：桿狀、絲狀和球狀,,噬菌體的形態(tài)有：蝌蚪狀和絲狀,,粘病毒,痘病毒,皰疹病毒,噬菌體,病毒的形態(tài)和相對大小,,病毒的群體形態(tài)〔小知識〕,,大量聚集并使宿主細胞發(fā)生病變時，就形成了具有一定形態(tài)、構(gòu)造并能用光學顯微鏡觀察和識別的特殊“群體〞。,,如：動植物細胞中的病毒包涵體,,植物病毒在植物葉片上的枯斑,,這類“群體形

14、態(tài)〞有助于病毒的別離、純化、鑒別和計數(shù)等,,3.病毒的化學組成和結(jié)構(gòu),,〔1〕化學組成,,蛋白質(zhì)和核酸,,個體大的病毒除含蛋白質(zhì)和核酸，還含脂類和多糖,,病毒粒子的結(jié)構(gòu)圖,(2),結(jié)構(gòu),,病毒粒子,：成熟的或結(jié)構(gòu)完整的、具有感染力的病毒體,,病毒粒子有兩種：,,?,不具被膜的裸露病毒粒子,,在核衣殼外面有被膜包圍所構(gòu)成的病毒粒子,,病毒粒的對稱體制,,,病毒粒的對稱體制只有兩種，即,螺旋對稱,和,二十面對稱,；,,另外一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的病毒，實質(zhì)上是上述兩種對稱結(jié)合的結(jié)果，也稱為,復(fù)合對稱。,,,,,二十面對稱,,代表病毒為腺病毒〔Adenovirus〕,二十面體,腺病毒模式圖,,B.螺旋對稱型,

15、,代表病毒為煙草花葉病毒〔TMV〕,該病毒核酸外由蛋白質(zhì)衣殼包裹和保護，結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)定，室溫下保存,50,年不喪失侵染力,TMV,模式圖,,C.,復(fù)合對稱型,,二十面體對稱,螺旋對稱,代表病毒為,T,偶數(shù)噬菌體，有,3,種，即,T2,、,T4,和,T6,T,系噬菌體模式圖,,,2.3,,病毒的繁殖,,2.3.1,病毒的繁殖,動物病毒、植物病毒和噬菌體的繁殖過程根本相似，此處以大腸桿菌T系噬菌體為例介紹繁殖過程,,有如下四步：吸附，侵入，復(fù)制，聚集與釋放,,1.吸附,,T系噬菌體以尾部末端吸附到敏感細胞外表的某一特定的化學成分；,噬菌體與大腸桿菌相對大小,吸附,侵入,,2.,侵入,,,尾部酶水解細

16、胞壁的肽聚糖形成孔，尾鞘消耗,ATP,獲得能量而收縮將尾髓壓入大腸桿菌細胞，尾髓將頭部的,DNA,注入宿主細胞,,3.,復(fù)制與聚集,,裝配,噬菌體的裝配,,4.,噬菌體的釋放,,,噬菌體粒子成熟后，其水解酶水解宿主細胞壁而使宿主細胞裂解，噬菌體粒子被釋放，進而重新感染新的宿主細胞。,噬菌體的釋放,,2.3.2,病毒的溶原性,毒〔烈〕性噬菌體,,侵入宿主細胞后，能引起宿主細胞裂解的噬菌體。,,溫和噬菌體,,,侵入宿主細胞后，其核酸附著并整合在宿主染色體上，和宿主的核酸同步復(fù)制，宿主細胞不裂解而繼續(xù)生長,宿主,DNA,噬菌體,DNA,噬菌體,DNA,和宿主染色體整合,病毒的溶原性反應(yīng),,原噬菌體,

17、,,在溶原細胞內(nèi)的溫和噬菌體核酸稱為原噬菌體。,,原噬菌體隨宿主細胞分裂傳給子代細胞，子代也成為溶原細胞。溶原性是遺傳特性。,,原噬菌體沒有感染力，一旦脫離溶原性細菌的染色體后即恢復(fù)復(fù)制能力，形成毒性噬菌體。,,,溶原性噬菌體的命名,,,在敏感菌株的名稱后加括號，括號內(nèi)寫上,λ,，,,如：大腸桿菌溶原性噬菌體的全稱,,,Escherichia coli,K,12,(,λ,),株名,表示溶原性噬菌體,,2.4,病毒的培養(yǎng),,2.4.1,病毒的培養(yǎng)特征,1.,液體培養(yǎng),,,敏感菌株,接種,液體培養(yǎng)基,培養(yǎng)液變混濁,噬菌體,接種,培養(yǎng)液變透明,,2.,固體培養(yǎng)基,,,敏感細菌,感染噬菌體形成空斑,,

18、2.4.2,病毒的培養(yǎng)基,敏感細胞具備的條件,,〔1〕活的敏感細胞,,〔2〕能提供病毒附著的受體,,〔3〕敏感細胞內(nèi)沒有破壞特異性病毒的限制性核酸內(nèi)切酶,,動物病毒的培養(yǎng)基,,植物病毒的培養(yǎng)基,,噬菌體的培養(yǎng)基,,2.4.3,病毒的培養(yǎng),動物病毒的培養(yǎng),,動物接種方法,,雞胚接種方法,,組織培養(yǎng)技術(shù),,病毒的滴度,,指能產(chǎn)生培養(yǎng)管中的50％CPE〔細胞病理效應(yīng)〕的最高病毒稀釋度〔最少的病毒量〕，稱為TCLD50〔組織培養(yǎng)感染劑量〕,,假設(shè)是敏感動物，那么用ID50〔使50％敏感動物發(fā)生變化的感染劑量〕或LD50〔引起50％敏感動物死亡的致死劑量〕表示病毒的滴度。,,2.5,環(huán)境因素對病毒的影響

19、及在污水處理過程中的去除效果,,物理因素對病毒的影響,1.,溫度,,宿主細胞外的病毒，,55,～,65℃,范圍內(nèi),1h,可滅活,,高溫滅活病毒的機理,,高溫使病毒的核酸和蛋白質(zhì)均受損傷，但滅活蛋白質(zhì)更快；蛋白質(zhì)變性阻礙了病毒吸附在宿主細胞上，削弱其感染力。,,注：低溫不會滅活病毒,,2.光及其他輻射,,〔1〕紫外輻射,,滅活部位是病毒的核酸，使核酸中的嘧啶環(huán)受到影響。,,〔2〕可見光,,日光對腸道病毒有滅活作用。,,〔3〕離子輻射,,X射線等,,3.枯燥,,,相對濕度（,RH,）,病毒,存活時間,7,％,腺病毒,2,型,8,周,,柯薩奇病毒,B3,2,周,35,％,腸病毒,20,周,,化學因素

20、對病毒的影響,1.,破壞病毒蛋白質(zhì)的化學物質(zhì),,,酚、低滲緩沖溶液環(huán)境,,2.,破壞核酸的化學物質(zhì),,,甲醛，亞硝酸，氨,,3.,影響病毒脂類被膜的化學物質(zhì),,,醚，十二烷基硫酸鈉，氯仿等,,抗菌物質(zhì)對病毒的影響,一般抗菌物質(zhì)對病毒無滅活作用,,2.5.4,病毒在污水處理過程的去除效果,一級處理,30,％,,二級處理,90,～,99,％,,三級處理 滴度常用對數(shù)值下降,4,～,6,,2.6,亞病毒,,1.,類病毒,,,只含,RNA,一種成分、專性寄生在活細胞內(nèi)的分子病原體,,2.,擬病毒,,,又稱類類病毒、殼內(nèi)類病毒或病毒衛(wèi)星,,指一類包裹在真病毒粒中的有缺陷的類病毒。

21、,,一般僅由裸露的,RNA,或,DNA,所組成,,3.朊病毒〔Prion〕,,又稱普利昂或蛋白侵染子,,是一類不含核酸的蛋白質(zhì)分子,,可引起宿主體內(nèi)現(xiàn)成的同類蛋白質(zhì)分子發(fā)生與其相似的構(gòu)象變化，從而使宿主致病。,,引起的疾?。貉蛏ΠW病，瘋牛病，人的早老年性癡呆病，震顫病等,,思考題,,1.,病毒的特點,,2.,病毒分類依據(jù)是什么？分為哪些類病毒？,,3.,病毒的化學組成和結(jié)構(gòu)是什么？對稱體制如何？,,4.,大腸桿菌,T,系噬菌體的繁殖過程。,,5.,毒性噬菌體與溫和噬菌體，溶原性細胞，原噬菌體的概念。,,6.,不同培養(yǎng)方式中病毒的培養(yǎng)特征。,,7.,物理化學因素如何影響病毒？,,第三章 原核微生

22、物,,指一類細胞核無核膜包裹，只存在稱作核區(qū)的裸露DNA的原始單細胞生物,原核生物,,原核微生物,細菌門,藍細菌門,真細菌、古菌、粘細菌、放線菌,衣原體、支原體、立克次氏體、螺旋體,藍細菌,,3.1,細菌,,細菌〔Bacteria〕,細菌是一類細胞細而短〔細胞直徑約0.5μm，長度約0.5～5μm〕、結(jié)構(gòu)簡單、細胞壁堅韌、以二等分裂方式繁殖和水生性較強的原核微生物,是給水與廢水處理中最重要的一類微生物,！,,3.1.1,細菌的個體形態(tài)和大小,1.細菌的形態(tài),,〔1〕球狀,,〔2〕桿狀,,〔3〕螺旋狀,,〔4〕絲狀〔僅有少數(shù)〕,,〔1〕球菌,葡萄球菌,,根據(jù)分裂方向及相互間連接方式又分為,單球菌

23、、雙球菌、鏈球菌、四聯(lián)球菌、八疊球菌、葡萄球菌等。,是分類的一個依據(jù)。,右圖自上而下：,,雙球菌、鏈球菌、四聯(lián)球菌、八疊球菌、葡萄球菌,,電鏡下的球菌,葡萄球菌,球菌的形態(tài),,〔2〕桿菌,細胞呈桿狀或圓柱形，一般其粗細〔直徑〕比較穩(wěn)定，而長度那么常因培養(yǎng)時間、培養(yǎng)條件不同而有較大變化。,桿菌的幾種形態(tài),球桿菌,鏈桿菌,雙桿菌,,電鏡下的桿菌,梭狀芽孢桿菌,乳酸桿菌,桿菌的形態(tài),,〔3〕螺旋菌,霍亂弧菌,螺旋菌,弧菌〔vibrio)：螺旋周數(shù)缺乏一圈細菌,螺菌〔spirillum)：2～6圈小型、堅硬的螺旋狀細菌,螺旋體〔spirochaeta)：螺旋周數(shù)超6周，體長柔軟,,〔4〕絲狀菌,,分布

24、在水生境，潮濕土壤和活性污泥中。絲狀體是絲狀菌分類的特征。,水處理中的絲狀菌,,細菌的大小以,μm,計，,,如：,E.Coli,長,2,μ,m,，寬,0.5,μ,m,,，,1500,個相當一粒芝麻長,,2 .,細菌的大小,,較大細菌，1997年在納米比亞海岸沉積物中發(fā)現(xiàn)的硫細菌〔Thiomargarita namibiensis〕0.1～0.3mm，肉眼可見。,,較小細菌，1998年芬蘭學者發(fā)現(xiàn)引起尿結(jié)石的納米細菌〔Nanobacteria〕，直徑僅50nm，為E.Coli的1/10，與病毒大小類似。分裂緩慢，三天才分裂一次，是目前所知最小的具有細胞壁的細菌。,,細菌大小的測量及表示方法如以下

25、圖所示,利用顯微鏡測微尺，顯微照相后根據(jù)放大倍數(shù)進行測算,,,3.1.2,細菌的細胞結(jié)構(gòu),細菌是單細胞微生物。,,所有細菌的結(jié)構(gòu)：細胞壁，原生質(zhì)體。,,原生質(zhì)體包括：細胞質(zhì)膜，細胞質(zhì)及其內(nèi)含物，擬核,,局部細菌的特殊結(jié)構(gòu)：芽孢、鞭毛、莢膜、粘液層、菌膠團、衣鞘及光合作用片層,,細菌細胞構(gòu)造模式圖,在細菌細胞內(nèi)，雖然沒有細胞核，仍然有核物質(zhì)，核物質(zhì),DNA,盤繞成一團，用染色方法可以看到，稱,擬核,。,,1. 細胞壁〔cell wall〕,,細胞最外一層堅韌厚實的外被， 主要由肽聚糖構(gòu)成。,,細胞壁的生理功能：,,1〕維持外形，提高機械強度,,2〕為細胞生長、分裂、和鞭毛運動必需,,3〕阻礙大分

26、子有害物質(zhì)進入細胞,,4〕賦予抗原性、對抗生素和噬菌體的敏感性,,〔1〕細胞壁的化學組成和結(jié)構(gòu),丹麥醫(yī)生C.Gram〔革蘭〕于1884年 創(chuàng)造的一種鑒別不同類型細菌的 染色方法。,根據(jù)此染色法，細菌可分為革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌,,特征,G,–,,G,+,強度,疏松,堅韌,厚度,薄，,5,～,10nm,厚，,20,～,80nm,肽聚糖層數(shù),少，,1,～,3,層,多，多達,50,層,肽聚糖含量,少（,10,～,20,％）,高（,50,～,90,％）,磷壁酸,－,＋,脂多糖,＋,－,脂肪,含量較高,一般無,蛋白質(zhì),含量較高,無,革蘭氏陽性和陰性細菌細胞壁構(gòu)造的比較,,革蘭氏陽性和陰性細菌細胞壁構(gòu)

27、造的比較,肽聚糖,磷壁酸,多糖,孔,蛋白質(zhì),脂質(zhì),外膜,磷壁酸,肽聚糖,,2.,原生質(zhì)體,〔1〕細胞質(zhì)膜〔protoplasmic membrane〕,細胞質(zhì)膜及化學組成：,,,緊貼在細胞壁內(nèi)側(cè)，包圍細胞質(zhì)的一層薄膜，柔軟而富有彈性，半滲透膜。,,含,60,％～,70,％的蛋白質(zhì)，含,30,％～,40,％的脂類，約,2,％的多糖。,,,,,細胞質(zhì)膜,,細胞質(zhì)膜的蛋白質(zhì),具運輸作用的整合蛋白〔integral protein)或內(nèi)在蛋白〔intrinsic protein〕,具酶促作用的周邊蛋白〔peripheral protein〕或膜外蛋白〔 extrinsic protein〕,,脂類是磷

28、脂，由磷酸、甘油、脂肪酸和含膽堿組成,細胞質(zhì)膜的磷脂,,細胞膜的結(jié)構(gòu)：液態(tài)鑲嵌模型〔fluid mosaic model〕,1〕膜主體脂雙分子層 ，親水基團在外表，疏水基團在內(nèi)部,,2〕雙分子層有流動性,,3〕蛋白鑲嵌或貫穿或浮在外表,,4〕不對稱性,1972,年，辛格和尼科爾森提出該模型,,1〕選擇運輸,,2〕維持滲透壓,,3〕合成細胞壁和糖被重要基地,,4〕細胞產(chǎn)能場所,,5〕鞭毛基體著生點和旋轉(zhuǎn)供能,細胞質(zhì)膜的生理功能,,,不同種類細菌的膜在其結(jié)構(gòu)和功能方面存在很大差異。這種差異非常巨大且具有特征性，因此,膜化學可被用于對細菌進行鑒定,。,,,細胞質(zhì)〔cytoplasm)：除核區(qū)外的半透

29、明、膠狀、顆粒狀物質(zhì)總稱。含水量80％左右。,,內(nèi)含物〔inclusion body〕：顆粒狀構(gòu)造，如：貯藏物、氣泡等。,〔2〕細胞質(zhì)及內(nèi)含物,細胞質(zhì),主要成分為核糖體、貯藏物、多種酶類和中間代謝物、質(zhì)粒、各種營養(yǎng)物和大分子的單體等。,,核糖體,(1) 化學組成：由核糖核酸〔RNA〕和蛋白質(zhì)兩種化學成分組成。 　 (2) 染色特性：核糖體易被堿性染料染色，在光鏡下細胞質(zhì)中核糖體豐富的部位嗜堿性較強。 　 (3) 電鏡結(jié)構(gòu)：是近似球形的致密顆粒，直徑為20nm。 　 (4) 功能：合成蛋白質(zhì)。,核糖體結(jié)構(gòu)模式圖,,,,,貯藏物〔reserve materials〕,不同化學成分累積成的不

30、溶沉淀顆粒，貯藏營養(yǎng)物。,貯藏物,碳源及能源,氮源： 藍細菌的藻青素、藻青蛋白,磷源（異染粒）：,聚磷菌,、白喉棒桿菌、結(jié)核分枝桿菌,糖原：,E.Coli,、芽孢桿菌、藍細菌等,PHB,：固氮菌、產(chǎn)堿菌、腸桿菌,硫粒：紫硫細菌、絲硫細菌、貝氏硫桿菌,,聚－?－羥丁酸〔PHB〕,,類脂性質(zhì)的碳源貯藏物，不溶于水，溶于有機溶劑，可用尼羅蘭或蘇丹黑染色，具有貯藏能量、碳源和降低細胞內(nèi)滲透壓等作用。,,Bacillus megaterium〔巨大芽孢桿菌〕在適宜的條件下，其體內(nèi)PHB可達細胞干重的60％左右。,,PHB是由生物合成的高聚物，具有無毒、可塑和易降解等特點，正在大力開發(fā)應(yīng)用于醫(yī)用塑料和

31、快餐盒等的優(yōu)質(zhì)原料。,貯藏物,,異染粒,,,由多聚偏磷酸、核糖核酸、蛋白質(zhì)、脂類及,Mg,2+,組成，可用甲苯胺或甲烯藍染成紫紅色。,,一般在含磷豐富的環(huán)境中形成，具有貯藏磷元素和能量以及降低細胞滲透壓等作用。,,聚磷菌富含異染顆粒，可用于廢水中無機磷的處理。,貯藏物,,硫粒,,,含硫粒的細菌能利用,H,2,S,做能源，氧化,H,2,S,為硫粒積累在菌體內(nèi)。,,當缺乏營養(yǎng)時，氧化體內(nèi)硫粒為,SO,4,2-,，從中取得能量。硫粒具有強的折光性，在光學顯微鏡下極易看到。,,含硫粒的細菌，可以處理含,H,2,S,類的污染物。,貯藏物,,又叫核質(zhì)體、原始核、細菌染色體，無核膜核仁的原始細胞核結(jié)構(gòu)。,,

32、富爾根染色,為紫色的形態(tài)不定，環(huán)狀,ds-DNA,，少量蛋白結(jié)合，,0.25,～,3mm,長。,,功能：,遺傳物質(zhì)。,,,〔3〕擬核,,擬核〔nucleoid〕,,3.,特殊結(jié)構(gòu),〔1〕莢膜〔capsule〕,莢膜：某些細菌在其外表分泌的一種粘性物質(zhì)，把細胞壁完全包圍封住。,,莢膜一般很厚，有的細菌莢膜很薄，在200μm以下，稱為微莢膜。,,莢膜是分類特征之一。,,莢膜－－作為分類鑒定的依據(jù),,莢膜,,〔1〕莢膜〔capsule〕,莢膜的化學組成：含水率90～98％，有的含多糖、或多肽，還有的含脂類或脂類蛋白復(fù)合體。,,莢膜難染色，可用負染色法染色。,,莢膜的功能：,,A.保護致病菌免受宿主吞

33、噬細胞的吞噬，保護細胞免受枯燥的影響；,,B.可作為碳源和能源或氮源；,,C.廢水處理中，細菌莢膜有吸附作用。,,〔2〕粘液層〔slime layer〕,為粘性多糖，疏松的附著在細菌細胞壁外表。,,廢水生物處理中，有吸附作用，在曝氣池中因曝氣攪拌和水的沖擊力容易把細菌粘液沖刷入水中，增加水中有機物，可被其他微生物利用,,〔3〕菌膠團〔zoogloea〕,有些細菌由于其遺傳特性決定，細菌之間按一定的排列方式互相粘集在一起，被一個公共莢膜包圍形成一定形狀的細菌集團。,,活性污泥中常有細菌膠團。,,〔3〕芽孢〔spore〕,圓形或橢圓、厚壁、含水少、抗逆強的休眠體。,,無繁殖能力。,,耐熱、輻射、化

34、學試劑，等不良環(huán)境。,,,如：肉毒梭菌,100℃5,個小時以上殺死；芽孢抗紫外線一般是營養(yǎng)細胞的一倍。,芽孢是細菌的休眠體，條件適宜可萌發(fā)；,,多為桿菌，是分類鑒定依據(jù)之一；,,可通過芽孢染色在普通顯微鏡下觀察到。,,芽孢的形態(tài),,1. DNA濃縮，束狀染色質(zhì)形成,,2. 細胞膜內(nèi)陷，不對稱分裂，小的為前芽孢〔forespore〕,,3. 前芽孢雙層隔膜形成，抗輻射增強,,4. 在雙層隔膜之間填充芽孢肽聚糖，合成DPA－Ca，形成皮層，脫水,,5. 芽孢衣合成結(jié)束,,6. 皮層合成結(jié)束，芽孢成熟,,7. 芽孢囊裂解,芽孢形成－,環(huán)境缺乏營養(yǎng)或有害物質(zhì)過多,枯草芽孢桿菌芽孢形成需,8h,，,20

35、0,個,gene,參與，系列化學成分和生理功能變化。,,〔4〕鞭毛〔flagella〕,某些細菌體表長絲狀、波曲的蛋白附屬物，使細菌具運動功能。,,是,分類上,重要特征之一。,暗視野顯微鏡觀察、鞭毛染色光學顯微鏡觀察、半固體穿刺接種、固體接種可以判斷是否有鞭毛,鞭毛著生方式,,〔4〕鞭毛〔flagella〕,鞭毛大?。褐睆?0.001,～,0.02,μm,，長度在,2,～,50μm,；,,具有鞭毛的細菌能運動，不具鞭毛的細菌不能運動。,,鞭毛的運動是靠細胞質(zhì)膜上的,ATP,酶水解,ATP,提供能量。,,鞭毛〔flagellum〕結(jié)構(gòu)--陽性與陰性菌不同,細菌鞭毛著生于細胞膜上，但運動支點由細胞

36、壁提供。,,鞭毛〔flagellum〕組成,包括： 基體、鉤形鞘、鞭毛絲。,,G＋和G－基體構(gòu)造有所不同；,,G－基體〔basal body〕四個環(huán)〔ring〕，從外至內(nèi)：L環(huán)：連在細胞壁外的外膜； P環(huán)：連在肽聚糖； S－M環(huán)：嵌埋在細胞膜，被一對Mot 蛋白包圍，驅(qū)動SM旋轉(zhuǎn)。SM基部還有一Fli蛋白，起按鈕作用，決定正轉(zhuǎn)或逆轉(zhuǎn)。,鞭毛運動動力,：質(zhì)子動勢。,,有關(guān)鞭毛運動的機制曾有過“旋轉(zhuǎn)論〞〔rotation theory〕和“揮鞭論〞〔bending theory〕的爭議。,,1974年，美國學者西佛曼〔M.Silverman〕和西蒙〔M.Simon〕曾設(shè)計了一個“拴菌〞試驗(tet

37、hered-cell experiment)，設(shè)法把單毛菌鞭毛的游離端用相應(yīng)抗體牢牢“拴〞在載玻片上，然后在光學顯微鏡下觀察細胞的行為。,,發(fā)現(xiàn)，該菌是在載玻片上不斷打轉(zhuǎn)〔而非伸縮揮動〕，從而肯定了“旋轉(zhuǎn)論〞是正確的。,鞭毛〔flagellum〕運動機制,,思考,1〕細菌有哪幾種形態(tài)？舉例說明？,,2〕細菌的一般結(jié)構(gòu)和特殊結(jié)構(gòu)是什么？各具有哪些生理功能？,,3〕革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌的細胞壁結(jié)構(gòu)有什么異同？各有哪些化學組成？,,4〕細菌的鑒定依據(jù)有哪些？試總結(jié)說明。,……,,個體體積的增大,——,單個細菌生長,,數(shù)目的增多,——,群體生長,1,生長,3.1.3,細菌的生長繁殖,,2,繁殖,

38、主要為裂殖，是無性繁殖，一個母細胞分裂成兩個子細胞,,細菌分裂過程：,,①核復(fù)制后分裂,,②形成橫隔,,③子細胞別離,,3.,細菌的培養(yǎng)特征,〔1〕固體培養(yǎng)基上的培養(yǎng)特征,菌落特征：細菌在固體培養(yǎng)基上的培養(yǎng)特征。,,菌落：由,一個細菌,繁殖起來的，由無數(shù)細菌組成具有一定形態(tài)特征的細菌集團。,,可用稀釋平板法和平板劃線法接種形成菌落。,,不同種的細菌菌落特征,,菌落的特征是分類鑒定的依據(jù)。,,可以從三方面看菌落的特征：,,〔1〕菌落的外表特征,,〔2〕菌落的邊緣特征,,〔3〕縱剖面的邊緣特征,,凝膠狀、外表較光滑、濕潤、與培養(yǎng)基結(jié)合不緊密，易挑取，正反顏色一致。,細菌菌落一般特點,,光滑型菌落,

39、肺炎克雷伯氏菌在,DHL,培養(yǎng)基上菌落形態(tài),,粘膜肺炎球菌在血瓊脂平板上菌落,,枯草芽孢桿菌菌落形態(tài)－粗糙型菌落,,菌苔,〔1〕 定義,純種菌體,在,固體,培養(yǎng)基上生長繁殖時形成的,肉眼可見,的群體。菌苔是由,許多菌體,繁殖形成。,同一菌體的菌苔特征和菌落特征是相同的，假設(shè)有異樣，那么菌體受污染或變異，應(yīng)別離純化。,菌苔與菌落有什么不同？,,2.,明膠培養(yǎng)基中的培養(yǎng)特征,用穿刺接種法將細菌接種在明膠培養(yǎng)基中培養(yǎng)，能產(chǎn)生明膠水解酶水解明膠，不同的細菌將明膠水解成不同形態(tài)的溶菌區(qū)，依據(jù)這些不同形態(tài)，可將細菌進行分類。,,3.,半固體培養(yǎng)基中的培養(yǎng)特征,穿刺接種，根據(jù)細菌的生長狀態(tài)判斷細菌的呼吸類型

40、和鞭毛有無，能否運動。,呼吸類型與培養(yǎng)特征,,4.,液體培養(yǎng)基中的培養(yǎng)特征,細菌在液體培養(yǎng)基中的培養(yǎng)特征是分類依據(jù)之一。,因細胞特征、比重、運動能力和對氧氣等關(guān)系的不同，而形成不同的群體形態(tài)，多數(shù)表現(xiàn)混濁，局部表現(xiàn)沉淀，好氧細菌那么在液面大量生長，形成菌膜或環(huán)狀等,,1. 細菌外表電荷和等電點,定義：,,等電點：,氨基酸所帶的正電荷和負電荷相等時的,pH,值，稱為該氨基酸的等電點。,3.1.4,細菌的物理化學性質(zhì),,細菌的等電點在pH為2～5；,,革蘭氏陽性菌的等電點在pH為2～3；,,革蘭氏陰性菌的等電點在pH為4～5：,,pH為3～4之間的為革蘭氏染色不穩(wěn)定性菌；,,一般培養(yǎng)中，細菌所處的

41、pH值都高于細菌的等電點，外表帶負電荷。,1. 細菌外表電荷和等電點,,2.,細菌的染色原理及染色方法,細菌細胞微小透明，染色后易于觀察。,細菌在通常培養(yǎng)情況下總是帶負電荷，故用帶正電的堿性染料染色,,A,簡單染色,：,常用來觀察細菌的,形態(tài)、大小和排列方式,。,,用,一種染液,染色菌體。一般,菌體被染上染料的顏色。,B 復(fù)合染色法：兩種染料染色，以區(qū)別細菌的革蘭氏染色反響或抗酸性反響，或?qū)⒕w和某一結(jié)構(gòu)染成不同顏色。,常用的染色法有,：,,復(fù)合染色之革蘭氏染色,1884,年丹麥細菌學家創(chuàng)造了革蘭氏染色法。,,將一大類細菌染上色，而另一類染不上色，以便將兩大類細菌分開，作為分類鑒定的重要依據(jù)。

42、,,也稱為鑒別染色法。,,1,2,3,4,,陽性菌,陰性菌,,革蘭氏染色機制,：,〔1〕與等電點有關(guān)：,,革蘭氏陽性菌pH2～3，陰性菌pH4～5，加I-－KI媒染，等電點降低，陽性菌降低的更低，與結(jié)晶紫結(jié)合得更牢固；陰性菌結(jié)合力弱，易被乙醇脫色。,,〔2〕與細胞壁有關(guān)：,,,革蘭氏陰性菌細胞壁薄、脂類物質(zhì)高，易被乙醇溶解增加細胞通透性；革蘭氏陽性菌細胞壁厚、肽聚糖含量高、脂類物質(zhì)含量低，肽聚糖被乙醇脫水使降低細胞通透性；,,因此復(fù)染后表現(xiàn)不同的染色效果。,,3.,細菌懸液的穩(wěn)定性,兩種狀態(tài)：穩(wěn)定,S,型，不穩(wěn)定,R,型。,S,型菌均勻分布于培養(yǎng)基中，不發(fā)生凝聚，只在電解質(zhì)濃度高時才發(fā)生凝聚；

43、,R,型很容易發(fā)生凝聚而沉淀在瓶底。,,菌懸液穩(wěn)定性與水處理,污水、廢水生物處理中的二沉池，沉淀效果與細菌懸液的穩(wěn)定性密切相關(guān)；,,可采取投加強電解質(zhì)等方式改善活性污泥的沉淀效果,,3.2,古 菌,,,古菌是最古老的生命體，如果將地球約４６億年的年齡比作一年，那么古菌早在３月２０日就出現(xiàn)了，而人類誕生不過是１２月３１日的事。,,它們多生長于極端環(huán)境，如熱泉、高壓的海底火山口、鹽湖等。,,古生菌在進化譜系上與真細菌及真核生物相互并列，且與后者關(guān)系更近，而其細胞構(gòu)造卻與真細菌較為接近，同屬于原核生物。,,3.2.1,古菌的特點,1.,形態(tài)：薄，扁平；,,2.,細胞結(jié)構(gòu)：多含脂蛋白，不含二氨基庚二酸

44、和胞壁酸；,,3.,代謝：多樣性，代謝中有特殊的輔酶；,,4.,呼吸類型：多數(shù)厭氧,,5.,繁殖：繁殖速度慢，進化速度慢,,6.,生活習性：極端環(huán)境生活。,,3.2.2,古菌的分類,按生活習性和生理特征分類,三類：產(chǎn)甲烷菌，嗜熱嗜酸菌，極端嗜鹽菌,?伯杰氏系統(tǒng)細菌學手冊?〔第三卷〕，將古菌分為五大群。,,〔一〕產(chǎn)甲烷菌,細胞結(jié)構(gòu),,包括：細胞封套〔細胞壁、外表層、鞘和莢膜〕、細胞膜、細胞質(zhì)和核質(zhì),,〔一〕產(chǎn)甲烷菌,2.,培養(yǎng)方法,,專性厭氧，需要在特殊環(huán)境下操作；,,目前最好的是厭氧手套箱,厭氧培養(yǎng)箱,可進行分裝厭氧培養(yǎng)基，倒制平板，離心厭氧微生物收集菌體，對氧敏感的酶的別離純化等,,〔二〕嗜

45、熱嗜酸菌,包括：古生硫酸復(fù)原菌和極端嗜熱古菌,,特點：專性嗜熱、好氧、兼性厭氧、嚴格厭氧，革蘭氏陽性、桿狀、絲狀或球狀。,,最適生長溫度在70～105℃,,嗜酸性和嗜中性，自養(yǎng)或異氧生長。,,多數(shù)是硫代謝菌,,〔三〕極端嗜鹽古菌,生活環(huán)境,,高鹽環(huán)境，如：曬鹽場，天然鹽湖，高鹽腌漬食物等；,,通常需鹽下限為,1.5mol/L,的,NaCl,，多數(shù)需要,NaCl,為,2,～,4mol/L,,〔三〕極端嗜鹽古菌,特點：,,細胞呈鏈狀、桿狀或球狀；,,靠鈉、氯和鎂離子維持細胞結(jié)構(gòu)和硬度；,,革蘭氏陰性或陽性，好氧或兼性厭氧，化能有機營養(yǎng)型；,,生長溫度可高達,55℃,。,,3.3,放線菌,,在固體培

46、養(yǎng)基上呈輻射狀生長；多數(shù)為腐生菌，少數(shù)為寄生菌；,,在自然界物質(zhì)循環(huán)中起積極作用。,,放線菌與人類的關(guān)系極為密切，至今從微生物中發(fā)現(xiàn)了幾千種抗生素，其中,2/3,是由放線菌產(chǎn)生的。有些放線菌還用于生產(chǎn)維生素和酶制劑、處理污水等。,,,,1,、形態(tài)：呈菌絲狀，是由,單細胞延生分枝,而成。,,2,、結(jié)構(gòu)：,,根據(jù)菌絲作用分為：,營養(yǎng)菌絲,→,氣生菌絲,→,孢子菌絲,。,,鏈霉菌屬是放線菌中種類最多、分布最廣、形態(tài)特征最典型的類群。,〔一〕形態(tài)結(jié)構(gòu),,〔1〕營養(yǎng)菌絲〔基內(nèi)菌絲〕：生長在營養(yǎng)基內(nèi)，直徑在0.2-0.8μm；有的產(chǎn)生色素〔菌落反面呈現(xiàn)不同顏色〕，主要的生理功能是吸收養(yǎng)分。,,〔2〕氣生菌

47、絲：比營養(yǎng)菌絲粗，直徑約1-1.4μm，有的產(chǎn)生色素。,,〔3〕孢子菌絲：孢子絲產(chǎn)生孢子，可隨風傳播，萌發(fā)成基內(nèi)菌絲；其形狀有螺旋形、枝形。,,放線菌的形態(tài)模式圖,,孢子絲著生方式可作為鑒別的依據(jù),放線菌孢子絲的類型,,1、多為需O2型〔抗生素生長需要氧〕,,2、生長溫度分：中溫型〔23-37℃〕、高溫型〔50-65℃〕,,3、主要通過形成無性孢子的方式進行繁殖，也可利用菌絲片斷進行繁殖。,,,〔二〕一般特性：,,,〔三〕菌落形態(tài),固體培養(yǎng)基中，放線菌菌絲相互交錯纏繞形成質(zhì)地致密的小菌落，枯燥、不透明、難以挑??；,,當大量孢子覆蓋于菌落外表時，就形成外表為粉末狀或顆粒狀的典型放線菌菌落；,,由

48、于基內(nèi)菌絲和孢子常有顏色，使得菌落的正反面呈現(xiàn)出不同的色澤。,,放線菌的菌落形態(tài),,3.4,藍細菌,,藍細菌是古老的生物，能產(chǎn)生氧氣，使地球由無氧環(huán)境轉(zhuǎn)為有氧環(huán)境；,,分布廣泛，淡水、海水、潮濕土壤等均有生長，耐高溫和枯燥；,,在污水處理、水體自凈中起積極作用，也是水體富營養(yǎng)化的指示生物,,,1,、個體形態(tài)差異大：球形、桿狀；多形態(tài)；有單細胞，也有絲狀體形態(tài)，直徑約為,1-3,μ,m,。,,,2,、吸收二氧化碳、無機鹽和水合成有機物供自身營養(yǎng)，放出氧氣。,,,3,、特殊結(jié)構(gòu)：具光合器、氣泡、異形胞。,,,4,、呈藍、綠、紅等顏色，藍細菌的顏色隨光照條件改變而改變,特征,,3.4,其他原核微生物

49、,,比細菌小〔0.2-0.5μm〕，多不能通過細菌過濾器；細胞壁與細菌相似，G-，不運動，形態(tài)隨發(fā)育階段不同而不同。可通過寄主傳播疾病。,,寄生原因：,,1、酶系統(tǒng)不完整，故要借助寄主酶系統(tǒng)來完成自身活動；,,2、細胞膜疏松，細胞質(zhì)易泄露而失去活力，故只有生活在另一個細胞中，利用寄主細胞的細胞質(zhì)的營養(yǎng)物質(zhì)；,,3、抗性差。100℃死亡。,〔一〕立克次氏體：,,,有細胞壁，細胞壁與細菌相似，大小比立克次氏體小〔〕G-；能通過細菌過濾器。,,寄生原因：,,1、產(chǎn)能系統(tǒng)不完整，必須依靠寄主細胞獲得能量。,,2、抗性差。60℃死亡。對四環(huán)素、紅霉素、氯霉素等敏感。,〔二〕衣原體,,最小的可以獨立生活的

50、細胞生物〔0.2-0.25μm〕，無細胞壁，形態(tài)多樣化〔球、桿、環(huán)、絲〕；,,對青霉素、溶菌酶不敏感，對干擾素也不敏感；,,要求的營養(yǎng)環(huán)境高，常需血清，生長緩慢，菌落小。,〔三〕、支原體,,介于細菌和原生動物之間的單細胞微生物。,,菌體柔軟細長，呈螺旋狀，無鞭毛，有細胞壁，但無細菌堅韌，一段有一根軸索〔軸絲狀〕，靠其運動。,,分密螺旋和疏螺旋。如：梅毒螺旋體，鉤端螺旋體。分別引起梅毒和鉤端螺旋體病。,〔四〕、螺旋體,,一 假單胞菌屬〔Pseudomonas〕水中極常見,,二 動膠菌屬〔Zoogloea〕聚集成絮毛狀菌膠團,,三 產(chǎn)堿桿菌屬〔Alcaligenes〕反硝化,,四 黃桿菌屬〔Fla

51、vobacterium〕分解蛋白質(zhì),,五 芽孢桿菌屬〔Bacillus〕起重要作用,,六 埃希氏菌屬〔Escherichia〕E.coli重要的糞便菌,,七 甲烷桿菌屬〔Methanobacterium〕厭氧生物處理,,八 甲烷八疊球菌屬〔Methanosarcina〕厭氧生物處理,水處理涉及的細菌種類,,思考,,1〕在pH為6、7和7.5的溶液中，,,細菌各帶什么電荷？在pH為1.5的溶液,,中，細菌帶什么電荷？為什么？,,2〕革蘭氏染色的機制和步驟是什么？,,3〕細菌菌落的概念；細菌有哪些培養(yǎng)特征？,,4〕古菌包括哪幾種？生活習性各是什么？,,5〕用什么培養(yǎng)技術(shù)判斷細菌的呼吸類型和能否運動

52、？如何判斷？,,第四章 真核微生物,,回憶,生 物,細胞生物,非細胞生物：,,、亞病毒,原核生物：,,、,,、,,、,,螺旋體、立克次氏體等。,,,原核微生物,,,,原核微生物細胞,無細胞核,，只有,,或,,；,,,,,,病毒屬于,,類生物。,,（ ？ ）,（ ？ ）,（ ？ ）,（ ？ ）,（？ ）,（ ？ ）,,真核生物,是一大類細胞核具有,核膜,，能進行,有絲分裂,，細胞質(zhì)中存在線粒體或同時存在葉綠體等,多種細胞器,的生物。,,真菌、顯微藻類和原生動物等屬于真核生物類的微生物，稱為,真核微生物,真核微生物概述,,比較：原核微生物和真核微生物,,,,原核微生物細

53、胞無細胞核，只有原始核或擬核；,,,,真核微生物細胞的主要特征是有細胞核和細胞器及復(fù)雜,,,的內(nèi)膜系統(tǒng)。,,,,,原核生物細胞無核膜，有,,一個明顯的核區(qū)，核區(qū)集,,中了主要遺傳物質(zhì)，由一,,條與類組蛋白相聯(lián)系的雙,,鏈DNA構(gòu)成的染色體組成。,,,真核生物細胞那么是由一條,,或一條以上的雙鏈DNA與,,組蛋白等結(jié)合成的染色體，,,并由核膜包圍。,核、核膜、染色體,,原核細胞沒有獨立的內(nèi)膜,,系統(tǒng)，與代謝有關(guān)的酶如,,呼吸酶合成酶等位于細胞,,膜上，因此它的,能量代謝,,在質(zhì)膜,上進行。,,,真核細胞不僅有獨立的內(nèi),,膜系統(tǒng)，還有細胞骨架，,,呼吸酶在線粒體中，,有專,,用的細胞器,來完成各項

54、生,,理功能，如線粒體、葉綠,,體。,代謝場所,原核細胞和真核細胞的區(qū)別,,典型的真核細胞結(jié)構(gòu)〔動物〕,典型的真核細胞結(jié)構(gòu)〔植物〕,,無論是真核細胞還是原核細胞、動物細胞還是植物細胞，它們都具有細胞質(zhì)膜、,DNA,和,RNA,、核糖體等等，各種細胞都可以通過一分為二的分裂方式來形成新細胞，使生命得以延續(xù)。,,真核微生物的主要類群,真核微生物,植物界：顯微藻類,動物界：原生動物,菌物界,粘菌,假菌,真菌,單細胞：酵母菌,絲狀：霉菌,大型子實體：蕈菌,或原生生物界,,4.1,原生動物,,4.1.1,原生動物的一般特征,1.,概念,,動物中最原始、最低等、結(jié)構(gòu)最簡單的單細胞動物。,,動物學中列為原生

55、動物門。,淡水阿米巴〔變形蟲〕,,2.,大小,,10,～,300,μm,,3.,細胞結(jié)構(gòu),,單細胞生物，無細胞壁，有細胞膜、細胞質(zhì)，有分化的細胞器，,細胞核有核膜,細菌、病毒的大小？,,4.功能,,有獨立生活的生命特征和生理特征。,,如：攝食、營養(yǎng)、呼吸、排泄、生長、繁殖、運動即對刺激的反響等,,各種功能由相應(yīng)的細胞器執(zhí)行。,,5.原生動物的營養(yǎng)類型,,〔1〕全動性營養(yǎng)－－絕大多數(shù),,吞食其他生物和有機顆粒為食,,〔2〕植物性營養(yǎng),,有色素的原生動物如綠眼蟲等，進行光合作用。,,〔3〕腐生性營養(yǎng),,某些無色鞭毛蟲或寄生的原生動物，借助體表的原生質(zhì)膜吸收環(huán)境和寄主的有機物,,6.,原生動物的繁殖

56、,營養(yǎng)豐富、環(huán)境良好的條件下,,,大量繁殖。分為有性生殖和無性生殖。,,4.1.2,原生動物的分類,早期，根據(jù)細胞器和其他特點分為四個綱：鞭毛綱、肉足綱、纖毛綱和孢子綱。后將原吸管綱并如纖毛綱。,,動物學分類：鞭毛綱、肉足綱、纖毛綱〔包括吸管綱〕及孢子綱。,,鞭毛綱、肉足綱和纖毛綱存于水中，在廢水生物處理中起到重要作用；,,而孢子綱中的孢子蟲寄生在人體和動物體內(nèi)，可隨糞便排到污水中，需要消滅,,具有一根或多根鞭毛；,,有三種營養(yǎng)類型：全動性營養(yǎng)、植物性營養(yǎng)和腐生性營養(yǎng)。,,大小從幾微米到幾十微米，可依據(jù)形態(tài)和運動方式識別。,鞭毛綱,在自然水體中，鞭毛蟲喜歡在多污帶和,α,－中污帶生活。,活性污

57、泥培養(yǎng)初期或處理效果差，鞭毛蟲大量出現(xiàn),，可作為污水處理的指示生物。,,代表動物——眼蟲〔Euglena〕,,生活在有機物質(zhì)豐富的水溝、池沼或緩流中。溫暖季節(jié)可大量繁殖，常使水呈綠色。,,眼蟲體呈綠色，梭形，長約60μm，前端鈍圓，后端尖?。,眼蟲在運動中有趨光性，這是因為在鞭毛基部緊貼著儲蓄泡有一紅色眼點，靠近眼點近鞭毛基部有一膨大局部，能接受光線，稱光感受器。,,肉足綱,機體外表僅有細胞質(zhì)形成的一層薄膜。,,形體小，無色透明，多沒有固定形態(tài)。叫變形蟲。,,少數(shù)呈球形，有偽足。,,形成偽足作為運動和攝食的細胞器。,,全動性營養(yǎng)。,,肉足綱可分為兩個亞綱，即根足亞綱和輻足亞綱,圖,4,太陽蟲,

58、圖1. 淡水阿米巴〔變形蟲〕,圖,2,，動態(tài)中的食物泡,.,食物泡中充滿了酶，用來消化獵物。,圖,3.,細胞核，還能看到許多不同階段的食物泡,,變形蟲食性廣，單細胞藻類、細菌、小原生動物、真菌、有機碎片等皆是它們的食物。,,變形蟲生命力強，在條件不好時，可以形成一個包囊,(,休眠體,),度過難關(guān)。,,在污水生物處理系統(tǒng)中，,變形蟲,在活性污泥培養(yǎng)中期出現(xiàn)。,,纖毛綱,纖毛綱的原生動物叫纖毛蟲。,,有游泳型和固定型兩種,,以纖毛作為運動和攝食的細胞器。,,是原生動物中最高級的一類，有固定的、結(jié)構(gòu)細致的攝食細胞器。,,草履蟲,喇叭蟲,游泳型纖毛蟲，屬全毛目,,鐘蟲,固著型纖毛蟲，屬緣毛目，蟲體呈典

59、型的鐘罩形，故稱鐘蟲類。,鐘蟲類的蟲體在不良環(huán)境中發(fā)生變態(tài)，運動前進方向由向前運動改為向后運動,,纖毛綱中的游泳型纖毛蟲多在中污帶，少數(shù)在寡污帶。污水生物處理中，在活性污泥培養(yǎng)中期或在處理效果較差時出現(xiàn)。,,固著型纖毛蟲，喜在寡污帶生活，是水體自凈程度高、污水生物處理好的指示生物。,,4.1.3,原生生物的胞囊,形成原因,,環(huán)境條件變壞，可以使原生動物不能正常生活而形成胞囊。,,環(huán)境變壞指：如水枯槁、水溫和pH值過高或過低，溶解氧缺乏，缺乏食物或排泄物積累過多，廢水中的有機物濃度超過它的適應(yīng)能力等。,所有原生動物在污水生物處理中起到指示生物的作用。,,一旦形成胞囊，就可判斷污水處理不正常,,4

60、.2,微型后生動物,,原生動物以外的多細胞動物叫后生動物。,,形體微小的，需借助顯微鏡觀察的后生動物稱為微型后生動物。,,如：輪蟲、線蟲、寡毛蟲等,,輪蟲,輪蟲的形態(tài),長度,4,～,4000μm,，多數(shù)在,500μm,左右；,,身體為長型，分頭部、軀干和尾部，頭部有纖毛組成的能轉(zhuǎn)動的輪盤。,,輪盤是運動和攝食器官。,,大多數(shù)以細菌、霉菌、藻類、原生動物及有機顆粒為食；,,豬吻輪蟲為肉食性，在污水處理中假設(shè)大量出現(xiàn)，會將活性污泥蠶食光。,,輪蟲可作為水生動物的食料，如魚飼料等,生活習性,輪蟲要求有較高的溶解氧，是水體寡污帶和污水生物處理效果好的指示生物,,線蟲,線蟲的形態(tài),長型，多數(shù)在,1mm,

61、以下；,,線蟲前端口上有感覺器官，體內(nèi)有神經(jīng)系統(tǒng)，有消化道和食道。,熒光顯微鏡下的秀麗線蟲,線蟲有三種營養(yǎng)類型：腐食型、植食型和肉食型；,,線蟲有寄生和自由活動兩種方式；污水處理中出現(xiàn)的多是自由活動的。,線蟲的習性,,污水處理中常見的線蟲,線蟲是污水處理凈化程度差的指示生物,,寡毛類動物,污水處理中常見的的寡毛蟲,污水生物處理中出現(xiàn)的多為紅斑顠體蟲,,顫蚓和水絲蚓為河流、湖泊底泥污染的指示生物,,4.3,藻類,,4.3.1,藻類的一般特征,1.形態(tài)大小和細胞結(jié)構(gòu),,形體大小和結(jié)構(gòu)差異大，小的藻類只能在光學顯微鏡下觀察；,,有單細胞的個體和群體，群體是假設(shè)干個個體以膠質(zhì)相連，大小以微米計；,2.

62、,習性,,真核藻類具有葉綠體，光能自養(yǎng)，可進行光合作用；少樹腐生，極少數(shù)共生。,,生長條件：陽光、,pH4,～,10,,4.3.2,藻類的分類及簡介,根據(jù)藻類的光合色素的種類、個體形態(tài)、細胞結(jié)構(gòu)、生殖方式和生活史等分為,10,門：,,原核：藍藻門,,真核：,裸藻門,、,綠藻門,、,輪藻門,、金藻門、黃藻門、,硅藻門,、,甲藻門,、,紅藻門,及,褐藻門,,裸藻門,特點：,,〔1〕不具有細胞壁,,〔2〕有鞭毛，能運動,,〔3〕多數(shù)具有葉綠體,,〔4〕繁殖方式為縱裂,,〔4〕環(huán)境惡化，裸藻失去鞭毛形成胞囊,,但是，它也有缺乏之處。特別是沒有反映現(xiàn)代生物的兩個最根本和最進步類群——動物與植物的系統(tǒng)關(guān)系

63、及其歷史淵源。,,實際上，植物與動物的祖先類型不僅都可以在原生生物中找到，而且它們在原始生物中的祖先類型甚至具有一定的同一性。這種同一性在現(xiàn)代的一種原始生物--眼蟲身上還可以找到。,,,,眼蟲是一種生活在水中的單細胞原生生物。身體呈長梭形或圓柱形，前端有一個凹口，由此伸出一根鞭毛，其擺動在水中產(chǎn)生的反作用力能夠推動身體運動；凹口的下方有一個具有感光機能的紅色的眼點〔眼蟲的名稱就因具有眼點而得〕。如果把它們放在含有有機物的水中，眼蟲能夠靠細胞膜吸取水里的有機物“食物〞，過著動物式的異養(yǎng)生活。這些性質(zhì)使動物學家認為，眼蟲是一種“原生動物〞。但是同時，眼蟲的細胞卻又有含葉綠素的葉綠體，能夠進行光合作

64、用，自己制造營養(yǎng)。因此，植物學家認為，它是一種“原生植物〞；由于它的細胞外面沒有細胞壁，植物學家給它起了另外一個名字——裸藻。,,眼蟲的這種“動物植物雙重性〞使許多科學家相信，動物與植物有共同的祖先——它很可能就是與眼蟲類似的、某種生活在遠古水域中的單細胞原生生物。在漫長的進化過程中，它們當中的某些個體伴隨著基因組的變化加強了運動、攝食的結(jié)構(gòu)和功能，同時逐步“喪失〞了進行光合作用的結(jié)構(gòu)和功能，最終生活方式轉(zhuǎn)變成為完全的異養(yǎng)；另外一些個體那么伴隨著基因組的其它方式的變化向著完全自養(yǎng)的方式轉(zhuǎn)變。前一種方式代表著最早的動物的產(chǎn)生，后一種方式代表著最早的植物的出現(xiàn)。,,原始的原生動物和原生植物分異伊始

65、都是單細胞的，隨后，它們分別向多細胞方向開展。,生長環(huán)境,生長在有機物豐富的靜止水體或緩慢的流水中，對溫度的適應(yīng)范圍廣，大量繁殖時形成綠色、紅色或褐色的水華,是水體富營養(yǎng)化的指示生物,,綠藻門,特點：,,形體多樣，有單細胞體、群體、多細胞絲狀體、多細胞片狀體等類型；,,綠藻的細胞內(nèi)，都具有真核，有核膜、核仁；細胞壁分兩層，內(nèi)層主要是纖維素組成，外層為果膠質(zhì)，常常粘液化。,,多含葉綠素,a,、,b,，也含有葉黃素、泥黃素等；貯藏物為淀粉和油類；,,有無性生殖和有性生殖,單細胞：衣藻,,石莼,,綠管滸苔,,團藻,錯綜根枝藻,,刺松藻,不同形狀的綠藻,,綠藻雞湯竹蓀卷,脆皮綠藻乳酪,芥末綠藻珊瑚花,

66、小球藻和柵藻富含蛋白質(zhì)，可作為食品,綠藻是藻類生理生化研究的材料及宇宙航行的供氧體,綠藻在水體自凈中起凈化和指示生物作用,,輪藻門,具有大型頂細胞，其他特點大致與綠藻相同，也有人將其歸于綠藻門。,,卵配生殖，在淡水和半咸水中生長,輪藻可煙熏驅(qū)蚊，輪藻生長的水中無孑孓生長。,,硅藻門,硅藻為單細胞，形體像小盒，由上殼和下殼組成；,,硅藻的細胞壁由硅質(zhì)和果膠質(zhì)組成；,,細胞內(nèi)有一個核和兩個以上的色素體。,硅藻的形態(tài),硅藻的細胞,有些硅藻可作土壤和水體鹽度、腐殖質(zhì)含量和酸堿度的指示生物；,,是水中動物的食料。,,甲藻門,甲藻多為單細胞的個體；,,有細胞壁，細胞核大，細胞質(zhì)中有大液泡；,,有色素體，藻體呈棕黃色或黃綠色,,,,,甲藻在短期內(nèi)大量繁殖會造成海洋“赤潮〞,,甲藻死后沉在海底形成生油地層中的主要化石,,赤潮,,褐藻門,海帶屬、裙帶屬含碘量高，可供食用,紅藻門,江籬屬、石花菜屬、麒麟屬可提取瓊脂，供食用、醫(yī)藥用及制生化試劑,江籬,石花菜,海帶,裙帶,,思考,,1.從細胞大小、結(jié)構(gòu)、生理特性等方面，比較真核微生物與原核微生物有哪些異同點？,,2.原生動物中各綱在水體自凈和污水生物處理中如