水处理生物学第一章细菌的形态和结构.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一节细菌的外形和大小,细菌是微小的、,单细胞的,、没有真正细胞核的原核生物。,细菌只有几个,微米,大小。,只有通过放大,千倍,以上的显微镜才可以观察。,细菌本身无色半透明，只有通过,染色,才可以看清楚。,细菌的外形与大小,图1-1 常见的三种细菌典型形态,A.,球菌,B.,杆菌,C.,弧菌,球菌,球菌就是球形的细菌,，,它是这类细菌的总称，细胞呈球形或椭圆形,。,l,单球菌,2,双球菌,3链球菌,4,四联球菌,5八叠球菌,6 葡萄球菌,图1-2,杆菌,细胞呈,杆状或圆柱状,，,菌体直或稍弯，粗短或细长。末端钝圆、尖、膨大或平裁状。,直径在0.51,um15um（,宽径长）,细长的杆菌又称为？,丝状菌,可引起活性污泥膨胀第四章、第六章,产甲烷杆菌：,瘤胃甲烷短杆菌,产甲烷丝菌,弧菌,弧菌细胞呈,弧形,，,其中若菌体多于一个弯曲，,其程度超过一圈，又称为,螺旋菌,。,直径在,0.55,um,，,长度不等。,弧菌 螺旋菌,细菌细胞由外向里依次有,鞭毛,、,菌,（,纤）毛,、,荚膜,、,细胞壁,、,细胞膜、细胞质,，,细胞质中又有液泡、储存性颗粒、核质等,。,第二节 细菌细胞的结构,图1-3 细菌的结构,细菌细胞的结构,细菌细胞的结构,基本结构,细胞壁,原生质体,细胞膜,细胞质,核质,内含物,特殊结构,荚膜,芽孢,鞭毛,下一节,细胞壁,细胞壁是包围在细菌细胞最外面的一层富有弹性的结构，是细胞中很重要的结构单元，也是细菌分类的重要的依据之一。,提问：,哪些功能？,固定,细胞外形；,保护,细胞免受外力的损伤；,阻拦,大分子物质进人细胞；,使某些细菌具有致病性及对噬菌体的敏感性,。,伤寒杆菌细胞壁中含毒素,作为鞭毛的支点，实现鞭毛的运动,。,两种最常见的细菌细胞壁结构,革兰氏染色,时差异显著,1884年,丹麦医师,Gram,所发明,较厚,20-80nm,较薄,8-10nm,革兰氏染色法,1.,涂片固定,2.,单染,结晶紫染液第一次,染色,1,min,3.,媒染,碘,-,碘化钾,溶液浸湿,30,S,4.,脱色,95%乙醇溶液,进行颜色洗脱,5.,复染,红色的藩红染液,第二次染色,呈现第二次染色的效果,红色,；,称,革兰氏阴性菌（,红阴,G,-,）,细菌呈现第一次染色的效果,紫色,，,革兰氏阳性菌（,紫阳,G,）,；,G,+,菌细胞壁,G,-,菌细胞壁,细菌分类依据,请对照两种细菌细胞壁的不同结构，说明为什么染色时会呈现不同的颜色,？,2.,原生质体,-,细胞（质）膜,细胞质膜是紧靠着细胞壁的内侧而包围着细胞质的一层柔软而富有弹性的薄膜（厚约,7,8nm,）,细胞膜占细菌干重的,10%,，含有,60,70%,的蛋白质，,30,40%,脂类，,2%,的多糖,细胞膜是半渗透膜,细胞膜的结构,磷脂,蛋白质,极性基,脂肪酸链,细胞膜的生理功能,控制细胞内外物质（营养物质和代谢废物）的运送和交换,维持细胞内正常渗透压,合成细胞壁组分和荚膜的场所,进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地,许多代谢酶和运输酶以及电子呼吸链组分的所在地,鞭毛的,着生和生长点,3,原生质体,-,细胞质,细胞质是无色透明而粘稠的胶体，主要成分是水、蛋白质、核酸、脂类、多糖、无机盐。,由于富含,RNA,（核糖核酸），与碱性染料结合力强。,可以根据染色特点，用来判断细菌的,生长阶段,：,幼龄菌,细胞质稠密、均质、易着色,成熟细胞质,有各种贮藏颗粒，有的有气泡,老龄菌,缺乏营养，着色不均匀,4,核质体,原核生物所特有的原始细胞核。,细菌的核质体是一个大型环状的双链,DNA,分子，长度,0,.25mm3mm,，,为细菌遗传物质，卷曲折叠于核区,。,核区没有外膜,（,这是原核生物与真核生物一个主要的区别之处,）,核质体,真核生物细胞,细胞核,核质体,核膜,5,内含物,内含物质细菌细胞质内形状较大的颗粒状构造，是细菌新陈代谢的产物，或是贮备的营养物质。,内含物的种类和量随细菌种类和培养条件的不同而不同。,异染颗粒：化学组分是多聚偏磷酸盐，是磷源和能源的贮藏物。,生物除磷中的不动杆菌在好氧条件下，利用有机物分解产生的大量能量，可“,过度摄取,”,周围溶液中的磷酸盐并转化为多聚偏磷酸盐，以异染颗粒的方式贮存于细胞内。,聚,-,-,羟基丁酸盐（,PHB,）：是一种碳源和能源贮藏物，是有机物在厌氧代谢过程中形成的代谢产物。,不动杆菌在厌氧条件下可将细胞内贮存的异染颗粒分解释放出能量促进细菌的生长和代谢，使大量有机物分解并转化为,PHB,颗粒贮存于细胞内。,PHB,无毒、可塑、易降解,用于生产医用塑料、生物降解塑料的良好原料。,肝糖和淀粉粒：碳源和能源的贮藏物。,硫粒：元素硫的贮藏物，许多硫磺细菌都能在细胞内积累硫粒。,活性污泥中的贝氏硫细菌和发硫细菌。,6,荚膜,是某些细菌在新陈代谢过程中形成的，,分泌于细胞壁外的粘液状物质,。,比较薄时称为粘液层，比较厚时称为荚膜。,多出现在“中老年细菌”外围,功能？,储备粮,；,生物吸附菌胶团,多糖,、,糖蛋白,水生生物的共性,含水率在,9098，,极难染色,；,单染,后,墨汁背景,衬托法观察,荚膜的功能,保护细菌免受干燥的影响，保护致病菌免受宿主吞噬细胞的吞噬,有助于细菌的侵染力,细胞外的贮藏物质，缺乏营养时，可作为,C,、,N,源利用,有生物吸附作用，废水处理中，将有机物、无机固体吸附于细胞表面,多个菌体外面的荚膜物质互相融合，连为一体，组成共同的荚膜，菌体包埋其中,，即称为,菌胶团,。,形成菌胶团的典型细菌为,动胶菌属的细菌,。,菌胶团吸附物（物质、其他微生物）活性污泥,形成菌胶团的生物作用？,群体合作、阻挡原生动物的吞噬,鞘,有的细菌，如硫磺细菌、铁细菌、球衣细菌的丝状体周围的粘液层或荚膜会逐渐硬质化，形成透明坚韧的空壳，叫做鞘。,7,芽孢,1多层结构功能,由内至外，依次为,芽孢外壁,某些细菌,当环境恶劣时，细胞质浓缩凝集，逐步形成一个圆形、椭圆形或圆柱形的,休眠体,，称为芽孢,。,一层或几层,芽孢衣,主要成分是角蛋白，非常致密，通透性差，,能够阻止各类化学物质包括杀菌剂的进入；,由蛋白质、脂类和糖组成,类似于“蚕结茧变蛹”,茧壳,蛹壳,皮层,很厚，主要成分为芽孢特有的肽聚糖，其中含有一种特殊的物质,吡啶二羧酸以及大量的,Ca,2+,，,二者形成了一种极为耐热的凝胶状物质，,使得芽孢菌异常抗热,，,在沸水中芽孢也可存活数小时。,芽孢质,中含水量极低,，细胞内代谢极为缓慢，处于休眠状态。,芽孢的特点,多层作用,使芽孢对高温、干燥、辐射、酸、碱和有机溶剂等杀菌因子具有极强抵抗能力,厚而致密的壁，不易透水,含水率低,40%,含特殊抗热性物质,2,，,6-,吡啶二羧酸和抗热性的酶，普通细菌在,70,80,时煮,10min,就死亡，芽孢在,120,140,时还能生存几小时。,芽孢“复苏”,合适的环境中，恢复普通的细胞结构，失去各类抵抗功能,。,芽孢孢子或种子,（,孢子：繁殖体,（种子）,1多,）,孢子,能否形成芽孢，芽孢的,形状、大小及其在细胞内的位置,（如图），,是细菌种的特征，,在分类鉴定上有一定意义。,结构致密，,染料,不能渗入，不着色,能形成芽孢的细菌种类不多，,最主要的是,芽孢杆菌属,（,Bacillus,）,和,梭菌属,（,Cletridium,）,，,它们都是,革兰氏阳性菌。,很多都是,强致病菌,，,如肉毒梭菌、破伤风梭菌，有些形成的芽孢膨大，宽度明显超过菌体。,含芽孢的梭菌,芽孢宽度超过菌体，使细胞呈梭状,炭疽芽孢杆菌,.,生物恐怖主义者为什么会看中这种细菌呢？,首先因为炭疽是一种严重的疾病，分布又非常广泛。,.,还因为它几乎是一种永不死亡的细菌，-它们能够形成芽孢,，,因而很不容易死亡。在环境恶劣的时候，细菌内部会有一小部分浓缩起来，在这一部分周围形成几层坚硬的壳。里面的生命活动变得非常缓慢，而壳外面那部分就死亡消失了，这就是芽孢。环境条件一变好，壳里面的部分会像“发芽”一样长出来。,形成过程,产芽孢菌通常在,养料耗尽时停止生长形成芽孢,，,他有这样几个过程,芽孢的形成对于产芽孢菌度过困境有着极为重要的意义，芽孢可在普通条件下保存几年甚至几十年都依然可以复活。,在实验室进行灭菌处理时，由于芽孢最难杀死，,灭菌手段主要考虑的是杀灭芽孢；,芽孢菌普遍存在于处理,各类有毒废水中,，并对水质净化起着十分重要的作用。,鞭毛是由细胞质而来的，起源于细胞质的最外层即细胞膜，穿过细胞壁伸出细菌体外。,往往长度超过菌体若干倍，,但,直径很细,。,8,鞭毛,鞭毛的着生方式和数目是细菌分类鉴定的重要指标。,提问：,功能？,细菌藉鞭毛趋避运动,化学成分主要是,？,蛋白质,菌毛,纤细,、,中空、短直,、,数量较多,（250根300根）,相当于各类禽兽的体表的毛发,，如兔毛、狗毛、鸭毛等等，故称为菌毛。,鸡毛掸子的作用,提问：,功能？,主,要,与吸附营养物、有性生殖有关,或称,性丝,，每一个有性细菌有1根4根，,参与细菌有性生殖时细菌间传递遗传物质,。,菌毛,性菌毛,（一）无性生殖,细菌的繁殖方式很多，,主要是以无性的二分裂繁殖,第三节 细菌的繁殖,形成横隔，尚未分裂的球菌,大肠杆菌,(二)有性生殖,研究表明,各类细菌普遍具有有性生殖能力,雌,雄,性菌毛,质粒复制转移,细菌等原核生物,质粒,染色体,（三）菌落,定义,固体培养基上的,各种菌类的,“,村落”,。,固体培养基,固体状态的,培养,细菌的,基质,有的是天然物质，如土豆、馒头及其他各种固体食物，微生物学研究中多使用人工制作的固体琼脂培养基。,向,“,营养汤,”,中加入,琼脂,(约2)加热到100，然后再冷却就制成了,人工固体培养基,。,常用的固体培养基容器称为,培养皿,。,培养皿通常称,平板,细菌在培养基上生长，会形成各种颜色和外观的菌落。,纯化的菌落是,菌种鉴定,、,通过诱变技术或基因工程改良,的前提,。,单菌落（纯菌落）,试验过程,菌落形态,菌落的特征,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,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是固定的，,可作为微生物鉴定的重要依据。,菌落描述,a.,隆起,特征描述,b.,边缘,特征描述,c.,表面,特征描述,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,，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,。,细菌菌落具有一些共同的特征：,小,、,湿润、粘稠、与基质结合松散，易被剥离，质地均匀，各部位颜色一致,。,但不同的细菌菌落也具有自己特有的特征,。,霉菌（真菌）菌落,啤酒红酵母菌 （真菌）菌落,提问：,在液体中群体细菌的生存会有哪些形式？,随密度不同,或者在液体培养基表面形成,膜,（轻）,使培养液,混浊,（中）,或产生絮状,沉淀,（粘重，,如菌胶团、活性污泥,）。,