环境微生物学原核微生物.pptx

第二章第二章 原核微生物原核微生物原核微生物包括原核微生物包括真细菌门真细菌门和和蓝细菌门蓝细菌门。真细菌门真细菌门：细菌、古菌、放线菌、衣原细菌、古菌、放线菌、衣原体、立克次氏体、支原体、螺旋体等；体、立克次氏体、支原体、螺旋体等；蓝细菌门：蓝细菌门：蓝细菌蓝细菌细菌细菌细菌细菌是大家比较熟悉的名字，因为是大家比较熟悉的名字，因为是大家比较熟悉的名字，因为是大家比较熟悉的名字，因为有很多疾病是它们引起的，如有很多疾病是它们引起的，如有很多疾病是它们引起的，如有很多疾病是它们引起的，如鼠疫鼠疫鼠疫鼠疫杆菌、杆菌、杆菌、杆菌、霍乱霍乱霍乱霍乱弧菌、弧菌、弧菌、弧菌、破伤风破伤风破伤风破伤风杆菌、杆菌、杆菌、杆菌、肺肺肺肺炎双球菌炎双球菌炎双球菌炎双球菌等致病菌对人类有害；那等致病菌对人类有害；那等致病菌对人类有害；那等致病菌对人类有害；那些腐败菌常引起食物和工农业产品些腐败菌常引起食物和工农业产品些腐败菌常引起食物和工农业产品些腐败菌常引起食物和工农业产品腐烂变质，并散发出特殊的臭味或腐烂变质，并散发出特殊的臭味或腐烂变质，并散发出特殊的臭味或腐烂变质，并散发出特殊的臭味或酸败味。酸败味。酸败味。酸败味。但是，但是，但是，但是，大多数细菌是和人类和平共大多数细菌是和人类和平共大多数细菌是和人类和平共大多数细菌是和人类和平共处的，对人类不仅无害而且有益处的，对人类不仅无害而且有益处的，对人类不仅无害而且有益处的，对人类不仅无害而且有益，能给人类带来很大好处。如人们利能给人类带来很大好处。如人们利能给人类带来很大好处。如人们利能给人类带来很大好处。如人们利用谷氨酸棒杆菌制造食用味精，用用谷氨酸棒杆菌制造食用味精，用用谷氨酸棒杆菌制造食用味精，用用谷氨酸棒杆菌制造食用味精，用乳酸菌生产酸乳，用苏云金杆菌生乳酸菌生产酸乳，用苏云金杆菌生乳酸菌生产酸乳，用苏云金杆菌生乳酸菌生产酸乳，用苏云金杆菌生产杀虫剂，细菌净化污水等。产杀虫剂，细菌净化污水等。产杀虫剂，细菌净化污水等。产杀虫剂，细菌净化污水等。鼠疫杆菌鼠疫杆菌第一节第一节 细细 菌菌细菌：细菌：单细胞不分枝的单细胞不分枝的原核微生物原核微生物。细菌细胞微小微小微小微小而透明而透明而透明而透明，通常用适当染料染色染色染色染色后显微镜观察。一、细菌的个体形态和大小（一、细菌的个体形态和大小（自学自学）脑膜炎奈瑟菌脑膜炎奈瑟菌双球菌双球菌(diplococcus)肺炎链球菌肺炎链球菌单球菌和双球菌单球菌和双球菌四联球菌四联球菌(tetrad)八叠球菌八叠球菌(sarcina)链球菌链球菌(streptococcus)葡萄球菌葡萄球菌(streptococcus)大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌梭状芽孢杆菌梭状芽孢杆菌梭状芽孢杆菌梭状芽孢杆菌属于肉毒杆菌属，可引起食物中毒分枝杆菌分枝杆菌双歧杆菌双歧杆菌炭疽芽胞杆菌炭疽芽胞杆菌 3-10 m3-10 m大肠埃希菌大肠埃希菌 2-3 m2-3 m布鲁菌布鲁菌 0.6-1.5 m0.6-1.5 m两端齐平两端齐平炭疽芽胞杆菌炭疽芽胞杆菌两端尖细两端尖细白喉棒状杆菌白喉棒状杆菌3、螺旋菌、螺旋菌细胞呈弧形的称为弧菌细胞呈弧形的称为弧菌，其中，其中若菌体多于一个弯曲，其程度若菌体多于一个弯曲，其程度超过一圈，又称为螺旋菌超过一圈，又称为螺旋菌。直径在。直径在0.55um，长度不等。，长度不等。弧菌弧菌弧菌弧菌螺旋菌螺旋菌螺旋菌螺旋菌弧菌弧菌螺旋菌螺旋菌螺杆菌螺杆菌淡水中的螺旋菌淡水中的螺旋菌 spirochetes.是一种很常见的细菌是一种很常见的细菌4、丝状菌、丝状菌丝状菌：丝状菌：是由柱状或椭圆状的细菌细胞一个一是由柱状或椭圆状的细菌细胞一个一个连接而成，外面有透明的个连接而成，外面有透明的硬质状的粘性物质包硬质状的粘性物质包裹（称为鞘裹（称为鞘）。）。实际上是一种细菌的实际上是一种细菌的群体群体形态形态。分布在水生境，潮湿土壤和活性污泥中。有分布在水生境，潮湿土壤和活性污泥中。有铁细铁细菌、硫磺细菌、球衣细菌菌、硫磺细菌、球衣细菌等。等。铁细菌铁细菌膨胀活性污泥中的丝状细菌膨胀活性污泥中的丝状细菌贝日阿托氏菌贝日阿托氏菌生长在平板中的贝日阿托氏菌生长在平板中的贝日阿托氏菌,生长在活性污泥中的贝日阿托生长在活性污泥中的贝日阿托氏菌，氏菌，、在静止培养的活性污泥表面长满贝日阿托氏菌在静止培养的活性污泥表面长满贝日阿托氏菌丝状菌丝状菌硫细菌类硫细菌类发硫菌发硫菌亮发菌亮发菌透明颤菌透明颤菌 （二）细菌的大小（二）细菌的大小*球菌球菌（直径）（直径）：0.50.52.0m2.0m。*杆菌杆菌（其（其长长与与宽度宽度）：(0.5(0.51.01.0）m m（1 15 5）mm。*螺旋菌螺旋菌(宽度宽度与与弯曲长度弯曲长度):(0.250.251.71.7)m(2m(260)m60)m。*海洋水系中有海洋水系中有超微细菌超微细菌（ultramicrobacteria）或称）或称纳米细菌纳米细菌。可通过可通过0.2m0.2m的滤膜，某些海洋系统或土壤中每的滤膜，某些海洋系统或土壤中每g(mL)g(mL)含有含有1010121210101313个细胞。个细胞。*非洲有非洲有特大的细菌特大的细菌叫纳米比亚硫珍珠状菌（叫纳米比亚硫珍珠状菌（Thiomargarita namibiensis），它的直径达），它的直径达100100300m300m，有时出现，有时出现750m750m的细胞。的细胞。二、细菌的细胞结构二、细菌的细胞结构一一般般结结构构：细细胞胞壁壁、细细胞胞质质膜膜、细细胞胞质质及及其其内内含含物、细胞核物质。物、细胞核物质。特特殊殊结结构构：芽芽孢孢、鞭鞭毛毛、荚荚膜膜、黏黏液液层层、衣衣鞘鞘及及光合作用层片等。光合作用层片等。细菌细胞结构模式图细菌细胞结构模式图 GG+菌细胞壁菌细胞壁菌细胞壁菌细胞壁GG-菌细胞壁菌细胞壁菌细胞壁菌细胞壁GG-菌细胞壁结构图解菌细胞壁结构图解菌细胞壁结构图解菌细胞壁结构图解1、细胞壁细胞壁l细胞壁是包围在细菌体表最外层的、坚韧而有弹性细胞壁是包围在细菌体表最外层的、坚韧而有弹性的薄膜。主要含有的薄膜。主要含有肽聚糖肽聚糖，另外还可能有，另外还可能有磷壁酸、脂磷壁酸、脂多糖多糖等。等。革兰阳性菌与阴性菌细胞壁结构比较革兰阳性菌与阴性菌细胞壁结构比较细胞壁的功能细胞壁的功能 保持和保持和固定细胞形态；固定细胞形态；固定细胞形态；固定细胞形态；l l 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；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；w w 为鞭毛提供支点，使鞭毛运动。为鞭毛提供支点，使鞭毛运动。为鞭毛提供支点，使鞭毛运动。为鞭毛提供支点，使鞭毛运动。w w多孔结构起到分子筛的作用，阻拦大分子物质进入细胞；多孔结构起到分子筛的作用，阻拦大分子物质进入细胞；多孔结构起到分子筛的作用，阻拦大分子物质进入细胞；多孔结构起到分子筛的作用，阻拦大分子物质进入细胞；w 使细胞具有致病性及对噬菌体的敏感性使细胞具有致病性及对噬菌体的敏感性使细胞具有致病性及对噬菌体的敏感性使细胞具有致病性及对噬菌体的敏感性。伤寒伤寒杆菌杆菌细胞细胞壁中壁中含毒含毒素素2 2、细胞质膜、细胞质膜（1）细胞膜的化学组成）细胞膜的化学组成紧贴细胞壁的内侧而包围细胞质的一层柔软紧贴细胞壁的内侧而包围细胞质的一层柔软而富有弹性的薄膜。是而富有弹性的薄膜。是选择性半渗透膜选择性半渗透膜。主要化学成分主要化学成分：蛋白质蛋白质（6070%）、）、脂类脂类（3040%）、）、多糖多糖（约（约2%）。）。蛋白质与蛋白质与膜的透性膜的透性及及酶的活性酶的活性有关有关；脂类是脂类是磷脂磷脂，由磷酸、甘油、脂肪酸和胆碱，由磷酸、甘油、脂肪酸和胆碱组成。组成。（2）细胞膜的结构）细胞膜的结构流动镶嵌模型：流动镶嵌模型：磷脂分子构成膜的基本骨架磷脂分子构成膜的基本骨架，上下两层磷脂分子层平行排列，具有极性的磷脂上下两层磷脂分子层平行排列，具有极性的磷脂分子亲水基朝向膜的内、外表面的水相，疏水基分子亲水基朝向膜的内、外表面的水相，疏水基在中间。在中间。蛋白质镶嵌在磷脂层中或膜表面蛋白质镶嵌在磷脂层中或膜表面，有的，有的蛋白质由蛋白质由外侧升入膜的中间外侧升入膜的中间，有的，有的穿透膜穿透膜的两层的两层磷脂分子，膜表面的蛋白质还带有多糖。磷脂分子，膜表面的蛋白质还带有多糖。（3）细胞质膜的生理功能）细胞质膜的生理功能维持渗透压的梯度和溶质的转移；维持渗透压的梯度和溶质的转移；细胞壁合成场所；细胞壁合成场所；膜内陷形成的中间体含有细胞色素，参与呼吸膜内陷形成的中间体含有细胞色素，参与呼吸作用；中间体与染色体的分离和细胞分裂有关，作用；中间体与染色体的分离和细胞分裂有关，还为还为DNADNA提供附着点。提供附着点。细胞质膜上有有呼吸电子传递需要的酶系，具细胞质膜上有有呼吸电子传递需要的酶系，具有类似高等生物线粒体的功能，进行物质和能有类似高等生物线粒体的功能，进行物质和能量代谢；量代谢；鞭毛基粒位于细胞质膜，即为鞭毛提供附着点。鞭毛基粒位于细胞质膜，即为鞭毛提供附着点。3 3、细胞质和内含物、细胞质和内含物细胞质是细胞质膜以内，除核物质以外的无色透明、粘稠的复杂胶体，亦称原生质。主要由蛋白质、核酸、多糖、脂类、无机盐和水组成。细胞质内含各种酶系统，是细菌细胞进行新陈代谢的场所。核糖体：由核糖体：由RNA和蛋白质组成，是合成蛋白和蛋白质组成，是合成蛋白质的场所。质的场所。其中其中RNA占占60%，蛋白质占，蛋白质占40%。大肠杆菌。大肠杆菌可以分解出三种分子质量不同的可以分解出三种分子质量不同的RNA，16SRNA、23SRNA和和5SRNA。核糖体的沉降。核糖体的沉降系数是系数是70S（由（由50S和和30S两个亚基组成）两个亚基组成）核糖体核糖体细胞内含颗粒细胞内含颗粒细胞内含颗粒细胞内含颗粒Chromatium buderi硫粒硫粒细胞内含颗粒细胞内含颗粒硫粒硫粒 贝日阿托氏菌属、发贝日阿托氏菌属、发硫菌属、紫硫螺旋菌数、硫菌属、紫硫螺旋菌数、绿硫菌属利用绿硫菌属利用H2S作为作为能源，氧化能源，氧化H2S为硫粒为硫粒积累在菌体内。积累在菌体内。当缺乏营养时，氧化体当缺乏营养时，氧化体内硫粒为内硫粒为SO42-，从中获，从中获得能量。得能量。细胞内含颗粒细胞内含颗粒 l藻青素颗粒藻青素颗粒（cyanophycingranule）：为为蓝细菌蓝细菌特特有的。由等量的精氨酸和天冬氨酸组成多肽，它是蓝细有的。由等量的精氨酸和天冬氨酸组成多肽，它是蓝细菌菌多余氮多余氮的贮存体。的贮存体。l羧酶体羧酶体(carboxysome):在在蓝细菌、硝化细菌和硫杆菌蓝细菌、硝化细菌和硫杆菌体内含有羧酶体。它是体内含有羧酶体。它是1，5-二磷酸核酮糖羧化酶二磷酸核酮糖羧化酶的贮存的贮存体，体，可能是固定可能是固定CO2场所场所。呈多角形，直径约。呈多角形，直径约100nm。l磁小体磁小体(magnetosome)和磁铁矿颗粒和磁铁矿颗粒(Fe3O4）:直径为直径为40100nm，由膜包裹。许多磁小体在细胞中排列成链，由膜包裹。许多磁小体在细胞中排列成链状，含有硫复铁矿（状，含有硫复铁矿（Fe3S4）和黄铁矿（）和黄铁矿（FeS2）。是某些）。是某些细菌如细菌如水生趋磁细菌水生趋磁细菌(magnetotactiac bacteria)的定位工的定位工具。具。趋磁性水螺菌（趋磁性水螺菌（Aquaspirillum magnetotacticumAquaspirillum magnetotacticum）4、核物质（拟核）、核物质（拟核）原核生物所特有的原原核生物所特有的原始细胞核。也称始细胞核。也称拟核拟核。细菌的核质体是一个大型细菌的核质体是一个大型细菌的核质体是一个大型细菌的核质体是一个大型环环环环状的双链状的双链状的双链状的双链DNADNA分子分子分子分子，长度，长度，长度，长度0.25mm3mm0.25mm3mm，为细菌遗传为细菌遗传物质，卷曲折叠于核区。物质，卷曲折叠于核区。核区没有外膜核区没有外膜核区没有外膜核区没有外膜（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真核生物细胞细胞核细胞核核质体核质体核核核核膜膜膜膜拟核携带全部或部分遗传信息，它的功能是决定遗传性状和传递遗传信息，是重要的遗传物质。质质 粒粒存在于存在于染色体外染色体外的小分子环状的小分子环状DNA，可以，可以毒力进行复制或整合到染色体上。毒力进行复制或整合到染色体上。可以可以被遗传被遗传或者或者传递给后代传递给后代。质粒的存在对细胞本身的生长与繁殖并不质粒的存在对细胞本身的生长与繁殖并不重要，但可以给细胞带来重要，但可以给细胞带来新的特性新的特性，如抗，如抗药性、致病性等药性、致病性等1 1、荚膜、荚膜 是是某某些些细细菌菌在在新新陈陈代代谢谢过过程程中中形形成成的的，分分分分泌泌泌泌于于于于细细细细胞胞胞胞壁壁壁壁外外外外的的的的粘粘粘粘液液液液状状状状物物物物质质质质，把把把把细细细细胞胞胞胞壁壁壁壁完完完完全全全全包包包包围围围围封封封封住住住住，这这这这层层层层粘粘粘粘性性性性物物物物质质质质叫荚膜叫荚膜叫荚膜叫荚膜。含含水水率率在在90909898，极极难难染染色，色，一般采用一般采用负染色法负染色法。主主要要成成分分：多多多多糖糖糖糖、多多肽肽、脂脂类或脂类类或脂类蛋白复合体蛋白复合体蛋白复合体蛋白复合体单染后墨汁背景衬托法观察单染后墨汁背景衬托法观察（二）细菌的特殊结构（二）细菌的特殊结构荚膜的功能荚膜的功能:具具有有荚荚膜膜的的S S型型肺肺炎炎链链球球菌菌毒毒力力强强，有有助助于肺炎链球菌侵染人体。于肺炎链球菌侵染人体。荚荚膜膜保保护护致致病病菌菌免免受受宿宿主主吞吞噬噬细细胞胞的的吞吞噬噬，保护细菌免受干燥的影响。保护细菌免受干燥的影响。当当缺缺乏乏营营养养时时，荚荚膜膜可可被被用用作作碳碳源源和和能能源源，有的荚膜还可作氮源。有的荚膜还可作氮源。废废水水生生物物处处理理中中的的细细菌菌荚荚膜膜有有生生物物吸吸附附作作用用，将将废废水水中中的的有有机机物物、无无机机物物及及胶胶体体吸吸附附在细菌体表面上。在细菌体表面上。2.黏液层黏液层(slimelayer)不产荚膜的细菌在其表面分泌黏性的多糖，疏松不产荚膜的细菌在其表面分泌黏性的多糖，疏松地附着在细菌细胞壁表面上，与外界没有明显边地附着在细菌细胞壁表面上，与外界没有明显边缘，这叫缘，这叫黏液层黏液层。黏黏液层液层在废水生物处理过程中有生物吸附作用在废水生物处理过程中有生物吸附作用，在曝气池中因曝气搅动和水的冲击力容易把细菌在曝气池中因曝气搅动和水的冲击力容易把细菌黏液冲刷入水中，以致增加水中有机物，它可被黏液冲刷入水中，以致增加水中有机物，它可被其他微生物作碳源利用。其他微生物作碳源利用。3.菌胶团菌胶团(zoogloea)些些细细菌菌由由于于其其遗遗传传特特性性决决定定，细细菌菌之之间间按按一一定定的的排排列列方方式式粘粘集集在在一一起起，被被一一个个公公共共的的荚荚膜膜包包围围成成一一定定形形状状的的细细菌集团菌集团叫做叫做菌胶团菌胶团。菌菌胶胶团团的的形形状状有有球球形形、蘑蘑菇菇形形、椭椭圆圆形、分枝状、垂丝状及不规则形。形、分枝状、垂丝状及不规则形。上上述述各各种种菌菌胶胶团团在在活活性性污污泥泥中中均均有有，典典型型的的有有动动胶胶菌菌属属(Zoogloea)，它它有有两两个个种种：生生枝枝状状动动胶胶菌菌(Zoogloearamigera)和和 垂垂(悬悬)丝丝 动动 胶胶 菌菌(Zoogloeafilipendula。菌胶团的几种形态菌胶团的几种形态A.A.活性污泥中的指状菌胶团活性污泥中的指状菌胶团,B1.B1.在低倍显微镜下的生枝动胶菌（在低倍显微镜下的生枝动胶菌（Z Z.ramigeraramigera）纯培养絮状物，）纯培养絮状物，B2.B2.在光学相差在光学相差833833下的生枝动胶菌（下的生枝动胶菌（Z.ramigeraZ.ramigera）细胞）细胞C.C.在印染废水活性污泥中的菌胶团在印染废水活性污泥中的菌胶团 4 4、衣鞘、衣鞘(sheath)(sheath)水生境中的水生境中的丝状菌丝状菌多数有衣鞘，如球衣菌属、纤发菌属、发多数有衣鞘，如球衣菌属、纤发菌属、发硫菌属、亮发菌属、泉发菌属等硫菌属、亮发菌属、泉发菌属等丝状体表面的黏液层或荚膜硬丝状体表面的黏液层或荚膜硬质化，形成一个透明坚韧的空壳，叫衣鞘质化，形成一个透明坚韧的空壳，叫衣鞘。荚膜、黏液层、衣鞘和菌胶团对染料的亲和力极低，很难着荚膜、黏液层、衣鞘和菌胶团对染料的亲和力极低，很难着色，都用衬托色，都用衬托(负染色负染色)法染色。法染色。衣衣 鞘鞘 细细 胞胞 浮游球衣菌的细胞与衣鞘浮游球衣菌的细胞与衣鞘5、芽孢、芽孢某某些些细细菌菌生生长长到到一一定定阶阶段段，在在细细胞胞内内形形成成一一个个圆圆形形、椭椭圆圆形形或或圆圆柱柱形形的的、对对不不良良环环境境条条件件具具有有较较强强的的抵抵抗抗逆逆休休眠眠体体。细细菌菌的的芽芽孢孢都都生生长长在在细细胞胞内内，又称又称内生孢子内生孢子(Endospora)。芽芽孢孢对对干干燥燥（在在干干燥燥下下可可存存活活几几年年、几几十十年年），紫紫外外线线，有有毒毒化化学学物物、热热、化化学学药药品品抵抵抗抗力力强强，能使细菌渡过不良环境。能使细菌渡过不良环境。一般芽孢能耐高温一般芽孢能耐高温。芽孢是抵抗外界不良环境的芽孢是抵抗外界不良环境的休休眠体眠体。是分类鉴定依据之一。是分类鉴定依据之一。能形成芽孢的细菌种类不多，能形成芽孢的细菌种类不多，最主要的是好氧的最主要的是好氧的最主要的是好氧的最主要的是好氧的芽孢杆菌属芽孢杆菌属芽孢杆菌属芽孢杆菌属（Bacillus）和厌氧）和厌氧梭菌属梭菌属梭菌属梭菌属（Cletridium），芽孢八叠球芽孢八叠球菌属菌属、芽孢弧菌属芽孢弧菌属。它们都它们都是是革兰氏阳性菌革兰氏阳性菌革兰氏阳性菌革兰氏阳性菌。很多都是很多都是强致病菌强致病菌，如肉毒梭菌、，如肉毒梭菌、破伤风梭菌，有些形成的芽孢膨破伤风梭菌，有些形成的芽孢膨大，宽度明显超过菌体。大，宽度明显超过菌体。含芽孢的梭菌含芽孢的梭菌含芽孢的梭菌含芽孢的梭菌 芽孢宽度超过菌体，使细胞呈梭状炭疽芽孢杆菌炭疽芽孢杆菌.生物恐怖主义者为什么会生物恐怖主义者为什么会看中这种细菌呢？首先因为炭看中这种细菌呢？首先因为炭疽是一种严重的疾病，分布又疽是一种严重的疾病，分布又非常广泛。非常广泛。.还因为它几乎还因为它几乎是一种永不死亡的细菌，是一种永不死亡的细菌，-它们能够形成芽孢，它们能够形成芽孢，因而很不因而很不容易死亡。在环境恶劣的时候，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来，在这一部分周围形成几层坚硬的壳。里面的生命活动变坚硬的壳。里面的生命活动变得非常缓慢，而壳外面那部分得非常缓慢，而壳外面那部分就死亡消失了，这就是芽孢。就死亡消失了，这就是芽孢。环境条件一变好，壳里面的部环境条件一变好，壳里面的部分会像分会像“发芽发芽”一样长出来。一样长出来。芽胞的大小、形状、位置等随菌种而异，有芽胞的大小、形状、位置等随菌种而异，有重要的鉴别意义。重要的鉴别意义。炭疽芽胞杆菌肉毒梭菌肉毒梭菌破伤风梭菌破伤风梭菌醋酸氧化脱硫肠状菌及其芽孢醋酸氧化脱硫肠状菌及其芽孢炭疽芽孢杆菌炭疽芽孢杆菌枯草芽孢杆菌枯草芽孢杆菌芽孢抗性强的原因芽孢抗性强的原因(P2930)：1.原生质高度脱水，含水量少。原生质高度脱水，含水量少。2.有厚、致密的壁。有厚、致密的壁。3.含与抗热性有关的吡啶二羧酸（含与抗热性有关的吡啶二羧酸（DPA)。4.芽孢内具有抗热性的酶。芽孢内具有抗热性的酶。芽孢萌发后变成营养细胞，抗性损失。芽孢萌发后变成营养细胞，抗性损失。芽孢芽孢不是不是繁殖器官，繁殖器官，只是休眠体只是休眠体。芽孢的形成对于产芽孢菌度过困境有着极为重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。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，在实验室进行灭菌处理时，由于芽孢最难杀死，在实验室进行灭菌处理时，由于芽孢最难杀死，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灭菌手段主要考虑的是杀灭芽孢灭菌手段主要考虑的是杀灭芽孢灭菌手段主要考虑的是杀灭芽孢；（如何杀灭如何杀灭如何杀灭如何杀灭芽孢呢？芽孢呢？芽孢呢？芽孢呢？）芽孢菌普遍存在于处理各类有毒废水中芽孢菌普遍存在于处理各类有毒废水中芽孢菌普遍存在于处理各类有毒废水中芽孢菌普遍存在于处理各类有毒废水中，并对，并对，并对，并对水质净化起着十分重要的作用。水质净化起着十分重要的作用。水质净化起着十分重要的作用。水质净化起着十分重要的作用。6、鞭毛、鞭毛由细胞质膜上的鞭毛基粒长出穿过细胞壁伸向体外的一条纤由细胞质膜上的鞭毛基粒长出穿过细胞壁伸向体外的一条纤细的波浪状的丝状物。细的波浪状的丝状物。直径为直径为0.0010.02um，长为，长为250um.化学成分化学成分：鞭毛蛋白鞭毛蛋白功能功能：运动运动，靠细胞膜上的，靠细胞膜上的ATP酶水解酶水解ATP提供能量。提供能量。根据鞭毛数目与排列情况分根据鞭毛数目与排列情况分：一端单毛菌一端单毛菌：菌体一端只有一条鞭毛。：菌体一端只有一条鞭毛。二端单毛菌二端单毛菌：菌体二端各有一条鞭毛。：菌体二端各有一条鞭毛。丛丛毛毛菌菌：菌菌体体一一端端或或二二端端各各有有一一丛丛鞭鞭毛毛(偏偏端端丛丛生生鞭鞭毛毛菌菌、二端丛生鞭毛菌二端丛生鞭毛菌)周毛菌周毛菌：在菌体四周都有鞭毛。：在菌体四周都有鞭毛。细菌鞭毛的着生位置细菌鞭毛的着生位置A.A.杆菌杆菌：极端生极端生 亚极端生亚极端生 两极端生两极端生 两束极两束极端生端生 周身周身B.B.弧菌弧菌：单根极端生单根极端生 两束极端生两束极端生 束极端生束极端生单毛菌单毛菌双毛菌双毛菌丛毛菌丛毛菌周毛菌周毛菌 端生单根鞭毛端生单根鞭毛端生单根鞭毛端生单根鞭毛端生丛状鞭毛端生丛状鞭毛端生丛状鞭毛端生丛状鞭毛l实验室可采用特殊染色，使染料的复实验室可采用特殊染色，使染料的复合物附着并积累在鞭毛上，加粗其直径，合物附着并积累在鞭毛上，加粗其直径，可用普通光学显微镜观察。可用普通光学显微镜观察。纤毛纤毛比鞭毛更细，较短，直硬，数比鞭毛更细，较短，直硬，数量也较多的细丝。非运动器官，量也较多的细丝。非运动器官，G-菌多有，菌多有，G+菌少数有菌少数有。功能功能：菌毛分：菌毛分普通菌毛普通菌毛和和性菌性菌毛毛(有吸附作用有吸附作用)。有性菌毛的。有性菌毛的细菌叫雄性菌。雄性菌与雌性细菌叫雄性菌。雄性菌与雌性可通过性菌毛接合，没有之不可通过性菌毛接合，没有之不能接合。能接合。菌毛在普通光学显微镜下看不菌毛在普通光学显微镜下看不到到,必须用电子显微镜观察。必须用电子显微镜观察。三、细菌的培养特征三、细菌的培养特征1、细菌在固体培养基上的培养特征、细菌在固体培养基上的培养特征细菌在固体培养基上的培养特征就是细菌在固体培养基上的培养特征就是菌落特征菌落特征。菌落菌落是由一个细菌繁殖起来的，由无数细菌组成具有一是由一个细菌繁殖起来的，由无数细菌组成具有一定形态特性的细菌集团。定形态特性的细菌集团。l菌落的特征菌落的特征主要由各种微生物特殊的遗传特性决主要由各种微生物特殊的遗传特性决定定，同时也与培养基成分及培养条件有关同时也与培养基成分及培养条件有关，当培养当培养基成分及培养条件相同时，不同种类微生物形成的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。菌落特征是固定的，可作为微生物鉴定的重要依据。菌落形态菌落形态几种细菌菌落的特征几种细菌菌落的特征A.A.纵剖面：纵剖面：.扁平扁平 隆起隆起 低凸起低凸起 高凸起高凸起 脐状脐状 草帽状草帽状 乳头状乳头状B.B.表面结构、形状及边缘：表面结构、形状及边缘：圆形，边缘整齐圆形，边缘整齐 不规则，边缘波浪不规则，边缘波浪 不规则，颗粒状，叶状不规则，颗粒状，叶状 规则，放射状，边缘花瓣形规则，放射状，边缘花瓣形 规则，边缘整齐，表面光滑规则，边缘整齐，表面光滑 规则，边缘齿状规则，边缘齿状 规则，有同心环，边缘完整规则，有同心环，边缘完整 不规则，似毛毯状不规则，似毛毯状 规则，似菌丝状规则，似菌丝状 不规则，卷发状，边缘波状不规则，卷发状，边缘波状 不规则，丝状不规则，丝状 不规则，根状不规则，根状固体培养基上菌落的生长情况固体培养基上菌落的生长情况光滑型菌落光滑型菌落粗糙型菌落粗糙型菌落粘液型菌落粘液型菌落菌苔：在斜面培养基接种线上在斜面培养基接种线上长成的一片密集的细菌群落长成的一片密集的细菌群落。不同属种细菌的菌苔形态是不不同属种细菌的菌苔形态是不同的。同的。图图 2-17 2-17 在斜面培养基上的菌苔特征在斜面培养基上的菌苔特征 2 2、在明胶培养基中的培养特征、在明胶培养基中的培养特征图图 2-18 2-18 在明胶培养基中的生长特征在明胶培养基中的生长特征 用用穿刺接种法穿刺接种法将某种细菌接种在明胶培养基中培养，将某种细菌接种在明胶培养基中培养，能产生明胶水解酶水解明胶，不同的细菌将明胶水解成不能产生明胶水解酶水解明胶，不同的细菌将明胶水解成不同形态的溶菌区。同形态的溶菌区。3、细菌在半固体培养基中的生长情况、细菌在半固体培养基中的生长情况1）以）以穿刺接种法穿刺接种法将细将细菌接种至菌接种至0.3-0.5%琼脂琼脂上观察其生长上观察其生长2）鉴定特征）鉴定特征a.在穿刺线上生长在穿刺线上生长：无：无鞭毛、不运动的细菌；鞭毛、不运动的细菌；b.线上生长，且其周围线上生长，且其周围也生长也生长:有、运动有、运动c.好氧菌好氧菌：长在培养基：长在培养基表面表面d.厌氧菌厌氧菌：穿刺线底部：穿刺线底部生长生长e.兼性厌氧菌兼性厌氧菌：整个：整个线上生长线上生长f.好氧和微量好氧菌好氧和微量好氧菌：穿刺线上部穿刺线上部1、3：有动力：有动力2：无动力：无动力4 4、在液体培养基中的培养特征、在液体培养基中的培养特征细菌在液体培养基中的生长情况细菌在液体培养基中的生长情况菌膜菌膜菌沉淀菌沉淀均匀浑浊均匀浑浊对照对照 四、细菌的物理化学特性四、细菌的物理化学特性 (一一)细菌表面电荷和等电点细菌表面电荷和等电点 细菌体含有细菌体含有5050以上的蛋白质。蛋白质由以上的蛋白质。蛋白质由2020种氨基酸按一定的排种氨基酸按一定的排列顺序由肽键连接组成。氨基酸是两性电解质，在碱性溶液中表现出列顺序由肽键连接组成。氨基酸是两性电解质，在碱性溶液中表现出带负电荷，在酸性溶液中表现出带正电荷，带负电荷，在酸性溶液中表现出带正电荷，在某一定在某一定pHpH溶液中，氨基溶液中，氨基酸所带的正电荷和负电荷相等时的酸所带的正电荷和负电荷相等时的pHpH，称为该氨基酸的等电点，称为该氨基酸的等电点。*已知细菌的等电点在已知细菌的等电点在pH 2pH 25 5，革兰氏阳性菌革兰氏阳性菌的等电的等电点为点为pH 2pH 23 3；革兰氏阴性菌革兰氏阴性菌的等电点为的等电点为pH 4pH 45 5；pH=3pH=34 4之间的为革兰氏染色不稳定性菌。之间的为革兰氏染色不稳定性菌。COOCOO-NHNH2 2+NaOHNaOH HClHCl （二）细菌的染色原理及染色方法（二）细菌的染色原理及染色方法 1.1.细菌的染色原理细菌的染色原理 细菌菌体无色透明，在显微镜下由于菌体与其背景反差小，不易细菌菌体无色透明，在显微镜下由于菌体与其背景反差小，不易看清菌体的形态和结构。由于细菌在通常培养情况下总是带负电荷，看清菌体的形态和结构。由于细菌在通常培养情况下总是带负电荷，故用故用带正电的碱性染色液染菌体，以增加菌体与背景的反差带正电的碱性染色液染菌体，以增加菌体与背景的反差。2.2.染色方法染色方法 （1 1）简单染色法）简单染色法 简单染色法是用一种染料染菌体，目的是为了增加菌体与背景的简单染色法是用一种染料染菌体，目的是为了增加菌体与背景的反差，便于观察反差，便于观察。（2 2）复合染色法）复合染色法 复合染色法是用两种染料染色，以区别不同细菌。如革兰氏染色复合染色法是用两种染料染色，以区别不同细菌。如革兰氏染色反应和抗酸性染色反应，或将菌体和某一结构染成不同颜色，以便观反应和抗酸性染色反应，或将菌体和某一结构染成不同颜色，以便观察。察。简简单单染染色色法法原理和具体步骤见实验四原理和具体步骤见实验四革兰氏染色法革兰氏染色法该染色法由丹麦医生该染色法由丹麦医生C.Gram于于1884年创立。年创立。分为分为初染初染、媒染媒染、脱色脱色和和复染复染四步。四步。甲菌 乙菌初染 结晶紫媒染 碘液脱色 乙醇复染 沙黄紫色紫色(G+)红色红色(G-)革革兰兰氏氏染染色色法法1.涂片固定涂片固定w2.初染初染结结结结晶紫染液第一次晶紫染液第一次晶紫染液第一次晶紫染液第一次染色染色1min3.媒染媒染碘碘碘碘-碘化钾碘化钾碘化钾碘化钾溶液浸湿溶液浸湿30S4.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进行颜色洗脱脱5.复染复染红色的藩红染液第二次染色红色的藩红染液第二次染色红色的藩红染液第二次染色红色的藩红染液第二次染色呈现第二次染色的效果红色红色红色红色；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（红阴红阴G-）细菌呈现第一次染色的效果紫色紫色紫色紫色，革兰氏阳性菌革兰氏阳性菌革兰氏阳性菌革兰氏阳性菌（紫阳紫阳G）；革兰氏染色机理革兰氏染色机理与细菌等电点有关与细菌等电点有关革兰氏阳性菌的等电点为pH23，革兰氏阴性菌的等电点为pH45。革兰氏阳性菌的等电点比革兰氏阴性菌低，说明革兰氏阳性菌带的负电荷比革兰氏阴性菌多。它们与草酸铵结晶紫的结合力大，用碘-碘化钾媒染后，两者的等电点均得到降低，但革兰氏阳性菌的等电点降低的多，故与草酸铵结晶紫结合得更牢固，对乙醇脱色的抵抗力更强。l与细胞壁有关与细胞壁有关革兰氏阳性菌的脂类物质的含量很低，肽聚糖的含量高。革兰氏阴性菌相反，用乙醇脱色时，革兰氏阴性菌的脂类物质被乙醇溶解，增加细菌细胞壁的孔径及其通透性，乙醇容易进入细胞内将草酸铵结晶紫和碘-碘化钾复合物提取出来，使菌体呈现无色。革兰氏阳性菌由于脂类物质含量极低，而肽聚糖含量高，乙醇既是脱色剂又是脱水剂，使肽聚糖脱水缩小细胞壁的孔径，降低细胞壁的通透性，阻止乙醇分子进入细胞，草酸铵结晶紫和碘-碘化钾的复合物被截留在细胞内而不被脱色，仍呈现紫色。（三）细菌悬液的稳定性（三）细菌悬液的稳定性细菌在细菌在液体培养基液体培养基中的存在状态有稳定的和不稳定中的存在状态有稳定的和不稳定的两种。的两种。*稳定的叫稳定的叫S型型（光滑型）。（光滑型）。S型菌整个菌体为亲水型菌整个菌体为亲水基，它基，它均匀分布于培养基中，不发生凝聚均匀分布于培养基中，不发生凝聚，菌悬，菌悬液很稳定。只在电解质浓度高时才发生凝聚。液很稳定。只在电解质浓度高时才发生凝聚。*不稳定性的叫不稳定性的叫R型型（粗糙型）。它具有强电解质，（粗糙型）。它具有强电解质，菌悬液很不稳定，菌悬液很不稳定，容易发生凝聚而沉淀在瓶底，容易发生凝聚而沉淀在瓶底，培养基很清培养基很清。细菌悬液的稳定性和不稳定性在水处理工艺中有细菌悬液的稳定性和不稳定性在水处理工艺中有极为重要的意义。尤其是在污水、废水生物处理中的极为重要的意义。尤其是在污水、废水生物处理中的二次沉淀池（以下简称二沉池）的沉淀效果与细菌悬二次沉淀池（以下简称二沉池）的沉淀效果与细菌悬液在水中稳定性的程度关系密切。液在水中稳定性的程度关系密切。二沉池中的细菌悬二沉池中的细菌悬液发生不稳定性可取得好的沉淀效果液发生不稳定性可取得好的沉淀效果。因此，要使。因此，要使活活性污泥中粗糙型（性污泥中粗糙型（R R型）细菌的数量占优势。型）细菌的数量占优势。或者投或者投加强电解质（表面不活性剂），改变活性污泥的表面加强电解质（表面不活性剂），改变活性污泥的表面张力，可改善活性污泥的沉淀效果。张力，可改善活性污泥的沉淀效果。（四）细菌悬液的浑浊度（四）细菌悬液的浑浊度 细菌体呈半透明状态，光线照射菌体时，一部分光线透过菌细菌体呈半透明状态，光线照射菌体时，一部分光线透过菌体，一部分光线被折射。所以，细菌悬液呈现浑浊现象。可用目体，一部分光线被折射。所以，细菌悬液呈现浑浊现象。可用目力比浊、光电比色计、比浊计等测其浑浊度，可略知其数目力比浊、光电比色计、比浊计等测其浑浊度，可略知其数目(包包括活菌和死菌括活菌和死菌)。（五）细菌的多相胶体性质（五）细菌的多相胶体性质 细菌细胞质中含有多种蛋白质，它们的成分和功能各不相同，细菌细胞质中含有多种蛋白质，它们的成分和功能各不相同，所以细胞质是多相胶体，某一相吸收一组物质进行生化反应，另所以细胞质是多相胶体，某一相吸收一组物质进行生化反应，另一相又吸收另一组物质进行另一种生化反应，在一个细菌体内可一相又吸收另一组物质进行另一种生化反应，在一个细菌体内可同时进行多种生化反应。同时进行多种生化反应。（六）细菌的比表面积（六）细菌的比表面积 单个细菌体积虽微小，然而单位体积的细菌群体的单个细菌体积虽微小，然而单位体积的细菌群体的总比表面积总比表面积则巨大则巨大，这有利于细菌吸附和吸收营养物，有利于排泄代谢产物，这有利于细菌吸附和吸收营养物，有利于排泄代谢产物，使细菌生长繁殖快。使细菌生长繁殖快。（七）细菌的相对密度和质量（七）细菌的相对密度和质量 细菌的细菌的相对密度相对密度在在1.071.071.191.19之间之间，细菌的相对密度与菌体所，细菌的相对密度与菌体所含的物质有关。蛋白质的相对密度为含的物质有关。蛋白质的相对密度为1.51.5，糖的相对密度为，糖的相对密度为1.41.41.61.6，核酸的相对密度为，核酸的相对密度为2 2，无机盐的相对密度为，无机盐的相对密度为2.52.5，脂质的相对，脂质的相对密度小于密度小于1 1，整个菌体的相对密度略大于水的相对密度。，整个菌体的相对密度略大于水的相对密度。细细菌菌的的质质量量 将将群群体体细细菌菌的的质质量量除除以以细细菌菌的的数数目目得得到到每每个个细细菌菌的质量，的质量，单个单个细菌的细菌的质量质量约为约为110110-9-9110110-10-10mgmg。五、细菌的物理化学性质与污五、细菌的物理化学性质与污(废废)生物处理的关系生物处理的关系 污（废）水生物处理的工作主体是活性污泥中的污（废）水生物处理的工作主体是活性污泥中的细菌，细菌的物理化学性质直接影响污细菌，细菌的物理化学性质直接影响污/废水的处理效果。废水的处理效果。细胞质的细胞质的多相胶体性质多相胶体性质决定细菌在曝气池中吸收废决定细菌在曝气池中吸收废水中的有机污染物的种类、数量和速度；水中的有机污染物的种类、数量和速度；细菌表面解离层的细菌表面解离层的S型或型或R型型决定其悬液的稳定性，决定其悬液的稳定性，即决定其在沉淀池中的沉淀效果；即决定其在沉淀池中的沉淀效果；比表面积的大小决定其吸附、吸收污染物的能力及比表面积的大小决定其吸附、吸收污染物的能力及与其他微生物的竞争能力；与其他微生物的竞争能力；细菌的带电性与它吸附、吸收废水有机污染物的能细菌的带电性与它吸附、吸收废水有机污染物的能力，与填料载体的结合力有关沉淀效果有关。力，与填料载体的结合力有关沉淀效果有关。五、细菌的物理化学性质与污五、细菌的物理化学性质与污(废废)生物处理的关系生物处理的关系 污（废）水生物处理的工作主体是活性污泥中的污（废）水生物处理的工作主体是活性污泥中的细菌，细菌的物理化学性质直接影响污细菌，细菌的物理化学性质直接影响污/废水的处理效果。废水的处理效果。细胞质的细胞质的多相胶体性质多相胶体性质决定细菌在曝气池中吸收废决定细菌在曝气池中吸收废水中的有机污染物的种类、数量和速