水處理微生物學課件2

水處理微生物學課件演示文稿第一頁，共六十一頁。水處理微生物學課件第二頁，共六十一頁。第一章緒論主要內容：水處理微生物學的研究對象和任務微生物的分類、命名微生物的特點

原核微生物與真核微生物的區(qū)別第三頁，共六十一頁。第一節(jié)水處理微生物學研究的對象和任務研究對象：研究水體中微生物的形態(tài)，生理特性和控制方法；研究微生物在水處理中的作用機理和規(guī)律；研究水體中微生物的檢測方法，判定水體污染和自凈能力以及水處理效果的好壞。第四頁，共六十一頁。研究任務：掌握微生物的基本概念、類型、生理特性、微生物與環(huán)境的關系、以及微生物在水處理中的作用等基本理論充分利用微生物控制，消除水體的有機污染物，營養(yǎng)鹽類，重金屬的污染利用微生物進行水處理使水資源再生第五頁，共六十一頁。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、構造簡單的低等生物。微生物的菌落細菌的顯微圖樣第二節(jié)微生物概述第六頁，共六十一頁。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，微型后生動物，微藻類非細胞：病毒，亞病毒（朊病毒、類病毒、擬病毒）第七頁，共六十一頁。微生物的進化地位：通過放射性元素的計時技術，測得地球年齡約有45-46億年。類似細菌的生物在約35億年前就已出現(xiàn)，此時地球開始由化學進化轉入到生物進化階段；藍細菌類原核生物是在21億年前出現(xiàn),此時地球大氣開始由無氧變成有氧，之后出現(xiàn)真核微生物；大約6億年前，水圈中出現(xiàn)了后生動物（攝食消費者），之后出現(xiàn)由“魚—陸生生物—兩棲類—爬行類”的進化趨勢，人類誕生至今不過300萬年。第八頁，共六十一頁。原核生物細胞無核膜，有一個明顯的核區(qū)（擬核），核區(qū)集中了主要遺傳物質，由一條與類組蛋白相聯(lián)系的雙鏈DNA構成的染色體組。真核生物細胞則是由一條或一條以上的雙鏈DNA與組蛋白等結合成的染色體，并由核膜包圍。核、核膜、染色體原核細胞沒有獨立的內膜系統(tǒng)，與代謝有關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膜上進行。真核細胞不僅有獨立的內膜系統(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生理功能，如線粒體、葉綠體。代謝場所原核微生物和真核微生物的區(qū)別第九頁，共六十一頁。典型的真核細胞結構（動物典型的真核細胞結構（植物）第十頁，共六十一頁。在認識發(fā)展過程的不同階段存在對生物分類的不同觀點。兩界：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、真生生物界、真菌界，動物界和植物界六界：我國王大耜教授提出：

病毒界、原核生物界、真核原生生物界、真菌界、動物界和植物界生物的界級分類學說第十一頁，共六十一頁。1.體積小，面積大2.吸收多，轉化快3.生長旺，繁殖快4.適應強，易變異5.分布廣，種類多二、微生物的特點第十二頁，共六十一頁。比面值：某一物體單位體積所占的表面積，物體的體積越小，其比表面積越大如：1cm3豌豆，總表面積6cm21cm3球菌，總表面積6m2面積/體積=比面值600/10006/11.體積小，面積大第十三頁，共六十一頁。擴大了吸收面排泄面信息交換面意義第十四頁，共六十一頁。2.吸收多，轉化快如：大腸埃希氏菌在1h內可分解其自重1000～10000倍的乳糖；

Candidautilis（產(chǎn)朊假絲酵母）合成蛋白質的能力比大豆強100倍，比牛強10萬倍；吸收速度是人的300萬倍意義：

1為微生物生長提供了充足的物質基礎

2使微生物發(fā)揮“活化工廠”的作用第十五頁，共六十一頁。3.生長旺，繁殖快例：大腸埃希氏菌合適條件下，細胞分裂一次僅需12.5～20min，每晝夜可分裂72次，這時產(chǎn)生4.7×1010萬億個后代，總重約可達4722噸。意義1發(fā)酵工業(yè)：2遺傳學研究：縮短實驗周期3致病菌：傳布快，危害大鼠疫：14世紀，歐洲1/4人口死亡馬鈴薯晚疫?。?845~1846年，歐洲100萬人口餓死肝炎：80年代上海30萬人口愛滋病：津巴布韋1/4人口感染第十六頁，共六十一頁。4.適應強，易變異

適應極端環(huán)境如高溫、高酸、高輻射等冷：-70~-196℃熱：300℃酸、堿、鹽：耐壓：短時間能產(chǎn)生大量變異的后代第十七頁，共六十一頁。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)類型的多樣性第十八頁，共六十一頁。第二章非細胞微生物－病毒主要內容：病毒的形態(tài)結構病毒的繁殖病毒存活的影響因素去除和破壞水中病毒的方法第十九頁，共六十一頁。一、病毒的定義病毒：一類由核酸和蛋白質等少數(shù)幾種成分組成的超顯微“非細胞型微生物”，其本質是一種只含DNA或RNA的遺傳因子。

病毒與其他細胞型微生物包括原核微生物和真微生物有著體態(tài)、結構、化學組成、生命方式等多方面的明顯區(qū)別。第一節(jié)病毒的形態(tài)結構及分類第二十頁，共六十一頁。二、病毒的特點形體極其微小，需用電子顯微鏡觀察沒有細胞構造，又稱“分子生物”每種病毒只含一種核酸，DNA或RNA以核酸和蛋白質的裝配實現(xiàn)大量繁殖專性寄生，寄主細胞內才表現(xiàn)出生命特征第二十一頁，共六十一頁。無蛋白質和核酸合成酶系，利用宿主細胞內的代謝系統(tǒng)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)潛伏性感染第二十二頁，共六十一頁。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：只含單一蛋白質組分三、病毒的分類1、按組分和侵染性分類：第二十三頁，共六十一頁。2、按專性宿主分類：動物病毒寄生在人體和動物體內，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、乙肝等第二十四頁，共六十一頁。植物病毒

寄生在植物體內，引起疾病如煙草花葉病、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第二十五頁，共六十一頁。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。噬菌體第二十六頁，共六十一頁。放線菌病毒寄生于放線菌，可使放線菌細胞裂解的病毒。藻類病毒－噬藻體真菌病毒第二十七頁，共六十一頁。DNA病毒細小病毒組的成員一般是ssDNA

其余病毒都是dsDNARNA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3、按核酸分類第二十八頁，共六十一頁。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，直徑最大300nm

最小的病毒：口蹄疫病毒，直徑10～22nm四、病毒的形態(tài)和結構第二十九頁，共六十一頁。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：蝌蚪狀和絲狀第三十頁，共六十一頁。粘病毒痘病毒皰疹病毒噬菌體病毒的形態(tài)和相對大小付粘病毒槍彈性病毒冠狀病毒第三十一頁，共六十一頁。五、病毒的化學組成和結構（一）化學組成

蛋白質和核酸個體大的病毒除含蛋白質和核酸，還含脂類和多糖第三十二頁，共六十一頁。2、病毒的核酸

RNA多為ss，DNA多為ds1、病毒的蛋白質結構蛋白：位于顆粒外表，起保護作用；決定病毒的抗原性第三十三頁，共六十一頁。病毒粒子的結構圖(二)形態(tài)結構第三十四頁，共六十一頁。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成的病毒粒子第三十五頁，共六十一頁。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；另外一些結構復雜的病毒，實質上是上述兩種對稱結合的結果，也稱為復合對稱。

第三十六頁，共六十一頁。二十面對稱代表病毒為腺病毒（Adenovirus）二十面體腺病毒模式圖第三十七頁，共六十一頁。B.螺旋對稱型代表病毒為煙草花葉病毒（TMV）該病毒核酸外由蛋白質衣殼包裹和保護，結構十分穩(wěn)定，室溫下保存50年不喪失侵染力TMV模式圖第三十八頁，共六十一頁。C.復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T6T系噬菌體模式圖第三十九頁，共六十一頁。病毒不存在個體的生長過程，只有兩種基本成分的合成和進一步的裝配過程（同種病毒粒之間沒有年齡和大小之分）動物病毒、植物病毒和噬菌體的繁殖過程基本相似第二節(jié)病毒的繁殖第四十頁，共六十一頁。吸附、侵入、增值（復制與生物合成）、粒子成熟（裝配）、寄主細胞裂解（釋放）。

以大腸桿菌T系噬菌體為例噬菌體與大腸桿菌相對大小病毒繁殖過程分為5個階段：第四十一頁，共六十一頁。1.吸附

T系噬菌體以尾部末端吸附到敏感細胞表面的某一特定的化學成分；吸附過程：隨機碰撞、尾絲散開、固著、刺突插入、基板固定第四十二頁，共六十一頁。侵入2.侵入尾絲展開、釋放溶菌酶，水解細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注入宿主細胞第四十三頁，共六十一頁。3.復制與生物合成DNA病毒的復制（1）核酸復制（宿主

DNA降解）（2）核酸轉錄（3）蛋白質合成RNA病毒的復制第四十四頁，共六十一頁。4.裝配

DNA分子的縮合通過衣殼包裹DNA而形成頭部尾絲，尾管和尾鞘獨立裝配完成頭部與尾部相結合裝上尾絲尾管和尾鞘裝成尾部第四十五頁，共六十一頁。5.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。噬菌體的釋放第四十六頁，共六十一頁。第三節(jié)病毒的生長規(guī)律一步生長：瞬間爆發(fā)，過程可重復進行噬菌斑：烈性噬菌體在混有大量活敏感菌的瓊脂培養(yǎng)基中，經(jīng)培養(yǎng)后，肉眼可見在布滿宿主細胞的菌苔上，有一個個不長菌的斑塊以時間為橫坐標，噬菌斑為縱坐標得到一步生長曲線第四十七頁，共六十一頁。一步生長曲線平穩(wěn)期成熟期潛伏期隱晦期裂解量：每個感染細菌平均釋放的噬菌體顆粒的數(shù)量裂解期平均噬菌斑數(shù)÷潛伏期的噬菌斑數(shù)與裂解時間有關第四十八頁，共六十一頁。病毒的溶原性第四十九頁，共六十一頁。a、烈性（毒性）噬菌體：進入宿主細胞后進行復制增殖，導致宿主細胞裂解的噬菌體。b、溫和噬菌體：噬菌體吸附或侵入細胞后，其DNA只整合在宿主核染色體組上，并可長期隨宿主DNA的復制而同步復制，一般不進行增殖或引起宿主細胞裂解的噬菌體。根據(jù)噬菌體進入宿主細胞后的行為分為：第五十頁，共六十一頁。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第五十一頁，共六十一頁。原噬菌體

在溶原細菌細胞內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。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復制能力，形成毒性噬菌體。溶源性細菌含有原噬菌體的細菌稱為溶源性細菌。第五十二頁，共六十一頁。烈性噬菌體－敏感細菌－裂解反應溫和噬菌體－原噬菌體－溶源性反應－溶源性細菌第五十三頁，共六十一頁。第三節(jié)病毒在水中存活的影響因素一、物理因素溫度、光及其它輻射、濕度二、化學因素化學物質、抗體、干擾素三、生物因素其它生物產(chǎn)生的抗菌物質第五十四頁，共六十一頁。一、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均受損傷，但滅活蛋白質更快；蛋白質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，通常在－75℃保存病毒。第五十五頁，共六十一頁。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）可見光在天然水體和氧化塘中，日光對腸道病毒有滅活作用。（3）離子輻射

X射