環(huán)境微生物學(xué)知識要點

環(huán)境微生物學(xué)

第一章緒論

一、微生物的發(fā)現(xiàn)和微生物學(xué)的建立

(一)微生物的發(fā)現(xiàn)

▲我國8000年前就開始出現(xiàn)了曲孽釀酒；

▲4000年前埃及人已學(xué)會烘制面包和釀制果酒：

▲2500年前創(chuàng)造釀醬、醋，用曲治消化道疾??；

▲公元六世紀(jì)(北魏時期)賈思勰的巨著“齊民要術(shù)”：

▲公元2世紀(jì)，張仲景；禁食病死獸類的肉和不清潔食物；

▲公元前112年-212年間，華佗：“割腐肉以防傳染”；

▲公元九世紀(jì)痘漿法、痘衣法預(yù)防天花；

▲1346年，克里米亞半島上的法卡城之戰(zhàn)(粗坦人-羅馬人)；

▲16世紀(jì)，古羅巴醫(yī)生G.Fracastoro：疾病是由肉眼看不見

的生物(livingcreatures)引起的；

▲1641年，明末醫(yī)生吳又可也提出“戾氣”學(xué)說；

1664年，英國人虎克(RobertHooke)曾用原始的顯微鏡對

生長在皮革外表及薔薇枯葉上的霉菌進行觀察。

1676年，微生物學(xué)的先驅(qū)荷蘭人列文虎克(Antonyvanlecuwenhock)首次觀察到了細菌。

(二)微生物學(xué)的奠基

1、法國人巴斯德(LouisPasteur)(1822?1895)

(1)發(fā)現(xiàn)并證實發(fā)酵是由微生物引起的；

(2)徹底否認了“自然發(fā)生”學(xué)說；

著名的曲頸瓶試驗無可辯駁地證實，空氣內(nèi)確實含有微生物，是它們引起有機質(zhì)的腐敗。

(3)免疫學(xué)一一預(yù)防接種：首次制成狂犬疫苗

⑷其他奉獻：巴斯德消毒法：60?65℃作短時間加熱處理，殺死有害微生物.

2、德國人柯赫(RobertKoch)(1843?1910)

(1)微生物學(xué)根本操作技術(shù)方面的奉獻

a)細菌純培養(yǎng)方法的建立

土豆切面一營養(yǎng)明膠一營養(yǎng)瓊脂(平皿)

b)設(shè)計了各種培養(yǎng)基，實現(xiàn)了在實驗室內(nèi)對各種微生物的培養(yǎng)

c)流動蒸汽滅菌

(1)染色觀察和顯微攝影

(2)對病原細菌的研究作出了突出的奉獻：

a)具體證實了炭疽桿菌是炭疽病的病原菌；

b)發(fā)現(xiàn)了肺結(jié)核病的病原菌；(1905年獲諾貝爾獎)

c)證明某種微生物是否為某種疾病病原體的根本原那么一一著名的柯赫原那么

在每一相同病例中都出現(xiàn)這種微生物；

要從寄主別離出這樣的微生物并在培養(yǎng)基中培養(yǎng)出來；

用這種微生物的純培養(yǎng)接種健康而敏感的寄主，同樣的疾病會重復(fù)發(fā)生；

從試驗發(fā)病的寄主中能再度別離培養(yǎng)出這種微生物來。

二、微生物的特點

細小的肉眼看不見的低等生物總稱。

(一)、分布廣，種類多

1、種類多

地球上的微生物：估計有1007j種以上

已發(fā)現(xiàn)的微生物：約有10萬種（微生物的德觀性研究手段的限制別離培養(yǎng)的局限）

已開發(fā)利用的微生物：約1000種

2、代謝類型豐富

3、生態(tài)類型豐富多樣

微生物在自然界的分布：無處不在，無孔不入

正常環(huán)境：土壤、空氣、水域、生物體內(nèi)外

極端環(huán)境：高空、深海底、200Q米深的地層、溫泉

耐（）?一196℃低溫；耐250℃?300℃的高溫；耐鹽（飽和鹽水）；耐枯燥（產(chǎn)芽胞細菌、真菌抱子）；

耐酸堿、耐缺氧、耐毒物、抗輻射

（二）生長旺，繁殖速

大腸桿菌一個細胞重約10-12克，平均20分鐘繁殖一代

48小時后：2.2X1043個后代,重量到達2.2X1025噸，相當(dāng)于4000個地球的重量！

一頭500kg的食用公牛，24小時生產(chǎn)0.5kg蛋白質(zhì)，而同樣重量的酵母菌，以質(zhì)量較次的精液（如糖

蜜）和氨水為原料，24小時可以生產(chǎn)50000kg優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)。

（三）個體小、易變異

微生物的體積大小：單位：um（10-6m）或nm（10-9m）

80個桿菌肩并肩總寬度=1根頭發(fā)絲的寬度

1500個桿菌首尾相連總長度=1粒芝麻的長度

微生物與其它生物種類的體積比擬

不同生物類型細胞大小的比擬

易變異

正常生長條件下，自發(fā)突變率為：10-6-10-8

第一節(jié)微生物與環(huán)境

一、微生物對人類生存環(huán)境的影響

1、環(huán)境中有機物的主要分解者

2、環(huán)境中無機物的轉(zhuǎn)化者，如磷酸鹽的轉(zhuǎn)化

洗滌劑中的磷酸鹽為可溶性的磷酸鈉：土壤中的璘酸鹽那么主要是難溶的磷酸鈣

3、人類的病原體、環(huán)境污染

環(huán)境中的病原微生物一一細菌

4、人類珍貴的資源

第二節(jié)環(huán)境微生物學(xué)的定義與研究任務(wù)

一、環(huán)境微生物學(xué)的研究內(nèi)容

1、自然環(huán)境中微生物的多樣性

2、自然環(huán)境中的微生物生態(tài)學(xué)研究

3、污染環(huán)境中的微生物生態(tài)學(xué)研究

4、廢棄物生物處理中微生物學(xué)原理和方法的研究

二、環(huán)境微生物學(xué)主要研究任務(wù)

1、微生物在自然環(huán)境中存在的根本狀況與活動規(guī)律

■自然界中微生物的組成、種類、數(shù)量

■微生物的物質(zhì)循環(huán)和能量流動

■微生物生長繁殖

■微生物的遺傳變易

■微生物生態(tài)學(xué)特征

2、微生物對化學(xué)污染物的防治及其他有利影響

■微生物對污染物降解轉(zhuǎn)化的機制

■微生物在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用

“三廢”的生物處理；污染環(huán)境生物修復(fù)

微生物絮凝劑的生產(chǎn)與應(yīng)用

微生物絮凝劑是一類由微生物產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物，主要成分有糖蛋白、多糖、蛋白質(zhì)、纖維素和DNA等。

它是利用微生物技術(shù)，通過細菌、真菌等微生物發(fā)酵、提取、精制而得到的，具有生物分解性和平安性

的新型、高效、無毒、無二次污染的水處理劑。

微生物肥料

1）微生物肥料是指一類含有活微生物的特定制品，應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，作物能夠獲得特定的肥料效應(yīng),

在這種效應(yīng)的產(chǎn)生中，制品中活微生物的生命活動起關(guān)鍵作用。

2）兩個根本特征：

A含有活的微生物特定制品；

B通過其微生物的生命活動而產(chǎn)生肥效和（或）促進農(nóng)作物生長。

■環(huán)境微生物制劑的開發(fā)

環(huán)保型微生物制劑；廢物資源化中的微生物學(xué)產(chǎn)品

可降解塑料

主要包括光降解塑料、生物可降解塑料、化學(xué)可降解塑料、光一生物一化學(xué)組合可降解塑料等。

微生物資源化利用圖見35頁ppi

3、微生物對環(huán)境的有害影響及其防治

■病原微生物

不同環(huán)境中的病原微生物種群結(jié)構(gòu)、活動規(guī)律；遷移及傳播；控制措施

■微生物代謝產(chǎn)物

對生態(tài)環(huán)境、人類健康產(chǎn)生不良影響的代謝產(chǎn)物；產(chǎn)毒微生物種類；機制及控制

■富營養(yǎng)化水體中的微生物

致病微生物及產(chǎn)毒素微牛.物的監(jiān)測

■環(huán)境污染的指示微生物

病原微生物污染指示微生物；理化污染物的微生物學(xué)指標(biāo)

■微生物分子技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

病原菌的鑒定：病原菌在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)歸

4、環(huán)境監(jiān)測中的微生物學(xué)技術(shù)與方法

生物膜法；活性污泥法

第三節(jié)環(huán)境微生物學(xué)的興起與開展

第二章環(huán)境中的微生物

第一節(jié)微生物類群與生物三域

一、微生物及其類群

細小的肉眼看不見的生物稱微生物。

二、生物三域特征

1、特征序列或序列印記(signaturesequence)

存在于不同種群水平上的特異特征性寡核甘酸序列，或在某地特定的序列位點上出現(xiàn)的單堿基印記。

特征序列有助于迅速確定某種微生物的分類歸屬，或建立新的分類單位。

2、系統(tǒng)發(fā)育樹(phylogenetictree)

通過比擬生物大分子序列差異的數(shù)值構(gòu)建的系統(tǒng)樹稱為分子系統(tǒng)樹，其特點是用一種樹狀分枝的圖型來

概括各種(類)生物之間的親緣關(guān)系。見ppt6

3、建立16SrRNA系統(tǒng)發(fā)育樹的意義

a)使生物進化的研究范圍真正覆蓋所有生物類群；

傳統(tǒng)生物進化研究主要基于復(fù)雜的形態(tài)學(xué)和化石記載，因此多限于研究后生生物，而后者僅占整個生物

法化歷程的1/5

b)提出了一種全新的正確衡量生物間系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系的方法；

c)對探索生命起源及原始生命的發(fā)育進程提供了線索和理論依據(jù)；

(1)突破了細菌分類僅靠形態(tài)學(xué)和生理生化特性的限制，建立了全新的分類理論；

e)為微生物生物多樣性和微生物生態(tài)學(xué)研究建立了全新的研究理論和研究方法，特別是不經(jīng)培養(yǎng)直接

對生態(tài)環(huán)境中的微生物進行研究。

4、三(界)域生物的主要特征

生物三(界)域：古細菌、真細菌、真核生物

主要特征：生物界的發(fā)育并不是一個由簡單的原核生物發(fā)育到較完全和較復(fù)雜的整核生物的過程，明顯

存三個小同的基因系統(tǒng)，它們幾乎同時從某一起點各自發(fā)育而來。

三界理論雖然是根據(jù)16SrRNA序列的比擬提出的，但其他特征的比擬研究結(jié)果也在一定程度上支持了三

界生物的劃分。

見ppt8

第二節(jié)真細菌

一、細菌

(一)細菌的形態(tài)與大小

1.大?。褐睆交?qū)挾?.5-2.Oum真核細胞：2-200um.￡

2.形狀：球狀、桿狀和螺旋狀。

(1)球菌類

?球菌細胞呈球形或橢圓形.

-球菌連接方式：細菌連接方式與細胞分裂面有關(guān)

單球菌、雙球菌、鏈球菌、四聯(lián)球菌、八疊球菌、葡萄球菌

(2)桿菌

-細胞呈桿狀或圓柱狀，菌體直或梢彎，粗短或細長。末端鈍圓、尖、膨大或平裁狀。

?直徑在0.5-1umXl?5um(寬徑X長)短桿菌、長桿菌、梭狀芽〉桿菌

(3)螺旋菌：細胞呈弧形或螺旋形

螺旋不滿一圈稱為弧菌(vibrio),滿2~6環(huán)稱為螺旋菌(spirllum),旋轉(zhuǎn)周數(shù)在6環(huán)以上的稱為螺旋體

(spirochaeta)。

（一）細菌細胞結(jié)構(gòu)與功能

1、細胞壁：包在細菌細胞外表、內(nèi)側(cè)緊貼細胞質(zhì)膜的、較為堅韌、略具彈性的結(jié)構(gòu)。

a壁厚度：20-80nm（G+菌）；10nm（G-菌）

b細胞壁的功能：保護作用、鞭毛運動的支點、細胞壁的化學(xué)成分與細菌的抗原性、致病性及對噬菌體

的敏感性有關(guān)

⑴革蘭氏陽性菌的細胞壁

細菌細胞壁化學(xué)組成：肽聚糖（兩種氨基糖+氨基酸組成的堅韌的多聚體結(jié)構(gòu)）陽性

⑵革蘭氏陰性菌的細胞壁

革蘭氏染色反響（1884,丹麥,GRAM）

步驟；

涂片固定：結(jié)晶紫初染Imin；碘液媒染Imin；95%乙醇脫色0.5min；番紅復(fù)染2min。

結(jié)果：陽性菌一一紫色；陰性菌一一紅色。

（3）細胞壁缺陷型細菌

原生質(zhì)體：革蘭氏陽性細菌以溶菌酶或青霉素處理后失去正常細胞壁的細胞

原生質(zhì)球：利用上述方法局部去掉細胞壁后的細胞

細菌L型：由于基因突變所導(dǎo)致的細胞壁缺陷細菌細胞

2、細胞質(zhì)膜及內(nèi)膜系統(tǒng)

⑴細胞質(zhì)膜：質(zhì)膜、細胞膜

a.質(zhì)膜的組成及結(jié)構(gòu)

組成：是由磷脂分子和蛋白質(zhì)組成。

b.質(zhì)膜的功能

滲透屏障的功能；參與細胞壁的生物合成（載體脂類）；參與能量的產(chǎn)生（電子傳導(dǎo)系統(tǒng)）

（2）內(nèi)膜系統(tǒng)

A中間體：（mesosome）

存在于細胞質(zhì)中一個或數(shù)個較大的、不規(guī)那么的由細胞質(zhì)膜內(nèi)陷而成的、管狀的、囊狀的物質(zhì)。類似真

核細胞線粒體的功能

B類囊體（thylakoid）:藍細菌細胞中單位膜組成的光合色素和有關(guān)酶組成的光合作用場所

C載色體（chromatophore）:

非放氧光合細菌細胞色素、酶和電子傳遞體組成的光合作用場所

3細胞質(zhì)：包含在細菌細胞質(zhì)膜以內(nèi)的所有局部稱細胞質(zhì)

（1）核蛋白體（或核糖體）：

直徑10nm,沉降系數(shù)為70s的顆粒，由核糖核酸（RNA）和蛋白質(zhì)組成。

功能：蛋白質(zhì)合成場所

（2）細胞質(zhì)內(nèi)含物

A氣泡［水生細菌）

B異染顆粒：藍色侵染呈紫紅色。

化學(xué)本質(zhì)一一偏磷酸鹽的聚合物。

功能一一磷源和能源性貯藏物（與生物脫磷有關(guān)）

C聚P-羥基丁酸（簡稱PHB：顆粒

功能一一能量的貯存物；調(diào)節(jié)川

D糖原和淀粉粒

E硫粒：某些化能自養(yǎng)型硫細菌，貯存的能源物質(zhì)

通常，一種細菌只含有一種或兩種內(nèi)含顆粒。

細菌細胞質(zhì)中的內(nèi)含物

4.擬核：原核、類核或染色質(zhì)區(qū)。處于細胞質(zhì)中部的絮狀的區(qū)域。含一個染色體及質(zhì)粒

附加體：附著在染色體的質(zhì)粒。

功能：細菌遺傳信息的物質(zhì)根底。

5、莢膜（capsule）

在一定營養(yǎng)條件下，局部細菌能夠向細胞外分泌一些膠粘性的物質(zhì)，并附著在細胞的外表，這類物質(zhì)稱

之為莢膜。

產(chǎn)夾膜細菌形成S型菌落；不產(chǎn)夾膜細菌形成R型菌落

a.莢膜的組分多糖和多肽

負染后墨汁背景襯托法觀察

b.莢膜的主要功能：

【.使細胞免受枯燥的危害。

11.病原菌的英膜與致病能力有關(guān)

III.莢膜多糖一一信號物質(zhì)

c.活性污泥中的菌膠團

不同細胞的莢膜連在一起，形成一個內(nèi)含多個菌體的膠團，稱菌膠團

6.鞭毛

往往長度超過菌體假設(shè)千倍，但直徑很細?；瘜W(xué)成分主要是蛋白質(zhì)

功能：細菌藉鞭毛趨避運動；鞭毛的著生方式和數(shù)目是細菌分類鑒定的重要指標(biāo)。

7.菌毛：主要與吸附營養(yǎng)物、有性生殖有關(guān)

纖細、中空、短直、數(shù)量較多（250根?300根）相當(dāng)于各類禽獸的體表的毛發(fā)，如兔毛、狗毛、鴨毛

等等，故稱為菌毛?；蚍Q性絲，每一個有性細菌有1根?4根.參與細菌有性生殖時細菌間傳遞遺傳物

質(zhì)。

8.芽胞

某些細菌當(dāng)環(huán)境惡劣時?，細胞質(zhì)濃縮凝集，逐步形成一個圓形、橢圓形或圓柱形的休眠體，稱為芽胞。

a多層結(jié)構(gòu)功能

由內(nèi)至外，依次為

①芽胞外壁由蛋白質(zhì)、脂類和糖組成

②一層或兒層芽胞衣

主要成分是角蛋白，非常致密，通透性差，能夠阻止各類化學(xué)物質(zhì)包括殺菌劑的進入：

③皮層很厚，主要成分為芽胞特有的肽聚糖，其中含有一種特殊的物質(zhì)一一叱呢二核酸以及大量的

Ca2+,二者形成了一種極為耐熱的凝膠狀物質(zhì)，使得芽泡菌異?？篃幔诜兴醒勘б部纱婊顢?shù)小時。

④芽胞質(zhì)中含水量極低，細胞內(nèi)代謝極為緩慢，處于休眠狀態(tài)。

b結(jié)構(gòu)致密，染料不能滲入，不著色

對高溫、枯燥、輻射、酸、堿和有機溶劑等殺菌因子具有極強抵抗能力

芽抱“復(fù)蘇”適宜的環(huán)境中，恢復(fù)普通的細胞結(jié)構(gòu)，失去各類抵抗功能。芽抱#胞子或種子

〔抱子：繁殖體（種子）1一多）

能否形成芽抱，芽泡的形狀、大小及其在細胞內(nèi)的位置（如佟），是細菌種的特征，在分類鑒定上有一

定意義。

芽胞的形成對于產(chǎn)芽抱菌度過困境有著極為重要的意義，芽胞可在普通條件下保存幾年甚至幾十年都依

然可以復(fù)活。

在實驗室進行滅菌處理時，由于芽胞最難殺死，滅菌手段主要考慮的是殺滅芽胞；

芽胞菌普遍存在于處理各類有毒廢水中，并對水質(zhì)凈化起著十分重要的作用。

（三）細菌的繁殖及其種群特征

1.細菌繁殖

細菌的繁殖方式很多，主:要是以無性的二分裂繁殖

（2）菌落

A定義：固體培養(yǎng)基上的各種菌類的“村落”。

B固體培養(yǎng)基一一固體狀態(tài)的培養(yǎng)細菌的基質(zhì)

有的是天然物質(zhì),如土豆、饅頭及其他各種固體食物，微生物學(xué)研究中多使用人工制作的固體瓊脂培養(yǎng)

基。向“營養(yǎng)湯”中參加瓊脂（約2%）加熱到100℃,然后再冷卻就制成了人工固體培養(yǎng)基。常用的固

體培養(yǎng)基容器稱為培養(yǎng)皿。培養(yǎng)皿通常稱平板。

細菌在培養(yǎng)基上生長，會形成各種顏色和外觀的菌落。

純化的菌落是菌種鑒定、通過透變技術(shù)或基因工程改進的前提。

C菌落形態(tài)：

菌落的特征主要由各種微生物特殊的遺傳特性決定，同時也與培養(yǎng)基成分及培養(yǎng)條件有關(guān)

當(dāng)固定培養(yǎng)基成分及培養(yǎng)條件相同時，不同種類微生物形成的菌落特征是固定的，可作為微生物鑒定的

重要依據(jù)。

D菌落描述：。.隆起特征描述；b.邊緣特征描述；c.外表特征描述

沒有鞭毛不運動的細菌，特別是球菌，常形成較小、較厚、邊緣較整齊的菌落；有鞭毛的細菌那么較大

而扁平，邊緣波狀、鋸齒狀等；

有莢膜的細菌菌落較大并且外表光滑，而沒有莢膜的那么外表較粗糙；

具有芽泡的細菌菌落外表常有褶皺并且不透明。PPV11

細菌菌落具有一些共同的特征：

小、濕潤、粘稠、與基質(zhì)結(jié)合松散，易被剝離，質(zhì)地均勻，各部位顏色一致。但不同的細菌菌落也具有

自己特有的特征。

（四）環(huán)境中常見的細菌

按形態(tài)及與氧的關(guān)系分

二、放線菌

根本概念

Actinomycetes,放線菌是具有菌絲、以胞子進行繁殖、高G+Cmol%（63-78%）.革蘭氏染色陽性的一

類細菌。

絕大局部菌具有生長發(fā)育良好的菌絲體，以抱子進行繁殖，菌落特征類似于霉菌。

曾認為放線菌是〃介于細菌與真菌之間的微生物二

根據(jù)16SrRNA序列分析，原核生物界，屬于真細菌。

（一）放線菌的形態(tài)構(gòu)造

▲單細胞，大多由分枝興吐的菌絲（mycelium）組成；

▲菌絲直徑與桿菌類似，約1mm；

▲細胞壁組成與細菌類似，絕大多數(shù)革蘭氏染色陽性：

▲細胞的結(jié)構(gòu)與細菌根本相同

菌絲按形態(tài)和功能分類

1.營養(yǎng)菌絲（基內(nèi)菌絲,基絲,初級菌絲體,substratemycelium）

匍匐生長于培養(yǎng)基內(nèi)，吸收營養(yǎng)，一般無隔膜，不斷裂，直徑0.2-0.8mm,長度差異很大，有的可產(chǎn)生

色素。

2.氣生菌絲（二級菌絲體,aerialmycelium）

營養(yǎng)菌絲發(fā)育到一定階段,伸向空間形成氣生菌絲，疊生于營養(yǎng)菌絲上，可覆蓋整個菌落外表。在光學(xué)

顯微鏡下觀察，顏色較深,直徑較粗（1-1.4mm）,有的產(chǎn)色素。

3.抱子絲

與生菌絲發(fā)育到一定階段,其上可分化出形成抱子的菌絲，即抱子絲，乂稱產(chǎn)抱絲或繁殖菌絲。其形狀

和排列方式因種而異，常被作為對放線菌進行分類的依據(jù)。見ppt5

（二）放線菌的繁殖與菌落特征

1.無性抱子

分生抱子（conidia）分裂方式：凝集分裂X；橫隔分裂Y

施子形狀：圓形、橢圓形、桿狀或柱形，不穩(wěn)定.

陶子外表形狀：光滑、瘤狀、鱗片狀、刺狀、毛發(fā)狀，穩(wěn)定，是定種的特征之一。

2.放線菌菌落特征

呈輻射狀，一般圓形，枯燥、有皺折、外表粉末狀，不易被針挑起。

（三）放線菌主要類群

1.鏈霉菌屬（Streptomyces）

基絲無橫隔或有橫隔，但不斷裂，抱子絲長鏈狀。

2.小單胞菌屬（Micromonospora）

基內(nèi)菌絲發(fā)育良好，多分枝，無橫隔，不斷裂，菌絲體較細，直徑為（）.3—0.6urn,一般不形成氣生菌

絲體，抱子單生，無柄，直接從基內(nèi)菌絲上產(chǎn)生，或在基內(nèi)菌絲上長出短電子梗，頂端著生一個狗子。

菌落小，2—3mm,有不同顏色，分布于土壤或堆肥。

3.分布特點及與人類的關(guān)系

放線菌常以飽子或菌絲狀態(tài)極其廣泛地存在于自然界，土壤中最多，其代謝產(chǎn)物使土壤具有特殊的泥腥

味。能產(chǎn)生大量的、種類繁多的抗生素.約50%別離的鏈霉菌產(chǎn)生抗生素，一種鏈霉菌可以產(chǎn)生一種以

上的抗生素，同一種抗生素又可以被不同的菌種產(chǎn)生。鋅霉菌產(chǎn)生了500種以上的抗生素，有60種以

上應(yīng)用于藥物、農(nóng)業(yè)和工業(yè)。有的放線菌可用于生產(chǎn)維生素、酶制制；此外，在俗體轉(zhuǎn)化、石油脫蠟、

燒類發(fā)酵、污水處理等方面也有應(yīng)用.

少數(shù)寄生型放線菌可引起人、動物（如皮膚、腦、肺和腳部感染）、植物（如馬鈴薯和甜菜的瘡痂?。?/p>

的疾病。

三、光合型細菌

（一）藍細菌（藍藻）

形狀：球狀、葉狀，單細胞或多細胞連接的絲狀。

大?。褐睆椒秶ǎ?5—60um,大多37（）口m。

2.藍細菌細胞組成特點

包泡：存在于細胞質(zhì)中。

功能：利于菌體漂浮水面進行光合作用

3.藍細菌的主要生理特點

（1）進行放氧光合作用（有氧條件下）

⑵局部具有固N能力（熱帶地區(qū)、水稻田）

4、藍藻主要類群

藍藻門約有150屬，1500種,根據(jù)形態(tài)不同分為三個綱:

a色球藻綱：包括所有單細胞體和單細胞群體種類。

b藻殖段綱：包括所有不分枝或假分枝絲狀體種類及絲狀群體種類。

c真枝藻綱：包括所有具真分枝的絲狀體種類。

分布于地球上不同生境:從兩極到赤道，從高山到海洋，到處都有它們的蹤跡。

藍藻門的代表

魚腥.藻、平裂藻屬、真枝藻屬、顫藻屬、微囊藻屬、色球藻屬

四、鞘細菌（教材P36）

王、滑動細菌（教材P37）

六、其他細菌型微生物（教材P37）

第三節(jié)古細菌

一、古細菌的特點

16SrRNA序列與真細菌不相似

形態(tài)與大?。呵蛐?、桿狀、螺旋形、耳垂形、不規(guī)那么形狀。直徑0.1至15即1以上，有些絲狀體能別

生長至200Pm

結(jié)構(gòu)：細胞壁不含胞壁酸，細胞膜含酸鍵酯及B因子

呼吸：絕對厭氧性

營養(yǎng)：化學(xué)無機自養(yǎng)型，有機營養(yǎng)型

生境：極端環(huán)境，高鹽、高溫、強酸、缺氧環(huán)境中

繁殖；緩慢

特征真細菌古細菌

細胞壁有胸壁酸無胞量釀

真細菌和古細菌間的某些差異

脂類酯鍵連接展鍵連接

甲烷生成過程沒有可能有

RNA多聚酶一個幾個

起始次明甲酷甲硫氨酸甲硫氨酸

鏈霉素和氯霉素敏感鏈霉素和氯霉素抗性

修梯偉白喉毒素抗性白喉毒素敏感

二、產(chǎn)甲烷古細菌群

絕對厭氧，揩C02、H2、甲酸、甲醉、乙酸和其他化合物轉(zhuǎn)變成甲烷或甲烷和C02而獲得能量

古生菌最大的類群

5個目和27個屬：甲烷桿菌目、甲烷球菌目、甲烷微菌目、甲烷八疊球菌目和甲烷嗜高熱菌目

形態(tài)、16srRNA序列、細胞壁化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)，膜脂及其他特性上有很大的差別

產(chǎn)甲烷古生菌是最早的生物體之一，在類似于地球早期環(huán)境的條件下生存較好，

三、復(fù)原硫酸鹽古細菌群

泉古生菌為極端嗜熱性，許多屬于嗜酸性和需硫

化能自養(yǎng)、化能異養(yǎng)或混合營養(yǎng)型。硫可以作為厭氧呼吸作用的電子接受者或是在無機營養(yǎng)生長的電子

來源，生長在含硫兀素之地?zé)崴蛲寥乐校@些環(huán)境廣泛分布于地球。

呼吸過程中電子傳遞［生物化學(xué)］

四、極端嗜鹽古細菌群

-極端嗜鹽菌(extremehalophiles)或嗜鹽菌(halobacteria)

-一個科，15個屬，鹽桿菌科(Halobacteriacea)

-好氧化學(xué)能異養(yǎng)型，行呼吸代謝，生長需要復(fù)雜的營養(yǎng)，一般為蛋白質(zhì)和氨基酸

,不能運動或以鞭毛運動

?它們絕對依賴高濃度NaCl

至少需要1.5MNaCl；通常最適濃度約3~4MNaCl(17-23%)；可生長在超飽和鹽中(約36%)

?當(dāng)NaCl濃度降至約1.5M其細胞壁就不完整

工、無細胞壁古細菌群(P41)

六、極端嗜熱的代謝元素硫古細菌群

-極端嗜熱S0-代謝菌ExtremelyThermophilicS0-Metabolizers

熱球菌綱、熱球菌H：Thermococcus%Paleococcus和Pyrococcus

絕對厭氧性，可以更原硫成硫化物

以鞭毛運動

最適生長溫度約88?100℃

-硫酸鹽復(fù)原古生菌Sulfale-ReducingArchaea

屬于古生球菌綱和古生球菌目

革蘭氏陰性,不規(guī)那么類球形，細胞壁含糖蛋白次單元

能從各種電子供體（如H2、乳酸、葡萄糖）提供電子，復(fù)原硫酸鹽、亞硫酸鹽或硫代硫酸鹽成硫

化物。元素硫不能做為電子接受者

-極端嗜熱性（最適溫度余勺83℃）

-可以復(fù)原硫酸鹽，且有甲烷喋吟（MPT,methanopterin）＞輔酶F420

第四節(jié)真菌

一、真菌的營養(yǎng)體

（一）真菌細胞構(gòu)造

從形態(tài)上觀察，各種真菌有較大的差異，但它們的細胞構(gòu)造根本上是相同的。真菌細胞的根本構(gòu)造

有細胞壁、細胞膜、細胞質(zhì)、細胞核、細胞器和內(nèi)含物等。

1.細胞壁

（1）真菌細胞壁的主要成分是多糖，另有少量的蛋白質(zhì)和脂類e低等真菌的細胞壁成分以纖維素為主，

酵母菌以葡聚糖為主，而高等陸生真菌那么以幾丁質(zhì)為主。

12）藻類的細胞壁以纖維素為主

2.原生質(zhì)膜

真核細胞的細胞質(zhì)膜也是液態(tài)鑲嵌模型，注意與原核微生物

的兒個最主要的差異：給醇、糖脂、電子傳遞鏈和胞吞作用

的有無

3.膜邊體（lomasome）

有些真菌菌絲細胞中的一種特殊膜結(jié)構(gòu)，位于細胞壁和細胞膜之間。

形態(tài)和位置：與細菌的中間體相似。管狀、囊狀、卵園形或多層折疊膜，內(nèi)含泡狀物或顆粒狀物。局部與

細胞膜相連。

功能：細胞分泌有關(guān)、有水解酶，或與細胞壁形成有關(guān)。

4.細胞核

細胞核是細胞遺傳信息的貯存、復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的主要部位。

一切真核細胞都有外形固定［呈球形或橢圓體狀）、有核膜包裹的細胞核。每個細胞一般只含有一個細胞

核，有的有兩個或多個。在真菌的菌絲頂端細胞中，常常找不到細胞核。

真核生物的細胞核由核被膜、染色質(zhì)、核仁和核基質(zhì)等構(gòu)成。

細胞器

5、線粒體

線粒體一般呈線狀、桿狀或顆粒狀。

內(nèi)膜向線粒體基質(zhì)褶入形成崎，崎能顯著擴大內(nèi)膜外表積。

線粒體由內(nèi)外兩層膜封閉，包括外膜、內(nèi)膜、膜間隙和基質(zhì)四個功能區(qū)。

線粒體是細胞進行呼吸作用的重要場所，含有細胞呼吸作用所需要的各種酶，常被陳為細胞的動力車間。

6、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和核糖體

?內(nèi)質(zhì)網(wǎng)指細胞質(zhì)中一個與細胞基質(zhì)相隔離、但彼此相通的囊控和細管系統(tǒng)，由脂質(zhì)雙分子層圍成。

?內(nèi)質(zhì)網(wǎng)外與細胞膜相連，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)與細胞核的核膜相通，大大增加了細胞的膜面積。

?內(nèi)質(zhì)網(wǎng)可根據(jù)膜上有無附著核糖體顆粒，分為：糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。

?內(nèi)質(zhì)網(wǎng)可起到物質(zhì)傳遞的作用，還有合成脂類和脂蛋白的作用。

｛二）菌絲和菌里體真核生物與原核生物的比擬

1.正常菌絲體

比較項目原核生物真核生物.學(xué)顯微鏡下呈

細胞大小較?。ㄍǔＶ睆叫∮?um）較大（通常直徑大于2um）

細胞壁主要成分多數(shù)為肽聚糖纖維素、幾丁質(zhì)等?生長，稱為氣

細胞器無有

鞭毛結(jié)構(gòu)如有，則細而簡單如有，則粗而復(fù)雜

鞭毛運動方式旋轉(zhuǎn)馬達式揮鞭式

繁殖方式無性繁殖有性、無性等多種

核膜無有

細組蛋白無有

A無隔多核菌絲

整個菌絲為長管狀單細胞，細胞質(zhì)內(nèi)含有多個核。其生長過程只表現(xiàn)為菌絲的延長和細胞核的裂殖增多

以及細胞質(zhì)的增加。

B有隔單核菌絲

C有隔多核菌絲

菌絲由橫隔膜分隔成成串多細胞，每個細胞內(nèi)含有一個或多個細胞核。有些菌絲，從外觀看雖然像

多細胞，但橫隔膜上有小孔，使細胞質(zhì)和細胞核可以自由流通，而且每個細胞的功能也都相司。

2.菌絲變態(tài)

假根和匍匐枝：根霉屬霉菌的匍匐菌絲與營養(yǎng)基質(zhì)接觸處分化出的根狀結(jié)構(gòu)，具有固著和吸收養(yǎng)料等功

能。具有延生功能的菌絲為匍鼠枝。

3.菌絲的特殊結(jié)構(gòu)

菌網(wǎng)和菌環(huán)：某些捕食性霉菌的菌絲變態(tài)成環(huán)狀或網(wǎng)狀，用于捕捉其它小生物如線蟲、草履蟲等，然后

這一步從這類環(huán)或網(wǎng)上生出菌絲侵入線蟲等體內(nèi)，吸收養(yǎng)料。

二、真菌的繁殖與繁殖體

（一）真菌的無性繁殖

1.無性繁殖的類型：菌絲體斷裂、細胞裂殖、出芽、無性抱子

2.無性胞子的類型

無性繁殖胞子：游動抱子、抱囊抱子、分生抱子、節(jié)抱子、厚垣刑子

a）抱子囊抱子（如根霉、毛霉等）：在抱子囊內(nèi)形成的抱子叫抱子囊抱子。

施了?囊是由菌絲頂端細胞膨大而成，膨大局部的下方形成隔膜與菌絲隔開，膨大細胞的原生質(zhì)分化成許

多小塊，每小塊可發(fā)育成一個苑子。

布囊抱子按其運動性可分為兩類：

游動的胞囊孑包子，又稱游動抱子，如鞭毛菌亞門中的綿霉屬；

無鞭毛的、不能游動的抱囊抱子，又稱不動胞子或靜泡子，如接合菌亞門中的根霉屬。

b）分生抱子（如曲霉、青霉）

是在生殖菌絲頂端或菌絲已分化的分生胞子梗上形成的施子，分生抱子有單生、成鏈或成簇等排列方式。

分生抱子是最常見的無性抱子，大多數(shù)真菌均以此方式進行繁殖。這是?種外生ftl子，其作用可能有利

用借助空氣傳播。

c）厚垣抱子（如總狀毛霉）

某些霉菌種類在菌絲中間或頂端發(fā)生局部的細胞質(zhì)濃縮和細胞壁加厚，最后形成一些厚壁的休眠狗子，

稱為厚垣抱子。如毛霉屬中的總狀毛霉。

d）節(jié)抱子

由菌絲斷裂形成。菌絲生長到一定階段，出現(xiàn)許多橫隔膜，然后從橫隔膜處斷裂，產(chǎn)生很多單個抱子。

（二）真菌的有性繁殖

1、有性繁殖是不同性別細胞結(jié)合后，經(jīng)質(zhì)配、核配、減數(shù)分裂形成抱子的過程，而產(chǎn)生的胞子稱為有

性抱子。

2、在霉菌中，有性繁殖不及無性繁殖普遍，僅發(fā)生于特定條件下，一般培養(yǎng)基上不常出現(xiàn)。

3、霉菌的有性抱子主要有：卵的子、接合抱子、子囊抱子。

a）卵抱子

由兩個大小不同的配子囊結(jié)合后發(fā)育而成，小型配子囊叫雄器，大型配子囊叫藏卵器。

它們均由菌絲分化而來，當(dāng)雄器與藏卵器配合時，雄器中的內(nèi)含物通過授精管進入藏卵器與卵球結(jié)合，

隨后卵球生出外壁即成為卵泡子。

b：'接合電子（如根霉、毛霉）

由菌絲分化成兩個形狀相同、但性別不同的配子囊結(jié)合而形成的有性胞子叫接合狗子。

c）子囊抱子（脈抱菌、紅曲霉）：

在子囊內(nèi)形成的有性抱子即為子囊胞子。子囊是一種囊狀結(jié)構(gòu)，絕大多數(shù)子囊菌的子囊呈長形、棒形或

圓筒形，每個子囊內(nèi)通常含1-8個子囊胞子，顏色也是多種多樣的。

子囊多半集體產(chǎn)生。在多個子囊的外部，由菌絲體組成共同的保護組織，整個結(jié)構(gòu)成為一個子實體，子

囊包在其中。這種有性子實體稱為子囊果。子囊果成熟后，子囊飽子從子囊中釋出來，在適宜條件下萌

發(fā)成新的菌體。

d）擔(dān)抱子

真菌的菌絲經(jīng)過特殊分化和有性結(jié)合形成擔(dān)子，在擔(dān)子上形成有性抱子

三、真菌的菌落特征

1、固體：

菌落大、絨毛狀、棉絮狀、珠網(wǎng)狀等。疏松，有多種顏色，芍時一個菌落有好幾種顏色，同心圓，有

的有顆粒狀（子實體，菌核）。

2、液體：在外表生長，需氧，潮濕的地方生長。

四大類微生物的細胞形態(tài)和菌落特征的比擬

四、常用常見的真菌（自學(xué)）

（一）藻狀菌綱（根霉、毛霉）菌絲無隔膜，有性泡子為卵抱子或接合電子

｛二）子囊菌綱（酵母菌屬、脈抱菌屬）菌絲有隔膜，有性胞子內(nèi)生子囊抱子

（三）擔(dān)子菌綱菌絲有隔膜，有性抱子外生為擔(dān)抱子

（四）半知菌綱（曲霉屬、地霉屬、青霉屬）菌絲有隔，無有性繁殖

1x根霉（rhizopus）

菌絲無隔單細胞，生長迅速，棉絮狀菌落。有匍匐菌絲，有節(jié)，接觸培養(yǎng)基處深入培養(yǎng)基內(nèi)成分枝狀生

長，為假根。假根著生處向上長出質(zhì)粒的包囊梗，頂端膨大為抱了?囊。有性生殖為結(jié)合抱子

2、毛霉（mucor）

與生菌絲為白色棉絮，無匍匐菌絲及假根。包囊梗直接由菌絲伸出，單生或分枝胞子囊球形。有性生殖

為接合胞子。

3、酵母菌（Yeast）

a）大小和形態(tài)

大?。簂~5umX5~3011m

形態(tài)：卵圓形、圓形、圓柱形

個體型一發(fā)酵型；假絲型一氧化型

b）酵母菌的繁殖：

①無性生殖一一芽殖、二分裂

假設(shè)母子不斷相連一假絲狀；一個成熟的酵母細胞一生中靠芽殖可產(chǎn)生9~43個子細胞

②有性繁殖

質(zhì)配、核配、有絲分裂（營養(yǎng)充分）（釀造業(yè)）或減數(shù)分裂（營養(yǎng)貧乏）（正常細胞環(huán)保業(yè)）

c）酵母菌的培養(yǎng)特征

①菌落

特征：外表濕潤而粘滑、白色或紅色、比細菌菌落大；

②液體培養(yǎng)

特征：在培養(yǎng)在液面上形成薄膜或沉淀于瓶底,

［發(fā)酵型酵母菌產(chǎn)生二氧化碳氣體使培養(yǎng)基外表充滿泡沫）

4、曲霉（aspergillus）

菌絲有隔，無有性繁殖。局部氣生菌絲分化形成分生泡子梗，分生狗子梗頂端膨大形成頂囊，定囊外表

形成小梗，長出分生抱子，形成抱子穗

5、青霉（penicillium）

無足細胞，孑包子穰內(nèi)的抱子梗不膨大，無頂囊，但小梗屢次分枝，成掃帚狀。

6、擔(dān)子菌

分為大型真菌［子實體）和植物病原菌

由菌絲分枝交織而成的網(wǎng)狀體。

a：'初生菌絲：

由擔(dān)抱子萌發(fā)而成較細的菌絲（有隔單核）

b）次生菌絲：

由兩個性別不同的初生菌絲結(jié)合而成（雙核菌絲）

c）三次菌絲體

菌絲體的雙核菌絲經(jīng)過分化密集而成的組織。

第三章微生物的生長與代謝

第一節(jié)微生物的營養(yǎng)與營養(yǎng)類型

營養(yǎng)（nutrition）；生物體從外部環(huán)境中攝取對其生命活動必須的能量和物質(zhì)，以滿足正常生長和繁殖

需要的一種最根本的生理功能。

營養(yǎng)物（nutrient）：具有營養(yǎng)叱能的物質(zhì)。

營養(yǎng)物提供生命活動的結(jié)構(gòu)物質(zhì)、能量、代謝調(diào)節(jié)物質(zhì)和良好的生理環(huán)境。

一、微生物的化學(xué)組成與營養(yǎng)物質(zhì)

（一）微生物的化學(xué)組成（教材P70）

（二）微生物的營養(yǎng)物質(zhì)

1.碳源：提供微生物營養(yǎng)所需碳元素的營養(yǎng)源。

□有機碳源：蛋白質(zhì)，核酸，淀粉，前萄糖等.異養(yǎng)微生物：必須利用有機碳源

□無機碳源：C02,Na2c（）3,CaC03等.自養(yǎng)微生物：能利用無機碳源

2.氮源：凡能提供微生物營養(yǎng)所需氮元素的營養(yǎng)源。氮源一般不作能源。

＞有機氮源：蛋白月東、黃豆粉、玉米漿

＞無機氮源：NH4NO3、（NH4）2SO4

＞氣態(tài)氮源：大氣N2

3.無機鹽（inorganicsalts）

4.生長因子：一類對微生物正常代謝必不可少且又不能從簡單的碳源，氮源自行合成的、所需極微量

的有機物。

作用：輔酶或酶活化所需。

培養(yǎng)基中生長因子來源：酵母膏、玉米漿、麥芽汁等。

狹義：維生素；廣義：維生素、氨基酸、堿基、脂肪酸等

□生長因子自養(yǎng)型微生物（auxoautotrophs）

□生長因子異養(yǎng)型微生物（auxoheterotrophs）

營養(yǎng)缺陷型微生物（nutritionaldeficiency）變株

□生長因子過量合成型微生物

5.水：存在狀態(tài)：游離態(tài)〔溶劑）和結(jié)合態(tài)（結(jié)構(gòu)組成）

生理作用：細胞組成成分；生化反響溶劑；化學(xué)、生理反響介質(zhì)；物質(zhì)運輸媒體；調(diào)節(jié)細胞溫度；維

持細胞的滲透壓

（三）培養(yǎng)基

培養(yǎng)基：是一種人工配制的、適合微生物生長繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物用的混合養(yǎng)料。

1.培養(yǎng)基類型

11）依培養(yǎng)基來源：

a）天然培養(yǎng)基：指一些利用動、植物或微生物體或其提取物制成的培養(yǎng)基，成分未知。

優(yōu)點：取材方便、營養(yǎng)豐富、種類多樣、配制方便

b：'合成培養(yǎng)基：

是一類用多種高純化學(xué)試劑配制的、各成分（包含微量元素）的量都確切知道的培養(yǎng)基。

優(yōu)點：組份精確、重復(fù)性好。

c）半合成培養(yǎng)基：

一局部天然有機物作碳源、氮源和生長因子，然后參加適量的化學(xué)藥品配制而成

（2）按培養(yǎng)基外觀的物理狀態(tài)

a）固體培養(yǎng)基，一般加有凝固劑，凝固劑含量一般為1?2%.

作為凝固劑的條件：不被微生物分解利用，生長溫度范圍內(nèi)保持固體狀態(tài)，凝固點溫度對微生物無害，

不因滅菌而破壞，透明度好、配制方便、價格低。常用的為瓊脂與明膠。

用途：菌種別離、鑒定、保藏等。

b）半固體培養(yǎng)基，凝固劑含量一般約為0.5%,用途：觀察細菌的運動，測定噬菌體效價等。

c：'液體培養(yǎng)基，培養(yǎng)基中沒有凝固劑。用途：大量培養(yǎng)微生物，研究生理代謝等。

⑶根據(jù)培養(yǎng)基用途

a；根底培養(yǎng)基；

?般微生物生長繁殖需要的根本營養(yǎng)，可根據(jù)微生物的特殊需要添加營養(yǎng)物質(zhì)。

b）加富培養(yǎng)基：待選細菌專門需要的某種碳源或氮源。如篩選纖維素分解菌選用纖維素作為培養(yǎng)基中

的唯一碳源。

c）選擇培養(yǎng)基：待選細菌有抗性，常用物質(zhì)為染料、膽汁酸鹽、金屬鹽類、酸、堿和抗生素。膽汁酸

鹽一一抑制革蘭氏陽性菌

d）鑒別培養(yǎng)基：根據(jù)微生物代謝特點，在培養(yǎng)基中參加某種試劑或化學(xué)藥品，通過培養(yǎng)后發(fā)生的變化

和指示劑的顯色反響，以鑒別不同類型的微生物的一類培養(yǎng)基。

在不含糖的肉湯中，參加各種糖類及指示劑，利用微生物發(fā)酵糖類所產(chǎn)生的不同反響來鑒別菌種.將大

腸桿菌接種到葡萄糖肉湯、乳糖肉湯、麥芽糖肉湯中，均可分解各種糖，產(chǎn)生酸和產(chǎn)生氣體；而接種傷

寒桿菌那么只發(fā)酵葡萄糖和麥芽糖，只產(chǎn)酸不產(chǎn)氣，不發(fā)酵乳糖.

2、選擇和配制培養(yǎng)基的原那么和方法

（1）目的明確。根據(jù)不同微生物的營養(yǎng)需要配制不同的培養(yǎng)基

（2）營養(yǎng)協(xié)調(diào)。營養(yǎng)協(xié)調(diào)（注意營養(yǎng)物的濃度和配比，特別是碳氮比C/N比）

■根瘤菌要求碳氮比為1L5：1

■土壤中微生物混合群體要求碳氮比為25：1

■污（廢）水生物處理中好氧微生物群體（活性污泥）要求為B（）l）5：N：P=100：5：1

厭氧生物處理中的厭氧微生物群體要求B0D5：N：P=350?500：5：1

（3J物理化學(xué)條件適宜：pH、滲透壓和水活度、氧化復(fù)原電位

a）pH：微生物有最正確生長pH

細菌:pH7.0~8.0;放線菌:pH7.0~8.5;酵母菌:pH3.8?6.0;霉菌:pH4.0?6.0

微生物在生長過程中培養(yǎng)基pH值可能發(fā)生的變化：

在含糖基質(zhì)上生長，會產(chǎn)酸而使pH下降，

在分解蛋白質(zhì)和氨基酸時，會產(chǎn)NH3而使pH上升，

以（NH4）2SO4作N源，會過剩SO42-而使pH下降，

分解利用陽離子化合物如：NaNO3,會過剩Na+而使pH上升。

b）滲透壓：高濃度溶液向低濃度溶液滲透時，其溶質(zhì)分子所產(chǎn)生的壓力。

高滲溶液會導(dǎo)致微生物細胞發(fā)生質(zhì)壁別離;低滲溶液會導(dǎo)致微生物細胞吸水膨脹甚至破裂

c：'氧化復(fù)原電位Eh：氧化復(fù)原系統(tǒng)中的復(fù)原劑釋放電子或氧叱劑接受電子的趨勢。

■好氧微生物：＞+0.IVo一般+0.3~+0.4V

?厭氧微生物：+0.1以下

-兼性微生物：+0.1以上好氧呼吸；+0.I以下進行發(fā)酵

（4）原料來源的選擇

經(jīng)濟節(jié)約原那么：以粗代精、以廢代好、以簡代繁

?原料來源要廣泛

原料要易處理，處理本錢要低

原料處理后，廢物、廢液、廢氣要少

一微生物營養(yǎng)類型

1'依能源不同：

光能營養(yǎng)型（phototrophs）:光反響產(chǎn)能；化能營養(yǎng)型（chemotrophs）:物質(zhì)氧化產(chǎn)能

2、依碳源不同：

異養(yǎng)型（heterotrophs）:不能以C02為主要或唯一碳源

自養(yǎng)型（autotrophs）:能以C02為主要或唯一碳源

3、依生長因子的不同：

原養(yǎng)型（prololroph）或野生型（wiIdtype）；營養(yǎng)缺陷型（auxolroph）

（一）光能自養(yǎng)細菌

1.有氧有光綠色植物或藻類，放氧光合作用

C02+H20-[CH20]（糖）+02

2.無氧有光紫硫細菌和綠硫細菌

C02+H2S-[CH20]（糖）+2S

（二）光能異養(yǎng)細菌

有機物+C02-[CH20]n

■小分子有機物碳源

■紅螺菌（有氧無光時可化能異養(yǎng)生存）

不受氧氣限制，尤其適于高濃度有機廢水（食品行業(yè)）的高效處理

（三）化能自養(yǎng)細菌（有氧）

■自養(yǎng)一一碳源C03一

■化能一一以復(fù)原態(tài)物質(zhì)氧化產(chǎn)能

■S、H2S、H2、NH3、Fe

硫細菌（硫化細菌和硫磺細菌）、（亞）硝化細菌及鐵細菌、氫細菌。

亞硝化細菌進行有機物合成反響如下

能，脫氨、脫硫；條件容易控制

化能自養(yǎng)細菌的能量代謝特點：

①無機底物脫下的氫（電子）從相應(yīng)位置直接進入呼吸鏈氧化磷酸化產(chǎn)能。

②電子可從多處進入呼吸鏈，所以呼吸鏈有多種多樣。

③產(chǎn)能效率，即氧化磷酸化效率（P/0值）通常要比化能異養(yǎng)細菌的低。

④生長緩慢，產(chǎn)細胞率低。有以下特點：無機底物上脫下的氫（電子）直接進入呼吸鏈。

（四）化能異養(yǎng)型

■有機（異養(yǎng)）一一以有機物為碳源

■異養(yǎng)菌是有機污水處理的主角。

以有機物作為碳源和能源的的細菌。絕大多數(shù)的細菌都屬于化能異養(yǎng)菌。

微生物的營養(yǎng)類型

三、營養(yǎng)物質(zhì)的攝?。ㄗ詫W(xué)）

（一）影響營養(yǎng)物質(zhì)透過細胞膜的因素

1.細胞壁與細胞膜結(jié)構(gòu)

2.營養(yǎng)物質(zhì)本身的性質(zhì)

3.微生物生活環(huán)境

（二）營養(yǎng)物質(zhì)的運輸機制

1.單純擴散（simplediffusion）

A依靠胞內(nèi)外溶液濃度差，順濃度梯度運輸；

》不消耗代謝能，無特異性；

A運輸氧、二氧化碳、甘油、乙醉、某些氨基酸等小分子；

》親脂性分子從高濃度到低濃度的獷散來運輸，利用細胞膜的通透性，細胞膜是一道屏障。

2.促進擴散（facilitateddiffu.sion）

＞利用膜內(nèi)、膜外被運輸物質(zhì)和載體蛋白的親和力的不同。

＞特點：需要特異性的載體蛋白順濃度梯度運輸；不消耗能量;運輸硫酸根、磷酸根、糖（真核）

教體蛋白（carrierprotein）,即透性酶（大多為誘導(dǎo)酶），有底物特異性，每種載體蛋白運輸相應(yīng)的物

質(zhì)。載體蛋白可加快運輸速度，但不能逆濃度運輸。

3.主動運輸（activetreinsport）

特點：

》是微生物吸收營養(yǎng)的主要方式

A可逆濃度梯度運輸，耗能

A需載體蛋白，有特異性

A運輸有機離子、無機離子、氨基酸、乳糖等糖類

＞需要特異性載體蛋白需要能量來改變載體蛋白的構(gòu)象

下親和力改變一蛋白構(gòu)象改變一耗能

單純擴散、促進擴散、主動運輸：被運輸?shù)娜苜|(zhì)分子不發(fā)生改變。

4.基團轉(zhuǎn)位（Grouptranslocation）

一種主動運輸方式，有一個更雜的運輸系統(tǒng)來完成物質(zhì)的運輸，而物質(zhì)在運輸過程中發(fā)生化學(xué)變化。集

團轉(zhuǎn)位主要存在于厭氧型和兼性厭氧型細菌中。

特點：

?屬主動運輸類型

溶質(zhì)分子發(fā)生化學(xué)修飾一定向磷酸化

需復(fù)雜的運輸酶系參與

?運輸葡萄糖、果糖、甘露糖、噂吟、核昔、脂肪酸等

第二節(jié)微生物的代謝

代謝（metabolism）：細胞內(nèi)發(fā)生的各種化學(xué)反響的總稱。分為分解代謝和合成代謝

一、酶（生物化學(xué)有關(guān)章節(jié)，本教材P78）

二、微生物的能量生成與轉(zhuǎn)換（生物化學(xué)有關(guān)章節(jié)，本教材P79））

三、微生物呼吸作用類型

（一）有氧呼吸

1.化能異養(yǎng)菌以有機碳化合無為底物進行氯化分解

1）EMP途徑（糖酹解途徑、三磷酸己糖途徑）

葡萄糖10步反響丙酮酸

有氧：EMP途徑與TCA途徑連接；

無氧：復(fù)原一些代謝產(chǎn)物，（專性厭氧微生物）產(chǎn)能的唯一途徑。

產(chǎn)能（底物磷酸化產(chǎn)能：

（1）1,3—P—甘油醛-＞3—P一甘油酸+ATP；

（2）PEPf丙酮酸+ATP

EMP途徑ppt34

（2）TCA循環(huán)檸檬酸循環(huán)或Krebs循環(huán)

TCA循環(huán)的生理意義：

a）為細胞提供能量。

b）三粉酸循環(huán)是微生物細胞內(nèi)各種能源物質(zhì)徹底氧化的共同代謝途徑。

c）三陵酸循環(huán)是物質(zhì)轉(zhuǎn)化的樞紐。

（二）無氧呼吸（厭氧呼吸）

特點：a常規(guī)途徑氫，經(jīng)局部呼吸鏈傳遞；

b氫受體：氧化態(tài)無機物（個別：延胡索酸）

c產(chǎn)能效率低。

1、硝酸鹽呼吸

同化性硝酸鹽作用：

N03-->NII3-NtR-NH2

異化性硝酸鹽作用：無氧條件下，利用N03-為最終氫受體

N03-->N02-?NO->->N20->N2

反硝化意義：

1）使土壤中的氮（硝酸鹽義）3-）復(fù)原成氮氣而消失，降低土壤的肥力；

2）反硝化作用在氮素循環(huán)中起重要作用。

2、硫酸鹽呼吸（硫酸鹽復(fù)原）厭氧時，S042-、S032-.S2032-等為末端電子受體的呼吸過程。

特點；a、嚴(yán)格厭氧；b、大多為古細菌；

c、極大多專性化能異養(yǎng)型，少數(shù)混合型：d、最終產(chǎn)物為H2S；

S042-->S032-tS02->S-?II2S

e、利用有機質(zhì)（有機酸、脂肪酸、醇類）作為氫供體或電子供體；

f、環(huán)境：富含S042-的厭氧環(huán)境（土壤、海水、污水等）

3、硫呼吸（硫復(fù)原）

以元素S作為唯一的末端電子受體。電子供體：乙酸、小肽、葡萄糖等

碳酸鹽呼吸（碳酸鹽復(fù)原）以02、HC03-為末端電子受體

a）產(chǎn)甲烷菌利用H2作電子供體（能源）、C02為受體，產(chǎn)物CH4；

b）產(chǎn)乙酸細菌以H2為電子供體，C02為電子受體進行行無氧呼吸，產(chǎn)物為乙酸。

4、其他類型無氧呼吸

以Fo3+、Un2+許多有機氧化物等作為末端電子受體的無氧呼吸。

延胡索酸T琥珀酸+1ATPo

被神、硒化合物污染的土壤中，厭氧條件下生長一些兔原硫細菌。

（三）發(fā)酵（fermentantion）

1、定義

廣義：利用微生物生產(chǎn)有用代謝一種生產(chǎn)方式。

狹義：厭氧條件下，以自身內(nèi)部某些中間代謝產(chǎn)物作為最終氫（電子）受體的產(chǎn)能過程

特點：1J通過底物水平磷酸化產(chǎn)ATP；

2）葡萄糖氧化不徹底，大局部能量存在于發(fā)酵產(chǎn)物中；

3）產(chǎn)能率低；

4）產(chǎn)多種發(fā)酵產(chǎn)物。

四、微生物同化作用

1、光合細菌類群

1）產(chǎn)氧光合細菌

2）不產(chǎn)氧光合細菌

a、紫色細菌只含菌綠素a或b。

紫硫細菌〔著色菌科舊稱紅硫菌科）。含紫色類胡蘿卜素，菌體較大。S沉積胞內(nèi)。

氫供體：H2S、H2或有機物。H2SfS-S042-；

少數(shù)暗環(huán)境以S2032-作為電子供體。

紫色非硫細菌（紅螺菌科）：

曾認為不能利用硫化物作為電子供體；大多數(shù)亦能利用硫化物，但濃度不能高。

紫色細菌循環(huán)光合磷酸化過程

光驅(qū)使下，電子自菌綠素上逐出后，經(jīng)過類似呼吸鏈的循環(huán)，又回到菌綠素產(chǎn)ATP和復(fù)原力分別進行.

b、綠色細菌（綠硫細菌）含較多的菌綠素c、d或e,少量a。

電子供體：硫化物或元素硫，S沉積胞外（類似紫色非硫細菌）；暗環(huán)境中不進行呼吸代謝，還可同化

乙酸、丙酸、乳酸等簡單有機物。

外源電子供體一一H2S等無機物氧化放出電子,最終傳至失電子的光合色素時與ADP磷酸化偶聯(lián)產(chǎn)生

ATPo

特點：只有一個光合系統(tǒng)，光合作用釋放的電子僅用于NAD+復(fù)原NADIL但電子傳遞不形成環(huán)式回路。

第三節(jié)微生物的生長繁殖

一細菌的生長及其特性

生長一一細菌群體數(shù)量的增長，不是個體體枳的增長。

二、細菌生長（數(shù)量）測定方法

（1）直接計數(shù)法借助顯微鏡觀察測定

優(yōu)點：快速；缺點：不能區(qū)分細菌的死活

1.涂片染色法

a）視野菌液（ml）=（0.01ml/1cm2）*視野面積（cm2）

b）計數(shù)器（血球計數(shù)板）測定法

c）比濁計數(shù)法

濁一一細菌懸浮液的濁度

細菌不完全透光，一定范圍內(nèi)菌溶液的混濁度與菌數(shù)量成正比

（1）制標(biāo)準(zhǔn)曲線（0D~No）

12）測菌液濁度，查圖表得出細菌數(shù)量

2.活菌記數(shù)法

1）稀釋平板計數(shù)法一固體培養(yǎng)法

第一步：菌樣稀釋；

第二步：接種平板

各取1ml,均勻涂布于冷固體培養(yǎng)基平板上或與溫?zé)嵋簯B(tài)固體培養(yǎng)基混合冷卻

第三步：培養(yǎng)每一個細菌會生成一個菌落

一般計數(shù)平板的細菌生長菌落數(shù)以30、30（）個為宜。

第四步：計數(shù)

細菌數(shù)量=數(shù)出的菌落數(shù)/稀釋度

平板計數(shù)法是采用最廣的?種活菌計數(shù)法如國標(biāo)法水中細菌總數(shù)的測定。

注意：作空白及取平行樣（2?3組〕均值減小誤差

2）稀釋液體計數(shù)法

特點：液體培養(yǎng)、統(tǒng)計學(xué)查表計數(shù)。又稱MPN法（或最可能數(shù)法）

一個混雜的微生物群落中雖不占優(yōu)勢，但卻具有特殊生理功能的類群。

特點是利用待測微生物的特殊生理功能的選擇性，并通過該生理功能的表現(xiàn)來判斷該類群微生物的存在

和豐度

薄膜計數(shù)法

三、分批培養(yǎng)（根據(jù)投食方式）分間歇式培養(yǎng)（分批培養(yǎng)）、連續(xù)式培養(yǎng)兩種情況

只有開始時的一次性投料和接種細菌（其余時間細菌根據(jù)環(huán)境變化自行生滅）

應(yīng)用：生理特性研究、生物發(fā)酵和生物治污

生長情況用活細菌生長曲線來描述

（1）活細菌重量變化曲線曲線：群體重量W（mg/1）一—時間t

2.細菌數(shù)量生長曲線

細菌的數(shù)量很大，都是10的n次方，取對數(shù)作圖時方便，0~10代表1-1010

（1）緩慢期

特征：代謝活潑，個體體積、活量增高

不立即進行細胞分裂、增殖，數(shù)量不變共至減少

適應(yīng)環(huán)境（合成相應(yīng)的酶），營養(yǎng)儲藏（用于復(fù)制合成）

在實際工作中如接種菌種以啟動新的水處理設(shè)施，投加新鮮污泥時，接種的細菌不習(xí)慣于新環(huán)境，會出

現(xiàn)或長或短的緩慢期，緩慢期的出現(xiàn)會增加操作時間,降低工作效率

采用處于高效菌群對數(shù)期的菌種、增大接種量、盡量保持接種前后所處的培養(yǎng)介質(zhì)和條件i致等方法來

縮短或消除緩慢期

（2）對數(shù)期

平均代時（繁殖一代的時間）最短;繁殖速度最快；

種類遺傳個體健康情況（營養(yǎng)、環(huán)境條件）

如大腸桿菌在20c時其代時是35℃條件下的2倍；

傷寒桿菌在含0.125%的蛋向陳培養(yǎng)基中的代時為800min,而在含1.0%時僅為40min。

對數(shù)期細菌代時G計算

n—繁殖代數(shù)

X0一……X0?24一……X（X0?2n）（n=l,2、3…）

X/X0=2n

（3）穩(wěn)定期出生率=死亡率

死亡原因一營養(yǎng)短缺、代謝毒物增多；（相當(dāng)于重量變化曲線中的增長率下降階段）

（4）死亡期死亡率》出生率（相當(dāng)于重量法的內(nèi)源呼吸階段）

補營養(yǎng)、環(huán)保（去除環(huán)境毒物）

四、連續(xù)培養(yǎng)

一方面連續(xù)進料，另一方面又連續(xù)出料。

原理：進料=補足營養(yǎng)（“污染物”）

出料;稀釋菌濃度、毒物濃度

它又分為兩種：恒濁連續(xù)培養(yǎng)、恒化連續(xù)培養(yǎng)。

（1）恒濁連續(xù)培養(yǎng)很少應(yīng)用

恒濁一一培養(yǎng)基濁度恒定（實質(zhì)是細菌數(shù)量恒定）

（2）恒化連續(xù)培養(yǎng)

應(yīng)用：環(huán)境工程、生物工程、實驗室研究（細菌生理特性研究、細菌的快速篩選等）。

目前，污水連續(xù)生物處理法均類似于恒化連續(xù)培養(yǎng);（流速不完全恒定）

4.污（廢）水連續(xù)處理中的細菌生長狀態(tài)

不同的生物反響器，乃至同一反響器內(nèi)不同位置處細菌的生長狀態(tài)可能不同！

第四節(jié)環(huán)境因素對微生物生長的影響

一、氧化復(fù)原電位（ORP）

——某物質(zhì)與氫電極構(gòu)成原電池時的電壓上下，反映該物質(zhì)氧化性強弱

應(yīng)用

?好氧活性污泥法

?控制在+200?+600mV是正常的

?改變曝氣力度

?厭氧污泥或污水處理系統(tǒng)應(yīng)控制在一1制~200nN

?過高，將不利于厭氧細菌的生長，應(yīng)改進工藝降低水中溶解氧最。

二、溫度的影響

1.高溫的影響

一般來說無芽泡的細菌在水中加熱到100C迅速死亡。

高溫殺菌的機理：1）蛋白質(zhì)、核酸變性；2）細胞膜溶解.細胞膜中的脂類在高溫作用下溶解

2、影響高溫殺菌的因素：細菌的種類、含水晟、芽抱有無、以及濕熱或干熱

1）細菌種類

種類致死溫度℃

水生細菌25~30

腸道細菌45~50

溫泉細菌80100以上

2）含水量

細菌細胞含水量高的更容易被殺死。

分子層次現(xiàn)象一一蛋白質(zhì)的凝固溫度與含水量有關(guān)。

濕熱與干熱滅菌

細菌根本上是生活在水中的生物。（在不受熱和其它外界因素干擾下）枯燥細胞將處于長期休眠狀態(tài)

用枯燥法防止食物腐?。毦躺┤绶奖忝?、干果、肉干、葡萄干等。

用枯燥法來保存細菌，如將細菌放置在枯燥的沙土中可以長期保存。

一旦提供潮氣那么會很快復(fù)活。

高滲透壓溶液中，濃溶液；質(zhì)壁別離

?一防腐（細菌滋生）

如用5?30%的鹽水腌咸菜、咸魚，用60?80%的糖溶液做蜜餞等。

-一海洋對各種病原菌（淡水菌）的殺滅

-一高含鹽廢水（如油田采出水）難于生物處理的原因

低滲透壓溶液，外界大量水流入細菌細胞內(nèi)，細胞膨脹，甚至破裂。

綜合以上幾點，在微生物實驗室中稀釋菌液，應(yīng)該用生理鹽水（0.85%）（除非稀釋后馬上就用的可以用

無菌的蒸偏水。）

3）芽胞

炭疽熱桿菌蠟狀芽泡桿菌枯草芽泡桿菌嗜熱脂肪芽抱桿菌

蒸汽滅菌溫度°C105100100120

滅菌時間min5~1066~712

3.適宜溫度

酶的活性

根據(jù)細菌適宜溫度的不同，可將細菌分為四大類，嗜冷菌、嗜中溫菌、嗜熱菌及嗜超熱菌

四、氫離子濃度

大多數(shù)細菌最適環(huán)境pH為6?8,可生存的pH范圍在4?10之間。

研究說明細胞內(nèi)部由于細胞膜的屏蔽作用、磷酸鹽緩沖及細菌能動的調(diào)節(jié)，pH一般都保持中性，環(huán)境的

pH難以影響細胞內(nèi)的pH變化。

1.影響細胞膜蛋白及胞外水解酶的活性

2.影響營養(yǎng)物的解離與吸收

王、輻射

1.陽光:通常細菌在陰暗環(huán)境中能夠更好的生長

?紫外線（波長0.1?400nm）

-一般細菌在紫外線下照射5min即能被殺死，芽胞那么需lOmino紫外線波