水處理生物學(xué)第一章細(xì)菌的形態(tài)和結(jié)構(gòu)

1、第一章第一章 細(xì)菌的形態(tài)和結(jié)構(gòu)細(xì)菌的形態(tài)和結(jié)構(gòu)第一節(jié)細(xì)菌的外形和大小w細(xì)菌是微小的、單細(xì)胞的單細(xì)胞的、沒有真正細(xì)胞核的原核生物。w細(xì)菌只有幾個(gè)微米微米大小。w只有通過放大千倍千倍以上的顯微鏡才可以觀察。w細(xì)菌本身無色半透明，只有通過染色染色才可以看清楚。細(xì)菌的外形與大小細(xì)菌的外形與大小圖圖1-1 常見的三種細(xì)菌典型形態(tài)常見的三種細(xì)菌典型形態(tài)A.球菌球菌 B.桿菌桿菌 C.弧菌弧菌球菌球菌w球菌就是球形的細(xì)球菌就是球形的細(xì)菌菌，它是這類細(xì)菌的總它是這類細(xì)菌的總稱，細(xì)胞呈球形或橢圓稱，細(xì)胞呈球形或橢圓形形。wl 單球菌單球菌w2 雙球菌雙球菌w3鏈球菌鏈球菌w4 四聯(lián)球菌四聯(lián)球菌w5八疊球菌八疊球

2、菌w6 葡萄球菌葡萄球菌圖圖1-2產(chǎn)甲烷球菌產(chǎn)甲烷球菌斯氏甲烷球菌斯氏甲烷球菌產(chǎn)甲烷八疊球菌產(chǎn)甲烷八疊球菌桿菌桿菌w細(xì)胞呈，菌體直或稍彎，粗短或細(xì)長。末端鈍圓、尖、膨大或平裁狀。細(xì)長的桿菌又稱為？絲狀菌可引起活性污泥膨脹可引起活性污泥膨脹第第四章、第六章四章、第六章產(chǎn)甲烷桿菌：產(chǎn)甲烷桿菌：瘤胃甲烷短桿瘤胃甲烷短桿菌菌產(chǎn)甲烷絲菌產(chǎn)甲烷絲菌弧菌弧菌 弧菌細(xì)胞呈，其中若菌體多于一個(gè)彎曲，。直徑在，長度不等。 w 細(xì)菌細(xì)胞由外向里依次有、菌菌（、，。第二節(jié) 細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)細(xì)菌細(xì)菌細(xì)胞細(xì)胞的結(jié)的結(jié)構(gòu)構(gòu)基基本本結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)細(xì)胞壁細(xì)胞壁原生質(zhì)體原生質(zhì)體細(xì)胞膜細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì)核質(zhì)核質(zhì)內(nèi)含物內(nèi)含物特

3、特殊殊結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)莢膜莢膜芽孢芽孢鞭毛鞭毛下一節(jié)下一節(jié)細(xì)胞壁細(xì)胞壁w細(xì)胞壁是包圍在細(xì)菌細(xì)胞最外面的一層富有彈性的細(xì)胞壁是包圍在細(xì)菌細(xì)胞最外面的一層富有彈性的結(jié)構(gòu)，是細(xì)胞中很重要的結(jié)構(gòu)單元，也是細(xì)菌分類結(jié)構(gòu)，是細(xì)胞中很重要的結(jié)構(gòu)單元，也是細(xì)菌分類的重要的依據(jù)之一。的重要的依據(jù)之一。w提問：提問：哪些功能？哪些功能？w傷寒傷寒桿菌桿菌細(xì)胞細(xì)胞壁中壁中含毒含毒素素w 兩種最常見的細(xì)兩種最常見的細(xì)菌細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)菌細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)時(shí)差異顯著18841884年年丹麥醫(yī)師丹麥醫(yī)師GramGram所發(fā)明所發(fā)明 w 較厚較厚20-80nmw 較薄較薄8-10nmw1.涂片固定涂片固定w2.單單染染染色染色 1min 3.媒

4、染媒染-溶液浸濕溶液浸濕30S4. 脫色脫色進(jìn)行顏色洗脫進(jìn)行顏色洗脫5.復(fù)復(fù)染染第第二次二次染色染色w呈現(xiàn)第二次染色的效果呈現(xiàn)第二次染色的效果；稱細(xì)菌呈現(xiàn)第一次染色的細(xì)菌呈現(xiàn)第一次染色的效果效果，； 細(xì)菌分類依據(jù)細(xì)菌分類依據(jù)請對照兩種細(xì)菌細(xì)胞壁的不同結(jié)構(gòu)，請對照兩種細(xì)菌細(xì)胞壁的不同結(jié)構(gòu)，說明為什么染色時(shí)會呈現(xiàn)不同的顏色說明為什么染色時(shí)會呈現(xiàn)不同的顏色？2. 原生質(zhì)體-細(xì)胞（質(zhì)）膜w細(xì)胞質(zhì)膜是緊靠著細(xì)胞壁的內(nèi)側(cè)而包圍著細(xì)胞質(zhì)的一層柔軟而富有彈性的薄膜（厚約78nm）w細(xì)胞膜占細(xì)菌干重的10%，含有6070%的蛋白質(zhì)，3040%脂類，2%的多糖w細(xì)胞膜是半滲透膜細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)磷脂蛋白質(zhì)極性基脂肪酸鏈

5、細(xì)胞膜的生理功能w控制細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)（營養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物）的運(yùn)送和交換w維持細(xì)胞內(nèi)正常滲透壓w合成細(xì)胞壁組分和莢膜的場所w進(jìn)行氧化磷酸化或光合磷酸化的產(chǎn)能基地w許多代謝酶和運(yùn)輸酶以及電子呼吸鏈組分的所在地w鞭毛的著生和生長點(diǎn)3原生質(zhì)體-細(xì)胞質(zhì)w細(xì)胞質(zhì)是無色透明而粘稠的膠體，主要成分是水、蛋白質(zhì)、核酸、脂類、多糖、無機(jī)鹽。w由于富含RNA（核糖核酸），與堿性染料結(jié)合力強(qiáng)。w可以根據(jù)染色特點(diǎn)，用來判斷細(xì)菌的生長階段： 幼齡菌細(xì)胞質(zhì)稠密、均質(zhì)、易著色 成熟細(xì)胞質(zhì)有各種貯藏顆粒，有的有氣泡 老齡菌缺乏營養(yǎng)，著色不均勻4核質(zhì)體核質(zhì)體w原核生物所特有的原原核生物所特有的原始細(xì)胞核。始細(xì)胞核。，為細(xì)菌為細(xì)菌遺

6、傳物質(zhì)，卷曲折疊于核遺傳物質(zhì)，卷曲折疊于核區(qū)區(qū)。這是原核生物與真核生物一個(gè)主要的區(qū)別之處核質(zhì)體真核生物細(xì)胞真核生物細(xì)胞細(xì)胞核細(xì)胞核核質(zhì)體核質(zhì)體5內(nèi)含物w內(nèi)含物質(zhì)細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)內(nèi)形狀較大的顆粒狀構(gòu)造，是細(xì)菌新陳代謝的產(chǎn)物，或是貯備的營養(yǎng)物質(zhì)。w內(nèi)含物的種類和量隨細(xì)菌種類和培養(yǎng)條件的不內(nèi)含物的種類和量隨細(xì)菌種類和培養(yǎng)條件的不同而不同。同而不同。w異染顆粒：化學(xué)組分是多聚偏磷酸鹽，是磷源和能源的貯藏物。 生物除磷中的不動桿菌在好氧條件下，利用有機(jī)物分解產(chǎn)生的大量能量，可“過度攝取過度攝取”周圍溶液中的磷酸鹽并轉(zhuǎn)化為多聚偏磷酸鹽，以異染顆粒的方式貯存于細(xì)胞內(nèi)。w聚-羥基丁酸鹽（PHB）：是一種碳源和能源貯

7、藏物，是有機(jī)物在厭氧代謝過程中形成的代謝產(chǎn)物。 不動桿菌在厭氧條件下可將細(xì)胞內(nèi)貯存的異染顆粒分解釋放出能量促進(jìn)細(xì)菌的生長和代謝，使大量有機(jī)物分解并轉(zhuǎn)化為PHB顆粒貯存于細(xì)胞內(nèi)。 PHB無毒、可塑、易降解無毒、可塑、易降解用于生產(chǎn)醫(yī)用塑料、生物降解塑料的良好原料。w肝糖和淀粉粒：碳源和能源的貯藏物。w硫粒：元素硫的貯藏物，許多硫磺細(xì)菌都能在細(xì)胞內(nèi)積累硫粒。 活性污泥中的貝氏硫細(xì)菌和發(fā)硫細(xì)菌。6莢膜莢膜w 是某些細(xì)菌在新陳代謝是某些細(xì)菌在新陳代謝過程中形成的，過程中形成的，。比較薄時(shí)稱為粘液層，比較厚時(shí)稱為莢膜。多出現(xiàn)在多出現(xiàn)在“中老年細(xì)菌中老年細(xì)菌”外圍外圍功能？功能？儲備糧儲備糧；w 、水生生

8、物的共性含水率在含水率在極難染色極難染色；單染單染后后墨汁背景墨汁背景襯襯托法觀察托法觀察莢膜的功能w保護(hù)細(xì)菌免受干燥的影響，保護(hù)致病菌免受宿主吞噬細(xì)胞的吞噬w有助于細(xì)菌的侵染力w細(xì)胞外的貯藏物質(zhì)，缺乏營養(yǎng)時(shí)，可作為C、N源利用w有生物吸附作用，廢水處理中，將有機(jī)物、無機(jī)固體吸附于細(xì)胞表面，即稱為菌膠團(tuán)菌膠團(tuán)。 形成菌膠團(tuán)的典型細(xì)菌為形成菌膠團(tuán)的典型細(xì)菌為。菌膠團(tuán)吸附物（物質(zhì)、其他微生物）活性污泥菌膠團(tuán)吸附物（物質(zhì)、其他微生物）活性污泥形成菌膠團(tuán)的形成菌膠團(tuán)的生物作用？生物作用？鞘w有的細(xì)菌，如硫磺細(xì)菌、鐵細(xì)菌、球衣細(xì)菌的絲狀體周圍的粘液層或莢膜會逐漸硬質(zhì)化，形成透明堅(jiān)韌的空殼，叫做鞘。w由內(nèi)

9、至外，依次為w w 一層或幾層 w 主要成分是角蛋白，非常致密，通透性差，能能夠阻止各類化學(xué)物質(zhì)包夠阻止各類化學(xué)物質(zhì)包括殺菌劑的進(jìn)入；括殺菌劑的進(jìn)入；由蛋白質(zhì)、脂類和糖組成類似于類似于“蠶結(jié)繭變蛹蠶結(jié)繭變蛹”蛹?xì)び細(xì) 很厚，主要成分為芽孢特有的肽聚糖，其中含有一種特殊的物質(zhì)二者形成了一種極為耐熱的凝膠狀物質(zhì)，在沸水中芽孢也可存活數(shù)小時(shí)。w 中含水量極低，細(xì)胞內(nèi)代謝極為緩慢，處于休眠狀態(tài)。芽孢的特點(diǎn)使芽孢對高溫、干燥、輻射、酸、使芽孢對高溫、干燥、輻射、酸、堿和有機(jī)溶劑等殺菌因子具有極強(qiáng)抵抗能力堿和有機(jī)溶劑等殺菌因子具有極強(qiáng)抵抗能力 厚而致密的壁，不易透水 含水率低40% 含特殊抗熱性物質(zhì)2，

10、6-吡啶二羧酸和抗熱性的酶，普通細(xì)菌在7080時(shí)煮10min就死亡，芽孢在120140時(shí)還能生存幾小時(shí)。w芽孢芽孢“復(fù)蘇復(fù)蘇”合適的環(huán)境中，恢復(fù)普通的合適的環(huán)境中，恢復(fù)普通的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，失去各類抵抗功能細(xì)胞結(jié)構(gòu)，失去各類抵抗功能w（孢子：繁殖體孢子：繁殖體（種子）（種子） 1多多）能否形成芽孢，芽孢的形狀、大小及其在細(xì)胞內(nèi)的位置（如圖），在分類鑒定上有一定意義。結(jié)構(gòu)致密，結(jié)構(gòu)致密，染料染料不能滲入，不著色不能滲入，不著色w能形成芽孢的細(xì)菌種類不多，（Bacillus）和（Cletridium），它們都是w很多都是強(qiáng)致病菌強(qiáng)致病菌，如如肉毒梭菌、破傷風(fēng)梭菌，肉毒梭菌、破傷風(fēng)梭菌，有些形成的芽孢膨大

11、，有些形成的芽孢膨大，寬度明顯超過菌體。寬度明顯超過菌體。 芽孢寬度超過菌體，使細(xì)胞呈梭狀炭疽芽孢桿菌w.生物恐怖主義者為什么生物恐怖主義者為什么會看中這種細(xì)菌呢？會看中這種細(xì)菌呢？首先因?yàn)樘烤沂且环N嚴(yán)重的疾病，分布又非常廣泛。. 還因還因?yàn)樗鼛缀跏且环N永不死亡的為它幾乎是一種永不死亡的細(xì)菌，細(xì)菌，-它們能夠形成芽孢它們能夠形成芽孢，因而很不容易死亡。在環(huán)境惡劣的時(shí)候，細(xì)菌內(nèi)部會有一小部分濃縮起來，在這一部分周圍形成幾層堅(jiān)硬的殼。里面的生命活動變得非常緩慢，而殼外面那部分就死亡消失了，這就是芽孢。環(huán)境條件一變好，殼里面的部分會像“發(fā)芽”一樣長出來。他有這樣幾個(gè)過程w 芽孢的形成對于產(chǎn)芽孢菌度過

12、困境有著極芽孢的形成對于產(chǎn)芽孢菌度過困境有著極為重要的意義，芽孢可在普通條件下保存為重要的意義，芽孢可在普通條件下保存幾年甚至幾十年都依然可以復(fù)活。幾年甚至幾十年都依然可以復(fù)活。w鞭毛是由細(xì)胞質(zhì)而來的，鞭毛是由細(xì)胞質(zhì)而來的，起源于細(xì)胞質(zhì)的最外層即起源于細(xì)胞質(zhì)的最外層即細(xì)胞膜，穿過細(xì)胞壁伸出細(xì)胞膜，穿過細(xì)胞壁伸出細(xì)菌體外。細(xì)菌體外。w往往長度超過菌體若干倍，往往長度超過菌體若干倍，但直徑很細(xì)直徑很細(xì)。w化學(xué)成分主要是化學(xué)成分主要是、（250根300根） ，如兔毛、狗毛、鴨毛等等，故稱為菌毛。雞毛撣子的作用雞毛撣子的作用w提問：功能？功能？w主主w或稱，每一個(gè)有性細(xì)菌有1根4根，。菌毛菌毛性菌毛性

13、菌毛（一）無性生殖（一）無性生殖w細(xì)菌的繁殖方式很多，大腸桿菌大腸桿菌w研究表明各類各類細(xì)菌普遍具有細(xì)菌普遍具有有性生殖能力有性生殖能力 雌雌雄雄細(xì)菌等原核生物細(xì)菌等原核生物固體狀態(tài)的培養(yǎng)細(xì)菌的基質(zhì)w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)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。研究中多使用人工制作的固體瓊脂培養(yǎng)基。w 向向“營養(yǎng)湯營養(yǎng)湯”中加入中加入瓊脂瓊脂(約約2)加熱到加熱到100，然后，然后再冷卻就制成了再冷卻就制成了人工固體培養(yǎng)基人工固體培養(yǎng)基。 常用的固體培養(yǎng)基容器稱為常用的固體培養(yǎng)基容器稱為培養(yǎng)皿培養(yǎng)皿。w細(xì)菌在培養(yǎng)基上生長，會形成各種顏色和外觀的菌落。單菌落（純菌落）單菌落（純菌落）試驗(yàn)過程w當(dāng)固定培養(yǎng)基成分及培養(yǎng)條件相同時(shí)，不同種類微生當(dāng)固定培養(yǎng)基成分及培養(yǎng)條件相同時(shí)，不同種類微生物形成的菌落特征是固定的，物形成的菌落特征是固定的，可作為微生物鑒定的重可作為微生物鑒定的重要依據(jù)。要依據(jù)。沒有鞭毛