環(huán)境微生物學(xué)第二章原核生物

第一節(jié)細(xì)菌第二節(jié)放線菌第三節(jié)絲狀細(xì)菌第四節(jié)光合細(xì)菌第五節(jié)藍(lán)細(xì)菌第六節(jié)立克次氏體、支原體和衣原體第二章原核生物1當(dāng)前第1頁\共有141頁\編于星期五\10點一、細(xì)菌的形態(tài)和大小二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)三、細(xì)菌的繁殖四、細(xì)菌的群體特征第一節(jié)細(xì)菌2當(dāng)前第2頁\共有141頁\編于星期五\10點什么是細(xì)菌？細(xì)菌是一類單細(xì)胞、個體微小、結(jié)構(gòu)簡單、沒有真正細(xì)胞核的原核生物。水生性較強(qiáng)主要以二等分裂方式繁殖細(xì)胞細(xì)而短結(jié)構(gòu)簡單、細(xì)胞壁堅韌第一節(jié)細(xì)菌細(xì)菌的一般特征3當(dāng)前第3頁\共有141頁\編于星期五\10點我們的周圍到處都有大量的細(xì)菌，特別是在溫暖、潮濕和富含有機(jī)物的地方，都會含有大量的細(xì)菌。用手去撫摸水池子底部、養(yǎng)魚水箱內(nèi)部、河底石頭表面時有粘、滑的感覺。細(xì)菌在工、農(nóng)、醫(yī)、環(huán)境保護(hù)等生產(chǎn)實踐中起著重要的作用。污染物的分解什么時候能感受到細(xì)菌的存在？第一節(jié)細(xì)菌4當(dāng)前第4頁\共有141頁\編于星期五\10點微生物的形態(tài)特征是鑒別菌種的依據(jù)之一。了解微生物的形態(tài)構(gòu)造是學(xué)習(xí)微生物的第一步，掌握這些知識，對了解微生物的其他生物學(xué)特性、提高菌種的定向篩選效率、鑒別菌種、及時檢出雜菌等，都有非常重要的作用。一、細(xì)菌的形態(tài)和大小5當(dāng)前第5頁\共有141頁\編于星期五\10點形態(tài)桿菌（bacillus）長1~5μm，寬0.5~1μm螺旋菌（spirillum)長：5~15μm，寬：0.5~5μm球菌（coccus）0.5~2μm（一）形態(tài)與大小在自然界中桿菌最常見，球菌次之，螺旋狀最少一、細(xì)菌的形態(tài)和大小6當(dāng)前第6頁\共有141頁\編于星期五\10點球菌（coccus）0.5~2μm單球菌鏈球菌(streptococcus)八疊球菌(sarcina)雙球菌四聯(lián)球菌積聚成葡萄狀的——葡萄球菌(staphylococcus)eg.產(chǎn)甲烷八疊球菌肺炎球菌、腦膜炎球菌一、細(xì)菌的形態(tài)和大小7當(dāng)前第7頁\共有141頁\編于星期五\10點2005年7月，在四川某些縣市，突然出現(xiàn)不明原因的疾病，一些平日里養(yǎng)豬、賣豬、加工豬的農(nóng)民，突然出現(xiàn)發(fā)高燒、周身酸痛、休克等病狀，有的人甚至因此死亡，一度引起人們的恐慌。2005年7月四川省出現(xiàn)豬鏈球菌病隨后，衛(wèi)生部將這一不明原因的疾病正式診斷為豬鏈球菌感染。這次豬鏈球菌病疫情累計報告人感染豬鏈球菌病例204例，其中死亡38例8當(dāng)前第8頁\共有141頁\編于星期五\10點產(chǎn)甲烷八疊球菌(顆粒污泥內(nèi)部)(左劍惡博士提供)9當(dāng)前第9頁\共有141頁\編于星期五\10點桿菌（bacillus）長1~5μm，寬0.5~1μm大腸桿菌、傷寒桿菌、假單胞菌平均長2μm,寬度：0.5μm一、細(xì)菌的形態(tài)和大小10當(dāng)前第10頁\共有141頁\編于星期五\10點枯草桿菌大腸桿菌（基因工程菌）一、細(xì)菌的形態(tài)和大小11當(dāng)前第11頁\共有141頁\編于星期五\10點螺旋菌（spirillum)長：5~15μm，寬：0.5~5μm弧菌(vibrio)（只有一個彎曲的螺旋狀細(xì)菌）一、細(xì)菌的形態(tài)和大小12當(dāng)前第12頁\共有141頁\編于星期五\10點細(xì)菌的大小與其所處的環(huán)境有關(guān)。廢水生物處理：e.g.活性污泥中的細(xì)菌要比河水、湖泊中的大。測SS時：活性污泥用0.45μm過濾膜；河水等用0.2μm過濾膜。

納米細(xì)菌（Nanobactedria）和超級細(xì)菌細(xì)菌的重量氨氧化菌（Nifrosomonassp.)2.4×10－13g/cell-dry亞硝酸鹽氧化菌（Nitrobacteragilis)1.0×10－13g/cell-dry亞硝酸菌(1014~1010個細(xì)菌才達(dá)到1mg)應(yīng)注意的幾個問題：一、細(xì)菌的形態(tài)和大小13當(dāng)前第13頁\共有141頁\編于星期五\10點Biomass：20×10－11mg-COD/cell1.4×10－13g/cell廢水中（下水）0.02~1.9×10－12g/cell1.03~1.2g/cm3——比重河水中細(xì)胞密度：1.07~1.19(平均1.09)蛋白質(zhì)：1.5糖：1.4~1.6核酸：2無機(jī)鹽：2.5脂類：<1一、細(xì)菌的形態(tài)和大小14當(dāng)前第14頁\共有141頁\編于星期五\10點形態(tài)特征是鑒別菌種的主要依據(jù)之一。形態(tài)的觀察：染色的分類：染色法簡單染色法（單染色法，僅供觀察用）鑒別染色法（革蘭氏染色法）丹麥醫(yī)生C.Gram于1884年創(chuàng)立。（二）形態(tài)觀察與染色因細(xì)菌的細(xì)胞極其微小、又十分透明，所以進(jìn)行形態(tài)觀察時，一般要進(jìn)行染色。一、細(xì)菌的形態(tài)和大小15當(dāng)前第15頁\共有141頁\編于星期五\10點革蘭氏染色（GramStain）的步驟：結(jié)晶紫初染（染上紫色）碘染媒染碘分子與結(jié)晶紫形成染色較牢固的復(fù)合物脫色處理95％乙醇脫色（不脫色）復(fù)染沙黃復(fù)染觀察紫陽性紅陰性媒染紫紫AB初染紫紫復(fù)染紫紅G+G-脫色紫無色一、細(xì)菌的形態(tài)和大小16當(dāng)前第16頁\共有141頁\編于星期五\10點注意：脫色過度、陽性菌會被誤染為陰性；脫色不夠、陰性菌會被誤認(rèn)為陽性；若不經(jīng)過復(fù)染，要觀察出來很艱難。革蘭氏染色的結(jié)果一、細(xì)菌的形態(tài)和大小17當(dāng)前第17頁\共有141頁\編于星期五\10點通過染色可把幾乎所有的細(xì)菌分成G＋、G－兩個大類，是分類鑒定菌種時的重要指標(biāo)。兩類細(xì)菌在細(xì)胞結(jié)構(gòu)、成分、形態(tài)、生理、生化、生態(tài)、降解有機(jī)物、藥物敏感性上等都存在有差異。革蘭氏染色有著重要的理論和實踐意義一、細(xì)菌的形態(tài)和大小18當(dāng)前第18頁\共有141頁\編于星期五\10點（一）細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)（二）細(xì)胞的特殊結(jié)構(gòu)（三）細(xì)菌細(xì)胞的物理化學(xué)性質(zhì)二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)19當(dāng)前第19頁\共有141頁\編于星期五\10點二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)20當(dāng)前第20頁\共有141頁\編于星期五\10點細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、（間體）、細(xì)胞質(zhì)、核質(zhì)體、內(nèi)含物細(xì)菌細(xì)胞一般結(jié)構(gòu)（基本結(jié)構(gòu)）

原生質(zhì)體(protoplast)特殊結(jié)構(gòu)莢膜（粘液層）、芽孢、鞭毛、菌毛二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)21當(dāng)前第21頁\共有141頁\編于星期五\10點（一）基本結(jié)構(gòu)（1）定義：位于細(xì)胞最外的一層富有彈性的結(jié)構(gòu)（2）功能：固定細(xì)胞外形協(xié)助鞭毛運動（鞭毛的支點）保護(hù)細(xì)胞不受外力的損傷（滲透壓）阻攔有害物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞（阻礙大分子進(jìn)入）細(xì)菌的抗原性、致病性G+耐15-25atmG－耐5-10atm1.細(xì)胞壁（cellwall）二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)22當(dāng)前第22頁\共有141頁\編于星期五\10點（3）結(jié)構(gòu)與主要成分：二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)23當(dāng)前第23頁\共有141頁\編于星期五\10點24當(dāng)前第24頁\共有141頁\編于星期五\10點二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)25當(dāng)前第25頁\共有141頁\編于星期五\10點二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)26當(dāng)前第26頁\共有141頁\編于星期五\10點二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)27當(dāng)前第27頁\共有141頁\編于星期五\10點肽聚糖（又稱粘肽/mucopeptide，胞壁質(zhì)/murein）的基本結(jié)構(gòu)基本組成（三部分）雙糖單位尾肽肽橋M—O—G)n(尾肽MG()nG：N-乙酰葡萄糖胺M：N-乙酰胞壁酸聯(lián)結(jié)肽聚糖與肽聚糖的橋梁，形成網(wǎng)格分子<其連接方式因細(xì)菌而異>糖苷鍵結(jié)合1.L-丙氨酸2.D-谷氨酸3.L-賴氨酸4.D-丙氨酸二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)28當(dāng)前第28頁\共有141頁\編于星期五\10點肽聚糖的網(wǎng)格交聯(lián)度（G＋）二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)29當(dāng)前第29頁\共有141頁\編于星期五\10點磷壁酸的分子結(jié)構(gòu)二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)30當(dāng)前第30頁\共有141頁\編于星期五\10點G+G-壁厚厚(20-80nm)薄(10nm左右);內(nèi)層(2-3nm),外層8nm層次單層多層(內(nèi)層為肽聚糖)肽聚糖結(jié)構(gòu)多層（網(wǎng)格緊密堅固）單層（30％亞單位交聯(lián)，網(wǎng)格較輕松）與細(xì)胞膜的關(guān)系不緊密緊密G+：肽聚糖占細(xì)胞壁干重的30％～95％；含有多糖和磷壁酸；不含脂蛋白；脂多糖只占1～4％，蛋白質(zhì)少或無。G-：肽聚糖占5-20%；不含多糖和磷壁酸；含有脂蛋白；脂多糖占11~12%，蛋白質(zhì)含量高。的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)的比較(小結(jié))二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)31當(dāng)前第31頁\共有141頁\編于星期五\10點項目G＋菌G－菌對機(jī)械力的抗性強(qiáng)弱細(xì)胞壁抗溶菌酶弱（敏感）強(qiáng)（不敏感）*對青霉素、磺胺敏感不敏感*對鏈霉素、氯霉素、四環(huán)素不敏感敏感堿性染料的抑菌作用強(qiáng)弱*對陰離子去污劑敏感不敏感*對疊氮化鈉敏感不敏感對干燥抗性強(qiáng)抗性弱產(chǎn)芽孢有的產(chǎn)不產(chǎn)G＋和G－生理功能特性的比較沈萍，微生物學(xué)，p44*細(xì)胞壁最外層的脂多糖阻礙溶菌酶、抗生素、染料、去污劑等較大分子的進(jìn)入二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)32當(dāng)前第32頁\共有141頁\編于星期五\10點（5）

Gramstain的原理在細(xì)胞膜或原生質(zhì)體上染上不溶于水的結(jié)晶紫與碘的復(fù)合大分子。G＋：壁厚、肽聚糖含量高且分子交聯(lián)緊密，在用乙醇處理時，壁會因脫水而收縮，再加上它本身不含脂類、乙醇處理時很難在壁上溶出縫隙，結(jié)晶紫和碘的復(fù)合體仍保留在細(xì)胞內(nèi)。G－：結(jié)晶紫－碘復(fù)合物易被溶出，乙醇脫色后呈無色。再經(jīng)沙黃染色后呈新的顏色－紅色。二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)33當(dāng)前第33頁\共有141頁\編于星期五\10點2.細(xì)胞膜(cellmembrance)或細(xì)胞質(zhì)膜（Cytoplasmicmembrance），質(zhì)膜（plasmamembrance）（1）定義：緊貼在細(xì)胞壁內(nèi)側(cè)的、由磷脂和蛋白質(zhì)組成的、柔軟、富有彈性的半透性薄膜。（2）功能：控制細(xì)胞內(nèi)外的物質(zhì)（營養(yǎng)物質(zhì)和代謝物廢物）的運送、交換維持細(xì)胞正常滲透壓合成細(xì)胞壁各種成分和莢膜

氧化磷酸化或光合磷酸化的產(chǎn)能基地

許多酶及電子呼吸鏈組分的所在地鞭毛的著生和生長點二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)34當(dāng)前第34頁\共有141頁\編于星期五\10點（3）結(jié)構(gòu)：磷脂雙分子層組成膜的基本骨架極性頭：磷酸端—親水性、帶電性非極性尾：烴端磷脂分子層常呈液態(tài)，磷脂分子在膜中不斷運動(流動性)膜蛋白以不同形式分布于膜的兩側(cè)或在層中(海洋中的冰山)二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)35當(dāng)前第35頁\共有141頁\編于星期五\10點二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)36當(dāng)前第36頁\共有141頁\編于星期五\10點二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)37當(dāng)前第37頁\共有141頁\編于星期五\10點（4）組成：蛋白：70％（其中外周蛋白20－30％，固有蛋白70－80％）脂類：20～30％間體（mesosome）：定義：由細(xì)胞膜內(nèi)皺形成的一種管狀、層狀或囊狀結(jié)構(gòu)。位置：一般位于細(xì)胞分裂部位或其鄰近部位功能：促進(jìn)細(xì)胞間隔的形成，與遺傳物質(zhì)的復(fù)制及其相互分離有關(guān)二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)38當(dāng)前第38頁\共有141頁\編于星期五\10點3.細(xì)胞質(zhì)（Cytoplasm）（1）定義：細(xì)胞膜包圍著的除核質(zhì)體外的一切透明、膠狀或顆粒狀物質(zhì)（2）功能、作用：生命活動的主要場所。（新陳代謝）（3）組成：水、蛋白質(zhì)、核酸和脂類由于含有核糖核酸（RNA），所以是嗜堿性的，與堿性染料結(jié)合能力強(qiáng)幼令菌：細(xì)胞質(zhì)非常稠密、均勻、易染色成熟細(xì)胞：含有顆粒狀貯藏物質(zhì)，有時會有氣泡，不易染色二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)39當(dāng)前第39頁\共有141頁\編于星期五\10點4.核質(zhì)體（nuclearbody）或核體（nucleoid）（1）定義：無核膜結(jié)構(gòu)的原始細(xì)胞核，是一團(tuán)裸露的且高度折疊纏繞的DNA分子。（2）功能：決定生物遺傳的主要部分（3）結(jié)構(gòu)：大型環(huán)狀DNA分子長度：0.25~3mm核質(zhì)體數(shù)：1～4個/cell<少數(shù)細(xì)菌有20～25個>二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)40當(dāng)前第40頁\共有141頁\編于星期五\10點5.內(nèi)含物（intracellularmaterials）貯藏物（reservematerials）定義：貯備營養(yǎng)的物質(zhì)，它是細(xì)菌新陳代謝的產(chǎn)物。特點：內(nèi)含物的種類和量隨細(xì)菌的種類和培養(yǎng)條件有關(guān)；物質(zhì)過剩時細(xì)菌將它們轉(zhuǎn)化成貯藏物，當(dāng)營養(yǎng)缺乏時它們又被分解。二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)41當(dāng)前第41頁\共有141頁\編于星期五\10點生物除磷：細(xì)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”周圍溶液中的磷酸鹽，并以異染顆粒的方式貯存與細(xì)胞內(nèi)。（1）異染顆粒（metachromaticgranule）多聚偏磷酸（無機(jī)偏磷酸的聚合物）顆粒大小0.5～1μm功能：貯藏磷元素和能量，并可降低滲透壓。HOPHOOOHnn=2～106變化大用藍(lán)色染料（甲苯胺、甲烯藍(lán)）染色后不呈藍(lán)色而呈紫紅色，故稱異染顆粒。二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)42當(dāng)前第42頁\共有141頁\編于星期五\10點Poly-PnADPATP乙酰-CoAPHBNADH2NADPoly-Pn-1PiTCA乙醛酸循環(huán)磷攝取(好氧)(細(xì)胞外)聚－β－羥基丁酸二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)43當(dāng)前第43頁\共有141頁\編于星期五\10點應(yīng)用：可制作易降解且無毒的塑料。結(jié)構(gòu)：（2）聚－β－羥基丁酸（poly－β－pholroxybutyrate；PHB）碳源貯藏物，不溶于水功能：貯藏能量、碳源和降低細(xì)胞內(nèi)滲透壓。HHHHHOOOCCCnn>106CH3二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)44當(dāng)前第44頁\共有141頁\編于星期五\10點微生物體內(nèi)合成的聚合物二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)45當(dāng)前第45頁\共有141頁\編于星期五\10點同時生產(chǎn)PHB和多糖的低溫微生物(Deleyamarina)二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)46當(dāng)前第46頁\共有141頁\編于星期五\10點（3）肝糖和淀粉粒（glycogen）（4）硫（sulphur）碳源和能源的貯藏物元素硫的貯藏物；許多硫磺細(xì)菌都能在細(xì)胞內(nèi)積累硫粒。（5）氣泡（gasvacuoles）充滿氣體的小氣囊，由2nm左右厚度的蛋白質(zhì)膜所包圍；多存在于光合型無鞭毛運動的水生細(xì)菌；具有調(diào)節(jié)細(xì)胞比重，使其漂浮在水中的功能。二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)47當(dāng)前第47頁\共有141頁\編于星期五\10點（二）特殊結(jié)構(gòu)1.莢膜（capsule）二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)48當(dāng)前第48頁\共有141頁\編于星期五\10點（1）定義：圍繞在細(xì)胞壁外的粘液層。比較薄時稱粘液層（slimelayer）。（2）功能：細(xì)胞保護(hù)作用作為碳源、能源物質(zhì)（貯存營養(yǎng)）堆積代謝廢物使菌體附著于適當(dāng)?shù)奈矬w表面二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)49當(dāng)前第49頁\共有141頁\編于星期五\10點組成：主要成分為多糖、多肽或蛋白，尤以多糖居多；細(xì)菌不同其莢膜的組成也不同。（4）應(yīng)用：提取胞外多糖（石油開采中的鉆井液添加劑、印染、食品）菌膠團(tuán)（Zoogloea）：莢膜物質(zhì)相融合成一塊團(tuán)，內(nèi)含許多細(xì)菌時稱菌膠團(tuán)。（3）構(gòu)造與組成：一般厚于200nm，硬度和強(qiáng)度遠(yuǎn)小于細(xì)胞壁；有些細(xì)菌（硫磺細(xì)菌、鐵細(xì)菌等）粘液層會逐漸變硬形成“鞘”。e.g.Zoogloea菌屬（動膠菌屬）不同細(xì)菌形成不同的菌膠團(tuán)二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)50當(dāng)前第50頁\共有141頁\編于星期五\10點菌膠團(tuán)與污水活性污泥（AS）處理系統(tǒng)污水活性污法的工藝流程為了給生物反應(yīng)器中的微生物(活性污泥)提供氧氣，工程上要用空壓機(jī)向反應(yīng)器中的污水鼓氣(即曝氣)，因此活性污泥處理系統(tǒng)的生物反應(yīng)器一般稱為“曝氣池”。二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)51當(dāng)前第51頁\共有141頁\編于星期五\10點二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)活性污泥(activatedsludge):一種絨絮狀小泥粒，由好氧菌為主體的微型生物群以及膠體、懸浮物等組成。

52當(dāng)前第52頁\共有141頁\編于星期五\10點菌膠團(tuán)是活性污泥中細(xì)菌的主要存在形式有較強(qiáng)的吸附和氧化有機(jī)物的能力活性污泥性能的好壞與含菌膠團(tuán)多少、大小及結(jié)構(gòu)的緊密程度有關(guān)（要求結(jié)構(gòu)緊密、吸附沉降性能好）遇到不適宜的環(huán)境時，菌膠團(tuán)就發(fā)生松散活性污泥(activatedsludge)的特點二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)53當(dāng)前第53頁\共有141頁\編于星期五\10點2.芽孢（endospore,spore）二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)54當(dāng)前第54頁\共有141頁\編于星期五\10點（1）定義：某些細(xì)菌在其生長發(fā)育后期可在細(xì)胞內(nèi)形成一個圓形或橢圓形的抗逆性休眠體，稱為芽孢。在一定環(huán)境條件下由于細(xì)胞質(zhì)和核質(zhì)體的濃縮凝集所形成的一種特殊結(jié)構(gòu)二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)55當(dāng)前第55頁\共有141頁\編于星期五\10點（2）特點與功能：每一細(xì)胞僅形成一個芽孢，故它無繁殖功能。壁厚、水分少（一般在40％左右）、不易透水。有極強(qiáng)的抗熱、抗化學(xué)藥物和抗壓等能力。普通細(xì)胞：70—80oC10分鐘死亡芽孢：100oC沸水中生存5.0－9.5小時121oC時10分鐘。二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)56當(dāng)前第56頁\共有141頁\編于星期五\10點有驚人的休眠力在休眠時，檢查不出任何代謝活力，也稱之為“隱身態(tài)”（Cryptobiosis）普通條件下可保存幾年或幾十年。二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)普通細(xì)胞：5％石炭酸（苯酚）溶液中很快死亡芽孢：5％石炭酸（苯酚）溶液中忍耐15天57當(dāng)前第57頁\共有141頁\編于星期五\10點（3）結(jié)構(gòu)與組成二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)58當(dāng)前第58頁\共有141頁\編于星期五\10點1）胞外壁（exosporium）厚度25nm左右；位于芽孢外層，是母細(xì)胞的殘留物；重量為芽孢干重的2～10％；主要成分是脂蛋白蛋白質(zhì)52％糖類20％脂類12.5%磷酸5.5%灰分3.8%二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)59當(dāng)前第59頁\共有141頁\編于星期五\10點3）皮層（cortex）在芽孢中占有很大體積（36～60％）；含有大量的芽孢肽聚糖和吡啶二羧酸鈣鹽（不含磷壁酸）；含水率70％，比芽孢平均含水率（40％）高，但比一般細(xì)菌（80％）低，滲透壓高達(dá)20atm左右。2）芽孢衣（sporecoat）厚度為3nm左右；主要含疏水性角蛋白和少量磷脂蛋白；對溶菌酶、蛋白酶和表面活性劑有很強(qiáng)的抗性；對多價陽離子的透性很差。二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)60當(dāng)前第60頁\共有141頁\編于星期五\10點4）核心（core）又稱芽孢的原生質(zhì)體芽孢壁芽孢膜芽孢質(zhì)芽孢核區(qū)含水量極低；不含磷壁酸和吡啶二羧酸鈣（DPA－Ca）；

核心中的其他成分與一般細(xì)胞相似。核心二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)61當(dāng)前第61頁\共有141頁\編于星期五\10點（4）能形成芽孢的細(xì)菌這類的細(xì)菌種類不多主要是G＋桿菌，芽孢桿菌科的兩個屬芽孢桿菌屬（Bacillus）梭菌屬（Clostridium）球菌中只有極個別的屬才形成芽孢。（如：芽孢八疊球菌屬sporesarcina）能否形成芽孢、芽孢的大小和位置是鑒別菌種的形態(tài)特征之一二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)62當(dāng)前第62頁\共有141頁\編于星期五\10點伴孢晶體（parasporalcrystal）在芽孢形成的同時，在其近旁形成的菱形或雙錐形堿溶性蛋白晶體（又稱δ內(nèi)毒素）大?。?.6x2μm,由18種氨基酸組成含量可達(dá)芽孢母細(xì)胞空殼（芽孢囊）干重的30％僅存在于少數(shù)芽孢桿菌中（如：蘇云金芽孢桿菌）二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)63當(dāng)前第63頁\共有141頁\編于星期五\10點二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)伴孢晶體（parasporalcrystal）應(yīng)用：殺蟲劑。對200種昆蟲有毒殺作用、如搖蚊及其幼蟲（紅蟲）等。64當(dāng)前第64頁\共有141頁\編于星期五\10點性質(zhì)營養(yǎng)細(xì)胞芽孢結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)、特殊結(jié)構(gòu)（典型革蘭氏陽性細(xì)菌）核心、內(nèi)膜、初生細(xì)胞壁皮層、外膜、外殼層、外胞囊顯微鏡觀察外形化學(xué)成分鈣2,6-吡啶二羧酸聚-β-羥基丁酸多糖蛋白質(zhì)伴孢晶體蛋白質(zhì)（某些種別）含硫氨基酸酶促活性代謝（氧攝取）大分子合成mRNA抗輻射性抗熱性抗化學(xué)藥物和酸類對染料可染性溶菌酶作用無折光性低無有高較低無低高高有有低低低普遍方法可染敏感有折光性高有無低較高有高低低或缺無低或無高高高只有特殊方法可染抗性細(xì)菌芽孢和營養(yǎng)細(xì)胞的比較65當(dāng)前第65頁\共有141頁\編于星期五\10點一般認(rèn)為水的含量是決定抗熱性的主要原因：水含量低，說明水分參與芽孢正常生理維持的程度低，因而高鹽時一般生命體中由于生物體內(nèi)水溫過高而對生理代謝的致命性影響小。具有致密的芽孢壁、不易透水，因此對熱有阻礙作用。含有高耐熱性物質(zhì)2，6－吡啶二羧酸：占本細(xì)胞的5－15％。含有抗熱性的酶，如過氧化氫酶。大量帶有二硫鍵的蛋白也提高了芽孢的耐熱性。其他物質(zhì)，如芽孢中C16脂肪酸增多，可能與耐熱性有關(guān)。芽孢耐熱性的原理二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)66當(dāng)前第66頁\共有141頁\編于星期五\10點3.鞭毛（flagellum）二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)67當(dāng)前第67頁\共有141頁\編于星期五\10點（1）定義：著生在細(xì)胞表層的長絲狀、波曲的附屬物。（2）功能：具有運動功能。一般每秒可移動20～80μm，為自身長的十到數(shù)十倍，非?？臁＃?）結(jié)構(gòu)與組成：直徑0.01～0.02μm，其數(shù)量為十至數(shù)十根；G＋，G－細(xì)菌其結(jié)構(gòu)不同；組成主要是蛋白質(zhì)，有的還含有極少量的多糖和類脂；結(jié)構(gòu)：基體鞭毛鉤鞭毛絲鞭毛的有無和著生方式是細(xì)菌分類的依據(jù)之一二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)68當(dāng)前第68頁\共有141頁\編于星期五\10點細(xì)菌鞭毛的著生位置二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)69當(dāng)前第69頁\共有141頁\編于星期五\10點細(xì)菌鞭毛的著生位置二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)70當(dāng)前第70頁\共有141頁\編于星期五\10點4.菌毛（pilus或fimbria）定義：長在細(xì)胞表層的一種纖細(xì)（7-9nm）、中空（直徑2-2.5nm）、短直、數(shù)量較多（250－300根）的附屬物，主要成分是蛋白質(zhì)。功能：使細(xì)菌細(xì)胞較牢固地粘接在物體表面上，G－多常有菌毛。性菌毛（sexpilus,F-pilus或sexfimbria）性狀介于鞭毛與菌毛之間，每一細(xì)胞有1-4根。功能：用于不同細(xì)菌株間傳遞DNA片段。二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)71當(dāng)前第71頁\共有141頁\編于星期五\10點二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)72當(dāng)前第72頁\共有141頁\編于星期五\10點二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)73當(dāng)前第73頁\共有141頁\編于星期五\10點（三）細(xì)菌的物理化學(xué)性質(zhì)1.細(xì)菌表面電荷與等電點細(xì)菌細(xì)胞含有大量蛋白質(zhì)氨基酸：R－C－C－OHOH兩性電解質(zhì)酸性條件下：正電荷堿性條件下：負(fù)電荷等電點：G＋：pH=2-3G－：pH=4-5培養(yǎng)基一般中性，所以一般情況下細(xì)菌帶負(fù)電。二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)74當(dāng)前第74頁\共有141頁\編于星期五\10點在水處理中應(yīng)怎么辦？2.細(xì)菌溶液穩(wěn)定型：S型（均勻分布于培養(yǎng)基中，不發(fā)生凝聚，菌體為親水基，培養(yǎng)基混濁，加入強(qiáng)電解質(zhì)可使之沉淀）不穩(wěn)定型：R型（又稱粗糙型，不穩(wěn)定，易發(fā)生凝聚而沉淀，培養(yǎng)基很清）二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)75當(dāng)前第75頁\共有141頁\編于星期五\10點二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)3.細(xì)菌懸濁液的渾濁度細(xì)菌體呈半透明狀態(tài)，光線照射后一部分反射，一部分透過菌體，一般細(xì)菌懸液呈渾濁現(xiàn)象。76當(dāng)前第76頁\共有141頁\編于星期五\10點三、細(xì)菌的繁殖細(xì)菌的繁殖方式裂殖二分裂(絕大多數(shù)細(xì)菌)三分裂(個別菌)(綠硫細(xì)菌中的暗網(wǎng)菌屬)復(fù)分裂(個別菌)(蛭弧菌)芽殖(極少數(shù)菌)(硝化桿菌紅微球菌等)77當(dāng)前第77頁\共有141頁\編于星期五\10點什么是菌落？

把細(xì)菌細(xì)胞接種到固體培養(yǎng)基的表面（或內(nèi)部），經(jīng)過生長繁殖而形成菌體聚集在一起的、肉眼可以看見的細(xì)菌集合體，稱之為“菌落”（colony）。如果菌落是由一個單細(xì)胞發(fā)展而來的，則它是一個純種的細(xì)胞群或克隆（clone）。長成的菌落相互聯(lián)接到一片時，稱之為菌苔（lawn）。四、細(xì)菌的群體特征78當(dāng)前第78頁\共有141頁\編于星期五\10點四、細(xì)菌的群體特征紅球菌RR1的菌落79當(dāng)前第79頁\共有141頁\編于星期五\10點菌落的形態(tài)特征大小形狀光澤顏色硬度透明度邊緣形狀分類、鑒定的主要特征之一菌落的應(yīng)用：細(xì)菌的分離、純化、鑒定、計數(shù)四、細(xì)菌的群體特征80當(dāng)前第80頁\共有141頁\編于星期五\10點四、細(xì)菌的群體特征81當(dāng)前第81頁\共有141頁\編于星期五\10點無鞭毛不能運動的細(xì)菌（特別是球菌）：菌落較小、較厚、邊緣圓整。為什么？因為只有靠硬擠的方式擴(kuò)大菌落的體積和面積。有鞭毛的細(xì)菌：菌落大而扁平、形狀不規(guī)則、邊緣多缺口。有莢膜的細(xì)菌：菌落往往十分光滑，并呈透明的蛋清狀，形狀較大。產(chǎn)生芽孢的細(xì)菌：有干燥之感、菌落表面粗糙，有皺紋不透明。不同細(xì)菌的菌落特征四、細(xì)菌的群體特征82當(dāng)前第82頁\共有141頁\編于星期五\10點斜面培養(yǎng)基上的生長特征（菌苔）四、細(xì)菌的群體特征83當(dāng)前第83頁\共有141頁\編于星期五\10點半固體培養(yǎng)基中的培養(yǎng)特征四、細(xì)菌的群體特征84當(dāng)前第84頁\共有141頁\編于星期五\10點四、細(xì)菌的群體特征85當(dāng)前第85頁\共有141頁\編于星期五\10點液體培養(yǎng)基中的培養(yǎng)特征四、細(xì)菌的群體特征86當(dāng)前第86頁\共有141頁\編于星期五\10點一、放線菌的一般特征二、放線菌的形態(tài)特征三、放線菌的繁殖與生理特性四、常見的放線菌五、放線菌的群體特征第二章第二節(jié)放線菌87當(dāng)前第87頁\共有141頁\編于星期五\10點一、放線菌的一般特性放線菌是一種習(xí)慣稱呼，在分類學(xué)上沒有特定的意義。單細(xì)胞微生物。至今發(fā)現(xiàn)的放線菌都是G+。由于與細(xì)菌十分接近，類似于呈絲狀生長的G+細(xì)菌。第二節(jié)放線菌放線菌（Actinomycetes）又稱發(fā)射狀霉菌（Rayfungi）是一類呈菌絲狀生長、以孢子繁殖和陸生性強(qiáng)的原核生物。（一）放線菌的基本特征88當(dāng)前第88頁\共有141頁\編于星期五\10點放線菌與細(xì)菌相近之處：原核生物菌絲直徑與細(xì)菌相仿細(xì)胞壁主要成分為肽多糖最適生長pH與細(xì)菌相近、一般呈微堿性對溶菌酶敏感細(xì)菌所敏感的抗生素，放線菌也敏感（二）放線菌的分布與生長環(huán)境常存在于含水量低、有機(jī)物豐富呈堿性的土壤中。一般土中的放線菌孢子數(shù)107左右/g土壤。土壤的“泥腥味”由放線菌產(chǎn)生的。第二節(jié)放線菌89當(dāng)前第89頁\共有141頁\編于星期五\10點（三）放線菌的應(yīng)用抗菌素的產(chǎn)生（2/3的抗菌素是由放線菌生產(chǎn)的）最常見的是鏈霉菌屬streptomyces酶（蛋白酶）維生素（B12）有很強(qiáng)的分解纖維素、石蠟、瓊脂、角蛋白、橡膠的能力。在自然界的物質(zhì)循環(huán)上起著重要的作用。有些菌能氧化分解氰化物、在水處理上有重要意義。第二節(jié)放線菌90當(dāng)前第90頁\共有141頁\編于星期五\10點二、放線菌的形態(tài)結(jié)構(gòu)菌體：由纖細(xì)的菌絲組成。長：50~600μm內(nèi)部相通Φ：0.5~1μm無隔膜菌絲營養(yǎng)菌絲（培養(yǎng)基內(nèi)部）氣生菌絲(頂端能形成孢子)第二節(jié)放線菌91當(dāng)前第91頁\共有141頁\編于星期五\10點92當(dāng)前第92頁\共有141頁\編于星期五\10點93當(dāng)前第93頁\共有141頁\編于星期五\10點三、放線菌的繁殖與生理特性孢子由橫割分裂方式產(chǎn)生細(xì)胞膜內(nèi)陷、并向內(nèi)逐漸收縮而形成橫隔膜。細(xì)胞壁、膜同時內(nèi)陷。第二節(jié)放線菌放線菌的繁殖方式借孢子分生孢子：最常見，如鏈霉菌屬(Streptomyces)等孢囊孢子無鞭毛：如鏈孢囊菌屬(Streptosporangium)有鞭毛：如游動放線菌屬(Actinoplanes)借菌絲基內(nèi)菌絲斷裂：如諾卡氏菌屬(Nocardia)等任何菌絲片斷：各種放線菌94當(dāng)前第94頁\共有141頁\編于星期五\10點對氧的需求：大多數(shù)放線菌是好氧的，只有某些種是微量好氧菌和厭氧菌。溫度條件：大多數(shù)放線菌的最適生長溫度為2337℃，高溫放線菌的生長溫度范圍在5065℃，也有許多菌種在2023℃以下仍生長良好pH條件：適宜的pH范圍：微堿性（7－8）對水分要求：菌絲體比細(xì)菌營養(yǎng)體抗干燥能力強(qiáng)，很多菌種放置在盛有CaCl2和H2SO4的干燥器內(nèi)能存活一年半左右。營養(yǎng)特點：能利用多種有機(jī)物；微量營養(yǎng)元素對其生長影響顯著（參見教科書）

第二節(jié)放線菌一般生理特性95當(dāng)前第95頁\共有141頁\編于星期五\10點多數(shù)種無氣生菌絲，只有營養(yǎng)菌絲，以橫隔分裂方式形成孢子。少數(shù)種在營養(yǎng)菌絲表面覆極薄的一層氣生菌絲枝。菌落外貌與結(jié)構(gòu)多樣，一般比鏈霉菌菌落小，表面崎嶇多皺，致密干燥，一觸即碎，或者為面團(tuán)；有的種菌落平滑或凸起，無光或發(fā)亮呈水浸狀。四、常見的放線菌第二節(jié)放線菌諾卡氏菌屬(Nocardia)（又名原放線菌屬）(Proactinomyces)96當(dāng)前第96頁\共有141頁\編于星期五\10點諾卡氏菌主要分布于土壤，已報導(dǎo)100余種，能產(chǎn)生30多種抗生素多為好氣性腐生菌，少數(shù)為厭氣性寄生菌。能同化各種碳水化合物，有的能利用碳?xì)浠衔?、纖維素等。

有些諾卡氏菌可用于石油脫蠟、烴類發(fā)酵以及污水處理中分解腈類化合物。第二節(jié)放線菌97當(dāng)前第97頁\共有141頁\編于星期五\10點五、放線菌的群體特征（1）能形成大量氣生菌絲的菌種：因為有基內(nèi)菌絲、氣生菌絲又能產(chǎn)生孢子。所以與一般的細(xì)菌菌落有明顯的不同。表面絲絨狀、有一層色彩新鮮的干粉。（呈粉狀）有各種各樣的顏色，正面與背面不同，正面是孢子的顏色，背面是菌絲分泌的顏色。難以挑起。第二節(jié)放線菌（一）菌落特征（2）不形成大量菌絲體的菌種：呈粉質(zhì)狀，粘著力差，易粉碎。（如：諾卡氏菌）98當(dāng)前第98頁\共有141頁\編于星期五\10點A：諾爾斯氏鏈霉菌B：皮疽諾卡氏菌C：酒紅指孢囊菌D：游動放線菌E：小單胞菌F：皺雙孢馬杜拉放線菌第二節(jié)放線菌A：卡特利鏈霉菌B：弗氏鏈霉菌C：吸水鏈霉菌金淚亞種D：卡那霉素鏈霉菌E：除蟲鏈霉菌F：生磺酸鏈霉菌99當(dāng)前第99頁\共有141頁\編于星期五\10點第二節(jié)放線菌（二）液體培養(yǎng)特征靜置培養(yǎng)：在瓶壁液面處形成斑狀或膜狀菌落，或沉降于瓶底而不使培養(yǎng)基混濁振蕩培養(yǎng)：常形成由短的菌絲體所構(gòu)成的球狀顆粒。100當(dāng)前第100頁\共有141頁\編于星期五\10點鐵細(xì)菌硫磺細(xì)菌球衣細(xì)菌絲狀細(xì)菌與污泥膨脹在第十章講第三節(jié)絲狀菌101當(dāng)前第101頁\共有141頁\編于星期五\10點工程上常把菌體細(xì)胞能相連而形成絲狀的微生物統(tǒng)稱絲狀菌，如絲狀細(xì)菌、放線菌、絲狀真菌和絲狀藻類（如藍(lán)細(xì)菌）等。第三節(jié)絲狀菌常見的絲狀細(xì)菌鐵細(xì)菌（一般是自養(yǎng)型絲狀細(xì)菌）硫磺細(xì)菌（一般是自養(yǎng)型絲狀細(xì)菌）球衣細(xì)菌102當(dāng)前第102頁\共有141頁\編于星期五\10點球衣細(xì)菌絲狀細(xì)菌的一種，能形成假菌絲。好氧菌,DO<0.1mg/l時仍能生長適宜pH：6~8溫度：300C左右（<15℃生長不良）由于表面積大，吸收營養(yǎng)物能力強(qiáng)，有較強(qiáng)的有機(jī)物分解能力。對消毒劑如液氯、漂白粉等的抵抗力較弱第三節(jié)絲狀菌103當(dāng)前第103頁\共有141頁\編于星期五\10點在污水活性污泥處理系統(tǒng)中，絲狀菌大量繁殖后，會使污泥結(jié)構(gòu)松散、上浮，引起“污泥膨脹”現(xiàn)象，從而影響處理效果和出水水質(zhì)。第三節(jié)絲狀菌絲狀細(xì)菌與污泥膨脹104當(dāng)前第104頁\共有141頁\編于星期五\10點第四節(jié)光合細(xì)菌一、光合細(xì)菌的一般特性二、光合細(xì)菌的分類三、光合細(xì)菌的生理特性四、光合細(xì)菌的應(yīng)用105當(dāng)前第105頁\共有141頁\編于星期五\10點一、光合細(xì)菌的一般特性具有原始光合體系的原核生物，能利用非產(chǎn)氧光合作用（循環(huán)光合磷酸化）獲得能量。對氫的利用特性：能利用H2S、H2或有機(jī)物中的氫，不能利用水中的氫，故光合作用中不產(chǎn)生O2（不產(chǎn)氧的光合作用，anoxygenicphotosynthesis）。細(xì)胞顏色：細(xì)胞內(nèi)含有菌綠素和類胡蘿卜素，隨兩者的量和比例的不同使菌體呈現(xiàn)紅、橙、綠、藍(lán)綠、紫紅、紫或褐色等顏色。細(xì)胞形態(tài)：多樣化，有球形、桿狀、卵圓形及螺旋形。對水分的要求：為典型的水生菌，廣泛分布于自然界的水域中沼澤、湖泊、水田、淺海。第四節(jié)光合細(xì)菌106當(dāng)前第106頁\共有141頁\編于星期五\10點湖泊（BOD10ppm）江河（BOD<1.0ppm）水稻土海濱土曝氣池102~103cell/ml1~10cell/ml105~106cell/g103~104cell/g106~107cell/g小林達(dá)治：日本土壤肥料學(xué)雜志，46（4），148~156，1975環(huán)境中光合細(xì)菌的數(shù)量第四節(jié)光合細(xì)菌107當(dāng)前第107頁\共有141頁\編于星期五\10點二、光合細(xì)菌的分類：<紅螺菌目Rhodospirillal>共4科1、Rhodospirillaceae科<紅螺菌科>紅色無硫菌科Purplenonsulfurbacteria俗稱非硫紫細(xì)菌碳源和氫源：碳源和氫源為有機(jī)物（屬于光能異養(yǎng)型細(xì)菌）存在環(huán)境：多存在于富含有機(jī)物的厭氧水層能量獲取形式：光合作用（厭氧條件），但一部分菌在好氧條件下也可以呼吸方式獲取能量好氧黑暗條件下：細(xì)胞內(nèi)載色體減少，通過三羧酸循環(huán)進(jìn)行有機(jī)酸的代謝。（需生長因子，主要是VB類）在厭氧和好氧條件下的代謝途徑截然不同，且在條件改變時代謝途徑迅速轉(zhuǎn)換，隨環(huán)境的變化而機(jī)動改變。第四節(jié)光合細(xì)菌108當(dāng)前第108頁\共有141頁\編于星期五\10點紅色無硫菌的培養(yǎng)109當(dāng)前第109頁\共有141頁\編于星期五\10點2、Chromatiaceae科—著色菌科（紅硫菌科）Purplesulfurbacteria—俗稱紫硫細(xì)菌碳源和氫源：碳源為CO2（光能自養(yǎng)型）；

氫源為H2S存在環(huán)境：多分布于富含H2S的厭氧水層，有時會大量繁殖，使水層變成紅色。能量獲取形式：光合作用；許多菌也可以光能異養(yǎng)方式生存3、Chlorobiaceae科—綠菌科Greensulfurbacteria綠硫菌碳源和氫源：碳源為CO2（光能自養(yǎng)型）；氫源為H2S與紅硫菌的營養(yǎng)要求性相近。第四節(jié)光合細(xì)菌110當(dāng)前第110頁\共有141頁\編于星期五\10點4、Chloroflexaceae科（綠彎菌科）Glidingfilamentousgreensulfurbacteria絲狀綠硫菌碳源和氫源：以有機(jī)物為碳源（光能異養(yǎng)型），但也可利用CO2和H2S（光能自養(yǎng)）近年來才發(fā)現(xiàn)的新菌，如Chloroflexaceaeaurantiacus高溫菌，在富含H2S的堿性溫泉水中生長（45~600C）。第四節(jié)光合細(xì)菌111當(dāng)前第111頁\共有141頁\編于星期五\10點

培養(yǎng)條件細(xì)菌科名厭氧，光照（光合作用）厭氧，黑暗（脫氮或發(fā)酵）好氧，光照或黑暗（呼吸作用）有光合色素?zé)o光合色素H2S+CO2有機(jī)物有機(jī)物H2S+CO2有機(jī)物紅螺菌科（Rhodospirillaceae)著色菌科（Chromatiaceae）綠菌科（Chlorobiaceae）綠色絲狀菌科（Chloroflexaceae）－＋＋＋＋－－＋±－－－－±－－＋－－＋光合細(xì)菌獲取能量的方式“＋”表示可以生長；“－”表示不生長；“±”表示只有少數(shù)可以生長。112當(dāng)前第112頁\共有141頁\編于星期五\10點非循環(huán)光合磷酸化的基本過程：H2O光分解：H2O=1/2O2+2H++2e－電子經(jīng)過系統(tǒng)Ⅰ、Ⅱ傳給NADP+生成NADPH2，從而為還原CO2提供了[H]，同時發(fā)生光合磷酸化反應(yīng)，產(chǎn)生還原CO2所需的能量。系統(tǒng)Ⅱ中有O2和ATP產(chǎn)生。系統(tǒng)Ⅰ中有NADPH2和ATP產(chǎn)生。CO2+H2O[CH2O]+O21、綠色植物的光合作用：非循環(huán)光合磷酸化綠色植物、藻類、藍(lán)細(xì)菌等利用光能產(chǎn)生ATP的磷酸化反應(yīng)。三、光合細(xì)菌的生理特性第四節(jié)光合細(xì)菌113當(dāng)前第113頁\共有141頁\編于星期五\10點IIII114當(dāng)前第114頁\共有141頁\編于星期五\10點非循環(huán)光合磷酸化的特點：電子傳遞方式為非循環(huán)式。在有氧條件下進(jìn)行。反應(yīng)中同時產(chǎn)生ATP、還原能力[H]和O2。葉綠素a系統(tǒng)（系統(tǒng)Ⅰ）葉綠素b系統(tǒng)（系統(tǒng)Ⅱ）還原能力[H]來源于H2O分子的光解產(chǎn)生的H+和e－。第四節(jié)光合細(xì)菌115當(dāng)前第115頁\共有141頁\編于星期五\10點2、循環(huán)光合磷酸化（cyclicphotophosphorylation）厭氧光合菌利用光能產(chǎn)生ATP的磷酸化反應(yīng)。菌綠素菌綠素+菌綠素*光e－鐵氧還蛋白泛醌eCyt.fCyt.bADP+PiATPCO2+核酮糖—5－磷酸核酮糖1，5—二磷酸2H2A2AGlucose第四節(jié)光合細(xì)菌116當(dāng)前第116頁\共有141頁\編于星期五\10點在光能作用下電子從菌綠素（菌紫素）上逐出后，通過類似呼吸鏈的循環(huán)，又回到菌綠素，其間產(chǎn)生ATP。產(chǎn)ATP與還原力[H]分別進(jìn)行。還原力來自H2S等無機(jī)供氫體。在厭氧條件下進(jìn)行時，H有時可以從有機(jī)物中獲取。不產(chǎn)氧。CO2+4[H][CH2O]+H2O（NADPH2）循環(huán)光合磷酸化的特點第四節(jié)光合細(xì)菌117當(dāng)前第117頁\共有141頁\編于星期五\10點細(xì)菌與高等植物光合作用的區(qū)別高等植物細(xì)菌光合色素葉綠素菌綠素環(huán)式磷酸化過程（Ⅰ型光反應(yīng)中心）有有非環(huán)式磷酸化過程（Ⅱ型光反應(yīng)中心）有無（除藍(lán)綠細(xì)菌外）氧氣產(chǎn)生不產(chǎn)生（除藍(lán)綠細(xì)菌外）供氫體H2OH2、H2S,其他硫化物，有機(jī)物碳源CO2CO2或有機(jī)物細(xì)胞器類囊體載色體，綠色泡囊118當(dāng)前第118頁\共有141頁\編于星期五\10點四、光合細(xì)菌的應(yīng)用1、制造單細(xì)胞蛋白（singlecellprotein）—SCP蛋白質(zhì)含量高（70%左右），且易于提取（提高率可高達(dá)65%）另外含有大量的維生素。蛋白質(zhì)脂肪碳水化合物灰分B1B2B6B12紅色無硫細(xì)菌66%7%23%4%12μg/g50521酵母54%10%26%7%2~2030~6040~50——細(xì)菌62~73%10~15%10%6~12%11~13110~1304.8~7.60.11~0.17提取的蛋白的用途：食用、藥用菌體：魚飼料，養(yǎng)魚池或水箱中放入光合細(xì)菌可以增產(chǎn)。119當(dāng)前第119頁\共有141頁\編于星期五\10點2、產(chǎn)氫氣R.rubrum紅螺菌科的產(chǎn)氫率（100%等于全部轉(zhuǎn)變?yōu)镠2和CO2）乳酸廢水99%酸乳酪廢水67%乳清液69%3、提取色素有些光合細(xì)菌（如：SphaeroidesS株）在好氧黑暗條件下培養(yǎng)時，容易產(chǎn)生高濃度的紅色素。色素含量一般為干菌體的6%以上。（出處同上）提取方法：甲醇—丙酮提取減壓濃縮（周曉云，工業(yè)微生物，1983，vol.1.p:20~27）有些菌能利用甲酸等低級脂肪酸，從而產(chǎn)生氫氣。因產(chǎn)生的H2中只含CO2，故不需要復(fù)雜的凈化系統(tǒng)。第四節(jié)光合細(xì)菌120當(dāng)前第120頁\共有141頁\編于星期五\10點4、提取輔酶Q（UQ—10）紅色非硫細(xì)菌大多含有輔酶Q－10（即（UQ）），也有些含有UQ9、UQ8，紅色硫細(xì)菌、綠細(xì)菌含UQ－7，有些也含有VBK2。UQ－10是治心臟病的藥的成分之一。光合細(xì)菌的UQ含量高，是酵母的14倍，是菠菜葉的82倍。（劉如林，光核菌及其應(yīng)用，北京中國農(nóng)業(yè)出版社，1991.12:P167~168）光合細(xì)菌的輔酶Q，即參與光化學(xué)系和呼吸系兩個電子傳遞鏈，起到真核細(xì)胞的質(zhì)體醌和輔酶Q的二個作用。第四節(jié)光合細(xì)菌121當(dāng)前第121頁\共有141頁\編于星期五\10點5、農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用促進(jìn)有益微生物的生長，如含有促進(jìn)放線菌生長的物質(zhì)，而放線菌能抑制病源菌的生長?？墒故卟?、稻子莖葉茂盛，增產(chǎn)（氨基酸的作用）花卉等觀葉植物，葉子變寬、綠、厚。6、生物除臭劑能利用硫化氫、腐胺、尸胺、低級脂肪酸等，故可除臭。在日本已應(yīng)用，如養(yǎng)豬廠，堆肥廠。第四節(jié)光合細(xì)菌122當(dāng)前第122頁\共有141頁\編于星期五\10點7、在廢水處理中的應(yīng)用（高濃度廢水的處理）優(yōu)點：（徐向陽，環(huán)境污染與防治，1990，12(5)，P32）不像活性污泥那樣受DO的限制，也不像厭氧甲烷菌對O2的存在非常敏感，厭氧、好氧條件下均可降解有機(jī)物。高濃廢水不需稀釋也可直接處理，可節(jié)省占地面積核設(shè)備投資。負(fù)荷高：2~7kg/m3·天（BOD）在100C左右的低溫條件下仍可保持處理效果。可回收菌體作各種資源。在脫氮高的光合細(xì)菌作用下可除氮。能處理高鹽分、油脂和環(huán)狀化合物?？勺鳛榍疤幚怼．a(chǎn)生的污泥少，產(chǎn)泥率0.3g/gBOD。第四節(jié)光合細(xì)菌123當(dāng)前第123頁\共有141頁\編于星期五\10點缺點：保持PSB的優(yōu)勢問題，一般PSB反應(yīng)槽中的PSB數(shù)比一般細(xì)菌少一個數(shù)量級。處理水質(zhì)不好，需進(jìn)一步處理。缺乏工藝設(shè)計參數(shù)，運行管理難度大。（如何保持PSB菌）污泥的沉降性能較差—需要絮凝劑。一般工藝：可溶化預(yù)處理PSB處理槽沉淀池污泥回流后續(xù)處理菌體利用廢水第四節(jié)光合細(xì)菌124當(dāng)前第124頁\共有141頁\編于星期五\10點可溶化的目的：PSB僅能利用單糖、氨基酸、低級脂肪酸等小分子化合物，可溶化可使大分子化合物消化。應(yīng)用前景：苯、苯酚等芳香化合物的處理。廢水的脫色（厭氧條件下偶氮雙鍵還原斷裂）微生物制劑：改善活性污泥的性能（沉降性、污泥量）、脫臭參考書：北村博編，光合細(xì)菌，學(xué)會出版社，1994第四節(jié)光合細(xì)菌125當(dāng)前第125頁\共有141頁\編于星期五\10點第五節(jié)藍(lán)細(xì)菌一、藍(lán)細(xì)菌的定義、分布與生長環(huán)境二、藍(lán)細(xì)菌的形態(tài)結(jié)構(gòu)與特點三、藍(lán)細(xì)菌的繁殖與生理特點四、藍(lán)藻毒素126當(dāng)前第126頁\共有141頁\編于星期五\10點第五節(jié)藍(lán)細(xì)菌一、藍(lán)細(xì)菌的定義、分布與生長環(huán)境藍(lán)細(xì)菌（Cyanobacteria）舊名藍(lán)藻（bluealgae）或藍(lán)綠藻（blue-greenalgae），是一類革蘭氏染色陰性、無鞭毛、含葉綠素（但不形成葉綠體）、能進(jìn)行產(chǎn)氧光合作用的大型原核生物。廣泛分布于各種水體、土壤和部分生物體內(nèi)外、甚至巖石表面和其他惡劣環(huán)境（高溫、低溫、鹽湖、荒漠和冰原等）。但一般喜歡生長于較溫暖的地區(qū)或一年中溫暖的季節(jié)。127當(dāng)前第127頁\共有141頁\編于星期五\10點藍(lán)細(xì)菌與水體環(huán)境質(zhì)量關(guān)系密切，典型的水華藻類在水體中生長茂盛時，能使水色變藍(lán)或其它顏色。某些種屬的藍(lán)細(xì)菌大量繁殖會引起“水華”（淡水水體）或“赤潮”（海水），導(dǎo)致水質(zhì)惡化，引起一系列環(huán)境問題。有的藍(lán)細(xì)菌并能發(fā)出草腥氣味或霉味。第五節(jié)藍(lán)細(xì)菌北京某景觀水體水華128當(dāng)前第128頁\共有141頁\編于星期五\10點第五節(jié)藍(lán)細(xì)菌二、藍(lán)細(xì)菌的形態(tài)結(jié)構(gòu)與特點藍(lán)細(xì)菌的形態(tài)多樣單細(xì)胞球狀、桿狀、長絲狀、分枝絲狀等類型菌體外常具有膠質(zhì)外套，使多個菌體或菌絲體聚成一團(tuán)129當(dāng)前第129頁\共有141頁\編于星期五\10點細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)外：脂多糖內(nèi)：肽聚糖細(xì)胞內(nèi)有貯藏物：糖原、聚磷酸鹽等。第五節(jié)藍(lán)細(xì)菌體積一般比細(xì)菌大直徑：3~30μm，長最大可達(dá)60μm細(xì)胞結(jié)構(gòu)與G－相似細(xì)胞含葉綠素a外、類胡蘿卜素及藻膽蛋白（Phycobiliprotein）等光合色素。菌體多呈藍(lán)綠色，但在不同光照條件下，菌體所含色素比例改變，可呈現(xiàn)黃、褐、紅等顏色。在水生的種類細(xì)胞中常常有氣泡。130當(dāng)前第130頁\共有141頁\編于星期五\10點生理特性一些種類能分泌胞外多糖，形成粘液層、莢膜等。光合作用的部位為類囊體（其數(shù)量很少，貼近在細(xì)胞膜附近）。在類囊體中的膜上色素和光合電子傳遞鏈的有關(guān)成份。第五節(jié)藍(lán)細(xì)菌三、藍(lán)細(xì)菌的繁殖與生理特點芽殖絲狀體斷裂休眠細(xì)胞藍(lán)細(xì)菌的繁殖方式131當(dāng)前第131頁\共有141頁\編于星期五\10點發(fā)現(xiàn)及研究過程1878年Francis最早報道了泡沫節(jié)球藻(藍(lán)藻，NodulariaSpumigena)對動物產(chǎn)生毒害作用。1959年Bishop等首次分離出微囊藻毒素(Microcystin)。1982年Botes等對微囊藻毒素的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。1994年Lawton等提出藻毒素的HPLC測定方法，并被WHO以及許多研究者采用。四、藍(lán)藻毒素第五節(jié)藍(lán)細(xì)菌許多水華藍(lán)藻為產(chǎn)毒藻類。世界10~95%的藍(lán)藻水華可產(chǎn)生藻毒素，平均59%。

(WHO,2003)132當(dāng)前第132頁\共有141頁\編于星期五\10點第