環(huán)境工程微生物教案

《環(huán)境工程微生物學》教案

課程名稱：環(huán)境工程微生物學

主講教師：余秋生

環(huán)境工程微生物學緒論

講授人：余秋生

學時：2

教學方法：講授

教學手段：板書、多媒體

教學目的：

1、認識微生物

2、了解環(huán)境與環(huán)境工程面臨的問題、可持續(xù)發(fā)展與微生物

3、了解環(huán)境工程微生物學的研究對象與任務

4、微牛物的發(fā)展史

重點難點：建立環(huán)境工程微生物學的基本認識

教學內(nèi)容：

第一節(jié)、微生物概述

一、微生物的概念

一類形態(tài)微小.結構簡單.單細胞或多細胞的低等生物的通稱.包括病毒、細菌、真菌、

原生動物和藻類等.其大小用微米(um)表示.

二、微生物的分類

為了識別和研究微生物，各種微生物按其客觀存在的生物屬性及它們的親緣關系，有次

序地分門別類排列成一個系統(tǒng)，從大到小，按界、門、綱、目、科、屬、種等分類.

種

最小的分類單位，具有一定的自然分布區(qū)和一定的生理形態(tài)的生物類群，是生物進化和

自然選擇的產(chǎn)物，同一種中的各個個體具有相同的遺傳性狀，而且彼此交配可以產(chǎn)生后代.

三、微生物的命名

命名原則：微生物的命名是采用生物學中的二名法，即用兩個拉丁文命名一個微生物的種.

命名方法：

這個種的名稱是由一個屬名和一個種名組成，屬名和種名都用斜體字表示，屬名在前，

用拉丁文名詞表示，第一個字母大寫.種名在后，用拉丁文的形容詞表示，第一個字母

小寫.

為了避免同物異名或同名異物，在微生物的名稱后面綴上命名人的姓.

如果只將細菌鑒定到屬而沒有到種，則該細菌的名稱只有屬名，沒有種名.

四、原核微生物

原核微生物的核很原始，發(fā)育不全，只是DNA鏈高度折疊形成的一個核區(qū)，沒有核膜,

核質(zhì)裸露與細胞質(zhì)沒有明顯的界限，稱為擬核或似核，也沒有細胞器，不進行有絲分裂.原

核微生物包括細菌.古菌.放線菌.藍細菌.立克次氏體.支原體.衣原體和螺旋體等.

五、真核微生物

真核微生物有發(fā)育完好的細胞核,核內(nèi)有核仁和染色質(zhì).有核膜將細胞核和細胞質(zhì)分開,

使兩者有明顯的界限.有高度分化的細胞器，如線粒體.中心體.高爾基氏體.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等.進

行有絲分裂.包括除藍藻以外的藤類.酵母菌.霉菌.原生動物.微型后生動物等。

六、微生物的性質(zhì)

（一）體積小、面積大

（二）吸收多、轉化快

（三）生長旺、繁殖快

（四）適應強、易變異

（五）分布廣、種類多

第二節(jié)環(huán)境與環(huán)境工程面臨的問題、可持續(xù)發(fā)展與微生物

50億年前，地球是無氧環(huán)境，由于藍藻的作用，使地球變?yōu)橛醒醐h(huán)境，才有好氧生物

的出現(xiàn).

隨著人類的發(fā)展，社會的進步，環(huán)境污染越來越嚴重，已成為各國關注的問題.

八大公害

可持續(xù)發(fā)展觀念的提出：

1987年挪威首相布倫特蘭在其發(fā)表的文章“我們共同的未來”中提出.其意義是：

當代人類的發(fā)展，應該是既滿足當代人的需求，又不危及后代人滿足其需求的發(fā)展。

第三節(jié)環(huán)境工程微生物學的研究對象與任務

環(huán)境工程微生物學：在微生物學的基礎上，研究和環(huán)境有關的微生物學科。

一、研究對象

1微生物基礎

2不同環(huán)境中的微生物及其生態(tài)

發(fā)酵飼料

青貯飼料

4農(nóng)用抗菌素

某些微生物能夠產(chǎn)生具有抑制或殺死植物病原菌的物質(zhì)，該物質(zhì)稱農(nóng)用抗菌素。

5生物菌肥

主要是根瘤菌肥即含固氮菌活菌的肥料。

6污水處理

高效微生物污水處理技術，其方法是通過化學或輻照的方法篩選出無毒、無致病性、“能

吃污水”的高效微生物(HEM)、然后投放到污水處理現(xiàn)場，使污水得到凈化。該技術可用于

處理城市污水、釀造廢水、屠宰廢水等各種可生物降解的污水。安全可靠、操作簡單，處理

效率比傳統(tǒng)方法提高50%以上,投資及運行費用降低20-30樂特別適合經(jīng)費短缺的中小城市、

鄉(xiāng)村及廠礦使用，并可用于改造老的污水處理設施，使之重新獲得新生。

四、微生物的作用

1微生物與糧食

糧食生產(chǎn)是全人類生存中至關重要的大事。微生物在提高土壤肥力、改進作物特性(如

構建固氮植物)、促進糧食增產(chǎn)、防治糧食作物的病蟲害、防止糧食霉腐變質(zhì)以及把多余糧

食轉化為糖、單細胞蛋白、各種飲料和調(diào)味品等方面，都可大顯身手。

2微生物與能源

(1)把自然界蘊藏量極其豐富的纖維素轉化成乙醇：

(2)利用產(chǎn)甲烷菌把自然界蘊藏量最豐富的可再生資源轉化成甲烷；

(3)利用光合細菌、藍細菌或厭氧梭菌等微生物生產(chǎn)“清潔能源”一氫氣；

(4)通過微生物發(fā)酵產(chǎn)氣或其代謝產(chǎn)物來提高石油采收率；

(5)研制微生物電池使之實用化。

3微生物與資源

微生物能將地球上永無枯竭的纖維素等可再生資源轉化成各種化工、輕工和制藥等工業(yè)

原料。

傳統(tǒng)的：乙醇、丙醇、丁醇、乙酸、甘油、乳酸、蘋果酸等；

現(xiàn)代的：水楊酸、烏頭酸、丙烯酸、已二酸、丙烯酸、長鏈脂肪酸、亞麻酸油和聚羥

基丁酸酯(PHB)等；

另外，微生物在金屬礦藏資源的開發(fā)和利用上也有獨特的作用。

4微生物與環(huán)境保護

利用微生物肥料、微生物殺蟲劑或農(nóng)用抗生素來取代會造成環(huán)境惡化的各種化學肥料或

化學農(nóng)藥；

利用微生物生產(chǎn)的PHB（聚羥基丁酸酯）制造易降解的醫(yī)用塑料制品以減少環(huán)境污染；

利用微生物來凈化生活污水和有毒工業(yè)污水；利用微生物技術來監(jiān)察環(huán)境的污染度，如

用艾姆氏法檢測環(huán)境中的“三致”物質(zhì)；

利用EMB培養(yǎng)來檢查飲水的腸道病原菌等。

5微生物與人類健康

防治這類疾病的主要手段又是各種微生物產(chǎn)生的藥物：抗生素、干擾素和白細胞介素等

高效藥物紛紛轉向由“工程菌”來生產(chǎn)。

與人類生殖、避孕等密切相關的留體激素類藥物

此外，一大批與人類健康、長壽有關的生物制品，如疫苗、類毒素等均是微生物產(chǎn)品。

學習本課程的主要參考書

周德慶.微生物學教程，北京：高等教育出版社，1993

沈萍主編.微生物學，北京：高等教育出版社，2000

李建政主編.水處理微生物學,北京:化工出版社,2003年

參考教學網(wǎng)站（課件）

1.武漢大學微生物學教學網(wǎng)站

2.江南大學微生物學教學網(wǎng)站

3.華中農(nóng)業(yè)大學微生物學微生物教學網(wǎng)站

4.長春師范學院微生物學網(wǎng)絡課程

5.華南師范大學微生物學教學網(wǎng)站

6.安徽科技學院微生物學網(wǎng)站

7.江西農(nóng)業(yè)大學精品課程

8.西北農(nóng)林科技大學微生物學教學網(wǎng)站

9.山東大學生命科學院微生物學教學網(wǎng)站

第一章非細胞結構的超微生物-病毒

講授人：余秋生

學時：2

教學方法：講授

教學手段：板書、多媒體

教學目的：了解非細胞結構的超微生物-病毒的分類、形態(tài)、結構、復制

重點難點：建立與環(huán)境工程微生物學有關病毒的基本認識

教學內(nèi)容：

一、病毒定義

病毒是一類超顯微的非細胞生物，每一種病毒只含有一種核酸；它們只能在活細胞內(nèi)營

專性寄生，靠其宿主代謝系統(tǒng)的協(xié)助來復制核酸、合成蛋白質(zhì)等組分，然后再進行裝配而得

以增殖；在離體條件下，它們能以無生命的化學大分子狀態(tài)長期存在并保持其侵染活性。

二、病毒的特點

病毒在寄主細胞外，不能獨立地進行代謝和繁殖，它們是嚴格的寄生物，與其它生物相

比有明顯不同，具有其本身的特點。

1形體極其微小，必須在電子顯微鏡下才能觀察，一般都可通過細菌濾器。

2沒有細胞構造，故也稱分子生物。

3其主要成分僅有核酸和蛋白質(zhì)兩種。

4每一種病毒只有一種核酸，不是DNA就是RNA。

5既無產(chǎn)能晦系也無蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)。

6在宿主細胞的協(xié)助下，通過核酸的復制和核酸蛋白裝配的形式進行增殖，不存在個體

的生長和二分裂法等細胞繁殖方式。

7在宿主的活細胞內(nèi)營專性寄生。

8在離體條件下，能以無生命的化學大分子狀態(tài)存在，并可形成結晶。

9經(jīng)提純的病毒結晶能保持侵染力。

人類傳染病中，約7080%屬于病毒病，每一種植物至少有一種病毒引起的病害。引起

人類疾病的病毒相當多，如肝炎，膽囊炎，狂犬病，愛滋病，風濕關節(jié)炎等，也有多種病毒

可以致人癌癥。

10對一般抗生素不敏感，但對干擾素敏感。

迄今，還未發(fā)現(xiàn)一種藥劑或抗菌素對人、動植物體內(nèi)病毒有效的藥物，也沒有一種藥劑

能殺死細胞體內(nèi)的病毒而又不傷害寄主。經(jīng)提純分離在體外的病毒結晶，用不少的藥物都可

殺死，但寄主細胞內(nèi)的病毒均不敏感。

三、病毒的分類

1根據(jù)專性寄主分類：

植物病毒、動物病毒、細菌病毒（噬菌體）、放線菌病毒（噬放線菌體）、藻類病毒、真

菌病毒。

動物病毒寄生在人體和動物體內(nèi)引起人和動物疾病：如流行性感冒、水痘、麻疹、腮腺

炎、乙型腦炎、脊髓灰質(zhì)炎、甲型肝炎、乙型肝炎、天花、愛滋病等。

植物病毒引起植物疾?。簾煵莼ㄈ~病、番茄叢矮病等。

噬菌體寄生在細菌體內(nèi)引起細菌疾病。用藍細菌噬菌體控制水華。

2根據(jù)核酸分類：DNA病毒和RNA病毒。

四、病毒形態(tài)結構和化學組成

1病毒的大小和形態(tài)

測量的單位是納米，多數(shù)病毒粒子的直徑在lOOnm左右。不同病毒大小差別較大。

病毒的形態(tài)主要有球形、桿形、磚形等、蝌蚪形等。

2病毒的化學組成和結構

由于病毒是非細胞生物，故單個病毒個體不能稱作“單細胞”，這樣，就產(chǎn)生了病毒粒

子（virion）的名詞。病毒粒子有時也稱病毒顆粒（virusparticle）,是指成熟的、結構

完整的單個病毒。

病毒粒子的主要成分是核酸和蛋白質(zhì)。核酸位于病毒粒子的中心：構成了它的核心（核

酸內(nèi)芯）或基因組；蛋白質(zhì)包圍在核心周圍，構成了病毒粒子的衣殼。

衣殼是病毒粒子的主要支架結構和抗原成分，對核酸有保護作用。衣殼是由許多在電鏡

下可辨別的形態(tài)學亞單位一一衣殼粒所構成。

核心和衣殼合在一起稱為核衣殼，它是任何病毒（真病毒）所必須具備的基本結構。

有些較復雜的病毒，在其核衣殼外還被一層由類脂或脂蛋白組成的被膜包裹著。有時，

被膜上還長有刺突等附屬物。

病毒蛋白質(zhì)的功能：保護病毒使其免受環(huán)境因素的影響；決定病毒感染的特異性；使病

毒與敏感細胞表面特定部位有特異親和力，病毒可牢固的附著在敏感細胞上；病毒蛋白質(zhì)還

有致病性、毒力和抗原性。

動植物病毒核酸類型：dsDNA,ssDNA,dsRNA,ssRNA。病毒核酸含量占「5%不等，

如感冒病毒核酸占1%,蛋白質(zhì)占99%oTMV核酸占5船蛋白質(zhì)占95*。核酸可用物理、化

學方法分離出來，分離出的核酸仍具有侵染力。

病毒核酸的功能：決定病毒遺傳、變異和對敏感宿主細胞的感染力。

由于衣殼粒的排列組合不同，使病毒有三種對稱性構型。立體對稱型（主要是20面體）;

螺旋對稱型；復合對稱型。

五、病毒的繁殖

1以噬菌體為例。有如下四步：吸附、侵入、復制、聚集和釋放。

（1）吸附：是噬菌體與細菌表面受體發(fā)生特異性結合的過程，其特異性取決于噬菌體

蛋白與宿主菌表面受體分子結構的互補性。

（2）侵入：噬菌體吸附在細菌細胞壁的受體上以后，核酸注入細菌細胞中，蛋白質(zhì)殼

體留在外面。從吸附到侵入，時間間隔很短，只有幾秒到幾分鐘。

(3)核酸復制：噬菌體核酸進入寄主細胞后，操縱寄主細胞的代謝機能，大量復制噬

菌體核酸，但不形成帶殼體的粒子，稱為潛育期。

(4)聚集和釋放：寄主細胞合成噬菌體殼體形成完整的噬菌體粒子。噬菌體粒子成熟,

引起寄主細胞的裂解釋放出病毒粒子。隨種類不同，一個寄主細胞釋放10?1000個噬菌體

粒子。

2噬菌體的類型

根據(jù)噬菌體與宿主菌的相互關系，噬菌體可分為兩類：

毒性噬菌體(virulentphage)：能在宿主細胞內(nèi)登制增殖，產(chǎn)生許多子代噬菌體，并最

終裂解細菌。

溫和噬菌體(temperatephage)：噬菌體基因與宿主染色體整合，不產(chǎn)生子代噬菌體，

但噬菌體DNA能隨細菌DNA復制，并隨細菌的分裂而傳代。

溫和噬菌體的基因組能與宿主菌基因組整合，并隨細菌分裂傳至子代細菌的基因組中，

不引起細菌裂解。整合在細菌基因組中的噬菌體基因組稱為前噬菌體(prophage),帶有前噬

菌體基因組的細菌稱為溶原性細菌(lysogenicbacterium).

前噬菌體偶爾可自發(fā)地或在某些理化和生物因素的誘導下脫離宿主菌基因組而進入溶

菌周期，產(chǎn)生成熟噬菌體，導致細菌裂解。溫和噬菌體這種產(chǎn)生成熟噬菌體顆粒和溶解宿主

菌的潛在能力，稱為溶原性(lysogeny)。

溫和噬菌體可有三種存在狀態(tài)：A.游離的具有感染性的噬菌體顆粒；B.宿主菌胞質(zhì)內(nèi)

類似質(zhì)粒形式的噬菌體核酸；C.前噬菌體。

某些前噬菌體可導致細菌基因型和性狀發(fā)生改變，這稱為溶原性轉換(lysogenic

conversion)。

六、病毒的培養(yǎng)

1病毒的培養(yǎng)特征

在細菌培養(yǎng)液中，細菌被噬菌體感染，細胞裂解，渾濁的菌懸液變成為透明的裂解溶液。

在固體培養(yǎng)基上形成噬菌斑。將少量噬菌體與大量宿主細胞混合后，將此混合液與45℃

左右的瓊脂培養(yǎng)基在培養(yǎng)皿中充分混勻，鋪平后培養(yǎng)。經(jīng)數(shù)小時至10余小時后，在平板表

面布滿宿主細胞的菌苔上，可以用肉眼看到一個個透亮不長菌的小圓斑，這就是噬菌斑

(plaque)。每一個噬菌斑一般是由一個噬菌體粒子形成的。

當一個噬菌體侵染一個敏感細胞后，隔不久即釋放出一群子代噬菌體，它們通過瓊脂層

的擴散乂侵染周圍的宿主細胞，并引起它們裂解，如此經(jīng)過多次重復，就出現(xiàn)了一個由無數(shù)

噬菌體粒子構成的群體-噬菌斑(plaque)。

噬菌斑的形成與細菌菌落的形成有點相似，所不同的只是噬菌斑更像一個“負菌落”。

噬菌斑的形成可用于檢出、分離、純化噬菌體和進行噬菌體的計數(shù)。

2病毒的培養(yǎng)基：

病毒是專性寄生在活的敏感宿主細胞內(nèi)才能生長繁殖的微生物。因此病毒的培養(yǎng)基要求

苛刻，專一性強。

敏感細胞要求具備以下條件：

（1）必須是活的敏感宿主或是活的敏感宿主組織細胞；

（2）能夠提供病毒附著的受體；

（3）敏感細胞內(nèi)沒有破壞特異性病毒的限制性核酸內(nèi)切酶，病毒進入細胞就可生長繁

殖。

不同種類的病毒培養(yǎng)基是不同的。

脊椎動物病毒的培養(yǎng)基：人胚組織細胞、人組織細胞、人腫瘤細胞、動物組織細胞、雞

鴨胚細胞、敏感動物。

植物病毒的培養(yǎng)基：與之相應的敏感植株和敏感的植物組織。

噬菌體的培養(yǎng)基：相應的敏感細菌。

3病毒的培養(yǎng)

動物病毒：動物接種、雞胚接種和組織培養(yǎng)技術

噬菌體：雙層瓊脂法培養(yǎng)

七、病毒對物理化學因素的抵抗力

物理因素：對病毒影響最大的物理因素是溫度、光和干燥。

溫度：在宿主細胞外的病毒大多數(shù)在55-65C范圍內(nèi)不到lh滅活。高溫使病毒的核酸

和蛋白質(zhì)衣殼受損傷，蛋白質(zhì)的變性作用阻礙了病毒吸附到宿主細胞上，削弱了病毒的感染

力。低溫不會滅活病毒，通常在-75℃保存病毒。

紫外輻射：有滅活病毒的作用。滅活的部位是病毒的核酸，形成胸腺啼咤二聚體。大多

數(shù)腸道病毒對可見光很敏感而被殺死，稱為“光滅活作用”。X射線、r射線也有滅活作用。

干燥：干燥也是控制環(huán)境中病毒的重要因素。在土壤中，水分含量低于10%時，病毒

會迅速滅活。

化學因素：

1體內(nèi)滅活：抗體、干擾素

2體外滅活：

破壞蛋白質(zhì)的化學物質(zhì)：酚、低離子強度環(huán)境

破壞核酸的化學物質(zhì)：甲醛、亞硝酸、氨

影響脂類的化學物質(zhì)：醛、SDS、氯仿、去氧膽酸

第二章原核微生物

講授人：余秋生

學時：4

教學方法：講授

教學手段：板書、多媒體

教學目的：

1、了解原核微生物的分類、形態(tài)、結構、生長及繁殖等特點

2、了解微生物觀察方法-顯微鏡、染色

重點難點：原核微生物的分類、形態(tài)、結構的基本認識

第一節(jié)細菌

一、細菌的個體形態(tài)、大小與染色

1細菌的外形與大小

常見的三種細菌典型形態(tài):球菌、桿菌、螺旋菌。

（1）球菌：球形的細菌，大小為0.5~2.0urn

球菌有單球菌（腺微球菌）、雙球菌（肺炎鏈球菌）、鏈球菌（乳鏈球菌）、四聯(lián)球菌（四

聯(lián)微球菌）、八疊球菌（甲烷八疊球菌）、前萄球菌（金黃色葡萄球菌）。

（2）桿菌：細胞呈桿狀或圓柱狀，菌體直或稍彎，粗短或細長，末端鈍圓、尖、膨大

或平裁狀。直徑在0.5?lumXl?5um（寬徑X長）。

桿菌有單桿菌、雙桿菌、鏈桿菌

(3)螺旋菌：細胞呈弧形的稱為瓠菌，其中若菌體多于一個彎曲，其程度超過一圈,

又稱為螺旋菌。直徑在0.5?5um,長度不等。

自然界中桿菌最常見，球菌次之，而螺旋菌最少.

(4)絲狀細菌：分布在水生境，潮濕土壤和活性污泥中。有鐵細菌、硫磺細菌、球衣

細菌等。

2細菌的染色

由于細菌的細胞極其微小又十分透明，因此用水浸片或懸滴觀察法在光學顯微鏡下進

行觀察時，只能看到大體形態(tài)和運動情況。若要在光學顯微鏡下觀察其形態(tài)和主要構造，一

般都要對它們進行染色。

革蘭氏染色法：該染色法由丹麥醫(yī)生C.Gram于1884年創(chuàng)立。分為初染、媒染、脫色

和復染四步。

革蘭氏染色的意義：

(1)通過這一染色，可把幾乎所有的細菌分成革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌兩個大類。

因此是分類鑒定的重要指標。

(2)這兩類細菌在細胞結構、成分、形態(tài)、生理、生化、遺傳、免疫、生態(tài)和藥物敏

感性等方面都呈現(xiàn)出明顯的差異，因此任何細菌只要先通過很簡單的革蘭氏染色，即可提供

不少其他重要的生物學特性方面的信息。

二、細菌的結構

細菌是單細胞的，所有的細菌都有如下結構：細胞壁、細胞質(zhì)腴、細胞質(zhì)及其內(nèi)含物、

細胞核物質(zhì)。部分細菌有特殊結構：芽抱、鞭毛、莢膜、粘液層、菌膠團、衣鞘及光合作用

層片等。

1細胞壁

細胞壁是包圍在細菌體表最外層的、具有堅韌而帶有彈性的薄膜。它約占菌體的10%

一25%。

(1)細胞壁的化學組成和結構

細菌分為革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌兩大類，兩者的化學結構和組成不同。革蘭氏陽

性菌的細胞壁厚，其厚度為20?80nm,結構較簡單，含肽聚糖、磷壁酸少量蛋白質(zhì)和脂肪。

革蘭氏陰性菌的細胞壁較薄，厚度為lnm。其結構復雜，分外壁層和內(nèi)壁層，外壁層又分三

層：最外層是脂多糖，中間是磷脂層，內(nèi)層為脂蛋白。內(nèi)壁層含脂多糖，不含磷壁酸。

(2)細胞壁的功能

①保護原生質(zhì)體免受滲透壓引起的破裂作用；

②維持細菌的細胞形態(tài)；

③細胞壁是多孔結構的分子篩，阻攔某些分子進入和保留蛋白質(zhì)在間質(zhì)；

④使細胞具有致病性及對噬菌體的敏感性；

⑤為鞭毛提供支點，使鞭毛運動。

(3)革蘭氏染色機理

①與細菌等電點有關：革蘭氏陽性菌的等電點為pH2~3,革蘭氏陰性菌的為pH4~5?？?/p>

見，革蘭氏陽性菌的等電點比革蘭氏陰性菌低，說明革蘭氏陽性菌帶的負電荷比革蘭氏陰性

菌多。它與草酸俊結晶紫的結合力大，用碘-碘化鉀媒染后，兩者的等電點均得到降低，但

革蘭氏陽性菌的等電點降低的多，故與草酸鉉結晶紫結合得更牢固，對乙醇脫色的抵抗力更

強。它的菌體與草酸鐵結晶紫、碘-碘化鉀的復合物不被乙醇提取，呈紫色。而革蘭氏陰性

菌與草酸鉉結晶紫的結合能力弱，其菌體與草酸鐵結晶紫、碘-碘化鉀的復合物很容易被乙

醇提取而呈現(xiàn)無色。

②與細胞壁有關：革蘭氏陽性菌的脂類物質(zhì)的含量很低，肽聚糖的含量高。革蘭氏陰性

菌相反，它的脂類含量高，肽聚糖含量低。用乙醇脫色時，革蘭氏陰性菌的脂類物質(zhì)被乙醇

溶解，增加細菌細胞壁的孔徑及其通透性，乙醇容易進入細胞內(nèi)將草酸錢結晶紫和碘-碘化

鉀復合物提取出來，使菌體呈現(xiàn)無色。革蘭氏陽性菌由于脂類物質(zhì)含量極低，而肽聚糖含量

高，乙醇既是脫色劑又是脫水劑，使肽聚糖脫水縮小細胞壁的孔徑，降低細胞壁的通透性，

阻止乙醇分子進入細胞，草酸錢結晶紫和碘-碘化鉀的復合物被截留在細胞內(nèi)而不被脫色，

仍呈現(xiàn)紫色。

2原生質(zhì)體

包括細胞質(zhì)膜(原生質(zhì)膜)、細胞質(zhì)及其內(nèi)含物、細胞核物質(zhì)。

(1)細胞質(zhì)膜

①細胞質(zhì)膜及其化學組成

細胞質(zhì)膜是緊貼在細胞壁的內(nèi)側而包圍細胞質(zhì)的一層柔軟而富有彈性的薄膜。它是半滲

透膜。它的重量占菌體的10%,含有60%?70%的蛋白質(zhì)，含30%?70%的脂類和約20%的

多糖。

②細胞質(zhì)膜的結構

細胞質(zhì)膜由上、下兩層致密的著色層，中間夾一個不著色層組成。不著色層是由具有正、

負電荷，有極性的磷脂雙分子層組成，是兩性分子。親水基朝著膜的內(nèi)、外表面的水向，疏

水基在不著色區(qū)域。蛋白質(zhì)主要結合在膜的表面，有的位于均勻的雙層磷脂層中，疏水基占

優(yōu)勢。膜表面的蛋白質(zhì)還有多糖。①②③@@

③細胞質(zhì)膜的生理功能

細胞質(zhì)膜的生理功能有：①維持滲透壓的梯度和溶質(zhì)的轉移；②細胞質(zhì)膜上有合成細胞

壁和形成橫膈膜組分的酶，故可在膜的外表面合成細胞壁；③膜內(nèi)陷形成的中間體含有細胞

色素，可參與呼吸作用；④可在細胞質(zhì)膜上進行物質(zhì)代謝和能量代謝；⑤為鞭毛提供附著點。

(2)核糖體

核糖體是分散在細胞質(zhì)中的亞微顆粒，由RNA和蛋白質(zhì)組成，是合成蛋白質(zhì)的場所。其

中RNA占60%,蛋白質(zhì)占40樂大腸桿菌可以分解出三種分子質(zhì)量不同的RNA,16SRNA.23SRNA

和5SRNA。核糖體的沉降系數(shù)是73S(由50s和30s兩個亞基組成)。

(3)細胞內(nèi)含顆粒

氣泡(水生細菌)：相當于魚的魚漂

異染顆粒：可被甲苯胺染成紫紅色。化學本質(zhì)一偏磷酸鹽的聚合物。功能：磷源和能源

性貯藏物。

聚b-羥基丁酸(簡稱PHB)顆粒：能量的貯存物；調(diào)節(jié)pH。

糖原和淀粉粒：用作碳源和能源。

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。

3擬核

細菌無核膜和核仁，故稱原始核，亦稱細菌染色體，由DNA組成。由于高度緊密折疊，

擬核只占菌體很小的一部分，在電子顯微鏡下看到的是一個透明的、不易著色的纖維狀區(qū)域。

擬核攜帶全部或部分遺傳信息，它的功能是決定遺傳性狀和傳遞遺傳信息，是重要的遺傳物

質(zhì)。

4莢膜、粘液層和菌膠團

(1)莢膜：是一些細菌在其細胞表面分泌的一種粘性物質(zhì)，把細胞壁完全包圍住。莢膜

能相對穩(wěn)定的附在細胞壁表面，使細菌與外界環(huán)境有明顯的邊緣。莢膜不易著色，一般采用

負染色法。

成分：多糖、多肽和脂類，含水率在90%?98%。①@③④⑤

功能：

①保護作用：保護細菌免受干燥的影響，保護不受宿主吞噬細胞的吞噬。

②當缺乏營養(yǎng)時，莢膜可被用作碳源和能源。

③具莢膜的致病菌毒力強，失去莢膜的致病力下降。

④廢水生物處理中的細菌莢膜有生物吸附作用，將廢水中的有機物、無機物及膠體吸

附在細菌體表面上。

(2)粘液層：有些細菌不產(chǎn)生莢膜，其細胞仍可分泌粘性的多糖，疏松地附著在細菌細

胞壁表面，與外界沒有明顯的邊緣，則叫粘液層。在廢水生物處理過程中有生物吸附作用。

(3)菌膠團：有些細菌由于其遺傳特性決定，細菌之間按一定的排列方式粘集在一起，

被一個公共的莢膜包圍成一定形狀的細菌集團叫做菌膠團。菌膠團的形成是由這類細菌遺傳

特性所決定的。菌膠團的形狀有球形、蘑菇形、橢圓形、分支狀、垂絲狀及不規(guī)則形。

(4)衣鞘：水生境中的絲狀菌，如球衣菌屬、纖發(fā)菌屬、發(fā)硫菌屬、亮發(fā)菌屬等絲狀體

表面的粘液層或莢膜硬質(zhì)化，形成一個透明堅韌的空殼，叫衣鞘。

5芽抱

某些細菌生長到一定階段，在細胞內(nèi)形成一個圓形成圓柱形的對不良環(huán)境條件具有較強

的抵抗逆休眠體。細菌的芽泡都生長在細胞內(nèi)，又稱內(nèi)生泡子（Endospora）,細菌中只有少

數(shù)幾個屬具有芽抱。芽他對干燥（在干燥下可存活幾年、幾十年）、紫外線，有毒化學物、

熱、化學藥品抵抗力強，能使細菌渡過不良環(huán)境。所以，芽胞使抵御外界不良環(huán)境的休眠體。

芽胞的大小、形狀、位置等隨菌種而異，有重要的鑒別意義。芽胞不是繁殖器官，只是休眠

體，而且不易著色。

產(chǎn)芽加細菌的種類：革蘭氏陽性桿菌芽抱桿菌屬、梭菌屬；球菌只有八疊球菌屬產(chǎn)生芽

狗；螺菌中的泡螺菌屬也產(chǎn)生芽胞。

芽抱抗性強的原因：（1）含水量低。（2）有厚、致密的壁。（3）含與抗熱性有關的毗咤

二竣酸。（4）芽抱內(nèi)具有抗熱性的酶。

6鞭毛

由細胞質(zhì)膜上的鞭毛基粒長出穿過細胞壁伸向體外的一條纖細的波浪狀的絲狀物。直徑

0.OOPO.02um,長2~50u%具有鞭毛的細菌都能運動，不具有鞭毛的細菌不能運動，但有

些細菌仍可運動，這種運動叫做滑動。

化學成分：鞭毛蛋白。

功能：運動，鞭毛的有無以及鞭毛著生的部位是菌種分類鑒定的重要指標。

根據(jù)鞭毛數(shù)目與排列情況分：

一端單毛菌：菌體一端只有一條鞭毛。二端單毛菌：菌體二端各有一條鞭毛。叢毛菌：

菌體一端或二端各有一叢鞭毛（偏端叢生鞭毛菌、二端叢生鞭毛菌）。周毛菌：在菌體四周都

有鞭毛。實驗室可采用特殊染色，使染料的復合物附著并積累在鞭毛上，加粗其直徑，可

用普通光學顯微鏡觀察。

7比鞭毛更細，較短，直硬，數(shù)量也較多的細絲。非運動器官》菌多有，G'菌少數(shù)有。

菌毛在普通光學顯微鏡下看不到，必須用電子顯微鏡觀察。

功能：菌毛分普通菌毛和性菌毛（有吸附作用）。有性菌毛的細菌「U雄性菌。雄性菌與雌

性可通過性菌毛接合，沒有之不能接合。

三、細菌的培養(yǎng)特征

細菌在固體培養(yǎng)基上的培養(yǎng)特征：

菌落：將單個微生物細胞或一小堆同種微生物細胞接種在固體培養(yǎng)基的表面，當它占有

一定的發(fā)展空前并給予適宜的培養(yǎng)條件時，該細胞就迅速進行生長繁殖。結果就會形成一個

以母細胞為中心的一堆肉眼看見的、有一定形態(tài)構造的子細胞集團，稱為菌落。

菌苔：如果將某一純種的大量細胞密集地接種在固體培養(yǎng)基表面，結果形成的各“菌落”

相互聯(lián)結成一片，就是菌苔。

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，當固定培養(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)。

細菌在固體培養(yǎng)基上的菌落特征：濕潤、較光滑、較透明、較粘稠、易挑取、質(zhì)地均勻

以及菌落正反面或邊緣與中央部位的顏色一致等。

細菌在液體培養(yǎng)基中的培養(yǎng)特征：

(1)多數(shù)細菌呈現(xiàn)均勻渾濁(表現(xiàn)均勻生長)。部分形成菌膜，在液體培養(yǎng)基表面上形

成菌膜，液體透明明或者稍渾濁。

(2)在液體底部形成沉淀。菌落在微生物學工作中有很多應用，主要用于微生物的分離、

純化、鑒定、計數(shù)等研究和選種、育種等實際工作中。

四、細菌的繁殖方式

細菌一般以二分裂法進行無性繁殖，少數(shù)細菌存在有性結合，但發(fā)生頻率極低。

第二節(jié)古菌

在過去相當長時間里，由于研究微生物的技術和研究手段落后的原因，對古菌的了解甚

少，一直將古菌隸屬于細菌的范疇。1977年起，人們改進了研究方法，對細菌進行了深入

研究。根據(jù)微生物的細胞結構、化學組成以及它們的特殊生活環(huán)境作了細致的比較，發(fā)現(xiàn)細

菌中有一類比較特殊的微生物。因此為區(qū)分開這類特殊菌，將細菌劃分為古細菌和真細菌，

都屬于原核微生物。

1977年，美國學者Woese以16SrRNA序列比較為依據(jù)，提出的獨立于真細菌和真核生

物之外的生命的第三種形式。

在分類地位上與真細菌和真核生物并列為三域，在進化譜系上更接近真核生物。在細胞

構造上與真細菌較為接近，同屬原核生物。多生活于一些生存條件十分惡劣的極端環(huán)境中，

原名古細菌(Archaebacteria)；后改名古菌(Archaea)。

古菌種類：

產(chǎn)甲烷菌：嚴格厭氧菌，能夠在代謝過程中產(chǎn)生甲烷，培養(yǎng)方法有Hungate滾管法、厭

氧手套箱法等。

嗜熱嗜酸菌：包括古生硫酸還原菌和極端嗜熱古菌。專性嗜熱、好氧、兼性厭氧、嚴格

厭氧，革蘭氏陰性，最適生長溫度70、105℃。

極端嗜鹽菌：對NaCl有特殊的適應性和需要性。棲息在高鹽環(huán)境如哂鹽場、天然鹽湖

或高鹽鹽漬食物。革蘭氏陰性或陽性，好氧或兼性厭氧、化能有機營養(yǎng)型。

第三節(jié)放線菌

放線菌是指一類呈絲狀生長、主要以抱子繁殖和陸生性強的原核生物。

放線菌一般分布在含水量較低、有機物豐富和呈微堿性的土壤環(huán)境中。為泥土所特有的

“泥腥味”，主要是由放線菌產(chǎn)生的。在每克土壤中，放線菌的泡子數(shù)一般在107左右。除

枝動菌屬為革蘭氏陰性外，其余全部放線菌均為革蘭氏染色陽性。

放線菌可以產(chǎn)生抗菌素1700種以上，放線菌還可產(chǎn)生維生素和酶類。弗蘭克菌科與多

種非豆科植物形成根瘤固氮。放線菌有很強的分解纖維素、石蠟、瓊脂、角蛋白和橡膠等復

雜有機物的能力，在自然界物質(zhì)循環(huán)和提高土壤肥力等方面有著重要的作用。

只有極少數(shù)的放線菌對人類構成危害。

1放線菌的菌絲類型：

放線菌根據(jù)菌絲形態(tài)和功能分為三類：

基內(nèi)菌絲（營養(yǎng)菌絲）：菌絲無分隔，可以產(chǎn)生各種水溶性、脂肪性色素，使培養(yǎng)基著

色。功能：吸收營養(yǎng)物質(zhì)。

氣生菌絲：由基內(nèi)營養(yǎng)菌絲長出培養(yǎng)基外，伸向空間的菌絲，直生或分枝絲狀，較基內(nèi)

菌絲粗。功能：分化形成徇子絲。

胞子絲：當生長發(fā)育到一定階段，在其氣生菌絲上分化出可形成抱子的菌絲。功能：形

成泡子，起繁殖作用。

2放線菌在固體培養(yǎng)基上的菌落特征

在固體培養(yǎng)基表面，放線菌的細胞有基內(nèi)菌絲和氣生菌絲的分化，氣生菌絲到成熟時會

分化成泡子絲并產(chǎn)生成串的干粉壯抱子，這些氣生菌絲或電子絲伸展在空氣中，菌絲間一般

都不會存在毛細血管水。這就使放線菌獲得其特有的與細菌不同的菌落特征：干燥、不透明、

表面呈致密的絲絨狀，上有一層色彩鮮艷的干粉；菌落和培養(yǎng)基的連接緊密，難以挑??；菌

落的正反面顏色常常不一致，以及菌落邊緣培養(yǎng)基的平面有變形現(xiàn)象。

3放線菌的繁殖：通過分生狗子或胞囊抱子繁殖，也可以一段菌絲繁殖。

第四節(jié)藍細菌

藍細菌是一類含有葉綠素a,具有放氧性光合作用的原核生物。藍細菌亦稱籃藻，過去

作為藻類的一群。

藍細菌生長在土壤、巖石上，在樹皮上也成片生長，亦有許多種類生長在池塘、湖泊和

海洋中。

藍細菌在污水處理、水體自凈中起積極作用。在氮、磷豐富的水體中生長旺盛，可作為

水體富營養(yǎng)化的指示生物。某些屬種在富營養(yǎng)化的海灣和湖泊中引起海灣的赤潮和湖泊的水

華。

藍細菌特征:

分布廣。形態(tài)差異大。細胞中含有葉綠素a,進行產(chǎn)氧型光合作用。具有原核生物的典

型細胞結構。營養(yǎng)極為簡單，不需要維生素，以硝酸鹽或氨作為氮源，多數(shù)能固氮。分泌粘

液層、莢膜或形成衣鞘，具有強的抗干旱能力。無鞭毛，但能在同體表面滑行，進行光趨避

運動。許多種類細胞質(zhì)中有氣泡。

第五節(jié)立克次氏體、支原體和衣原體

一、衣原體［Chlamydia］：具有細胞壁，只能生活在活的細胞內(nèi)，不能在人工培養(yǎng)基上

培養(yǎng)。如引起人的沙眼病的沙眼衣原體。

二、支原體（枝原體）：沒有細胞壁，能進行人工培養(yǎng)的最小微生物，在人的唾液和口腔

內(nèi)，支原體檢出率約50%-60樂引起人的非典型肺炎、豬氣喘病、植物黃化病。支原體是目

前已知的可獨立生長和生活最簡單的生命形式。

三、立克次氏體：有細胞壁，桿、球狀，常多態(tài)，大小為0.3-1X0.2-0.5um,只能在活

細胞內(nèi)生長，在動物體外存活困難，對四環(huán)素、氯霉素等敏感。立克次醫(yī)生首先發(fā)現(xiàn)這類微

生物。他在研究斑疹傷寒病時，不幸感染而犧牲，年僅39歲。他的學生范魯納澤克繼續(xù)研

究，同樣不幸感染而犧牲。斑疹傷寒病在本世紀初曾引起幾萬人死亡，立克次氏體還引起Q

熱、戰(zhàn)壕熱病等，可用廣譜性抗函素治療。

四、螺旋體：有細胞壁，大小為0.09-0.75X3-500unu主要有鉤端螺旋體、梅毒螺旋體，

可以引起毛細血管損害、內(nèi)臟損害。離開人體迅速死亡，90%靠接觸傳染5%靠輸血傳染，用

青霉素等可治療。

第三章真核微生物

講授人：余秋生

學時：4

教學方法：講授

教學手段：板書、多媒體

教學目的：

1、了解真核微生物的分類、形態(tài)、結構、生長及繁殖等特點

重點難點：真核微生物的分類

真核微生物的種類約占微生物總數(shù)的95%以上。從個體形態(tài)、群體形態(tài)、營養(yǎng)吸收、代

謝類型、代謝產(chǎn)物、遺傳特性、和生態(tài)分布諸方面，真核微生物都展現(xiàn)出一幅多樣化的畫面。

真核微生物包括原生生物界的原生生物、藻類、真菌界的霉菌、酵母菌、及傘菌還包括生物

界的微型后生動物。

第一節(jié)原生動物

一、原生動物的概念

動物中最原始、最低等、結構最簡單的單細胞動物。形體微小，在10~300微米之間，

光學顯微鏡下可觀察到。

原生動物是單細胞真核微生物，無細胞壁，有細胞質(zhì)、細胞膜，有分化的細胞器，細胞

核具核膜。有獨立生活的生命特征和生理功能，如攝食、營養(yǎng)、呼吸、排泄、生長、繁殖、

運動及對刺激的反應等，均由相應的細胞器執(zhí)行。

胞口、胞咽、食物胞、吸管一攝食、消化、營養(yǎng)

收集管、伸縮泡、胞肛一排泄

鞭毛、纖毛、剛毛、偽足一運動和捕食

眼點一感覺

有的細胞器執(zhí)行多種功能，如偽足、鞭毛、纖毛、剛毛既能執(zhí)行運動功能，又能執(zhí)行攝

食功能，甚至還有感覺功能。

二、原生動物的營養(yǎng)類型

1全動性營養(yǎng)：以吞食其他生物和有機顆粒為食。絕大多數(shù)原生動物為全動性營養(yǎng)。

2植物性營養(yǎng)：有色素的原生動物如綠眼蟲、衣滴蟲和植物一樣，進行光合作用。

3腐生性營養(yǎng)：某些無色鞭毛蟲和寄生的原生動物，借助體表和原生質(zhì)膜吸收環(huán)境和寄

主中的可溶性有機物為營養(yǎng)。

三、原生動物的繁殖

二分裂法是原生動物的主要繁殖方式，在環(huán)境條件差時出現(xiàn)有性生殖。

四、原生動物的各綱簡介

1鞭毛綱

稱為鞭毛蟲，具有一根或幾根鞭毛。兼有三種營養(yǎng)類型。大小從幾微米到幾十微米。主

要有眼蟲、粗袋鞭蟲等。

在自然水體中，鞭毛蟲喜在多污帶和a—中污帶生活。在污水生物處理中，活性污泥培

養(yǎng)初期或在處理效果差時鞭毛蟲大量出現(xiàn)，可作為污水處理指示生物。

2肉足綱

稱為肉足蟲，形體小，無色透明，無固定形狀，全動性營養(yǎng)。分根足亞綱（可改變形狀）

和輔足亞綱（球形），主要有變形蟲、太陽蟲和輻球蟲。以無性生殖為主。

變形蟲喜在a—中污帶或b—中污帶的自然水體中生活。在污水生物處理系統(tǒng)中，則在

活性污泥培養(yǎng)中期出現(xiàn)。

3纖毛綱

稱為纖毛蟲。有游泳型和固著型兩種，以纖毛作為運動和捕食的細胞器，纖毛蟲是原生

動物中最高級的一類，有固定的、結構精細的攝食細胞器。生殖有分裂生殖和結合生殖。

營養(yǎng)：動物性。喜吃細菌及有機顆粒，與廢水生物處理的關系較為密切。

特點：種類多、結構復雜。在活性污泥中的種類數(shù)量非常繁多，已發(fā)現(xiàn)的種類有6000

種，遠遠超過肉足類和鞭毛類。

纖毛蟲是原生動物中構造最復雜的，不僅有比較明顯的胞口，還有口圍、口前庭和胞咽

等司吞食和消化的細胞器官。它的細胞核有大核（營養(yǎng)核）和小核（生差核）兩種，通常大核只

有一個，小核則有一個以上。

根據(jù)運動情況可分為游泳型、固著型和吸管蟲三種。

I.游泳型纖毛蟲

大小：180~300umX42~75um

形態(tài)：自由游動

如草履蟲，豆形蟲、腎形蟲、漫游蟲等。其中在活性污泥中以草履蟲居多，每逢凈化程

度較差時就會大量出現(xiàn)，常被作為水質(zhì)凈化的指示生物。

II.固著型纖毛蟲

形態(tài)：固著、群生相連或個體。

1個體型：

以個體形式生存的為鐘蟲，因其像一個倒置的種而得名。

特征：

A前端有環(huán)形纖毛叢構成的纖毛帶，形成似波動膜的構造。

B大多數(shù)在后端有尾柄，它們靠尾柄附著在其它物質(zhì)（如活性污泥、生物濾池的生物膜）

上。當環(huán)境不良時，柄消失，固著型鐘蟲成為游動性的?？壳岸死w毛的擺動而移到另一環(huán)境

較好的固體物質(zhì)上。

常見的單個個體的鐘蟲類有小口鐘蟲、溝鐘蟲、領鐘蟲等。其中以小口鐘蟲在各類廢水

處理中出現(xiàn)頻率最大,數(shù)量也是最多，小口鐘蟲的體長為32~70um,寬22~4811nb口圍12~25um,

柄長20"380umo

2群體型：

固著型纖毛蟲中的群體型生物有縮蟲、累枝蟲、蓋蟲三種。

營養(yǎng)型：以細菌為食。

作用：可以降低水中游離細菌的數(shù)量，降低水的渾濁度，對廢水生物處理起良好的促

進作用，同時常被可作為處理效果較好的指示生物。

III.吸管蟲

形態(tài)：幼蟲有纖毛，成蟲纖毛消失，長出長短不一的吸管，末端有一根柄固著生活。蟲

體呈球形、倒圓錐形、三角形，沒有口，吸管為捕食工具，以其他原生動物為食。吸管蟲用

吸管吸住微小動物，并由吸管中釋放毒素將其麻醉，繼而融化其細胞膜，吸干其體液。

作用：吸管蟲多數(shù)在污染較重的水體中，可作為廢水處理效果平常的指示生物。

五、原生動物在廢水生物處理中的作用

1原生動物對廢水凈化的影響

原生動物對廢水凈化的影響體現(xiàn)在四個方面：

①直接參與廢物的去除。動物性營養(yǎng)型的原生動物，如動物性鞭毛蟲、變形蟲、纖毛蟲

等能直接利用水中的有機物質(zhì)，對水中有機物的凈化起一定的積極作用。

②產(chǎn)生絮凝物質(zhì)，促進活性污泥的形成?；钚晕勰囝w粒主要由細菌絮凝而成，實驗證明

小口鐘蟲、累枝蟲和尾草履蟲等纖毛蟲能分泌一些促進凝聚的糖類，使它們能夠附著在小的

絮凝體上，同時促進絮凝體進一步黏附細菌使污泥絮體增大。粘多糖還具有粘連小顆粒的作

用，促進活性污泥的增大。生產(chǎn)上常發(fā)現(xiàn)在活性污泥培養(yǎng)初期，一旦系統(tǒng)中出現(xiàn)固著型纖毛

蟲，隨后就可看到活性污泥絮體的形成并逐漸增大。

③吞噬細菌，凈化出水水質(zhì)。實驗證明，1000m3的水池中，球衣菌可吸收30t有機物

質(zhì)，其中201被分解為無機質(zhì)，101組成細菌自身，如果這101細菌（包括致病菌）從污水

處理廠直接排入天然水體，就會造成新的污染，事實上約有半數(shù)以上的細菌，尤其是游離的

細菌，在曝氣池中不斷的被原生動物吃掉。獨縮蟲中的奇觀獨縮蟲每個群體每小時能吃掉3

萬個細菌，屬于纖毛蟲的四膜蟲每小時能吃掉500?600個細菌?；钚晕勰嘣跊]有纖毛蟲的條

件下出水的BOD5為54~70mg/L,在有纖毛蟲的條件下出水的BO1為7~24mg/L。

④促進細菌生長，提高細菌活性。原生動物對細菌的捕食不但不會影響細菌的生長，還

能使細菌維持在對數(shù)生長期，防止細菌種群的衰老，此外原生動物代謝產(chǎn)生的溶解性有機物

也可以被細菌利用，促進細菌的生長。

2以原生動物為指示生物

（1）依據(jù)

不同種類的原生動物對環(huán)境條件的要求不同，對環(huán)境變化的敏感程度也不同，所以可以

利用原生動物種群的生長情況，判斷生物處理構筑物的運轉情況及廢水凈化的效果。

（2）優(yōu)越性

用原生動物作為指示生物有兩個優(yōu)點：

I.觀察容易

原生動物的形體比細菌大得多，低倍顯微鏡即可觀察，因此以原生動物為指示生物是較

為方便的。

H.快速預報

通常污水處理廠每天都要對本廠的出水進行水質(zhì)監(jiān)測，若超過國家規(guī)定的標準，就要及

時追查原因，以求解決。化學分析雖然準確，但有些數(shù)據(jù)當天得不到如B0D5,根據(jù)原生動物

與B0D5的對應關系，則可以作出快速的判斷，縮短發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的時間。例如湖南

石油化工廠的曝氣池中的有柄纖毛蟲與B0D5統(tǒng)計數(shù)據(jù)有以下的比例關系圖，二者之間顯著

相關。由于水體的不同各個處理廠可根據(jù)本廠的統(tǒng)計數(shù)據(jù)建立相關的公司，來進行出水水質(zhì)

的快速預報。

（3）原則

對廢水處理構筑物中的原生動物進行鏡檢時，需同時注意以下幾方面：（1）原生動物種

類組成；（2）種類的數(shù)量變化；（3）各種群的代謝活力。結合這三個方面的長期統(tǒng)計數(shù)據(jù)與水

質(zhì)的相互關系，可以準確的進行水質(zhì)的預報。以下是一些通用的判斷方法。

I.水質(zhì)毒物判斷

如發(fā)現(xiàn)群體的纖毛蟲縮成一團時表示水中有毒；鐘蟲的柄脫落也表明水中有毒。纖毛蟲

接合生殖（即有性生殖）、或形成抱囊也都表明水中存在有毒物質(zhì)或其他條件如溫度、pH等

的不適宜。

H.溶解氧判斷

有些原生動物對水中的溶解氧變化十分敏感。如鐘蟲細胞前端出現(xiàn)氣泡，運動遲緩，說

明水中充氧不足，或溶氧過高，水質(zhì)將變壞。反之則表明溶解氧情況適中良好。

III.曝氣池處理效果的判斷

原生動物的胞囊：在環(huán)境條件變壞，如水干枯、水溫和pH過高或過低，溶解氧不足,

缺乏食物或排泄物積累過多，廢水中的有機物超過它的適應能力等原因，都可使原生動物不

能正常生活而形成胞囊。胞囊是抵抗不良環(huán)境的一種休眠體。一旦形成胞囊，就可判斷污水

處理不正常。當環(huán)境惡化時，原生動物先是身體變圓，鞭毛、纖毛等細胞器縮入體內(nèi)，細胞

水分從體內(nèi)排出，并分泌一種膠狀物質(zhì)于體表，這些物質(zhì)凝固成胞殼,胞殼分為兩層，外層

厚而突起，內(nèi)層薄而透明。胞囊很容易隨灰塵漂浮或被其他動物帶到其他地方，胞囊遇到適

宜環(huán)境胞殼破裂，恢復蟲體形狀。

第二節(jié)微型后生動物

后生動物也稱多細胞動物。在水處理工作中常見的后生動物主要是形體微小的后生動

物，主要有輪蟲、線蟲、寡毛蟲、浮游甲殼動物、苔葬動物。

一、輪蟲

輪蟲是多細胞動物中比較簡單的一種。其身體前端有一個頭冠，頭冠上有一列、二列或

多列纖毛形成纖毛環(huán)。纖毛環(huán)經(jīng)常擺動，將細菌和有機顆粒等引入口部，纖毛環(huán)既是是輪蟲

的進食工具，又是行動工具。輪蟲因其纖毛環(huán)擺動時狀如旋轉的輪盤而得名。

1形態(tài)、生理

形態(tài)：長度約WOMOOOuni,多數(shù)在500um左右，需在顯微鏡下觀察。身體為長形，分

頭部、軀干和尾部。頭部有輪盤，其咽內(nèi)有一個幾丁質(zhì)的咀嚼器。軀干呈圓筒形，背腹扁寬,

具刺或棘，外面有透明的角質(zhì)甲膜，尾部末端有分叉的趾，內(nèi)有腺體分泌的粘液，借以固著

在其他物體上。

生理：適應pH范圍廣，以pH6.8左右生活的種類較多。輪蟲以小的原生動物和有機顆

粒等為食物，在廢水的生物處理中有一定的凈化作用.

生殖：雌雄異體，雄體比雌體小得多，并退化，有性生殖少，多為孤雌生殖。

2指示生物作用

當活性污泥中出現(xiàn)輪蟲時，往往表明處理效果良好。但如數(shù)量太多，則是污泥膨脹的的

前兆。此時輪蟲有可能破壞污泥的結構，使污泥松散而上浮。輪蟲在水源水中大量繁殖時，

有可能阻塞水廠的砂濾池。目前發(fā)現(xiàn)的輪蟲有252種，活性污泥中常見的輪蟲有轉輪蟲、紅

眼旋輪蟲等。

二、線蟲

屬于線形動物門的線形綱。線蟲為長形，形體微小，多在1mm以下。線蟲有好氧和兼性

厭氧的，兼性厭氧者在缺氧時大量繁殖。線蟲是污水凈化程度差的指示生物。

二、寡毛類動物

屬環(huán)節(jié)動物門寡毛綱，比輪蟲和線蟲高級。身體細長分節(jié)，每節(jié)兩側有剛毛，靠剛毛爬

行運動。在水中的小蟲或其幼蟲還有搖蚊幼蟲、蜂蠅幼蟲和顫蚯蚓，這些生物也可以作為指

示生物。如指示水中的溶解氧濃度。后生動物比原生動物對水中的溶解氧更敏感，水中無后

生動物生長，往往說明溶解氯不足。

四、浮游甲殼動物

甲殼動物是魚類的基本食料。廣泛分布于河流、湖泊和水塘等淡水水體及海洋中，以淡

水種為多。這類生物的主要特點是具有堅硬的甲殼，水生浮游生活。是水體污染和水體自凈

的指示生物。常見的有劍水蚤和水蚤，屬節(jié)肢動物門的甲殼綱。?在給水排水工程中常見的甲

殼類動物有水蚤。甲殼類動物以細菌和藻類為食料。

應用：去除氧化塘中過多的藻類。但它們?nèi)舸罅糠敝常赡苡绊懰畯S濾池的正常運行。

第三節(jié)藻類

一、藻類一般特征

具有葉綠體，光能自養(yǎng)型，進行光合作用。少數(shù)藻類營腐生，極少數(shù)與其他生物共生。

繁殖方式有有性生殖和無性生殖,分布廣泛。已發(fā)現(xiàn)22000種，估計只是總數(shù)的十分之一。

根據(jù)形、色、結構等，將藻類分為十一門，即藍藻、裸藻、綠藻、隱藻、輪藻、金藻、黃藻、

硅藻、甲藻、褐藻、紅藻。

二、藻類的分類及各門特征簡介

1藍藻門

即藍細菌，見原核微生物一章。

2裸藻門

裸藻門的藻類叫裸藻。因不具細胞壁而得名。它們有鞭毛能運動，動物學將它們列入原

生動物門的鞭毛綱。絕大多數(shù)裸藻具有葉綠體，內(nèi)含葉綠素a、b,B-胡蘿卜素、三種葉黃

素。柄裸藻屬以膠柄相連接成群體。其它的裸藻全是游動型的個體，含光合色素的裸藻進行

光合作用，即植物性營養(yǎng)。不含色素的裸藻營腐生性營養(yǎng)或全動性營養(yǎng)。

裸藻的繁殖方式為縱裂。代表屬有：囊裸藻屬、扁裸藻屬、柄裸藻屬及裸藻屬。

3綠藻門

綠藻門的藻類叫綠藻。它們形體多樣，有單細胞的個體、群體和絲狀體。個體的形態(tài)也

多樣。單細胞個體的綠藻具有2、4根頂生的、等長的尾鞭型鞭毛。它們含有較多葉綠素a、

b,B-胡蘿卜素、葉黃素。其貯存物為淀粉和油類，葉綠體內(nèi)有一至幾個有鞘的造粉核。

綠藻的繁殖方式為無性生殖和有性生殖。

綠藻的代表屬有：衣藻屬、小球藻屬、盤藻屬、實球藻屬、空球藻屬、團藻屬、柵藻屬、

盤星藻屬、新月藻屬、鼓藻屬、雙星藻屬、水綿藻屬等。

4輪藻門

輪藻門的藻類叫輪藻。它們的細胞結構、光合色素和貯存物與綠藻大致相同，不同的是

有大型的頂細胞，有節(jié)和節(jié)間，節(jié)上有輪生的分支。為卵配生殖。在淡水和半咸水中生長。

5金藻門

金藻門的藻類叫金藻。金藻形體多樣，有個體和群體。具有一或二根鞭毛，少數(shù)有三根

鞭毛。體內(nèi)葉黃素和胡蘿卜素與優(yōu)勢，藻體呈現(xiàn)黃綠色和金棕色。貯存物有金藻糖和油。

金藻的代表屬有：魚鱗藻屬、合尾藻屬和鐘罩藻屬

6黃藻門

黃藻門的藻類叫黃藻。黃藻的細胞壁大多數(shù)由兩個半片套組成，含較多的果膠質(zhì)，體內(nèi)

含葉綠素a、c,胡蘿卜素和葉黃素，貯存物為油。絕大多數(shù)黃藻為淡水產(chǎn)的。

代表屬有：黃絲藻屬、黃群澳屬和擬黃群藻屬。

7硅藻門

細胞壁中富含硅，單細胞，形狀各異。

特征：由上下殼組成

顏色：黃綠色和黃褐色

第四節(jié)真菌

一、酵母菌

酵母菌的細胞結構

細胞壁、細胞質(zhì)膜、細胞核、細胞質(zhì)及內(nèi)含物。酵母菌的細胞壁組分與細菌不同，含葡

聚糖、甘露聚糖、蛋白質(zhì)及脂類。啤酒酵母還含有幾丁質(zhì)。

酵母菌的繁殖及生活史

1無性繁殖

芽殖：主要的無性繁殖方式，成熟細胞長出一個小芽，到一定程度后脫離母體繼續(xù)長成

新個體。

裂殖：少數(shù)酵母菌可以象細菌一樣借細胞橫割分裂而繁殖，例如裂殖酵母。

2有性繁殖

酵母菌以形成子囊和子囊抱子的形式進行有性繁殖：兩個性別不同的單倍體細胞靠近，

相互接觸；接觸處細胞壁消失，質(zhì)配；核配，形成二倍體核的接合子：以二倍體方式進行營

養(yǎng)細胞生長繁殖，獨立生活；下次有性繁殖前進行減數(shù)分裂。進行減數(shù)分裂，形成4個或8

個子囊抱子，而原有的營養(yǎng)細胞就成為子囊。子囊抱子萌發(fā)形成單倍體營養(yǎng)細胞。

3生活史

酵母菌單倍體和雙倍體細胞均可獨立存在，有三種類型：

(1)營養(yǎng)體只能以單倍體形式存在(核配后立即進行減數(shù)分裂)

(2)營養(yǎng)體只能以雙倍體形式存在(核配后不立即進行減數(shù)分裂)

(3)營養(yǎng)體既可以單倍體也可以雙倍體形式存在，都可進行出芽繁殖。

酵母菌中尚未發(fā)現(xiàn)其有性階段的被稱為假酵母。

酵母菌在固體培養(yǎng)基上的培養(yǎng)特征

大多數(shù)酵母菌的菌落特征與細菌相似，但比細菌菌落大而厚，菌落表面光滑、濕潤、粘

稠，容易挑起，菌落質(zhì)地均勻，正反面和邊緣、中央部位的顏色都很均一，菌落多為乳

白色，少數(shù)為紅色，個別為黑色。

酵母菌在液體培養(yǎng)基中的生長特征

不同種的酵母菌表現(xiàn)不一樣，有的在培養(yǎng)基液面上形成薄膜，有的酵母菌沉淀在瓶底。

發(fā)酵型的酵母菌產(chǎn)生二氧化碳氣體使培養(yǎng)基表面充滿泡沫。

二、霉菌

“絲狀真菌”的統(tǒng)稱，不是分類學上的名詞。霉菌菌體均由分枝或不分枝的菌絲（hypha）

構成。許多菌絲交織在一起，稱為菌絲體（mycelium）o

霉菌在自然界分布極廣，土壤、水域、空氣、動植物體內(nèi)外均有它們的蹤跡。常在潮濕

的氣候下大量生長繁殖，長出肉眼可見的絲狀、絨狀或蛛網(wǎng)狀的菌絲體，有較強的陸生性。

它們同人類的生產(chǎn)、生活關系密切，是人類實踐活動中最早認識和利用的一類微生物。

食物、工農(nóng)業(yè)制品的霉變（據(jù)統(tǒng)計全世界平均每年由于霉變而不能食（飼）用的谷物約

占2%,這是一筆相當驚人的經(jīng)濟損失有用物品的生產(chǎn)（如風味食品、酒精、抗生素、

有機酸、酶制劑、維生素、笛體激素等）。在農(nóng)業(yè)上用于飼料發(fā)酵、植物生長刺激素、殺蟲

農(nóng)藥等。鐮刀霉分解無機銳化物的能力強，對水中銳化物的去除率達90%以上。有的霉菌還

可以處理含硝基化作物廢水。腐生型霉菌在自然界物質(zhì)轉化中也有十分重要的作用。

霉菌能夠引起動植物疾病，可引起約3萬種植物病害，是植物傳染性病害的主要病原微

生物。霉菌可引起多種人及動物的皮膚疾病及其他一些深層病變，如既可侵害皮膚、粘膜，

又可侵害肌肉、骨骼、內(nèi)臟，如可引起肺炎，此外，一些被霉菌感染的食品也可使人得病，

如大米、花生中黃曲霉素、黃米毒素等均可引起動物致癌。

1霉菌的形態(tài)、大小

構成霉菌營養(yǎng)體的基本單位是菌絲。菌絲是一種管狀的細絲，直徑一般為3~10微米，

分為兩部分，即營養(yǎng)菌絲和氣生菌絲。營養(yǎng)菌絲深入培養(yǎng)基內(nèi)或匍匐就生在培養(yǎng)基的表面，

攝取營養(yǎng)和排泄廢物；氣生菌絲生長在培養(yǎng)基上方的空氣中，長出分生他子梗和分生池子。

菌絲可伸長并產(chǎn)生分枝，許多分枝的菌絲相互交織在一起，就叫菌絲體。霉菌是由分枝或不

分支的菌絲交織形成的菌絲體。

2霉菌的細胞結構

由細胞壁、細胞質(zhì)膜、細胞核、細胞質(zhì)及內(nèi)含物等組成。大多數(shù)霉菌細胞壁中含有幾丁

質(zhì)，少數(shù)含有纖維素，能被蝸牛醉水解。

3霉菌菌落的特點

由于霉菌的菌絲較粗而長，因而霉菌的菌落較大，有的霉菌的菌絲基延，沒有局限性，

其菌落可擴展到整個培養(yǎng)皿，有的種則有一定的局限性，直徑廣2厘米或更小。菌落質(zhì)地一

般比放線菌疏松，外觀干燥，不透明，呈現(xiàn)或緊或松的蛛網(wǎng)狀、絨毛狀或棉絮狀；菌落與培

養(yǎng)基的連接緊密，不易挑?。痪湔疵娴念伾瓦吘壟c中心的顏色常不一致。

4霉菌的繁殖

霉菌有著極強的繁殖能力，而且繁殖方式也是多種多樣的。在自然界中，霉菌主要依靠

產(chǎn)生形形色色的無性或有性狗子進行繁殖。

第四章微生物的生理

講授人：余秋生

學時：4

教學方法：講授

教學手段：板書、多媒體

教學目的：

1、了解微生物的生理代謝分類、本質(zhì)、特點

重點難點：微生物代謝的化學本質(zhì)及分類

第一節(jié)微生物的酶

微生物的營養(yǎng)和代謝需在酶的參與下才能正常進行。酶是動物、植物及微生物等生物體

內(nèi)合成的，催化生物化學反應的，并傳遞電子、原子和化學基團的生物催化劑。微生物種類

繁多，酶的種類也繁多。

一、酶的組成

根據(jù)酶的組成情況，可以將酶分為兩大類：

單成分酶：它們的組成為單一蛋白質(zhì)。

全酶：某些酶分子中除了蛋白質(zhì)外，還含有非蛋白組分。全酶的蛋白質(zhì)部分稱為酶蛋白，

非蛋白質(zhì)部分包括輔酶及金屬離子（或輔助因子cofactor）o酶蛋白與輔助因子組成的完整

分子稱為全酶。全酶中的各種成分缺一不可，否則全酶會喪失催化特性，單純的酶蛋白無催

化功能。

酶的組成用下式表示：

單成分酶=酶蛋白如水解酶類

全酶=酶蛋白+有機物如各種脫氫嗨類

全酹=酶蛋白+有機物+金屬離子如丙酮酸脫氫酹

全酶=酶蛋白+金屬離子如細胞色素氧化酶

酶各組分的功能：酶蛋白起加速生物化學反應的作用：輔基和輔酶起傳遞電子、原子、

化學基團的作用：金屬離子除傳遞電子外，還起激活劑的作用。

幾種重要的輔助因子：

某些小分子物質(zhì)與酶蛋白結合在一起并協(xié)同實施催化作用，這類分子被稱為輔助因子。

輔助因子是一類具有特殊化學結構和功能的物質(zhì),參與的酹促反應主要為氧化-還原反應或

基團轉移反應。

1輔酶A（CoA）：它的分子結構含腺噪吟核甘酸、泛酸和基乙胺等部分，在糖代謝和脂

肪代謝中起重要作用，是生物體內(nèi)代謝反應中乙?；傅妮o酶，主要在反應中起傳遞

?；饔茫切纬纱x中間產(chǎn)物的重要輔酶。

2NAD+和NADP+：NAD*（煙酰胺-腺口票玲二核甘酸，又稱輔酶I）和NADP+（煙酰胺

-腺嚓吟磷酸二核甘酸，又稱輔酶II）,是多種重要脫氫酶的輔酶。

3FAD和FMN：FAD（黃素-腺噂吟二核甘酸）和FMN（黃素單核昔酸），兩者均為黃素

酶類，是氨基酸氧化酶和琥珀酸脫氫酶的輔基，在脫氫酶催化的氧化-還原反應中，起

著電子和質(zhì)子的傳遞體作用,

4輔酶Q（CoQ）：又稱為泛配。輔酶Q的活性部分是它的醯環(huán)結構，主要功能是作為

線粒體呼吸鏈氧化-還原酶的輔的，在酶與底物分子之間傳遞電子。

O

CH3O^Jl/CH3

CH3。人丁^（CH2cH二C-CH2）nH

OCH3

n=6-10

5硫辛酸：硫辛酸是少數(shù)不屬于維生素的輔酶。硫辛酸是6,8-二硫辛酸，有兩種形式,

即硫辛酸（氧化型）和二氫硫辛酸（還原型）。

FH，CH2cH2cH2cH2coOH

XCH

S-CH2

6焦磷酸硫胺素（TPP）：脫瘦酶的輔酶。

7磷酸哦哆醛和磷酸毗哆胺：磷酸口比多素是轉氨酷的輔酶，轉氨酶通過磷酸哦多醛和

磷酸毗多胺的相互轉換，起轉移氨基的作用。

CHOCH2NH2

HO——CH2-O-P-OHHO—CH2O-P—OH

H3c—kNJ