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绪论三、微生物的特点（一）个体极小，比表面积大（二）繁殖快、代谢速率快（三）数量多（四）易变异（五）种类多、分布广、代谢类型多样(一)个体极小，比表面积大(二)代谢速率快、繁殖快（三）数量多(四)易变异(五) 种类多、分布广、代谢类型多样 病毒 没有细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核以及各种细胞器 经典病毒 （包膜+）蛋白质衣壳+核酸+极少量(或没有)酶蛋白；螺旋对称型：烟草花叶病毒、狂犬病毒、流感病毒等立体对称型：腺病毒、疱疹病毒、骨髓灰质炎病毒复合对称型：大肠杆菌T系噬菌体噬菌体只侵染细菌、真菌、放线菌等微生物 提问：溶源现象的生物意义是什么？ 自我保护机制（反间计），细菌不仅获得了免疫特性，而且增多了自身的遗传类型，提高了进化程度，可谓一举而两得，化害为利。 病毒主要是通过食物、接触、空气传播的，但也可以通过饮用水传播，细菌细菌的分类w 细菌：单细胞不分枝的原核微生物。w 细菌细胞微小而透明，通常用适当染料染色后显微镜观察球菌球菌就是球形的细菌，它是这类细菌的总称，细胞呈球形或椭圆形。w杆菌w 细胞呈杆状或圆柱状，菌体直或稍弯，粗短或细长。末端钝圆、尖、膨大或平裁状。w弧菌弧菌细胞呈弧形，细菌的结构1. 细胞壁w 功能w 提问：哪些功能？固定细胞外形；保护细胞免受外力的损伤；阻拦大分子物质进人细胞使某些细菌具有致病性及对噬菌体的敏感性。w 两种最常见的细菌细胞壁结构革兰氏染色法1.涂片固定2.单染结晶紫染液第一次染色 1min 3.媒染碘-碘化钾溶液浸湿30S4. 脱色95%乙醇溶液进行颜色洗脱5.复染红色的藩红染液第二次染色细菌呈现第一次染色的效果紫色，革兰氏阳性菌（紫阳G）；l 呈现第二次染色的效果红色；称革兰氏阴性菌（红阴G -）请对照两种细菌细胞壁的不同结构，说明为什么染色上会有区别？2. 细胞膜（原生质体）w 紧贴在细胞壁的内侧而包围细胞质的一层柔软而富有弹性的半渗透膜。w 化学组成 脂质（2030）蛋白质（6070）w 结构 极性磷脂双分子层w 提问：功能？3. 细胞质w 细胞膜内除拟核以外的所有无色透明、呈粘胶状物质。w （1）核糖体w 提问：功能？ 多肽和蛋白质的合成场所。（2）细胞内含物w 1气泡（水生细菌） 提问：功能？相当于鱼的鱼漂w 2异染颗粒w 蓝色侵染呈紫红色。 w 化学本质偏磷酸盐的聚合物。w 功能？ 磷源和能源性贮藏物，w 3聚b-羟基丁酸（简称 PHB）颗粒 w 功能？ 能量的贮存物;调节pHw 4糖原和淀粉粒w 5硫粒 w 某些化能自养型硫细菌，贮存的能源物质，4. 核质体w 原核生物所特有的原始细胞核。w 细菌的核质体是一个大型环状的双链DNA分子，长度025mm3mm，为细菌遗传物质，卷曲折叠于核区。w 核区没有外膜（这是原核生物与真核生物一个主要的区别之处）5. 荚膜w 是某些细菌在新陈代谢过程中形成的，分泌于细胞壁外的粘液状物质。含水率在9098，极难染色；多糖 、糖蛋白单染后墨汁背景衬托法观察多出现在“中老年细菌”外围功能？ 储备粮； 生物吸附菌胶团多个菌体外面的荚膜物质互相融合，连为一体，组成共同的荚膜，菌体包埋其中，即成为菌胶团。 形成菌胶团的典型细菌为动胶菌属的细菌。菌胶团吸附物（物质、其他微生物）活性污泥形成菌胶团的生物作用？群体合作、阻挡原生动物的吞噬6. 鞭毛往往长度超过菌体若干倍，但直径很细。w提问：功能？ 细菌藉鞭毛趋避运动鞭毛的着生方式和数目是细菌分类鉴定的重要指标。化学成分主要是？ w 蛋白质7. 菌毛w 纤细、中空、短直、数量较多（250根300根） 相当于各类禽兽的体表的毛发，如兔毛、狗毛、鸭毛等等，故称为菌毛。w 或称性丝，每一个有性细菌有1根4根，参与细菌有性生殖时细菌间传递遗传物质。8. 芽孢某些细菌当环境恶劣时，细胞质浓缩凝集，逐步形成一个圆形、椭圆形或圆柱形的休眠体，称为芽孢。1多层结构功能w 由内至外，依次为芽孢外壁 芽胞衣 w主要成分是角蛋白，非常致密，通透性差，能够阻止各类化学物质包括杀菌剂的进入；皮层 很厚，主要成分为芽孢特有的肽聚糖，其中含有一种特殊的物质吡啶二羧酸以及大量的Ca2+，二者形成了一种极为耐热的凝胶状物质，使得芽孢菌异常抗热，在沸水中芽孢也可存活数小时。芽孢质中含水量极低，细胞内代谢极为缓慢，处于休眠状态。多层作用使芽孢对高温、干燥、辐射、酸、碱和有机溶剂等杀菌因子具有极强抵抗能力w 芽孢“复苏”合适的环境中，恢复普通的细胞结构，失去各类抵抗功能。芽孢孢子或种子w （孢子：繁殖体（种子） 1多）w 能形成芽孢的细菌种类不多，最主要的是芽孢杆菌属（Bacillus）和梭菌属（Cletridium），它们都是革兰氏阳性菌。炭疽芽孢杆菌w .生物恐怖主义者为什么会看中这种细菌呢？首先因为炭疽是一种严重的疾病，分布又非常广泛。. 还因为它几乎是一种永不死亡的细菌，-它们能够形成芽孢，因而很不容易死亡。在环境恶劣的时候，细菌内部会有一小部分浓缩起来，在这一部分周围形成几层坚硬的壳。里面的生命活动变得非常缓慢，而壳外面那部分就死亡消失了，这就是芽孢。环境条件一变好，壳里面的部分会像“发芽”一样长出来。2形成过程w 产芽孢菌通常在养料耗尽时停止生长形成芽孢，他有这样几个过程w 芽孢的形成对于产芽孢菌度过困境有着极为重要的意义，芽孢可在普通条件下保存几年甚至几十年都依然可以复活。w 在实验室进行灭菌处理时，由于芽孢最难杀死，灭菌手段主要考虑的是杀灭芽孢；w 芽孢菌普遍存在于处理各类有毒废水中，并对水质净化起着十分重要的作用。细菌的繁殖（一）无性生殖w 细菌的繁殖方式很多，主要是以无性的二分裂繁殖(二)有性生殖w 研究表明各类细菌普遍具有有性生殖能力 w极少数个体可以进行，大约只占0.11%。但这却有着十分重要的生物学意义。w提问：有性生殖意义何在呢？w种内进化、种间合作共生w特有的抗性基因可以传递给另一些种类的细菌（三）菌落w 定义固体培养基上的各种菌类的“村落”。w 固体培养基固体状态的培养细菌的基质w 有的是天然物质，如土豆、馒头及其他各种固体食物，微生物学研究中多使用人工制作的固体琼脂培养基。w 培养皿通常称平板w 细菌在培养基上生长，会形成各种颜色和外观的菌落。w 菌落的特征主要由各种微生物特殊的遗传特性决定，同时也与培养基成分及培养条件有关w 当固定培养基成分及培养条件相同时，不同种类微生物形成的菌落特征是固定的，可作为微生物鉴定的重要依据。没有鞭毛不运动的细菌，特别是球菌，常形成较小、较厚、边缘较整齐的菌落；有鞭毛的细菌则较大而扁平，边缘波状、锯齿状等；有荚膜的细菌菌落较大并且表面光滑，而没有荚膜的则表面较粗糙；具有芽孢的细菌菌落表面常有褶皱并且不透明。a.隆起特征描述 b.边缘特征描述 c.表面特征描述细菌菌落具有一些共同的特征：小、湿润、粘稠、与基质结合松散，易被剥离，质地均匀，各部位颜色一致。但不同的细菌菌落也具有自己特有的特征。提问：在液体中群体细菌的生存会有哪些形式？随密度不同 在液体培养基表面形成膜（轻） 使培养液混浊（中） 产生絮状沉淀（粘重，如菌胶团、活性污泥）。放线菌及其它原核生物一 放线菌 放线在固体培养基上呈辐射状生长（一）放线菌的形态、大小和繁殖 特征：丝状分枝、菌丝：营养菌丝、气生菌丝、孢子丝放线菌的繁殖：通过分生孢子或孢囊孢子繁殖，也可以一段营养菌丝繁殖(二)、鉴定特征及生理特性 菌落特征 （与细菌特征正好相反）表面常呈粉末状或皱褶状(？) ，有的则呈紧密干硬的圆形，有些为糊状。颜色各异，正反不同(？) ，质地紧密，菌落不易用接种环挑起(？)，较小 。 液体培养特征静置培养：培养基不混浊膜状附壁，或沉降于底部。震荡（或摇床）培养：短的菌丝体构成球状颗粒。生理特性： 大多数好氧，最适宜的pH值78，嗜中温。环保应用举例：降解木质素和纤维素二、鞘细菌许多细菌作直线排列共处在一个共同的鞘内形成丝状体 杆状，G-，极生鞭毛，有固着器 常见菌属： 铁细菌：丝状的原核生物，但不分枝。 球衣菌属也是丝状原核生物，大多数具有假分枝。1、铁细菌(TGB) 自来水管会流出黑水、红水？ 黑水FeS,硫酸盐还原菌SRB 红水Fe(OH)3,铁细菌TGB（一）种类和形态 铁细菌也是丝状的原核生物，但不分枝。常见的铁细菌有：多孢泉发菌 赭色纤发菌 含铁嘉利翁氏菌（1）多孢泉发菌 特征：多细胞共生、有鞘，附着在坚固的基质上 鞘硬化的荚膜 （2）赭色纤发菌特征：有鞘，呈黄色或褐色，被氢氧化铁所包围。（3）含铁嘉利翁氏菌特征：绞绳状，无鞘。当卷曲的环被附着的铁所包围时，其丝状体就好象一串念珠。（二）生理 提问：营养与呼吸类型是什么？ 无机自养、好氧无机盐呼吸 反应产生的能量很小。它们为满足对能量的需要，必须要有大量Fe2+被O2氧化高铁，形成Fe(OH)3。这种不溶性的铁化合物排出菌体后就沉淀下来。 影响因子：最适生长温度为2122 铁含量至少应达到0.43mg/L pH6.166.87 危害：？腐蚀管线、水质带色、堵塞管线 、污泥膨胀提问：腐蚀原理是什么？加速电化学铁负极的溶解铁细菌吸收水中的亚铁盐后，促使组成水管的铁质更多地溶入水中，因而加速了钢管和铸铁管的腐蚀。腐蚀特征：在铁腐蚀部位通常有一个个很小的半球形鼓包，成分为包裹着铁细菌的Fe(OH)3。处理方法：？冲洗、消毒、改换管路、清刷管路2、 球衣细菌 由许多的球杆状细菌通过衣鞘彼此紧靠的丝状细菌 （一）形态 假分枝好象是分枝（二）生理特征与活性污泥的膨胀 环境影响因素： 最适溶解氧0.1mg/L 适宜的pH范围68 适宜的温度在30左右 环保应用： 污废水中有机物的降解、但数量过大污泥膨胀三、滑动细菌不借助鞭毛而靠菌体的蠕动进行滑动的细菌。 丝状，无鞭毛，不固着 常见菌属： 贝氏硫菌属：丝状的原核生物，但不固着，无鞭毛。化能硫细菌(sulfur-oxidizing bacteria 硫氧化细菌) 生理O2氧化硫化氢、硫磺和其它硫化物为硫酸，化能自养。 形态丝状1.贝日阿托氏菌 漂浮在池沼上，丝状体中的一串细胞相互联接并拥有共同的衣鞘。 外在特征：不固着、能进行匍匐运动 内部特征：含有大量硫磺颗粒（能源储备）2.发硫细菌 发固着 危害： ？原理 ？ 腐蚀管线、硫酸腐蚀 应用：生物采矿、生物脱硫 硫细菌最早被开发用于细菌开矿，利用硫细菌产生的强酸溶解矿石中的贵重金属，由于效率太慢，现在已经少有报道。 目前硫细菌被用于含硫煤、石油、石化废水、含H2S废气的脱硫研究，这类研究已经进入中试水平。 球衣菌、铁细菌、硫细菌会引起类似污泥膨胀！ (第八章分析原因及防治方法) 近年来还发现枯草杆菌和大肠杆菌也能引起丝状污泥膨胀。 污泥膨胀：指污泥结构极度松散，体积增大、上浮，难于沉降分离影响出水水质的现象。*如何鉴别上述丝状菌的种类?四 、光合型细菌（一）蓝细菌蓝藻或蓝绿藻(blue-green algae) 含有光合色素，能进行光合作用并产氧的原核生物。1、结构和形态 球状、杆状、长丝状、分枝丝状2、特殊结构异形胞？固氮的场所粘液？趋光趋向性气泡？趋光趋向性3、营养类型 光能自养4、繁殖 无性生殖单细胞：二分裂、多次分裂、顶端释放（芽殖）丝状体：中间分裂、无规则分裂、顶端释放（芽殖）应用： 处理高浓度有机废水（含氨氮高） 饲料添加剂弊： 富营养化：人类活动使江河、湖泊中生物所需的N (0.2-0.3mg/L)、P（0.01-0.02mg/L）等营养物质短期内大量增加，引起藻类和浮游生物的迅速繁殖，导致水中溶解氧下降，水质恶化，鱼类和其它生物死亡。利： 自然水体自净（污水处理氧化塘） 藻类光合作用释放氧气，为好氧微生物提供有氧环境，保证水中的有机污染物好氧降解连续进行，周而复始的分解光合使水体净化。富集重金属离子利用其生物吸附作用可从工业污水中去除有毒、放射性金属和回收稀有、贵重金属。该法具有高效、经济、简便、选择性好等优点 ,尤其适用于低浓度及一般方法不易去除的金属。主要菌种有菌藻共生体、啤酒酵母菌、盐泽螺旋藻、林可链霉素和黑根霉菌生物固氮作用微生物在常温常压下直接利用分子氮（N2），将之还原为氨（NH3）的过程。固氮微生物包括：蓝细菌、放线菌、细菌和古细菌。光合细菌（photosynthetic bacteria, PSB以无机物或有机物为碳源，利用光能进行不产氧的光合作用的原核微生物 。形态 球形、杆状、弧形 端生鞭毛 菌体有颜色 常见紫色硫细菌、绿色硫细菌、螺旋菌等。真 菌 真真核生物 菌类似细菌（细胞壁、化能异养） （真核微生物还包括真核藻类和原生动物） 不象植物（细胞壁不含纤维素，不含叶绿素），不象动物（不能捕食生物）根据形态一、 酵母菌(Yeast)（一）大小和形态大小：15um530um形态：卵圆形、圆形、圆柱形、假丝状特征：单细胞、以出芽方式无性繁殖1.个体型发酵型发酵厌氧发酵与好氧氧化均能生存（4000年的应用历史）2.假丝型氧化型（若母子不断相连假丝状）氧化氧化能力强，无或弱发酵能力 工业应用：A. 油品脱蜡脱蜡对于油品有何好处呢？降低油品的凝固点，高空、冬天不致堵塞油管将石蜡生物氧化为酮戊二酸、反丁烯二酸、柠檬酸，转化率达可80以上。（工业目前多为酮苯萃取）种类：热带假丝酵母和阴沟假丝酵母氧化烃类能力最强。B.含油、含酚、食品废水处理 种类：假丝酵母和粘红酵母菌食品行业废水（淀粉、柠檬酸残糖废水、油脂、味精废水)既处理了废水又可得到单细胞蛋白，用作饲料。(二)酵母菌的繁殖无性生殖芽殖、二分裂一个成熟的酵母细胞一生中靠芽殖可产生943个子细胞有性繁殖(三)酵母菌的培养特征 菌落特征： 表面湿润而粘滑、白色或红色、比细菌菌落大;有酒香味。液体培养特征：在培养基液面上形成薄膜或沉淀于瓶底，（发酵型酵母菌产生二氧化碳气体使培养基表面充满泡沫）二、霉菌定义：真分支和不分枝的菌丝交织形成的菌丝体。 应用：食品工业 制酱（酱油、豆瓣酱、豆腐乳、臭豆腐等）制曲（酒曲）白酒、米酒等酿造 发酵工业 用霉菌生产酒精、有机酸(如柠檬酸、葡萄糖酸、延胡索酸等)、抗生素(如青霉素、灰黄霉素)、酶制剂(如淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶等)、维生素及固体激素等。废水处理 （含氰化物废水、亚硝酸盐废水）分解无机氰化物(CN)的能力强，对废水中氰化物的去除率达90以上。有的霉菌还可处理含硝基(N02)化合物废水。危害：致病 、污泥膨胀(一) 形态、大小形态类似放线菌，也分为营养菌丝和气生菌丝，但多为孢子囊；(二) 结构 大多数为多细胞（菌丝内有横隔膜）少数为单细胞 （菌丝内没横隔膜）（三）生理 营养型：异养（腐生、寄生） 呼吸类型：好氧有机物呼吸 环境影响因子：适宜温度广泛； 适宜的pH范围多为4565（酸性） 某些种可生存于pH值110之间的环境中。 原因？因为它们既能产生有机酸，也能产生氨去调整酸碱度，这对工业废水的生物处理有着重要的意义。(四) 繁殖 方式：无性孢子生殖和有性生殖 有性生殖与酵母菌类似。无性孢子形式如下1、形成孢子囊孢子成熟孢子释放2、菌丝片段霉菌(五)霉菌的菌落特征 特征：圆形、绒毛状、絮状或蜘蛛网状; ？大，长得很快，可蔓延至整个平板;疏松，与培养基结合不紧，用接种环很易挑取。 色彩，孢子有不同形状、结构和颜色，可使各种霉菌菌落呈现不同结构和色泽。霉菌可产生水溶性色素和非水溶性(脂溶性)色素。(六)霉菌的常见属 单细胞霉菌 1毛霉属（逐级分枝）白色，高产蛋白酶应用：制作腐乳和豆豉，有的种用于生产柠檬酸。2根霉属（假根处分枝） 高产淀粉水解酶 应用：作为糖化菌（淀粉水解） 用根霉和酵母菌混合作为甜酒曲。工业还用于生产乳酸、延胡羧酸、丁烯二酸等物质。多细胞霉菌有6属1青霉属（扫帚状）孢子梗，在最后一级的小梗上长出一串呈扫帚状分生孢子。菌落：密毡状，大多为灰绿色。应用：生产青霉素 生产有机酸(如柠檬酸、延胡索酸、草酸、葡萄糖酸等) 酶制剂危害：霉腐食物中毒能引起皮革、布匹、谷物及水果等腐烂。岛青霉(在世界各地产米区均可发现。它可产生毒素，使米发生霉变。称之为“岛青霉黄变米”。2曲霉属（发辫状） 分生孢子梗(柄)顶端膨大成圆形或椭圆形的顶囊，由顶囊向外辐射长出一层或两层小梗，最上层小梗呈瓶状，在其顶端生成成串的分生孢子。 曲酒曲颜色：孢子有色（红、黑、黄、绿、褐等）应用：酿造、酶制剂和有机酸危害：黄曲霉素3镰刀霉属 镰刀孢子囊形状呈镰刀形、长柱形、球形，有多细胞与单细胞之分。 应用：可用于处理含氰废水。（镰刀霉对氰化物的分解能力强） 4木霉属（又称绿霉菌） 木分解纤维素和木质素的能力较强分生孢子梗对生的或互生的分支，还可二级或三级分支。提问：用途？发酵产纤维素酶5交链孢霉属 交链孢子囊链式相连单个孢子呈纺锤形，有横和竖的隔膜将孢子分隔呈砖壁状。6地霉 节孢子，单个或连接成链应用：白地霉饲料 菌体蛋白营养价值高，可食用或作饲料； 处理酒糟废水一、原生动物的一般特征 （一）形态特征单细胞，没有细胞壁、大多无色透明；器官分化（运动、感觉、消化、捕食等等）；行动胞器伪足、鞭毛和纤毛消化、营养胞器胞口、胞咽、食物泡、吸管排泄胞器收集管、伸缩泡、胞肛视觉胞器眼点（二）营养类型纯动物性 (大部分) “吞食”活细菌、真菌、藻类或有机颗粒植物+动物性 (极少数) 本质上是裸藻、金藻等，改名为植物性鞭毛虫；腐生性(大多)寄生性（三）繁殖 通常无性繁殖二分裂、孢子当环境条件差时出现有性生殖。提问：为什么会这样（生物意义）？基因重组，加快变异进化（四）原生动物的孢（或胞）囊 当环境条件变坏（如水干枯、水温和pH过高或过低，溶解氧不足，缺乏食物，有机物浓度过高等等）情况下，原生动物抵抗不良环境的休眠体。 鞭毛、纤毛等细胞器缩入体内，缩水，并分泌一种胶状物质于体表，凝固成孢壳，均为球状。提问：缩水、孢壳、球状用意？休眠、隔绝保护、较少接触面孢囊很容易随灰尘漂浮或被其他动物带到其他地方，胞囊遇到适宜环境胞壳破裂，恢复虫体形状。二、分类及各纲简介 根据原生动物的细胞器和其他特点，将原生动物分为四个纲，即肉足纲、鞭毛纲和纤毛纲、孢子纲。 其中孢子纲中原生动物专营寄生生活，其余三类存在于水体当中，重点介绍这三类原生动物 肉足纲 2050um 特征： 大多没有固定形状由体内细胞质不定方向的流动而呈现千姿百态，少数种类为球形。 细胞质可伸缩变动而形成伪足。作为运动和摄食的胞器。 典型种：变形虫、辐射变形虫、太阳虫、壳虫 可以任意改变形状的肉足类为根足变形虫，一般就叫做变形虫。还有一些体形不变的肉足类、呈球形，它的伪足呈针状，如辐射变形虫和太阳虫。规律：大量出现时预示出水水质差。如活性污泥驯化初期（游离细菌大量出现后）。鞭毛纲 形态：具有一根或一根以上的鞭毛 鞭毛长度大致与其体长相等或更长些，是运动器官，分为植物性鞭毛虫和动物性鞭毛虫。.植物性鞭毛虫（兼有动物性营养）动物性鞭毛虫 形态：（原生动物中最小）长1122um，宽510um。 生活在腐化有机物较多的水体内。规律：与变形虫规律类似。常见的有波豆虫和滴虫等。纤毛纲 特征：周身表面或部分表面具有纤毛 提问：纤毛的功能？ 游动及摄食的工具。 纤毛虫喜吃游离细菌及有机颗粒，与废水生物处理的关系最为密切。纤毛虫是原生动物中构造最复杂的，不仅有比较明显的胞口，还有口围、口前庭和胞咽等吞食和消化的细胞器官。I. 游泳型纤毛虫自由游动如草履虫，豆形虫、肾形虫、漫游虫等。规律：预示出水较差，污泥驯化仍在继续 （常在鞭毛虫优势后出现） 。.匍匐型纤毛虫 匍匐在污泥絮体上爬行或游动。 常见为楯纤虫、尖毛虫、棘尾虫、游仆虫。.固着型纤毛虫1个体型 形态：个体或群生相连，固着在活性污泥上 喇叭虫、钟虫（更常见）特征：A.前端有环状纤毛带 钟虫纤毛摆动时使水形成旋涡，把水中的细菌、有机颗粒引进胞口。 B. 后端有尾柄 常见的单个个体的钟虫类有领钟虫、小口钟虫、沟钟虫。其中以小口钟虫在各类废水处理中出现频率最大，数量也是最多， 2群体型（“九头鸟”）作用：可以降低水中游离细菌的数量，降低水的浑浊度，对废水生物处理起良好的促进作用；规律：固着虫大量出现预示出水水质好，污泥驯化佳。.吸管虫形态：幼虫有纤毛，成虫纤毛消失，长出长短不一的吸管，末端有一根柄固着生活，以其他原生动物为食。规律：预示出水水质好，污泥驯化佳。二、原生动物在废水生物处理中的作用 (一)净化废水作用 提问:有哪些作用? 直接参与废物的去除 捕食水中的悬浮的有机废物颗粒（细菌主要吃溶解性污染物）吞噬细菌，净化出水水质 细菌（尤其使游离细菌）本身也是有机污染物；产生絮凝物质，促进活性污泥的形成 活性污泥颗粒主要是由细菌絮凝而成， 实验证明小口钟虫、累枝虫和草履虫等纤毛虫能分泌一些粘性多糖，使他们能够附着在小的絮凝体上，同时促进絮凝体进一步黏附细菌使污泥絮体增大。 生产上常常发现在活性污泥培养初期，一旦处理系统中出现固着型纤毛虫，随后就可看到活性污泥絮体的形成并逐渐增大。(二) 指示生物作用 依据 原生动物数量、种类、优势种、个体活性与水质的相关规律。 优越性 提问:与水质分析及细菌观察、计数相比好处何在? .观察测量容易.快速预报 通常污水处理厂每天都要对本厂的出水进行水质监测，若超过国家规定的标准，就要及时追查原因，以求解决。普遍规律.水质毒物判断 如若发现 群体的纤毛虫缩成一团 钟虫的柄脱落 纤毛虫接合生殖（即有性生殖）、或形成孢囊 表明水中？ 存在有毒物质或其他条件如温度、pH等的不适宜。.溶解氧判断 有些原生动物对水中的溶解氧变化十分敏感。 如钟虫细胞前端出现气泡，运动迟缓，说明水中充氧不足，或溶氧过高、过低，水质将变坏。反之则表明溶解氧情况适中良好.曝气池处理效果的判断 微 型 后 生 动 物 在水处理工作中常见的后生动物主要是多细胞的无脊椎动物，包括轮虫（微生物）、甲壳类动物和昆虫幼虫等。 一、轮虫大灰水（一）形态、生理 形态：头部有轮盘，其咽内有一个几丁质的咀嚼器。躯干呈圆筒形，背腹扁宽，具刺或棘，外面有透明的角质甲膜，尾部末端有分叉的趾，内有腺体分泌的粘液，借以固着在其他物体上。 生理：适应pH范围广，以pH68左右生活的种类较多。轮虫以小的原生动物和有机颗粒等为食物，在废水的生物处理中有一定的净化作用。 生殖：雌雄异体，雄体比雌体小得多，并退化，有性生殖少，多为孤雌生殖（二）指示生物作用 当活性污泥中出现轮虫时，往往表明处理效果 ？ 为什么？ 好，高级动物对污染物浓度及毒性相对敏感 但如数量太多，则是废水污泥膨胀的前兆。 提问：为什么？ 答案：破坏污泥的结构，使污泥松散而上浮。 在水源水，会阻塞水厂的砂滤池二、甲壳类动物（非微生物）水蚤 水蚤颜色判断水体的清洁程度 细胞中普遍含有血红素，血红素含量的高低随环境中溶解氧量的高低而变化。 DO高，水蚤的血红素含量低，颜色浅，水体清洁。 DO低，水蚤的血红素含量高，颜色深，水体污染。三、其它小动物 可同化其它微生物不易降解的固体有机物。线虫 营养类型：腐食性（以动植物的残体和细菌等为食）、植食性（一绿藻和蓝藻为食）和肉食性（以轮虫和其他线虫为食）。线虫是污水净化程度差的指示生物。-颤蚯蚓厌氧生活，以土壤为食。河流、湖泊底泥污染的指示生物。微生物之间的关系 提问：从利害角度而言人与人之间关系有哪几种？，归纳起来基本上可分为互生、共生、寄生、拮抗(对抗) 4种。 互生互惠互利 共生共同依存 互生关系的极端表现，形成特殊的共生体，不能分开独自生活 拮抗(对抗)“竞争、斗争、战争”，包括竞争、毒害、捕食三种类型。 提问：地衣中的真菌与藻类是何关系？ 共生 提问：青霉菌与其周围细菌的关系是什么？ 拮抗 提问：活性污泥中细菌间的相互关系是什么？ 竞争、互生（同种）等酶由活细胞合成的，对其特异性底物起高效催化作用的生物催化。优点：高效性、专一性、温和的催化条件缺点：容易失活 (酶的化学本质是蛋白质)酶的分类催化反应性质不同水解酶 水解酶催化底物的加速水分解反应。 主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。氧化还原酶微生物的生长与代谢生理特性 生理生命活动机理（食、住） 生命活动营养、呼吸、环境卫生 营养物及其获取方式营养 营养物质的代谢 呼吸 那些环境因素使细菌病、死？环境卫生 营养物的种类、用途及营养物的吸收方式 水、盐、“粮食” 异养自养；吸收方式四种 如何代谢？不同代谢类型的细菌分类 光能化能；好氧厌氧；寄生腐生 住（环境卫生环境因素对细菌的影响）第一节 细菌的营养 提问：如何知道细菌所需的营养物种类呢？ 单因子或复合因子培养试验、由细胞化学组成进行推断。一、细菌营养物组成及生理功能 水、无机盐和碳源、氮源、能源、生长因子等。 （一）水 提问：水对细菌有哪些作用？ 1)溶剂作用 2)运输物质的载体 3)参与生化反应(如脱水、加水反应) （二）无机盐 提问：无机盐的功能是什么？ 1) 构成细胞组成； 2) 酶的辅基和激活剂； 3) 特殊细菌的能源； 铁细菌、硫细菌分别以铁和硫为产能物质。 4）维持一定的渗透压、氢离子浓度、氧化还原电位等。高浓度盐抑制微生物生长。（三）碳源和能源 1）碳源 种类？ 有机物、无机碳水化合物 随细菌不同，各有偏好2）能源 细菌的能源种类 化学能、光能 所有细菌细胞内能量传递体都是ATP 营养型细菌分类 根据碳源不同 分为无机营养有机营养 （或自养异养） 无机营养细菌（自养菌） 无机（自养）CO2、CO和CO32- 提问：能否也利用有机物呢？（1）光能自养细菌（无氧有光） 只有紫硫细菌和绿硫细菌较洁净的光照池塘无氧臭（H2S) 区（2） 化能自养细菌（有氧） 提问：什么是化能自养菌？ 自养碳源CO3 化能以 S、H2S、H2、NH3、Fe 物质氧化产能 有机营养细菌（异养菌） 有机（异养）以有机物为碳源 提问：自养、异养菌哪种繁殖快？ “吃砖头和吃粮食的区别” 异养菌是有机污水处理的主角化能异养菌以有机物作为碳源和能源的的细菌。绝大多数的细菌都属于化能异养菌。. 光能异养细菌（无氧有光） 小分子有机物碳源 主要指红螺菌（有氧无光时可化能异养生存） 提问：人工投加光合细菌（PSB,红螺菌）有利于水产养殖，原因？迅速转化毒物（水族排泄物被细菌分解后的氨、有机酸）为高蛋白的菌体，作为鱼的饲料，且不消耗氧 ；优势生长时能抑制水族病原菌的生长（四）氮源 氮源的作用：提供微生物合成蛋白质的原料 提问：哪些物质可作为细菌的氮源？ 有机氮（氨基酸和蛋白质）、无机氮（ N2、 NH3、铵盐、硝酸盐）等。 实验室中有机氮源蛋白胨工业投加的细菌氮源？尿素、粪便（五）磷源和硫源，主要是无机磷酸盐或偏磷酸盐。工业污水常补加磷酸三钠等。（六）生长因子 种类：嘌呤、嘧啶类、维生素类 作用：？ 嘌呤和嘧啶参与合成核酸和辅酶； 维生素，重要辅酶 多数细菌不存在生长因子问题。 只有少数细菌需要外界提供现成的生长因子，才能生长，如乳酸菌需要多种维生素，因此只能生活在这些物质供应充足的环境，如牛奶中、肠道。 指细菌对碳源等的种类、数量一定程度上可驯化适应（酶的诱导、易变异） 2. “营养要平衡”，存在一定比例搭配的现象 主要是指碳氮磷的比例关系，通常称碳氮磷比。（七）碳氮磷比“营养平衡” 污(废)水生物处理中好氧微生物群体(活性污泥)要求为BOD5：N：P100：5：1厌氧生物处理中的厌氧微生物群体要求BOD5：N：P350500：5：1为了保证污(废)水(有机固体废物）生物处理要按碳氮磷比配给营养 。 城市生活污水不存在营养不足的问题。但有的工业废水缺某种营养，当营养量不足时，应供给或补足。 但如果工业废水不缺营养，就切勿盲目补充！ 提问：为什么？ 过犹不及“娇惯” 细菌往往先利用这类现成的容易被吸收、利用的有机物质，而不再利用工业废水中难以吸收、利用的有机物，从而导致细菌分解特殊有机物的能力下降 这与细菌驯化正好相反（反驯化）。培养基 学以致用养细菌 化能自养菌氧化粉末状硫 10g KH2PO4 4g MgSO4 0.5g CaCl2 0.5g (NH4)2SO4 0.4g FeSO4 0.01g 水 1000mL（自来水即可） 异养细菌的培养基中至少有一种有机物，实验室中通常是葡萄糖 如一种大肠杆菌培养基 葡萄糖 0.5g K2HPO4 1g MgSO4 0.2g NaCl 5g NH4H2PO4 0.4g 水 1000mL2.配制3分类 提问：根据哪些特性可以给培养基分类？ 物理状态、用途、组分组成 (一)根据物理状态 固体培养基、半固体培养基和液体培养基 1）液体培养基（“汤”） 废水也可看作是一种广义的液体培养基2）固体培养基（“团”） 人工做法(与果冻方法一样) 向液体培养基中加入2左右的琼脂，加热至100溶解，40下冷却并凝固。琼脂特性A.不能被绝大多数微生物利用、分解液化；提问：有什么好处？不作为额外碳源，干扰试验，保持固体特性B.高压灭菌结构不被破坏，且颜色透明不妨碍观察；C.多数微生物在琼脂培养基表面生长并形成独立菌落；提问：有何好处？易于纯化分离3）半固体培养基（“膏”） 半流动性介于固体与液体之间 提问：如何制作？ 在液体培养基中加入0.5%或更低浓度的琼脂 作用：？ 半固体培养基中可以融入少量的溶解氧，因此这种培养基常被用于培养在较低氧浓度环境下才能最佳生长的细菌。（二）根据培养基组分 天然培养基、合成培养基和半合成培养基。 1）合成 合成纯化学试剂 2）天然 天然？ 纯生物制品(细胞提取物) 如，常用的细菌肉汤培养基 牛肉膏 3g 蛋白胨 5g 水 1000mL pH 7.27.4 牛肉膏瘦牛肉经过加热浓缩抽提的膏状物（主要作碳源） 蛋白胨动植物蛋白（大豆或动物骨粉等）经初步酶解形成的短肽（主要作氮源）类似物如酵母膏、麦芽汁、土壤浸出液、牛奶、玉米粉 优点营养丰富、配制容易 缺点？ 质量不稳定、选择性差； 3）半合成 半不纯优缺点介于前两者之间，因而使用最广。(三)根据培养基用途 普通型、选择型、鉴别型、加富型 1）普通普适2）选择性培养基选择性？待选的细菌能优势生长 投毒法（“正考试”） 常用物质为染料、胆汁酸盐、金属盐类、酸、碱和抗生素。 例如欲分离古细菌，培养基中通常加入青霉素（由于古细菌的细胞壁不同于普通细菌，因而不会被对破坏普通细菌细胞壁结构的青霉素杀死），古细菌就唯一分离并存活下来。 胆汁酸盐抑制革兰氏阳性菌 提问：它能选择性生长那种细菌？革兰氏阴性细菌投其所好法（“邪挖墙角”） 好营养、环境因子 （1）专一性营养源培养法 待选细菌专门需要的某种碳源或氮源 例如筛选纤维素分解菌选用纤维素作为培养基中的唯一碳源； 各类降解石化废水特殊有机物的细菌筛选通常是以这类有机物为培养基中的唯一碳源，将目的细菌富集筛选下来。 （2）理化因素控制法 理化因素特殊的温度、氧气、pH、盐度等环境条件 主要用于筛选极端环境微生物。如嗜盐、嗜热、嗜冷、嗜酸、嗜碱等的细菌，同时也被用于选择性培养好氧或厌氧细菌。3）鉴别培养基 鉴别明查分别（细菌种类） 提供培养环境外还同时具有类似于“验钞机”的作用 方法？鉴加入指示剂（“紫光灯”）举例水处理中常用的远藤氏培养基就是典型大肠菌群内不同种属细菌的鉴别培养基。都能生长，但对乳糖的分解能力不同大肠埃希氏菌强，菌落紫红色带金属光泽枸橼酸盐杆菌次之，菌落呈紫红或深红色产气杆菌第三，菌落呈淡红色副大肠杆菌不能分解乳糖，菌落无色透明4）富集培养基（加富） 加富营养特别丰富 针对细菌数量少，或对营养要求苛刻培养不易的细菌 方法？植物提取液、动物组织提取液、土壤浸出液、血和血清等。三、营养物质的吸收和运输 细胞膜的选择吸收 1被动扩散（乞讨）推动力浓度梯度、无载体蛋白、无能量消耗2促进扩散（拉赞助） 促进载体蛋白协助推动力浓度梯度、有载体蛋白、无能量消耗3主动运输（抢劫） 运输载体蛋白 主动逆浓度梯度方向推动力ATP放能，逆浓度梯度、有载体蛋白、有能量消耗4.基团转位（洗钱）基团被转运的营养物转位磷酸化推动力磷酸烯醇式丙酮酸放能、逆浓度梯度、有载体蛋白、有能量消耗 提问：磷酸化的益处？ （一）活化参与代谢; （二）防止营养物从细胞内流失（细胞质膜对大多数磷酸化的化合物有高度不渗透性）； （三）保持营养物在细胞内的低浓度(不用主动运输耗能)产能代谢与呼吸作用 一、呼吸的本质化能细菌分解产能光能细菌光合产能二、呼吸类型 1按与氧气关系分 2按呼吸基质来源分 分为好氧呼吸和厌氧呼吸 提问：高等动物有无厌氧呼吸呢？ 酵解发酵，但能量太低不足以维持其生存地球上最原始的细菌为专性厌氧菌。ATP生成方式基质(底物)水平磷酸化：厌氧微生物和兼性厌氧微生物在基质氧化过程中，产生一种含高自由能的中间体，如发酵中产生含高能健的1,3-二磷酸甘油酸。这一中间体将高能键()交给ADP，使ADP磷酸化而生成ATP。氧化磷酸化：好氧和无氧呼吸时，通过电子传递体系产生ATP的过程叫氧化磷酸化。光合磷酸化：光引起叶绿素、菌绿素或菌紫素逐出电子，通过电子传递产生ATP的过程叫光合磷酸化。产氧光合生物包括藻类和蓝细菌依靠叶绿素通过非环式的光合磷酸化合成ATP。不产氧的光合细菌则通过环式光合磷酸化合成ATP。 1）好氧呼吸 好氧有机物呼吸 （属于？营养型细菌）好氧无机盐呼吸 （属于？营养型细菌）2）厌氧呼吸 厌氧有机物呼吸 （分子内无吸） 又称（酵解）发酵， 提问：为什么这类细菌普遍生长缓慢？ 分解不彻底（能量转化率只有2%）产能效率很低厌氧无机盐呼吸（分子外无氧呼吸）（1）硝酸盐呼吸（反硝化） 反硝化菌：地衣芽孢菌属、铜绿假单胞菌、脱氮球菌、脱氮硫杆菌等。 若硝酸盐是作为氮源，产物为自身的蛋白质等含氮化合物，这是否属于反硝化？ 否，反硝化产物为N2释放，2按呼吸基质来源分类 细菌外源呼吸与内源呼吸 提问：什么是内源呼吸、外源呼吸？ 内、外细胞内外 源能源物质 呼吸氧化产能生长繁殖n 生长：微生物在适宜的环境条件下，不断吸收营养物质，按照自己的代谢方式进行新陈代谢活动。当同化作用大于异化作用时，微生物的细胞的迅速增大。（细胞质量的增加和个体体积的加大，即细胞组分与结构在量方面的增加）n繁殖：当单细胞个体生长到一定程度时，由一个亲代细胞分裂为两个大小、形状与亲代细胞相似的子代细胞，使得个体数目增加（质的变化）。n发育：从生长到繁殖由量变到质变的过程。n世代时间：细菌两次细胞分裂之间的时间。 n 各类细菌都是倾向于群居（物以类聚）n 细菌群体力量改变环境n 通常都是将细菌群体作为研究对象，考察细菌群体的生长规律“生、老、病、死”。n “生、老、病、死”n （根据投食方式）分间歇式培养（分批培养）、连续式培养两种情况 提问：如何人工进行细菌间歇培养？n 开始时的一次性投料和接种细菌（其余时间细菌根据环境变化自行生灭）细菌生长曲线（1）迟缓期“万事开头难”n 特征：n代谢活跃，个体体积、重量增高n不立即进行细胞分裂、增殖，数量不变甚至减少提问：为什么会出现迟缓期呢？适应环境（合成相应的酶），营养储备（用于复制合成）（2）对数期（青年）n 所有细菌均繁殖特点繁殖速度最快平均代时（繁殖一代的时间）最短提问：细