水处理生物学第二章

1、第二节第五节第二节第五节 其它原核微生物其它原核微生物 一一 放线菌（放线菌（Actinomycete） 二二 丝状细菌（丝状细菌（Filamentous Bacteria） 三三 蓝细菌（蓝细菌（Cyanobacteria） 四四 光合细菌光合细菌 五五 支原体、立克次氏体、衣原体支原体、立克次氏体、衣原体 一一 放线菌（放线菌（Actinomycete） 一般特征一般特征 原核原核 革兰氏阳性菌革兰氏阳性菌 具分枝，无隔膜，单细具分枝，无隔膜，单细 胞胞 2 分布分布 土壤、堆肥、河底淤泥土壤、堆肥、河底淤泥 其它的其它的原核原核微生物微生物 Actinomycetes是一类具有丝状分枝的

2、单细胞是一类具有丝状分枝的单细胞，主要以外生孢，主要以外生孢 子的形式繁殖，子的形式繁殖，革兰氏阳性革兰氏阳性，与细菌同属原核微生物。，与细菌同属原核微生物。放线菌菌菌放线菌菌菌 落中的菌丝常从一个中心向四周辐射状呈放射状生长，并因此而得落中的菌丝常从一个中心向四周辐射状呈放射状生长，并因此而得 名。放线菌有特殊的土霉味。名。放线菌有特殊的土霉味。 分布：分布：含水量较低、有机物丰富、呈微碱性的土壤中。估计每克含水量较低、有机物丰富、呈微碱性的土壤中。估计每克 土壤中约含放线菌孢子土壤中约含放线菌孢子107个。个。 应用：应用：放线菌对人类最突出的贡献就是它能产生大量的、种类繁放线菌对人类最突

3、出的贡献就是它能产生大量的、种类繁 多的抗菌素。放线菌还是酶类、维生素的生产菌；有的放线菌有固多的抗菌素。放线菌还是酶类、维生素的生产菌；有的放线菌有固 氮能力；放线菌在自然界物质循环中也起着重要作用，由于它们具氮能力；放线菌在自然界物质循环中也起着重要作用，由于它们具 有较强的分解复杂有机物的能力，对于土壤肥力的提高也有重要作有较强的分解复杂有机物的能力，对于土壤肥力的提高也有重要作 用。用。 危害：危害：只有极少数放线菌对人类构成危害，某些只有极少数放线菌对人类构成危害，某些Actinomyces（放（放 线菌属）菌种引起动物放线菌病（皮肤、脑、肺和足部感染），某线菌属）菌种引起动物放线菌

4、病（皮肤、脑、肺和足部感染），某 些些Nocardia（诺卡氏菌属）引起人和动物的诺卡氏菌病；（诺卡氏菌属）引起人和动物的诺卡氏菌病；还有少数还有少数 放线菌能引起植物病害。放线菌能引起植物病害。 概概 述述 3 形态形态（以链霉菌属（以链霉菌属Streptomyces为例为例） 根据形态功能分：根据形态功能分： n（1 1）营养菌丝）营养菌丝 n（2 2）气生菌丝）气生菌丝 n（3 3）孢子丝）孢子丝 n（4 4）分生孢子）分生孢子 其它的其它的原核原核微生物微生物 3 形态形态（以链霉菌属（以链霉菌属Streptomyces为例为例） 根据形态功能分：根据形态功能分： n（1 1）营养菌丝

5、）营养菌丝 n（2 2）气生菌丝）气生菌丝 n（3 3）孢子丝）孢子丝 n（4 4）分生孢子）分生孢子 其它的其它的原核原核微生物微生物 （1 1）营养菌丝）营养菌丝 作用作用 n吸收水分、养料吸收水分、养料 n排泄代谢产物排泄代谢产物 n产水溶性或脂溶性色素。水溶性色素使培产水溶性或脂溶性色素。水溶性色素使培 养基呈现颜色。养基呈现颜色。 长在培养基内，又称基质菌丝长在培养基内，又称基质菌丝 营养菌丝营养菌丝 其它的其它的原核原核微生物微生物 Substrate mycelia. （基内菌丝）（基内菌丝） （2）气生菌丝）气生菌丝 n在培养基外，向空中生长在培养基外，向空中生长 n弯曲、直形

6、等弯曲、直形等 n繁殖功能繁殖功能 气生菌丝气生菌丝 其它的其它的原核原核微生物微生物 （3）孢子丝）孢子丝 孢子丝孢子丝 n直形、波浪状、螺直形、波浪状、螺 旋状。旋状。 n左右旋、轮生左右旋、轮生 其它的其它的原核原核微生物微生物 Reproductive mycelium （4）分生孢子）分生孢子 n生长在孢子丝上。球生长在孢子丝上。球 形、椭圆形、杆形形、椭圆形、杆形 n呈白、黄、绿、淡紫、呈白、黄、绿、淡紫、 蓝、褐、灰等色。蓝、褐、灰等色。 孢子耐干旱。可用砂土孢子耐干旱。可用砂土 管保藏产孢子的菌种。管保藏产孢子的菌种。 分生孢子分生孢子 4 繁殖繁殖 无性繁殖。分两类无性繁殖。

7、分两类 分生孢子生殖分生孢子生殖 菌丝断裂成短杆状细胞菌丝断裂成短杆状细胞 分生孢子分生孢子 菌丝菌丝 菌丝体菌丝体 其它的其它的原核原核微生物微生物 5、菌落特征 较小、坚实、干燥、多皱； 菌丝较细，分支多而缠绕，质地致密，不 易挑起； 幼龄同细菌相似，成熟后形成絮状、粉状 或颗粒状，气生菌丝和背面常有不同的颜 色。 质地质地: 致密、干燥、多皱、小致密、干燥、多皱、小 而不蔓延、不挑起，表面有而不蔓延、不挑起，表面有 放射状沟纹。放射状沟纹。 形状：随菌种不同可有两类：形状：随菌种不同可有两类： (1)产生大量分枝状菌丝的菌产生大量分枝状菌丝的菌 种：种： 如如Strptomyces)形成

8、与培形成与培 养基结合较紧的养基结合较紧的 菌落，不易菌落，不易 挑起或整个挑起。挑起或整个挑起。 (2)不产生大量菌丝的菌种：不产生大量菌丝的菌种： 如如Nocardia形成的菌落呈粉形成的菌落呈粉 质，挑之易碎质，挑之易碎 菌落菌落 其它的其它的原核原核微生物微生物 6 作用作用 产生抗生素产生抗生素 诺卡氏菌属处理含烃类、无机氰化物的废水。诺卡氏菌属处理含烃类、无机氰化物的废水。 诺卡氏菌诺卡氏菌形态形态： 菌丝体极度弯曲、菌丝体极度弯曲、 易段。易段。固体培养基固体培养基 上生长只有基质菌上生长只有基质菌 丝丝，无气生菌丝或，无气生菌丝或 很薄。很薄。 其它的其它的原核原核微生物微生物

9、 7、放线菌的代表属 1） 链霉菌属链霉菌属(Streptomyces) ：共约：共约1000多种。最高等，最典型的放线菌，有多种。最高等，最典型的放线菌，有 发育良好的分支状菌丝体（三态全具），孢子丝和孢子的形态因种而异。产发育良好的分支状菌丝体（三态全具），孢子丝和孢子的形态因种而异。产 生的抗生素占放线菌产抗生素的生的抗生素占放线菌产抗生素的90%，灰色链霉菌产链霉素，龟裂链霉菌产，灰色链霉菌产链霉素，龟裂链霉菌产 土霉素。土霉素。 2） 诺卡氏菌属诺卡氏菌属（Nocardia） ：此属中多数种没有气生菌丝，只有基内菌丝：此属中多数种没有气生菌丝，只有基内菌丝 （营养菌丝），气生菌丝没有

10、或很少，在培养（营养菌丝），气生菌丝没有或很少，在培养15h至至4天内，菌丝体产生横膈天内，菌丝体产生横膈 膜，分枝的菌丝体突然全部断裂成杆状、球状或带叉的杆状体即菌丝断膜，分枝的菌丝体突然全部断裂成杆状、球状或带叉的杆状体即菌丝断 裂形成孢子。产生的抗生素利福霉素可用于石油脱腊、污水处理。裂形成孢子。产生的抗生素利福霉素可用于石油脱腊、污水处理。 3） 小单孢菌属小单孢菌属（Micromonospora) ：不形成气生菌丝，菌丝断裂繁殖，只在：不形成气生菌丝，菌丝断裂繁殖，只在 营养菌丝上长出很多分枝小梗，顶端着生着一个孢子；其菌落较链霉菌小得营养菌丝上长出很多分枝小梗，顶端着生着一个孢子；

11、其菌落较链霉菌小得 多。产生庆大霉素。多。产生庆大霉素。 二二 丝状细菌（丝状细菌（Filamentous Bacteria） 处理废水作用重要独特！处理废水作用重要独特！ 废水处理中常见的丝状细菌废水处理中常见的丝状细菌主要有主要有： 球衣菌属（球衣菌属（Sphaerotilus） 铁细菌属（铁细菌属（Crenothrix） 贝日阿托氏菌属（贝日阿托氏菌属（Beggiatoa） 发硫细菌属（发硫细菌属（Thiothirx） 共同特征：共同特征： 丝状体不分枝或假分枝。丝状体不分枝或假分枝。 其它的其它的原核原核微生物微生物 （一）（一） 球衣菌球衣菌 1 特性特性 具假分枝具假分枝 好氧，但

12、好氧，但 在在溶解氧小于溶解氧小于0.1mg/L的微氧环境的微氧环境 仍仍可生长可生长 分解有机物能力强分解有机物能力强 其它的其它的原核原核微生物微生物 2 作用作用 构成构成生物膜生物膜的重要菌种的重要菌种 利于有机物的去除利于有机物的去除 容易引起容易引起污泥膨胀污泥膨胀 污泥膨胀：污泥膨胀： 丝状细菌在活性污泥中大量繁丝状细菌在活性污泥中大量繁 殖，使污泥结构殖，使污泥结构极度松散极度松散， 絮块絮块漂浮水面漂浮水面，比重减轻，比重减轻， 随水流随水流流出流出。 其它的其它的原核原核微生物微生物 （二）铁细菌（二）铁细菌 1 特性特性 丝状体不分枝丝状体不分枝 生活在氧气少、有较多铁质

13、和二氧化碳的水中生活在氧气少、有较多铁质和二氧化碳的水中 把把亚铁亚铁氧化为氧化为高铁高铁 4FeCO3+O2+6H2O 4Fe（OH）3+4CO2+167.5J （黄褐色黄褐色） 其它的其它的原核原核微生物微生物 2 作用作用 造成铁质水管的腐蚀、堵塞。造成铁质水管的腐蚀、堵塞。 使水呈现颜色，影响水质。使水呈现颜色，影响水质。 其它的其它的原核原核微生物微生物 （三）（三） 硫磺细菌硫磺细菌 贝日阿托氏菌贝日阿托氏菌 发硫细菌发硫细菌 1 特性特性 不分枝不分枝。 贝日阿托氏菌贝日阿托氏菌漂浮在池塘或池沼上，漂浮在池塘或池沼上， 不固着。不固着。 发硫细菌发硫细菌固着在菌胶团等物上固着在菌

14、胶团等物上 氧化硫化氢、硫磺氧化硫化氢、硫磺等等 2H2S+O22H2O+2S+343J 2S+3O2+2H2O 2H2SO4+494J 贝日阿托氏菌图贝日阿托氏菌图 发硫细菌图发硫细菌图 其它的其它的原核原核微生物微生物 CO2+H2O CH2O+O2 2 作用作用 处理含硫废水处理含硫废水 腐蚀管道腐蚀管道 引起活性污泥的污泥膨胀。引起活性污泥的污泥膨胀。 其它的其它的原核原核微生物微生物 丝状细菌 在正常运行的废水生物处理系在正常运行的废水生物处理系 统中，丝状细菌是生物絮体或生物统中，丝状细菌是生物絮体或生物 膜的骨架，其上附着菌胶团，膜的骨架，其上附着菌胶团，丝状丝状 细菌与菌胶团形

15、成互惠关系细菌与菌胶团形成互惠关系。可维。可维 持废水处理系统的稳定性，提高抗持废水处理系统的稳定性，提高抗 冲击负荷能力。但过度繁殖会引起冲击负荷能力。但过度繁殖会引起 污泥膨胀。污泥膨胀。 其它的其它的原核原核微生物微生物 三三 蓝细菌（蓝细菌（Cyanobacteria） 1 特性特性 球状、杆状的单细胞球状、杆状的单细胞 不分枝的丝状体不分枝的丝状体 适应温度广，喜温暖。适应温度广，喜温暖。 蓝绿色，黄褐色至红色。蓝绿色，黄褐色至红色。 鱼腥藻鱼腥藻 微囊藻微囊藻 颤藻颤藻 其它的其它的原核原核微生物微生物 （1 1）营养细胞：）营养细胞：光合作用光合作用 （2 2）静息（厚壁）孢子：

16、）静息（厚壁）孢子：壁厚，抗不良环境壁厚，抗不良环境 （3 3）异形胞：）异形胞：固氮固氮 静息孢子静息孢子 异形胞异形胞 营养细胞营养细胞 其它的其它的原核原核微生物微生物 Heterocysts(异形胞异形胞) 2 危害危害 引起引起 池塘、湖泊池塘、湖泊“水华水华” （Water bloom） 海洋海洋“赤潮赤潮” （Red tide） 池塘水华池塘水华 海洋赤潮海洋赤潮 其它的其它的原核原核微生物微生物 四四 光合细菌光合细菌 细菌光合作用 细菌光合作用是一部分含有菌绿素和类胡萝卜素的细菌所 特有的功能。这些细菌和绿色植物一样，可以利用太阳辐射 能来同化二氧化碳，但是它们大多数所用的氢

17、源物质不是水， 而是某些硫化物和碳氢化合物，因此光合作用过程中不放出 氧气。 光合细菌(photosynthetic bacteria,简称PSB) 不产氧光合细菌(Anoxyenic phototrophic bacteria,简称APB) 光合细菌包括硫细菌和无硫细菌两大类， 硫细菌在缺氧条件下生活，利用硫化氢或其他硫化物的氢 去还原二氧化碳； 无硫细菌大多属于兼性厌氧微生物，以碳氢化合物(如脂 肪酸、醇、甲烷等)作为氢源物质。 大部分的光合细菌都是水生的，通常分布在水底沉积物的 表层或光照强度低水层中。 光合细菌包括绿硫细菌、红硫细菌(过去叫做紫硫细菌)和 红螺细菌(过去叫做紫色非硫细菌

18、)。这些细菌都是球状、 杆状或弧状的小型细菌，并且大多数都不能够运动。另外， 还有一种可滑行的滑行丝状绿硫细菌。 应用：生产单细胞蛋白和制剂 处理高浓有机废水 五、五、 立克次氏体立克次氏体( (RickettsiaRickettsia) ) 1. 1. 概念：概念：是介于细菌与病毒之间，更接近与细菌的专性活细是介于细菌与病毒之间，更接近与细菌的专性活细 胞内寄生的致病性原核微生物。为纪念美国病理学家立克次胞内寄生的致病性原核微生物。为纪念美国病理学家立克次 而命名。（而命名。（H.T. Ricketts 1909H.T. Ricketts 1909年发现该原核微生物，年发现该原核微生物，19

19、101910年感年感 染该菌而牺牲。）染该菌而牺牲。） 2. 2. 生物学特性：生物学特性：菌体多为球杆状；具完整的细胞结构，菌体多为球杆状；具完整的细胞结构， 有壁膜；有壁膜；G-G-，不运动，无芽孢；不能通过细菌过滤器，不运动，无芽孢；不能通过细菌过滤器 （Q Q热除外）；专性细胞内寄生；二分裂繁殖；对理热除外）；专性细胞内寄生；二分裂繁殖；对理 化因素抗性弱（一般在化因素抗性弱（一般在5656以上经过以上经过3030分钟即可杀死）；分钟即可杀死）； 壁中有特异性抗原。壁中有特异性抗原。 3. 3. 致病性：致病性： 1 1）疾病（能使人患）：流行性斑疹伤寒，）疾病（能使人患）：流行性斑疹

20、伤寒，Q Q热，姜虫热，热，姜虫热， 战壕热等疾病。战壕热等疾病。 2 2）媒介物：节肢动物（虱、蚤、蜱、螨）媒介物：节肢动物（虱、蚤、蜱、螨） 3 3）症状：发热，皮疹，中毒症状，血压下降，休克死亡。）症状：发热，皮疹，中毒症状，血压下降，休克死亡。 4 4）治疗：）治疗： 我国学者谢少文我国学者谢少文19341934年首先用鸡胚培养成功。年首先用鸡胚培养成功。 衣原体衣原体( (ChlamydiaChlamydia) ) 1. 1. 概念：概念：是一类比立克次氏体小，代谢活性丧失更多的专是一类比立克次氏体小，代谢活性丧失更多的专 性活细胞寄生的致病性原核微生物，是能通过细菌过滤器性活细胞寄

21、生的致病性原核微生物，是能通过细菌过滤器 的一类能量寄生物。的一类能量寄生物。 2. 2. 生物学特性：生物学特性：具完整细胞结构，能通过细菌过滤器；具完整细胞结构，能通过细菌过滤器； G-G-，球形；能量寄生物（生物合成能力差，缺乏产能，球形；能量寄生物（生物合成能力差，缺乏产能 系统）；含有始体（大细胞，系统）；含有始体（大细胞，1-1.51-1.5微米）和原体（小细微米）和原体（小细 胞，胞，0.2-0.40.2-0.4微米），只有原体有感染性；二分裂繁殖；微米），只有原体有感染性；二分裂繁殖； 对热、乙醇、酚、醛较敏感；对热、乙醇、酚、醛较敏感； 3. 3. 致病性：致病性： 1 1）疾病：）疾病： 砂眼衣原体砂眼，小儿肺炎，其他疾病（非淋菌尿道砂眼衣原体砂眼，小儿肺炎，其他疾病（非淋菌尿道 炎、附件炎、淋巴肉芽肿等）。炎、附件炎、淋巴肉芽肿等）。 鹦鹉热衣原体鹦鹉、鸽、鸡、鹅、牛、羊多种疾病，鹦鹉热衣原体鹦鹉、鸽、鸡、鹅、牛、羊多种疾病， 当人吸入鸟的感染性分泌物后，能导致肺炎和毒血症。当人吸入鸟的感染性分泌物后，能导致肺炎和毒血症。 2 2）症状：）