环境工程微生物教案

《环境工程微生物学》教案

课程名称：环境工程微生物学

主讲教师：余秋生

环境工程微生物学绪论

讲授人：余秋生

学时：2

教学方法：讲授

教学手段：板书、多媒体

教学目的：

1、认识微生物

2、了解环境与环境工程面临的问题、可持续发展与微生物

3、了解环境工程微生物学的研究对象与任务

4、微牛物的发展史

重点难点：建立环境工程微生物学的基本认识

教学内容：

第一节、微生物概述

一、微生物的概念

一类形态微小.结构简单.单细胞或多细胞的低等生物的通称.包括病毒、细菌、真菌、

原生动物和藻类等.其大小用微米(um)表示.

二、微生物的分类

为了识别和研究微生物，各种微生物按其客观存在的生物属性及它们的亲缘关系，有次

序地分门别类排列成一个系统，从大到小，按界、门、纲、目、科、属、种等分类.

种

最小的分类单位，具有一定的自然分布区和一定的生理形态的生物类群，是生物进化和

自然选择的产物，同一种中的各个个体具有相同的遗传性状，而且彼此交配可以产生后代.

三、微生物的命名

命名原则：微生物的命名是采用生物学中的二名法，即用两个拉丁文命名一个微生物的种.

命名方法：

这个种的名称是由一个属名和一个种名组成，属名和种名都用斜体字表示，属名在前，

用拉丁文名词表示，第一个字母大写.种名在后，用拉丁文的形容词表示，第一个字母

小写.

为了避免同物异名或同名异物，在微生物的名称后面缀上命名人的姓.

如果只将细菌鉴定到属而没有到种，则该细菌的名称只有属名，没有种名.

四、原核微生物

原核微生物的核很原始，发育不全，只是DNA链高度折叠形成的一个核区，没有核膜,

核质裸露与细胞质没有明显的界限，称为拟核或似核，也没有细胞器，不进行有丝分裂.原

核微生物包括细菌.古菌.放线菌.蓝细菌.立克次氏体.支原体.衣原体和螺旋体等.

五、真核微生物

真核微生物有发育完好的细胞核,核内有核仁和染色质.有核膜将细胞核和细胞质分开,

使两者有明显的界限.有高度分化的细胞器，如线粒体.中心体.高尔基氏体.内质网等.进

行有丝分裂.包括除蓝藻以外的藤类.酵母菌.霉菌.原生动物.微型后生动物等。

六、微生物的性质

（一）体积小、面积大

（二）吸收多、转化快

（三）生长旺、繁殖快

（四）适应强、易变异

（五）分布广、种类多

第二节环境与环境工程面临的问题、可持续发展与微生物

50亿年前，地球是无氧环境，由于蓝藻的作用，使地球变为有氧环境，才有好氧生物

的出现.

随着人类的发展，社会的进步，环境污染越来越严重，已成为各国关注的问题.

八大公害

可持续发展观念的提出：

1987年挪威首相布伦特兰在其发表的文章“我们共同的未来”中提出.其意义是：

当代人类的发展，应该是既满足当代人的需求，又不危及后代人满足其需求的发展。

第三节环境工程微生物学的研究对象与任务

环境工程微生物学：在微生物学的基础上，研究和环境有关的微生物学科。

一、研究对象

1微生物基础

2不同环境中的微生物及其生态

发酵饲料

青贮饲料

4农用抗菌素

某些微生物能够产生具有抑制或杀死植物病原菌的物质，该物质称农用抗菌素。

5生物菌肥

主要是根瘤菌肥即含固氮菌活菌的肥料。

6污水处理

高效微生物污水处理技术，其方法是通过化学或辐照的方法筛选出无毒、无致病性、“能

吃污水”的高效微生物(HEM)、然后投放到污水处理现场，使污水得到净化。该技术可用于

处理城市污水、酿造废水、屠宰废水等各种可生物降解的污水。安全可靠、操作简单，处理

效率比传统方法提高50%以上,投资及运行费用降低20-30乐特别适合经费短缺的中小城市、

乡村及厂矿使用，并可用于改造老的污水处理设施，使之重新获得新生。

四、微生物的作用

1微生物与粮食

粮食生产是全人类生存中至关重要的大事。微生物在提高土壤肥力、改进作物特性(如

构建固氮植物)、促进粮食增产、防治粮食作物的病虫害、防止粮食霉腐变质以及把多余粮

食转化为糖、单细胞蛋白、各种饮料和调味品等方面，都可大显身手。

2微生物与能源

(1)把自然界蕴藏量极其丰富的纤维素转化成乙醇：

(2)利用产甲烷菌把自然界蕴藏量最丰富的可再生资源转化成甲烷；

(3)利用光合细菌、蓝细菌或厌氧梭菌等微生物生产“清洁能源”一氢气；

(4)通过微生物发酵产气或其代谢产物来提高石油采收率；

(5)研制微生物电池使之实用化。

3微生物与资源

微生物能将地球上永无枯竭的纤维素等可再生资源转化成各种化工、轻工和制药等工业

原料。

传统的：乙醇、丙醇、丁醇、乙酸、甘油、乳酸、苹果酸等；

现代的：水杨酸、乌头酸、丙烯酸、已二酸、丙烯酸、长链脂肪酸、亚麻酸油和聚羟

基丁酸酯(PHB)等；

另外，微生物在金属矿藏资源的开发和利用上也有独特的作用。

4微生物与环境保护

利用微生物肥料、微生物杀虫剂或农用抗生素来取代会造成环境恶化的各种化学肥料或

化学农药；

利用微生物生产的PHB（聚羟基丁酸酯）制造易降解的医用塑料制品以减少环境污染；

利用微生物来净化生活污水和有毒工业污水；利用微生物技术来监察环境的污染度，如

用艾姆氏法检测环境中的“三致”物质；

利用EMB培养来检查饮水的肠道病原菌等。

5微生物与人类健康

防治这类疾病的主要手段又是各种微生物产生的药物：抗生素、干扰素和白细胞介素等

高效药物纷纷转向由“工程菌”来生产。

与人类生殖、避孕等密切相关的留体激素类药物

此外，一大批与人类健康、长寿有关的生物制品，如疫苗、类毒素等均是微生物产品。

学习本课程的主要参考书

周德庆.微生物学教程，北京：高等教育出版社，1993

沈萍主编.微生物学，北京：高等教育出版社，2000

李建政主编.水处理微生物学,北京:化工出版社,2003年

参考教学网站（课件）

1.武汉大学微生物学教学网站

2.江南大学微生物学教学网站

3.华中农业大学微生物学微生物教学网站

4.长春师范学院微生物学网络课程

5.华南师范大学微生物学教学网站

6.安徽科技学院微生物学网站

7.江西农业大学精品课程

8.西北农林科技大学微生物学教学网站

9.山东大学生命科学院微生物学教学网站

第一章非细胞结构的超微生物-病毒

讲授人：余秋生

学时：2

教学方法：讲授

教学手段：板书、多媒体

教学目的：了解非细胞结构的超微生物-病毒的分类、形态、结构、复制

重点难点：建立与环境工程微生物学有关病毒的基本认识

教学内容：

一、病毒定义

病毒是一类超显微的非细胞生物，每一种病毒只含有一种核酸；它们只能在活细胞内营

专性寄生，靠其宿主代谢系统的协助来复制核酸、合成蛋白质等组分，然后再进行装配而得

以增殖；在离体条件下，它们能以无生命的化学大分子状态长期存在并保持其侵染活性。

二、病毒的特点

病毒在寄主细胞外，不能独立地进行代谢和繁殖，它们是严格的寄生物，与其它生物相

比有明显不同，具有其本身的特点。

1形体极其微小，必须在电子显微镜下才能观察，一般都可通过细菌滤器。

2没有细胞构造，故也称分子生物。

3其主要成分仅有核酸和蛋白质两种。

4每一种病毒只有一种核酸，不是DNA就是RNA。

5既无产能晦系也无蛋白质合成系统。

6在宿主细胞的协助下，通过核酸的复制和核酸蛋白装配的形式进行增殖，不存在个体

的生长和二分裂法等细胞繁殖方式。

7在宿主的活细胞内营专性寄生。

8在离体条件下，能以无生命的化学大分子状态存在，并可形成结晶。

9经提纯的病毒结晶能保持侵染力。

人类传染病中，约7080%属于病毒病，每一种植物至少有一种病毒引起的病害。引起

人类疾病的病毒相当多，如肝炎，胆囊炎，狂犬病，爱滋病，风湿关节炎等，也有多种病毒

可以致人癌症。

10对一般抗生素不敏感，但对干扰素敏感。

迄今，还未发现一种药剂或抗菌素对人、动植物体内病毒有效的药物，也没有一种药剂

能杀死细胞体内的病毒而又不伤害寄主。经提纯分离在体外的病毒结晶，用不少的药物都可

杀死，但寄主细胞内的病毒均不敏感。

三、病毒的分类

1根据专性寄主分类：

植物病毒、动物病毒、细菌病毒（噬菌体）、放线菌病毒（噬放线菌体）、藻类病毒、真

菌病毒。

动物病毒寄生在人体和动物体内引起人和动物疾病：如流行性感冒、水痘、麻疹、腮腺

炎、乙型脑炎、脊髓灰质炎、甲型肝炎、乙型肝炎、天花、爱滋病等。

植物病毒引起植物疾病：烟草花叶病、番茄丛矮病等。

噬菌体寄生在细菌体内引起细菌疾病。用蓝细菌噬菌体控制水华。

2根据核酸分类：DNA病毒和RNA病毒。

四、病毒形态结构和化学组成

1病毒的大小和形态

测量的单位是纳米，多数病毒粒子的直径在lOOnm左右。不同病毒大小差别较大。

病毒的形态主要有球形、杆形、砖形等、蝌蚪形等。

2病毒的化学组成和结构

由于病毒是非细胞生物，故单个病毒个体不能称作“单细胞”，这样，就产生了病毒粒

子（virion）的名词。病毒粒子有时也称病毒颗粒（virusparticle）,是指成熟的、结构

完整的单个病毒。

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

酸内芯）或基因组；蛋白质包围在核心周围，构成了病毒粒子的衣壳。

衣壳是病毒粒子的主要支架结构和抗原成分，对核酸有保护作用。衣壳是由许多在电镜

下可辨别的形态学亚单位一一衣壳粒所构成。

核心和衣壳合在一起称为核衣壳，它是任何病毒（真病毒）所必须具备的基本结构。

有些较复杂的病毒，在其核衣壳外还被一层由类脂或脂蛋白组成的被膜包裹着。有时，

被膜上还长有刺突等附属物。

病毒蛋白质的功能：保护病毒使其免受环境因素的影响；决定病毒感染的特异性；使病

毒与敏感细胞表面特定部位有特异亲和力，病毒可牢固的附着在敏感细胞上；病毒蛋白质还

有致病性、毒力和抗原性。

动植物病毒核酸类型：dsDNA,ssDNA,dsRNA,ssRNA。病毒核酸含量占「5%不等，

如感冒病毒核酸占1%,蛋白质占99%oTMV核酸占5船蛋白质占95*。核酸可用物理、化

学方法分离出来，分离出的核酸仍具有侵染力。

病毒核酸的功能：决定病毒遗传、变异和对敏感宿主细胞的感染力。

由于衣壳粒的排列组合不同，使病毒有三种对称性构型。立体对称型（主要是20面体）;

螺旋对称型；复合对称型。

五、病毒的繁殖

1以噬菌体为例。有如下四步：吸附、侵入、复制、聚集和释放。

（1）吸附：是噬菌体与细菌表面受体发生特异性结合的过程，其特异性取决于噬菌体

蛋白与宿主菌表面受体分子结构的互补性。

（2）侵入：噬菌体吸附在细菌细胞壁的受体上以后，核酸注入细菌细胞中，蛋白质壳

体留在外面。从吸附到侵入，时间间隔很短，只有几秒到几分钟。

(3)核酸复制：噬菌体核酸进入寄主细胞后，操纵寄主细胞的代谢机能，大量复制噬

菌体核酸，但不形成带壳体的粒子，称为潜育期。

(4)聚集和释放：寄主细胞合成噬菌体壳体形成完整的噬菌体粒子。噬菌体粒子成熟,

引起寄主细胞的裂解释放出病毒粒子。随种类不同，一个寄主细胞释放10〜1000个噬菌体

粒子。

2噬菌体的类型

根据噬菌体与宿主菌的相互关系，噬菌体可分为两类：

毒性噬菌体(virulentphage)：能在宿主细胞内登制增殖，产生许多子代噬菌体，并最

终裂解细菌。

温和噬菌体(temperatephage)：噬菌体基因与宿主染色体整合，不产生子代噬菌体，

但噬菌体DNA能随细菌DNA复制，并随细菌的分裂而传代。

温和噬菌体的基因组能与宿主菌基因组整合，并随细菌分裂传至子代细菌的基因组中，

不引起细菌裂解。整合在细菌基因组中的噬菌体基因组称为前噬菌体(prophage),带有前噬

菌体基因组的细菌称为溶原性细菌(lysogenicbacterium).

前噬菌体偶尔可自发地或在某些理化和生物因素的诱导下脱离宿主菌基因组而进入溶

菌周期，产生成熟噬菌体，导致细菌裂解。温和噬菌体这种产生成熟噬菌体颗粒和溶解宿主

菌的潜在能力，称为溶原性(lysogeny)。

温和噬菌体可有三种存在状态：A.游离的具有感染性的噬菌体颗粒；B.宿主菌胞质内

类似质粒形式的噬菌体核酸；C.前噬菌体。

某些前噬菌体可导致细菌基因型和性状发生改变，这称为溶原性转换(lysogenic

conversion)。

六、病毒的培养

1病毒的培养特征

在细菌培养液中，细菌被噬菌体感染，细胞裂解，浑浊的菌悬液变成为透明的裂解溶液。

在固体培养基上形成噬菌斑。将少量噬菌体与大量宿主细胞混合后，将此混合液与45℃

左右的琼脂培养基在培养皿中充分混匀，铺平后培养。经数小时至10余小时后，在平板表

面布满宿主细胞的菌苔上，可以用肉眼看到一个个透亮不长菌的小圆斑，这就是噬菌斑

(plaque)。每一个噬菌斑一般是由一个噬菌体粒子形成的。

当一个噬菌体侵染一个敏感细胞后，隔不久即释放出一群子代噬菌体，它们通过琼脂层

的扩散乂侵染周围的宿主细胞，并引起它们裂解，如此经过多次重复，就出现了一个由无数

噬菌体粒子构成的群体-噬菌斑(plaque)。

噬菌斑的形成与细菌菌落的形成有点相似，所不同的只是噬菌斑更像一个“负菌落”。

噬菌斑的形成可用于检出、分离、纯化噬菌体和进行噬菌体的计数。

2病毒的培养基：

病毒是专性寄生在活的敏感宿主细胞内才能生长繁殖的微生物。因此病毒的培养基要求

苛刻，专一性强。

敏感细胞要求具备以下条件：

（1）必须是活的敏感宿主或是活的敏感宿主组织细胞；

（2）能够提供病毒附着的受体；

（3）敏感细胞内没有破坏特异性病毒的限制性核酸内切酶，病毒进入细胞就可生长繁

殖。

不同种类的病毒培养基是不同的。

脊椎动物病毒的培养基：人胚组织细胞、人组织细胞、人肿瘤细胞、动物组织细胞、鸡

鸭胚细胞、敏感动物。

植物病毒的培养基：与之相应的敏感植株和敏感的植物组织。

噬菌体的培养基：相应的敏感细菌。

3病毒的培养

动物病毒：动物接种、鸡胚接种和组织培养技术

噬菌体：双层琼脂法培养

七、病毒对物理化学因素的抵抗力

物理因素：对病毒影响最大的物理因素是温度、光和干燥。

温度：在宿主细胞外的病毒大多数在55-65C范围内不到lh灭活。高温使病毒的核酸

和蛋白质衣壳受损伤，蛋白质的变性作用阻碍了病毒吸附到宿主细胞上，削弱了病毒的感染

力。低温不会灭活病毒，通常在-75℃保存病毒。

紫外辐射：有灭活病毒的作用。灭活的部位是病毒的核酸，形成胸腺啼咤二聚体。大多

数肠道病毒对可见光很敏感而被杀死，称为“光灭活作用”。X射线、r射线也有灭活作用。

干燥：干燥也是控制环境中病毒的重要因素。在土壤中，水分含量低于10%时，病毒

会迅速灭活。

化学因素：

1体内灭活：抗体、干扰素

2体外灭活：

破坏蛋白质的化学物质：酚、低离子强度环境

破坏核酸的化学物质：甲醛、亚硝酸、氨

影响脂类的化学物质：醛、SDS、氯仿、去氧胆酸

第二章原核微生物

讲授人：余秋生

学时：4

教学方法：讲授

教学手段：板书、多媒体

教学目的：

1、了解原核微生物的分类、形态、结构、生长及繁殖等特点

2、了解微生物观察方法-显微镜、染色

重点难点：原核微生物的分类、形态、结构的基本认识

第一节细菌

一、细菌的个体形态、大小与染色

1细菌的外形与大小

常见的三种细菌典型形态:球菌、杆菌、螺旋菌。

（1）球菌：球形的细菌，大小为0.5~2.0urn

球菌有单球菌（腺微球菌）、双球菌（肺炎链球菌）、链球菌（乳链球菌）、四联球菌（四

联微球菌）、八叠球菌（甲烷八叠球菌）、前萄球菌（金黄色葡萄球菌）。

（2）杆菌：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。直径在0.5〜lumXl〜5um（宽径X长）。

杆菌有单杆菌、双杆菌、链杆菌

(3)螺旋菌：细胞呈弧形的称为瓠菌，其中若菌体多于一个弯曲，其程度超过一圈,

又称为螺旋菌。直径在0.5〜5um,长度不等。

自然界中杆菌最常见，球菌次之，而螺旋菌最少.

(4)丝状细菌：分布在水生境，潮湿土壤和活性污泥中。有铁细菌、硫磺细菌、球衣

细菌等。

2细菌的染色

由于细菌的细胞极其微小又十分透明，因此用水浸片或悬滴观察法在光学显微镜下进

行观察时，只能看到大体形态和运动情况。若要在光学显微镜下观察其形态和主要构造，一

般都要对它们进行染色。

革兰氏染色法：该染色法由丹麦医生C.Gram于1884年创立。分为初染、媒染、脱色

和复染四步。

革兰氏染色的意义：

(1)通过这一染色，可把几乎所有的细菌分成革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌两个大类。

因此是分类鉴定的重要指标。

(2)这两类细菌在细胞结构、成分、形态、生理、生化、遗传、免疫、生态和药物敏

感性等方面都呈现出明显的差异，因此任何细菌只要先通过很简单的革兰氏染色，即可提供

不少其他重要的生物学特性方面的信息。

二、细菌的结构

细菌是单细胞的，所有的细菌都有如下结构：细胞壁、细胞质腴、细胞质及其内含物、

细胞核物质。部分细菌有特殊结构：芽抱、鞭毛、荚膜、粘液层、菌胶团、衣鞘及光合作用

层片等。

1细胞壁

细胞壁是包围在细菌体表最外层的、具有坚韧而带有弹性的薄膜。它约占菌体的10%

一25%。

(1)细胞壁的化学组成和结构

细菌分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌两大类，两者的化学结构和组成不同。革兰氏阳

性菌的细胞壁厚，其厚度为20〜80nm,结构较简单，含肽聚糖、磷壁酸少量蛋白质和脂肪。

革兰氏阴性菌的细胞壁较薄，厚度为lnm。其结构复杂，分外壁层和内壁层，外壁层又分三

层：最外层是脂多糖，中间是磷脂层，内层为脂蛋白。内壁层含脂多糖，不含磷壁酸。

(2)细胞壁的功能

①保护原生质体免受渗透压引起的破裂作用；

②维持细菌的细胞形态；

③细胞壁是多孔结构的分子筛，阻拦某些分子进入和保留蛋白质在间质；

④使细胞具有致病性及对噬菌体的敏感性；

⑤为鞭毛提供支点，使鞭毛运动。

(3)革兰氏染色机理

①与细菌等电点有关：革兰氏阳性菌的等电点为pH2~3,革兰氏阴性菌的为pH4~5。可

见，革兰氏阳性菌的等电点比革兰氏阴性菌低，说明革兰氏阳性菌带的负电荷比革兰氏阴性

菌多。它与草酸俊结晶紫的结合力大，用碘-碘化钾媒染后，两者的等电点均得到降低，但

革兰氏阳性菌的等电点降低的多，故与草酸铉结晶紫结合得更牢固，对乙醇脱色的抵抗力更

强。它的菌体与草酸铁结晶紫、碘-碘化钾的复合物不被乙醇提取，呈紫色。而革兰氏阴性

菌与草酸铉结晶紫的结合能力弱，其菌体与草酸铁结晶紫、碘-碘化钾的复合物很容易被乙

醇提取而呈现无色。

②与细胞壁有关：革兰氏阳性菌的脂类物质的含量很低，肽聚糖的含量高。革兰氏阴性

菌相反，它的脂类含量高，肽聚糖含量低。用乙醇脱色时，革兰氏阴性菌的脂类物质被乙醇

溶解，增加细菌细胞壁的孔径及其通透性，乙醇容易进入细胞内将草酸钱结晶紫和碘-碘化

钾复合物提取出来，使菌体呈现无色。革兰氏阳性菌由于脂类物质含量极低，而肽聚糖含量

高，乙醇既是脱色剂又是脱水剂，使肽聚糖脱水缩小细胞壁的孔径，降低细胞壁的通透性，

阻止乙醇分子进入细胞，草酸钱结晶紫和碘-碘化钾的复合物被截留在细胞内而不被脱色，

仍呈现紫色。

2原生质体

包括细胞质膜(原生质膜)、细胞质及其内含物、细胞核物质。

(1)细胞质膜

①细胞质膜及其化学组成

细胞质膜是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薄膜。它是半渗

透膜。它的重量占菌体的10%,含有60%〜70%的蛋白质，含30%〜70%的脂类和约20%的

多糖。

②细胞质膜的结构

细胞质膜由上、下两层致密的着色层，中间夹一个不着色层组成。不着色层是由具有正、

负电荷，有极性的磷脂双分子层组成，是两性分子。亲水基朝着膜的内、外表面的水向，疏

水基在不着色区域。蛋白质主要结合在膜的表面，有的位于均匀的双层磷脂层中，疏水基占

优势。膜表面的蛋白质还有多糖。①②③@@

③细胞质膜的生理功能

细胞质膜的生理功能有：①维持渗透压的梯度和溶质的转移；②细胞质膜上有合成细胞

壁和形成横膈膜组分的酶，故可在膜的外表面合成细胞壁；③膜内陷形成的中间体含有细胞

色素，可参与呼吸作用；④可在细胞质膜上进行物质代谢和能量代谢；⑤为鞭毛提供附着点。

(2)核糖体

核糖体是分散在细胞质中的亚微颗粒，由RNA和蛋白质组成，是合成蛋白质的场所。其

中RNA占60%,蛋白质占40乐大肠杆菌可以分解出三种分子质量不同的RNA,16SRNA.23SRNA

和5SRNA。核糖体的沉降系数是73S(由50s和30s两个亚基组成)。

(3)细胞内含颗粒

气泡(水生细菌)：相当于鱼的鱼漂

异染颗粒：可被甲苯胺染成紫红色。化学本质一偏磷酸盐的聚合物。功能：磷源和能源

性贮藏物。

聚b-羟基丁酸(简称PHB)颗粒：能量的贮存物；调节pH。

糖原和淀粉粒：用作碳源和能源。

硫粒：某些化能自养型硫细菌，贮存的能源物质

通常，一种细菌只含有一种或两种内含颗粒。

3拟核

细菌无核膜和核仁，故称原始核，亦称细菌染色体，由DNA组成。由于高度紧密折叠，

拟核只占菌体很小的一部分，在电子显微镜下看到的是一个透明的、不易着色的纤维状区域。

拟核携带全部或部分遗传信息，它的功能是决定遗传性状和传递遗传信息，是重要的遗传物

质。

4荚膜、粘液层和菌胶团

(1)荚膜：是一些细菌在其细胞表面分泌的一种粘性物质，把细胞壁完全包围住。荚膜

能相对稳定的附在细胞壁表面，使细菌与外界环境有明显的边缘。荚膜不易着色，一般采用

负染色法。

成分：多糖、多肽和脂类，含水率在90%〜98%。①@③④⑤

功能：

①保护作用：保护细菌免受干燥的影响，保护不受宿主吞噬细胞的吞噬。

②当缺乏营养时，荚膜可被用作碳源和能源。

③具荚膜的致病菌毒力强，失去荚膜的致病力下降。

④废水生物处理中的细菌荚膜有生物吸附作用，将废水中的有机物、无机物及胶体吸

附在细菌体表面上。

(2)粘液层：有些细菌不产生荚膜，其细胞仍可分泌粘性的多糖，疏松地附着在细菌细

胞壁表面，与外界没有明显的边缘，则叫粘液层。在废水生物处理过程中有生物吸附作用。

(3)菌胶团：有些细菌由于其遗传特性决定，细菌之间按一定的排列方式粘集在一起，

被一个公共的荚膜包围成一定形状的细菌集团叫做菌胶团。菌胶团的形成是由这类细菌遗传

特性所决定的。菌胶团的形状有球形、蘑菇形、椭圆形、分支状、垂丝状及不规则形。

(4)衣鞘：水生境中的丝状菌，如球衣菌属、纤发菌属、发硫菌属、亮发菌属等丝状体

表面的粘液层或荚膜硬质化，形成一个透明坚韧的空壳，叫衣鞘。

5芽抱

某些细菌生长到一定阶段，在细胞内形成一个圆形成圆柱形的对不良环境条件具有较强

的抵抗逆休眠体。细菌的芽泡都生长在细胞内，又称内生泡子（Endospora）,细菌中只有少

数几个属具有芽抱。芽他对干燥（在干燥下可存活几年、几十年）、紫外线，有毒化学物、

热、化学药品抵抗力强，能使细菌渡过不良环境。所以，芽胞使抵御外界不良环境的休眠体。

芽胞的大小、形状、位置等随菌种而异，有重要的鉴别意义。芽胞不是繁殖器官，只是休眠

体，而且不易着色。

产芽加细菌的种类：革兰氏阳性杆菌芽抱杆菌属、梭菌属；球菌只有八叠球菌属产生芽

狗；螺菌中的泡螺菌属也产生芽胞。

芽抱抗性强的原因：（1）含水量低。（2）有厚、致密的壁。（3）含与抗热性有关的毗咤

二竣酸。（4）芽抱内具有抗热性的酶。

6鞭毛

由细胞质膜上的鞭毛基粒长出穿过细胞壁伸向体外的一条纤细的波浪状的丝状物。直径

0.OOPO.02um,长2~50u%具有鞭毛的细菌都能运动，不具有鞭毛的细菌不能运动，但有

些细菌仍可运动，这种运动叫做滑动。

化学成分：鞭毛蛋白。

功能：运动，鞭毛的有无以及鞭毛着生的部位是菌种分类鉴定的重要指标。

根据鞭毛数目与排列情况分：

一端单毛菌：菌体一端只有一条鞭毛。二端单毛菌：菌体二端各有一条鞭毛。丛毛菌：

菌体一端或二端各有一丛鞭毛（偏端丛生鞭毛菌、二端丛生鞭毛菌）。周毛菌：在菌体四周都

有鞭毛。实验室可采用特殊染色，使染料的复合物附着并积累在鞭毛上，加粗其直径，可

用普通光学显微镜观察。

7比鞭毛更细，较短，直硬，数量也较多的细丝。非运动器官》菌多有，G'菌少数有。

菌毛在普通光学显微镜下看不到，必须用电子显微镜观察。

功能：菌毛分普通菌毛和性菌毛（有吸附作用）。有性菌毛的细菌「U雄性菌。雄性菌与雌

性可通过性菌毛接合，没有之不能接合。

三、细菌的培养特征

细菌在固体培养基上的培养特征：

菌落：将单个微生物细胞或一小堆同种微生物细胞接种在固体培养基的表面，当它占有

一定的发展空前并给予适宜的培养条件时，该细胞就迅速进行生长繁殖。结果就会形成一个

以母细胞为中心的一堆肉眼看见的、有一定形态构造的子细胞集团，称为菌落。

菌苔：如果将某一纯种的大量细胞密集地接种在固体培养基表面，结果形成的各“菌落”

相互联结成一片，就是菌苔。

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，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。

细菌在固体培养基上的菌落特征：湿润、较光滑、较透明、较粘稠、易挑取、质地均匀

以及菌落正反面或边缘与中央部位的颜色一致等。

细菌在液体培养基中的培养特征：

(1)多数细菌呈现均匀浑浊(表现均匀生长)。部分形成菌膜，在液体培养基表面上形

成菌膜，液体透明明或者稍浑浊。

(2)在液体底部形成沉淀。菌落在微生物学工作中有很多应用，主要用于微生物的分离、

纯化、鉴定、计数等研究和选种、育种等实际工作中。

四、细菌的繁殖方式

细菌一般以二分裂法进行无性繁殖，少数细菌存在有性结合，但发生频率极低。

第二节古菌

在过去相当长时间里，由于研究微生物的技术和研究手段落后的原因，对古菌的了解甚

少，一直将古菌隶属于细菌的范畴。1977年起，人们改进了研究方法，对细菌进行了深入

研究。根据微生物的细胞结构、化学组成以及它们的特殊生活环境作了细致的比较，发现细

菌中有一类比较特殊的微生物。因此为区分开这类特殊菌，将细菌划分为古细菌和真细菌，

都属于原核微生物。

1977年，美国学者Woese以16SrRNA序列比较为依据，提出的独立于真细菌和真核生

物之外的生命的第三种形式。

在分类地位上与真细菌和真核生物并列为三域，在进化谱系上更接近真核生物。在细胞

构造上与真细菌较为接近，同属原核生物。多生活于一些生存条件十分恶劣的极端环境中，

原名古细菌(Archaebacteria)；后改名古菌(Archaea)。

古菌种类：

产甲烷菌：严格厌氧菌，能够在代谢过程中产生甲烷，培养方法有Hungate滚管法、厌

氧手套箱法等。

嗜热嗜酸菌：包括古生硫酸还原菌和极端嗜热古菌。专性嗜热、好氧、兼性厌氧、严格

厌氧，革兰氏阴性，最适生长温度70、105℃。

极端嗜盐菌：对NaCl有特殊的适应性和需要性。栖息在高盐环境如哂盐场、天然盐湖

或高盐盐渍食物。革兰氏阴性或阳性，好氧或兼性厌氧、化能有机营养型。

第三节放线菌

放线菌是指一类呈丝状生长、主要以抱子繁殖和陆生性强的原核生物。

放线菌一般分布在含水量较低、有机物丰富和呈微碱性的土壤环境中。为泥土所特有的

“泥腥味”，主要是由放线菌产生的。在每克土壤中，放线菌的泡子数一般在107左右。除

枝动菌属为革兰氏阴性外，其余全部放线菌均为革兰氏染色阳性。

放线菌可以产生抗菌素1700种以上，放线菌还可产生维生素和酶类。弗兰克菌科与多

种非豆科植物形成根瘤固氮。放线菌有很强的分解纤维素、石蜡、琼脂、角蛋白和橡胶等复

杂有机物的能力，在自然界物质循环和提高土壤肥力等方面有着重要的作用。

只有极少数的放线菌对人类构成危害。

1放线菌的菌丝类型：

放线菌根据菌丝形态和功能分为三类：

基内菌丝（营养菌丝）：菌丝无分隔，可以产生各种水溶性、脂肪性色素，使培养基着

色。功能：吸收营养物质。

气生菌丝：由基内营养菌丝长出培养基外，伸向空间的菌丝，直生或分枝丝状，较基内

菌丝粗。功能：分化形成徇子丝。

胞子丝：当生长发育到一定阶段，在其气生菌丝上分化出可形成抱子的菌丝。功能：形

成泡子，起繁殖作用。

2放线菌在固体培养基上的菌落特征

在固体培养基表面，放线菌的细胞有基内菌丝和气生菌丝的分化，气生菌丝到成熟时会

分化成泡子丝并产生成串的干粉壮抱子，这些气生菌丝或电子丝伸展在空气中，菌丝间一般

都不会存在毛细血管水。这就使放线菌获得其特有的与细菌不同的菌落特征：干燥、不透明、

表面呈致密的丝绒状，上有一层色彩鲜艳的干粉；菌落和培养基的连接紧密，难以挑取；菌

落的正反面颜色常常不一致，以及菌落边缘培养基的平面有变形现象。

3放线菌的繁殖：通过分生狗子或胞囊抱子繁殖，也可以一段菌丝繁殖。

第四节蓝细菌

蓝细菌是一类含有叶绿素a,具有放氧性光合作用的原核生物。蓝细菌亦称篮藻，过去

作为藻类的一群。

蓝细菌生长在土壤、岩石上，在树皮上也成片生长，亦有许多种类生长在池塘、湖泊和

海洋中。

蓝细菌在污水处理、水体自净中起积极作用。在氮、磷丰富的水体中生长旺盛，可作为

水体富营养化的指示生物。某些属种在富营养化的海湾和湖泊中引起海湾的赤潮和湖泊的水

华。

蓝细菌特征:

分布广。形态差异大。细胞中含有叶绿素a,进行产氧型光合作用。具有原核生物的典

型细胞结构。营养极为简单，不需要维生素，以硝酸盐或氨作为氮源，多数能固氮。分泌粘

液层、荚膜或形成衣鞘，具有强的抗干旱能力。无鞭毛，但能在同体表面滑行，进行光趋避

运动。许多种类细胞质中有气泡。

第五节立克次氏体、支原体和衣原体

一、衣原体［Chlamydia］：具有细胞壁，只能生活在活的细胞内，不能在人工培养基上

培养。如引起人的沙眼病的沙眼衣原体。

二、支原体（枝原体）：没有细胞壁，能进行人工培养的最小微生物，在人的唾液和口腔

内，支原体检出率约50%-60乐引起人的非典型肺炎、猪气喘病、植物黄化病。支原体是目

前已知的可独立生长和生活最简单的生命形式。

三、立克次氏体：有细胞壁，杆、球状，常多态，大小为0.3-1X0.2-0.5um,只能在活

细胞内生长，在动物体外存活困难，对四环素、氯霉素等敏感。立克次医生首先发现这类微

生物。他在研究斑疹伤寒病时，不幸感染而牺牲，年仅39岁。他的学生范鲁纳泽克继续研

究，同样不幸感染而牺牲。斑疹伤寒病在本世纪初曾引起几万人死亡，立克次氏体还引起Q

热、战壕热病等，可用广谱性抗函素治疗。

四、螺旋体：有细胞壁，大小为0.09-0.75X3-500unu主要有钩端螺旋体、梅毒螺旋体，

可以引起毛细血管损害、内脏损害。离开人体迅速死亡，90%靠接触传染5%靠输血传染，用

青霉素等可治疗。

第三章真核微生物

讲授人：余秋生

学时：4

教学方法：讲授

教学手段：板书、多媒体

教学目的：

1、了解真核微生物的分类、形态、结构、生长及繁殖等特点

重点难点：真核微生物的分类

真核微生物的种类约占微生物总数的95%以上。从个体形态、群体形态、营养吸收、代

谢类型、代谢产物、遗传特性、和生态分布诸方面，真核微生物都展现出一幅多样化的画面。

真核微生物包括原生生物界的原生生物、藻类、真菌界的霉菌、酵母菌、及伞菌还包括生物

界的微型后生动物。

第一节原生动物

一、原生动物的概念

动物中最原始、最低等、结构最简单的单细胞动物。形体微小，在10~300微米之间，

光学显微镜下可观察到。

原生动物是单细胞真核微生物，无细胞壁，有细胞质、细胞膜，有分化的细胞器，细胞

核具核膜。有独立生活的生命特征和生理功能，如摄食、营养、呼吸、排泄、生长、繁殖、

运动及对刺激的反应等，均由相应的细胞器执行。

胞口、胞咽、食物胞、吸管一摄食、消化、营养

收集管、伸缩泡、胞肛一排泄

鞭毛、纤毛、刚毛、伪足一运动和捕食

眼点一感觉

有的细胞器执行多种功能，如伪足、鞭毛、纤毛、刚毛既能执行运动功能，又能执行摄

食功能，甚至还有感觉功能。

二、原生动物的营养类型

1全动性营养：以吞食其他生物和有机颗粒为食。绝大多数原生动物为全动性营养。

2植物性营养：有色素的原生动物如绿眼虫、衣滴虫和植物一样，进行光合作用。

3腐生性营养：某些无色鞭毛虫和寄生的原生动物，借助体表和原生质膜吸收环境和寄

主中的可溶性有机物为营养。

三、原生动物的繁殖

二分裂法是原生动物的主要繁殖方式，在环境条件差时出现有性生殖。

四、原生动物的各纲简介

1鞭毛纲

称为鞭毛虫，具有一根或几根鞭毛。兼有三种营养类型。大小从几微米到几十微米。主

要有眼虫、粗袋鞭虫等。

在自然水体中，鞭毛虫喜在多污带和a—中污带生活。在污水生物处理中，活性污泥培

养初期或在处理效果差时鞭毛虫大量出现，可作为污水处理指示生物。

2肉足纲

称为肉足虫，形体小，无色透明，无固定形状，全动性营养。分根足亚纲（可改变形状）

和辅足亚纲（球形），主要有变形虫、太阳虫和辐球虫。以无性生殖为主。

变形虫喜在a—中污带或b—中污带的自然水体中生活。在污水生物处理系统中，则在

活性污泥培养中期出现。

3纤毛纲

称为纤毛虫。有游泳型和固着型两种，以纤毛作为运动和捕食的细胞器，纤毛虫是原生

动物中最高级的一类，有固定的、结构精细的摄食细胞器。生殖有分裂生殖和结合生殖。

营养：动物性。喜吃细菌及有机颗粒，与废水生物处理的关系较为密切。

特点：种类多、结构复杂。在活性污泥中的种类数量非常繁多，已发现的种类有6000

种，远远超过肉足类和鞭毛类。

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

等司吞食和消化的细胞器官。它的细胞核有大核（营养核）和小核（生差核）两种，通常大核只

有一个，小核则有一个以上。

根据运动情况可分为游泳型、固着型和吸管虫三种。

I.游泳型纤毛虫

大小：180~300umX42~75um

形态：自由游动

如草履虫，豆形虫、肾形虫、漫游虫等。其中在活性污泥中以草履虫居多，每逢净化程

度较差时就会大量出现，常被作为水质净化的指示生物。

II.固着型纤毛虫

形态：固着、群生相连或个体。

1个体型：

以个体形式生存的为钟虫，因其像一个倒置的种而得名。

特征：

A前端有环形纤毛丛构成的纤毛带，形成似波动膜的构造。

B大多数在后端有尾柄，它们靠尾柄附着在其它物质（如活性污泥、生物滤池的生物膜）

上。当环境不良时，柄消失，固着型钟虫成为游动性的。靠前端纤毛的摆动而移到另一环境

较好的固体物质上。

常见的单个个体的钟虫类有小口钟虫、沟钟虫、领钟虫等。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，小口钟虫的体长为32~70um,宽22~4811nb口围12~25um,

柄长20"380umo

2群体型：

固着型纤毛虫中的群体型生物有缩虫、累枝虫、盖虫三种。

营养型：以细菌为食。

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，同时常被可作为处理效果较好的指示生物。

III.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。虫

体呈球形、倒圆锥形、三角形，没有口，吸管为捕食工具，以其他原生动物为食。吸管虫用

吸管吸住微小动物，并由吸管中释放毒素将其麻醉，继而融化其细胞膜，吸干其体液。

作用：吸管虫多数在污染较重的水体中，可作为废水处理效果平常的指示生物。

五、原生动物在废水生物处理中的作用

1原生动物对废水净化的影响

原生动物对废水净化的影响体现在四个方面：

①直接参与废物的去除。动物性营养型的原生动物，如动物性鞭毛虫、变形虫、纤毛虫

等能直接利用水中的有机物质，对水中有机物的净化起一定的积极作用。

②产生絮凝物质，促进活性污泥的形成。活性污泥颗粒主要由细菌絮凝而成，实验证明

小口钟虫、累枝虫和尾草履虫等纤毛虫能分泌一些促进凝聚的糖类，使它们能够附着在小的

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。粘多糖还具有粘连小颗粒的作

用，促进活性污泥的增大。生产上常发现在活性污泥培养初期，一旦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。

③吞噬细菌，净化出水水质。实验证明，1000m3的水池中，球衣菌可吸收30t有机物

质，其中201被分解为无机质，101组成细菌自身，如果这101细菌（包括致病菌）从污水

处理厂直接排入天然水体，就会造成新的污染，事实上约有半数以上的细菌，尤其是游离的

细菌，在曝气池中不断的被原生动物吃掉。独缩虫中的奇观独缩虫每个群体每小时能吃掉3

万个细菌，属于纤毛虫的四膜虫每小时能吃掉500〜600个细菌。活性污泥在没有纤毛虫的条

件下出水的BOD5为54~70mg/L,在有纤毛虫的条件下出水的BO1为7~24mg/L。

④促进细菌生长，提高细菌活性。原生动物对细菌的捕食不但不会影响细菌的生长，还

能使细菌维持在对数生长期，防止细菌种群的衰老，此外原生动物代谢产生的溶解性有机物

也可以被细菌利用，促进细菌的生长。

2以原生动物为指示生物

（1）依据

不同种类的原生动物对环境条件的要求不同，对环境变化的敏感程度也不同，所以可以

利用原生动物种群的生长情况，判断生物处理构筑物的运转情况及废水净化的效果。

（2）优越性

用原生动物作为指示生物有两个优点：

I.观察容易

原生动物的形体比细菌大得多，低倍显微镜即可观察，因此以原生动物为指示生物是较

为方便的。

H.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。化学分析虽然准确，但有些数据当天得不到如B0D5,根据原生动物

与B0D5的对应关系，则可以作出快速的判断，缩短发现问题、解决问题的时间。例如湖南

石油化工厂的曝气池中的有柄纤毛虫与B0D5统计数据有以下的比例关系图，二者之间显著

相关。由于水体的不同各个处理厂可根据本厂的统计数据建立相关的公司，来进行出水水质

的快速预报。

（3）原则

对废水处理构筑物中的原生动物进行镜检时，需同时注意以下几方面：（1）原生动物种

类组成；（2）种类的数量变化；（3）各种群的代谢活力。结合这三个方面的长期统计数据与水

质的相互关系，可以准确的进行水质的预报。以下是一些通用的判断方法。

I.水质毒物判断

如发现群体的纤毛虫缩成一团时表示水中有毒；钟虫的柄脱落也表明水中有毒。纤毛虫

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质或其他条件如温度、pH等

的不适宜。

H.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，水质将变坏。反之则表明溶解氧情况适中良好。

III.曝气池处理效果的判断

原生动物的胞囊：在环境条件变坏，如水干枯、水温和pH过高或过低，溶解氧不足,

缺乏食物或排泄物积累过多，废水中的有机物超过它的适应能力等原因，都可使原生动物不

能正常生活而形成胞囊。胞囊是抵抗不良环境的一种休眠体。一旦形成胞囊，就可判断污水

处理不正常。当环境恶化时，原生动物先是身体变圆，鞭毛、纤毛等细胞器缩入体内，细胞

水分从体内排出，并分泌一种胶状物质于体表，这些物质凝固成胞壳,胞壳分为两层，外层

厚而突起，内层薄而透明。胞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。

第二节微型后生动物

后生动物也称多细胞动物。在水处理工作中常见的后生动物主要是形体微小的后生动

物，主要有轮虫、线虫、寡毛虫、浮游甲壳动物、苔葬动物。

一、轮虫

轮虫是多细胞动物中比较简单的一种。其身体前端有一个头冠，头冠上有一列、二列或

多列纤毛形成纤毛环。纤毛环经常摆动，将细菌和有机颗粒等引入口部，纤毛环既是是轮虫

的进食工具，又是行动工具。轮虫因其纤毛环摆动时状如旋转的轮盘而得名。

1形态、生理

形态：长度约WOMOOOuni,多数在500um左右，需在显微镜下观察。身体为长形，分

头部、躯干和尾部。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pH6.8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。

2指示生物作用

当活性污泥中出现轮虫时，往往表明处理效果良好。但如数量太多，则是污泥膨胀的的

前兆。此时轮虫有可能破坏污泥的结构，使污泥松散而上浮。轮虫在水源水中大量繁殖时，

有可能阻塞水厂的砂滤池。目前发现的轮虫有252种，活性污泥中常见的轮虫有转轮虫、红

眼旋轮虫等。

二、线虫

属于线形动物门的线形纲。线虫为长形，形体微小，多在1mm以下。线虫有好氧和兼性

厌氧的，兼性厌氧者在缺氧时大量繁殖。线虫是污水净化程度差的指示生物。

二、寡毛类动物

属环节动物门寡毛纲，比轮虫和线虫高级。身体细长分节，每节两侧有刚毛，靠刚毛爬

行运动。在水中的小虫或其幼虫还有摇蚊幼虫、蜂蝇幼虫和颤蚯蚓，这些生物也可以作为指

示生物。如指示水中的溶解氧浓度。后生动物比原生动物对水中的溶解氧更敏感，水中无后

生动物生长，往往说明溶解氯不足。

四、浮游甲壳动物

甲壳动物是鱼类的基本食料。广泛分布于河流、湖泊和水塘等淡水水体及海洋中，以淡

水种为多。这类生物的主要特点是具有坚硬的甲壳，水生浮游生活。是水体污染和水体自净

的指示生物。常见的有剑水蚤和水蚤，属节肢动物门的甲壳纲。•在给水排水工程中常见的甲

壳类动物有水蚤。甲壳类动物以细菌和藻类为食料。

应用：去除氧化塘中过多的藻类。但它们若大量繁殖，可能影响水厂滤池的正常运行。

第三节藻类

一、藻类一般特征

具有叶绿体，光能自养型，进行光合作用。少数藻类营腐生，极少数与其他生物共生。

繁殖方式有有性生殖和无性生殖,分布广泛。已发现22000种，估计只是总数的十分之一。

根据形、色、结构等，将藻类分为十一门，即蓝藻、裸藻、绿藻、隐藻、轮藻、金藻、黄藻、

硅藻、甲藻、褐藻、红藻。

二、藻类的分类及各门特征简介

1蓝藻门

即蓝细菌，见原核微生物一章。

2裸藻门

裸藻门的藻类叫裸藻。因不具细胞壁而得名。它们有鞭毛能运动，动物学将它们列入原

生动物门的鞭毛纲。绝大多数裸藻具有叶绿体，内含叶绿素a、b,B-胡萝卜素、三种叶黄

素。柄裸藻属以胶柄相连接成群体。其它的裸藻全是游动型的个体，含光合色素的裸藻进行

光合作用，即植物性营养。不含色素的裸藻营腐生性营养或全动性营养。

裸藻的繁殖方式为纵裂。代表属有：囊裸藻属、扁裸藻属、柄裸藻属及裸藻属。

3绿藻门

绿藻门的藻类叫绿藻。它们形体多样，有单细胞的个体、群体和丝状体。个体的形态也

多样。单细胞个体的绿藻具有2、4根顶生的、等长的尾鞭型鞭毛。它们含有较多叶绿素a、

b,B-胡萝卜素、叶黄素。其贮存物为淀粉和油类，叶绿体内有一至几个有鞘的造粉核。

绿藻的繁殖方式为无性生殖和有性生殖。

绿藻的代表属有：衣藻属、小球藻属、盘藻属、实球藻属、空球藻属、团藻属、栅藻属、

盘星藻属、新月藻属、鼓藻属、双星藻属、水绵藻属等。

4轮藻门

轮藻门的藻类叫轮藻。它们的细胞结构、光合色素和贮存物与绿藻大致相同，不同的是

有大型的顶细胞，有节和节间，节上有轮生的分支。为卵配生殖。在淡水和半咸水中生长。

5金藻门

金藻门的藻类叫金藻。金藻形体多样，有个体和群体。具有一或二根鞭毛，少数有三根

鞭毛。体内叶黄素和胡萝卜素与优势，藻体呈现黄绿色和金棕色。贮存物有金藻糖和油。

金藻的代表属有：鱼鳞藻属、合尾藻属和钟罩藻属

6黄藻门

黄藻门的藻类叫黄藻。黄藻的细胞壁大多数由两个半片套组成，含较多的果胶质，体内

含叶绿素a、c,胡萝卜素和叶黄素，贮存物为油。绝大多数黄藻为淡水产的。

代表属有：黄丝藻属、黄群澳属和拟黄群藻属。

7硅藻门

细胞壁中富含硅，单细胞，形状各异。

特征：由上下壳组成

颜色：黄绿色和黄褐色

第四节真菌

一、酵母菌

酵母菌的细胞结构

细胞壁、细胞质膜、细胞核、细胞质及内含物。酵母菌的细胞壁组分与细菌不同，含葡

聚糖、甘露聚糖、蛋白质及脂类。啤酒酵母还含有几丁质。

酵母菌的繁殖及生活史

1无性繁殖

芽殖：主要的无性繁殖方式，成熟细胞长出一个小芽，到一定程度后脱离母体继续长成

新个体。

裂殖：少数酵母菌可以象细菌一样借细胞横割分裂而繁殖，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进行有性繁殖：两个性别不同的单倍体细胞靠近，

相互接触；接触处细胞壁消失，质配；核配，形成二倍体核的接合子：以二倍体方式进行营

养细胞生长繁殖，独立生活；下次有性繁殖前进行减数分裂。进行减数分裂，形成4个或8

个子囊抱子，而原有的营养细胞就成为子囊。子囊抱子萌发形成单倍体营养细胞。

3生活史

酵母菌单倍体和双倍体细胞均可独立存在，有三种类型：

(1)营养体只能以单倍体形式存在(核配后立即进行减数分裂)

(2)营养体只能以双倍体形式存在(核配后不立即进行减数分裂)

(3)营养体既可以单倍体也可以双倍体形式存在，都可进行出芽繁殖。

酵母菌中尚未发现其有性阶段的被称为假酵母。

酵母菌在固体培养基上的培养特征

大多数酵母菌的菌落特征与细菌相似，但比细菌菌落大而厚，菌落表面光滑、湿润、粘

稠，容易挑起，菌落质地均匀，正反面和边缘、中央部位的颜色都很均一，菌落多为乳

白色，少数为红色，个别为黑色。

酵母菌在液体培养基中的生长特征

不同种的酵母菌表现不一样，有的在培养基液面上形成薄膜，有的酵母菌沉淀在瓶底。

发酵型的酵母菌产生二氧化碳气体使培养基表面充满泡沫。

二、霉菌

“丝状真菌”的统称，不是分类学上的名词。霉菌菌体均由分枝或不分枝的菌丝（hypha）

构成。许多菌丝交织在一起，称为菌丝体（mycelium）o

霉菌在自然界分布极广，土壤、水域、空气、动植物体内外均有它们的踪迹。常在潮湿

的气候下大量生长繁殖，长出肉眼可见的丝状、绒状或蛛网状的菌丝体，有较强的陆生性。

它们同人类的生产、生活关系密切，是人类实践活动中最早认识和利用的一类微生物。

食物、工农业制品的霉变（据统计全世界平均每年由于霉变而不能食（饲）用的谷物约

占2%,这是一笔相当惊人的经济损失有用物品的生产（如风味食品、酒精、抗生素、

有机酸、酶制剂、维生素、笛体激素等）。在农业上用于饲料发酵、植物生长刺激素、杀虫

农药等。镰刀霉分解无机锐化物的能力强，对水中锐化物的去除率达90%以上。有的霉菌还

可以处理含硝基化作物废水。腐生型霉菌在自然界物质转化中也有十分重要的作用。

霉菌能够引起动植物疾病，可引起约3万种植物病害，是植物传染性病害的主要病原微

生物。霉菌可引起多种人及动物的皮肤疾病及其他一些深层病变，如既可侵害皮肤、粘膜，

又可侵害肌肉、骨骼、内脏，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、花生中黄曲霉素、黄米毒素等均可引起动物致癌。

1霉菌的形态、大小

构成霉菌营养体的基本单位是菌丝。菌丝是一种管状的细丝，直径一般为3~10微米，

分为两部分，即营养菌丝和气生菌丝。营养菌丝深入培养基内或匍匐就生在培养基的表面，

摄取营养和排泄废物；气生菌丝生长在培养基上方的空气中，长出分生他子梗和分生池子。

菌丝可伸长并产生分枝，许多分枝的菌丝相互交织在一起，就叫菌丝体。霉菌是由分枝或不

分支的菌丝交织形成的菌丝体。

2霉菌的细胞结构

由细胞壁、细胞质膜、细胞核、细胞质及内含物等组成。大多数霉菌细胞壁中含有几丁

质，少数含有纤维素，能被蜗牛醉水解。

3霉菌菌落的特点

由于霉菌的菌丝较粗而长，因而霉菌的菌落较大，有的霉菌的菌丝基延，没有局限性，

其菌落可扩展到整个培养皿，有的种则有一定的局限性，直径广2厘米或更小。菌落质地一

般比放线菌疏松，外观干燥，不透明，呈现或紧或松的蛛网状、绒毛状或棉絮状；菌落与培

养基的连接紧密，不易挑取；菌落正反面的颜色和边缘与中心的颜色常不一致。

4霉菌的繁殖

霉菌有着极强的繁殖能力，而且繁殖方式也是多种多样的。在自然界中，霉菌主要依靠

产生形形色色的无性或有性狗子进行繁殖。

第四章微生物的生理

讲授人：余秋生

学时：4

教学方法：讲授

教学手段：板书、多媒体

教学目的：

1、了解微生物的生理代谢分类、本质、特点

重点难点：微生物代谢的化学本质及分类

第一节微生物的酶

微生物的营养和代谢需在酶的参与下才能正常进行。酶是动物、植物及微生物等生物体

内合成的，催化生物化学反应的，并传递电子、原子和化学基团的生物催化剂。微生物种类

繁多，酶的种类也繁多。

一、酶的组成

根据酶的组成情况，可以将酶分为两大类：

单成分酶：它们的组成为单一蛋白质。

全酶：某些酶分子中除了蛋白质外，还含有非蛋白组分。全酶的蛋白质部分称为酶蛋白，

非蛋白质部分包括辅酶及金属离子（或辅助因子cofactor）o酶蛋白与辅助因子组成的完整

分子称为全酶。全酶中的各种成分缺一不可，否则全酶会丧失催化特性，单纯的酶蛋白无催

化功能。

酶的组成用下式表示：

单成分酶=酶蛋白如水解酶类

全酶=酶蛋白+有机物如各种脱氢嗨类

全酹=酶蛋白+有机物+金属离子如丙酮酸脱氢酹

全酶=酶蛋白+金属离子如细胞色素氧化酶

酶各组分的功能：酶蛋白起加速生物化学反应的作用：辅基和辅酶起传递电子、原子、

化学基团的作用：金属离子除传递电子外，还起激活剂的作用。

几种重要的辅助因子：

某些小分子物质与酶蛋白结合在一起并协同实施催化作用，这类分子被称为辅助因子。

辅助因子是一类具有特殊化学结构和功能的物质,参与的酹促反应主要为氧化-还原反应或

基团转移反应。

1辅酶A（CoA）：它的分子结构含腺噪吟核甘酸、泛酸和基乙胺等部分，在糖代谢和脂

肪代谢中起重要作用，是生物体内代谢反应中乙酰化酶的辅酶，主要在反应中起传递

酰基作用，是形成代谢中间产物的重要辅酶。

2NAD+和NADP+：NAD*（烟酰胺-腺口票玲二核甘酸，又称辅酶I）和NADP+（烟酰胺

-腺嚓吟磷酸二核甘酸，又称辅酶II）,是多种重要脱氢酶的辅酶。

3FAD和FMN：FAD（黄素-腺噂吟二核甘酸）和FMN（黄素单核昔酸），两者均为黄素

酶类，是氨基酸氧化酶和琥珀酸脱氢酶的辅基，在脱氢酶催化的氧化-还原反应中，起

着电子和质子的传递体作用,

4辅酶Q（CoQ）：又称为泛配。辅酶Q的活性部分是它的醯环结构，主要功能是作为

线粒体呼吸链氧化-还原酶的辅的，在酶与底物分子之间传递电子。

O

CH3O^Jl/CH3

CH3。人丁^（CH2cH二C-CH2）nH

OCH3

n=6-10

5硫辛酸：硫辛酸是少数不属于维生素的辅酶。硫辛酸是6,8-二硫辛酸，有两种形式,

即硫辛酸（氧化型）和二氢硫辛酸（还原型）。

FH，CH2cH2cH2cH2coOH

XCH

S-CH2

6焦磷酸硫胺素（TPP）：脱瘦酶的辅酶。

7磷酸哦哆醛和磷酸毗哆胺：磷酸口比多素是转氨酷的辅酶，转氨酶通过磷酸哦多醛和

磷酸毗多胺的相互转换，起转移氨基的作用。

CHOCH2NH2

HO——CH2-O-P-OHHO—CH2O-P—OH

H3c—kNJ