哈工大污染控制微生物课件

1.绪论

1.1微生物概述

1.1.1微生物的概念

请思考并答复：

什么是微生物？是否微小就是微生物呢？微生物是否都难以肉眼分辨？

微生物（microorgnisms）一词并非生物分类学上的专用名词，而是指所有形体微小、结构较为简单，一般

须借助光学显微镜甚至电子显微镜才能观察到的低等生物的统称。

包括病毒（不具细胞结构）、原核生物（如细菌和蓝藻等）、真菌（如酵母菌和霉菌等）、单细胞藻类（衣

藻、硅藻等）以及原生动物（如草履虫、肉足虫和太阳虫等）和后生动物（轮虫、线虫甚至蛔虫等）等。

1.1.2微生物的分类地位

11）生物的分类阶元和命名

（1-1）生物的分类阶元

界

n（亚门）

纲（亚纲）

目（亚目）

科（亚科）

属（亚属）

种（亚种、品种、变异株）

种是生物分类的最根本单位。什么是“种”呢？

蚱雄个体交配可以形成具有生殖能力的子代，这样的生物群体称为一个物种。

物种分类举例1

界.......动物界原生生物界

n........脊索动物门原生动物门

纲.......哺乳纲纤毛纲

目........灵长目钟形目

科........人科钟虫科

属......人属钟虫属

种......人种小口钟虫

物种分类举例2

界..................原核生物界

门.................细菌门

纲................放线菌纲

目..............放线菌目

科............分枝杆菌科

属..........分枝杆菌属

种.......结核分枝杆菌

（1-2）生物的命名

生物的命名均采用国际统一的命名法那么，即“双名法”。一个物种的名称由两个局部组成，即属名和

种名，属名在前，种名在后；用拉丁文字，斜体，属名用名词，首字母大写；种名用形容词表示，字首

字母小写，为微生物的色素、形状、来源、病名或科学家的姓名等。

下面举例说明。

Stapylococcusaures金黄色葡萄球菌

Saccharomycespastori巴斯德酵母

Clostridiumtetani破伤风梭菌

ElhanoligenenshitB49产乙醇杆菌B49

(2)生物界的分类

二界说:动物界、植物界；

三界说:动物界、植物界、微生物界；

四界说:动物界、植物界、微生物界、病毒界；

六界说:动物界、植物界、真菌界、原生生物界、原核生物界、病毒界。

(3)微生物的分类地位及其研究对象

正如我们前面了解到的，微生物也是种类庞杂，多种多样。那么，微生物在生物界的分类地位如何呢？

它属于何门何纲？污染控制微生物学所研究的对象在生物界又占什么地位？

1.1.3微生物的特点

(1)结构简单，个体微小

在生物界中，微生物的结构虽然也因种类的不同而变化多样，但总体而言是相对简单的最简单的，其体

积大小也非常微小。如细菌门的生物，属原核生物，单细胞个体，无细胞器等的分化，其度量单位一般

用微米(um)；再如病毒，甚至连根本的细胞结构也不具备，其大小的度量采用纳米(nm)来表示。

(2)分布广泛，种类繁多

由于微生物个体微小而目.轻，故可通过风和水的散播而广泛分布。高至12,000米的高空，深至10,000米

的海底，营养贫乏的岩石中，干旱的沙漠中，动植物的体表体内，甚至再高达90℃以上的温泉和寒冷的

北极冰层中，都有相适应的微生物种类存在。微生物的种类繁多，已发现的微生物有I•儿万种，且代谢

类型多样化。

启示

无论在地球的哪个角落，到处都有微生物存在，而且代谢类型多样。生命有机体无论在

地球的哪个角落死亡后，都能因微生物的作用而被分解氧化

13)繁殖速度快，代谢强度高

微生物具有在适宜条件下的高速度繁殖的特性。尤其是细菌，其繁殖速度更是惊人。例如，大肠杆菌和

梭状芽泡杆菌在最适宜的条件下，20分钟可繁殖一代，即由I个分裂成2个，在三小时多一点的时间内，

其代谢位能要增加一千倍。如果细菌始终处在最适宜的条件下，那么一昼夜可繁殖72代，这样经过4〜

5天，就能形成与地球同样大小的物体。

微生物具有很高的代谢强度，是由于微生物体积小，与高等生物相比外表积十分巨大，从而使它们能快

速地和周围环境进行物质交换的缘故。

例如，乳酸杆菌的外表积/体积=120,000；鸡蛋的外表积/体积=1.5；休重200磅(90.7公斤)的人体外表

税体积=0.3。

有人计算，乳酸杆菌1小时内生成的乳酸约为其体重的1,000〜10,000倍，但一个人如要想得到1000倍

于其体重的糖代谢物，那么需40多年。

有人统计，一头500公斤重的牛每天增加的蛋白质为0.4公斤，而500公斤的酵母菌再24小讨内至少可

以形成5,000公斤的蛋白质。

(4)适应能力强，易于培养

总体而言，微生物的适应性极强(如前所述)，大多数微生物都能在常温常压下，利用简单的营养物质

生长繁殖，培养相对容易。

⑸易变异

微生物繁殖后，其子代与亲代在形态、生理等性状上常有差异，这些差异又能稳定地遗传下去，这一特

性被称为变异。

1.2污染控制微生物学

1.2.1在微生物学中的地位

微生物学是研究微生物在一定条件下的形态结构、生理生化、遗传变异以及微生物的进化、分类、生态

等生命活动规律及其用用的一匚科学。随着微生物学的不断开展.已经形成r根底微生物学和应用微生

物学，又可分为许多不同的分支学科，并还在不断地形成新的学科和研究领域。

1.2.2污染控制微生物学的内涵

污染控制微生物学是环境污染治理与微生物学相结合而产生开展起来的一门边缘性学科，属于环境微生

物学的研究范畴，重点是研究污染控制工程中涉及到的微生物学问题，是在普通微生物学的根底上，着

重研究栖息在自然环境、受污染环境和人工处理系统中的微生物生态、环境的自净作用、环境污染及其

生物处理工程中的微生物学原理。

1.2.3主要研究内容和任务

自然环境以及污染环境中的微生物生态学；

污染控制中的微生物学原理以及微生物资源的开发与利用；

特种废水的处理技术以及高效、经济、节能废水处理技术的开发与应用；

生物工程和一些微生物新技术在污染控制中的应用；

环境中有害微生物的去除以及病原微生物的快速检测技术；

废水及固体废弃物生物处理过程中的减量化和资源化技术。

作业：

①微生物的概念：

②微生物的特点；

③概述微生物在环境污染控制中的作用。

2.原核微生物

微生物除病毒外都具有细胞结构，而具有细胞结构的微生物，又可分为真核微生物和原核微生物。细菌、

放线菌、立克次氏体、支原体、衣原体、蓝细菌属原核生物（procaryote〕，真菌、单细胞藻类和原生

动物以及后生动物属真核生物（eucaryote）o这两类微生物在细胞结构上，特别在细胞核上有显著区别。

原核微生物与真核微生物的主要区别

2.1细菌

2.1.1形态和大小

（一）细菌的形态

细菌个体均为单细胞生物，其根本形态有三种：球状、杆状和螺旋状，分别称为球菌、杆菌和螺旋菌（包

括弧菌）。此外，一些细菌具有较为特殊的形态，如分叉、具柄、具附器等。

细菌的根本形态图片

细菌的根本形态

（二）细菌的大小

细菌一般都很小，以微米（H1）作为度量单位（长度、宽度或直径）。但是，不同种类的细菌或同一种

类的细菌在不同环境条件下，大小的差异很大。

2.1.2细菌的细胞结构

细菌属典型的原核生物，其结构可分为两局部：一是为全部细菌细胞所共有的不变局部或根本结构，包

括细胞壁、细胞膜、原核和核糖体以及内含物等；二是只有局部细菌所有且具有特定功能的可变局部或

特殊结构，包括鞭毛、纤毛、荚膜、芽泡和气泡等。（参见P14）。

（1-1）细胞壁（教材P14T6）

细胞壁（cellwall）是包在原生质体外面，厚约10〜80nm的略有弹性和韧性的网状结构，其质量约占

总细胞干重的10%〜25%左右。

（1）细菌染色

细菌染色的主要目的（教材PI5）

①细菌本身为无色透明的，在普通光学显微镜下，菌体与背景反差很小，不易看清楚细菌的形态和结

构，所以，通常要对细菌进行染色，以增加菌体与背景的反差，以便于在显微镜下观察。

②通过染色特征对不同特性的细菌进行鉴别。

③

常用染色方法（教材P15）

单染色法和复染色法

革兰氏染色（教材P15）

革兰氏染色是最重要的细菌染色方法之一，甚至成为鉴别不同细菌的一个重要特征。它是丹麦细菌学家

革兰氏（ChristianGram）于1884年创造的。

革兰氏染色的主要步骤及细菌鉴别（教材P15-16）

先用碱性染料结晶紫染色，再加碘液媒染，然后用酒精脱色，最后以沙黄或蕃红复染。

由于不同种类细菌的细胞壁组成和结构不同，而被染成紫色或红色。但凡呈现紫色的细菌，称为革兰氏

阳性（G+）细菌；而被染成红色的细菌，称为革兰氏阴性（G-）细菌。

（2）细胞壁的化学组成及结构

细胞壁的化学组成（教材P14）

细胞壁的主要成分是肽聚糖、脂类和蛋白质。在不同细菌细胞壁中还含有磷壁酸（乂称垣酸〕和脂多糖

笔成分。

细胞壁的结构

肽聚糖是由2乙酰葡萄糖胺（NAG）和乙酰胞壁酸（简写NAM）以及少量短肽链聚合而成的一个大分子复

合体，形成多层网状结构。

G+细菌G.细菌

G+细菌和G-细菌细胞壁结构的比拟

（3）细胞壁的生理功能（教材P16）

1）细胞壁具有保护细胞免受机械性或渗透压的破坏，维持细胞外形的功能；

2）细胞壁的化学组成，使之具有一定的抗原性、致病性以及对噬菌体的敏感性；

3）细胞壁为鞭毛提供支点，支撑鞭毛的运动；

4)细胞壁具有多孔性,具有一定的屏障作用，允许水及一些化学物质通过,但对大分子物质有阻拦作

用。

(1-2)细胞膜(教材P16)

细胞膜又称原生质膜，是外侧紧贴于细胞壁而内侧包围细胞质的一层柔软而富有弹性的半透性薄膜，厚

度约7〜]()nmo约占细胞干重的10蛤其化学组成是脂类(20%〜30酚和蛋白质(60%〜70酚，还有少量糖

蛋白、糖脂(约2阶和微量核酸。

(1)细胞膜的结构(教材P16)

膜的单位结构是由磷脂双分子层与蛋白质组成，蛋白质分布与磷脂双分子层的外表，或镶嵌其间，具有

流动的特性。细胞膜中的蛋白质种类很多，起酶和载体的作用。

⑵细胞膜的功能(P17)

1)起渗透屏障作用并进行物质运输；

2)参与细胞壁的生物合成；

3)参与能量的产生；

4)参与细胞繁殖中的DNA别离过程；

5)与细胞的运动有关，细菌鞭毛和纤毛着生在细胞膜上

(1-3)细胞质及其内含物(P16)

(1)细胞质(P17)

细胞质又称细胞浆，是细胞膜内除细胞核质外的一切半透明、胶状、颗粒状物的总称，含水旱约80%,

其它主要成分有蛋白质、核酸、脂类、少量的糖类和无机盐类。

(2)内含物

细胞质内形状较大的颗粒状构造称为内含物(inclusionbody),包括核糖体、装酶体、载色体、类囊

体、颗粒状内含物和气泡等。

A.核糖体(ribosom。)(P17)

核糖体是细胞中的一种核糖核蛋白的颗粒状结构，由65%的核糖核酸(RNA)和35$的蛋白质组成，分散存

在于细菌细胞质中。核糖体是合成蛋白质的部位。

B.间体(mesosome)(P17)

亦称中体，是一种由细胞膜内褶而形成的囊状结构，其中充满着层状或管状的泡囊。多见于革兰氏阳性

菌。与酶的分泌、DNA的复制与分配以及细胞分裂有关。

C.内含颗粒(inclusiongranule)(P17-18)在许多细菌体内，常含有各种较大的颗粒物，大多系细

胞储藏物，如异染粒、聚一羟基丁酸、肝糖、硫粒等。这些内含物常因菌种而异，即使同一种菌，颗

粒的多少也随菌龄和培养条件不同而由很大变化。往往在某些营养物质过剩时，细菌就将其聚合成各种

贮藏颗粒，当营养缺乏时，它们又被分解利用。以下是几种重要的内含颗粒：

C-a.异染颗粒(metachromaticgranule)

乂称拨转菌素(volutin),主要成分是多聚偏磷酸盐，因为它被蓝色染料(如甲烯蓝)染色后不呈蓝色而

呈紫红色而得名。幼龄菌中的异染颗粒很小，随着菌龄的增长而变大。一般认为它可能是磷源和能源性

贮藏物。

启示：细菌的聚磷现象为废水生物处理的除磷技术奠定r生物学根底

C-b.聚B-羟基丁酸(PHB)颗粒

为细菌所特有，是B-羟基丁酸的直链多聚物，是一种碳源和能源性贮藏物。当细菌生长在富含碳水化

合物而缺少氮化合物培养基时，积累PHB；反之那么降解PHB。

后示：羟基丁酸是一种环境反好材料，可用作可生物降解产品的原料，具有很好的开发和应用前景。

C-d.肝糖(glucogen)粒和淀粉粒

是微生物体内储存的碳源和能源物质，用碘液可染为深蓝色或红褐色，光学显微镜下可见.

C-e.硫粒(sulfurgranule)

硫粒是硫素的贮藏物质和能源。有些硫细菌如贝氏硫菌属(Beggiatoa)、发硫菌属(Thiothrix)等能

氧化H2s为硫,从而获得能量,同时将其氧化产物单质硫以颗粒形式储存

在体内。当环境中缺乏可利用的能源时，它们可氧化体内的硫粒为S042-，从而获得能量并

满足细胞合成对硫素的需求。

启示：利用硫细菌在一定条件下积累硫素的特性，可以在消除环境中(水或大气)有害气体H2s的同

时，回收资源一一单质硫。

(1-4)核质与质粒(P18)

(1)核质

请参阅教材P18

细菌的核位于细胞质内，为一絮状的核区。它无核膜、核仁，无固定形态，结构也很简单，这些是与真

核微生物的土要区别之处。核区内集中有与遗传变异密切相关的脱氧核糖核酸(DNA),称为染色质体

(chromatinicbody)或细菌染色体(bacterialchromosome)。核区由一条环状双链DNA分子高度折叠缠

统而成。细菌的核携带遗传信息，其功能是决定遗传性状和传递遗传信息。

(2)质粒及其应用

质粒(plasmid)是指独立于染色体外，存在于细胞质中，能自我复制，由共价闭合环状双螺旋DNA分子

所构成的遗传因了•。其相对分子质量较细菌染色体小，每个菌体内有一个或几个，也可能有很多个质粒。

请参阅教材P18

(1-5)原生质体的概念(P16J

细胞膜以内，包括细胞膜在内的结构被称为原生质体(protoplast),包括细胞膜、细胞质和核质。

以上是细菌细胞根本结构的一些主要内容

［二)特殊结构

(2-1)荚膜与粘液层

(1)荚膜与粘液层的概念

参阅教材P18

12)荚膜与粘液层的组成

参阅教材P18

•3)荚膜与粘液层的功能

参阅教材P19

〔4〕菌胶团的概念

参阅教材P19

15)菌胶团在废水生物处理中的意义

参阅教材P19

16)菌胶团的形成机理

参阅教材P19

注意:两种学说都有其道理，事实上，菌胶团的形成即与荚膜或粘液层的吸附作用有关，也

与细菌能量水平有关，不可偏颇。

(2-2)芽抱

(2)芽胞的数量与位置

1)一般每个菌体只能形成一个芽泡，但也有个别细菌的个体可产生多个芽泡，如多抱锥柱杆菌：

2)芽泡在细胞中的位置因种类差异而不同，有端生、中生和无固定位置三种情况［参阅教材P20,图

2.12)；

3)芽抱一般为椭圆形和圆形，其直径可能大于或小于具体直径，直径较大的芽抱的形成，常使菌体外

部形态发生变化，呈现梭形(如丙酸梭菌)、鼓锤形(如破伤风梭菌)等；

4)菌体是否能够生成芽泡，以及芽胞数量和着生位置，是由细菌的遗传性决定的，因此这些性状可以

作为鉴别细菌种类的重要依据。

(3)芽抱结构特征和生理特性

结构特征：具有厚而致密的壁，不易透水且含水率低，含有大昼:的2,6-毗咤二瓶酸(简称DPA)和耐热酹;

生理特性：很难着色,具有很强的耐热、抗紫外线、抗化学毒物等抵抗能力：芽抱是一种休眠体.代谢

活力极低，一般可存活几年至几十年。

⑷芽抱生理功能

芽泡具有抵抗恶劣环境条件的能力，是保护菌种生存的一种适应性结构。（P21）

芽胞不是繁殖体，因为一个细胞只能形成一个芽抱，而一个芽泡萌发之后仍形成一个营养细

胞。一般认为，细菌只有在遇到恶劣的环境条件时才形成芽狗，以芽抱来度过恶劣环境：一

旦环境条件适宜就萌发，形成新的营养细胞。（P20）

1：2-3）鞭毛

（1）鞭毛的概念

参阅教材P21

12）鞭毛的着生位置及数景

参阅教材P21

（3）鞭毛的功能

主运动功能，参阅教材P21

L2-4）伞毛

又称纤毛或狒[毛，是细菌外表的一类毛状突起物，比鞭毛细，短而挺直，数量多。

主要功能：①使细菌相互粘合在一起，形成菌膜（类似于尼龙扣）：②吸附功能，如大肠杆

菌能借助纤毛附着在寄主细胞上；③有的可以作为细菌接合过程中遗传物质的通道，这种伞

毛可以决定细菌的性别，所以又称性伞毛。（参阅教材P21）

2.1.3细菌的繁殖方式

细菌一般以二分裂进行繁殖，先是DAN（原核）进行复制，然后在两个核之间形成横隔，使一个细胞变成

两个。两个子细胞大小根本相同的分裂繁殖，称为同型分裂；两个子细胞大小不等的，那么称为异型分

裂。

2.1.4细菌的培养特征

（1）菌落的概念

生长在固体培养基上，来源于一个细胞，肉眼可见的细胞群体称为菌落（cology）。

教材P22,称为群落不适宜。

⑵菌落的形态特征

特定的细菌在一定条件下形成的菌落特征具有一定的稳定性和独特性，是衡量别离菌种纯度、识别和鉴

定菌种的重要依据。

细菌的群落形态包括大小、形状、颜色、透明程度、隆起形态、边缘形态、外表光滑与否等。

参见教材P22图2.16。

13）菌落的类型

根据培养细菌是否产荚膜和所形成菌落的外表特征，可将菌落分为光滑型和粗糙型两种

细

光滑型菌落：表面光滑粘稠产荚膜葭

菌

菌

落粗糙型菌落：表面干燥粗糙无英膜菌

14）运动性培养特征

采用半固体培养基培养，穿刺接种。细菌如果向四种扩散生长，那么为运动性细菌，反之，那么为不运

动细菌。参见教材P23图2.18

[5）明胶水解特征

采用明胶培养基，穿刺接种。培养后如出现液化区，那么证明被试细菌具有水解明胶的特性，否那么，

那么不具有水解明胶的特性。参见教材图P2.20

2.1.5细菌的带电性(P24)

细菌的带电性与其主要组成蛋白质有关。由氨基酸聚合而成的蛋白质为两性电解质，在大于等电点(pl)

的碱性环境中带负电核，在小于pl的酸性环境中带正电核。细菌的pl在1〜5,在一般环境中pH>pl,

所以一般带负电

2.1.6细菌的分类

2.1.7污染控制工程中常见的菌属

请同学们自学教材P24-27的相关内容

2.2放线菌

放线菌是介于细菌与丝状真菌之间而更接近于细菌的一类丝状原核生物，因其菌落成放射状而得名。

与人类生活关系密切，是人类使用的抗生素的最主要“生产者”；也有个别种属的放线菌可引起动植物

疾病。

2.2.1综述

(1)结构特征(P28)

外形类似丝状真菌：菌体为复杂的分枝丝状体。

结构上与细菌更为相似：原核，丝状体无横隔，为多核质的原生质体(单细胞)。

(2)营养特征927)

多为腐生，少数营寄生

(3)分布(P27)

广泛分布与自然界，在土壤、水体、大气、食品以及动植物体表和体内均有放线菌的分布。主要分布于

土壤中，土壤所具有的泥腥味就是放线菌产生的代谢产物引起的。

(4)对环境的影响及其利用

A.在自然界物质循环中起着重要作用：腐生型放线菌具有很强的分解多种有机物的能力，包括难降解

的毗咤、给体、芳香族化合物、纤维素和木质素等。在环境科学界受到了很大重视。

B.少数寄生型放线菌可引起动植物疾病：如马铃薯疮痂病、动物的皮肤病、肺炎、脑膜炎等。

C.产生大量的、种类繁多的抗生素是放线菌最突出的特性之一。临床所用抗生素占西药总数的一半以

匕而近万种抗生素中的大约70%是由方线菌产生的。人们关于放线菌的知识主要是在寻找生产各种各

样的抗生素的过程中枳累起来的。

2.2.2放线菌的形态与结构(P28)

放线菌为单细胞、多核，大多为分枝丝状体，G+(极少数为G-)。

放线菌的菌丝体有营养菌丝、气生菌丝和包子丝之分。

以下内容请同学们自学(P28-31)

2.2.3放线菌的菌落特征

2.2.4放线菌的繁殖

2.2.5代表种属

2.2.6放线菌与细菌的异同

2.3其它原核微生物

2.3.1鞘细菌

(1)概念：P31

(2)铁细菌的特点及其环境作用：P32

(3)球衣细菌的特点及其环境作用:P33

2.3.2滑动细菌

11)滑动细菌的概念及常见菌属：P34

(2)硫细菌的生理特性及其环境作用：P35

(3)噬纤维菌具有很强的分解纤维素的能力：P36

2.3.3篮细菌

(1)蓝细菌的根本特性：P36

12)特别注意水体中蓝藻过渡繁殖的原因及其危害。P37

(3)能形成水华的蓝细菌有哪些？P37

2.3.4光合细菌(p38)

(1)特别注意光合细菌与蓝细菌的区别

(2)光合细菌的主要菌属

作业

教材P38思考题：1、3、4、5、6、9、10

补充；

(1)方线菌.与细菌的异同；

(2)从鞘细菌、滑动细菌和蓝细菌的形态和生理特性讨论它们产生的危害，是否有化害为利的途径？

3.真核微生物

靖思考：具有怎样特征的微生物被称为真核微生物？

请思考：与污染控制有关的真核微生物有哪些？

3.1真菌

(1)什么是真菌？

真菌(fungus)是指具有细胞壁、不含叶绿素，靠寄生或腐生方式生活的一类真核微生物，大多数菌体为

多细胞丝状体，少数种类为单细胞(包括无隔多核细胞)结构。

(2)营养特性

生活在富含有机物质的环境中，特别是多糖类有机化合物是真菌的良好营养基质。真菌能分解诸如纤维

素、果胶质等很复杂的有机化合物，甚至还能破坏某些杀菌剂；它们代谢强度高，可用于有机污染物的

生物处理。

(3)真菌的分类

分布广泛，生理生化特性千差万别，种类繁多。分类学.上将真菌分为三纲一类。

3.1.2酵母菌(yeastJ

(1)酵母菌的概念

酵母菌是对一类以芽殖为主要繁殖方式的单细胞真菌的总称，并不具有分类学上的意义。已正式命名的

酵母菌370多种，分属于子囊菌纲、担子菌纲和半知菌类。通常分布于含糖量高且偏酸性的环境中。

请参考教材P39

(2)形态及大小

酸母菌的形态因种而异，根本形态有球形、卵形和圆柱形；有些酵母菌的形态比拟特殊，呈现柠檬形、

瓶形、三角形或弯曲形等。

醍母菌的个体要比细菌个体大几倍到几十倍，一般宽1〜10m,长5〜30m。

请参考教材P39-41

(3)细胞结构与菌落特征

具有完整的真核细胞结构，细胞质中含有各种具备特殊功能的细胞器；

细胞壁成分以葡聚糖和甘露聚精为主，而细菌的那么以肽聚糖和脂多糖为主；

菌落与细菌的相似，但比细菌菌落大而且厚，外表湿润粘稠，易被挑起；

酵母菌的出芽过程

(5)在生产和环境工程中的应用

现在请参阅教材P40-41

3.1.3霉菌(mold)

(1)霉菌的概念

霉菌不是分类学上的名称［习惯称呼)，但凡在基质上生长形成绒毛状、棉絮状或蜘蛛网

状的丝状真菌统称霉菌，分类学上分属藻状菌纲、子囊菌纲和半知菌类。

与人类的生活关系密切

如：

毛霉(Mucor)：是用于制作腐乳、豆豉等食品的菌种重要；

根霉(Rhizopus)：作为糖化菌种已悠久的历史，是家用甜酒曲的主要菌种；

曲霉(Aspergillus)：主要用于制酱，也是酿酒、制醋曲的主要菌种；

青霉(Penicillium)：是生产青霉素的重要菌种：

白腐真菌(Whiterotfungus)：用于造纸废水的处理(降解木质素)等等。

12)结构形态

参阅教材因1-42

注意以下几点(与放线菌比拟)：

11)菌丝体比放线菌菌丝大几倍到几十倍；

(2)真核(放线菌?)；

(3)多核系统(有隔霉菌菌丝体，放线菌？)；

(4)细胞壁主要由几丁质组成(放线菌?)；

(5)菌丝体有营养菌丝、气生菌丝核繁殖菌丝之分，主不同功能(放线菌)。

(3)霉菌的繁殖方式

参阅教材P45

T'囊胞子(ascospore)

在子囊中形成的有性胞子叫子囊狗子；

子囊是一种囊状结构，绝大多数子囊呈长形、棒形或圆筒形，有的具特征性的球形、卵形或长方形。

每个子囊内通常含1一8个子囊他子，为2n个；

子囊多半集体产生，在多个子囊外部，由菌丝体组成共同的保护组织，整个结构成为一

个子实体(子囊果)，子囊包在其中。

(5)常见种属

请参阅教材P43-45

〔6〕毒菌代谢物与环境污染

主要指某些霉菌代谢产生的一些毒素对其它生物造成危害。(P45)

例如：

(1)黄曲霉代谢产生的黄曲霉素，具有强烈的致癌作用；

(2)产黄青霉代谢产生的岛状毒素可使动物肝脏受到严重损伤。

(7)在环境工程中的应用

尽管霉菌对有机物具有较强的降解能力，但是引起污泥膨胀的潜在因素，所以•般应控制霉菌在活性污

泥系统中的开展；

在活性污泥系统中，霉菌在营养竞争上受细菌的限制，一般不会大量增殖。

请参阅教材P45-46

3.2藻类

3.2.1概述(P46)

藻类是一类光能自养型真核生物，属植物界，种类繁多，分为十二个门

除蓝藻外的藻类，很少被列为微生物的研究对象，但藻类与水污染控制有密切关系，所以被纳入环境卫

生物学的研究范畴

藻类可通过营养繁殖、无性繁殖和有性繁殖等三种方式进行繁殖

3.2.2藻类的分布及生存条件

(I)藻类的分布

教材P4647

(2〕藻类的生存条件

教材P47

3.2.3常见种属

藻类种类繁多，进化层次不一，分类学上占有植物界的十二个门，教材P49列出了常见的十个门。

3.2.4在废水生物处理中的应用

危害：过量繁殖形成“水华"或"赤潮”，使水质恶化变质，应加以控制；

在废水处理中的应用：

(I)氧化塘生态系统的重要组成局部；

(2)在好氧活性污泥系统中起积极作用；

(3)利用具有光合特性的藻类进行污水生物处理，如红螺菌属的微生物可在有氧黑暗和

无氧光照条件下都能很好的生长，对废水中的污染物有较好的去除效果，目前已有工程应用

的实例。

3.3原生动物

3.3.1原生动物与后生动物的区别

3.3.2原生动物的形态及生理特性

原生动物在生理上具有完善的“系统”，能行使营养、呼吸、排泄、生殖等机能。常见“胞器”有：行动

胞器，消化营养胞器，排泄胞器，感觉胞器等。

本节内容非常重要，请仔细阅读教材P51-52相关内容。

3.3.3原生动物的分类

水处理中常见的原生动物有三类：

(I)肉足类

[2)鞭毛类

⑶纤毛类

参见教材P52-56

⑴肉足类(教材P52-53)

大多尢固定的形状，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。绝大局

部肉足类都是动物性营养。肉足类原生动物没有专门的胞口，完全靠伪足摄食，以细胞、藻类、有机颗

粒和比它本身小的原生动物为食物。

(2)鞭毛类

具有一根或一根以上的鞭毛，是运动器官，在分类学中称鞭毛总纲；

鞭毛虫可分为植物性鞭毛虫(植鞭纲)和动物性鞭毛虫(动鞭纲)；

植物性鞭毛虫多数有绿色素体，是唯一进行植物性营养的原生动物；

动物性鞭毛虫体内无绿色的色素体，也没有表膜、副淀粉粒等植物性鞭毛虫所特有的物质，动物性营养,

有些还兼有腐生性营养。请参阅教材P53-54

(3)纤毛类

纤毛类原生动物属纤毛纲(Ciliata),周身外表或局部外表具有纤毛，作为行动或摄食工具；

浮游或固着生活。

3.3.4原生动物在废水处理中的应用

由于原生动物个体比细菌个体大且种属外表特征明显，易于观察，可以用作废水生物处理系统运行状态

的指示生物。

梨波豆虫、滴虫等动物性鞭毛虫的大量出现，是系统处理效果欠佳的表征：

钟虫等原生动物的出现，是系统处理效果良好的表现。

3.4微型后生动物

在废水生物处理构筑物中还常常出现一些低等的无脊椎后生动物，包括轮虫、甲壳类

动物、昆虫以及幼虫等。

3.5作业

教材P58思考题：3、4、5、6

4.非细胞生物——病毒

4.1病毒的发现

19世纪末，已经别离到了许多引起传染病的细菌，但对某些传染病如口蹄疫、烟草花叶病等却一直无

法获得其病原细菌；

1892年，俄国学者伊万诺夫斯基首次发现烟草花叶病的感染因子可以通过细菌滤器；

1898年，荷兰生物学家贝哲林克进一步肯定了伊万诺夫斯基的结果，并将这类感染因子称为病毒

（virus）；

1935年，美国生物化学家斯坦莱从烟草花叶病灶中别离获得病毒结晶；

法一步研究发现，病毒结晶中只含有蛋白质和核酸两种成分，只有核酸具有感染疾病和复制的能力。

4.2病毒的主要特征（P59）

个体极小，能通过细菌滤器，需借助电子显微镜才能观察到；

专性寄生，没有独立的代谢能力，只能在特定的宿主细胞内增殖；

无细胞结构，大多数病毒只是蛋臼质和核酸组成的大分子，且只含有一种核酸1DNA或RNA）；

繁殖方式是依靠宿主的代谢体系进行“复制”；

对一般的抗生素不敏感，但对干扰素敏感。

总之，病毒是一类超显微、没有细胞结构、专性寄生的大分子微生物，它们在体外具有生物大分子的特

征，只有在宿主体内才表现出生命特征。

4.3病毒的形态及结构

4.3.1病毒的大小和形态

病毒大小的度量采用nm,多数病毒粒子的直径在lOOnm以下，必须借助于电了•显微镜才能观察到它的具

体形态和大小；

动物病毒多为球形、卵形或砖形；

植物病毒多为杆形、丝状，也有球形；

细菌病毒（噬菌体）大多为蝌蚪状，也有球形或丝状。

请参阅教材P59-60

4.3.2病毒的化学组成（P60）

大多数病毒的化学组成为核酸和蛋白质：

含有RNA的病毒称为RNA病毒；

含有DNA的病毒称为DNA病毒。

少数较大的病毒还含有脂类和多糖类等：

脂类中磷脂占50%〜60%,其余为胆固醇；

多糖常以糖脂、糖蛋白形式存在。

4.3.3病毒的结构（P60）

完整的、具有感染性的病毒颗粒称为病毒粒子（virion）

4.3.4包含体（Inclusionbody）

包含体是宿主细胞受病毒感染后形成的一种光学显微镜下可见的小体，其形态呈圆形、卵圆形或不定形,

数量和大小不等；

大多数是病毒粒子聚集体,一般含有一个或数个病毒粒子：

包含体的大小、形状、组成及在细胞内的位置可作为快速鉴定病毒的依据。

天花病毒在家兔角膜细胞之中产生的顾氏小体

4.3.5噬菌斑(Plaque)

噬菌斑是指在含宿主细胞的固体培养基上，噬菌体使菌体裂解而形成的空斑，是噬菌体的“菌落〃；

噬菌斑的形态特征不•，可以作为鉴定噬菌体的依据之」天花病毒在家兔角膜细胞之中产生的顾氏小

体

4.4病毒的增殖

病毒侵入寄土细胞后，利用寄土细胞提供的原料、能量和生物合成机制，在病毒核酸的控制下合成病毒

核酸和蛋白质，然后装配为病毒颗粒，再以各种方式从细胞中释放出病毒粒子。病毒的这个过程与一般

微生物的繁殖方式不同，称增殖，又称为复制，整个过程称为复制周期。(教材P61)

无论是动、植物病毒或噬菌体，其增殖过程根本相同，大致分为吸附、侵入(及脱壳)、生物合成、装配

与释放等连续步骤。(参阅教材P61—62)

4.5一步生长曲线

一步生.长曲线的研究不仅能了解噬菌体的潜伏期时间和裂解量，而且可了解理化因

素的变化对噬菌体感染细菌能力的影响。

一步生长曲线可分为潜伏期(latentperiod)＞突破期(risephase)和平稳期

(Plateauphase)

4.6溶源性(Lysogeny)

烈性噬菌体

溶源性与温和性噬菌体

现在请参阅教材P62-63

4.7影响水中病毒存活的因素

请参阅教材64-65

4.8水中病毒的去除

请参阅教材65

4.9作业

教材P66思考题：2,3,4,5

5.微生物的营养

5.1概念

什么是微生物的营养？

什么是营养物质？

5.2微生物的化学组成(P69)

5.1.1微生物的元素组成

5.1.2微生物的分子组成

5.1.3指导意义

5.2.1微生物的元素组成

19种生命必需元素：C、H、0、N、P、S、Ca、唬、Fe、K、Na、Cl、I、Mn.Co.CiuZn、Se、Ni：

大量元素：C、H、0、N、P、S在细胞中的含量到达干重的97%,称为大量元素；

微量元素：为生命所必需，但含量很少的那些元素。

不同微生物体内的元素组成：细菌CMN0?,真菌GohNOb,藻类CSHSNOL原生动物GHMNO：,。

5.2.2微生物的分子组成

请参阅教材P69：

表5.3细菌细胞化学组成含量

5.2.3指导意义

培养微生物时，培养基须按照所培养微生物对各种营养元素的需求量进行配制；

在废水生物处理中，需满足废水中C、N、P等营养元素的平衡：对于好氧生物处理，C(BO【).J:N:P=100:5:l,

对于厌氧生物处理，C(C0Dir):N:P=200〜300:5:1较为适宜。

5.3微生物的营养物质

5.3.1水分

除了少数微生物(如蓝细菌)能利用水中的氢作为复原CO?的复原剂外，其他微生物都

不能利用水作为营养物质。尽管如此，水仍然是微生物生长所必需的一种重要物质。

结合水与游离水的概念

结合水和游离水是水在细胞中的两种存在形式。

结合水在生物细胞中通过氢键和蛋白质结合，构成了原生质的组成局部。

游离水即游离态的水分子，可以被微生物利用，同时构成细胞中各种生物化学反响的介质。

结合水只占细胞水分的一小局部，细胞内的大局部水为游离水，不同生物的游离水含量差异也很大。

5.3.2碳源(P67)

(1)碳源的概念

12)微生物碳源物质的种类

能作为微生物碳源物质的种类很多且分布广泛，既包括简单的无机碳化物，如C0?和碳酸盐等，也包括糖

类、脂类、醇类、有机酸、烧类、芳香族化合物以及各种含氮的复杂有机物。

光能自养型的藻类和光合细菌，以CO八碳酸盐等无机物质作为唯一或主要碳源，并利用光能合成细胞内

的有机物；绝大多数细菌以及全部放线菌和真菌以有机物质作为碳源，属于异养微生物。

(3)不同微生物利用碳源的能力不同

不同的微生物利用碳源的能力也存在很大差异。

有些微生物能利用的碳源物质相当广泛，而有些微生物利用碳源物质的能力却十分有限，仅能利用少数

几种碳源物质。

洋葱假单胞菌(pseudomonascepacia)可以利用的碳源物质可达90种以上；

产甲烷细菌的碳源仅为CO,和极少数几种一碳和二碳有机化合物；

某些纤维素分解菌只能利用纤维素作为碳源。

5.3.3氮源(P68)

能被微生物用来构成细胞物质或代谢产物中氮素来源的营养物质通常称为氮源(Nitrogensource)0氮

是细胞的一种主要组成元素，微生物的氮源物质主要用于合成细胞内各种氨基酸和碱基，进而合成蛋白

质和核酸等细胞成分。

除了硝化细菌(nilrobacleriai等少数细菌能利用镀盐、硝酸盐作为机体生长的氮源与能源之外，氮

源一般不作为能源物质。

自然界中的氮源物质有分子态氮、无机氮化物、简单的有机氮化物(氨基酸等)和复杂的含氮有机物(如

蛋白质)。不同类型的微生物对氮源的要求也各不相同。

能够以分子态氮作为氮源的微生物是固氮微生物，它们利用分子态的氮合成自身需要的氨基酸和蛋白

质。这类微生物有自生固氮菌、根瘤菌、巴氏固氮梭菌和固氮蓝细菌等。

无机氮源有氨、尿素、钱盐、硝酸盐等。如I,大肠杆菌、产气杆菌(Aerobacter),草杆菌(Bacillus

subtilis).铜绿假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa)等都可以利用硫酸镀、硝酸核作为氮源.放线

商可以利用硝酸钾作为氮源，霉菌可以利用硝酸钠作为氮源等。

还存在一类以氨基酸作为氮源的微生物，称为氨基酸异养微生物。这类微生物不能利用简单的无机含氮

物质合成氨基酸，必须从外界吸收现成的氨基酸作为氮源。

例如，乳酸杆菌(Lactobacillus),丙酸细菌(Propionibacteria)等都属于氨基酸异养微生物。

5.3.4矿质营养(P68)

矿质元素是微生物生长必不可少的一类营养物质，其主要作用是构成细胞的组成成分、参与酶的组成、

维持酶的活性、调节和维持细胞的渗透压平衡、控制细胞pH值和氧化复原电位等。

一般微生物生长所需要的无机盐有硫酸盐、磷酸盐、氯化物以及含有钠、钾、镁、铁等金属元素的化合

物。

大量元素有P、S、K、Mg、Ca、Na等，没有它们微生物就无法生长。

微量元素有Cu、Zn、Mn、Mo,Co等，主要是一些酶的辅助因子。微量元素中有许多属于重金属元素，

当它们含量过高时，就会抑制酶的活性，对机体的正常代谢产生毒害作用。因此，微生物生长所需要的

微量元素一定要控制在正常的浓度范围内。

5.3.5生长因子(P68)

生长因子(Growthfactor)是指某些微生物生长必须的，而自身不能从普通的碳源、氮源物质合成的，

需要从生存环境中摄取才能满足机体生长需要的有机物质。

生长因子主要包括维生素、氨基酸与喋吟和喀咤碱基三种类型。

并不是所有的微生物都需要从外界吸收生长因子才能生长，多数真菌、放线菌和一些细菌(如人肠杆菌

笔)都不需要外界提供生长因子，属于生长因子自养型微生物。

营养缺陷型P69

乳酸杆菌、各种动物致病菌、某些原生动物和支原体等那么需要多种生长因子，如一般的乳酸菌都需要

多种维生素，很多微生物及其营养缺陷型都需要不同的碱基作为生长因子。

5.4微生物的营养类型(P71)

碳源

自养型(无机营养型)

异养型(有机营养型)

能源

光能营养型

光能自养型〔光能无机营养型)

光能异养型〔光能有机营养型〕

化能营养型

化能自养型〔化能无机营养型〕

化能异养型［化能有机营养型〕

5.5微生物的培养基

5.5.1培养基的概念P73

5.5.2配置培养基的根本原那么P73

5.5.3培养基的类型P74

5.6物质的运输

请参阅教材P70-71相关内容

请注意不同运输方式之间的异同

5.7作业

门)微生物的化学组成对其应用有何指导意义？

12)物质运输的方式主要有哪几种？各有什么特点？

13)根据碳源和能源的不同，微生物的营养类型可以划分为几种类型，其营养特点分别怎样？

(4)配置培养基应遵循哪些原那么？常见培养基有哪些？各有什么用途？

6.微生物的生长繁殖

61概述P122

生长和繁殖统称为发育。

当微生物吸收营养物质后，合成新的细胞成分，使菌体的重量增加，菌体体积长大，这种现象称为生长。

当细胞增长到一定程度时就开始分裂，这种菌体数量增多的现象称为繁殖。

生长是繁殖的根底，繁殖是生长的结果。生长利繁殖虽有区别，但关系十分密切。

6.2微生物的分纯与培养

6.2.1纯培养的概念P122

在实验室条件下，从一个细胞或一种细菌细胞群繁殖得到的后代称为纯培养物。相对应的称为不纯培养

物。

6.2.2细菌分纯方法P122T23

(1)稀释倒平皿法P122

(2)划线法P122

(3)单细胞挑取法P123

(4)利用选择培养基别离法P123

不同分纯方法的适用条件P123表7.1

6.3微生物生长量的测定P123

微生物群体在生长过程中，个体的细胞体积和重量变化不易被发觉，所以，常以细胞数量的增加或以细

胞群体重量的增加作为生长繁殖的指标。

63.1测定微生物的数量(P124)

(1)显微镜直接计数法：采用计数器，染色或直接观察

(2)平板计数法：培养后计数菌落

(3)薄膜过滤技术法：培养后计数菌落

(4)比浊法：采用比色计或分光光度计测吸光度(0D),测试前需作标准曲线。

6.3.2测定微生物的重量(P124)

11)即称重法，是测定生物量较为直接而可靠的方法，但只适用于菌体浓度较高的样品，而且要求样

品中不含菌体以外的其他干物质。

(2)在活性污泥法中常采用干重法来测定活性污泥的重量,以近似代表活性污泥中微生物的量,这一

指标称为活性污泥浓度(MLSS)c

由于污水处理系统中成分比拟复杂，测得的MLSS中含有其它非生命的固体物质再所难免。为了能够比

拟准确地反响活性污泥中活性微生物的量，一般采用活性污泥中有机性固体物质的浓度MLVSS。

在一般情况下，MLVSS/MLSS的比值比拟固定，对于生活污水，约为0.75。这一参数可SVI值反映

活性污泥的絮凝、沉淀性能，一般以介于70〜100之间为宜；

SVI值过低，说明泥粒细小，无机物含量高，缺乏活性；

s，i值过高，说明污泥沉降性能不好，且已有产生膨胀现象的可能。

6.3.3其它测定微生物量的方法

(1)测定含氮量：含氮量乂6.25=蛋白质量

(2)DNA含量的测定：可排出生物以外因素的干扰

(3)ATP含量的测定：可准确测定出具有生命活性的生物量

6.4微生物的群体生长规律

要研究微生物的发育过程，一般须从研究微生物的群体生长方面着手。

微生物群体生长规律的研究，一般有细菌纯培养和混合培养两个方面

6.4.1细菌纯培养的生长规律

(1)纯培养生长曲线的作出

(2)纯培养群体生长各时期的特点

6.4.2细菌混合培养［活性污泥)的生长规律(P132)

为了描述活性污泥中微生物的生长，常采用类似于细菌纯培养的方式，通过间歇培养法获得描述其生长

规律的生长曲线。活性污泥中的微生物种类繁多，不仅包括细菌，而且还含有原生动物和后生动物等微

生物，因此，其生长曲线与细菌纯培养的生长曲线有本质区别，但曲线所表现出的规律性与纯培养的类

似。

活性污泥增长曲线一般可以分为四个时期：缓慢期、对数生长期、减速生长期和内源呼吸期。以作为判

断活性污泥活性的一个指标，在工程应用中，还常采用综合指标SVI指导生产。

活性污泥增长各时期的特点

(1)缓慢期：微生物群体因环境的变化变现出的一个适应阶段。该阶段的主要特征是：

生物量没有明显的增长，甚至还会出现略有下降的现象。这是“适者生存”的结果。

⑵对数生长期:P133

(3)减速生长期：P133

(4)内源呼吸期:P134

6.4.3微生物群体生长规律对生产实践的指导意义

(1)缩短缓慢期，加速反响系统的启动过程

缩短缓慢期的措施(提示)

尽量维持微生物生长环境的一致性；

对于废水生物处理系统的启动，接种污泥尽量选择水质和工况相同或相近的污水处理厂的剩余污泥；

接种最充足，可缩短缓慢期，加速反响系统的启动过程；

对于混合微生物反响系统，进行污泥接种时，种泥生物相的多样性是保证反响系统启动成功的重要因素。

(2)利用微生物群体生长各时期的特点指导废水生物处理的生产实践

6.5微生物的连续培养

现在参见教材P128-130

研究微生物生长的一个重要手段一一恒化器(Chemostat)

在恒化器内，微生物群体的密度由限制性营养成分的浓度所控制，生长速度受流速

控制，流速那么可任意调节。所以我们可以利用恒化器提供低水平的营养，参加的限制性营养成分是低

水平的，所以很快被细菌吸收同化掉，以致恒化器中的营养浓度实际上等于零。因而在要求保持低的生

长率的一些试验中，恒化器特别有用。一些天然的微生物群体因处于低营养的自然条件下，常常生长很

慢，故恒化器很适合于天然微生物生态系统的实验室模型的研究。

6.6微生物的同步培养

阅读教材P130-132

6.7作业

(1)测定微生物生物量的方法有哪些？

(2)细菌的别离方法有哪些？

(3)活性污泥的生长曲线是怎样获得的？它可分为哪几个时期？各时期有什么特点？试分析活性污泥

生长曲线对废水生物处理的何指导意义。

7.微生物的代谢

7.1新陈代谢综述

原理

1)培养基中含有被试微生物生长必须的某种营养，其含量控制在限制其生长的范围内；

2)培养管中的菌群密度由限制性营养因子的浓度决定：

3］菌群生长速度受培养液流速控制；

4)培养液的流速可人为控制；

新陈代谢

同化作用:物质合成，能量转化与储存

异化作用:物质分解代谢，能量转化、释放与利用

同化作用为异化作用提供物质根底，异化作用为同化作用提供能量来源，两者因物质与

能量的联系而无法别离，构成一个辨证统一体。

所以，

新陈代谢

物质代谢:包括物质的吸收、转运、储藏、合成与分解、排泄等

能量代谢:能量的转化、储存、释放与利用等

请注意以下两个问题：

生物代谢过程中产生能量的三个去向(P78)

微生物产能的四种方式(P78)

7.2酶与酶促反响

7.2.1酶的概念及其特性

(1)陋的概念

酣是生物活细胞产生的，具有催化作用的一类物质，其本质是蛋白质，有生物催化剂之

称；陋所催化的发生反响的物质，称为酶的底物。

可参考教材P79

(2)酶的特性

具有蛋白质所具有的一切理化性质，同时也具有一般催化剂的降低反响活化能、缩短

反响到达平衡的时间等特性；

高效性

专一性

多样性

催化条件的温和性

7.2.2酶的分类和命名

迄今为止，已经发现的酶已达2000多利。且催化的反响多种多样。习惯命名法比拟混

乱，往往造成一酶多名或一名多酶。为了防止混乱，便于比拟，必须严格地对■附加以分类和

命名。

(1)酶的分类

国际生物化学联合会陶学委员会于1972年根据前所催化反响的类型，将酹分为六大类。

(2)酶的命名

请同学们自学教材P81-82的相关内容

7.2.3酶的化学组成

依照化学组成，酶可分为单成分酹(又称单酶)和双成分能(又称结合酶或全陋)两类

酚

单酶：由蛋白质组成，其本身即有催化活性；大多可以分泌到细胞外，作为胞

外酶，催化水解作用

结合酶：由酶蛋白和辅因子组成，酶蛋白与酶的辅因子单独都不具有酶的催化

活性，只有二者结合才具有催化活性，一般为胞内酶。

辅因子

组成分类：金属粒子,如铁、镁等;小分子有机化合物,如细胞色素、维生素等

辅酶:与酶蛋白结合较为疏松，用透析法可以去除

辅基:与酶蛋白结合较紧密，用透析法不易去除

功能:作为电子、原子或某些基团的载体参与反响并促进整个催化过程的进行

重要的辅因子

现在请参阅教材P83-85

7.2.4的结构与功能的关系

(1)酶的必需基团

酣分子中虽然具有很多基团，但是并不是所有的基团都与酶的活性有关，其中有些基团

假设经过化学修饰(如氧化、复原、酰化、烷基化等)使其改变，那么雨的活性就会丧失，这些

与酶活性直接相关的基团被称为酶的必需基团。

⑵酶的活性部位(活性中心)

酌的活性中心是指酶分子中直接与底物结合,并和酶的催化作用直接相关的部位。

活性部位(活性中心)

结合基团:参与和底物结合的基团

催化基团：直接参与催化反响的基团

有的基团兼具结合与催化功能

(3)酶原的激活

某些能在合成之初和分泌时，并无催化活性，这种没有催化活性的酶的前体被称为“酶原〃。

前原在一定条件下经适当物质的作用，可转化为具有催化活性的陋，这种酹原转变成具有催化活性能的

过程称为酶原的激活

(4)胞内酶、胞外酶和同工酶

生活细胞生成，并在细胞体内发挥作用的酶称为胞内酶，这吟酶一般属双成分酶；

生活细胞生成，并分泌到细胞体外发挥催化作用的酶称为胞外解，这些酶一般属单成酶；

具有不同的分子形式，却催化相同化学反响的酶称为同工酶。

7.2.5酶作用的根本原理

(1)酶催化反响的热力学原理

(2)中间产物学说P85

中间产物学说认为，的在催化某一反响时，首先是陋(E)与底物(S)结合成一个不稳定的

中间产物(ES),也称中间络合物，然后ES再分解成产物(P),并释放出原来的酶(E)。

E+SFS—E+P

⑶锁钥学说(教材P86)

关于艇是怎样与底物结合并催化反响进行的这一问题，人们提出了一些假说，其中最具代表性的是锁钥

学说和诱导契合学说。

前的锁钥学说认为，前和其作用的底物结构是一定的，酹的活性中心结构与底物结构必须相互吻合，就

像锁和钥匙那样结合成中间产物，进而促进底物转变为产物。

随着研究的不断深入，人们认识到酶在参加生化反响过程中，其结构可能会发生一定的变化，此学说逐

渐被淘汰。

(4)酶的诱导契合学说P86

研究发现，陋的活性中心结构与底物原本并非恰巧吻合，当底物分子与随分子相接触时，可诱导酶的活

性中心结构发生构象改变，从而与底物结构相吻合，然后才结合成中间产物，进而引起底物发生相应的

化学反响。此即所谓晦作用的诱导契合学说。

7.2.6酶促反响动力学

(1)酶促反响速度的测定

(1-1)酶促反响速度的测定方法

酣活性的大小常用酣促反响速度的快慢来表示，酶促反响速度的测定一般有两种方式：

①在一定条件下测量单位时间内底物的消耗量，②在一定条件下测量单位时间内产物的生成

量。

(1-2)以“反响初速度”作为酹促反响速度的定量指标

酶的反响过程曲线

12)酶浓度对酶促反响速度的影响

底物足量，在其它条件不变时，V-[E]

(3)底物浓度对酶作用的影响

底物浓度与酶促反响速度之间的关系

(3-1)米-门氏方程

基于中间产物学说，Michaelis和Menten提出了米-门氏方程，用以描述底物浓度与酶促反响速度之间

的关系。

米-门氏方程及其涵义(P87-88)!!

(3-2)K”的意义(P88)

Km是反响速度为最大反响速度一半时的底物浓度。因为，当v=l/2Vm时，Km=S。米氏常数

的单位为浓度单位。米氏常数是酶的特征性物理常数，它只与酶的性质和它所傕化的底物种

类有关，而与解浓度无关，所以，一种能在一定条件下对某一底物只有一个特定的Km值，

因而Km值可作为鉴别酶的一种手段。

(3-3)降的测定(P89)

测定酶促反响的Km和Vm的方法很多，常用的是双倒数作图法，BPLineweaver-Burk做图法。

由米-门方程式变形得倒数形式：

1/S与1/v的关系曲线

||1-1/Km求得Km

由1/Vm求得Vm

(4)pH值对酶作用的影响

前能表现出活力的pH值范围称为酶的pH值阈限；

前能发挥最大活力的pH值称为酶的最适pH值；

所以，在废水生物处理中对废水的pH值要求保持在6〜9之间，否那么，需要调节后才能进入生物处理

设施。

(5)温度对酶作用的影响P89-90

陆作用的止常发挥，对温度也有一定的要求，同样存在“阈限”；

在一定条件下，酶所表现出最大活性的温度称为酶的最适温度；

在一定范围内，酶促反响速度随温度的升高而加快，一般而言，温度每提高10℃,反响速度可提高1〜2

倍。

(6)激活剂对酶作用的影响P92

激活剂：但凡能够提高酶活性的物质均可称为酶的激活剂；

一些物质，比方象Ca-、Zm+、包2+等金属离子，在低浓度时对酶促反响有促进作用，但在高浓度时会

对酶促反响造成抑制，成为酶的抑制剂。

(7)抑制剂对酶作用的影响

凡使酹的必需基团或酹活性部位基团的化学性质改变而降低能活力，甚至使酹完全丧失活性的物质称为

酶的抑制剂。

抑制剂对酶促反响的抑制作用可分为不可逆性抑制作用和可逆性抑制作用。

(7-1)不可逆抑制作用(P90)

抑制剂与酶的结合是一种不可逆的反响，不能用透析等方法除去“结合体”中的抑制剂而使酶恢复活性,

这种抑制作用称为不可逆性抑制作用。

(7-2)可逆性抑制作用(P91)

抑制剂与酹的结合是可逆的，结合后可用物理方法除去抑制剂而恢复醐活性。这种结合往往是非共价键

的结合。可逆性抑制剂可分为竞争性抑制作用和非竞争性抑制作用两类。

竞争性抑制作用(P91)

有些抑制剂与酶竞争和底物结合,当抑制剂与随结合后,就阻碍了底物与醐的结合,减少了酶的作用时

机，因而降低了能促反响速度。

非竞争性抑制作用(P91)

有些抑制剂和底物可同时结合同一酶的不同部位上，即抑制剂与酶结合后不阻碍酶再与底物结合，但所

形成的“酶-底物-抑制剂"三元复合物不能发生反响，从而降低了酶的活性。

7.2.7两个重要概念

固有随：微生物在正常生活过程中产生并发挥催化作用的幅称为固有能；

适应酶：微生物在正常生活过程中不产生，只有在特定环境条件(主要是营养条件)

才会产生并表现出催化活性的酶称为适应酶。

7.2.8酶的应用

请自学教材P97-98的相关内容

提示以下几点：

利用微生物进行环境污染治理时，如何发挥微生物的作用是最为关健的。要想使微生物能够发挥最正确

作用，调动其厢的活性是根底。

前对pH值、酸碱度、氧化复原电位和促进剂及抑制剂的浓度都有一定的要求，应用中应尽量满足。

因为微生物适应陋的存在，可以通过微生物驯化的工程措施，到达处理特种工业有机废水(有毒、有害、

高盐度及难降解等)的目的。

7.3化能异养型微生物的产能代谢一一发酵与呼吸

7.3.1概述

(1)生物氧化

有机物质在生物体细胞内的氧化作用称为生物氧化，它是能量代谢与物质代谢的耦联。高等动物通过肺

法行呼吸，吸入a,呼出C6,吸入的用以氧化摄入体内的营养物质(能源)获得生命活动所必需的能

量，所以生物氧化也称呼吸作用。

微生物以细胞直接进行呼吸，固其生物氧化作用又称细胞呼吸。

(2)能量代谢

生物体内伴随物质代谢过程发生的能量转化、利用、储存与释放等生物化学作用称为能量代谢。

⑶高能化合物

参与生化反响的化合物中，有些含有很高的自有能，在发生分解反响或基团转移反响时可产生大量能量

(ATP),这类物质被称为高能化合物。

在生物有机体内存在着各种磷酸化合物，它们所含的自有能多少不等，其中自有能含量很高的璘酸化合

物称为高能磷酸化合物。

高能化合物中的高能键以“〜”表示。

(4)产能代谢类型及主要区别

7.3.2糖酵解(EMP)途径

糖酵解途径是好氧微生物与厌氧微生物对糖类物质代谢的共同途径，是认识生物氧化的根底。

EMP途径见书

7.3.3发酵

(1)综述

(1-1)辅酶I氧化型与复原型的平衡

(1-2)不同发酵类型的形成机制

不同的微生物可以在进一步转化丙酮酸的过程中，消耗EMP途径生成的NADH+H.,使NAD.得以再生，从而

维持体内二者的动态平衡。

如此，就形成了以不同最终产物为标志的不同的发酵类型：乙醇发酵、丙酸发酵、丁酸发酵、丁二醇发

酵、乳酸发酵、混合酸发酵等。

辅酶I的氧化复原与细菌发酵有一局部见书或课件

（2）微生物发酵类型

根据微生物对碳水化合物进行发酵作用所产生的末端产物的不同，可将微生物的发

酵类型分为丙酸