环境微生物学第四版课件 乐毅全 第0-4章 绪论、非细胞-微生物生理

环境工程微生物学本课程的基本情况本课程是环境工程专业学生的专业基础课；与另一门课《环境(工程)微生物学实验》相结合，构成一个完整的体系；本课程强调每个学生要动手，通过实验课，既是对理论课的加强理解和记忆，也是对学生实验动手能力的训练和培养；本课程内容分两大部分：一是微生物学的基础知识；二是微生物学在环境领域中的应用。关于教材：在整个教学过程中，教材是主要的依据。教师在上课过程中，也会适当增加一些内容。由于学时关系，有些内容可能不在课堂上详细讲述。每个同学可以根据自己的情况，进行学习或选择一些相关的书进行阅读。同时也热忱欢迎大家在学习过程中，就各种问题与教师展开交流。在上课的过程中，同学们也可以提出自己的要求，对课程的内容、授课的方式等提出意见，老师将根据情况对课程进行调整。在教学过程中，将会有一些互动的环节，如课堂提问、课堂练习、课堂交流等，要求大家积极踊跃地参与。关于实验课：内容上紧密相关，大家要重视实验课实验课地点：时间：实验任课老师：关于本课程的作业和考核:

自主型作业本课程的教学要求（目标）：本课程是一门实践性较强，也是发展非常迅速的学科，所以，在学习中，要求：既要重视基础理论知识的掌握，更要重视实验技能的训练。在教学过程中，要突出学生的主体地位，以学会学习、学会创造为根本，尽可能改变以单纯教师授课为主的学习方式，为学生构建开放的学习环境，提供多种学习的渠道、了解学科发展前沿和综合应用知识的机会，要培养学生不断获取和应用新知识的能力。在课堂学习中，学生要深刻理解各种规律及有关原理，融会贯通，要积极参与，主动学习；在实验过程中，要求学生耐心细致、勤于思考。“师者，传道授业解惑也”——韩愈？“天下没有老师教学生，只有学生教老师的道理，否则科学就没有进步了”

——普里戈金《环境工程微生物学》

绪论

绪论主要内容：第一节环境工程微生物学的研究对象和任务研究对象研究任务第二节微生物的概述微生物的定义微生物的特点原核微生物与真核微生物微生物的命名与分类第一节环境工程微生物学的研究对象和任务一、环境工程微生物学的研究对象定义：环境工程微生物学是研究与环境工程领域有关的微生物及其生命活动规律。研究内容具体包括：微生物个体形态、群体形态；细胞结构功能、生理特性、生长繁殖、遗传变异等；微生物与环境的关系（尤其是微生物与污染环境之间的关系）；微生物对物质的转化分解作用（特别是应用微生物来处理各种污染物质，如废水、废气和固体废弃物、治理被污染的环境）。二、环境工程微生物学的研究任务两大任务：１）防止或消除有害微生物２）充分利用有益的微生物资源三、微生物在环境污染治理（水处理）中的应用１）在环境监测方面（水污染的监测）指示生物生物监测的优缺点：生物监测的主要优点：(a)长期性(b)综合性(c)直观性(d)灵敏性生物监测的主要缺点：(a)定量化程度不够；(b)需要一定的专业知识和经验。２）在环境治理方面包括水、大气、固体废弃物处理方面其中特别在水处理方面，有着大量成功应用的例子。第二节微生物的概述一、微生物的定义微生物是指所有形体微小，用肉眼无法看到，须借助于显微镜才能看见的，单细胞或个体结构简单的多细胞，或无细胞结构的低等生物的统称。Toosmalltobeseenwithnakedeyes二、微生物的特点（一）个体极小（二）分布广，种类繁多（三）繁殖快（四）易变异三、原核微生物和真核微生物具有原核细胞的生物称为原核微生物。原核细胞：其细胞核发育不完善，仅有核质，没有定形的细胞核，无明显的核膜，没有特异的细胞器，不进行有丝分裂。典型的原核生物有细菌、放线菌、蓝细菌等。细菌细胞结构模式图具有真核细胞的生物称为真核生物。真核细胞：细胞核发育完善，有定形的细胞核（核仁、染色体等），有明显的核膜，有特异的细胞器，进行有丝分裂。大多数生物，包括高等生物都是真核的，如酵母菌。酵母菌细胞结构模式图四、微生物的分类与命名（一）微生物的分类七个等级：界(kingdom)、门(phylum或division)、纲(class)、目(order)、科(family)、属(genus)、种(species)。必要时，还可以在这些等级之间再增设一些亚等级。“株”（strain）“三域”学说种(species)是分类的基本单位。种是客观的存在，而种以上的等级的划分，具有主观性的成分。分类的过程：种→属→科→目→纲→门→界分类与鉴定：

分类是对已知的微生物进行分门别类的工作，以方便研究工作和研究生物类群之间的亲缘关系；

鉴定是对未知的微生物进行研究，来确定其在生物分类系统中所处的位置（给出相应的学名等）。微生物的分类有其分类系统，其中最常用的也是具有权威性的是《伯杰氏手册》，是对原核微生物（细菌等）进行分类；另外，放线菌、真菌（包括丝状真菌和酵母菌）等也有各自的分类系统。二界学说：动物界和植物界（林奈）三界学说：增加一个原生生物界（Haeckel,1886年)随着人们认识的进步，新的生物类群划分方法也不断被提出。“五界学说”：原核生物界、真核原生生物界、真菌界、动物界、植物界。六界学说：在上述五界的基础上再增加一个病毒界六界学说：

非细胞形态－－－－－－－－－－－－－病毒界原核生物（细菌、放线菌、蓝藻）－原核生物界具细（原生动物、藻类）－真核原生生物界胞真核生物（酵母菌、霉菌）－－－－－真菌界形（后生动物）－－－－－－－动物界态（低、高等植物）－－－－－植物界三域学说：将生物分为三个“域”（界以上的分类单位）：古细菌真细菌真核生物（二）微生物的命名俗名和学名：俗名（Commonname）绿脓杆菌——铜绿假单胞菌（Pseudomonasaeruginosa）普通的、通俗的、地区性的简明、记忆方便，但含义不够确切、易重复，使用范围有限。学名（Scientificname）双名法：(创始人：林奈)

生物的学名都是用拉丁文书写，属名用名词，第一个字母大写，种名用形容词，第一个字母小写。如用电脑打印或印刷，应该用斜体表示。例如我们所熟悉的大肠杆菌，其学名为Escherichiacoli

（大肠埃希氏杆菌），简称E.coli。有时我们看到如Bacillussp.的表达方式，表明该菌株只鉴定到属，未能确定其种名。菌株的名称是在学名（即属名和种名）的后面自行加上数字、地名或符号等。如：BacillussubtilisAS1.398

为蛋白酶生产菌AS—AcademiaSinica(中国科学院)

BacillussubtilisBF7658为淀粉酶生产菌BF—北纺(北京纺织工业局科学研究所)第一章非细胞结构的超微生物——病毒本章主要内容第一节病毒的一般特征及分类第二节病毒的形态与结构第三节类病毒、拟病毒和朊病毒第四节病毒的增殖第五节病毒的测定和培养第六节病毒的抵抗力和存活Virus：非细胞结构的超微生物病毒个体极小（<0.2µ），只有在电子显微镜下才能看见病毒的庐山真面目，而且病毒不具有细胞结构。由于病毒特殊的结构和形态及其生活习性，按照六界学说，把病毒列为单独的一个界，即病毒界。争议：病毒究竟是不是生命？第一节病毒的特征及其分类一、病毒的特点1.没有细胞结构，大多数由蛋白质和核酸组成，有的含有类脂质、多糖等，只有一种核酸（DNA或RNA）。2.专性寄生3.体积极小，形态多样病毒的观察需要特殊的电子显微镜透射电镜扫描电镜二、病毒的分类和命名病毒有自己单独的分类系统，其分类依据主要有：病毒的宿主、所致疾病、核酸种类、病毒粒子的大小、病毒的结构、有无被膜等。国际病毒分类委员会（ICTV）建立了一套分类的系统，其分类的依据主要是病毒的核酸的类型。根据病毒不同的专性宿主，可把病毒分为：动物病毒、植物病毒、细菌病毒（噬菌体）、放线菌病毒（噬放线菌体）、藻类病毒（噬藻类体）、真菌病毒（噬真菌体）也可以按照所致的疾病进行分类按核酸分类，可把病毒分为：DNA病毒和RNA病毒。病毒的命名病毒在生物中的分类地位一直未最后确定。命名依据不同，命名也不同（双名法不适用）：有的病毒是以它所引起的疾病的名称来命名的，像痘病毒和疱疹病毒；有的病毒是以其形态特点来命名的，如冠状病毒（形状像帽子）、弹状病毒（形状像子弹）；有的病毒是以其发现地来命名的，如科萨奇病毒（美国的一个小镇）；还有的病毒则是以发现人的名字进行命名的，如Epstein-Barr病毒。

International

Comittee

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Taxonomy

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Viruses（国际病毒分类委员会，ICTV）已提出和多次修订了病毒的命名和分类原则，并且建立了由目、科（亚科）、属和种分类阶元构成的病毒分类系统。随着病毒学尤其是分子病毒学的发展，病毒分类学这一门重要的基础学科已开始走向完善和逐渐成熟起来。今天，无论是病毒的检测，还是病毒分类，分子生物学技术（如核酸检测），已经是不可或缺的方法了。第二节病毒的形态与结构一、病毒的形态和大小病毒的形状多样，依种类不同而不同

病毒的大小常用纳米来表示（=10-9m）新冠病毒SARS-CoV-2关于新冠病毒（肺炎）的命名：ICTV的命名：SARS-CoV-2（病毒）国际病毒分类委员会冠状病毒研究小组（ICVT-CSG）世卫组织（WHO）：将新冠肺炎命名为“COVID-19”，其中字母CO代表“冠状”（corona），字母VI代表“病毒”（virus），字母D代表“疾病”（disease），数字19代表该疾病发现时间（yearofidentification）为2019年。NCP：中国将新型冠状病毒感染的肺炎统一称谓为“新型冠状病毒肺炎”，简称“新冠肺炎”，英文名为“Novelcoronaviruspneumonia”，简称为“NCP”。二、病毒的化学组成和结构1）病毒的化学组成大多数病毒由蛋白质和核酸组成。有些病毒具有被膜（囊膜），其中含有类脂质（磷脂、胆固醇等）、多糖等。（2）病毒的结构病毒没有细胞结构，却有其自身特有的结构。整个病毒体分两个部分：蛋白质衣壳和核酸内芯。病毒粒子有两类：一种是不具被膜（囊膜）的裸露病毒粒子；另一种有被膜包围的病毒粒子。最简单的病毒只有核酸，不具蛋白质，如寄生在植物体内的类病毒和拟病毒，只有RNA。或者是只有蛋白质组分，连核酸都没有（如朊病毒）。大肠杆菌T系列噬菌体为复合对称型：头部为立体对称型，20面体；尾部为螺旋对称型。病毒的蛋白质和核酸各有不同的功能：蛋白质：主要是保护作用、决定特异性及决定致病性、毒力和抗原性等。核酸：DNA或RNA，决定遗传、变异和对宿主细胞的感染力。

SARS-CoV-2（病毒）的感染机制：新冠病毒入侵细胞是通过病毒刺突蛋白（S蛋白）和ACE2受体之间的介导完成的。ACE2作为SARS-CoV-2的宿主受体，在肠细胞、肾小管、胆囊、心肌细胞、男性生殖细胞、胎盘滋养层、导管细胞、眼睛和血管系统中均有稳定可靠的表达。新冠病毒的变异：据统计，截止目前，新冠病毒已经发生五次变异了，分别是Alpha、Beta、Gamma、Delta，以及最近的奥密克戎。与原始病毒株相比，变异毒株主要在刺突蛋白方面发生变化，导致其传染性，致病性等发生改变，同时也对疫苗的研发提出新的挑战。三、病毒的宿主病毒的宿主各种各样，包括动物、植物和微生物。因此自然界中就存在着形形色色的各类病毒。

具有专一性：绝对专一相对专一第三节类病毒、拟病毒和朊病毒

一些新的病毒类型，一些比病毒更小的不明致病因子。它们的结构比病毒更简单，有的只有一段核酸而无蛋白质外壳；有的甚至无任何遗传物质存在，这在过去是不可思议的，但是这种具有感染性的致病因子确实是存在的。这些病毒被称为亚病毒。类病毒类病毒是一类寄生于高等生物细胞中最小的病原体，与病毒类似，但又有不同。拟病毒拟病毒又称类类病毒、壳内类病毒、卫星病毒等，是一类包裹在病毒体中的有缺陷的类病毒。朊病毒朊病毒，也称为普立昂（Prion），是自然界中存在的具有感染能力的有机物。亚病毒的意义：二十世纪生物学的重大发现一些新的疾病原因的认识对生命现象的新认识第四节病毒的增殖

一、病毒的增殖过程各类病毒的增殖过程基本相似，以E.coliT系列噬菌体为例，可分成以下五步（或四步）1.吸附：2.侵入：3.复制：4.装配（聚集）：5.宿主细胞裂解和成熟噬菌体粒子的释放：

释放出的病毒粒子又可去感染新的宿主细胞。大肠杆菌T系列噬菌体的繁殖过程二、病毒的溶原性

病毒与宿主之间的关系。噬菌体有毒（烈）性噬菌体和温和噬菌体两种类型。毒（烈）性噬菌体，侵入宿主细胞后立即引起宿主细胞破裂。温和噬菌体，侵入宿主细胞后，其核酸附着并整合在宿主染色体上，和其一起同步复制，宿主细胞不裂解而继续生长。含有温和噬菌体的宿主细胞称为溶原细胞。在溶原细胞内的温和噬菌体核酸，称为原噬菌体或前噬菌体。溶原性是遗传的，一旦发生变异（自发或诱发），它会转化成毒性噬菌体。第五节病毒的测定与培养一、病毒的测定病毒颗粒计数法间接计数法

血细胞凝集实验病毒感染效价测定法

测定由于病毒感染而形成的空斑的数目二、病毒的培养特征在液体培养基内：原先浑浊的菌液变成透明的裂解溶液。在固体培养基上：宿主细菌菌落上出现空斑（噬菌斑）。三、病毒的培养基由于病毒的专性寄生的习性，所以其培养也较为困难，须提供活的敏感细胞，而且它能提供病毒附着的受体，不对侵入的病毒核酸进行破坏（没有破坏特异性病毒限制性核酸内切酶）。常用的病毒培养基：各类适合病毒生长的细胞三、病毒的培养动物病毒的培养主要方法有：动物接种鸡胚接种组织培养其中组织培养技术已被广泛应用植物病毒的培养双层平板法主要有以下几个优点：①加了底层培养基后，可使原来底面不平的玻璃皿的缺陷得到了弥补；②所形成全部噬菌斑都接近处于同一平面上，因此不仅每一噬菌斑的大小接近、边缘清晰，而且不致发生上下噬菌斑的重叠现象；③因上层培养基中琼脂较稀，故形成的噬菌斑较大，更有利于计数。噬菌体的培养:双层琼脂法第六节病毒对物理、化学因素的抵抗力及在污水处理中的去除效果一、物理因素温度：高温和低温光（辐射）：干燥：二、化学因素环境中的各种化学因子，会对病毒产生影响。三、抗菌物质由于病毒的非细胞结构，一般情况下，作用于细胞结构的抗生素对病毒是无效的。四、病毒的存活和在污水处理中的去除效果环境中存在的各种因子会影响到病毒的生存，所以病毒在各种不同环境中的存活时间是不一样的。污水处理的不同程度，对病毒的去除效果也是不同的。一级处理：很低，最多30%二级处理：90-99%三级处理：进一步减少病毒与人类的生活、生产密切相关。你能举出多少在你周围与病毒有关的现象？补充材料病毒对人类有害的一面：使人和其他生物患病并危及其健康。例如：人类的天花、病毒性肝炎、脊髓灰质炎、流感等，动物的口蹄疫、狂犬病等，以及植物的烟草花叶病、马铃薯退化病等。有一些病毒能诱发良性肿瘤，如痘病毒科的兔纤维瘤病毒、人传染性软疣病毒和乳多泡病毒科的乳头瘤病毒；另有一些能诱发恶性肿瘤，如乳多泡病毒料的SV40和多瘤病毒，以及腺病毒科和疱疹病毒科的某些成员；在人类肿瘤中，已证明EB病毒与伯基特淋巴瘤和鼻咽癌有密切关系；最近，从一种T细胞白血病查到反录病毒。此外，Ⅱ型疱疹病毒可能与宫颈癌病因有关，乙型肝炎病毒可能与肝癌病因有关。但是，病毒大概不是唯一的病因，环境和遗传因素可能起协同作用。病毒对人类有利的一面：噬菌体可以作为防治某些疾病的特效药，例如烧伤病人在患处涂抹绿浓杆菌噬菌体稀释液在细胞工程中，某些病毒可以作为细胞融合的助融剂，例如仙台病毒在基因工程中，病毒可以作为目的基因的载体，使之被拼接在目标细胞的染色体上在专一的细菌培养基中添加的病毒可以除杂病毒可以作为精确制导药物的载体病毒可以作为特效杀虫剂（生物防治）病毒疫苗对人类有防病毒有好处--促进了人类的进化,人类的很多基因都是从病毒中得到的。第二章原核微生物本章主要内容细菌：形态结构、培养特征、物理化学性质；古菌：特点、分类；放线菌：形态、培养、应用；蓝细菌：特点、分类。其他原核生物第一节细菌一、细菌的个体形态和大小

原核生物，单细胞（即一个细胞就是一个个体）细菌的个体（也就是细胞）基本形态有三种：

球状、杆状和螺旋状。或四种：球状、杆状和螺旋状和丝状

1.球菌－－细胞个体形状为球形，其直径约为0.5－2.0µ。各类球菌又可以根据其排列方式的不同，进一步分为：单球菌例：脲微球菌双球菌例：肺炎双球菌(肺炎链球菌)

链球菌例：乳链球菌四联球菌例：四联微球菌八叠球菌例：甲烷八叠球菌葡萄球菌例：金黄色葡萄球菌

2.杆菌－－细胞个体形状为杆状，其大小为0.5－1×1—5µ

杆菌有长、短之分，如枯草杆菌、大肠杆菌等，也可按细胞排列、双杆菌、链杆菌。3.螺旋菌－－细胞个体形状呈螺旋卷曲状，螺旋的数目和螺距随菌的不同而不同。其大小约为：0.25－1.7×2—60µ螺纹不满一圈的称为弧菌，如逗号弧菌；螺纹在一圈以上的称为螺菌，如紫硫螺旋菌和红螺菌。

4.丝状菌在水体、潮湿土壤及活性污泥中普遍存在一种被称为丝状菌的细菌，如球衣菌、发硫菌等。（有人将其列为第四种细菌形态。）所谓丝状菌，其实是由柱状或椭圆状的细菌细胞一个一个连接而成的，外面有透明的硬质化的粘性物质包裹（称为鞘）。所以它实际上是一种细菌的群体形态，故从严格意义上来说，是不应把它列为细菌的个体形态的，但从实际应用的角度，这种分法也是具有价值的。

显微镜下的丝状菌硫细菌类

①发硫菌②亮发菌③透明颤菌在正常情况下，细菌的个体形态是相对稳定的，故它也是细菌分类时的重要依据。但是，环境条件的变化，如营养条件、温度、培养时间（菌龄）等，会引起细菌个体形态的改变或畸形。因此，在描述细菌的个体形态时，需要给出特定条件（培养基、培养温度、时间等）。二、细菌的细胞结构细菌的细胞结构可分为一般结构和特殊结构：一般结构（或基本结构）：如细胞壁、细胞质膜、细胞质、内含物及细胞核物质等。它们是所有细菌所共有的。特殊结构：如芽孢、荚膜、鞭毛等。它们是某些细菌所特有的。所以特殊结构是细菌分类鉴定的依据。（一）细菌的一般结构从细胞外开始，由外向内，依次有下列的细胞一般结构：1.细胞壁细胞最外面的坚韧而略有弹性的薄膜。细胞壁的作用：

保护细胞维持形态控制物质进出为鞭毛提供支点细胞壁之内，统称为原生质体。革兰氏染色：由于细胞壁组成的不同，可把细菌分成两大类：G+菌和G-菌。革兰氏染色试验是一种复染色法，即通过多次染色达到区分不同细胞结构的目的。其主要步骤如下：见图染色结果：G+菌是紫色，G-菌是红色。革兰氏染色的关键步骤是酒精脱色。革兰氏染色的结果与细胞壁的构造和化学组成有关。细胞壁的化学组成包括：肽聚糖、磷壁酸（质）、蛋白质、脂类。其中肽聚糖是真细菌细胞壁的特有成分。肽聚糖：又称黏肽、胞壁质或黏肽复合物，是细菌细胞壁中的特有成分，是一种杂多糖的衍生物。每个肽聚糖单体由3部分组成：双糖单位由N-乙酰葡糖胺（G）和N-乙酰胞壁酸（M）以β-1，4糖苷键交替连接，组成肽聚糖骨架。短肽尾一般由4个氨基酸组成的短肽连接在N-乙酰胞壁酸分子上。肽桥将“肽尾”相互交联形成高强度的网状结构，组成肽桥的氨基酸在不同细菌中可能不同（肽聚糖的多样性，目前已超过100种）。G-菌的肽聚糖单体结构与G+菌基本相同，差别在于：（1）四肽尾的第三个氨基酸不是L-Lys，而是被一种只存在于原核生物细胞壁上的特殊氨基酸——内消旋二氨基庚二酸（m-DAP）所代替；（2）没有特殊的肽桥，故前后两个单体间的连接是通过四肽尾的第四个氨基酸（D-Ala）的羧基与另一四肽尾的第三个氨基酸（m-DAP）的氨基直接相连，因而只形成较稀疏、机械强度较差的肽聚糖网套。G+菌和G-菌的差异主要在于细胞壁组成和结构上的不同见图和表磷壁酸为G+

所特有脂多糖为G-所特有两者的肽聚糖结构也是有差异的G+与G-细菌的细胞壁结构与成分的显著差别，不仅体现在染色反应上，是分类鉴定的重要指标，而且阳性菌和阴性菌在细胞结构、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。所以革兰氏染色是非常重要的。2.细胞质膜（质膜）在细胞壁和细胞质之间的一层半透性膜（有活性的膜），它可以选择性吸收物质。化学组成和结构：磷脂30~40％，蛋白质60－70％，约2％的多糖。其结构为双层结构，上下两层磷脂分子层，蛋白质镶嵌在磷脂层中（流动镶嵌模型）。细胞膜的作用：（1）控制内外物质的交换（吸收营养和排泄废物）；（2）膜上有许多重要的酶（蛋白质），是氧化和供能的场所；如：渗透酶、氧化磷酸化酶等；（3）细胞壁合成的场所；（4）鞭毛的附着点。内膜系统：细菌不含有线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体等真核细胞所特有的细胞器（它们均为膜结构）但许多细菌的细胞膜内凹延伸或折叠成为多种多样的内膜系统。如间体、载色体、羧酶体等。

与自养细菌的CO2固定有关

与光合作用有关（光合细菌）

与细胞分裂、氧化呼吸等有关3.细胞质及其内含物位于细胞膜以内，除核物质以外的无色透明的粘稠物质，又称原生质。化学组成：由蛋白质、核酸、脂类、无机盐、水等物质组成。作用：含有各种酶系统，是进行新陈代谢的活动场所。内含物：细胞质内存在各种颗粒和结构，它们担负着重要的生理功能。如核糖体和内含颗粒。核糖体：内含颗粒：4.核物质（拟核、核区）双链DNA分子存在于核区，高度折叠缠绕而成。功能：决定和传递遗传性状，是遗传物质。质粒：是一些细菌的细胞质内所存在的小型环状DNA分子，它有着一些特殊的功能。（二）细菌的特殊结构常见的细菌特殊结构有：荚膜、芽孢、鞭毛等1.

荚膜成分：主要是多糖和多肽。荚膜的功能：（1）保护功能（抗干燥、抗吞食）；（2）贮藏物质（可作为细菌的碳源）；（3）吸附。细菌荚膜和负染色法（荚膜的观察）容易混淆的几个概念，希望注意区分：

黏液层：菌胶团：鞘（衣鞘）：

糖被2.芽孢内生孢子。能产生芽孢的细菌种类包括两个属的杆菌（芽孢杆菌属和梭菌属）、一个属的球菌（芽孢八叠球菌）和一个属的弧菌（芽孢弧菌属）以及其他个别属。

芽孢的特点芽孢能抵抗恶劣的环境条件。芽孢的抗热机制：尚无公认的解释，较新的是渗透调节皮层膨胀学说。该学说认为，芽孢的耐热性在于芽孢衣对多价阳离子和水分的透性很差以及皮层的离子强度很高，从而使皮层产生极高的渗透压去夺取芽孢核心的水分，其结果造成皮层的充分膨胀，而核心部分的生命物质却形成高度失水状态，因而产生抗热性。其他的解释，如认为在芽孢形成过程中合成的大量的营养细胞没有的DPA-Ca，该物质会使芽孢中的生命大分子物质形成稳定而耐热性强的凝胶。总之，芽孢耐热机制还有待于深入研究。芽孢的功能：（1）菌种鉴别的依据（芽孢的位置、形状、大小等）；这一点在实际工作中十分有用。（2）抵抗不良环境的休眠体。（菌种保藏、灭菌效果的指示）以芽孢作为灭菌效果是否彻底的标志。3.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叫鞭毛。鞭毛的直径为0.001～0.02μm，长度在2～50μm之间。绝大多数能运动的细菌具有鞭毛，鞭毛是细菌的运动胞器。鞭毛是由蛋白质组成的（鞭毛蛋白）。鞭毛的着生位置、数量、排列方式等都与细菌的鉴定有关（它是细菌种的特征）。

图TEM=透射电子显微镜细菌鞭毛的观察：①染色后光学显微镜观察（特殊的染色方法）；②电镜观察；③菌落特征上的观察和判断（有鞭毛的细菌菌落边缘不整齐呈锯齿状）；④利用半固体培养基穿刺培养后观察沿穿刺线生长情况（若有鞭毛，生长线会在穿刺线两侧形成树枝状或毛刷状生长。

细菌菌毛和性菌毛（非运动功能）：菌毛(曾有纤毛、繖毛、伞毛、线毛或须毛等译名)是长在细菌体表的一种纤细(直径7～9nm)、中空(直径2～2.5nm)、短直、数量较多(250~300根)的蛋白质附属物，在革兰氏阴性细菌中较为常见。菌毛结构较鞭毛简单，功能是使细菌较牢固地粘连在物体(呼吸道、消化道、泌尿生殖道的粘膜)表面上。有菌毛的尤以革兰氏阴性致病菌居多，例如Neisseriagomorrhoeae(淋病奈氏球菌)。性菌毛另一种特殊的菌毛称作性菌毛，它的性状介于鞭毛与普通菌毛之间，即比菌毛稍长，每一个细胞有l～4根，其功能是在不同性别的菌株间传递DNA片段，有的性菌毛还是RNA噬菌体的吸附受体。性菌毛一般多见于革兰氏阴性细菌中。三、细菌的培养特征培养基：人工配制的供给微生物营养物质的基质。固体培养基(加入约1.5%的琼脂);半固体培养基(加入0.3~0.5%的琼脂);液体培养基。在不同培养基上细菌会出现具有不同的培养特征。在固体培养基上，称为菌落菌落：单个微生物接种在固体培养基上，在合适的条件下培养一段时间，生长繁殖形成一堆由无数个个体组成的肉眼可见的群体。菌落特征主要有：大小、形状、光泽、颜色、质地软硬、透明度等。

菌苔是细菌在斜面培养基接种线上长成的一片密集的细菌群落

在斜面培养基上的菌苔特征在明胶培养基中的生长特征细菌在半固体培养基中的生长特征A.丝状B.念珠状C.乳头状D.绒毛状E.树状细菌在肉汤培养基中的生长特征A.絮状B.环状C.菌膜D.薄膜状四、细菌的繁殖细菌一般以简单的二分裂法进行无性繁殖（裂殖），个别细菌如结核杆菌偶有分枝繁殖的方式。在适宜条件下，多数细菌繁殖速度极快，分裂一次需时仅20～30分钟。球菌可从不同平面分裂，分裂后形成不同方式排列。杆菌则沿横轴分裂。有少数种类的细菌进行芽殖和孢子生殖：芽殖少数细菌能由一个细胞形成许多分裂孢子或节孢子，与真菌的孢子不同，这些孢子有的很小，以致可通过细菌过滤器。

五、细菌的物理化学性质（一）细菌表面电荷和等电点细菌表面带负电荷：由细菌表面的蛋白质（两性电解质）的等电点和外界的pH值所决定。（二）细菌染色原理及染色方法1.染色原理通过染色，可增加菌体与背景的反差，在显微镜下可清楚地看见菌体的形态。

常用的染料是碱性染料（由于细菌表面经常带负电〕。特殊的染色方法：如、鞭毛染色、负染色法等。2.染色方法染色方法分两大类：简单染色和复合染色。

3.革兰氏染色法革兰氏染色的机制有以下两点：(1)革兰氏染色与等电点的关系

(2)革兰氏染色与细胞壁的关系细菌的一些其他特性：比表面积、密度和重量等。

五、细菌的物理化学性质与废水处理废水生物处理的主体是细菌（以菌胶团的形式）。水处理的效果受到细菌物质化学性质的影响。如：加氯消毒——带电性吸附能力——比表面积沉淀性能——带电性、密度、质量等六、细菌的分类鉴定分类与鉴定细菌的分类是在对细菌的大量分类标记进行鉴定和综合分析的基础上进行的。细菌种类繁多，其分类主要是以形态特征为主，生理生化特征为辅，结合生态学和细胞化学以及分子生物学等方面的特征，进行各级分类单位的划分。分类（classification）命名（nomenclature）鉴定（identification或determination）1、按表型特征分类法形态、染色以及特殊结构众多的理化特征（生长条件、营养要求、代谢、酶等）传统分类法数值分类法2、分子生物学分类法以细菌的核酸、蛋白质等在组成上的同源程度上进行分类。如：(G+C)mol%核酸同源性测定（分子杂交）16SrRNA碱基序列测定随着微电子、计算机、分子生物学、物理、化学等先进技术向微生物学的渗透和多学科的交叉，新的分类鉴定手段不断出现。建立在数值（编码）鉴定的基础上的微量多项试验鉴定系统（细菌的自动化鉴定）。检索表细菌鉴定首先要有一个分类系统做基础。根据这个分类系统，找出各分类单元间相互区分的一系列特征，构成一个鉴定系统，即细菌鉴定的检索表。换言之，检索表由一系列有关细菌特征的问题构成，这些问题引导人们通过一个分类系统来确定一个菌株的分类地位。检索表有双歧式和表格式两种形式。双歧式检索表表格式检索表(鉴定特征表)目前，较好的鉴定参考系统是《伯杰氏细菌鉴定手册》。该手册第九版(1994年)提供了最新的鉴定系统，手册中没有双歧式检索表，相近细菌的属、种间的性状区别多以表格方式给出，可按给出的性状安排试验进行鉴定。该手册中以专门的章节讲了细菌鉴定，可以作为我们鉴定工作的指导。第二节古菌一、古菌的研究现在已将古细菌与细菌、真核生物并列（三域）。二、古菌的特点1.古菌的形态2.古菌的细胞结构3.古菌的分子生物学结构4.古菌的代谢5.古菌的呼吸类型6.古菌的繁殖7.古菌的生活习性和分布三、古菌的分类按照古菌的生活习性和生理特点，古菌可分为三大类型：产甲烷菌、嗜热嗜酸菌、极端嗜盐菌。按照《伯杰氏手册》（第二版）的分类方法，将古菌分为二个门：泉古生菌门广古生菌门(一)产甲烷菌产甲烷菌与其他微生物（水解菌、产酸菌）协同作用，能使有机物甲烷化，产生具有经济价值的生物能物质－－甲烷。产甲烷菌是严格厌氧菌。培养方法：严格厌氧“沼气发酵”

(二)嗜热嗜酸菌包括古生硫酸还原菌和极端嗜热古菌。这一类菌的特点：好氧、严格厌氧或兼性，G－，杆状、丝状或球状，专性嗜热（最适温度在70～105℃之间），嗜酸性和嗜中性，自养或异养。大多数是硫代谢菌。(三)极端嗜盐菌这类菌对NaCL有特殊的适应性和需要性。栖息在高盐环境。通常极端嗜盐菌的要求盐浓度下限为1.5mol/L（约9％），大多数为2～4mol/L（约12～23％），甚至高达5.5mol/L（32％，达饱和状态）。有的种也能在低盐浓度下生长。四、古菌在生物界的特殊地位Woese的建议：将生物分为真细菌(Eubacteria)、古细菌(Archaebacteria)和真核生物(Eucaryote)。这种分类趋向于生物的自然分类体系。三域(domain):Bacteria，Archaea和Eukarya。古菌对于环境保护和环境工程的意义：极端微生物：研究这些微生物对极端环境的适应及其机制，有利于开发新的环境保护技术；产甲烷菌与沼气发酵（高浓度废水、固体废物等的处理）。第三节放线菌

放线菌因其在固体培养基上呈辐射状生长而得名。它是原核生物，属于原核生物界。（具有分支状菌丝体的细菌）一、放线菌的形态和大小单细胞，由纤细分枝的菌丝组成的菌丝体。原核，绝大多数为革兰氏阳性菌丝分成两类（或三类）：1）营养菌丝2）气生菌丝孢子丝基内菌丝和气生菌丝（孢子丝）二、放线菌的菌落形态放线菌的菌落是由一个分生孢子或一段营养菌丝生长繁殖而来的，许多菌丝相互缠绕，导致其菌落质地紧密，坚硬，表面呈绒状或密实、干燥、多皱。由于营养菌丝潜入培养基内，其菌落不易被挑起。

诺卡氏菌三、放线菌的生活史和繁殖放线菌的繁殖是通过无性繁殖的方式进行的，通过分生孢子和胞囊孢子繁殖。

生活史：孢子丝分生孢子萌发气生菌丝营养菌丝萌发孢子囊胞囊孢子

放线菌的分生孢子和胞囊孢子1-分生孢子（凝聚方式）；2-分生孢子（横隔方式）；3-胞囊和胞囊孢子四、放线菌的代表属及常见属链霉菌属(Streptomyces)小单孢菌属(Micromonoapora)

无气生菌丝，基内菌丝顶端着生一孢子诺卡氏菌属(Nocardia)放线菌属(Actinomyces)

只有基内菌丝，不形成孢子，厌氧链孢囊菌属(Streptoaporangium)

形成孢子囊，孢囊孢子五、放线菌在生产实际中的应用放线菌的分布：以在土壤中较多。医学上的应用：产生各种抗生素。常用抗生素除了青霉素和头孢霉素类外，绝大多数（约80%）都是放线菌的产物。放线菌产生的抗生素：链霉素，庆大霉素、卡那霉素、放线菌酮、金霉素、新诺霉素、红霉素、四环素、氯霉素、制霉菌素等。

放线菌还能产生其它的代谢产物，如：氨基酸、核苷酸、酶和酶抑制剂、维生素等。非豆科植物能和弗兰克放线菌共生起到固氮作用。有些致病性放线菌会使人、动物、植物的放线菌病，如一些口腔疾病（牙周炎、龋齿），肺部和全身感染，局限性皮肤与皮下感染，足部肿胀等等。在环境治理上：在有机固体废弃物堆肥发酵及水生物处理中有应用。如将诺卡氏菌应用于含CN-废水的治理。

第四节蓝细菌

蓝（绿）细菌在植物学和藻类学中属于蓝藻门，但它是原核细胞，结构简单，因此把它列入原核生物界中，又称为蓝藻。一、蓝细菌的特点蓝细菌的特点：原核细胞（不同于其他藻类）具有光合色素（叶绿素a等），能进行放氧性的光合作用（不同于其他细菌）蓝细菌的个体为单细胞，也有的组成群体，但不是多细胞。蓝细菌的分布十分广泛，并且能适应较为恶劣的环境条件。二、蓝细菌的分类在藻类学中将蓝细菌分为2个纲，主要是依据形态和细胞结构。色球藻纲藻殖段纲按照《伯杰氏系统鉴定手册》的分法，蓝细菌门分为1个纲5个亚组4个亚群1科56个属（见教材）。

第五节其他原核微生物一、立克次氏体立克次氏体属的细胞结构与细菌相似，细胞壁含胞壁酸和二氨基庚二酸，菌体含RNA和DNA，上述特点更接近细菌。形状为短杆状，大小为（0.3～0.6）μm×（0.8～2.0）μm，也有球状和丝状，不能通过细菌过滤器，不产芽孢，不具鞭毛，不运动，革兰氏染色阴性反应。繁殖为二分裂，用敏感动物、鸡胚、卵黄囊及动物组织培养，立克次氏体营寄生生活，多寄生在节枝动物体内，由此作媒介将传染病传给人和动物。五日热立克次氏体(R.quintana)可在人工培养基上生长。立克次氏体

立克次氏体引起疾病：斑疹、伤寒、恙虫热及Q热等。立克次氏体也存在于医院污水活性污泥中。

二、支原体

支原体隶属于厚璧菌门（BXⅢ门）的支原体属(Mycoplasma),它是自由生活的最小的原核微生物，没有细胞壁，只具有细胞质膜，细胞无固定形态，为多形性体态。有球状、梨状、分支状及丝状等。直径为0.1～0.3μm，可通过细菌过滤器，丝状体较长由几μm至150μm。支原体

A.电子显微镜下的支原体B.支原体的菌落AB

繁殖为二分裂，也有出芽生殖。含RNA和DNA，支原体在琼脂培养基上长成极小的菌落(图)，在10～600μm之间变动，菌落像油煎蛋模样，中央厚，周围薄而透明，嵌入培养基的深部。通常用加了牛心浸出汁、动物血清、胆固醇的培养基培养，也有用鸡胚绒毛尿囊膜培养，在液体培养基中生长，培养基不浑浊。为好氧或厌氧性。已分离到的多为腐生性的，也有致病的。支原体对新霉素和卡那霉素敏感。为革兰氏染色阴性反应。分布：在土壤、污水、垃圾、昆虫、脊椎动物及人体中。三、衣原体

衣原体隶属于衣原体门（BXⅥ门）衣原体目衣原体科的衣原体属（Chlamydia）(图)。呈球形，直径0.2～1.5μm。为革兰氏染色阴性反应，细胞化学组分和结构与革兰氏染色阴性细菌相似，其细胞壁为含胞壁酸的外膜，含RNA和DNA。

衣原体

A.在宿主细胞外B.侵入宿主细胞内

繁殖为二分裂，多寄生于哺乳动物(如鼠、猪、牛、羊)及鸟类，能引起人得沙眼、鹦鹉热、淋巴肉芽肿及粒性结膜炎等。衣原体对磺胺和抗生素敏感。

四、螺旋体

螺旋体隶属于螺旋体门(BXⅦ门)螺旋体纲螺旋体目，有3科13属。

细胞大小与结构：菌体宽度0.1～0.5μm，有的达30μm，长度有3～20μm，有的长达500μm。不具鞭毛，在细胞两端各生着一根有弹性的轴丝，靠两根轴丝的收缩而运动。

繁殖方式：纵裂。生境：腐生或寄生。腐生者：在河流、池塘、湖泊、海洋或淤泥中生存。寄生者：引起人和动物疾病密螺旋体属、疏螺旋体属及钩端螺旋体属致病，分别引起梅毒、回归热及钩端螺旋体病（图）。

螺旋体属和脊螺旋体属不致病。钩端螺旋体第三章真核微生物本章内容包括真核原生生物界、真菌界、动物界等中所涉及的微生物：真核原生生物界的原生动物、藻类；真菌界的霉菌、酵母菌及伞菌；动物界中的微型后生动物，如轮虫、线虫等。由于这些微生物的数量和种类极其丰富，在课程中仅介绍与环境工程（水处理）有关的微生物种类。在前一章节，我们已经介绍过原核微生物（细菌）的细胞结构。

在介绍各类真核微生物之前，先让我们来看一看真核微生物的细胞构造，并且与原核微生物的细胞结构做一比较。真核细胞的细胞结构（一）细胞壁真核微生物中具有细胞壁构造的种类主要是真菌和藻类（植物）。1、真菌的细胞壁真菌细胞壁的主要成分是多糖，另有少量蛋白质和脂质。多糖构成了细胞壁中有形的微纤维和无定形的基质的成分。微纤维均为单糖的β（1→4）聚合物，如纤维素和几丁质；而基质包括甘露聚糖、葡聚糖和少量蛋白质。低等真菌的细胞壁成分以纤维素为主，酵母菌以葡聚糖为主，而陆生高等真菌则以几丁质为主。即使同一真菌，在其不同生长阶段，细胞壁的成分也会发生变化。细胞壁的主要功能是固定细胞外形和保护细胞等。2、藻类的细胞壁藻类细胞壁的厚度一般在10~20nm。其结构骨架主要由纤维素组成，以微纤维的方式层状排列，含量占干重的50%~80%，其余部分为间质多糖所占。间质多糖主要是杂多糖，其成分随种类而异，主要存在于大型藻类（不属于微生物）中，如褐藻酸、岩藻素或琼脂等。（二）鞭毛和纤毛一些种类的真核微生物细胞表面上长有或长或短的毛发状、具有运动功能的细胞器。形态较长（150~200μ）、数量较少----鞭毛形态较短（5~10μ）、数量较多----纤毛它们在运动功能上与原核生物的鞭毛相同，但在构造、运动机制等方面差别极大。原核微生物和真核微生物鞭毛和纤毛的主要区别特征原核微生物（细菌）的鞭毛真核微生物的鞭毛真核微生物的纤毛长度约20μm150μm5～10μm直径12～18nm150~300nm0.3～0.5μm轴结构无9＋2结构，由鞭毛蛋白的亚基以螺旋列围绕着柱形轴排列、无膜9＋2图形，有膜9＋2图形，有膜化学组成单一蛋白质组成、称鞭毛蛋白或鞭毛素70％蛋白质，20％脂类，10％的糖与少量核酸70％蛋白质，20％脂类，10％的糖与少量核酸氨基酸不存在半胱氨酸普通氨基酸普通氨基酸根据电子显微镜观察表明，原核生物的鞭毛都有共同的构造，它由基部结构、弯状结构和鞭毛丝3部分组成。在G-细菌中，有内外两对环：外层的一对环为L环和P环，L环连接在脂多糖层（外膜）上；P环连接在肽聚糖层。内层的一对环为S环和M环，共同被嵌埋在细胞质膜上。G+菌不存在外层的一对环，所以对鞭毛运动来说，S环和M环才是必需的一对。它们被Mot蛋白包围，由它驱动S、M环的快速旋转。在真核生物中，各种细胞的鞭毛或纤毛的轴，典型的结构都呈“9+2”图形（图）。鞭毛运动机制：原核微生物主要靠鞭毛基部的转动子导致S和M环相对旋转而工作。真核微生物的鞭毛和纤毛都存在“9＋2”结构，其运动可能是由于二联体微管间的滑行引起的，当改变了各组微管间的相对位置时，就会使鞭毛和纤毛摆动（滑动论）。具有鞭毛的真核微生物有鞭毛纲的原生动物以及藻类和低等水生真菌的游动孢子或配子等；具有纤毛的真核微生物主要是属于纤毛纲的各种原生动物，例如常见的Paramecium（草履虫属）等。（三）细胞质膜简称细胞膜，是细胞与外界环境间的一道机械和渗透屏障，具有选择性运送内外物质、调控细胞间相互关系以及表面吸附、合成和分泌等功能；是镶嵌有蛋白质、有流动性的磷脂双分子层。真核细胞与原核细胞的质膜的构造和功能十分相似。（四）细胞核细胞核是细胞遗传物质（DNA）储存、复制和转录的主要部位，它以染色质为载体储存了细胞内绝大部分的遗传信息。真核细胞均有外形固定的（球状或椭圆状）、有核膜包裹的细胞核。每个细胞一般只含有一个细胞核，有的有两个或多个，如Phycomyces（须霉属）和Penicillium（青霉属）的真菌等。在真菌的菌丝顶端细胞中，常常找不到细胞核。细胞核形状不一，通常呈球形，位于细胞中央，核内部物质须经染色才观察得到，是控制细胞生理和遗传延续的中心。其外围有双层核膜包围，核膜上有许多小孔，称为核孔，是核内物质进出之孔道。真核细胞与原核细胞两者之区别主要在于前者细胞核具有核膜，后者则无。真核细胞的细胞核由核膜、染色质、核仁、核基质（核液）等组成。染色体：主要是由DNA和蛋白质组成，末进行细胞分裂时则呈颗粒线状称为染色质，细胞分裂时此二种组成物质被浓缩、变粗成棒状才称为染色体(chromosome)。不同真核生物的染色体数目变化很大，如在真菌中，Aspergillusnidulans（构巢曲霉）为8，Neurosporacrassa（粗糙脉胞菌，俗称“红色面包霉”）为7，Saccharomycescerevisiae（酿酒酵母）为17，等等。核仁是存在于细胞核中的一个颗粒状构造，表面无膜，富含蛋白质和RNA，具有合成核糖体RNA和装配核糖体的功能。（五）细胞质和细胞器位于细胞质膜和细胞核间的透明、黏稠、不断流动的并充满各种细胞器的溶胶，称为细胞质。细胞基质或细胞溶胶----除细胞器外的胶状溶液，内含赋予细胞以一定的机械强度的细胞骨架和丰富的酶等蛋白质、各种内含物以及中间代谢物等，是各种细胞器存在的必要环境和细胞代谢活动的重要基地。细胞骨架----由微管、肌动蛋白（微丝）和中间丝三种蛋白质纤维构成的细胞支架，呈立体网状结构，具有支持、运输和运动等功能，以维持细胞的正常形态构造和保证内部活动的有序进行。肌动蛋白有“分子发动机”之称，它与细胞的运动或分裂有关，存在于细胞质和细胞核中。真核细胞内的各类细胞器很多，如：内质网、核糖体、高尔基体、溶酶体、微体、线粒体、叶绿体、液泡等等。各类细胞器的形状、功能各有不同，下面表格所列是一些主要的细胞器的特点及其功能。原核微生物与真核微生物的比较*几丁质，是由N-乙酰葡萄糖胺以β-1.4糖苷键连接的多聚体。*真核微生物中的酵母菌、原生动物也有＜10μm的。特征原核微生物真核微生物细胞大小1~10μm10~100μm*结构组成细胞壁肽聚糖、脂多糖、磷壁酸几丁质*、多聚糖等细胞膜无甾醇有甾醇鞭毛无9＋2结构有9+2结构细胞核核膜无有核结构类核完整的核结构染色体数1条1条以上核仁无有繁殖二分裂或菌丝断裂有丝分裂核糖体（30＋50）70S（40+60）80S细胞器无线粒体、叶绿体有呼吸链定位于细胞膜,类型多样线粒体膜,两条第一节原生动物一、原生动物的一般特征(一)原生动物的特点原生动物是动物中最原始、最低等、结构最简单的单细胞动物。单细胞，形体微小10～300μ，形态多样，没有器官分化，由分化的细胞器完成各种生理功能。原生动物在不利的环境条件下，会形成胞囊。在正常的环境条件下，原生动物都能保持自己的形态特征。若环境条件变坏（如干燥、温度或pH不宜、溶解氧不足、缺少食物等），原生动物会形成胞囊。胞囊是原生动物抵抗不良环境的一种休眠体。区别：胞囊和芽孢(二)原生动物的营养类型根据原生动物获取营养的方式：1.全动性营养

2.植物性营养

3.腐生性营养

(三)原生动物的繁殖其繁殖方式有无性方式和有性方式。无性方式：主要为二分裂法，或出芽生殖（吸管虫），或多分裂法（寄生的孢子虫。）有性方式：在环境条件差时出现。二、原生动物的分类及各纲简介存在于水体中的主要有三个纲：鞭毛纲、肉足纲和纤毛纲，再加上一个吸管纲。根据它们的特征性(细)胞器来划分。(一)鞭毛纲具一根或多根鞭毛，作为运动胞器。个体自由生活或群体。在自然水体中，鞭毛虫多在多污带或

－中污带生活。在污水生物处理系统中，活性污泥培养初期或在处理效果差时鞭毛虫大量出现，可作为污水处理的指示生物。(二)肉足纲具有伪足，作为摄食和运动的胞器。无色透明，大多数没有固定形态。

肉足虫喜欢在

－中污带或

－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。(三)纤毛纲以纤毛作为运动和摄食的细胞器。“沉渣取食”的进食方式常可见两个核，一为营养核（大核），一为生殖核（小核）。分为游泳型和固着型两种类型。游泳型：这类纤毛虫借助虫体周围长有的纤毛而自由游动。固着型：个体或群体，具有纤毛带，多数有柄，营固着生活，有基丝，能收缩。如钟虫、累枝虫等。纤毛纲中的游泳型纤毛虫多数在

－中污带或

－中污带，少数在寡污带中生活。在污水生物处理中，在活性污泥培养中期或在处理效果较差时出现。固着型的纤毛虫，尤其是钟虫，喜欢在寡污带中生活，在

－中污带也能生活，它是水体自净程度高、污水生活处理效果好的指示生物。（四）吸管纲具有吸管，作为捕食胞器，又称吸管虫。幼体有纤毛，成虫纤毛消失。吸管虫多在

－中污带出现，有的也能在

－中污带和多污带，在污水处理效果一般时出现。第二节微型后生动物

原生动物以外的其他多细胞动物统称为后生动物------动物界微型后生动物是一些形体微小、需借助显微镜才能看见的后生动物。包括有：轮虫、线虫、寡毛虫、浮游甲壳动物等。它们在天然水体、潮湿土壤、水体底泥和污水生物处理构筑物中均有存在。

在这里为大家介绍几种常见的微型后生动物：一、轮虫分类：属于担轮动物门轮虫纲。特点：形体微小，长度约为4~4000μ（多为500μ左右）。身体长形，有头部、躯干和尾部的区分。头部有一个由1～2圈纤毛组成的能转动的轮盘，为运动和摄食的器官。自由生活或固着生活。地域分布十分广泛，以底栖为多。意义：大多数轮虫以细菌、霉菌、藻类、原生动物及有机颗粒为食，同时它自己又可作为水生动物的食料。轮虫要求较高的溶解氧，故轮虫是水体寡污带和污水处理效果好的指示生物。

二、线虫属于线形动物门的线形纲。具有圆柱状身体且不分节，长形，形体微小，多在1mm以下。寄生或自由生活，污水处理中出现的多是自由生活的。线虫有好氧和兼性厌氧的，兼性厌氧的在大量缺氧时出现。线虫是污水净化程度差的指示生物。其他的微型后生动物包括：寡毛类、浮游甲壳动物、苔藓虫、羽苔虫等。

水蚤与环境监测：水蚤体内有血红素，其含量与水体中的溶解氧有关，当水体中的溶解氧高时，血红素的量少，反之，当水体中的溶解氧低时,血红素的量会增加。故在污染水体中水蚤的颜色比清洁水体中要红一些。第三节真核藻类

一、藻类的一般特征真核生物（除蓝藻外），单细胞或多细胞或群体，大小和结构差异很大，小的以μ计，只能在显微镜下才能看见；大的有红藻（如紫菜）和褐藻（如海带）等。真核藻类具有叶绿体，有叶绿素a、b、c、d，

－胡萝卜素、叶黄素等。光能自养，能进行光合作用。藻类生长要求有阳光，最适pH6~8（生长范围pH4~10），多为中温性的，极端的能在85℃温泉或长年不化的冰上生长。

二、藻类的分类及各门特征简介根据藻类的光合色素的种类、个体的形态、细胞结构、生殖方式和生活史等，将藻类分为十个门（有的人分为八个门或十一个门）。

1.蓝藻门即蓝细菌，见前。2.裸藻门因不具细胞壁而得名。

颜色呈绿色。3.绿藻门含有较多的叶绿素。形态多样，单细胞的个体、群体或丝状体。

4.轮藻门具大型顶细胞，有节和节间，节上有轮生的分支。

5.金藻门叶黄素和

－胡萝卜素占优势，呈金黄色和金棕色。

6.黄藻门细胞壁大多数由两个半片套合组成，含果胶质。

7.硅藻门单细胞，由上下两个壳组成。细胞壁内含有硅质(SiO2·xH2O)和果胶质。

现存的硅藻有约120个属，1万多种。硅藻是地球上光合作用的冠军：硅藻每年固定的CO2大约是陆地上所有高等植物所固定的碳的总量的三四倍，它们制造的氧气大约占了整个植物界的40%！硅藻在生物界中的地位举足轻重，设想有一天海洋中环境突变导致硅藻灭绝，那么整个生物界都将很快面临绝境。

8.甲藻门含有叶绿素a、c，

－胡萝卜素、硅甲黄素、甲藻黄素、新甲藻黄素及环甲藻黄素。

9.褐藻门较高级的藻类，呈橄榄色和深褐色。含有叶绿素a、c，

－胡萝卜素、叶黄素。后两者的含量高于前两者。含有褐藻淀粉、甘露糖、油类和还原糖。

褐藻门植物中除一些淡水种类外，都是海洋中的藻类，它们在海洋中的温带及冷水带大量发展。定生生活的，就是所谓底栖生物，藻体在构造上极其多样。

10.红藻门色素为红藻藻红素和红藻藻蓝素。

红藻主要是海生藻类，只有少数出现在淡水中。海产的红藻生活在所有海洋的近岸，是底栖的生物。

注：分为八个门的，是将上述10个门中的金藻门、黄藻门、硅藻门归入金藻门。分为十一个门的，是上述十个门，再加上一个隐藻门。

三、藻类与环境保护1.藻类的去除常用的方法是加入药剂，如CuSO4和氯。2.水体富营养化水体中藻类的过度繁殖3.氧化塘和氧化沟利用水体中的藻类处理污水，氧化塘中的藻类和菌类存在互生关系，藻类为菌类提供氧气，菌类为藻类提供CO2及氮等营养物质。第四节真菌

真菌属于低等植物，分类上单独列为真菌界。

一、真菌的一般特点不同类型的真菌在形态和大小上差异很大，少数为单细胞，多为分枝或不分枝的丝状体

真菌体内缺乏叶绿素，不进行光合作用

真菌一般都有细胞壁，其成分为具有几丁质的微纤维或纤维素（或其他葡聚糖）或两者兼有；真菌能产生孢子，以无性和（或）有性方式进行繁殖

真菌的特点主要有5点：1、不进行光合作用2、以产生大量孢子进行繁殖3、一般具有发达的菌丝体4、营养方式为异养吸收5、多为陆生二、真菌的分类真菌分为5个亚门：鞭毛菌亚门、接合菌亚门、子囊菌亚门、担子菌亚门和半知菌亚门。真菌分类的依据：有性阶段的特点。其中鞭毛菌亚门的有性阶段产生卵孢子，接合菌亚门产生接合孢子，子囊菌亚门产生子囊孢子，担子菌亚门产生担孢子，而半知菌亚门是一类无有性阶段或有性阶段未知的真菌。在真菌的生活史中，由于有了有性生殖过程而增加了复杂性。（减数分裂）有性繁殖过程中，有了单双倍体的交替：单倍体（配子体）双倍体（孢子体）有性繁殖，增加了生物的多样性。在霉菌中，还有所谓的准性生殖，它不经过减数分裂就能导致基因重组的发生。（其染色体减少是通过交换或单倍体化实现的）在生产实际中，经常把真菌按照其细胞形态分为酵母菌、霉菌和伞菌。

三、酵母菌

1．形态与结构单细胞真菌。有各种形态：卵圆形、圆形、圆柱形或假丝状。直径1~5μ，长约5~30μ或更长。2.细胞结构典型的真核细胞。细胞具有细胞壁，细胞质膜、细胞核及内含物。酵母菌的细胞壁成分不同于细菌，含葡聚糖、甘露聚糖、蛋白质及脂类。啤酒酵母还含有几丁质。显微镜下的酵母菌

3．繁殖有无性生殖和有性生殖。无性生殖又分为出芽生殖和裂殖。有性生殖一般在条件不是很好的情况下进行，产生有性孢子。

4．培养特征在固体培养基上的菌落，表面湿润而光滑，有粘性，与细菌菌落大小差不多，颜色为白色或红色。培养时间久后菌落表面转为干燥。pH在4.5~6.5，温度20~30℃，兼性厌氧，喜欢高糖环境。5．分类酵母菌分为39个属，372种。常见的有：酵母菌属、裂殖酵母属、假丝酵母属、红酵母属等。6．应用酵母菌有发酵型和氧化型两种。发酵型的发酵能力强（发酵糖类成为乙醇和二氧化碳，适用于发面做面包、馒头和酿酒。氧化型则是无发酵能力或发酵能力弱而氧化能力强，可以应用于环境治理，如在石油脱蜡、废水处理等都有应用的实例。四、霉菌（丝状真菌——发霉的真菌）1．形态与大小由分支和不分支的菌丝交织在一起形成菌丝体。菌丝分为营养菌丝和气生菌丝，气生菌丝上长出分生孢子梗和分生孢子。菌丝直径约3~10μ。区别霉菌和放线菌：真核与原核、菌丝的粗细（放线菌为0.2~0.8μ）。菌丝的变态：不同的真菌在长期进化中，对各自所处的环境条件产生了高度的适应性，其营养菌丝体和气生菌丝体的形态和功能发生了明显变化，形成各种特化的构造。2．细胞结构霉菌细胞由细胞壁、细胞质膜、细胞核、细胞质及内含物等组成。大多数霉菌的细胞壁含有几丁质，少数有纤维素。大多数为多细胞，少数为单细胞。区别单细胞和多细胞（显微镜下）：细胞核的数目、横隔。3．繁殖方式有性生殖和无性生殖（产生分生孢子），也可借助菌丝的片段繁殖。丝状真菌的无性孢子4．培养特征在固体培养基上，霉菌的菌落呈圆形、绒毛状、絮状或蜘蛛网状。菌落大，有无限生长的能力（蔓延至整个平板）。菌落疏松，易挑取。正反面颜色不同。偏酸型pH4.5~6.5，温度20~30℃，腐生（异养），好氧。霉菌的菌落各种曲霉的菌落特征菌落特征是鉴定各类微生物的重要形态学指标，在实验室和生产实际中有着重要意义。5．分类霉菌分属于藻菌纲、担子菌纲、子囊菌纲和半知菌纲。常见的有：单细胞的毛霉、根霉等，多细胞的青霉、曲霉、木霉、镰刀霉等。

显微镜下的青霉显微镜下的曲霉6．应用在生产实际中，霉菌的应用很多，如生产抗生素、酶制剂、维生素等。在环境治理中，有报道利用镰刀霉处理含氰化物的废水，利用青霉处理造纸厂含纤维素的废水等。五、伞菌属于伞菌目，有性繁殖生成担子和担孢子。可形成子实体。有食用菌、药用菌和毒菌。

银耳

第四章

微生物生理本章的主要内容（微）生物的酶微生物的营养微生物的能量代谢微生物的合成代谢第一节酶生物的生理活动----生物体内的化学反应----生化反应生化反应都是由酶控制的一、酶的概念催化剂

催化作用一般的化学催化剂作用往往要求一定的条件，如高温、高压等。如在合成氨工业中，使用以铁为主体的多成分催化剂（铁触媒），反应条件要求：500℃、2×107~5×107Pa(约200~500atm)，这就对反应的容器等提出较高的要求。(1atm=101325Pa)在生物体内不断地进行着大量而复杂的化学反应（生物化学反应），这些反应要求以极快的速度进行，而且要求十分精确，才能适应生物体生理活动的要求。另外，生物体内的条件是温和的。为了满足生物体内生物化学反应的要求，必须由特别的催化剂——酶来催化。定义：酶是生物体内合成的一种具有催化性能的蛋白质，它是生物催化剂。

需要指出的是，现代生物学已经发现非蛋白质性质的酶，即所谓的核酸酶。但这只是极少数的例外情况，一般我们仍然认为，酶的本质是蛋白质。关于酶的本质的探讨，与生命起源也是有关的。

思考题：先有核酸还是先有蛋白质？二、酶的催化特性

1．酶积极参与生物化学反应，加速反应速度，但不能改变反应平衡点，在反应前后无变化；（催化剂的一般特征）2．酶的催化作用具有专一性；一种酶只能作用于一种物质或一类物质，或者说只能催化一种或一类化学反应；结构专一性和立体异构专一性酶与底物结合的机理3．酶的催化作用条件温和；在常温、常压和近中性的水溶液中进行（生物体内环境）；4．酶对环境条件极为敏感；高温、强酸、强碱、重金属离子等会能使酶丧失活性；由于酶是蛋白质，容易失活；5．酶具有极高的催化效率；如过氧化氢酶的催化效率比铁离子Fe3+（一般催化剂）要高1010倍。酶能降低反应物所需的活化能，增加活化分子的数量，从而使反应速率增加。三、酶的组成酶的组成有两类：（1）单成分酶：只有蛋白质；（2）全酶：

由蛋白质和非蛋白成分组成。非蛋白成分(辅助因子)可以是：有机物、金属离子、有机物和金属离子。通常把辅助因子分为辅酶和辅基：与酶蛋白结合得牢的，称为辅基，与酶蛋白结合得不牢的，称为辅酶。常见的辅酶和辅基有：辅酶A（CoA或CoASH）、NAD（辅酶I）和NADP（辅酶II）、FMN（黄素单核苷酸）和FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸）、辅酶Q（CoQ）、磷酸腺苷及其他核苷酸类（包括AMP、ADP、ATP、GTP、UTP、CTP等）。专性厌氧菌特有的辅酶：辅酶M、F420（辅酶420）、F430（辅酶430）等。辅酶和辅基的作用同样是很重要的。如NAD和NADP（辅酶I和辅酶II）传递氢。四、酶蛋白的结构与所有的蛋白质一样，酶蛋白也是由氨基酸组成的。在生物体中的蛋白质，由20种氨基酸组成（极少例外）：Ala（丙氨酸）Arg（精氨酸）Asn（天门冬酰胺）Asp（天门冬氨酸）Cys（半胱氨酸）Gln（谷氨酰胺)Glu（谷氨酸）Gly（甘氨酸）His（组氨酸）Ile（异亮氨酸）Leu（亮氨酸）Lys（赖氨酸）Met（蛋氨酸）Phe（苯丙氨酸）Pro