水处理生物学2原核微生物

1、第一部分是水处理的生物学基础，微生物、微生物、原核生物、古细菌、细菌、真细菌蓝细菌、放线菌、立克次氏体、衣原体、支原体、螺旋体、真菌细胞生物的分类真核生物、类病毒：仅包含核糖核酸或脱氧核糖核酸成分而不独立感染，以及真病毒：包含至少两种成分，核酸和蛋白质。类病毒：只含有独立的传染性核糖核酸成分，朊病毒：只含有单一的蛋白质成分，细胞结构微生物，非细胞结构微生物，三域理论：20世纪70年代末，美国伊利诺伊大学的沃尔斯(Cr . R . Woese)对大量微生物和其他生物进行了16s和18s核糖核酸的寡核苷酸测序，并比较了它们的同源性水平，提出了一种不同于以往世界水平分类的新方法。这三个结构域指细菌结

2、构域(以前称为“真细菌结构域”)、古细菌结构域(以前称为古细菌结构域)和真核生物结构域。第二章是原核生物，指的是一种原始单细胞生物，其细胞核被核膜包裹，只存在称为核区的裸DNA。原核生物具有以下特点：无核膜，无成核；遗传物质是不与组蛋白结合的环状双螺旋脱氧核糖核酸(DNA)丝(一些原核生物具有较小的质粒DNA，可以进入和离开其主基因组以外的细胞)；(3)无有丝分裂或减数分裂的简单二元分裂生殖；没有性行为，有些物种有时具有通过接合、转化或转导将基因组的一部分从一个细胞转移到另一个细胞的准性行为(见细菌接合)；没有肌球和肌动蛋白组成的微纤维系统，因此细胞质不能流动，也没有伪足和吞噬作用。鞭毛不是由

3、微管组成，而是由几个螺旋或平行的蛋白质丝组成；细胞质中只有核糖体，没有细胞器；除蓝藻外，细胞内的单位膜系统一般由细胞膜内折叠形成，其中有氧磷酸化的电子传递链(蓝藻在类囊体中进行光合作用，其他光合细菌在细胞膜内折叠的膜系统上进行光合作用；趋化细菌在细胞膜系统上代谢能量)；在蛋白质合成中起重要作用的核糖体分散在细胞质中，核糖体沉降系数为70S。大多数原核生物的细胞壁具有独特的组成和结构等。原核生物、2.1细菌和细菌是熟悉的名字。自从德国乡村医生罗伯特科赫第一次猎杀细菌以来，细菌这个名字经常与疾病联系在一起。因为许多人、动物和植物的传染病都是由细菌引起的，人们总是有一种厌恶和恐惧的感觉。事实上，只有

4、少数细菌对人类有害，而且大多数对人类有益。细菌)P7，或广义上的原核生物，是指一大类原始单细胞生物，其细胞核包裹在无核膜中，只有称为核区的裸DNA，包括真细菌和古细菌。广义的细菌还包括：放线菌、螺旋体、立克次体、衣原体、支原体(支原体)。狭义的细菌是一种原核生物，其形状细长，结构简单，通过二元分裂繁殖。它是一种原核单细胞微生物，形态小，结构简单，细胞壁，没有典型的细胞核(核膜/核仁)，只有核质(染色体)，不能进行有丝分裂，主要依靠二等分和繁殖。它是供水和废水处理中最重要的微生物。它是一种形状微小、结构简单的单细胞生物。没有形成的细胞核、细胞核和核膜，也没有细胞器。在合适的条件下，其形态和结构相

5、对稳定。一般来说，各种细菌的形态特征可以通过染色后用光学显微镜观察来鉴别，而内部的超微结构只能用电子显微镜才能看到。2.1.1细菌的个体形态和大小，1。细菌的基本形态(1)球形(2)棒形(3)螺旋形(4)丝状(只有少数)和其他形状的丝状细菌，(1)球菌属，根据它们之间的划分方向和联系可分为单球菌属、双球菌属、链球菌属、四球菌属和八球菌属，是进行分类的基础。右边，自上而下：电镜下双球菌、链球菌、四球菌、八球菌、葡萄球菌、球菌、葡萄球菌和球菌的形态；(2)芽孢杆菌属，细胞为棒状或圆柱形，一般其厚度(直径)相对稳定，而其长度往往因培养时间和培养条件的不同而变化很大。(3)螺旋藻、霍乱弧菌、螺旋藻、弧

6、菌：螺旋周期少于一周的细菌，螺旋菌：小而硬的螺旋细菌，螺旋菌：螺旋周期超过6周。丝状真菌分类的特点是丝状。丝状细菌在水处理，(5)形状-其他类型，细菌的大小是米，如：大肠杆菌是2米长，0.5米宽，1500个芝麻种子一样长，(2)细菌的大小，更大的细菌，硫珍珠纳米比亚1997年在纳米比亚沿海沉积物中发现。1998年，芬兰学者埃欧卡詹德发现了导致尿结石的纳米细菌，其直径只有50纳米，是大肠杆菌的1/10，大小与病毒相似。分裂很慢，每三天分裂一次，是目前已知的细胞壁最小的细菌。细菌大小的测量和表达方法如下图所示。微型是用显微镜，经过显微照相，它是根据放大倍数计算的。2.1.2细菌的细胞结构，细菌是单

7、细胞结构的微生物。所有细菌的结构：细胞壁，原生质体。原生质体包括：细胞质膜、细胞质及其内容物、细菌在核整理部分的特殊结构：孢子、鞭毛、荚膜、粘液层、细菌胶束、鞘和光合作用膜，以及细菌细胞的结构模型图。尽管细菌细胞中没有细胞核，但仍有核物质，这可以通过染色法看到，称为核整理。1。细胞壁，细胞的最外层坚韧而厚，主要由肽聚糖组成。细胞壁的生理功能：1)保持外观，提高机械强度；2)细胞生长、分裂和鞭毛运动所必需的；3)防止大分子有害物质进入细胞；4)赋予抗生素和噬菌体抗原性和敏感性；和1)细胞壁的化学组成和结构，这是丹麦医生克兰在1884年发明的一种染色方法，用于识别不同类型的细菌。根据这种染色方法，

8、细菌可分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌，革兰氏染色法，1。涂片固定，2。第一次染色-结晶紫染色溶液。媒染剂染色-碘-碘化钾溶液浸泡30S，4秒，4。脱色-95%乙醇溶液用于颜色洗脱，5。双重染色-红色范宏染色它被称为革兰氏阴性菌(红色和阴性G-)，该细菌显示紫色的第一染色效果，而革兰氏阳性菌(紫阳G)；革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌细胞壁结构的比较，肽聚糖、磷壁酸、多糖、孔、蛋白质、脂质、外膜、磷壁酸、肽聚糖和革兰氏染色的原理。原生质体，(1)原生质膜，质膜和化学成分：紧贴细胞壁内侧，含有60% 70%的蛋白质，30% 40%的脂质和约2%的多糖。质膜、质膜的蛋白质、具有运输功能的整合蛋白或外源蛋白

9、、具有酶功能的外周蛋白或胞外蛋白、脂质是磷脂，由磷酸、甘油、脂肪酸和胆碱组成，质膜的磷脂、细胞膜的结构：流体镶嵌模型，1)膜体的脂质双层、表面的亲水基团、内部的疏水基团，2)双层的流动性，3)蛋白质镶嵌或渗透或漂浮在表面上，4)不对称性，由Singer和Nicholson于1972年提出。1)选择性运输2)渗透压的维持3)合成细胞壁和糖被的重要基础4)细胞生产力场所5)鞭毛基质附着点和旋转能量供应，质膜的生理功能，以及不同种类细菌的膜的结构和功能有很大差异。这种差异是非常大和有特点的，所以膜化学可以用来识别细菌。细胞质：除核区外的半透明、凝胶状和颗粒状物质。含水量约为80%。也叫原生质。包涵体

10、：颗粒状结构，如储存、气泡等。(2)细胞质及其内含物。细胞质的主要成分是核糖体、贮藏体、各种酶和中间代谢物、质粒、各种营养物和大分子单体等。核糖体，(1)化学成分：它由核糖核酸和蛋白质组成。(2)染色特性：核糖体易被碱性染料染色，光镜下细胞质中富含核糖体的部分更嗜碱性。(3)电子显微镜结构：它是一种直径为20纳米的近球形致密颗粒。(4)功能：合成蛋白质。储存材料、不同化学成分积累的不溶性沉淀颗粒，并储存营养物质。聚-羟基丁酸酯(PHB)发现于1929年，已发现由60多种细菌合成和储存。它无毒、可塑、可降解，被认为是生产医用塑料和生物降解塑料的良好原料。PHB，h，c，h，H3，c，c，h，h，

11、h，o，o，o，n，n106，异染颗粒，在暗场显微镜下可见，其功能是储存磷和能量，并降低细胞的渗透压。OH、P、O、H、n、H、O、O、异染颗粒，n=2 106、多糖贮存，在真细菌中，糖原颗粒很小，需要用电子显微镜观察而不染色，用碘溶液染成棕色，在光学中可以观察到糖原颗粒淀粉颗粒。有些细菌积累淀粉颗粒，用碘溶液将其染成深蓝色。(4)蓝藻素是内源性氮源的储存物质，也具有储存能量的功能。它通常在蓝细菌中发现。它由含有精氨酸和天冬氨酸残基的分支多肽(1:1)组成，分子量范围为25000-125000。硫球，许多真细菌经常涉及还原硫化物的氧化，如H2S、硫代硫酸盐等。当还原硫在环境中含量丰富时，硫通常

12、以高折射硫颗粒的形式在细胞中积累。当环境中缺乏还原性硫时，它可以被细菌重新利用。 megnetosome，其功能是引导，即通过鞭毛游向对细菌最有利的泥水界面的微氧环境。应用前景包括磁性药物或抗体的生产，生物传感器的制造等。其他包涵体颗粒，(3)细胞结构，(7)一些自养细菌细胞中的羧基体、多边形或六边形包涵体，其大小约为10纳米并含有1，5- rubp羧化酶，在自养细菌的CO2固定中起关键作用。用免疫电镜观察了羧酶体等内部颗粒，(3)细胞结构，(8)光合细菌的光合部分相当于绿色植物的叶绿体，(9)其他内部颗粒，(9)气泡，它是许多光合和鞭毛水生细菌中充满气体的囊泡状内含物，大小为0.2-1.0

13、m，75nm，由几排小柱状液泡组成，被一层2nm厚的蛋白膜包围，每个细胞含有几个或几百个气泡。功能：调节细胞比重，使细菌漂浮在最佳水层中，获得光能O2、营养物质和其他粒子、质粒染色体(。质粒(10)是一种染色体外稳定的遗传因子，大小为1-1-200 kb，是一种双链闭环的DNA分子，以超螺旋状态存在于宿主的细胞质中。它是一个小的闭环核外双螺旋DNA分子，可以独立于细胞核复制。它携带了几个到几十个甚至上百个基因(P134)，以及其他包含的粒子，也称为核质体、原始细胞核、细菌染色体和无膜核仁的原始核结构。福尔根染色呈紫色，不确定形状，圆形，有少量蛋白结合，长0.25 3毫米。功能：遗传物质。(3)

14、类核，3)特殊结构，(1)糖萼，囊：由一些细菌在其表面分泌的粘性物质，完全包围并封闭细胞壁。一般来说，胶囊很厚，有些细菌胶囊很薄，在200米以下，这叫做微胶囊。胶囊是分类特征之一。有些细菌在一定的营养条件下生存，并向细胞分泌一层粘稠的多糖，这叫做糖被。(1)胶囊(P13)，胶囊作为分类和鉴别的依据，胶囊，其化学成分：含水量为90-98%，有的含有多糖或多肽，有的含有脂质或脂质蛋白复合物。胶囊很难染色，所以可以用阴性染色法染色。胶囊的功能：a .保护病原菌免受宿主吞噬细胞的吞噬，保护细胞免受干燥；它可以用作碳源和能源或氮源；在废水处理中，细菌胶囊具有吸附作用。(2)粘液层，一种粘性多糖，松散地附

15、着在细菌细胞壁的表面。在废水的生物处理中，有吸附作用。在曝气池中，由于曝气搅拌和水的冲击，细菌粘液容易被冲入水中，这增加了水中的有机物，并可被其他微生物利用。(3)细菌胶团(zoogloeaP14)，由于其遗传特性，一些细菌以一定的排列相互粘附，并被一个共同的胶囊包围，形成具有一定形状的菌落。活性污泥中经常发现细菌胶束。在微生物学领域，通常将由放线杆菌形成的细菌团块称为细菌胶束。在水处理工程领域，由所有絮凝细菌与胶囊或粘液絮凝和聚集形成的细菌胶团称为细菌胶团。(1)有机物的吸附和氧化分解；细菌胶束是细菌的存在形式，细菌占活性污泥中微生物总数的99%，达到107108个/ml，是生物处理的主要力量。一旦细菌胶束受到各种因素的影响和破坏，即使没有去除能力，活性污泥法对有机物的去除率也会明显降低。细菌胶束对有机物的吸附和分解为原生