水处理微生物课件第二章.ppt
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1、,第一章 原核微生物,第一节 细菌,细菌的特点 1 原核细胞微生物仅有原始的核物质,没有核仁与核膜分化。 2 无细胞器。 3 单细胞,透明或半透明,是给水与废水处理中最重要的一类微生物!,一 细菌的外形和大小,外形 大小,(一) 外形(光学显微镜观察),分三类,球状菌 杆状菌 螺旋状菌,1 球状菌,(1)单球菌 分裂后的细胞分散而单独存在的球菌. 如尿素微球菌(Micrococcus ureae),1 球状菌,(2)双球菌 分裂后两个球菌成对排列的为双球菌. 如肺炎双球菌 (Diplococcus pneumoniae),双球菌,1 球状菌,(3)链球菌 分裂是沿一个平面进行,分裂后细胞排列成
2、链状. 如乳链球菌 (Streptococcus lactis),链球菌,1 球状菌,(4)四联球菌 分裂是沿两个相垂直的平面进行,分裂,分裂后每四个细胞在一起呈田字形. 如四联微球菌 (Micrococcus tetragenus),四联球菌,1 球状菌,(5)八叠球菌 按三个互相垂直的平面进行分裂后,每八个球菌在一起成立方体形. 如藤黄八叠球菌 (Sarcina ureae),八叠球菌,1 球状菌,(6)葡萄球菌 分裂面不规则,多个球菌聚在一起,像一串串葡萄。 如金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus),葡萄球菌,2 杆状菌,在细菌中种类最多,形态差别最明显,短杆菌:大
3、肠杆菌 长杆菌:枯草杆菌,多数单个存在, 也有成链状。,平截:炭疽芽孢杆菌稍圆:大肠杆菌 较尖,破伤风杆菌,炭疽芽孢杆菌,大肠杆菌,3 螺旋状菌,螺菌:呈多弯曲 弧菌:呈弓形,总结,细菌有三种基本形状:球状、杆形和螺旋状菌。 一般,幼龄菌和生长条件适宜,菌体形态正常; 老龄菌或在有药物等不适宜条件下,细菌出现畸形。,(二 )细菌的大小,1 测量工具:测微尺在显微镜下测量,目镜测微尺 镜台测微尺,2 计量单位:微米(um),3 测量方法:,球菌:测直径。例 0.52.0um 杆菌:测宽度与长度。 螺旋菌:测宽度与空间长度。,宽长(um)。例 0.51.02.0(um),有关细菌大小的记载,常是平
4、均值或近似值。,同一种菌,刚分裂产生的子细胞较小, 长大后为原来的一倍; 培养数小时后的幼龄菌比老龄菌大; 经制片染色后的菌体大小比活菌小1/3; 负染色后的菌体比原来的菌体大。,为什么,?,3 细菌的染色,细菌是透明或半透明,染色后宜于观察。 常用的染色法有:,1 简单染色:常用来观察细菌的形态、大小和排列方式。 用一种染液染色菌体。一般菌体被染上染料的颜色。,2 革兰氏染色法(Gram stain):细菌的鉴别性染色。 是一种经验染色法。是丹麦医生革兰(Hans Christian Gram)于1884年采用。,为什么染色?,1,2,3,4,?,二 细菌的细胞结构(以真细菌为例),(一 )
5、 细菌的基本结构 (二)细菌的特殊结构 (三)细菌的繁殖,一 细菌细胞的基本结构 1 细胞壁(与革兰氏染色有关 2 细胞膜 3 原生质 4 核质 5 内含物,细菌的细胞结构,1 细胞壁,(1)位置,位于细菌细胞的最外层,(2)作用,保持细胞的形状,保障在不同渗透压条件下生长; 鞭毛的支点; 分子筛的作用,细菌的细胞结构,肽聚糖层,氨基糖,肽链氨基酸组成四肽链,N乙酰葡萄糖胺(N-acetyglucosamine,NAG),N乙酰胞壁酸(N-acetylmuramic,NAM),基本骨架:,电镜观察,网状多孔。,(3)结构,细菌的细胞结构,革兰氏阳性菌细胞壁:一层由肽聚糖和磷壁酸组成,细菌的细胞
6、结构,革兰氏阴性菌细胞壁:分内壁层和外壁层两层。,内壁层:紧贴胞膜,仅由12层肽聚糖分子构成,占细胞壁干重5 10%,无磷壁酸。,外壁层:位于肽聚糖层的外部。 脂多糖; 脂蛋白、 包括: 蛋白质层: 基质蛋白、 外壁蛋白; 磷脂.,细菌的细胞结构,2 细胞膜(Cytoplasmic membran),(1)细胞膜的位置 (2)细胞膜的作用 (3)细胞膜的结构和化学成分,细菌的细胞结构,(1)细胞膜的位置,选择性吸收养料、运输物质。 参与细胞壁生物合成 能量代谢的中心,(2)细胞膜的作用,位于细胞壁内侧,原生质表面。柔软有弹性,细菌的细胞结构,(3)细胞膜的化学成分和结构,化学成分,磷脂 (ph
7、ospholipid) 蛋白质(protein),结构:,磷脂两层 蛋白质一层,1972年Singer和Nicolson提出的细胞膜液态镶嵌模型。,细菌的细胞结构,3 细胞质,水(大部分) 其次为蛋白质、RNA、脂、糖、盐,(1)成分:,呈酸性可用碱性染料染色,(2)特点:,A.菌幼小,无色透明均一胶状物 衰老,不均一有液泡、颗粒物,B.无细胞器,(3)作用:合成蛋白质与酶。,细菌的细胞结构,4 核质,脱氧核糖核酸(DNA),A T C G,细菌的细胞结构,由脱氧核糖核酸(DNA)高度折叠缠绕成裸露的核质 又叫拟核体(nucleoid),细菌的细胞结构,核质,核质的特点: 无核膜、核仁 作用:
8、 负载遗传信息。 决定主要性状,细菌的细胞结构,5 内含物(inclusions),概念营养过剩时形成的细胞内储藏物。外源营养缺少 时,内含物被降解利用。,异染颗粒 聚B-羟基丁酸 肝糖和淀粉粒 硫滴,细菌的细胞结构,异染颗粒(磷酸、能源储存),(P)n + ATP,(P)n+1 + ADP,磷酸储存物,由ATP形成。,用蓝色碱性染料染色该颗粒呈红色,细胞质呈蓝色。,细菌的细胞结构,聚羟基丁酸盐(PHB)储备碳源和能源,+,细菌特有,碳源充足,氮源不足时形成。,细菌的细胞结构,肝糖、淀粉粒,细菌在碳源丰富、氮源不足的培养基上生长,形成该内含物,大肠杆菌含肝糖,梭状芽孢杆菌含淀粉粒。,作用: 作
9、碳源和能源用。,细菌的细胞结构,硫滴 元素硫的储藏物,作用: 硫细菌储存硫滴,作为能源。,贝氏硫细菌 发硫细菌,细菌的细胞结构,(二) 细菌的特殊结构,1 荚膜(capsule) 2 芽孢(spore or endospore) 3 鞭毛(flagella) 4 菌毛(纤毛)(pili),细菌的细胞结构,1 荚膜(capsule),(1)荚膜(capsule),概念: 细胞壁表面的粘性物,有一定外形,很厚,相对稳定附着在细胞壁外。是细胞构造的一部分。,成分:水90% 其次多糖等物质,细菌的细胞结构,荚膜,菌体,菌体,细菌的细胞结构,() 荚膜的功能,保护作用 储藏养料 表面附着 信息识别,细菌
10、的细胞结构,(2) 荚膜的分类,荚膜 微荚膜 黏液层,(2)菌胶团(zoogloea),概念: 许多细菌的荚膜融合为一团胶状物,内含多数细菌。,菌胶团 (包括菌体和荚膜),细菌的细胞结构,形状: 分枝状、垂丝状、球状、椭圆形、蘑菇形、片状。,细菌的细胞结构,(3)菌胶团(zoogloea)是活性污泥、 生物膜的重要组成部分,活性污泥:废水生物处理构筑物曝气池内形成的污泥。,活性污泥性能的好坏,主要根据菌胶团多少、大小及结构的紧密度、性能来确定。,细菌的细胞结构,区分新老菌胶团 新生的菌胶团:颜色较浅,无色透明,有旺 盛的生命力,氧化分解有机 物的能力强。,老化的菌胶团:吸附了许多杂质,颜色较深
11、 ,看不到细菌单体,像一团 烂泥似的,生命力较差。,细菌的细胞结构,2 芽孢(Spore or endospore),(1)定义: 某些细菌在生长发育的某一阶段在菌体内形成的圆形或椭圆形的休眠体。成为芽孢。,芽孢,细菌的细胞结构,(2)形成: 部分原生质浓缩失水形成。在形成过程中产生吡啶2,6二羧酸,该物质与抗热有关。,细菌的细胞结构,(3)芽孢的特点,a 细胞壁厚,难染色 b 水分少,40% c 对热、干燥、毒物紫外线有很强的抗性 d 不具繁殖力,芽孢核区,芽孢壁,皮层,芽孢衣,芽孢外壁,一个菌体,一个芽孢,细菌的细胞结构,芽孢质,3 鞭毛(Flagella),定义:有些细菌形成的一种由菌体
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