水微生物学生教案文档格式.docx
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①、保持细胞具有一定的外形。
②、作为鞭毛的支点，实现鞭毛的运动。
③、保护原生质体免受渗透压引起破裂的作用。
④、细胞壁是多孔结构的分子筛，能阻挡某些大子进入和保留蛋白质在质间。
⑤、赋予细胞特定的抗原性以及对抗生素和噬菌体的敏感性。
2、细胞膜：
重量：
占细胞干重的10%；
组成：
蛋白质70%、脂类20-30%、糖类<
10%。
细胞膜具有重要的生理功能：
1、起渗透屏障作用，维持细胞内正常的渗透压。
2、控制细胞内外物质的运输及交换。
3、与细胞壁、荚膜的生命合成有关。
4、与细胞的运动有关。
细胞鞭毛的基粒位于细胞膜上。
5、与细胞分裂过程中DNA复制后的分离有关。
6、参与能量的产生。
3、细胞质：
4、细胞核：
5、内含物：
有两类：
（1）、新成代谢产物。
（2）、储备的营养物质：
异染颗粒、聚β-羟基丁酸盐、肝糖和淀粉粒、硫粒、气泡。
（二）、特殊构造：
1、荚膜：
细胞壁外围饶的一层粘液。
厚度一般为200nm。
①、粘性物质外围有明显的界面，质地均匀，相对稳定地附于细胞壁外，属于细胞结构的一部分，称荚膜。
②、粘性物质外围没有明显的界面，从细胞壁向外逐渐稀疏，而且可以扩散到周围环境的，称为粘液层。
2、芽孢：
某些细菌在其生活的一定阶段，在细胞内形成一个圆形、椭圆形或短圆柱形的内生孢子，称芽孢。
不管芽孢是怎样形成的，芽孢都具有共同的特点：
1、含水量极低：
40%左右。
2、有坚实、致密、较厚的壁。
3、不易透水。
4、折光性强。
5、不易着色。
必须采用特殊的芽孢染色法。
6、含有特殊的抗热物质。
3、鞭毛：
由细胞质内长出，起源于细胞膜，穿过细胞壁伸出细菌体外。
鞭毛是纤细、呈波浪形弯曲的丝状物，是细菌的运动器官。
三、细菌的繁殖
细菌的繁殖是生物中最低等的繁殖：
1、裂殖：
绝大部分是一分为二，极个别有一分为三。
2、芽殖：
在母细胞表面先形成一个小包，待长到一定程度与母细胞分离并独立生活的繁殖方式。
细菌两次细胞分裂之间的时间，称为世代时间。
四、细菌的培养特征
根据培养基的不同，细菌的培养特征有多种：
①、在固体培养基上的培养特征。
②、在明胶培养基中的培养特征。
③、在半固体培养基上的培养特征。
④、在液体培养基中的培养特征。
（一）、细菌在固体培养基上的培养特征。
从三方面看菌落特征：
A、菌落的表面特征。
光滑还是粗糙，干燥还是湿润等。
B、菌落的边缘特征。
圆形、边缘整齐、呈锯齿状、边缘伸出卷曲呈毛发状、边缘呈花瓣状等。
C、纵剖面的特征。
平坦、扁平、隆起、凸起、草帽状、脐状、乳头状等。
（二）、在明胶培养基中的培养特征
用穿刺接种法将某种细菌接种在明胶培养基中培养，能产生明胶水解酶水解明胶，不同的细菌将明胶水解成不同形态的溶菌区，依据不同形态的溶菌区或是否溶菌将细菌进行分类。
（三）、在半固体培养基上的培养特征
用穿刺接种法将某种细菌接种在半固体培养基上培养，细菌呈现各种生长状态。
判断细菌的呼吸类型：
A：
好氧菌：
在穿刺线的上部及表面生长。
B、兼性菌：
沿穿刺线自上而下生长。
C、厌氧菌：
只在穿刺线的下部生长。
判断细菌是否运动：
不运动细菌：
只沿穿刺线生长。
B、运动（即有鞭毛）细菌：
不但沿穿刺线生长，而且穿透培养基扩散生长。
（四）、在液体培养基中的培养特征
培养基很少浑浊或不浑浊。
第二节放线菌
一、放线菌的形态和结构：
形状：
细胞呈丝状分枝，由菌丝组成菌丝体。
大小：
菌丝长：
50-600μm，菌丝宽<
1μm。
结构：
在营养生长阶段，菌丝内无隔膜，为单细胞。
放线菌的菌丝按形态和功能分为：
1、基内菌丝（又称营养菌丝或一级菌丝）：
生长于培养基内，生理功能为：
吸收营养物，一般无隔膜。
2、气生菌丝（二级菌丝）：
由基内菌丝向空间伸长而成，比基内丝粗，直形或弯曲状分枝，有的产生色素。
3、孢子丝（繁殖菌丝）：
由成熟的气生菌丝分化而成。
各种孢子丝形态各异。
孢子丝通过横割分裂，产生单个、双个或成串的分生孢子。
二、放线菌的繁殖与生理特性：
1、繁殖：
以无性方式进行繁殖。
较高等的放线菌主要是由孢子丝通过横割分裂方式形成分生孢子进行繁殖。
如链霉菌。
放线菌是先在菌丝上形成孢子囊，在孢子囊内形成具有鞭毛能运动的孢囊孢子，孢子囊成熟后破裂，放出大量的孢囊孢子。
2、生理特性
放线菌的生理特性相当复杂。
绝大多数是异养菌，少数是自养菌。
大多数放线菌是好氧性的，适宜PH=7-8，适宜温度25-30℃。
放线菌多数是腐生性的，少数是寄生性的。
三、放线菌的培养特征：
在固体培养基上的菌落一般呈圆形，光平或有许多皱褶。
因其紧密、坚实，用针不易挑取。
长孢子后，菌落表面呈粉末状。
在液体培养基内静置培养放线菌，会在容器内壁液面处形成斑状或膜状培养物，或沉降于底部而不使培养基混浊。
四、放线菌的代表属：
1、链霉菌属：
2、诺卡氏菌属：
3、放线菌属：
第三节丝状细菌
一、铁细菌：
一般都是自氧菌。
1、种类：
经研究各种铁细菌有40多种，给排水工程中常见的有三种：
A、多孢泉发菌：
B、赭色纤发菌：
C、嘉氏铁细菌：
2、生长条件：
A、水中含氧少。
B、水中需有铁质存在，主要是溶于水的Fe2+。
C、水中必需有CO2。
3、在给排水中的危害性：
A、生成铁锈，堵塞水管：
B、腐蚀管道：
三、硫磺细菌：
自养菌，是水处理中一个重要的指示生物。
两大类。
A、硫积于体内：
贝氏菌（或白硫磺菌），发硫菌（或丝硫菌）。
B、硫积于体外：
硫磺细菌。
A、氧少。
B、H2S多：
C、需要CO2：
3、危害性：
2H2S+O2——→2H2O+2S+343KJ————
2S+3O2+2H2O——→2H2SO4+494KJ———
CO2+H2O——→[CH2O]+O2
四、球衣细菌：
球衣菌在污水处理中既有优点也有缺点。
优点：
分解有机物能力强。
缺点：
由于球衣菌大多具有假分枝的特性，易形成膨胀污泥。
球衣细菌适宜生长的条件：
1、PH值：
6-8
2、温度：
30℃左右
3、在微氧环境中生长得最好。
第四节光合细菌
一、光合细菌的种类与特点：
根据对营养的利用可分为光能自养菌、光能异养菌和光能兼性菌。
二、光合细菌的生理特性
1、形态：
多样
2、大小：
不同种类个体相差很大。
3、适宜温度：
最佳：
25－28℃，10－45℃均可生长繁殖。
4、pH值：
最佳范围7－8.5
5、代谢类型：
复杂、多样。
6、呼吸类型：
好氧、厌氧、兼性厌氧。
三、光合细菌的应用
1、收获菌体
2、水处理
第五节蓝细菌
形态：
多样。
蓝藻的光合色素有多种：
叶绿素α、藻胆素（藻蓝素、藻红素）、类胡萝卜素，产生不同的色素，使藻类成不同的颜色。
许多蓝藻的细胞质中有气泡，使细胞浮在上层水面，并保证细胞的浮力，调节细胞距离水面的深浅，以利吸收适当的光线进行光合作用。
繁殖：
主要以分裂方式进行，少数蓝藻可形成孢子。
第六节支原体、立克次氏体和衣原体
一、支原体
形状：
与G-细菌相似，G-。
形式多样。
二、立克次氏体
球状、杆状。
介于细菌和病毒之间。
与细菌相似。
不生芽孢，不运动，G-，
以二均分裂繁殖。
三、衣原体
椭圆状。
Φ0.2-1.5μm。
第三章古菌
一、古菌的特点
1、形态
古菌的细胞很薄，扁平。
有精确的方角和垂直的边构成直角几何形态的细胞。
2、细胞结构
在细胞膜结构上，大多数古菌的的细胞壁不含二氨基庚二酸和胞壁酸，组分大多数是脂蛋白。
3、代谢
古菌在代谢过程中有许多特殊的辅酶，所以它们的代谢呈多样性。
4、呼吸类型
它们多数为严格厌氧、兼性厌氧，还有专性好氧。
没有严格的好氧型和严格的光合型。
5、繁殖速度
繁殖速度较慢，进化速度也比细菌慢。
6、生活习惯
大多数古菌生活在极端环境，如盐分高的湖泊水中，极热、极酸和绝对厌氧的环境。
它们有特殊的代谢途径，又到古菌还有热稳定性酶和其他特殊酶。
二、常见古菌
1、产甲烷菌
产甲烷菌有多种形态，有球形、杆形、螺旋形、八叠球形。
厌氧生物处理中常见的产甲烷菌有八个属。
2、硫酸盐还原古菌
特点：
严格厌氧，嗜酸性和嗜中性，G－，自养或异氧生长，形状有不规则球形、三角形，单个或成对。
适宜生长温度：
60-95℃。
3、极端嗜盐菌
特性：
好氧、兼性厌氧，化能异氧菌。
对盐有特殊的适应性和需要性。
G－，极生鞭毛。
杆状、链状、球状、三角形、多角形。
30-55℃。
适宜生长pH：
5.5-8.5。
最适宜生长pH为7.2-7.4。
4、极端嗜热菌
特点是专性嗜热，好氧、兼性厌氧、严格厌氧，G－，形状有杆形、丝形、球形等。
70-105℃，pH为1－3。
大多数种是硫代谢菌。
5、嗜热嗜酸古菌
特点是细胞无细胞壁，仅由厚度为0－7nm的细胞膜包裹。
嗜热嗜酸。
细胞大小：
0.2－1.5μm。
第四章真核微生物
第一节真核微生物概述
此章主要介绍与废水处理有关的真核微生物。
第二节酵母菌
卵圆形、圆柱形、或球形。
1-5μm×
5-30μm，比细菌大得多。
具有真核生物的特征，有真核、核膜，还有其它具膜结构的细胞，如线粒体、内质网膜等。
有的酵母菌细胞与其子细胞连接成一串：
1、相连面积极狭小，细胞串成藕节状的呈假菌丝；
2、相连细胞间的横隔面积与细胞横隔面积一致的竹节状细胞串则称真菌丝。
二、酵母菌的繁殖方式：
1、无性繁殖：
a、芽殖：
c、产生无性孢子。
2、有性繁殖。
三、酵母菌的培养特征：
酵母菌在固体培养基上形成的菌落与细菌相似，但较大且厚，表面光滑、湿润、粘稠、呈乳白色或红色，用针易挑起。
有的培养时间长了，菌落表面皱缩。
在液体培养基中，有的酵母菌在培养基表面生长并形成菌膜；
有的在培养基中均匀生长；
有的长在培养基底部并形成沉淀。
四、酵母菌的代表属
1、酵母属：
2、假丝酵母属：
第三节霉菌
一、霉菌的形态和结构
霉菌菌体由分枝或不分枝的菌丝构成，许多菌丝交织在一起，称为菌丝体。
菌丝在光学显微镜下呈管状，直径约2-10μm，比一般杆菌、放线菌宽几倍到几十倍。
霉菌菌丝可分为两类：
1、无隔膜菌丝：
长管状单细胞，细胞质内含多个核。
2、有隔膜菌丝：
由隔膜分隔成多细胞，每个细胞内含有一个或几个细胞核。
霉菌菌丝细胞均由细胞壁、膜、质、核、线粒体、核糖体及内含物组成。
二、霉菌的繁殖方式：
1、无性孢子
a、孢囊孢子：
b、分生孢子：
c、厚垣孢子：
d、节孢子：
2、有性孢子：
（卵孢子、接合孢子、子囊孢子、担孢子）
三、霉菌的培养特征：
在固体培养基上，霉菌菌落表面呈现不同结构和色泽特征。
在液体培养基中，霉菌往往长在液面，培养基不浑浊。
四、霉菌的代表属：
1、毛霉属：
2、根霉属：
3、青霉属：
4、曲霉属：
第四节藻类
一、藻类的形态及生理特性：
1、有色素：
如叶绿素、藻兰素、叶黄素、胡萝卜素等。
pH=4-10，最适宜pH=6-8。
3、放出氧气，昼夜变化很大。
4、单细胞，也有群体：
5、产生异味：
鱼腥、草腥、猪圈、霉腥等味，也有个别产生香味。
二、几种常见的藻类
1、绿藻：
污水中常见的绿藻还有：
衣藻、空球藻（有鞭毛）、聚镰藻、纤维藻、四金藻（无鞭毛）。
2、硅藻：
有单细胞或多细胞的群体。
主要特点：
细胞中含有大量硅质，形成一个由两片合成的硅藻壳体（无论硅藻形状如何）。
3、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。
金藻的代表属：
鱼鳞藻属、合尾藻属。
钟罩藻属。
三、藻类在给排水工程中的作用：
1、危害性：
A、藻类常有色、有毒、有味。
B、影响水处理混凝、消毒效果。
C、增加结构物障碍。
D、会造成二次污染。
2、有利性：
A、养殖有价值的藻类
B、好氧细菌利用藻类产生的氧气，氧化分解水中BOD。
C、为生物除P、除N提供可能。
第五节原生与微型后生动物
一、原生动物
（一）、原生动物的形态与生理特征：
原生动物属于动物界，是最原始、最低等的单细胞动物，机体的运行靠以下细胞体内不同的“胞器”来完成。
1、行动胞器：
伪足、鞭毛、纤毛。
动物性：
吞食细菌、藻类、有机颗粒。
2、消化、营养胞器：
植物性：
有色素，能进行光合作用，以CO2作碳源。
腐生性：
吞食死的动、植物残渣。
3、排泄胞器：
伸缩泡，一伸一缩完成排泄作用。
4、感觉胞器：
即行动胞器。
（二）、原生动物的分类：
水处理第一纲：
肉足虫纲，利用伪足运动。
中常见第二纲：
鞭毛虫纲，借一根或一根以上的鞭毛运动。
原生动第三纲：
纤毛虫纲，利用纤毛运动。
物第四纲：
胞子虫纲，不运动，寄生性，产生孢子。
1、肉足虫：
常根据环境来改变形状，改变形状是形成的伪足是行动和摄食的胞器。
2、鞭毛虫：
根据营养类型不同可分为二类：
A、植物性鞭毛虫：
B、动物性鞭毛虫：
3、纤毛虫（相对鞭毛虫，其毛短而细）
纤毛虫可分为两类：
A、游泳型：
B、固着型：
（三）、原生动物在污水处理中的作用：
1、一定的净化水质作用
2、促进絮凝
3、作为指示生物
二、微型后生动物
在污水中常见的后生动物有：
（一）、轮虫
轮虫是后生动物中较简单的一种
轮虫是污水处理效果好的指示生物。
活性污泥中常见的轮虫：
转轮虫、红眼旋轮虫。
（二）、甲壳类动物：
多样，较复杂。
食料：
细菌、藻类。
（三）、其它小动物：
常见的有线虫、颤蚯蚓、真涡虫、尾盘虫、沙蚕，各种蚊蝇幼虫等。
第六节底栖动物
1、根据研究的需要可分
（1）、原生底栖动物。
（2）、次生底栖动物。
2、为了研究方便，可分
（1）、将不能通过500μm孔径筛网的动物称为大型底栖动物。
（2）、能通过500μm孔径筛网但不能通过42μm孔径筛网的动物为小型底栖动物。
（3）、能通过42μm孔径筛网的动物为微型底栖动物。
3、按其生活方式，可分为五种类型
（1）、固着型
（2）、底埋型
（3）、钻蚀型
（4）、底栖型
（5）、自由移动型
第五章病毒
第一节病毒的基本特征
一、病毒的特性：
1、个体级小。
2、专性寄生。
3、非细胞生物。
二、病毒的分类
根据专性寄主分类。
1、动物病毒：
2、植物病毒：
3、噬菌体：
三、病毒的形态和大小：
砖形、杆状、球状、蝌蚪形、多面体等。
形体极微小，直径100nm-300nm，通常为100nm左右。
四、病毒的化学组成与结构：
核酸：
是病毒繁殖、遗传变异与感染性的物质基础。
蛋白质：
构成病毒的外壳（衣壳），保护核酸，决定病毒感染的特异性。
第二节病毒的繁殖
一、病毒的繁殖：
繁殖过程可分为五个连续步骤：
1、吸附：
2、侵入：
3、脱壳：
4、复制与合成：
5、装配和释放：
二、噬菌体：
噬菌体大部分是蝌蚪状的，大小30-100nm。
1、烈性噬菌体和温和噬菌体：
2、原噬菌体与溶源性细菌：
温和噬菌体的核酸称为原噬菌体。
含有原噬菌体的细菌称为溶源性细菌。
溶源性细菌具有以下基本特性：
A、遗传性：
B、自发和诱发裂解：
C、免疫性：
D、复愈（非溶源性）：
E、可获得一些新的特性：
三、病毒的培养特征：
1、在液体培养基中的培养特征
2、在固体培养基上的培养特征
四、病毒的培养基：
病毒需要专性敏感活细胞才能寄生，所以，病毒培养基
必须具备以下条件：
1、活的敏感细胞组织。
2、能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。
不同种类的病毒其培养基是不同的。
第六章微生物的生理特性
第一节微生物的营养
一、微生物细胞的化学组成及生理功能：
1、化学组成
70%-90%水蛋白质
碳水化合物
细胞重量（湿重）90%-97%有机物脂肪
核酸（DNA、RNA）
10%-30%干物质维生素
（干重）
3%-10%无机盐
2、各化学组成的生理功能：
（1）、水：
水在细胞中的生理功能主要有：
A、溶剂作用：
所有物质先溶于水后才能参与各种生化反应。
B、参与各种生化反应。
C、运输物质的载体。
D、调节细胞温度。
（2）、碳源
凡是能提供细胞碳素营养的物质，称为碳源。
（3）、氮源
凡是能提供细胞氮素营养的物质，称为氮源。
（4）、无机盐
无机盐在机体中的生理作用有：
A、构成细胞组分；
B、参与酶的组成，构成酶的最大活性；
C、维持细胞结构的稳定性；
D、调节与维持细胞的渗透压平衡；
E、控制细胞的氧化还原电位；
F、作为自养微生物生长的能源物质。
磷在细菌的生长与繁殖过程中起着重要的作用。
硫硫是光氨酸、半光氨酸、甲硫氨酸的组成元素之一，因而它也是构成蛋白质的主要元素之一。
镁微生物的生长需要一定数量的镁。
铁铁是细菌细胞中各种酶、色素的组成元素，同时铁还是某些铁细菌生长的能源物质。
钾钾是细胞中重要的阳离子之一。
钙是许多酶的激活剂，也是细菌芽孢的一种重要组成元素。
微量元素（Co、Mo、Mn、Zn、Ni）：
其主要作用有：
A、参与酶蛋白的组成；
B、激活酶；
C、提高机体的代谢能力。
来源：
通常混杂在其他营养物质中。
（5）生长因子
所以生长因子的定义是：
某些细菌在生长过程中须由外界提供的营养物质。
二、微生物的营养类型：
1、无机营养（自养）微生物：
能在完全含无机物的环境中生长繁殖。
A、光源营养：
含有光合色素，能进行光合作用。
B、化能营养型：
利用氧化无机物时产生的化学能量，还原二氧化碳，合成有机碳物质，这一作用称为化学合成作用。
2、有机营养（异氧）微生物
需要有机物才能生长的微生物。
A、光能营养型：
利用光源还原二氧化碳，生成细胞物质，生长时一般需要生长因子。
B、化能营养：
利用分解碳水化合物、有机酸过程中产生的能量。
三、微生物的培养基
1、配制培养基的原则
A、根据不同微生物的营养需要配制不的培养基。
B、注意各种营养物质的浓度与配比。
C、调节适宜的PH值。
D、考虑加生长因子。
E、培养基应物美价廉，易于获得。
2、培养基的分类
根据物理状态分：
A、固体培养基：
B、液体培养基：
C、半固体培养基：
3、培养基的组成
A、天然培养基：
B、合成培养基：
C、半合成培养基：
4、培养基用途
A、基础培养基：
大多数微生物均可在其上生长。
B、选择培养基：
根据某种或某一类群微生物的特殊营养需要或对某种化学物的敏感不同而设计出来的一类培养基。
C、鉴别培养基：
某种细菌在这种培养基里生长后，可以产生某种代谢产物，这种代谢产物可以与培养基中的特定试剂或药品起反应，产生某种明显的特征性变化，而将此种细菌与其它细菌相区别。
D、加富培养基：
在普通培养基中加入血、血清、动物组织液、植物组织液或其它营养物质或生长因子。
四、营养物质进入微生物细胞的方式
1、被动扩散：
2、促进扩散：
3、主动运输：
4、基团转位：
第二节酶及其作用
一、酶的作用特性：
1、酶是生物细胞中自己制成的一种催化剂（生物催化剂）。
2、酶是高度专一的：
3、酶的作用是可逆的：
4、酶的作用条件是温和的：
5、酶对环境条件极为敏感：
6、酶的活力可调节性：
二、酶的命名和分类：
1、命名：
以作用性质或作用物命名。
（这是常用的命名法）
例：
水解酶：
促进水解作用。
按作用性质分氧化还原酶：
促进氧化还原作用。
合成酶：
促进合成作用。
蛋白酶：
水解蛋白质。
按作用物分
脂肪酶：
水解脂肪。
另外还有系统命名法，不常用。
2、分类：
（1）、根据催化反应类型，酶可分为6类：
①、水解酶：
②、氧化还原酶：
a、脱氢酶：
b、氧化酶：
③、转移酶：
④、同分异构酶：
⑤、裂解酶：
⑥、合成酶：
（2）、其它分类法
①、胞内酶：
②、包外酶：
③、固定酶（组成酶）：
④、适应酶（诱导酶）：
三、酶的活性及活性中心
1、酶的活性：
2、酶活性中心：
四、酶促反应的影响因素及动力学：
1、温度：
2、pH：
3、基质的浓度（BOD浓度）：
是酶促反应动力学的重要内容。
酶促反应分二部进行：
K1K3
E+SESE+P
K2K4
酶基质复合物新基质
设[E0]：
酶的总浓度。
[S]：
基质的总浓度。
[ES]：
酶与基质的复合浓度。
[E0]-[ES]：
游离酶的浓度。
则：
ES的合成速度V1=K1{[E0]–[ES]}[S]
ES的分解速度V2=K2[ES]+K3[ES]
当达到
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