环境工程微生物学Word下载.docx
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.柯赫
）微生物学基本操作技术方面的贡献
）细菌纯培养方法的建立
土豆切面→营养明胶→营养琼脂（平皿）
）设计了各种培养基，实现了在实验室内对各种微生物的培养
）流动蒸汽灭菌
）染色观察和显微摄影
（）对病原细菌的研究作出了突出的贡献
）具体证实了炭疽杆菌是炭疽病的病原菌
）发现了肺结核病的病原菌；
（年获诺贝尔奖）
）证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则——著名的柯赫原则
、在每一相同病例中都出现这种微生物；
、要从寄主分离出这样的微生物并在培养基中培养出来；
、用这种微生物的纯培养接种健康而敏感的寄主，同样的疾病会重复发生；
、从试验发病的寄主中能再度分离培养出这种微生物来。
（三）微生物学发展过程中的重大事件
制备抗毒素治疗白喉和破伤风；
提供烟草花叶病毒是由病毒引起的证据；
发现细菌转化；
发现青霉素；
等证实转化过程中是遗传信息的载体；
和提出双螺旋结构；
～、和发现并提纯了限制性内切酶；
～建立技术。
第三节微生物的特点
（）个体小:
测量单位：
微米或纳米
杆菌的平均长度：
微米；
个杆菌首尾相连一粒芝麻的长度；
亿个细菌加起来重量毫克；
面积体积比：
人，大肠杆菌万。
（）结构简单：
无细胞结构（病毒）；
单细胞；
简单多细胞．
）胃口大：
消耗自身重量倍食物的时间：
大肠杆菌：
小时人：
年（按斤年计算）
（）食谱广：
微生物获取营养的方式多种多样，其食谱之广是动植物完全无法相比的！
纤维素、木质素、几丁质、角蛋白、石油、甲醇、甲烷、天然气、塑料、酚类、氰化物、各种有机物均可被微生物作为粮食。
（）繁殖快：
大肠杆菌一个细胞重约–克，平均分钟繁殖一代。
小时后：
万亿个后代，重量达到：
吨。
个后代，重量达到×
吨。
相当于个地球的重量！
一头的食用公牛，小时生产蛋白质，而同样重量的酵母菌，以质量较次的糖液（如糖蜜）和氨水为原料，小时可以生产优质蛋白质。
（）变异易：
个体小、结构简、且多与外界环境直接接触繁殖快、数量多。
突变率：
–,短时间内产生大量的变异后代。
第四节环境工程微生物学涉及的技术系统和发展方向
●菌株筛选、驯化、鉴定、结构、生理生化、遗传变异、污染物降解、转化途径
●基因工程、发酵工程、细胞工程、酶工程
●微生物监测
●污染治理工程中的检测与自动控制
●微生物应用过程的设计与施工
●利用微生物作用实现清洁生产
发展方向：
分离鉴定出降解特定污染物的基因，并应用该基因合成高效降解污染物的工程菌的生物工程。
第二章微生物分类、形态结构及培养
.微生物的分类鉴定与命名方法
.原核微生物（细菌、放线菌）的大小、结构、形态、繁殖、培养、测试
.真核微生物（原生、后生动物、藻类）的大小、形状、营养、繁殖、鉴定
.显微镜下微生物观测样品的制备和测试方法
掌握污染治理中微生物的鉴定和生态习性，认识和开发新的微生物菌种。
第一节微生物的分类（）
一、微生物的分类单位与命名
微生物：
个体微小（<
微米）、结构简单。
电子、光学显微镜观测；
三类：
原核类（细菌、放线菌）、真核类（酵母菌、原生动物）、非细胞类（病毒）
.分类单位
最基本“种（）”，其上：
属（）、科（）、目（）、纲（）、门（）、界（）。
每一种微生物在分类系统中均有不同的归属。
举例：
酿酒酵母（））在分类系统中的归属
●门:
真菌门
●纲:
子囊菌纲
●亚纲：
原子囊菌亚纲
●目:
内孢霉目
●科:
内孢霉科
●亚科：
酵母亚科
●属:
酵母属
●种：
酿酒酵母
●微生物词典中的写法
（）界、门、纲、目、科、属名的字母要大写；
（）属、种名用斜体或下划线，其余不用斜体
●（酵母属）
.微生物的命名
●双名法（国际）
学名属名种的加词（首次定名人）现定名人定名年份
例:
枯草芽孢杆菌
（）
●三名法（变、亚种）
属名种的加词.或变种或亚种的加词
枯草芽孢杆菌黑色变种
.niger
二、微生物的分类鉴定方法
.形态特征
（）个体形态。
大小、形态、排列、革兰氏染色、运动性、结构等
（）培养特征。
固体、半固体、液体培养基中微生物的生长情况
.生理生化特征
（）能量（光、化学）
（）氧（）营养（、）
.生态习性（温度、酸碱度、寄、共生、嗜盐性等）
.血清学反应（用已知菌种、型或菌珠制成抗血清，是否发生特异性反应，确定未知菌种）
.噬菌反应（噬菌体生物试剂与菌反应，噬菌斑特征鉴别）
.细胞壁成分（革兰氏阳性菌的细胞壁成分：
肽聚糖多；
霉菌细胞壁含几丁质，）
（细胞化学成分）
含量（鸟嘌呤、胞嘧啶，含量相同或近似，亲缘接近）
杂合率（测碱基顺序，杂合率高，顺序越相似）
.核糖体核糖核酸（）相关度（分子杂交得出相关度，揭示同源性）
的碱基顺序（提取并分离细菌内的标记的，以核糖核酸酶消化，可获得各种寡核苷酸，测定这些寡核苷酸上的碱基顺序，可作为细菌分类学的一种标记。
.核糖体蛋白的组成（分离被测细菌的和核糖体蛋白亚单位，比较其中所含核糖体蛋白的种类及其含量，可将被鉴定的菌株分为若干类群，并绘制系统发生图）
.其它（脂类分析、核磁共振（）谱、细胞色素类型以及辅酶的种类（所含异戊间二烯侧链的长度）等）
第二节微生物的分类系统
三个分类系统：
（）前苏联克拉西尼科夫所著《细菌和放线菌鉴定》（）
（）法国的普雷沃所著《细菌分类学》（）
（）美国细菌专家协会所属伯杰氏鉴定手册董事会组织各国有关学者写成的《伯杰氏鉴定细菌学手册》
我国王大耜教授提出六界：
病毒界、原核生物界、真核原生生物界、真菌界、动物界和植物界。
原核微生物：
核发育不完全，仅有核物质集中的核区，不具备核膜，不进行有丝分裂。
真核微生物：
具有核膜、能进行有丝分裂。
细菌又称真细菌（），包括普通细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体和衣原体等
第三节原核微生物（细菌和放线菌）
一、细菌
.概述
属于单细胞原核微生物
细胞特征：
细小而透明、壁坚韧、直径微米、长度微米、以二分裂方式繁殖。
通常染料染色后用生物显微镜观测，不能染色的用相差显微镜观测。
污染治理很重要假单胞菌属可代谢多种化合物，某些细菌可代谢多种化合物
.细菌的物理化学性质
（）表面电荷和等电点：
细菌体以上由蛋白质组成，氨基酸，两性电解质，细菌在不同溶液中带电，酸正碱负。
细菌，培养、染色、血清试验大于，细菌总是带负电
（）细菌悬浮液的稳定性：
稳定的型或光滑型，均匀分布，不凝聚，污水处理好吗？
丝状菌、解决、加强电解质
不稳定型或粗糙型，易沉淀，水处理好
（）细菌悬液的浑浊度：
半透明，一部分透过菌体，一部分折射，呈浑浊现象。
目测、光电比色计、比浊计测定，确定细菌数目
（）多相胶体性：
细菌细胞质含多种蛋白质，它们的成分和功能各不相同，细胞质是多相胶体，某一相吸收一组物质进行生化反应
（）比表面积（吸附、吸收、排泄）
（）密度和重量：
密度在（）之间，单个细菌的质量约为×
。
细菌细胞的形态
一般形态及细胞结构
（一）个体形态和排列
（）球状：
细胞个体呈球形或椭圆形，不同种的球菌在细胞分裂时会形成不同的空间排列方式，常被作为分类依据。
（）杆状：
细胞呈杆状或圆柱形，一般其粗细（直径）比较稳定，
而长度则常因培养时间、培养条件不同而有较大变化。
杆状细菌的排列方式常因生长阶段和培养条件而发生变化，一般不作为分类依据。
（）螺旋状：
弧菌、螺旋菌、螺旋体菌
弧菌：
菌体只有一个弯曲，其程度不足一圈，形似“”字或逗号，鞭毛偏端生。
螺旋菌：
菌体回转如螺旋，螺旋数目和螺距大小因种而异。
鞭毛二端生。
细胞壁坚韧，菌体较硬。
螺旋体菌：
菌体柔软，用于运动的类似鞭毛的轴丝位于细胞外鞘内。
.细菌细胞的结构
一般构造：
一般细菌都有的构造
特殊构造：
部分细菌具有的或一般细菌在特殊环境下才有的构造
细胞壁：
●结构与化学成分的差异使大部分细菌属于革兰氏阳性菌（Ｇ＋）和革兰氏阴性菌（Ｇ－）两大类
●阳性菌的细胞壁厚，其厚度为２０～８０，结构较简单，含肽聚糖、磷壁酸（质）、少量蛋白质和脂肪。
●阴性菌的细胞壁较薄，厚度为１０，结构复杂，分外壁层和内壁层，最外层脂多糖，中间磷脂层，内层脂蛋白；
内壁层含肽聚糖，不含磷壁酸
细胞膜的化学组成：
（）磷脂
非极性尾则由长链脂肪酸通过酯键连接在甘油的和位上组成，其链长和饱和度因细菌种类和生长温度而异。
在极性头的甘油3C上，不同种微生物具有不同的基，如磷脂酸、磷脂酰甘油、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰胆碱、磷脂酰丝氨酸或磷脂酰肌醇等。
（）膜蛋白
●具运输功能的整合蛋白（）或内嵌蛋白（）
●具有酶促作用的周边蛋白（）或膜外蛋白（）
膜蛋白约占细菌细胞膜的～，比任何一种生物膜都高，而且种类也多。
细胞膜是一个重要的代谢活动中心。
原生质体（）：
●原生质体包括细胞质膜（原生质膜）、细胞质及其内含物、细胞核物质。
●细胞膜的生理功能：
①维持渗透压的梯度和溶质的转移。
半渗透膜，具有选择性；
②细胞质膜上有合成细胞壁和形成横膈膜组分的酶；
③膜内陷形成的中间体含有细胞色素，参与呼吸作用；
④细胞质膜上有各种酶在细胞质膜上进行物质代谢和能量代谢；
⑤细胞质膜上有鞭毛基粒，鞭毛由此长出，即为鞭毛提供支点。
菌胶团（）
●由于其遗传特性决定，细菌之间按一定的排列方式互相粘集在一起，被一个公共荚膜包围形成一定形状的细菌集团，叫菌胶团。
各种菌胶团在活性污泥中均有，典型的有动胶菌属（）。
它有两个种：
枝状动胶菌属（）和垂（悬）丝状动胶菌属（）。
.细菌的大小与测试方法
.单位与大小，-6m
球菌：
直径-2μm
杆菌：
直径μm长μm
直径μm长μm大小与菌龄和培养条件有关
.测试方法
（）染色后显微镜测微尺测量，光学或电子显微镜
（）投影或照相（放大倍数）
.细菌的繁殖
●裂殖是细菌最普遍、最主要的繁殖方式。
●球菌的分裂方式与其细胞之排列密切相关。
●杆菌和螺旋菌在分裂前先延长菌体，然后垂直于长轴分裂。
●同型分裂：
分裂后的两个子细胞大小基本相等；
若分裂后两个子细胞大小不等，则称为异型分裂，此种情况偶尔出现于陈旧培养基中。
●少数细菌进行出芽繁殖。
还有少数细菌进行有性结合，通过性菌毛传递遗传物质，但频率很低。
细菌的染色
（）革兰氏染色
简单染色法
正染色革兰氏染色法
鉴别染色法抗酸性染色法
芽孢染色法
死菌姬姆萨染色法
细菌染色法负染色：
荚膜染色法等
活菌：
用美蓝或（氧化三苯基四氮唑）等作活菌染色
染色步骤：
、用碱性染料结晶紫对菌液涂片进行初染
、用碘溶液进行媒染，其作用是提高染料和细胞间的相互作用从而使二者结合得更牢固。
、用乙醇或丙酮冲洗进行脱色。
在经历脱色后仍将结晶紫保留在细胞内的为革兰氏阳性细菌，而革兰氏阴性细菌的结晶紫被洗掉，细胞呈无色。
、用一种与结晶紫具有不同颜色的碱性染料对涂片进行复染。
例如沙黄，它使原来无色的革兰氏阴性细菌最后呈现桃红到红色，而革兰氏阳性细菌继续保持深紫色
革兰氏染色（年，丹麦医生）
染色步骤（见书上图）
、细菌的培养（）方法与特征
菌落（）生长于固体培养基上，来源于一个或少数几个细胞，肉眼可见的微生物群体，它是对细菌等微生物进行分类鉴定的依据。
.培养方法
（）平板法.稀释平板法.平板刻线法
（）斜面法
目的：
据培养特征鉴定细菌、判断细菌的呼吸类型和运动性。
稀释平板法（）
平板刻线法（）
.培养模式
●有四种:
（）在固体培养基上培养；
（）在液体培养基上；
（）在半固体培养基上；
（）在明胶培养基上。
（一）固体培养基上
●培养特征：
菌落特征（见下页图）
●影响菌落特征的因素：
.组成菌落的细胞结构，.生长行为（好气性、培养条件、时间）
固体培养基上的菌落特征
（二）在半固体培养基上培养
●（）以穿刺接种法将细菌接种至琼脂上观察其生长
●（）鉴定特征
●.在穿刺线上生长：
无鞭毛、不运动的细菌；
●.线上生长，且其周围也生长，有、运动
●.好氧菌：
长在培养基表面
●.厌氧菌：
穿刺线底部生长
●.兼性厌氧菌：
整个线上生长
●.好氧和微量好氧菌：
穿刺线上部
半固体培养基上的菌落特征
在明胶培养基上培养：
穿刺接种法，接种在明胶培养基中，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，依据这些不同形态的溶菌区或溶菌与否可将细菌进行分类。
（左下图）右下图为琼脂培养基的特征
（三）在液体培养基上培养
培养基混浊或局部澄清
●鉴定特征：
●好氧菌上部混浊，下部澄清
●厌氧菌下部混浊，上部澄清
●兼性菌均匀混浊
细菌在肉汤培养基的特征：
絮状（兼性）、环状、菌膜、薄膜状（好氧）
第一节思考题
（）微生物的分类单位是什么？
是如何命名的？
其主要规则是什么？
（）在一般情况下，细菌细胞表面带的是何种电荷？
为什么？
它有什么实际意义？
（）在对微生物进行分类鉴定时，有哪些主要方法？
举一例加以说明。
（）细菌的物理化学性质是什么？
在污水处理中有何实际意义？
（）细菌细胞有何特点？
实际研究工作时，如何用数据表征细菌细胞进行生长的速度？
第节课思考题
●（）细菌细胞形态有哪三态？
细菌细胞特殊结构包括哪些组分？
●（）革兰氏阳性菌与阴性菌的细胞壁成份有何差别？
革兰氏染色的步骤是什么？
●（）细胞膜由哪两种物质组成？
为什么存在不同类型的细菌？
细胞膜的生理功能是什么？
●（）细菌大小的单位是什么？
三态菌的大小范围各是多少？
●（）菌胶团和菌落的定义各是什么？
它们有何功能？
●（）稀释平板法和平板划线法的操作步骤各是什么？
上述方法在微生物应用中起何作用？
二、放线菌
、概念：
在形态上具有分枝状菌丝、菌落形态与霉菌相似，以孢子进行繁殖
“介于细菌与丝状真菌之间又接近细菌的一类丝状原核生物”
放线菌实际上是属于细菌范畴内的原核微生物，只不过其细胞形态为分枝状菌丝。
、形态与结构
单细胞，大多由分枝发达的菌丝组成；
菌丝直径与杆菌类似，约1mm；
细胞壁组成与细菌类似，革兰氏染色阳性（少数阴性）；
细胞的结构与细菌基本相同，
按形态和功能可分为营养、气生和孢子丝三种。
（）营养菌丝：
匍匐生长于培养基内，吸收营养，也称基内菌丝。
一般无隔膜，直径，长度差别很大，有的可产生色素。
（）气生菌丝：
营养菌丝发育到一定阶段，伸向空间形成气生菌丝，叠生于营养菌丝上，可覆盖整个菌落表面。
在光学显微镜下观察，颜色较深，直径较粗（），有的产色素。
（）孢子丝：
气生菌丝发育到一定阶段，其上可分化出形成孢子的菌丝，即孢子丝，又称产孢丝或繁殖菌丝。
其形状和排列方式因种而异，常被作为对放线菌进行分类的依据。
三、生长与繁殖（看书）
四、菌落形态
.能产生大量分枝和气生菌丝的菌种（如链霉菌）
.菌落质地致密，与培养基结合紧密，小而不蔓延，不易挑起或挑起后不易破碎。
.不能产生大量菌丝体的菌种（如诺卡氏菌）
.粘着力差，粉质，针挑起易粉碎
第四节真核微生物（）
（）（真核）原生生物界（）原生动物（）、藻类（）
（）真菌界（）霉菌（）、酵母菌（）及伞菌（）
（）动物界微型后生动物（）。
如轮虫（）、线虫（）、甲壳纲（）、寡毛纲（）等微小动物。
一、原生动物（））
（一）概述
●最低等、最原始、结构最简单的单细胞动物，没有细胞壁，有细胞质膜、细胞质，有分化的细胞器，其细胞核具有核膜。
●胞口、胞咽、食物泡、吸管是摄食、消化、营养的细胞器。
●收集管、伸缩泡、胞肛是排泄的细胞器。
●鞭毛、纤毛、刚毛、伪足是运动和捕食的细胞器。
●眼点是感觉的细胞器。
有的细胞执行多种功能，如伪足、鞭毛、纤毛、刚毛执行运动和摄食功能，甚至还有感觉功能。
（二）原生动物的个体大小与营养类型
●.个体大小
●微米之间，一般微米
●生物显微镜观察，⨯
●.营养类型
●（）全动性营养（）：
食有机物和其他生物（细菌、酵母菌、藻类）。
治理污水
●（）植物性营养（）：
有色素体的原生动物，光作用将和合成有机物
●（）腐生性营养（）：
吸收环境或寄主的可溶性有机物。
无色鞭毛虫、寄生类
●考虑营养类型与治理污染的关系?
?
（三）原生动物的分类鉴定和繁殖方式
●.分类
●分为两类：
（）质走亚门；
（）纤毛亚门
●质走亚门包括：
鞭毛纲、肉足纲、孢子纲
●纤毛亚门包括：
纤毛纲、吸管纲
●除孢子纲外，污水生物处理均存在。
孢子纲中的孢子虫是寄生生活，寄生在人体和动物体内，有害，消灭它们
.认识和鉴定（）鞭毛纲（）
●特征：
统称为鞭毛虫，有一根或多根鞭毛，作为其运动的器官；
三种营养类型均有
●生物处理中的鞭毛虫有：
眼虫、油滴虫、绿眼虫、杆囊虫、内管虫、衣滴虫等。
●鞭毛虫的大小从几微米至几十微米，在显微镜下可依据形态和运动方式加以辨认。
鞭毛纲原生动物的形态
.认识和鉴定（）肉足纲（）
统称为肉足虫，机体表面仅有细胞质形成的一层薄膜，没有胞口和胞咽等，无色透明、形体小、无固定形态，以伪足作为摄食、运动器官，为全动型营养
●肉足纲分两个亚纲，根足亚纲：
可改变形态，叫变形虫（）或根足变形虫；
辐足亚纲：
伪足呈针状，虫体不变而固定呈球形，有太阳虫和辐球虫。
●常见的变形虫有：
大变形虫、辐射变形虫及蜗足变形虫等。
●以有性生殖为主，有裂殖和出芽繁殖
肉足纲中原生动物的形态
.认识和鉴定（）纤毛纲（）
统称为纤毛虫。
纤毛作为运动和摄取食物的器官，原生动物最高级一类。
●（）游泳型属全毛目（）：
草履虫、漫游虫、四膜虫、豆形虫、循纤虫
●（）固着型属缘毛虫目（）：
钟虫、累枝虫、盖纤虫，后两者由钟虫聚集形成。
●钟虫类：
其虫体前端口缘有纤毛带（由两圈能波动的纤毛组成），虫体呈典型的钟罩型，多数有柄，固着生活，在钟罩的基部和柄内有肌原纤维组成基丝，能收缩
.原生动物的繁殖方式
●其繁殖方式有无性繁殖和有性繁殖。
无性生殖为二分裂法、纵分裂或横分裂。
还有多分裂法，如：
寄生的孢子虫。
●二分裂法为原生动物的主要繁殖方式，在环境条件差时出现有性繁殖。
有些种群需要交替进行无性生殖和有性生殖以增强其活力。
.污水处理工程中常见的原生动物
●活性污泥培养初期或在处理效果差时鞭毛虫大量出现，可作污水处理的指示生物。
●变形虫则在活性污泥培养中期出现。
●游泳型纤毛虫多数是在活性污泥培养基中期或在处理效果较差时出现。
●扭头虫、草履虫等在缺氧或厌氧环境中生活，它们耐污力极强。
●漫游虫则喜欢在较清洁的水中生活。
●固着型的纤毛虫，尤以钟虫，喜欢在寡污带中生活。
钟虫类在β中污带中也能生活。
如累枝虫耐污力较强。
它们是水体自净程度高，污水生物处理好的指示生物。
●吸管虫多数在β中污带，有的也耐α中污带和多污带，在污水生物处理一般时出现。
●（）放线菌为单细胞动物吗？
主要为革兰氏阳性菌吗？
有哪种菌丝？
●（）放线菌能产生大量分枝和气生菌丝的菌种的菌落形态是什么？
●（）原生动物有细胞壁吗？
有哪种营养类型？
与污染治理有何关系？
●（）原生动物的主要繁殖方式是什么？
纤毛纲有哪种类型？
●（）污水处理厂沿水流方向原生动物是如何分布的？
第三章微生物的营养与生长
●本章要点：
●（）微生物的营养物质、营养类型
●（）如何配制培养基
●（）如何培养与分离微生物
●（）微生物的生长（规律、测定）
●目标：
掌握培养微生物的原理和技能，达到“为我所用”的目的
第一节基本概念
●.生长适宜环境条件、吸收营养物质、进行新陈代谢、有机体的细胞组分协调而平衡地增长。
●.繁殖单细胞微生物的细胞增长、以二分裂方式形成子细胞、引起个体数目增加。
●.营养作用与外部环境进行物质和能量交换，摄取物质，新陈代谢、自身细胞和代谢产物，获取能量，排泄代谢物质的过程。
●微生物的生理学的主要内容
第二节微生物的营养物质和营养类型
一、微生物的组成
●的水分的干物质（如何测？
）
●干物质有机物无机物
●有机物占干物质总量的，包括：
蛋白质、核酸、糖类、脂类、维生素、降解产物、代谢产物；
（化学法直接抽提、细胞破碎结构测试）
●无机物占干物质总量的，包括：
、、、、、、、、、（灰份度）
二、微生物的营养物质
●.用途：
提供构成细胞物质的元素及细胞进行生命活动所需能量
（）碳源物质
●:
无机含碳化合物，碳酸盐、
有机化合物，糖、醇、有机酸、烃类、含、、、的蛋白质及其水解产物（牛肉膏、蛋白胨）
（）氮源物质
无机氮，、、
有机氮，胨、肽、氨基酸、嘌呤、嘧啶
微生物可利用的碳源（化合物分类）
●糖类：
葡萄糖，果糖，麦芽糖，蔗糖，淀粉，半乳糖，乳糖，甘露糖，纤维二糖，纤维素，半纤维素，甲壳素，木质素，等
●有机酸：
乳酸，柠檬酸，延胡索酸，低级脂肪酸，高级脂肪酸，氨基酸，等
●醇类：
乙醇，等
●脂类：
脂肪，磷脂，等
●烃类：
天然气，石油，石油馏分，石蜡油，等
●碳酸盐：
,白垩，等
●其他：
芳香族化合物，氰化物，蛋白质，肽，
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