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1、水处理第一章细菌的形态结构现在学习的是第1页，共27页原核(微)生物 指一类细胞核无核膜包裹，只存在称作核区的裸露DNA的原始单细胞生物。原核微生物真细菌、蓝细菌、粘细菌、放线菌细菌域衣原体、支原体、立克次氏体、螺旋体古菌域现在学习的是第2页，共27页细菌（Bacteria）细菌是一类细胞细而短（直径约0.5m，长度约0.55m）、结构简单、细胞壁坚韧、以二等分裂方式繁殖和水生性较强的原核微生物。是给水与废水处理中最重要的一类微生物！现在学习的是第3页，共27页一、细菌的形态和大小1.细菌的形态 球状 杆状 螺旋状 少数种类：丝状、三角形、方形和圆盘形是菌种分类与鉴定的依据之一现在学习的是第4
2、页，共27页（1）球菌 根据分裂方向及相互间连接方式又分为单球菌、双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球菌、葡萄球菌等。现在学习的是第5页，共27页（2）杆菌 呈短杆（球杆）状，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。现在学习的是第6页，共27页（3）螺旋菌弧菌（vibrio）：螺旋周数不足一圈细菌。螺菌（spirillum）：26圈小型、坚硬的螺旋状细菌。螺旋体（spirochaeta）：螺旋周数超6周，体长柔软。现在学习的是第7页，共27页（4）丝状菌 分布在水生境，潮湿土壤和活性污泥中。丝状体是丝状菌分类的特征。现在学习的是第8页，共27页2.细菌的大小细菌
3、的大小以m计。如：E.coli长2 m，宽0.5 m，1500个相当一粒芝麻长。测量：测微尺 表示：球菌：直径 杆菌：宽长 螺菌：宽、长、螺距现在学习的是第9页，共27页例子 较大细菌：1997年在纳米比亚海岸沉积物中发现的硫细菌（Thiomargarita namibiensis）0.10.3mm，肉眼可见。较小细菌：1998年芬兰学者E.O.Kajander发现引起尿结石的纳米细菌（Nanobacteria），直径仅50nm，为E.Coli的1/10，与病毒大小类似。分裂缓慢，三天才分裂一次，是目前所知最小的具有细胞壁的细菌。现在学习的是第10页，共27页3.观察方法 染色法 单染、复染
4、正染、复染 特殊染色 革兰氏染色阳性阴性现在学习的是第11页，共27页二、细菌细胞的结构细菌是单细胞微生物。所有细菌的结构：细胞壁和原生质体。原生质体包括：细胞质膜，细胞质及其内含物，拟核。部分细菌的特殊结构：芽孢、鞭毛、荚膜、粘液层、菌胶团、衣鞘及光合作用片层。现在学习的是第12页，共27页拟核 在细菌细胞内，虽然没有细胞核，仍然有核物质，核物质DNA 盘绕成一团，用染色方法可以看到，称拟核或核区。现在学习的是第13页，共27页（一）基本结构1.细胞壁（cell wall）细胞最外一层坚韧厚实的外被，主要由肽聚糖构成。(1)细胞壁的生理功能：维持外形，提高机械强度。为细胞生长、分裂、和鞭毛运
5、动必需。阻碍大分子有害物质进入细胞。赋予抗原性、对抗生素和噬菌体的敏感性。现在学习的是第14页，共27页1.细胞壁(2)革兰氏染色丹麦医生C.Gram（革兰）于1884年发明的一种鉴别不同类型细菌的染色方法。根据此染色法，细菌可分为革兰氏阳性菌(G+)和革兰氏阴性菌(G-)。G+和G-具有不同的细胞壁结构和化学组成。G+G-现在学习的是第15页，共27页革兰氏阳性和阴性细菌细胞壁构造的比较 we现在学习的是第16页，共27页1.细胞壁(3)细胞壁结构与组成 革兰氏阳性细菌主要由肽聚糖组成，还有一定数量的磷壁酸，很少有脂类。革兰氏阴性细菌细胞壁分两层：外层和内层。外层即外膜，由脂多糖、磷脂和脂蛋
6、白等若干种蛋白质组成，有时也称为外壁。内层主要是肽聚糖。现在学习的是第17页，共27页 4肽尾：L-Ala-D-Glu-L-lys-D-Ala 肽肽聚糖肽聚糖 肽桥：甘氨酸五肽 聚糖：N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸 -1,4糖苷键 溶菌酶肽聚糖结构现在学习的是第18页，共27页特征强度厚度肽聚糖层数肽聚糖含量磷壁酸脂多糖脂肪蛋白质G-疏松薄，510nm少，13层少（1020）含量较高含量较高G+坚韧厚，2080nm多，多达50层高（5090）一般无无G+和G-细胞壁结构与组成的比较现在学习的是第19页，共27页(4)革兰氏染色机理 结晶紫结晶紫初染。碘液碘液媒染：在细胞膜内形成了不溶于水的结晶
7、紫与碘的复合物。革兰氏阳性细菌由于其细胞壁较厚、肽聚糖网层次多和交联致密，故遇乙醇或丙酮作脱色处理时，因失水反而使网孔缩小，再加上它不含类脂，故乙醇处理不会溶出缝隙，因此能把结晶紫与碘复合物牢牢留在壁内，使其仍呈紫色。革兰氏阴性细菌因其细胞壁薄、外膜层的类脂含量高、肽聚糖层薄和交联度差，在遇脱色剂后，以类脂为主的外膜迅速溶解，薄而松散的肽聚糖网不能阻挡结晶紫与碘复合物的溶出。乙醇乙醇脱色：细胞退成无色。沙黄沙黄等复染：革兰氏阴性菌就呈现红色，而革兰氏阳性菌则仍保留紫色(实为紫加红色)。现在学习的是第20页，共27页2.细胞质膜（cytoplasmic membrane）又称质膜、细胞膜或内膜，
8、是紧贴在细胞壁内侧、包围着细胞质的一层柔软、脆弱、富有弹性的半透性薄膜。组成：蛋白质：50%70%。脂类：20%30%。脂类主要是极性脂类甘油磷脂。细菌细胞的脂类几乎都在细胞膜。现在学习的是第21页，共27页液态镶嵌模型 结构：液态镶嵌模型 磷脂为两性分子，组成细胞膜的基本骨架双分子层；由于磷脂和蛋白质的运动型，使得细胞膜具有流动性；膜蛋白分布于膜的 两侧或磷脂层中。现在学习的是第22页，共27页细胞膜的功能选择性地控制细胞内、外的营养物质和代谢产物的运送；维持细胞内正常渗透压的屏障；合成细胞壁和糖被的各种组分(肽聚糖、磷壁酸、LPS、荚膜多糖等)的重要基地；膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能
9、量代谢的酶系，是细胞的产能场所；许多代谢酶、运输酶、电子呼吸链的所在地；鞭毛基体的着生部位和鞭毛旋转的供能部位。现在学习的是第23页，共27页3.细胞质（cytoplasm）细胞质是细胞膜包围的除核区以外的一切透明、胶状、颗粒状物质的总称。成分：水（80%）、蛋白质、核酸和脂类等。结构：各种酶系统 贮藏物、代谢产物、质粒各种营养物 少数有类囊体、羧酶体、气泡、伴孢晶体。现在学习的是第24页，共27页4.核区（nuclear region或area）又称核质体、原核、拟核或核基因组。指原核生物所特有的无核膜结构、无固定形态的原始细胞核。成分与结构：一个大型环状双链DNA分子，只有少量蛋白质与之结
10、合。一般均为单倍体。功能：携带遗传信息。现在学习的是第25页，共27页 糖原：大肠杆菌、克雷伯氏菌、芽孢杆菌 和蓝细菌等 碳源及能源类 聚-羟丁酸(PHB)：固氮菌、产碱菌和肠 （脂质）杆菌等 硫粒：紫硫细菌、丝硫细菌、贝氏硫杆 菌等贮藏物 藻青素：蓝细菌 氮源类：藻青蛋白：蓝细菌 磷源(异染粒)：迂回螺菌、白喉棒杆菌、结核分枝杆菌 （无机聚偏磷酸盐）5.内含物（inclusion body）现在学习的是第26页，共27页内含物 磁小体：磁小体：存在于趋磁细菌中，其功能是导向作用，即借鞭毛游向对该菌最有利的泥、水界面微氧环境处生活。羧酶体：羧酶体：又称羧化体，内含1,5-二磷酸核酮糖羧化酶，在自养细菌的CO2固定中起着关键作用。气泡：气泡：在许多光合营养型、无鞭毛运动的水生细菌中存在，其功能是调节细胞比重以使细胞漂浮在最适水层中获取光能、O2和营养物质。现在学习的是第27页，共27页