环境微生物总复习.pptx

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1、绪绪 论论微生物有几大特点？微生物命名的原则？微生物分类系统分几级，各是什么？第1页/共104页1.个体微小个体微小2.分布广，种类多分布广，种类多3.繁殖快繁殖快 不同种类微生物的大小的度量4.易变异易变异 变异是绝对的，遗传是相对的第2页/共104页界界 门门 纲纲 目目 科科 属属 种种七个分类等级七个分类等级二名法二名法微生物的命名微生物的命名学学 名名 =属属 名名 +种名种名 +命名人姓氏命名人姓氏枯草芽孢杆菌：枯草芽孢杆菌：Bacillus subtilis Cohn斜体拉丁文斜体拉丁文大肠埃希氏杆菌大肠埃希氏杆菌 Escherichia coli Castellani and

2、Chalmers学学 名名=属名属名+种名种名+首次命名人首次命名人+现命名人姓氏现命名人姓氏第3页/共104页病毒大小如何度量?病毒细胞的结构和化学组成？病毒的繁殖过程？什么是烈性噬菌体，温和噬菌体？病毒第4页/共104页病毒的病毒的大小大小病毒和细菌的相对大小病毒和细菌的相对大小支原体支原体痘病毒痘病毒疱疹病毒疱疹病毒流感病毒流感病毒1m 葡萄球菌葡萄球菌核糖核酸病毒核糖核酸病毒以以nm度度量量第5页/共104页第6页/共104页吸附吸附侵入侵入复制与装配复制与装配释放释放病毒感染寄主细胞进行繁殖的过程病毒感染寄主细胞进行繁殖的过程第7页/共104页温和噬菌体温和噬菌体(temperate

3、 phage)：侵入宿主细胞：侵入宿主细胞后，噬菌体后，噬菌体DNA只鳌和到宿主的核染色体组上，只鳌和到宿主的核染色体组上，和宿主的核酸同步复制，宿主细胞不裂解。和宿主的核酸同步复制，宿主细胞不裂解。毒毒(烈烈)性性噬噬菌菌体体(virulent phase)：侵侵入入宿宿主主细细胞并复制装配后引起宿主细胞裂解的噬菌体。胞并复制装配后引起宿主细胞裂解的噬菌体。第8页/共104页原核微生物1.原核微生物的特点是什么？原核微生物的特点是什么？2.细菌的个体形态主要有几种？细菌的个体形态主要有几种？3.细菌的大小的量度单位是？细菌的大小的量度单位是？4.细菌细胞的一般结构主要指？细菌细胞的一般结构主

4、要指？5.细菌细胞的特殊结构主要指？细菌细胞的特殊结构主要指？6.革兰氏阴性及阳性菌细胞壁的化学组成和结革兰氏阴性及阳性菌细胞壁的化学组成和结构各是什么？绘图说明？构各是什么？绘图说明？7.革兰氏染色的基本原理是什么？革兰氏染色的基本原理是什么？8.细胞膜的化学组成和生理功能？细胞膜的化学组成和生理功能？第9页/共104页9.什么是芽孢？它在什么时候形成？什么是芽孢？它在什么时候形成？10.细菌细胞内几种典型的内含物质是什么，举例说细菌细胞内几种典型的内含物质是什么，举例说明？明？11.细菌等电点如何判断，一般在中性溶液中菌体带细菌等电点如何判断，一般在中性溶液中菌体带什么电荷？什么电荷？12

5、.细菌的主要分裂方式？细菌的主要分裂方式？13.古菌的主要代表菌属是什么？古菌的主要代表菌属是什么？14.放线菌的形态特征，菌丝的三种类型？放线菌的形态特征，菌丝的三种类型？15.放线菌的菌落特征主要是什么？放线菌的菌落特征主要是什么？16.蓝细菌细胞结构的两种类型，光合作用的特点是蓝细菌细胞结构的两种类型，光合作用的特点是什么？引起水体富营养化的典型种属是什么？什么？引起水体富营养化的典型种属是什么？第10页/共104页原核微生物的特点：原核微生物的特点：没没有有核核膜膜，是是DNA高高度度折折叠叠形形成成的的一一个个核区，叫拟核或似核。核区，叫拟核或似核。没没有有细细胞胞器器，只只有有由由

6、细细胞胞质质膜膜内内陷陷形形成成的的不不规规则则泡泡沫沫结结构构体体系系，例例如如间体、光合作用层片及其他内折。间体、光合作用层片及其他内折。不不进进行行有有丝丝分分裂裂，生生殖殖方方式式为为二二均均分裂（裂殖），有的以孢子繁殖。分裂（裂殖），有的以孢子繁殖。生殖方式生殖方式核核细胞物质细胞物质第11页/共104页球状球状杆状杆状螺旋状螺旋状细菌的个体形态细菌的个体形态细菌种类繁多，外形主要为以下3种：自然界中最为常见的菌。细菌的大小细菌的大小量度细菌大小的单位是量度细菌大小的单位是m。第12页/共104页细细菌菌的的细细胞胞结结构构*一般结构一般结构特殊结构特殊结构细胞壁细胞壁细胞质膜细胞质

7、膜细胞质及其内含物细胞质及其内含物细胞核细胞核*荚膜荚膜*粘液层粘液层*菌胶团菌胶团衣鞘衣鞘*芽孢芽孢鞭毛鞭毛光合作用层片光合作用层片 第13页/共104页20-80nm10nm肽聚糖肽聚糖(40-90%)(40-90%)，含量高，含量高磷壁酸磷壁酸(50%)(50%)，含量高，含量高蛋白质蛋白质(20%),(20%),含量低含量低脂肪脂肪(1(14%),4%),含量低含量低脂多糖脂多糖(0%)肽聚糖肽聚糖(10%)(10%)，含量低，含量低磷壁酸磷壁酸(0%)(0%)蛋白质蛋白质(60%)(60%)脂肪脂肪 (1122%)%)脂多糖脂多糖 第14页/共104页细胞质膜细胞质膜维持渗透压的梯度

8、，选择性的半渗透作用；维持渗透压的梯度，选择性的半渗透作用；含有合成细胞壁和形成隔膜的酶；含有合成细胞壁和形成隔膜的酶；间体（细胞膜内陷形成的管状囊状结构）间体（细胞膜内陷形成的管状囊状结构）含含有细胞色素，参与呼吸；有细胞色素，参与呼吸；含有多种酶，进行物质代谢和能量的代谢；含有多种酶，进行物质代谢和能量的代谢；含鞭毛基粒含鞭毛基粒第15页/共104页 皮层皮层皮层皮层主要成分肽聚糖，其含有主要成分肽聚糖，其含有吡啶二羧酸吡啶二羧酸吡啶二羧酸吡啶二羧酸以及大量的以及大量的以及大量的以及大量的CaCa2+2+，二者形成了一种极为耐热二者形成了一种极为耐热的凝胶状物质，的凝胶状物质，使得芽孢菌异

9、常抗热使得芽孢菌异常抗热使得芽孢菌异常抗热使得芽孢菌异常抗热。荚膜荚膜菌胶团菌胶团粘液层粘液层芽孢芽孢第16页/共104页细菌的等电点细菌的等电点pH 25G+pH 23G-pH 45革兰氏染色的原理？革兰氏染色的原理？细菌的主要分裂方式：细菌的主要分裂方式：无性的二分裂繁殖无性的二分裂繁殖第17页/共104页有许多特殊的辅酶，代谢多样性。有许多特殊的辅酶，代谢多样性。代谢代谢严格厌氧，兼性厌氧，专性好氧。严格厌氧，兼性厌氧，专性好氧。呼吸类型呼吸类型速度慢，进化速度慢。速度慢，进化速度慢。繁殖速度繁殖速度极端环境中，如盐分高的湖泊，极热，极端环境中，如盐分高的湖泊，极热，极酸，绝对厌氧的环镜

10、。极酸，绝对厌氧的环镜。生活习性生活习性古菌的特点古菌的特点第18页/共104页产甲烷菌产甲烷菌嗜热嗜酸菌嗜热嗜酸菌极端嗜盐菌极端嗜盐菌 产甲烷菌产甲烷菌古生硫酸盐还原菌古生硫酸盐还原菌极端嗜热硫代谢菌极端嗜热硫代谢菌无细胞壁古生菌无细胞壁古生菌极端嗜盐菌极端嗜盐菌 第19页/共104页放线菌的形态特征，菌丝的三种类型放线菌的形态特征，菌丝的三种类型 营营养养菌菌丝丝:潜潜入入固固体体培培养养基基内内摄摄取取营营养养。（有有产产色色素及无色的）素及无色的）孢孢子子丝丝：在在气气生生菌菌丝丝的的上上部部分分分分化化可可形成的分生孢子形成的分生孢子(具有各种色素具有各种色素)。气生菌丝：气生菌丝：

11、多细胞核多细胞核营营养养菌菌丝丝长长出出培培养养基基外外，伸伸向向空空间间，弯弯曲曲状状，直直线线状状，螺旋状螺旋状。第20页/共104页粘着力差，粉质，挑起易碎的（不产生菌丝体的，粘着力差，粉质，挑起易碎的（不产生菌丝体的，如诺卡氏菌）如诺卡氏菌）菌落相对于其它细菌来说较小；菌落相对于其它细菌来说较小；菌落质地致密，表面有皱折菌落质地致密，表面有皱折,不易从培养基上挑起不易从培养基上挑起（有分枝或气生菌丝，如链霉菌属）；（有分枝或气生菌丝，如链霉菌属）；菌落外围具辐射状菌丝菌落外围具辐射状菌丝,有时菌体上有一层色彩鲜艳有时菌体上有一层色彩鲜艳的干粉；的干粉；第21页/共104页蓝蓝细细菌菌的

12、的形形态态：单单细细胞胞有有球球形形、腰腰鼓鼓形形、椭椭圆圆形形或或短短柱柱形形。还还有有具具有有丝丝状状的的聚聚合合体体细细菌菌能能向向细细胞胞外外分分泌泌类类似似细细菌菌荚荚膜膜样样的的胶胶粘粘物物质质，形形成成外外膜或鞘，使单细胞连成丝状膜或鞘，使单细胞连成丝状。蓝蓝细细菌菌没没有有真真正正的的细细胞胞核核，含含有有叶叶绿绿体体a，吸吸收收CO2和和H2O，是是具具有有放放氧氧光光合合作作用用的的原原核核微微生生物物。光光能自养微生物能自养微生物。第22页/共104页真核微生物1.1.真核微生物与原核微生物的主要区别？真核微生物与原核微生物的主要区别？2.2.原生动物的主要特征？原生动物

13、的主要特征？3.3.在废水处理系统中常见的原生动物有那几纲，在废水处理系统中常见的原生动物有那几纲，其生物指示作用？其生物指示作用？4.4.微型后生动物主要代表生物种，其生物指示作微型后生动物主要代表生物种，其生物指示作用？用？5.5.酵母菌的两类主要形态是什么？酵母菌的两类主要形态是什么？6.6.酵母菌的繁殖方式有几种酵母菌的繁殖方式有几种?7.7.霉菌的菌丝分为哪两种类型霉菌的菌丝分为哪两种类型?各有哪些形态各有哪些形态?8.8.细菌与酵母菌、放线菌与霉菌在细胞结构及菌细菌与酵母菌、放线菌与霉菌在细胞结构及菌落形态上有何差异落形态上有何差异?第23页/共104页个体一般较原核微生物大个体一

14、般较原核微生物大(10100m)，细胞核具，细胞核具有核膜；有核膜；进行有丝分裂；进行有丝分裂；细胞质中存在线粒体、叶绿体、中心体、内质细胞质中存在线粒体、叶绿体、中心体、内质网、高尔基体等细胞器。网、高尔基体等细胞器。真核微生物的特点：真核微生物的特点：第24页/共104页除蓝藻以外的微型藻类除蓝藻以外的微型藻类真真核核微微生生物物真菌：酵母菌、丝状真菌真菌：酵母菌、丝状真菌(霉菌霉菌)和大型和大型 真菌真菌(蕈菌蕈菌)三类三类原生动物、微型后生动物原生动物、微型后生动物 植物界植物界动物界动物界第25页/共104页鞭毛纲鞭毛纲纤毛纲（包括吸管纲）纤毛纲（包括吸管纲）肉足纲肉足纲孢子纲孢子纲

15、鞭毛虫喜在多污带和鞭毛虫喜在多污带和-中污带中污带生活。生活。在污水处理系统中，活性污泥培养初期或效果差在污水处理系统中，活性污泥培养初期或效果差时，鞭毛虫会大量出现，可作为污水处理的指示时，鞭毛虫会大量出现，可作为污水处理的指示性生物。性生物。指示作用：指示作用：第26页/共104页v 属于全毛目。属于全毛目。v多多数数是是在在-中中污污带带和和-中中污污带带，少少数数生生活活在在寡寡污污带带，在在污污水水处处理理中中，在在活活性性污污泥泥培培养养中中期期或处理效果差时出现。或处理效果差时出现。游泳型鞭毛虫游泳型鞭毛虫喜在寡污带生活。喜在寡污带生活。固着型鞭毛虫固着型鞭毛虫第27页/共104

16、页轮虫要求较高的溶解氧环境，是寡污带及污水处理轮虫要求较高的溶解氧环境，是寡污带及污水处理效果好的指示性生物。效果好的指示性生物。兼性厌氧线虫在污水处理中缺氧状态大量繁殖，是兼性厌氧线虫在污水处理中缺氧状态大量繁殖，是污水净化程度差的指示性生物。污水净化程度差的指示性生物。颤蚓和水丝蚓是河流和湖泊底泥污染的指示生物；颤蚓和水丝蚓是河流和湖泊底泥污染的指示生物；指指示示作作用用：水水体体污污染染和和水水体体自自净净的的指指示示生生物物，如如水水蚤蚤的的颜颜色色可可根根据据水水体体的的污污染染程程度度变变化化，污污染染水水体中的颜色比清水中的颜色红。体中的颜色比清水中的颜色红。第28页/共104页

17、生物指示功能：羽苔虫生物指示功能：羽苔虫喜欢在较清洁的富含藻类喜欢在较清洁的富含藻类的水体中生活，微污染水源水中的填料里常见。的水体中生活，微污染水源水中的填料里常见。第29页/共104页单细胞单细胞个体个体单、多细单、多细胞丝状胞丝状大型多细胞大型多细胞分化型分化型属于微生物属于微生物酵母菌酵母菌霉菌霉菌伞菌伞菌真菌真菌第30页/共104页环境微生物基础教学课件 天津工业大学芽殖：各属都存在芽殖：各属都存在裂殖：少部分存在（裂殖酵母菌）裂殖：少部分存在（裂殖酵母菌）酵母菌的酵母菌的繁殖方式繁殖方式无性无性有性有性子细胞子细胞单细胞，单细胞，形态有圆形和卵圆形，圆柱状和假丝状。形态有圆形和卵圆

18、形，圆柱状和假丝状。第31页/共104页营养菌丝伸入培养基内吸取营养物营养菌丝伸入培养基内吸取营养物大小：菌丝直径约大小：菌丝直径约310m（放线菌（放线菌11.4 m)气生菌丝伸展到空气中，其上可气生菌丝伸展到空气中，其上可产生孢子，故又称繁殖菌丝。产生孢子，故又称繁殖菌丝。霉菌霉菌第32页/共104页 有有隔隔膜膜菌菌丝丝 由由隔隔膜膜分分隔隔成成多多细细胞胞，每每个个细细胞胞内内含含有一个或多个细胞核。有一个或多个细胞核。多核多细胞霉菌多核多细胞霉菌霉菌的菌丝可分成两类：霉菌的菌丝可分成两类：多核多核单单细胞霉菌细胞霉菌 无隔膜菌丝无隔膜菌丝 长管状单细胞，长管状单细胞，细胞质内含多个核

19、；细胞质内含多个核；第33页/共104页微生物的生理1.酶蛋白的结构特点？酶蛋白的结构特点？2.什么是酶的活性中心，其功能是什么？什么是酶的活性中心，其功能是什么？3.酶的催化特性有哪些？酶的催化特性有哪些？4.影响酶促反应的因素有哪些？影响酶促反应的因素有哪些？5.同化和异化作用的区别？同化和异化作用的区别？6.什么是微生物生长的能源？什么是微生物生长的能源？7.微生物生长所需无机盐有哪些是大量元素，微生物生长所需无机盐有哪些是大量元素，哪些是微量元素？哪些是微量元素？第34页/共104页8.什么是生长因子？主要指哪几类物质？什么是生长因子？主要指哪几类物质？9.微生物的几种营养类型是什么，

20、各自的特点微生物的几种营养类型是什么，各自的特点？10.什么是培养基？什么是培养基？11.营养物质进入细胞体内的四种方式是什么，营养物质进入细胞体内的四种方式是什么，各自的特点？各自的特点？12.产生产生ATP的三种形式是什么？的三种形式是什么？13.微生物的三种不同呼吸类型的区别是什么？微生物的三种不同呼吸类型的区别是什么？14.什么是呼吸链？什么是呼吸链？15.什么是内源性呼吸？什么是内源性呼吸？16.光合作用的几种形式是什么，特点？光合作用的几种形式是什么，特点？第35页/共104页 二、酶蛋白的结构二、酶蛋白的结构酶蛋白酶蛋白20种氨基酸组成种氨基酸组成氨基酸由肽键（氨基酸由肽键（-C

21、O-NH-）连接形）连接形成多肽链，两条链或单链在卷曲时成多肽链，两条链或单链在卷曲时相邻的基团可以由氢键、盐键、脂相邻的基团可以由氢键、盐键、脂键、范德华力及金属键相连接。键、范德华力及金属键相连接。酶蛋白的四种结构酶蛋白的四种结构:第36页/共104页 酶的活性中心指的是酶蛋白分子能与底酶的活性中心指的是酶蛋白分子能与底物结合，并发挥催化作用的小部分氨基酸区。物结合，并发挥催化作用的小部分氨基酸区。酶酶的的活活性性中中心心第37页/共104页 结合基团结合基团活性中心内必需基团活性中心内必需基团 催化基团催化基团活性中心外必需基团活性中心外必需基团酶酶结结构构第38页/共104页酶的催化特

22、性酶的催化特性1.催化效率高：反应速度是无酶催化或普通人造催化效率高：反应速度是无酶催化或普通人造催化剂催化反应速度的催化剂催化反应速度的103次方至次方至1010次方倍。次方倍。2.酶的作用具有高度的专一性酶的作用具有高度的专一性 一种酶只能催化一种或一类反应。一种酶只能催化一种或一类反应。3.反应条件温和：常温、常压、中性。反应条件温和：常温、常压、中性。4.敏感性：对环境条件极为敏感，酶容易失活敏感性：对环境条件极为敏感，酶容易失活。第39页/共104页米氏常数的意义米氏常数的意义酶促反应速度酶促反应速度最大反应速度最大反应速度底物浓度底物浓度米氏常数米氏常数 当反应速度等于最大速度当反

23、应速度等于最大速度一半时一半时,即即V=1/2Vmax，Km=S。米氏常数是反应速度。米氏常数是反应速度为最大值的一半时的底物浓度。为最大值的一半时的底物浓度。米氏常数的单位为米氏常数的单位为mol/L。第40页/共104页影响酶活力的因素影响酶活力的因素酶浓度对酶促反应的影响酶浓度对酶促反应的影响底物的浓度底物的浓度温度的影响温度的影响pH值的影响值的影响激活剂的影响激活剂的影响 抑制剂的影响抑制剂的影响第41页/共104页新陈代谢（新陈代谢（metabolism）：微生物从外界环境中不）：微生物从外界环境中不断的摄取营养物质，经过一系列生物化学反应，转断的摄取营养物质，经过一系列生物化学反

24、应，转变成细胞的组分，同时产生废物并排泄到体外，这变成细胞的组分，同时产生废物并排泄到体外，这个过程简称代谢。个过程简称代谢。新陈代谢包括新陈代谢包括同化作用同化作用和和异化作用异化作用。营养物质转变为机营养物质转变为机体的过程，吸能。体的过程，吸能。将营养物质和细胞物质分将营养物质和细胞物质分解的过程，放能。解的过程，放能。基质基质物质基础物质基础能量能量第42页/共104页水水微微生生物物营营养养物物质质碳素化合物碳素化合物氮素化合物氮素化合物无机盐无机盐生长因子生长因子能源能源六种营养要素六种营养要素 第43页/共104页能源：能为微生物提供生命活动最初能量来源能源：能为微生物提供生命活

25、动最初能量来源的营养物和辐射能。的营养物和辐射能。化化 学学物物 质质有机物有机物：化能异养微生物的能源，同碳源：化能异养微生物的能源，同碳源无机物无机物：化能自养微生物的能源，不同于碳：化能自养微生物的能源，不同于碳源源CO2，还原态物质如，还原态物质如S，H2S，H2，NH3，Fe2+，NO2-辐射能辐射能太阳能太阳能，光能自养和光能异养微生物的能源。，光能自养和光能异养微生物的能源。第44页/共104页无机盐无机盐 生长所需在生长所需在10-310-4mol/L范围内为范围内为大量元素大量元素如如P、S、K、Mg、Ca、Na、Fe。在在 10-610-8 mol/L范围内为范围内为微量元

26、素微量元素,Cu、Zn、Mn、Mo、Co、Ni、I、Br、Be。第45页/共104页生长因子是一类对微生物代谢必不可少的不能用简生长因子是一类对微生物代谢必不可少的不能用简单的碳源和氮源自行合成的有机物。单的碳源和氮源自行合成的有机物。广义的生长因子，嘌呤、嘧啶、生物素、广义的生长因子，嘌呤、嘧啶、生物素、氨基酸、氨基酸、卟啉及衍生物、甾醇等。卟啉及衍生物、甾醇等。狭义的生长因子主要是维生素狭义的生长因子主要是维生素生生长长因因子子第46页/共104页无机营养无机营养自养型自养型利利用用阳阳光光或或灯灯光光作作为为能能源源，依依靠靠体体内内的的光光合合色色素素，利利用用CO2，H2O，H2S合

27、合成成有有机机物物，构构成成自自身细胞物质。身细胞物质。光光能能自自养养型型蓝细菌，紫硫细菌蓝细菌，紫硫细菌和绿硫细菌，藻类和绿硫细菌，藻类 化化能能自自养养型型不不具具有有光光合合色色素素，以以氧氧化化S，H2S，H2，NH3，Fe等等通通过过氧氧化化磷磷酸酸化化产产生生 的的 ATP获获 得得 能能 量量，CO2是唯一的碳源。是唯一的碳源。亚硝化细菌，硝化细菌，亚硝化细菌，硝化细菌，好氧硫细菌和硫化细菌好氧硫细菌和硫化细菌和硫磺细菌、铁细菌及和硫磺细菌、铁细菌及氢细菌氢细菌 第47页/共104页有机营养有机营养异养型异养型利利用用光光能能、以以简简单单有有机机物物(有有机机酸酸、醇醇等等)

28、为为供供氢氢体体同同化化CO2合合成成有有机机物物的的一类厌氧微生物。一类厌氧微生物。光光能能异异养养型型紫色非硫细菌群，紫色非硫细菌群，如红螺菌属如红螺菌属 化化能能异异养养型型以以有有机机物物为为碳碳源源、能能源源和和供供氢氢体体，氧氧化化有有机机物物产产生生化化学学能能而而获获得得能能量量合成有机物的微生物。合成有机物的微生物。大部分的细菌和放线大部分的细菌和放线菌，全部的真菌菌，全部的真菌 腐生菌腐生菌 寄生菌寄生菌 兼性寄生菌兼性寄生菌 第48页/共104页营养类型营养类型能源能源氢供体氢供体主要碳源主要碳源实例实例光能无机营养型光能无机营养型(光能自养型光能自养型)光光无机物无机物

29、CO2蓝细菌蓝细菌,藻类藻类光能有机营养型光能有机营养型(光能异养型光能异养型)光光有机物有机物CO2及简单及简单有机物有机物红螺菌科细菌红螺菌科细菌化能无机营养型化能无机营养型(化能自养型化能自养型)无机物无机物无机物无机物CO2硝化细菌硝化细菌,硫化细硫化细菌菌,铁细菌铁细菌,氢细菌氢细菌,硫黄细菌硫黄细菌化能有机营养型化能有机营养型(化能异养型化能异养型)有机物有机物有机物有机物有机物有机物绝大多数细菌绝大多数细菌,全全部真核微生物部真核微生物第49页/共104页定义：一种人工配置的适合微生物生长繁殖产生代定义：一种人工配置的适合微生物生长繁殖产生代谢产物的混合养料，包括水，碳源，氮源，

30、无机谢产物的混合养料，包括水，碳源，氮源，无机盐，生长因子等物质。盐，生长因子等物质。第50页/共104页环境微生物基础教学课件 天津工业大学项目项目单纯扩散单纯扩散促进扩散促进扩散主动运输主动运输基团转移基团转移特异载体特异载体蛋白蛋白无无有有有有有有能量消耗能量消耗无无无无有有有有养分运输养分运输方向方向高浓度高浓度低浓度低浓度高浓度高浓度低浓度低浓度低浓度低浓度高浓度高浓度低浓度低浓度高浓度高浓度运送前后运送前后养分分子养分分子不变不变不变不变不变不变变化变化第51页/共104页产生产生ATP的三种形式有的三种形式有1.基基质质（底底物物）水水平平磷磷酸酸化化：厌厌氧氧和和兼兼性性厌厌氧

31、氧微微生生物物在在基基质质氧氧化化过过程程中中，产产生生一一种种含含高高自自由由能能的的中中间间体体，这这一一中中间间体体将将高高能能键键（P）交交给给ADP，使使ADP磷酸化而生成磷酸化而生成ATP。2.氧氧化化磷磷酸酸化化:好好氧氧微微生生物物在在呼呼吸吸时时，通通过过电电子子传传递递体系产生体系产生ATP的过程。的过程。3.光光合合磷磷酸酸化化：光光合合色色素素放放出出电电子子，通通过过电电子子转转移移产生产生ATP的过程。的过程。第52页/共104页AH2A辅酶辅酶辅酶辅酶H2受氢体受氢体受氢体受氢体H2脱氢酶脱氢酶氧化酶氧化酶呼吸类型：呼吸类型：脱氢（电子）脱氢（电子）传递氢（电子）

32、传递氢（电子）受氢（电子）受氢（电子）根据电子最终受体，可将微生物的呼吸类型分为：根据电子最终受体，可将微生物的呼吸类型分为：发酵发酵好氧呼吸好氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸第53页/共104页利用外界供给的能源称为利用外界供给的能源称为外源性呼吸外源性呼吸。利用自身内部贮存的能源物质，称为利用自身内部贮存的能源物质，称为内源性呼吸内源性呼吸。好氧呼吸第54页/共104页由辅酶NAD，NADP，辅酶FAD和FMN，辅酶Q，细胞色素b，细胞色素c1，c，细胞色素a和a3组成。电子传递体系电子传递体系接接受受电电子子，电电子子从从一一个个组组分分传传到到另另一一个个组组分分，最最后后由由细细胞胞色色素素氧

33、氧化化酶酶的的催催化化反反应应，将将电电子子传传递递给给最最终终电子受体电子受体O2；合成合成ATP。基本功能：基本功能：O2H2OATP原核微生物体内的细胞膜原核微生物体内的细胞膜真核微生物存在于线粒体中真核微生物存在于线粒体中 存在的位置存在的位置第55页/共104页微生物微生物光能自养：蓝藻、光能自养：蓝藻、真核藻类真核藻类光能自养：紫硫细菌、绿硫细菌光能自养：紫硫细菌、绿硫细菌异养：红螺菌科的紫色非硫细菌异养：红螺菌科的紫色非硫细菌供氢体供氢体H2OH2S,H2,有机化合物有机化合物叶绿素叶绿素叶绿素叶绿素a、b、c、d、e细菌叶绿素细菌叶绿素产生产生O2有有无无光合作用光合作用第56

34、页/共104页生长繁殖1.细菌的生长主要可分为几个阶段？每个阶段的特征？2.何为细菌的生长曲线？3.什么是世代时间？4.常规活性污泥法利用生长处于哪个阶段的微生物，为什么？5.对于处理低浓度的有机废水利用生长处于哪个阶段的微生物，为什么？6.微生物三个重要的生存因子是什么？7.细菌、放线菌及真菌的最适生长温度、pH分别在什么范围？8.什么是灭菌，什么是消毒？9.好氧微生物由哪几种，厌氧微生物有哪几种？各自特点？第57页/共104页细菌生长的阶段可分为细菌生长的阶段可分为停滞期，加速期，对数停滞期，加速期，对数期，减速期，静止期，衰亡期期，减速期，静止期，衰亡期。什么时期菌体代谢产物最多什么时期

35、菌体代谢产物最多什么时期细菌细胞代谢活性最强什么时期细菌细胞代谢活性最强什么时候细菌细胞总数最多什么时候细菌细胞总数最多什么时期细菌细胞生长速度最快什么时期细菌细胞生长速度最快什么时期世代时间短而稳定什么时期世代时间短而稳定对数生长期对数生长期静止期静止期对数生长期对数生长期对数生长期对数生长期静止期静止期第58页/共104页环境微生物基础教学课件 天津工业大学 n常规的活性污泥法常规的活性污泥法利用静止期的微生物利用静止期的微生物原因：？原因：？静止期的微生物静止期的微生物代谢活力较强代谢活力较强，体内储存的内含物，体内储存的内含物，有利于有利于絮凝和自行沉降絮凝和自行沉降对数期的微生物，要

36、求对数期的微生物，要求水质中高有机物含量水质中高有机物含量，代谢最强，不利于代谢最强，不利于自行絮凝自行絮凝第59页/共104页温度温度O2pH氧化还原电位氧化还原电位Eh水分水分辐射辐射不利因素不利因素物理化学物理化学影响微生物生长影响微生物生长的主要环境因子的主要环境因子第60页/共104页灭菌是指采用强烈的理化因素使任何物体内外部的灭菌是指采用强烈的理化因素使任何物体内外部的一切微生物永远丧失其生长繁殖能力的措施；一切微生物永远丧失其生长繁殖能力的措施；消毒是一种采用较温和的理化因素，仅杀死物体中消毒是一种采用较温和的理化因素，仅杀死物体中病原微生物的措施。病原微生物的措施。第61页/共

37、104页大多数放线菌的最适温度是大多数放线菌的最适温度是2337，高温类型的在，高温类型的在5065，有的在，有的在20生长良好。生长良好。实验室中细菌霉菌和放线菌经常采用温度实验室中细菌霉菌和放线菌经常采用温度2832。藻类的最适温度在藻类的最适温度在2830。废水生物处理中微生物适宜温度是废水生物处理中微生物适宜温度是30。第62页/共104页pH 嗜嗜酸酸性性微微生生物物霉菌，霉菌，酵母菌酵母菌细菌，藻类细菌，藻类原生动物原生动物细菌细菌 6.57.5放线菌放线菌7.58.0嗜嗜碱碱性性微微生生物物pH10乳酸杆菌乳酸杆菌醋酸杆菌醋酸杆菌硝化细菌硝化细菌尿素分解菌尿素分解菌多数放线菌多数

38、放线菌影响细胞膜蛋白及胞外水解酶的活性影响细胞膜蛋白及胞外水解酶的活性影响营养物的解离与吸收影响营养物的解离与吸收原因：原因：第63页/共104页根据微生物生长与氧气的关系，将微生物分为：根据微生物生长与氧气的关系，将微生物分为：厌氧微生物厌氧微生物(anaerobe)好氧微生物好氧微生物(aerobe)专性好氧菌：在正常大气压下（专性好氧菌：在正常大气压下（0.20.2巴）进行好氧呼吸产能巴）进行好氧呼吸产能兼性厌氧菌：以呼吸为主，兼营发兼性厌氧菌：以呼吸为主，兼营发酵或无氧呼吸产能酵或无氧呼吸产能微好氧菌：只能在微好氧菌：只能在0.01-0.030.01-0.03巴大气巴大气压下生活压下生

39、活耐氧菌：只能以发酵产能，但分子氧无耐氧菌：只能以发酵产能，但分子氧无毒害毒害(专性专性)厌氧菌：只能生长在无氧或基本厌氧菌：只能生长在无氧或基本无氧条件下，氧剧毒无氧条件下，氧剧毒第64页/共104页遗传和变异1.RNA有几种形式？2.什么是基因突变，突变的几种形式有？3.分子遗传学的中心法则是什么?4.何为人工驯化？5.DNA复制的原则是什么？第65页/共104页遗传育种遗传育种人工培育和驯化人工培育和驯化遗遗传传遗传中有变异，变异中有遗传。遗传中有变异，变异中有遗传。变变异异相对相对绝对绝对第66页/共104页环境微生物基础教学课件 天津工业大学遗传信息的传递遗传信息的传递DNARNA转

40、录转录蛋白质蛋白质翻译翻译反向转录反向转录分子遗传学的中心法则分子遗传学的中心法则 第67页/共104页 由由于于某某种种因因素素引引起起的的微微生生物物DNA链链上上的的碱碱基基的的缺缺失失，置置换换，插插入入，改改变变了了基基因因内内部部的的原原有有的的碱碱基基顺序，从而引起其后代表现型的改变。顺序，从而引起其后代表现型的改变。基因突变基因突变 人人为为用用某某一一特特定定环环境境条条件件处处理理某某一一种种微微生生物物群群体体，同同时时不不断断将将它它们们进进行行移移种种传传代代，以以达达到到累累积积和和选选择择合合适的自发突变体的一种古老的育种方法。适的自发突变体的一种古老的育种方法。

41、定向培育定向培育人工驯化人工驯化第68页/共104页微生物生态1.生态系统的主要功能是什么？2.污化系统分那几个带？各带的水质特征及指示生物主要有？3.水体自净的过程是什么？4.氧垂曲线的意义？5.P/H指数是什么？6.CFU,大肠菌群，BIP指数各是什么？第69页/共104页 生生态态系系统统就就是是在在一一定定时时间间和和空空间间范范围围内内由由生生物物（包包括括动动物物，植植物物和和微微生生物物个个体体、种种群群、群群落落）与与它它们们的的生生活活环环境境（包包括括光光、水水、土土壤壤、空空气气和和其其它它生生物物因因子子）通通过过能能量量的的流流动动和和物物质质循循环环组组成成的一个自

42、然体。的一个自然体。第70页/共104页水体自净水体自净 生态平衡生态平衡 河河流流在在接接纳纳了了一一定定的的有有机机物物之之后后，在在物物理理，化化学学及及生生物物的的因因素素综综合合作作用用下下，水水质质恢恢复复到到污污染染前前的水平和状态，叫水体自净。的水平和状态，叫水体自净。在正常情况下，水体单位时间内通过正常生物在正常情况下，水体单位时间内通过正常生物循环中能够同化有机污染物的最大数量称为同循环中能够同化有机污染物的最大数量称为同化容量或化容量或自净容量自净容量。第71页/共104页P PH H指数指数指数指数P P P P 光合自养型光合自养型光合自养型光合自养型微生物（如藻类）

43、微生物（如藻类）H H H H 异养型异养型异养型异养型微生物（如细菌等）微生物（如细菌等）环境微生物基础教学课件 天津工业大学=P PH H指数指数指数指数污染前污染前 污染污染污染污染 净化开始净化开始持续持续 结束结束高高低低最低最低上升上升高高第72页/共104页环境微生物基础教学课件 天津工业大学氧浓度氧浓度氧浓度氧浓度昼夜变化幅度及氧垂曲线昼夜变化幅度及氧垂曲线昼夜变化幅度及氧垂曲线昼夜变化幅度及氧垂曲线第73页/共104页污化系统污化系统污化带污化带100%第74页/共104页细菌菌落总数（细菌菌落总数（CFU）指指1mL水中在营养琼脂培养基中，于水中在营养琼脂培养基中，于37培

44、养培养24小时，所生长的细菌菌落总数。小时，所生长的细菌菌落总数。我国规定我国规定1mL生活饮用水中生活饮用水中的细菌菌落总数在的细菌菌落总数在100个个以下。以下。第75页/共104页总大肠菌群总大肠菌群 总总大大肠肠菌菌群群，包包括括埃埃希希氏氏菌菌属属，柠柠檬檬酸酸杆杆菌菌属属，肠肠杆杆菌菌属属，克克雷雷伯伯氏氏菌菌属属等等十十几几种种肠肠道道杆杆菌菌，一一群群好好氧氧和和兼兼性性厌厌氧氧的的无无芽芽孢孢革革兰兰氏氏阴阴性性杆杆菌菌。这这些些菌菌属属在在3737能能不不同同程程度度的的发发酵酵乳乳糖糖产产酸酸，产产气气，是是指示水体被粪便污染的指标。指示水体被粪便污染的指标。间接病原菌测

45、定间接病原菌测定：测定水中测定水中测定水中测定水中是否有肠道正常细菌是否有肠道正常细菌的存在的存在的存在的存在若检出，则表明水被粪便所污染，若检出，则表明水被粪便所污染，则有肠道病原菌的则有肠道病原菌的可能可能可能可能。我国目前的生活引用水的卫生标准规定，我国目前的生活引用水的卫生标准规定，一升水中一升水中总大肠菌群数不得超过总大肠菌群数不得超过3个。个。第76页/共104页物质循环1.脂肪酸的氧化的特征，18C硬脂酸的氧化的反应式？能量产生多少（ATP）2.氨化作用、硝化作用、反硝化作用、固氮作用？3.硫化作用、反硫化作用?主要参与的微生物是哪些？第77页/共104页脂肪酸的脂肪酸的氧化氧化

46、 环境微生物基础教学课件 天津工业大学RCOSCOA第二次第二次氧化氧化脂肪酸的活化脂肪酸的活化 第78页/共104页脂脂肪肪酸酸通通常常通通过过氧氧化化过过程程氧氧化化。以以硬硬脂脂酸酸为为例例，1mol硬硬脂脂酸酸含含有有18mol个个碳碳原原子子，需需要要经经过过8次次氧氧化化全全部部降降解解为为9 mol乙乙酰酰辅辅酶酶A，总总反反应式：应式：脂脂肪肪酸酸经经过过氧氧化化后后，可可以以产产生生大大量量的的能能量量，18C硬硬脂脂酸酸经经氧氧化化后后，能能够够获获得得（17-1）+177+12=147mol 第79页/共104页氨化第80页/共104页大多数微生物能利用硫酸盐作为唯一的硫

47、源，同化成含有-S-S基或者-SH基的蛋白质有机物。第81页/共104页好氧水处理生物原理1.好氧活性污泥的特性？2.好氧活性污泥中的微生物群落及组成？3.菌胶团的功能？4.活性污泥法生物处理废水的原理？5.活性污泥的丝状膨胀是什么，致因微生物是哪些？6.生物膜法净化废水的原理是什么？7.生物膜中微生物的组成？第82页/共104页 好好氧氧活活性性污污泥泥是是由由多多种种多多样样的的好好氧氧微微生生物物和和兼兼性性厌厌氧氧的的微微生生物物，少少量量的的厌厌氧氧微微生生物物，其其上上吸吸附附的的污污水水中中的的有有机机和和无无机机固固体体物物混混凝凝交交织织在在一起的，形成一起的，形成絮状体絮状

48、体的或称绒粒。的或称绒粒。第83页/共104页产生絮凝体的微生物产生絮凝体的微生物优势菌属优势菌属 真菌真菌 微型后生动物和原生动物微型后生动物和原生动物 丝状菌丝状菌 组组成成第84页/共104页对有机物有吸附能力和分解的能力；对有机物有吸附能力和分解的能力；为原生动物和微型后生动物提供了良好为原生动物和微型后生动物提供了良好的生存环境和附着场所；的生存环境和附着场所；具有指示作用，从菌胶团的透明度，颜具有指示作用，从菌胶团的透明度，颜色，数量和颗粒大小，结构的松散程度色，数量和颗粒大小，结构的松散程度判断活性污泥的性能。判断活性污泥的性能。环境微生物基础教学课件 天津工业大学产生絮凝体的微

49、生物产生絮凝体的微生物菌胶团菌胶团 污泥的絮体形成之前，污泥的絮体形成之前，细菌分泌的粘液体，细菌分泌的粘液体，荚膜或明胶质与细菌体组成了菌胶团，荚膜或明胶质与细菌体组成了菌胶团，这是活性这是活性污泥的污泥的结构和功能的中心结构和功能的中心。功能：功能：新生的菌胶团颜色浅，无色透明，结构紧密，新生的菌胶团颜色浅，无色透明，结构紧密，说明菌胶团生命力旺盛，吸附和分解有机物的说明菌胶团生命力旺盛，吸附和分解有机物的能力强。老化的菌胶团颜色深，结构松散，活能力强。老化的菌胶团颜色深，结构松散，活性不强，吸附和分解能力差。性不强，吸附和分解能力差。多糖，氨基酸多糖，氨基酸 第85页/共104页微型后生

50、动物和原生动物微型后生动物和原生动物这些微生物保持活性污泥的物理特性，降解活性这些微生物保持活性污泥的物理特性，降解活性和絮凝和沉淀性能，并具有指示作用。和絮凝和沉淀性能，并具有指示作用。第86页/共104页好氧活性污泥的净化作用机理。好氧活性污泥的净化作用机理。吸附吸附吸收吸收混凝混凝第87页/共104页活性污泥丝状膨胀：由于活性污泥丝状膨胀：由于丝状细菌丝状细菌的极度生长的极度生长导致的活性污泥膨胀。导致的活性污泥膨胀。致因微生物：致因微生物：丝状细菌（浮游球衣菌、发硫菌属、丝状细菌（浮游球衣菌、发硫菌属、贝日阿托氏菌属、亮发菌属、纤发菌属、微丝菌贝日阿托氏菌属、亮发菌属、纤发菌属、微丝菌