环境工程微生物学第二章PPT幻灯片
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环境工程微生物学第三版
（二）病毒的结构
蛋白质衣壳 核衣壳 病毒 囊膜
(非基本结构) 简单病毒粒子 （裸露病毒粒子） 复杂病毒粒子 （如流感病毒）
核酸内芯
病毒的结构
衣壳粒 核酸 囊膜 刺突 核ห้องสมุดไป่ตู้壳
病 毒 粒 子
核衣壳 （基本结构） 囊膜 （非基本结构）
核心：DNA或RNA 衣壳：由若干衣壳粒构成
由类脂或脂蛋白 和糖蛋白构成
3.2 噬菌体的分离培养
第五节 病毒对物理、化学因素的抗力及在 污水处理过程中的去除效果 1、病毒对物理因素的抵抗力 1.1 温度 高温：大多数病毒在55~65℃范围内 不到1h被灭活。脊髓灰质炎病毒抗热变 异株可在75 ℃下生存。 低温：不会灭活病毒。通常在-75 ℃ 下保存病毒。
植物病毒的培养基：
与之相应敏感植株和敏感的植物组 织。
噬菌体的培养基：
与噬菌体相应的敏感细菌，如大肠 杆菌噬菌体用大肠杆菌培养。
3、病毒的培养
3.1 动物病毒的培养 （1）动物病毒的空斑试验 a. 单层细胞制备和培养 b. 病毒样品的采集和制备 c. 动物病毒的接种与观察 d. 具体培养方法 （2）系列稀释终点
一、 病毒区别于其它生物的特征
（1）病毒没有细胞结构，由一种核酸（DNA或 RNA）加蛋白质衣壳组成。 （2）严格的活细胞内寄生，没有自身的核糖体 （合成蛋白质的机构），大部分病毒没有酶或 酶系统不全，不能进行独立的代谢活动。 （3）病毒在活的敏感宿主细胞内是具有生命的 大分子微生物，在活的敏感细胞外呈不具生命 特征的大分子物质，并可形成结晶。但仍保留 着感染宿主的潜在能力。
如大肠杆菌T4噬菌体，头部呈立体对称型 （20面体），尾部为螺旋对称型。
2. 核酸内芯
环境微生物学 PPT课件
或转化、微生物活动对环境的影响等，此即污染微生态学
研究内容。 （3）在治理污染的人工构筑系统中微生物的作用与应用，
此即环境工程微生物学的主要内容。
（4）在环境监测中的应用，此即环境微生物监测技术。
（三）环境微生物学学科特点
1、以微生物学为基础，与微生物生态学联系紧密。 2、是实用性极强的独立学科。与发酵微生物、工
五 环境微生物学及其研究内容
（一）环境微生物学概念
环境微生物学是由普通微生物学发展起来的环境 科学和环境工程相结合的一门理论基础学科。
以普通微生物学为基础，在研究微生物一般规律 的同时，着重微生物和环境之间相互作用的规律、 微生物活动对环境和人类产生的影响以及在环境污染 控制工程中有关微生物学原理的研究。
非细胞结构的病毒、类病毒、拟病毒等； 细胞结构的：
①属于原核生物的细菌、放线菌、立克次氏体、衣原体等 ；
②属于真核生物的酵母菌、霉菌、蕈菌、单细胞藻类、原 生动物等。
脊髓灰质炎病毒
H1N1病毒
我们生活中的微生物
土壤 水体 空气 极端环境 皮肤 肠道 •••••• 土壤：细菌数亿/g
人口腔中的微生物
教学安排
54 学时，3学分
成绩评定
平时成绩 30% 期中考试成绩 20% 期末考试 50%
主要参考教材: 殷士学主编. 环境微生物学. 北京: 机械工业出版社, 2006
参考书目: 1. 乐毅全,王世芬主编.环境微生物学.北京:化学工
业出版社,2005 2. 和文祥,洪坚平主编.环境微生物学. 北京:中国农
我国环境微生物学的兴起与发展
我国环境微生物学科研起始于20世纪70年代。
目前研究的成果：
1、中科院微生物研究所在70年代初分离筛选有效 微生物，成功处理氯丁橡胶、腈纶、TNT炸药等工 业废水。华东师范大学研究球衣菌处理生活污水及 光合细菌处理豆制品废水。
研究内容。 （3）在治理污染的人工构筑系统中微生物的作用与应用，
此即环境工程微生物学的主要内容。
（4）在环境监测中的应用，此即环境微生物监测技术。
（三）环境微生物学学科特点
1、以微生物学为基础，与微生物生态学联系紧密。 2、是实用性极强的独立学科。与发酵微生物、工
五 环境微生物学及其研究内容
（一）环境微生物学概念
环境微生物学是由普通微生物学发展起来的环境 科学和环境工程相结合的一门理论基础学科。
以普通微生物学为基础，在研究微生物一般规律 的同时，着重微生物和环境之间相互作用的规律、 微生物活动对环境和人类产生的影响以及在环境污染 控制工程中有关微生物学原理的研究。
非细胞结构的病毒、类病毒、拟病毒等； 细胞结构的：
①属于原核生物的细菌、放线菌、立克次氏体、衣原体等 ；
②属于真核生物的酵母菌、霉菌、蕈菌、单细胞藻类、原 生动物等。
脊髓灰质炎病毒
H1N1病毒
我们生活中的微生物
土壤 水体 空气 极端环境 皮肤 肠道 •••••• 土壤：细菌数亿/g
人口腔中的微生物
教学安排
54 学时，3学分
成绩评定
平时成绩 30% 期中考试成绩 20% 期末考试 50%
主要参考教材: 殷士学主编. 环境微生物学. 北京: 机械工业出版社, 2006
参考书目: 1. 乐毅全,王世芬主编.环境微生物学.北京:化学工
业出版社,2005 2. 和文祥,洪坚平主编.环境微生物学. 北京:中国农
我国环境微生物学的兴起与发展
我国环境微生物学科研起始于20世纪70年代。
目前研究的成果：
1、中科院微生物研究所在70年代初分离筛选有效 微生物，成功处理氯丁橡胶、腈纶、TNT炸药等工 业废水。华东师范大学研究球衣菌处理生活污水及 光合细菌处理豆制品废水。
《环境工程微生物学》PPT演示课件
亿人口，比死亡最惨重的第二次世界大战（约死 亡1.1亿）还多！
5
细菌化石
6
（二）人类揭开微生物世界奥秘的 历史
• 1．史前期 史前期是指人类还未见到微生物 个体尤其是细菌细胞前的一段漫长的历史 时期，大约在距今8000年前一直至公元 1676年间。当时的人类虽未见到微生物的 个体，却自发地与微生物频繁地打交道， 并凭自己的经验在实践中开展利用有益微 生物和防治有害微生物的活动。 酵母菌是人类最古老的家养生物之一
11
• 本时期的代表人物主要是法国的巴斯德 （L.Pasteur，1822～1895）和德国的科赫 （R.Koch，1843～1910），他们可分别称 为微生物学的奠基人和细菌学的奠基人。
12
• 巴斯德学派的主要贡献是提出了生命只能 来自生命的胚种学说，并认为只有活的微 生物才是传染病、发酵和腐败的真正原因， 再加上消毒灭菌等一系列方法的建立，就 为微生物学的发展奠定了坚实的基础。
1
二、发展史：
• （一）一个未知的世界 （1）个体微小 一般地说，人眼对小于1mm
的物体就看不清楚了，而微生物的大小多 数是在几μm至几十μm范围内，因此就无法 发现或辨认它们。
2
• （2）外貌不显 微生物的个体（细胞）虽看 不见，但是由无数个体组成的群体（菌落 或菌苔）却是可见的。然而，各种微生物 群体的外形往往平淡无奇、不甚显目，因 此，对其作用就极易忽略。
13
• 科赫学派的重要业绩主要有三个方面： ①建立了研究微生物的一系列重要方法，尤其在分离微生 物纯种方面，他们把早年在马铃薯块上的固体培养技术改 进为明胶平板培养技术（1881），并进而提高到琼脂平板 培养技术（1882）。在1881年前后，科赫及其助手们还 创立了许多显微镜技术，包括细菌鞭毛染色在内的许多染 色方法、悬滴培养法以及显微摄影技术。 ②利用平板分离方法寻找并分离到多种传染病的病原菌， 例如炭疽病菌（1877）、结核杆菌（1882）、链球菌 （1882）和霍乱弧菌（1883）等。 ③在理论上，科赫于1884年提出了科赫法则，其主要内容 为：病原微生物总是在患传染病的动物中发现而不存在于 健康个体中；这一微生物可以离开动物体，并被培养为纯 种培养物；这种纯培养物接种到敏感动物体后，应当出现 特有的病症；该微生物可以从患病的实验动物中重新分离 出来，并可在实验室中再次培养，此后它仍然应该与原始 病原微生物相同。
5
细菌化石
6
（二）人类揭开微生物世界奥秘的 历史
• 1．史前期 史前期是指人类还未见到微生物 个体尤其是细菌细胞前的一段漫长的历史 时期，大约在距今8000年前一直至公元 1676年间。当时的人类虽未见到微生物的 个体，却自发地与微生物频繁地打交道， 并凭自己的经验在实践中开展利用有益微 生物和防治有害微生物的活动。 酵母菌是人类最古老的家养生物之一
11
• 本时期的代表人物主要是法国的巴斯德 （L.Pasteur，1822～1895）和德国的科赫 （R.Koch，1843～1910），他们可分别称 为微生物学的奠基人和细菌学的奠基人。
12
• 巴斯德学派的主要贡献是提出了生命只能 来自生命的胚种学说，并认为只有活的微 生物才是传染病、发酵和腐败的真正原因， 再加上消毒灭菌等一系列方法的建立，就 为微生物学的发展奠定了坚实的基础。
1
二、发展史：
• （一）一个未知的世界 （1）个体微小 一般地说，人眼对小于1mm
的物体就看不清楚了，而微生物的大小多 数是在几μm至几十μm范围内，因此就无法 发现或辨认它们。
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• （2）外貌不显 微生物的个体（细胞）虽看 不见，但是由无数个体组成的群体（菌落 或菌苔）却是可见的。然而，各种微生物 群体的外形往往平淡无奇、不甚显目，因 此，对其作用就极易忽略。
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• 科赫学派的重要业绩主要有三个方面： ①建立了研究微生物的一系列重要方法，尤其在分离微生 物纯种方面，他们把早年在马铃薯块上的固体培养技术改 进为明胶平板培养技术（1881），并进而提高到琼脂平板 培养技术（1882）。在1881年前后，科赫及其助手们还 创立了许多显微镜技术，包括细菌鞭毛染色在内的许多染 色方法、悬滴培养法以及显微摄影技术。 ②利用平板分离方法寻找并分离到多种传染病的病原菌， 例如炭疽病菌（1877）、结核杆菌（1882）、链球菌 （1882）和霍乱弧菌（1883）等。 ③在理论上，科赫于1884年提出了科赫法则，其主要内容 为：病原微生物总是在患传染病的动物中发现而不存在于 健康个体中；这一微生物可以离开动物体，并被培养为纯 种培养物；这种纯培养物接种到敏感动物体后，应当出现 特有的病症；该微生物可以从患病的实验动物中重新分离 出来，并可在实验室中再次培养，此后它仍然应该与原始 病原微生物相同。
环境工程微生物学课件
自然界中氮素蕴藏量丰富，以三种形态存在：分 子氮N2，占大气的78%；有机氮化合物；无机 氮化合物（氨氮和硝氮）。尽管分子氮和有机氮 含量多，但植物不能直接利用，只能利用无机氮。 微生物、植物和动物三者的协同作用下将三种形 态的氮相互转化，构成氮循环，其中微生物起着 重要作用。
自然界的氮素循环是各种元素循环的中心，这是 由于氮元素在整个生物界中所处的重要地位所决 定的。微生物又是整个氮素循环的中心，尤其是 一些固氮微生物更可称作开辟整个生物圈氮素营 养源的“先锋队”。
人工湿地中微生 物与水生植物净 化污水的作用
微污染水源水 预处理中的 微生物学原理
饮用水的消毒与其 微生物学效应
污废水 深度处理
❖ 环境问题是目前全球面临的四大难题之一， 将现代生物技术和环境工程技术有机结合是一种 经济效益和环境效益俱佳的、解决复杂环境污染 问题的最有效手段。
❖ 1 传统的环境生物技术，即以废物的生物处理及 其在新理论和新技术支撑下的强化处理工艺；氧 化塘、人工湿地和农业生态工程等。
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环境生态工程中的微生物作用
环境与环境工程面临的问题，可持续发展与微生物
❖ ❖ 随着人类的生活水平日益提高,相应产生越来越多的城市生活污水、人粪便;有
机固体废物(包括厨余);生活用品废物,如废纸张、废布、废塑料袋等生活垃圾。 集约化的养殖场产生大量禽、畜粪便。
残留有机物还可能引起管道中异养菌孳生。导致饮用水中细菌不达标， 这种水被人饮用会危害人体健康。为此，人们不仅致力于水厂的水处理 工艺改革，探索更有效的处理工艺和技术。同时重视水源水的预处理， 双管齐下，确保饮用水的卫生与安全。
污染土壤与生物修复技术
❖ 土壤对施入其中一定负荷的有机物或有机污染物 具有吸附和生物降解能力，通过各种物理、生化 过程自动分解污染物使土壤恢复到原来水平的净 化过程，称土壤自净。
2024版环境工程微生物学第二章完整版
环境工程微生物学第二章完整版
contents
目录
• 微生物基本概念与特点 • 微生物代谢与遗传基础 • 微生物在环境污染治理中应用 • 微生物实验室检测方法与评价指标 • 微生物资源开发与利用策略 • 环境工程领域其他相关知识点拓展
01 微生物基本概念与特点
微生物定义及分类
微生物定义
微生物是一类体型微小、结构简单、 肉眼难以直接观察到的生物群体的总 称。
03
利用微生物的修复功能，对受到污染的土壤、水体等进行生物
修复，恢复其生态功能。
微生物生长繁殖条件
营养物质
微生物生长需要碳源、氮源、无机盐等营养 物质。
pH值
微生物生长环境的酸碱度对其生长繁殖有重 要影响。
温度
不同微生物对温度的要求不同，一般分为低 温、中温、高温微生物。
氧气
根据对氧气的需求，微生物可分为好氧、厌 氧和兼性微生物。
生态系统服务功能评估指标体系构建
• 生态系统服务功能定义：指生态系统为人类提供的各种直接和间接的利益。 • 评估指标体系构建原则：包括科学性、系统性、可操作性和动态性等。 • 具体指标：包括供给服务指标（如食物生产、水资源供给等）、调节服务指标（如气候调节、水文调节等）、
支持服务指标（如土壤保持、生物多样性维持等）和文化服务指标（如景观美学、休闲娱乐等）。 • 评估方法：包括价值量评估法、物质量评估法和能值评估法等。
生物滤池构造
由填料层、布气系统、排水系统等组成，填料上附着生长微生物。
影响因素
填料种类、湿度、温度、pH值等条件影响生物滤池的净化效果。
土壤修复中微生物接种和强化技术
微生物接种技术
向受污染土壤中投加具有特定降解能力的微生物，提高污 染物的降解速率。
contents
目录
• 微生物基本概念与特点 • 微生物代谢与遗传基础 • 微生物在环境污染治理中应用 • 微生物实验室检测方法与评价指标 • 微生物资源开发与利用策略 • 环境工程领域其他相关知识点拓展
01 微生物基本概念与特点
微生物定义及分类
微生物定义
微生物是一类体型微小、结构简单、 肉眼难以直接观察到的生物群体的总 称。
03
利用微生物的修复功能，对受到污染的土壤、水体等进行生物
修复，恢复其生态功能。
微生物生长繁殖条件
营养物质
微生物生长需要碳源、氮源、无机盐等营养 物质。
pH值
微生物生长环境的酸碱度对其生长繁殖有重 要影响。
温度
不同微生物对温度的要求不同，一般分为低 温、中温、高温微生物。
氧气
根据对氧气的需求，微生物可分为好氧、厌 氧和兼性微生物。
生态系统服务功能评估指标体系构建
• 生态系统服务功能定义：指生态系统为人类提供的各种直接和间接的利益。 • 评估指标体系构建原则：包括科学性、系统性、可操作性和动态性等。 • 具体指标：包括供给服务指标（如食物生产、水资源供给等）、调节服务指标（如气候调节、水文调节等）、
支持服务指标（如土壤保持、生物多样性维持等）和文化服务指标（如景观美学、休闲娱乐等）。 • 评估方法：包括价值量评估法、物质量评估法和能值评估法等。
生物滤池构造
由填料层、布气系统、排水系统等组成，填料上附着生长微生物。
影响因素
填料种类、湿度、温度、pH值等条件影响生物滤池的净化效果。
土壤修复中微生物接种和强化技术
微生物接种技术
向受污染土壤中投加具有特定降解能力的微生物，提高污 染物的降解速率。
环境工程微生物学第二章-原核微生物(2)
（三）细胞的结构
3、细胞质和内含物
5）气泡（gas vocuoles）
（三）细胞的结构
3、ห้องสมุดไป่ตู้胞质和内含物
6）核糖体（ribosome）
略
（三）细胞的结构
4、核区（nuclear region or area）
原核生物所特有的无核膜结构、无固定形态的原始细胞核
（三）细胞的结构
4、核区（nuclear region or area）
核心部分的细胞质却变得高度失水， 因此，具极强的耐热性。
渗透调节皮层膨胀学说
5、特殊的休眠构造——芽孢 6）伴孢晶体（parasporal crystal）
（三）细胞的结构
少数芽孢杆菌，例如苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)在 其形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形或双锥形的碱溶 性蛋白晶体——δ内毒素，称为伴孢晶体。 特点：不溶于水，对蛋白酶类不敏感；容易溶于碱性溶剂。
专性好氧的盐杆菌属（Halobacterium）的细菌，却生活在含氧极少的饱 和盐水中，它们细胞中气泡显著，其作用被认为是使菌体浮于盐水表面， 以保证细胞更接近空气。 有些厌氧性光和细菌利用气泡集中在水下10-30米深处，这样既能吸收适宜 的光线和营养进行光和作用，又可以避免直接与氧接触。
蓝细菌生长时依靠细胞内的气泡而漂浮于湖水表面，并随风聚集成块，常使 湖内出现“水花”。
一种内源性氮源贮藏物，同时还兼有贮存能源的作用。
通常存在于蓝细菌中。
由含精氨酸和天冬氨 酸残基（1:1）的分枝 多肽所构成，分子量 在25000～125000。
3、细胞质和内含物
2）贮藏物(reserve materials)：
⑤硫粒（sulfur globules） 很多真细菌在进行产能代谢或生物合成时，常涉及对还原性 的硫化物如H2S，硫代硫酸 盐等的氧化。 在环境中还原性硫素丰富时， 常在细胞内以折光性很强的 硫粒的形式积累硫元素。 当环境中环境中还原性硫缺 乏时，可被细菌重新利用。
《环境工程微生物》PPT课件
• 共生
28
29
30
青 霉
细菌菌落
此处没有细菌
？
• 提问：青霉菌与其周 围细菌的关系是什么 ？
• 拮抗
•提问：原生动物与细菌 间关系？
•拮抗及偏利互生
31
• 提问：活性污泥 中细菌间的相互 关系是什么？
• 竞争、互生（同 种）等
32
寄生关系
33
• 冬虫夏草，是子囊菌寄 生于鳞翅目幼虫而形成 的。
• 但如数量太多，则是污泥膨胀的 的前兆。
• 提问：为什么？ • 答案：破坏污泥的结构，使污泥
松散而上浮。
• 目前发现的轮虫有252种，活性污泥中 常见的轮虫有转轮虫、玫瑰旋轮虫等 。
玫瑰旋轮虫
12
转轮虫
二、甲壳类动物（非微生物）
• 甲壳动物是鱼类的基本食料。广泛分布于河流、 湖泊和水甲壳，水生浮游生活。
16
颤蚯蚓
（2～4mm)
17
• 摇蚊幼虫(1~10mm)
18
• 蜂蝇幼虫
工业污水处理系 统中较少出现。
19
冠状痘病病毒毒，如天花
非
第六节最大的病病毒毒仅3和0噬0~菌4体50×1 典
70~260nm
• 病毒：非细胞型+专性寄生+微生物
1nm=10 m 噬菌•体寄生在微丝生状物病中毒的,如病毒杆副特状粘称病病噬毒-毒9菌，，体如。
游泳型纤毛 漫游虫多，没有豆形 没有漫游虫，豆形虫、肾
动
虫
虫、肾形虫 形虫多（大于 1 万个/ml）
固着型纤毛
物
虫
多且活跃
畸形，运动迟缓
孢囊
无
有
8
第五节 后 生 动 物
28
29
30
青 霉
细菌菌落
此处没有细菌
？
• 提问：青霉菌与其周 围细菌的关系是什么 ？
• 拮抗
•提问：原生动物与细菌 间关系？
•拮抗及偏利互生
31
• 提问：活性污泥 中细菌间的相互 关系是什么？
• 竞争、互生（同 种）等
32
寄生关系
33
• 冬虫夏草，是子囊菌寄 生于鳞翅目幼虫而形成 的。
• 但如数量太多，则是污泥膨胀的 的前兆。
• 提问：为什么？ • 答案：破坏污泥的结构，使污泥
松散而上浮。
• 目前发现的轮虫有252种，活性污泥中 常见的轮虫有转轮虫、玫瑰旋轮虫等 。
玫瑰旋轮虫
12
转轮虫
二、甲壳类动物（非微生物）
• 甲壳动物是鱼类的基本食料。广泛分布于河流、 湖泊和水甲壳，水生浮游生活。
16
颤蚯蚓
（2～4mm)
17
• 摇蚊幼虫(1~10mm)
18
• 蜂蝇幼虫
工业污水处理系 统中较少出现。
19
冠状痘病病毒毒，如天花
非
第六节最大的病病毒毒仅3和0噬0~菌4体50×1 典
70~260nm
• 病毒：非细胞型+专性寄生+微生物
1nm=10 m 噬菌•体寄生在微丝生状物病中毒的,如病毒杆副特状粘称病病噬毒-毒9菌，，体如。
游泳型纤毛 漫游虫多，没有豆形 没有漫游虫，豆形虫、肾
动
虫
虫、肾形虫 形虫多（大于 1 万个/ml）
固着型纤毛
物
虫
多且活跃
畸形，运动迟缓
孢囊
无
有
8
第五节 后 生 动 物
环境工程微生物学原核微生物课件PPT
获得大分子物质，但也决定了它们离开宿主细胞则易死亡
大小介于病毒与一般细菌之间，大部分不能通过细菌滤器. (其中伯氏立克次氏体(Rickettsia burneti）能通过)
一般个体：球状体：0.2-0.5 mm；杆状体：0.3-0.5 x 0.3-2 mm29；
第四节 支原体、立克次氏体和衣原体
（一）立克次氏体（Rickettsia）
16
（四）菌落形态
17
第二节 放线菌(Actinomyces)
（五）分布特点及与人类的关系
放线菌常以孢子或菌丝状态极其广泛地存在于自然界，土壤 中最多，其代谢产物使土壤具有特殊的泥腥味。
能产生大量的、种类繁多的抗生素（其中90%由链霉菌产生） 有的放线菌可用于生产维生素、酶制制；此外，在甾体转化、 石油脱蜡、烃类发酵、污水处理等方面也有应用 少数寄生型放线菌可引起人、动物（如皮肤、脑、肺和脚部感染）、 植物（如马铃薯和甜菜的疮痂病）的疾病。
繁殖方式
无性孢子
孢囊孢子 分生孢子
菌丝断裂
常见于液体培养中，工业发酵生产 抗生素时都以此法大量繁殖放线菌
细菌的芽胞是休眠体，而放线菌的孢子是繁殖体
13
（三）生长与繁殖
第二节 放线菌(Actinomyces)
菌丝上，可覆盖整个菌落表面。 古生菌的质膜在本质上也是由磷脂组成，但它比真细菌或 单细胞，大多由分枝发达的菌丝组成； 细胞柔软且具扭曲性，致使细胞能通过孔径比自身小得多的过滤器。
4）一些支原体能引起人类、牲畜、家禽和作物的病害疾病。
34
（二）支原体（Mycoplasma） 第四节 支原体、立克次氏体和衣原体
2、特性 教材P42：伯杰氏第8版8科31属
第五节 古生菌（Archaea） 没有细胞壁，曾被认为是自由生活的最小的原核微生物。 因多出现在嗜热菌中，故推测这种膜可能具有更高的机械强度 细胞核无核膜，也不进行有丝分裂，细胞壁含胞壁酸 第二节 放线菌(Actinomyces) 古生菌（Archaea） （三）衣原体（Chlamydia） 按形态和功能可分为营养、气生和孢子丝三种。 Phase-contrast micrograph of strain Corynebacterium marinum D7015T 古生菌在进化谱系上与真细菌及真核生物相互并列，且与后者关系 和二氨基庚二酸，革兰氏染色阴性。 单细胞，大多由分枝发达的菌丝组成； （三）衣原体（Chlamydia） 细菌有哪些一般结构和特殊结构？它们各有哪些生理功能？ 特点：具有分枝状菌丝、以孢子进行繁殖，陆生性较强、革兰氏染色阳性的一类原核微生物，属于真细菌范畴。 从热带到两极，从海洋到高山，到处都有它们的踪迹。 石油脱蜡、烃类发酵、污水处理等方面也有应用 真细菌和真核生物之外的生命的第三种形式。 古生菌的质膜在本质上也是由磷脂组成，但它比真细菌或 第二节 放线菌(Actinomyces) 1）某些性质与病毒相近
大小介于病毒与一般细菌之间，大部分不能通过细菌滤器. (其中伯氏立克次氏体(Rickettsia burneti）能通过)
一般个体：球状体：0.2-0.5 mm；杆状体：0.3-0.5 x 0.3-2 mm29；
第四节 支原体、立克次氏体和衣原体
（一）立克次氏体（Rickettsia）
16
（四）菌落形态
17
第二节 放线菌(Actinomyces)
（五）分布特点及与人类的关系
放线菌常以孢子或菌丝状态极其广泛地存在于自然界，土壤 中最多，其代谢产物使土壤具有特殊的泥腥味。
能产生大量的、种类繁多的抗生素（其中90%由链霉菌产生） 有的放线菌可用于生产维生素、酶制制；此外，在甾体转化、 石油脱蜡、烃类发酵、污水处理等方面也有应用 少数寄生型放线菌可引起人、动物（如皮肤、脑、肺和脚部感染）、 植物（如马铃薯和甜菜的疮痂病）的疾病。
繁殖方式
无性孢子
孢囊孢子 分生孢子
菌丝断裂
常见于液体培养中，工业发酵生产 抗生素时都以此法大量繁殖放线菌
细菌的芽胞是休眠体，而放线菌的孢子是繁殖体
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（三）生长与繁殖
第二节 放线菌(Actinomyces)
菌丝上，可覆盖整个菌落表面。 古生菌的质膜在本质上也是由磷脂组成，但它比真细菌或 单细胞，大多由分枝发达的菌丝组成； 细胞柔软且具扭曲性，致使细胞能通过孔径比自身小得多的过滤器。
4）一些支原体能引起人类、牲畜、家禽和作物的病害疾病。
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（二）支原体（Mycoplasma） 第四节 支原体、立克次氏体和衣原体
2、特性 教材P42：伯杰氏第8版8科31属
第五节 古生菌（Archaea） 没有细胞壁，曾被认为是自由生活的最小的原核微生物。 因多出现在嗜热菌中，故推测这种膜可能具有更高的机械强度 细胞核无核膜，也不进行有丝分裂，细胞壁含胞壁酸 第二节 放线菌(Actinomyces) 古生菌（Archaea） （三）衣原体（Chlamydia） 按形态和功能可分为营养、气生和孢子丝三种。 Phase-contrast micrograph of strain Corynebacterium marinum D7015T 古生菌在进化谱系上与真细菌及真核生物相互并列，且与后者关系 和二氨基庚二酸，革兰氏染色阴性。 单细胞，大多由分枝发达的菌丝组成； （三）衣原体（Chlamydia） 细菌有哪些一般结构和特殊结构？它们各有哪些生理功能？ 特点：具有分枝状菌丝、以孢子进行繁殖，陆生性较强、革兰氏染色阳性的一类原核微生物，属于真细菌范畴。 从热带到两极，从海洋到高山，到处都有它们的踪迹。 石油脱蜡、烃类发酵、污水处理等方面也有应用 真细菌和真核生物之外的生命的第三种形式。 古生菌的质膜在本质上也是由磷脂组成，但它比真细菌或 第二节 放线菌(Actinomyces) 1）某些性质与病毒相近
2024版《环境工程微生物学》PPT演示课件
厌氧消化法
在无氧条件下，利用厌氧微生物将有机固体废弃物分解 为甲烷和二氧化碳等气体，实现固体废弃物的能源化利 用。
2024/1/28
11
环境修复与微生物技术应用
1 2
生物修复技术 利用特定微生物的代谢活动，降解或转化环境中 的污染物，如石油烃、多环芳烃等。
生物强化技术 通过向污染环境中投加具有特定功能的微生物或 酶制剂，提高污染物的降解速率和效率。
生物传感器法
利用生物活性物质（如酶、抗体等）作为识别元件，结合换能器将生 物信号转换为电信号进行检测，具有快速、准确、自动化等优点。
2024/1/28
15
环境工程微生物评价指标体系
微生物多样性指数
通过测定环境中微生物的种类、数量 及其分布情况，评价环境的微生物多
样性水平。
微生物群落结构
分析环境中不同种类微生物的组成比 例和相互关系，揭示微生物群落对环
19
实验数据处理与结果分析
2024/1/28
实验数据的记录与处理
强调实验数据记录的重要性，介绍数据处理的基本方法，如平均 值、标准差等统计量的计算。
实验结果的表示与分析
讲解如何绘制图表表示实验结果，如柱状图、折线图等，以及如何 对实验结果进行分析和解释。
实验报告的撰写
提供实验报告撰写的指导，包括报告格式、内容安排、图表插入等 方面的建议。
6
微生物生态与环境关系
微生物在自然界中的分布与生态作用
微生物与环境的相互作用关系
微生物在环境工程中的应用前景
2024/1/28
7
02
环境工程中的微生物应用
2024/1/28
8
废水处理中的微生物作用
01 微生物降解有机物
在无氧条件下，利用厌氧微生物将有机固体废弃物分解 为甲烷和二氧化碳等气体，实现固体废弃物的能源化利 用。
2024/1/28
11
环境修复与微生物技术应用
1 2
生物修复技术 利用特定微生物的代谢活动，降解或转化环境中 的污染物，如石油烃、多环芳烃等。
生物强化技术 通过向污染环境中投加具有特定功能的微生物或 酶制剂，提高污染物的降解速率和效率。
生物传感器法
利用生物活性物质（如酶、抗体等）作为识别元件，结合换能器将生 物信号转换为电信号进行检测，具有快速、准确、自动化等优点。
2024/1/28
15
环境工程微生物评价指标体系
微生物多样性指数
通过测定环境中微生物的种类、数量 及其分布情况，评价环境的微生物多
样性水平。
微生物群落结构
分析环境中不同种类微生物的组成比 例和相互关系，揭示微生物群落对环
19
实验数据处理与结果分析
2024/1/28
实验数据的记录与处理
强调实验数据记录的重要性，介绍数据处理的基本方法，如平均 值、标准差等统计量的计算。
实验结果的表示与分析
讲解如何绘制图表表示实验结果，如柱状图、折线图等，以及如何 对实验结果进行分析和解释。
实验报告的撰写
提供实验报告撰写的指导，包括报告格式、内容安排、图表插入等 方面的建议。
6
微生物生态与环境关系
微生物在自然界中的分布与生态作用
微生物与环境的相互作用关系
微生物在环境工程中的应用前景
2024/1/28
7
02
环境工程中的微生物应用
2024/1/28
8
废水处理中的微生物作用
01 微生物降解有机物
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• 功能：
– 相当于真核细胞的线粒体； – 类似真核细胞内质网的功能，可将胞外酶分泌
到细胞外； – 能促进细胞间隔的形成并与遗传物质的复制及
其分离有关。
（4）细胞质（cytoplasm)
• 细胞质：又叫细胞浆、原生质，被胞膜所包围 着的除核质体外的一切透明、胶状及颗粒状的 物质总称;
（4）细胞殊结构：
Structure of prokaryotic and eukaryotic cells
2.1.2.1 细菌细胞的一般结构
（1）、细胞壁(cell wall)
– 细胞最外的包被于细胞膜外的坚韧富有弹性 的膜状结构；
– 化学物质：主要由肽聚糖、脂类、蛋白质构 成
细胞壁厚 肽聚糖含量 脂类 磷壁酸 脂多糖 蛋白质
第二章 原核微生物
• 2.1 细菌 • 2.2 放线菌 • 2.3 蓝细菌 • 2.4 古细菌 • 2.5 其他原核微生物
2.1 细菌
• 细菌(Bacteria)
– 是一种具有细胞壁的单细胞原核生物
• 2.1.1 细菌的形态与大小
– 2.1.1.1 细胞形态
2.1.1.1 细胞形态
（1）球菌
– 单球菌 – 双球菌 – 链球菌 – 四联球菌 – 八叠球菌 – 葡萄球菌
低渗溶液
原生质体 等渗溶液
（1）细胞壁（续）
• 生理功能
A、维持细胞外形 B、保护细胞 C、非选择性控制物质的进出 D、支撑鞭毛
（2）细胞膜
• 细胞膜 ： 是半渗透膜。区别于真核细胞的膜， 相当于真核细胞的所有亚细胞单位的膜功能的 总和。重量约占菌体干重的10% ① 、细胞膜的组成
60~70%的蛋白质 30~40%的脂类 2%的多糖
肽聚糖
细胞周质 脂多糖和蛋白质
Give shape and rigidity to the cell保持细胞外形和韧性
Peptidoglycan structure
N-乙酰氨基葡萄糖 N-乙酰胞壁酸
二氨基庚二酸
L-丙氨酸 谷氨酸 D-丙氨酸
Connections of the peptide and glycan units in peptidoglycan肽聚糖中肽链和糖单元的
（4）细胞质（续）
• ①核糖体(ribosome)
核糖体特点 组成 结构 功能 性质
链霉素 红霉素
原核生物 RNA和蛋白质(60%和40%) 两个亚单位构成 合成蛋白质 具有70S 作用于30S亚基 作用于50S亚基
真核生物 同前 同前 同前
具有80S 无影响 无影响
（4）细胞质（续）
• ②贮藏性颗粒，又叫内含颗粒 (inclusion granule)
G- 10nm 少、〈10% 〉40% 无
有
60%
G+ 20-80nm 〉40%
〈20% 有
无
20%
– 肽聚糖：由葡萄糖为基本单元联结起来后经修饰的长链，链 与链之间由n个(4-8个)氨基酸组成的短肽链相连结，构成细 菌细胞壁的网状结构。
Bacterial cell walls 细菌细胞壁
G+
G-
连接
Overall structure of peptidoglycan 甘氨酸
The Gram-positive cell wall
磷壁酸
膜磷壁酸
Outer membrane Inner membrane
Peptidoglycan
Gram-negative cell
Lipopolysaccharide of Gram-negative
② 、细胞膜的结构
亲水区 疏水区
细胞膜
脂肪酸
磷酸
甘油
Structure of the cytoplasmic membrane
原生质膜的结构
具极强的疏水性
磷脂分子
（2）细胞膜（续）
• ③细胞膜的生理功能：代谢活动的中心
A、维持渗透压梯度和溶质的转移； B、具合成细胞壁和形成横隔膜组分的酶，细胞壁
在膜表面合成； C、呼吸作用； D、生物氧化作用； E、鞭毛基粒在细胞膜上，为鞭毛提供附着的部位
。
（3）间体（mesosome)
• 间体：是细胞膜经内褶或反转形成的一种 管状、层状或束状的内突结构，位于细胞 质中。
• 化学组成和结构
– 等同于细胞膜，是一般原核生物内唯一由单位 膜形成的细胞器。
（3）间体（mesosome)
N-乙酰氨基葡萄糖
肽链
N-乙酰塔罗糖醛酸
N-acetyl talosaminuronic acid L-谷氨酸 苏氨酸
L-丙氨酸
（1）细胞壁
• G+：肽聚糖结构是机械强度高的三维空 间网格结构。肽聚糖可达50层；
• G-：肽聚糖较薄，形成的是疏松的二维平 面网线络结构，肽聚糖仅1-2层。
Lysozyme breaks down peptidoglycan溶菌酶破坏肽聚糖
• 聚-β-羟基丁酸(poly-β-hydroxybutyra，PHB) • 藻青素 • 藻青蛋白 • 异染粒 • 硫粒
（4）细胞质（续）
• ③羧化体(carboxysome)：又称羧酶体 • ④气泡(gas vacuoles) • ⑤核质体(nuclear body)
– ①核糖体(ribosome)：核蛋白体，是分散在细胞质 中的微小颗粒，是合成蛋白质的部位，也是某些抗 生素选择性作用的部位
• 沉降常数：沉降系数，是指单位离心力作用下，颗粒沉降 的速度。
• S表示，1S单位等于1×10-13厘米/秒·达因·克。在引力场作 用下，任何高分子物质具有向引力场聚集的特性，分子越 大，沉降性越大。在离心机高速离心下，引力场的作用使 核糖体具有三个沉降带。
bacterial outer membranes G-细菌细胞壁外膜的脂多糖
O-多糖
核多糖
类脂A
脂多糖：脂和多糖连接组成了LPS。
Gram negative cell wall
Some Archaea have pseudopeptidoglycan cell walls
N-acetyl glucosamine
（2）杆菌 （3）螺旋菌
补：分辨极限
人肉眼分辨极限：0.1mm 普通光学显微镜分辨极限：0.2 m 紫外光学显微镜分辨极限：0.1 m 电子显微镜分辨极限：0.1nm (1.4A) 1mm=103μm=106 nm =107 A
2.1.1.3 微生物的种群形态
2.1.2 细菌的细胞结构
• 细胞结构(cell structure)
– 相当于真核细胞的线粒体； – 类似真核细胞内质网的功能，可将胞外酶分泌
到细胞外； – 能促进细胞间隔的形成并与遗传物质的复制及
其分离有关。
（4）细胞质（cytoplasm)
• 细胞质：又叫细胞浆、原生质，被胞膜所包围 着的除核质体外的一切透明、胶状及颗粒状的 物质总称;
（4）细胞殊结构：
Structure of prokaryotic and eukaryotic cells
2.1.2.1 细菌细胞的一般结构
（1）、细胞壁(cell wall)
– 细胞最外的包被于细胞膜外的坚韧富有弹性 的膜状结构；
– 化学物质：主要由肽聚糖、脂类、蛋白质构 成
细胞壁厚 肽聚糖含量 脂类 磷壁酸 脂多糖 蛋白质
第二章 原核微生物
• 2.1 细菌 • 2.2 放线菌 • 2.3 蓝细菌 • 2.4 古细菌 • 2.5 其他原核微生物
2.1 细菌
• 细菌(Bacteria)
– 是一种具有细胞壁的单细胞原核生物
• 2.1.1 细菌的形态与大小
– 2.1.1.1 细胞形态
2.1.1.1 细胞形态
（1）球菌
– 单球菌 – 双球菌 – 链球菌 – 四联球菌 – 八叠球菌 – 葡萄球菌
低渗溶液
原生质体 等渗溶液
（1）细胞壁（续）
• 生理功能
A、维持细胞外形 B、保护细胞 C、非选择性控制物质的进出 D、支撑鞭毛
（2）细胞膜
• 细胞膜 ： 是半渗透膜。区别于真核细胞的膜， 相当于真核细胞的所有亚细胞单位的膜功能的 总和。重量约占菌体干重的10% ① 、细胞膜的组成
60~70%的蛋白质 30~40%的脂类 2%的多糖
肽聚糖
细胞周质 脂多糖和蛋白质
Give shape and rigidity to the cell保持细胞外形和韧性
Peptidoglycan structure
N-乙酰氨基葡萄糖 N-乙酰胞壁酸
二氨基庚二酸
L-丙氨酸 谷氨酸 D-丙氨酸
Connections of the peptide and glycan units in peptidoglycan肽聚糖中肽链和糖单元的
（4）细胞质（续）
• ①核糖体(ribosome)
核糖体特点 组成 结构 功能 性质
链霉素 红霉素
原核生物 RNA和蛋白质(60%和40%) 两个亚单位构成 合成蛋白质 具有70S 作用于30S亚基 作用于50S亚基
真核生物 同前 同前 同前
具有80S 无影响 无影响
（4）细胞质（续）
• ②贮藏性颗粒，又叫内含颗粒 (inclusion granule)
G- 10nm 少、〈10% 〉40% 无
有
60%
G+ 20-80nm 〉40%
〈20% 有
无
20%
– 肽聚糖：由葡萄糖为基本单元联结起来后经修饰的长链，链 与链之间由n个(4-8个)氨基酸组成的短肽链相连结，构成细 菌细胞壁的网状结构。
Bacterial cell walls 细菌细胞壁
G+
G-
连接
Overall structure of peptidoglycan 甘氨酸
The Gram-positive cell wall
磷壁酸
膜磷壁酸
Outer membrane Inner membrane
Peptidoglycan
Gram-negative cell
Lipopolysaccharide of Gram-negative
② 、细胞膜的结构
亲水区 疏水区
细胞膜
脂肪酸
磷酸
甘油
Structure of the cytoplasmic membrane
原生质膜的结构
具极强的疏水性
磷脂分子
（2）细胞膜（续）
• ③细胞膜的生理功能：代谢活动的中心
A、维持渗透压梯度和溶质的转移； B、具合成细胞壁和形成横隔膜组分的酶，细胞壁
在膜表面合成； C、呼吸作用； D、生物氧化作用； E、鞭毛基粒在细胞膜上，为鞭毛提供附着的部位
。
（3）间体（mesosome)
• 间体：是细胞膜经内褶或反转形成的一种 管状、层状或束状的内突结构，位于细胞 质中。
• 化学组成和结构
– 等同于细胞膜，是一般原核生物内唯一由单位 膜形成的细胞器。
（3）间体（mesosome)
N-乙酰氨基葡萄糖
肽链
N-乙酰塔罗糖醛酸
N-acetyl talosaminuronic acid L-谷氨酸 苏氨酸
L-丙氨酸
（1）细胞壁
• G+：肽聚糖结构是机械强度高的三维空 间网格结构。肽聚糖可达50层；
• G-：肽聚糖较薄，形成的是疏松的二维平 面网线络结构，肽聚糖仅1-2层。
Lysozyme breaks down peptidoglycan溶菌酶破坏肽聚糖
• 聚-β-羟基丁酸(poly-β-hydroxybutyra，PHB) • 藻青素 • 藻青蛋白 • 异染粒 • 硫粒
（4）细胞质（续）
• ③羧化体(carboxysome)：又称羧酶体 • ④气泡(gas vacuoles) • ⑤核质体(nuclear body)
– ①核糖体(ribosome)：核蛋白体，是分散在细胞质 中的微小颗粒，是合成蛋白质的部位，也是某些抗 生素选择性作用的部位
• 沉降常数：沉降系数，是指单位离心力作用下，颗粒沉降 的速度。
• S表示，1S单位等于1×10-13厘米/秒·达因·克。在引力场作 用下，任何高分子物质具有向引力场聚集的特性，分子越 大，沉降性越大。在离心机高速离心下，引力场的作用使 核糖体具有三个沉降带。
bacterial outer membranes G-细菌细胞壁外膜的脂多糖
O-多糖
核多糖
类脂A
脂多糖：脂和多糖连接组成了LPS。
Gram negative cell wall
Some Archaea have pseudopeptidoglycan cell walls
N-acetyl glucosamine
（2）杆菌 （3）螺旋菌
补：分辨极限
人肉眼分辨极限：0.1mm 普通光学显微镜分辨极限：0.2 m 紫外光学显微镜分辨极限：0.1 m 电子显微镜分辨极限：0.1nm (1.4A) 1mm=103μm=106 nm =107 A
2.1.1.3 微生物的种群形态
2.1.2 细菌的细胞结构
• 细胞结构(cell structure)