水处理生物学第四版

霍乱弧菌
螺旋菌
（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。
水处理中的丝状菌
2 .细菌的大小
▪ 细菌的大小以µm计， ▪ 如：E.Coli长2 µm，宽0.5 µm ，1500个
相当一粒芝麻长
▪ 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）0.1～ 0.3mm，肉眼可见。
细胞质主要成分为核糖体、贮藏物、多种酶类和中
间代谢物、质粒、各种营养物和大分子的单体等。
核糖体
(1) 化学组成：由核糖核酸（RNA）和蛋白质两种化 学成分组成。
(2) 染色特性：核糖体易被碱性染料染色，在光镜下 细胞质中核糖体丰富的部位嗜碱性较强。
(3) 电镜结构：是近似球形的致密颗粒，直径为 20nm。
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。 细胞壁的生理功能： 1）维持外形，提高机械强度 2）为细胞生长、分裂、和鞭毛运动必需 3）阻碍大分子有害物质进入细胞 4）赋予抗原性、对抗生素和噬菌体的敏感性
（1）细胞壁的化学组成和结构
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。
贮藏物
▪ 聚－ß－羟丁酸（PHB）
类脂性质的碳源贮藏物，不溶于水，溶于有机溶 剂，可用尼罗兰或苏丹黑染色，具有贮藏能量、碳源 和降低细胞内渗透压等作用。
Bacillus megaterium（巨大芽孢杆菌）在合适
第三章 原核微生物
原核生物
▪ 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
真细菌、古菌、 粘细菌、放线菌
细菌门
原 核 微
衣原体、支原体、立 克次氏体、螺旋体
生
物 蓝细菌门 蓝细菌
3.1 细菌
细菌（Bacteria）
➢细菌是一类细胞细而短（细胞直径约 0.5μm，长度约0.5～5μm）、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
肽聚糖
磷壁酸
磷壁酸
多糖 外膜
肽聚糖
孔
脂质 蛋白质
革兰氏阳性和阴性细菌细胞壁构造的比较
2. 原生质体
（1）细胞质膜（protoplasmic membrane）
细胞质膜及化学组成：
紧贴在细胞壁内侧，包围细胞质的一层薄膜，柔 软而富有弹性，半渗透膜。
含60％～70％的蛋白质，含30％～40％的脂类， 约2％的多糖。
葡萄球菌
球菌的形态
电镜下的球菌
葡萄球菌
（2）杆菌
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。
双杆菌 链杆菌 球杆菌
杆菌的几种形态
杆菌的形态
电镜下的杆菌
乳酸杆菌
梭状芽孢杆菌
（3）螺旋菌
弧菌（vibrio)：螺旋周数不足一圈细菌 螺菌（spirillum)：2～6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
是给水与废水处理中最重要的一类微生物！
3.1.1 细菌的个体形态和大小
▪ 1.细菌的形态
（1）球状 （2）杆状 （3）螺旋状 （4）丝状（仅有少数）
（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。 是分类的一个依据。
右图自上而下： 双球菌、链球菌、四 联球菌、八叠球菌、 葡萄球菌
根据此染色法，细菌可 分为革兰氏阳性菌和革 兰氏阴性菌
革兰氏阳性和阴性细菌细胞壁构造的比较
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，5～10nm 少，1～3层 少（10～20％） － ＋ 含量较高 含量较高
G+ 坚韧 厚，20～80nm 多，多达50层 高（50～90％） ＋ － 一般无 无
细胞质膜
细胞质膜的蛋白质
具运输作用的整合蛋白（integral protein)或内在蛋白（intrinsic protein）
具酶促作用的周边蛋白（peripheral protein）或膜外蛋白（ extrinsic protein）
细胞质膜的磷脂
脂类是磷脂，由 磷酸、甘油、脂 肪酸和含胆碱组 成
(4) 功能：合成蛋白质。
Βιβλιοθήκη Baidu核糖体结构 模式图
贮藏物（reserve materials） 不同化学成分累积成的不溶沉淀颗粒，贮藏营养物。
贮藏物
糖原：E.Coli、芽孢杆菌、蓝细菌等 碳源及能源 PHB：固氮菌、产碱菌、肠杆菌
硫粒：紫硫细菌、丝硫细菌、贝氏硫杆菌 氮源： 蓝细菌的藻青素、藻青蛋白 磷源（异染粒）：聚磷菌、白喉棒杆菌、结核分枝杆菌
3.1.2 细菌的细胞结构
▪ 细菌是单细胞微生物。 ▪ 所有细菌的结构：细胞壁，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
细菌细胞构造模式图
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。
▪ 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。
细菌大小的测量及表示方法如下图所示
利用显微镜测微尺，显微照相后根据放大倍数进行测算
不同种类细菌的膜在其结构和功能方面存在很大差 异。这种差异非常巨大且具有特征性，因此膜化学可 被用于对细菌进行鉴定。
（2）细胞质及内含物
细胞质（cytoplasm)：除核区外的半透明、胶状、颗 粒状物质总称。含水量80％左右。
内含物（inclusion body）：颗粒状构造，如：贮藏 物、气泡等。
细胞膜的结构：液态镶嵌模型（fluid mosaic model）
1）膜主体脂双分 子层 ，亲水基团在 表面，疏水基团在 内部 2）双分子层有流 动性 3）蛋白镶嵌或贯 穿或浮在表面 4）不对称性
1972年，辛格和尼科尔森提出该模型
细胞质膜的生理功能
1）选择运输 2）维持渗透压 3）合成细胞壁和糖被重要基地 4）细胞产能场所 5）鞭毛基体着生点和旋转供能