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1、2023/1/14,1,水处理生物学,给排水教研室 陈战利,Chapter 2.原核微生物,2023/1/14,Page3,Chapter 2.主要内容,2.1 细菌2.2 放线菌2.3 丝状细菌2.4 光合细菌2.5 蓝细菌2.6 支原体、衣原体、立克次氏体,2023/1/14,Page4,2.2 放线菌,它是介于细菌与丝状真菌之间而又接近于细菌的一类多核单细胞的丝状原核生物。细菌的高级类群，绝大多数为革兰氏阳性菌放线菌是一种习惯上的称呼，在分类学上没有特定的意义。由于与细菌十分接近，也可认为是呈丝状生长的G+细菌。土壤的“泥腥味”由放线菌产生的。有些菌能氧化分解氰化物、在水处理上有重要意义
2、。有很强的分解纤维素、石蜡、琼脂、角蛋白、橡胶的能力。在自然界的物质循环上起着重要的作用。,2023/1/14,Page5,，少数寄生,细长分枝的原核单细胞生物,放线菌在固体培养基上呈辐射状生长,营养型：大多数腐生链霉菌、金霉菌、土霉菌、小单孢菌、诺卡氏菌等等生物意义：医药工程与环境工程其中的诺卡氏菌属能使石油脱蜡、烃类发酵、脱硫、脱磷，有的对氰化物、腈类化合物的分解能力强，用于丙烯腈废水生物处理。,放线菌病,2.2 放线菌,2023/1/14,Page6,特征：丝状分枝、,“根”,“枝”,“花”,多核、单细胞（细胞核之间没有分隔）,“种籽”,2.2 放线菌,2023/1/14,Page7,孢
3、子及孢子丝的形状,2023/1/14,Page8,培养特征及生理特性,1、菌落特征（与细菌特征正好相反）表面常呈粉末状或皱褶状(？)，有的则呈紧密干硬的圆形，有些为糊状。颜色各异，正反不同(？)，质地紧密，菌落不易用接种环挑起(？)，较小。,2、生理特性 大多数好氧，最适宜的pH78，嗜中温。,2023/1/14,Page9,应用举例,2023/1/14,Page10,2023/1/14,Page11,2.3 丝状细菌(鞘细菌),是由单细胞连成的不分支或假分支的丝状细菌。细菌组成的丝状体外包围一层由有机物或无机物组成的鞘套，故称为鞘细菌 sheathed bacteria，包括：铁细菌、硫细菌
4、和球衣细菌。工程上把菌体细胞能相连而形成丝状的微生物的统称，包括：丝状细菌、放线菌、丝状藻类（蓝细菌）和丝状真菌。,2023/1/14,Page12,一、铁细菌(iron bacteria，TGB),自来水管会流出黑水、红水？黑水FeS,硫酸盐还原菌SRB 红水Fe(OH)3,铁细菌TGB,2023/1/14,Page13,铁细菌也是丝状的原核生物，但不分枝。常见的铁细菌有,多孢泉发菌 赭色纤发菌 含铁嘉利翁氏菌,2.3.1 铁细菌,2023/1/14,Page14,1多孢泉发菌特征：多细胞共生、有鞘，附着在坚固的基质上鞘硬化的荚膜,2赭色纤发菌特征：有鞘，呈黄色或褐色，被氢氧化铁所包围。,3
5、含铁嘉利翁氏菌特征：绞绳状，无鞘。当卷曲的环被附着的铁所包围时，其丝状体就好象一串念珠。,多孢泉发菌,赭色纤发菌,含铁嘉利翁氏菌,2023/1/14,Page15,生理O2氧化硫化氢、硫磺和其它硫化物为硫酸，化能自养。形态丝状,1.贝日阿托氏菌 漂浮在池沼上，丝状体中的一串细胞相互联接并拥有共同的衣鞘。,2.3.2 硫细菌,2023/1/14,Page16,外在特征：不固着、能进行匍匐运动内部特征：含有大量硫磺颗粒（能源储备）,2023/1/14,Page17,发固着,发硫细菌,2023/1/14,Page18,2.3.3 球衣细菌,由许多的球杆状细菌通过衣鞘彼此紧靠的丝状细菌（一）形态,大多
6、具有假分枝。,2023/1/14,Page19,假分枝好象是分枝,，实际上与旁边的菌丝体并无关。当皮鞘内的一个细菌细胞从皮鞘的一端游出，吸附在另一个球衣细菌的菌丝体上形成,高倍镜放大,2023/1/14,Page20,生理特征与活性污泥的膨胀,环境影响因素：最适溶解氧0.1mg/L 适宜的pH范围68 适宜的温度在30左右环保应用：污废水中有机物的降解 但数量过大污泥膨胀,2023/1/14,Page21,污泥膨胀：指污泥结构极度松散，体积增大、上浮，难于沉降分离影响出水水质的现象。,丝状污泥膨胀,2023/1/14,Page22,2.4 光合细菌 PSB,光合细菌（Photosyntheti
7、c bacteria）是具有原始光能合成体系的原核生物的总称。革兰氏阴性菌，细菌中最为复杂的菌群之一。分类：,2023/1/14,Page23,特点：光合细菌是光能营养型细菌，含光合色素，能同化CO2为有机体，但与藻类不同不含叶绿素，有菌绿素及胡萝卜素。光合细菌不能光解水中的氢还原CO2，而是从有机物或水以外的无机物中获得氢；不产氧；厌氧生活。红螺菌科有固氮产氢能力。,2.4 光合细菌 PSB,厌氧光照好氧黑暗,2023/1/14,Page24,102103cell/ml110cell/ml105106cell/g103104cell/g106107cell/g,湖泊（BOD 10ppm）江河
8、（BOD1.0ppm）水稻土海滨土曝气池,小林达治：日本土壤肥料学杂志，46（4），148156，1975,环境中光合细菌的数量,2023/1/14,Page25,有机物,有机物,有机物,厌氧，黑暗（脱氮或发酵）,H2S+CO2,H2S+CO2,无光合色素,有光合色素,好氧，光照或黑暗（呼吸作用）,厌氧，光照（光合作用）,红螺菌科（Rhodospirillaceae)着色菌科（Chromatiaceae）绿菌科（Chlorobiaceae）绿色丝状菌科（Chloroflexaceae）,培养条件细菌科名,光合细菌获取能量的方式,“”表示可以生长；“”表示不生长；“”表示只有少数可以生长。,20
9、23/1/14,Page26,杆状光合细菌,2.4 光合细菌 PSB,2023/1/14,Page27,水体中的光合细菌,2.4 光合细菌 PSB,2023/1/14,Page28,不依赖阳光的光合细菌,2.4 光合细菌 PSB,2023/1/14,Page29,2.4 光合细菌 PSB,2023/1/14,Page30,2.4 光合细菌 PSB,2023/1/14,Page31,应用1.制造单细胞蛋白（single cell protein）SCP，医用、食用；养鱼池或水箱中放入光合细菌可以增产2.产氢：有些菌能利用甲酸等低级脂肪酸，从而产生氢气。因产生的H2中只含CO2，故不需要复杂的净化
10、系统。3.提取色素 甲醇-丙酮提取，减压浓缩。,2.4 光合细菌 PSB,2023/1/14,Page32,应用4.提取辅酶Q（UQ10）Q10是治心脏病的药的成分之一，光合细菌的Q含量高，是酵母的14倍，是菠菜叶的82倍。5.生物除臭剂 能利用硫化氢、腐胺、尸胺、低级脂肪酸等，故可除臭。在日本已 应用，如养猪厂，堆肥厂。6.农业应用 促进有益微生物的生长，如含有促进放线菌生长的物质，而放线菌能抑制病源菌的生长。可使蔬菜、稻子茎叶茂盛，增产 花卉等观叶植物，叶子变宽、绿、厚。,2.4 光合细菌 PSB,2023/1/14,Page33,2.5 蓝细菌 Cyanobacteria,也叫蓝藻、蓝绿
11、藻，光能营养型细菌，革兰氏阴性菌，含叶绿素，不含叶绿体，产氧光合作用的大型原核生物。分布广泛，生长旺盛时，能使水体变蓝或其他颜色，并且某些蓝细菌能发出草腥味或霉味，一般称为某某藻。形态：形状：球状、杆状，单细胞或多细胞连接的丝状。大小：直径范围，0.560m,大多3-10m。有单细胞体、群体类型。,2023/1/14,Page34,蓝细菌的光合色素有叶绿素a、藻胆素和类胡萝卜素，藻胆素包括藻兰素和藻红素。有的蓝细菌具有异形胞，其特征是壁厚、色浅，为固氮场所。少数蓝细菌可形成厚壁孢子。,2.5 蓝细菌 Cyanobacteria,2023/1/14,Page35,常见蓝细菌1.微囊藻属、颤藻、鱼
12、腥藻属水体富营养化的引起种类，赤潮和水华2.念珠藻属、螺旋藻属食品开发对象。,2.5 蓝细菌 Cyanobacteria,2023/1/14,Page36,2023/1/14,Page37,2.5 蓝细菌 Cyanobacteria,2023/1/14,Page38,细菌形态,2023/1/14,Page39,2.5 蓝细菌 Cyanobacteria,2023/1/14,Page40,2.5 蓝细菌 Cyanobacteria,2023/1/14,Page41,2.5 蓝细菌 Cyanobacteria,2023/1/14,Page42,2.5 蓝细菌 Cyanobacteria,2023/
13、1/14,Page43,2023/1/14,Page44,2023/1/14,Page45,蓝细菌与细菌的区别,2.5 蓝细菌 Cyanobacteria,蓝细菌含有光合色素，细胞壁含有纤维素；,革兰氏染色呈阴性，伯杰氏系统细菌学手册可以查到；,2023/1/14,Page46,2.6 其他原核微生物,支原体立克次氏体衣原体,2023/1/14,Page47,是介于细菌与病毒间的一类原核生物。同属G。代谢能力差，主要营细胞内寄生的小型原核生物。从支原体、立克次氏体至衣原体寄生性逐步增强。,2.6 其他原核微生物,2023/1/14,Page48,2.6.1支原体（Mycoplasma）,是一类
14、无细胞壁，介于独立生活和细胞内寄生的最小型原核生物。腐生种类生活在污水、土壤或粪堆中；寄生种类可引起人、动物（牛胸膜肺炎）和植物（类支原体、植原体）的病害。,2023/1/14,Page49,2.6.1支原体,直径约为150300nm，多为250nm左右；可通过细菌过滤器，为自由生活的最小原核微生物。缺乏细胞壁，G，细胞形态多样；细胞膜含甾醇，比其他原核生物的细胞膜坚韧；以二分裂和出芽等方式繁殖；具有氧化型或发酵型的产能代谢,在好氧或厌氧条件下生长；能在营养丰富的培养基上生长；基因组很小，0.6-1.1Mb；对能与核糖体、细胞膜结合的表面活性剂、抗生素敏感；“油煎蛋”状菌落（0.1-1.0mm
15、）,2023/1/14,Page50,2.6.1支原体,2023/1/14,Page51,2.6.2立克次氏体（Rickettsia）,1909年,美国医生H.T.Ricketts(1871-1910年)首次发现落基山斑疹伤寒的独特病原体并被它夺取生命,故名。立克次氏体（Rickettsia）是一类专性寄生于真核细胞内的G-原核生物.是介于细菌与病毒之间,而接近于细菌的一类原核生物。是一类专性寄生于真核细胞内的G原核生物。引起人和动植物病害的病原体，使植物病者称做类立克次氏体细菌。,2023/1/14,Page52,2.6.2立克次氏体（Rickettsia）,2023/1/14,Page53
16、,细胞较大，直径0.30.60.82.0m，光学显微镜下清晰可见，无滤过性；细胞形态多样：球、双球、杆和丝等状；有细胞壁，G；绝大多数真核细胞内专性寄生，宿主为虱、蚤等节肢动物和人、鼠等脊椎动物；二分裂方式繁殖；产能代谢系统不完整，不能利用葡萄糖和有机酸，只能利用谷氨酸和谷氨酰胺产能；对四环素和青霉素等抗生素敏感；对热敏感，56、30即被杀死；可培养在组织培养物上；基因组很小（1.1Mb），834个基因（98年11月公布）。,2.6.2立克次氏体（Rickettsia）,2023/1/14,Page54,立克次氏体引起的传染病,斑疹伤寒（斑疹伤寒立克次氏体）、恙虫热（恙虫病立克次氏体）、Q热（
17、Q热立克次氏体）、战壕热(五日热立克次氏体)等严重传染病。寄生在节肢动物体（蚤、虱、蜱、螨）内，由此为媒介将传染病传给人和动物。如斑疹伤寒、战壕热。,2.6.2立克次氏体（Rickettsia）,2023/1/14,Page55,2.6.3衣原体（Chlamydia）,是一类在真核细胞内营专性能量寄生的小型G原核生物。曾长期被认为是“大型病毒”。目前被承认的衣原体：鹦鹉热衣原体、沙眼衣原体、肺炎衣原体。,2023/1/14,Page56,衣原体的特点（与病毒的不同）,有细胞构造；同时含有DNA和RNA两种核酸；细胞壁中缺肽聚糖，G；有核糖体；缺乏产能酶系，须严格专性寄生；二分裂方式繁殖；对抑制
18、细菌的抗生素和药物（如青霉素和磺胺等）敏感；只能用动物组织或活体进行培养。,2.6.3衣原体（Chlamydia）,2023/1/14,Page57,衣原体的生活史,原体：具感染力的细胞称为原体（小球状，0.4m，壁厚，致密，不能运动、，不生长，）。始体：无感染力的细胞称为始体或网状体（大型球状，11.5m，壁薄而脆弱，易变形，生长较快，通过二分裂在细胞内形成微菌落包涵体）。原体宿主细胞原体变成始体始体繁殖成“包涵体”始体转变为原体细胞裂解、释放原体感染宿主细胞。,2023/1/14,Page58,2.6.3衣原体（Chlamydia）,2023/1/14,Page59,介于细菌和原生动物之间的单细胞微生物。菌体柔软细长，呈螺旋状，无鞭毛，有细胞壁，但无细菌坚韧，一段有一根轴索（轴丝状），靠其运动。分密螺旋和疏螺旋。如：梅毒螺旋体，钩端螺旋体。分别引起梅毒和钩端螺旋体病。,螺旋体,Thanks,
