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1、细菌（真细菌）是一类单细胞、个体微小（细胞直径约0.5m，长度约0.55m）、结构简单、胞壁坚韧、多以二分裂方式繁殖和水生性较强的原核生物是给水与废水处理中最重要的一类微生物是给水与废水处理中最重要的一类微生物！第一节第一节细菌（细菌（Bacteria）第二章第二章 原核微生物原核微生物（prokaryotes） 第一节第一节细菌（细菌（Bacteria）一、细菌个体形态与大小一、细菌个体形态与大小细菌大小以微米计细菌大小以微米计细菌的形态：A. 球状 B. 杆状 C.螺旋菌 D. 螺旋体 E. 丝状细菌（仅有少数）（1）球菌）球菌根据分裂方向及相互间连接方根据分裂方向及相互间连接方式又分为式
2、又分为单球菌、双球菌、链单球菌、双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球菌、球菌、四联球菌、八叠球菌、葡萄球菌等。葡萄球菌等。是分类的一个依是分类的一个依据。据。右图自上而下：右图自上而下：双球菌、链球菌、四联球双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球菌、葡萄球菌菌、八叠球菌、葡萄球菌单球菌葡萄球菌球菌图片球菌图片（2）杆菌）杆菌细胞呈杆状或圆柱形，细胞呈杆状或圆柱形，一般其粗细（直径）一般其粗细（直径）比较稳定，而长度则比较稳定，而长度则常因培养时间、培养常因培养时间、培养条件不同而有较大变条件不同而有较大变化。化。 杆菌的几种形态球杆菌链杆菌双杆菌结核杆菌结核杆菌炭疽链杆菌炭疽链杆菌乳酸杆菌乳酸杆菌杆菌图
3、片杆菌图片（3 3）螺旋菌）螺旋菌弧菌弧菌弧菌弧菌：螺旋周数不足一圈细菌：螺旋周数不足一圈细菌螺菌螺菌：26圈小型、坚硬的螺旋状细菌圈小型、坚硬的螺旋状细菌螺旋体螺旋体：螺旋周数超：螺旋周数超6周，体长柔软周，体长柔软（4 4）丝状细菌）丝状细菌 分布在水生境，潮湿土壤和活性污泥中。丝状体是分布在水生境，潮湿土壤和活性污泥中。丝状体是丝状细菌分类的特征。丝状细菌分类的特征。水处理中的丝状细菌水处理中的丝状细菌n细菌的大小以m计，n如：如：E. Coli长长2m，宽，宽0.5m ，1500个相个相当一粒芝麻长（当一粒芝麻长（3mm）细菌的大小细菌的大小细菌的大小（续）* * 球菌球菌（直径）（直
4、径）：0.50.52.0m2.0m。* * 杆菌杆菌（其长与宽度）（其长与宽度）：( 0.5( 0.51.01.0）m m （1 15 5）mm。* * 螺旋菌螺旋菌( (宽度与弯曲长度宽度与弯曲长度) ): :( (0.250.251.71.7) )mm(2(260)m60)m。* * 海洋水系中有海洋水系中有超微细菌超微细菌（ultramicrobacteria）或称）或称纳米细菌纳米细菌。可通过。可通过0.2m0.2m的滤膜，某些海洋系统或土壤中每的滤膜，某些海洋系统或土壤中每g(mL)g(mL)含有含有1010121210101313个细胞。个细胞。* * 非洲有非洲有特大的细菌特大的
5、细菌叫纳米比亚硫珍珠状菌（叫纳米比亚硫珍珠状菌（Thiomargarita namibiensis ），它的直径达），它的直径达100100300m300m，有时出现，有时出现750m750m的细胞。的细胞。n一一般般结结构构：细细胞胞壁壁、细细胞胞质质膜膜（细细胞胞膜膜）、细细胞质及其内含物、细胞核物质（拟核）胞质及其内含物、细胞核物质（拟核）。n特特殊殊结结构构：芽芽孢孢、鞭鞭毛毛、纤纤毛毛、荚荚膜膜、粘粘液液层层、菌胶团、衣鞘等。菌胶团、衣鞘等。二、细菌的细胞结构二、细菌的细胞结构二、细菌的细胞结构二、细菌的细胞结构丹麦医生丹麦医生C.Gram（革兰）（革兰）于于1884年年发明的一种鉴
6、别发明的一种鉴别不同类型细菌的不同类型细菌的染色方法。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-)1. 细胞壁（细胞壁（cellwall）1.11.1 细胞壁的化学组成与结构细胞壁的化学组成与结构 革兰氏阳性菌(G+)和革兰氏阴性菌(G-)1. 细胞壁（细胞壁（cellwall）位于细胞最外面的一层厚实、位于细胞最外面的一层厚实、坚韧略具弹性的薄膜（外被坚韧略具弹性的薄膜（外被结构）。结构）。1. 细胞壁（细胞壁（cellwall） 1.2 1.2 细菌细胞壁的功能细菌细胞壁的功能n保护细胞免受外力的损伤n维持细菌的细胞形态n阻拦大分子有害物质进入细胞n协助鞭毛
7、运动n赋予细菌特定的抗原性以及对抗生素和噬菌体的敏感性1. 细胞壁（细胞壁（cellwall）2.1 2.1 细胞质膜细胞质膜(plasma membrane )(plasma membrane )2.原生质体原生质体包括细胞质膜、细胞质及其内含物、细胞核物质。包括细胞质膜、细胞质及其内含物、细胞核物质。细细胞胞质质膜膜的的结结构构 紧紧贴贴在在细细胞胞壁壁内内侧侧的的一一层层由由磷磷脂脂和和蛋蛋白白质质组组成成的的柔柔软软、富富有弹性的半透性薄膜有弹性的半透性薄膜细胞膜细胞膜细胞质膜的蛋白质细胞质膜的蛋白质具运输作用的整合蛋白（具运输作用的整合蛋白（integralprotein)或内在蛋白
8、（或内在蛋白（intrinsicprotein）具酶促作用的周边蛋白（具酶促作用的周边蛋白（peripheralprotein）或膜外蛋白（）或膜外蛋白（extrinsicprotein）脂类是磷脂，由脂类是磷脂，由磷酸、甘油、脂磷酸、甘油、脂肪酸和含氮碱组肪酸和含氮碱组成成细胞质膜的磷脂细胞质膜的磷脂细胞膜的结构细胞膜的结构：液态镶嵌模型液态镶嵌模型（fluidmosaicmodel）1）膜主体是脂质）膜主体是脂质双分子层双分子层，亲水基，亲水基团在表面，疏水基团在表面，疏水基团在内部团在内部2）双分子层有流）双分子层有流动性动性3）蛋白镶嵌或贯）蛋白镶嵌或贯穿或浮在表面穿或浮在表面1972
9、年，辛格和尼科尔森提出该模型年，辛格和尼科尔森提出该模型细胞质膜的生理功能细胞质膜的生理功能 n维持渗透压梯度和溶质的转移n合成细胞壁n膜内陷形成中间体n在细胞质膜上进行物质代谢和能量代谢n鞭毛的着生点和提供其运动所需的能量2.2 2.2 细胞质细胞质(cytoplasm)及内含物及内含物(inclusionbody)(1)(1)细细胞胞质质: :被被细细胞胞膜膜包包围围的的除除核核区区以以外外的的无无色色透透明明、粘粘稠稠的的复复杂杂胶胶体体。成成分分为为水水、蛋蛋白白质质、核核酸酸、脂脂质质，也也有有少少量量的的多多糖糖和无机盐。和无机盐。(2)(2)细胞质内含物细胞质内含物: :n核糖体
10、核糖体n内含颗粒内含颗粒核糖体核糖体 (1)化学组成：由核糖核酸（化学组成：由核糖核酸（RNA）和蛋白质两种化）和蛋白质两种化学成分组成。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。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，直径为电镜结构：是近似球形的致密颗粒，直径为20nm。(4)功能：功能：合成蛋白质合成蛋白质。核糖体结构核糖体结构模式图模式图内含颗粒内含颗粒 inclusome granuleinclusome granule不同化学成分累积成的不溶性颗粒，主要功
11、能是贮藏营养物不同化学成分累积成的不溶性颗粒，主要功能是贮藏营养物贮藏物贮藏物碳源及能源碳源及能源磷源（异染粒）：磷源（异染粒）：聚磷菌聚磷菌肝糖肝糖和淀粉粒：和淀粉粒：E. Coli、有些光合细菌有些光合细菌PHB：固氮菌属、产碱菌属：固氮菌属、产碱菌属硫粒：丝硫细菌、贝氏硫杆菌硫粒：丝硫细菌、贝氏硫杆菌2.3 2.3 拟核拟核(Nucleoid)(Nucleoid) 拟核：原核生物所特有的无核膜和核仁的原始细胞核，亦称细菌染色体。由一条环状双链的DNA分子高度折叠缠绕形成。 功能：携带细菌全部遗传信息，决定遗传性状和传递遗传信息。 拟核（拟核（nucleoid） 荚膜荚膜3.荚膜荚膜cap
12、sule，粘液层粘液层slimelayer，衣鞘，衣鞘sheath荚膜的功能：荚膜的功能： n增强某些致病菌的侵染力增强某些致病菌的侵染力n保保护护作作用用：可可防防止止噬噬菌菌体体吸吸附附和和裂裂解解，保保护护致致病病菌菌免受宿主白细胞的吞噬，保护细菌免受干燥的影响免受宿主白细胞的吞噬，保护细菌免受干燥的影响n当缺乏营养时，荚膜可被用作碳源、能源当缺乏营养时，荚膜可被用作碳源、能源n具有生物吸附作用具有生物吸附作用被一个公共荚膜包围形成一定形状的细菌集团。被一个公共荚膜包围形成一定形状的细菌集团。4.菌胶团（菌胶团（zoogloea ）菌胶团图片菌胶团图片芽孢是抵抗外界不良环境的休眠体，无繁
13、殖功能。芽孢是抵抗外界不良环境的休眠体，无繁殖功能。5.芽芽孢孢spore芽孢的特点芽孢的特点 n含水率低，3840%n芽孢壁厚而致密，分外、中、内三层n芽孢所特有的2,6-吡啶二羧酸使芽孢具有耐热性n含有耐热性酶 由细胞质膜上的鞭毛基粒长出穿过细胞壁伸向体外，具有运动的功能。 6.鞭鞭毛（毛（flagella）醋酸氧化脱硫肠状菌及其芽孢炭疽芽孢杆菌枯草芽孢杆菌t菌落特征：细菌在固体培养基上的培养特征。菌落特征：细菌在固体培养基上的培养特征。菌落：由菌落：由单个细菌单个细菌（或其他微生物）细胞或一小堆同种（或其他微生物）细胞或一小堆同种细胞接种到固体培养基表面（有时为内层），由于该细细胞接种到
14、固体培养基表面（有时为内层），由于该细胞在局部位置大量繁殖，形成肉眼可见的细菌堆，此即胞在局部位置大量繁殖，形成肉眼可见的细菌堆，此即菌落菌落(clone)。可用稀释平板法和平板划线法接种形成菌落。可用稀释平板法和平板划线法接种形成菌落。三、细菌的培养特征三、细菌的培养特征 1.细菌在固体培养基上的培养特征（菌落特征）细菌在固体培养基上的培养特征（菌落特征）一般一般13mm，圆形或椭圆，圆形或椭圆形，湿润、较光滑、较透形，湿润、较光滑、较透明、较粘稠、易挑取、质明、较粘稠、易挑取、质地均匀、以及菌落正反面地均匀、以及菌落正反面或边缘与中央部位的颜色或边缘与中央部位的颜色颜色一致等。颜色一致等。
15、典型的细菌菌落特征典型的细菌菌落特征 n菌落表面特征n菌落边缘特征n纵剖面的特征不同种的细菌菌落特征是不同的菌落的特征是分类鉴定的依据光滑型菌落光滑型菌落肺炎克雷伯氏菌在肺炎克雷伯氏菌在DHL培养基上菌落形态培养基上菌落形态粘膜肺炎球菌在血琼脂平板上菌落粘膜肺炎球菌在血琼脂平板上菌落枯草芽孢杆菌菌落形态粗糙型菌落枯草芽孢杆菌菌落形态粗糙型菌落菌苔菌苔v（1 1） 定义定义如果把大量分散的如果把大量分散的纯种纯种菌体菌体密集的接种密集的接种在在固体固体培养基培养基的较大表面上，的较大表面上，结果长出的大量结果长出的大量“菌落菌落”已相互连成一片，这已相互连成一片，这就是菌苔。菌苔是由就是菌苔。菌
16、苔是由许许多菌体多菌体繁殖形成。繁殖形成。同一菌体的菌苔特征和菌落特征是相同的，若同一菌体的菌苔特征和菌落特征是相同的，若有异样，则菌体受污染或变异，应分离纯化。有异样，则菌体受污染或变异，应分离纯化。菌苔与菌落有什菌苔与菌落有什么不同？么不同？2.明胶培养基中的培养特征明胶培养基中的培养特征在细菌分类鉴定中，判断细菌是否水解明胶，常以明在细菌分类鉴定中，判断细菌是否水解明胶，常以明胶代替琼脂，用穿刺法接种，如果该菌含有明胶酶则胶代替琼脂，用穿刺法接种，如果该菌含有明胶酶则能水解明胶，并形成一定形态的液化区（溶菌区）。能水解明胶，并形成一定形态的液化区（溶菌区）。依据这些不同形态的溶菌区或溶菌
17、与否可将细菌进行依据这些不同形态的溶菌区或溶菌与否可将细菌进行分类。分类。3.细菌在半固体培养基中的培养特征细菌在半固体培养基中的培养特征若在培养基中加0.3%0.5%的琼脂，就制成半固体培养基。穿刺接种，根据细菌群体的培养特征判断细菌的呼吸类型和鞭毛有无，能否运动。分类依据之一分类依据之一 4.细菌在液体培养基中的培养特征细菌在液体培养基中的培养特征图图 细菌在肉汤培养基中的生长特征细菌在肉汤培养基中的生长特征A.A.絮状絮状 B.B.环状环状 C.C.菌膜菌膜 D.D.薄膜状薄膜状 细菌等电点：细菌等电点：pHpH为为2-52-5（G G+ +:2-3 G:2-3 G- -:4-5:4-5
18、）四、细菌的物理化学性质四、细菌的物理化学性质 1.细菌的表面电荷和等电点细菌的表面电荷和等电点n碱碱性性染染料料: :结结晶晶紫紫、龙龙胆胆紫紫、碱碱性性品品红红、蕃蕃红红、美蓝、甲基紫等美蓝、甲基紫等n酸性染料酸性染料: :酸性品红、刚果红、曙红等酸性品红、刚果红、曙红等2.细菌的染色原理和染色方法细菌的染色原理和染色方法2.1 2.1 细菌的染色原理细菌的染色原理为什么对细菌进行染色？2.2 2.2 染色方法染色方法n简单染色法简单染色法n复合染色法复合染色法A A 简单染色简单染色：常用来观察细菌的常用来观察细菌的形态、大小和排列方式形态、大小和排列方式。用用一种染液一种染液染色菌体。
19、一般染色菌体。一般菌体被染上染料的颜色。菌体被染上染料的颜色。B B 复合染色法复合染色法：两种染料两种染料染色，如以区别细菌的革兰氏染染色，如以区别细菌的革兰氏染色反应，或将菌体和某一结构染成不同颜色。色反应，或将菌体和某一结构染成不同颜色。常用的染色法有常用的染色法有：2.32.3革兰氏染色法革兰氏染色法n无菌，取少量细菌于载玻片上涂布均匀，无菌，取少量细菌于载玻片上涂布均匀，固定固定。n草酸铵结晶紫草酸铵结晶紫染色染色1min1min，水洗去掉浮色。，水洗去掉浮色。n用碘用碘- -碘化钾溶液碘化钾溶液媒染媒染1min1min，倾去多余溶液。，倾去多余溶液。n脱脱色色剂剂脱脱色色，G G+
20、 +菌菌不不被被褪褪色色而而呈呈紫紫色色，G G- -菌菌被被褪褪色色而呈无色。而呈无色。n蕃红蕃红复染复染1min1min，G G+ +菌仍呈紫色，菌仍呈紫色，G G- -呈现红色。呈现红色。2.细菌的染色原理和染色方法细菌的染色原理和染色方法也称为鉴别染色法也称为鉴别染色法1234阳性菌阳性菌阴性菌阴性菌2.3革兰氏染色的机制革兰氏染色的机制 革兰氏染色的机制有如下两点：革兰氏染色的机制有如下两点： (1)(1)革兰氏染色与细菌等电点有关系：革兰氏染色与细菌等电点有关系：已知革兰氏阳性菌的等电点为已知革兰氏阳性菌的等电点为pH23，革兰氏阴性菌的等电点为，革兰氏阴性菌的等电点为pH45。革
21、兰氏阳性菌的等电点比革兰氏阴性菌的等电点低，说明革。革兰氏阳性菌的等电点比革兰氏阴性菌的等电点低，说明革兰氏阳性菌带的负电荷比革兰氏阴性菌多。它与草酸铵结晶紫的结合兰氏阳性菌带的负电荷比革兰氏阴性菌多。它与草酸铵结晶紫的结合力大，用碘力大，用碘-碘化钾媒染后，两者的等电点均得到降低，因革兰氏阳性碘化钾媒染后，两者的等电点均得到降低，因革兰氏阳性菌的等电点降低得多，与草酸铵结晶紫结合得更牢固，对乙醇脱色的菌的等电点降低得多，与草酸铵结晶紫结合得更牢固，对乙醇脱色的抵抗力更强。它的菌体与草酸铵结晶紫、碘抵抗力更强。它的菌体与草酸铵结晶紫、碘-碘化钾的复合物不被乙醇碘化钾的复合物不被乙醇提取，呈紫色
22、。而革兰氏阴性菌与草酸铵结晶紫的结合力弱提取，呈紫色。而革兰氏阴性菌与草酸铵结晶紫的结合力弱,其菌体与其菌体与草酸铵结晶紫、碘草酸铵结晶紫、碘-碘化钾的复合物很容易被乙醇提取而呈现无色。碘化钾的复合物很容易被乙醇提取而呈现无色。 n(2)与细胞壁结构有关。2.32.3革兰氏染色法（续）革兰氏染色法（续）与细胞壁有关：与细胞壁有关：革兰氏阴性菌细胞壁薄、脂类物质高，易被革兰氏阴性菌细胞壁薄、脂类物质高，易被乙醇溶解增加细胞通透性；革兰氏阳性菌细胞壁厚、乙醇溶解增加细胞通透性；革兰氏阳性菌细胞壁厚、肽聚糖含量高、脂类物质含量低，肽聚糖被乙醇脱肽聚糖含量高、脂类物质含量低，肽聚糖被乙醇脱水而降低细胞
23、通透性；水而降低细胞通透性；因此复染后表现不同的染色效果。因此复染后表现不同的染色效果。n光滑型：S型n粗糙型：R型3.细菌悬液的稳定性细菌悬液的稳定性S型菌均匀分布于培养基中，不发生凝聚，只在电型菌均匀分布于培养基中，不发生凝聚，只在电解质浓度高时才发生凝聚；解质浓度高时才发生凝聚；R型很容易发生凝聚而沉淀在瓶底。型很容易发生凝聚而沉淀在瓶底。菌悬液稳定性与水处理菌悬液稳定性与水处理污水、废水生物处理中的二沉池，沉淀效果与污水、废水生物处理中的二沉池，沉淀效果与细菌悬液的稳定性密切相关；细菌悬液的稳定性密切相关；可采取投加强电解质等方式改善活性污泥的沉可采取投加强电解质等方式改善活性污泥的沉淀效果淀效果
