环境工程微生物学复习资料全

绪论1、微生物的含义（P5）：微生物是肉眼看不见的，必须在电子显微镜或光学显微镜下才能看见的所有微小生物的统称。2、分类地位（P6）：五界系统：1969年魏克提出微生物五界分类系统：（1）原核生物界：细菌、放线菌、蓝绿细菌（2）原生生物界：蓝藻以外的藻类及原生动物（3）真菌界：酵母菌、霉菌（4）动物界（5）植物界我国王大耜教授提出六界：（1）病毒界（2）原核生物界（3）真核原生生物界（4）真菌界（5）动物界（6）植物界三域系统：（1）古菌域（Archaea）（2）细菌域（Bacteria）：细菌、蓝细菌、放线菌、立克次氏体、支原体、衣原体、螺旋体（3）真核生物域（Eukarya）：真菌、藻类、动物、水生植物3、原核微生物和真核微生物的区别（P8）：原核微生物真核微生物核很原始，发育不全，只是DNA链高度折叠成一个核区，无核膜，核质裸露，与细胞质无明显界限细胞核发育完好，核内有核仁和染色质，有核膜，将细胞核和细胞质分开，两者有明显界限没有细胞器，只有细胞质膜内陷形成的不规则泡沫结构体系有高度分化的细胞器不进行有丝分裂进行有丝分裂包括古菌、细菌、蓝细菌、放线菌、立克次氏体、支原体、衣原体、螺旋体除蓝细菌以外的藻类、酵母菌、霉菌、伞菌、原生动物、微型后生动物4、微生物的特点（P9）：（1）体积小，比表面积大（2）分布广，种类繁多（3）吸收多，转化快（4）生长旺，繁殖快（5）适应性强（6）易变异第一章：原核生物1、细菌形态、大小、繁殖与菌落：（P39—P41）形态：杆菌、球菌、螺旋菌、丝状菌大小：球菌：一般直径在0.5~2.0μm杆菌：长×宽（0.5~1.0）μm×（1~5）μm螺旋菌：宽×弯曲长度（0.25~1.7）μm×（2~60）μm繁殖：细菌裂殖2、细菌细胞的基本结构（P41）：细胞壁、细胞质膜、细胞质及其内含物、拟核3、细胞壁：组成与结构（G+与G-比较）：革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌细胞壁化学组成的比较细菌壁厚度/nm肽聚糖/%磷壁酸脂多糖蛋白质/%脂肪/%革兰氏阳性菌20~8040~90+—约201~4革兰氏阴性菌1010—+约6011~22革兰阳性菌与阴性菌细胞壁结构比较细胞壁革兰氏阳性菌革兰氏阴性菌强度较坚韧较疏松厚度20-80nm10-15nm肽聚糖层数可多达50层1-2层肽聚糖含量占细胞壁干重50%~80%占细胞壁干重5%~20%磷壁酸+—外膜—+脂蛋白—+脂多糖—+功能：（1）保护原生质体免受渗透压引起的破裂（2）维持细菌的细胞形态；（3）细胞壁的多孔结构的分子筛，阻挡某些分子进入和保留蛋白质在间质；（4）细胞壁为鞭毛提供支点，使鞭毛运动；另外与细菌的抗原性、致病性有关细胞壁缺陷细菌：（1）原生质体（protoplast）（2）球形体（spheroplast）（3）细菌L型（4）支原体4、细胞膜：组成与结构（P43）：组成：细胞膜是紧贴在细胞壁内的一层柔软而又富有弹性的薄膜，细胞膜所含的脂类均为磷脂。半渗透膜。结构：P44图2-11功能（P44）：（1）维持渗透压的梯度和溶质的转移（2）细胞质膜上有合成细胞壁和形成横隔膜组分的酶（3）膜内陷形成的中间体含有细胞色素，参与呼吸作用（4）在细胞膜上进行物质代谢和能量代谢（5）细胞膜上有鞭毛基粒，为鞭毛提供附着点5、核糖体：结构：由一大一小两个亚基结合形成组成：由核糖核酸（rRNA）和蛋白质组成，其中RNA占60%，蛋白质占40%功能：合成蛋白质的部位6、细胞质及内含物：细胞质是在细胞质膜内，除核物质以外的无色透明、粘稠的复杂胶体，亦称原生质。细胞质内含物：（1）核糖体（2）内含颗粒：多聚磷酸盐颗粒、聚β-羟基丁酸、硫粒、糖原和淀粉粒、气泡、藻青素颗粒、羧酶体、磁小体拟核：由脱氧核糖核酸（DNA）纤维组成，即由一条裸露的环状双链的DNA分子高度折叠环绕形成。7、细胞特殊结构：（1）荚膜是一些细菌在其细胞表面分泌的一种黏性物质，把细胞壁完全包围封住，这层黏性物质就叫荚膜。①化学组成：含水率在90%~98%。多糖、多肽、其他物质。②荚膜的功能：1.具有荚膜的S型肺炎链球菌毒力强，有助于肺炎链球菌侵染人体；2.荚膜保护致病菌免受宿主吞噬细胞的吞噬，保护细菌免受干燥的影响；3.当缺乏营养时，荚膜可被用作碳源和能源，有的荚膜还可作氮源；4.废水生物处理中的细菌荚膜有生物吸附作用，将废水中的有机物、无机物及胶体吸附在细菌体表面上。（2）菌胶团：细菌之间按一定的排列方式互相黏集在一起，被一个公共荚膜包围形成一定形状的细菌集团，叫做菌胶团。（3）芽孢：某些细菌在它的生活史中的某个阶段或某些细菌在它遇到外界不良环境时，在其细胞内形成一个内生孢子叫芽孢。芽孢的特点：⒈芽孢的含水率低，38%～40%。⒉芽孢壁厚而致密，分三层：外层是芽孢外壳，为蛋白质性质。中层为皮层，由肽聚糖构成，含大量2，6-吡啶二羧酸。内层为孢子壁，由肽聚糖构成，包围芽孢细胞质和核质。芽孢萌发后孢子壁变为营养细胞的细胞壁。⒊芽孢中的2，6-吡啶二羧酸（dipicolinicacid简称DPA）含量高，为芽孢干重的5%～15%。吡啶二羧酸以钙盐的形式存在，钙含量高。在营养细胞和不产芽孢的细菌体内未发现2，6-吡啶二羧酸。芽孢形成过程中，2，6-吡啶二羧酸随即合成，芽孢就具有耐热性，芽孢萌发形成营养细胞时，2，6-吡啶二羧酸就消失，耐热性就丧失。⒋含有耐热性酶。芽孢由于有以上四个特点，是芽孢对不良环境如：高温、低温、干燥、光线和化学药物有很强的抵抗力。细菌的营养细胞在70～80℃时10分钟就死亡，而芽孢在120～140℃还能生存几小时，营养细胞在5%苯酚溶液中很快就死亡，芽孢却能存活15天，芽孢的大多数酶处于不活动状态，代谢活力极低，所以，芽孢是抵抗外界不良环境的休眠体。芽孢不易着色，但可用孔雀绿染色。（4）鞭毛：由细胞质膜上的鞭毛基粒长出穿过细胞壁伸向体外的一条纤细的波浪状的丝状物叫鞭毛。8.革兰氏染色法（1）概念：将一大类细菌染上色，而另一类染不上色，以便将两大类细菌分开，作为分类鉴定的第一步。因为是用于鉴别细菌，故称为鉴别染色法。（2）步骤：a.在无菌条件下，用接种环取少量细菌于干净的载玻片上涂布均匀，固定。b.用草酸氨结晶紫染色1min，水洗去掉浮色。c.用碘—碘化钾溶液媒染1min，倾去多余溶液。d.用中性脱色剂如乙醇或丙酮脱色，革兰氏阳性菌不被褪色而呈紫色，革兰氏阴性菌被褪色而呈无色。e.用番红染液复染1min，革兰氏阳性菌仍呈紫色，革兰氏阴性菌则呈现红色。革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌即被区别开。（3）革兰氏染色的机制：a、革兰氏染色与细菌等电点有关已知革兰氏阳性菌的等电点为pH2～3，革兰氏阴性菌的等电点为pH4～5。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-碘化钾的复合物不被乙醇提取，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。b、革兰氏染色与细胞壁有关因革兰氏阴性菌的脂质含量高，肽聚糖含量很低，用乙醇脱色时，革兰氏阴性菌的脂质被乙醇溶解，增加细菌细胞壁的孔径及其通透性，乙醇很易进入细胞内将草酸铵结晶紫、碘－碘化钾复合物提取出来，使菌体呈现无色。革兰氏阳性菌由于脂质含量极低，而肽聚糖含量高，乙醇既是脱色剂又是脱水剂，使肽聚糖脱水缩小细胞壁的孔径，降低细胞壁的通透性，阻止乙醇分子进入细胞，草酸铵结晶紫和碘－碘化钾的复合物被截留在细胞内而不被脱色，仍呈现紫色。以上两点基本可较圆满地解释革兰氏染色机制。9、古菌（P30-32）：古菌的分类学位置：属于原核微生物古菌的特点：古菌是一群具有独特的基因结构或系统发育生物大分子序列的单细胞原核生物，多生活在地球上极端的生境或生命出现初期的自然环境中，营自养和异养生活；具有特殊的生理功能，如在超高温、高酸碱度、高盐及无氧状态下生活；具有独特的细胞结构，如细胞壁骨架为蛋白质或假胞壁酸，细胞膜含甘油醚键；以及代谢中的酶作用方式既不同于细菌又不同于真核生物。古菌的分类：产甲烷菌、嗜热嗜酸菌、极端嗜盐菌古菌的繁殖方式：二分裂、芽殖。古菌的呼吸类型：多数为严格厌氧、兼性厌氧，还有专性好氧。10、放线菌：形态：（１）单细胞，无完整细胞核，为G+（阳性）（２）菌丝宽约0.2-1uM（与细菌相似），分化为营养菌丝和气生菌丝（３）气生菌丝发育到一定阶段，形成孢子线，产生孢子结构（菌丝类型）：（1）营养（基内）菌丝（2）气生菌丝（3）孢子丝繁殖（无性）：（1）菌丝断裂（2）产生孢子（固体）：①分生孢子：横隔分裂②孢囊孢子菌落：呈辐射状，一般圆形，干燥、有皱折、表面粉末状，不易被针挑起11、蓝细菌：蓝细菌的细胞属原核细胞；异形胞是固氮蓝细菌的固氮部位；单细胞类型蓝细菌的繁殖是通过二分裂、出芽、断裂、多重分裂或从无柄的个体释放一系列顶生细胞进行繁殖；含有叶绿素a，进行产氧型光合作用。12、其他原核微生物：立克次氏体：专性活细胞寄生物，体内酶系不完全，一些必需的养料需从宿主细胞获得，与病毒相似，二分裂。支原体：最小的原核微生物，没有细胞壁，二分裂，也有出芽繁殖，菌落像油煎饼模样。衣原体：二分裂，多寄生于哺乳动物及鸟类，能引起人得沙眼，不耐高温，60℃灭活螺旋体：第二章：真核微生物1、酵母菌：形态：通常有卵圆形、圆形、圆柱形或假丝状等结构：细胞壁、细胞质膜、细胞核、细胞质及内含物繁殖：（1）无性生殖：①芽生殖（各属酵母都存在）②裂殖（裂殖酵母属）③产生无性孢子（2）有性生殖：产生囊孢子菌落形态特征：大而厚，圆形，光滑湿润，粘稠，颜色单调常见白色、土黄色、红色2、霉菌：形态：菌丝是中空管状结构，直径一般3～10μm，有分枝，有隔膜或无隔膜。结构（菌丝体）：霉菌的菌体由分枝或不分枝的菌丝（hyphae)构成。整个菌丝体分为两部分：即营养菌丝和气生菌丝。繁殖：（1）孢子：①有性孢子②无性孢子（2）菌丝片段菌落：形态较大，质地一般比放线菌疏松，外观干燥，有霉味，不透明，呈现或紧或松的蛛网状、绒毛状或棉絮状；菌落与培养基的连接紧密，不易挑取，菌落正反面的颜色和边缘与中心的颜色常不一致等分类及常见属：（1）单细胞霉菌：①毛霉属②根霉属（2）多细胞霉菌：①青霉属：呈扫帚状，无性繁殖，灰绿色②曲霉属：无性孢子繁殖，有的种可产生致癌因子黄曲霉素③镰刀霉属：对氰化物的分解能力强，少数可利用石油生产蛋白酶和用于害虫的生物防治④木霉属：分解纤维素和木质素的能力较强，植物破壁，纺织业去除毛渍⑤交链孢霉属⑥白地霉属3、原生动物：形态结构特点：无色、无细胞壁、个体大、真核、不含叶绿体、能运动、不产子实体营养类型：（1）全动性营养：吞食其它生物或有机颗粒（2）植物性营养—光能自养（绿眼虫等）（3）腐生性营养—吸收可溶性营养生殖：（1）无性生殖：①二分裂法②出芽生殖③多分裂法（2）有性生殖胞囊（P78）：不良环境易形成休眠体，细胞质变稠厚，产生厚壁。4、分类：（1）鞭毛纲：形态特点：一或多根鞭毛营养类型：三型，环境改变时会改变。代表种：眼虫、绿眼虫、粗袋鞭毛虫（2）肉足纲：形态特点：多无定形，伪足。伪足作为运动和摄食的细胞器营养类型：全动性营养生殖：无性生殖为主亚纲：根足亚纲和辐足亚纲（3）纤毛纲：形态特点：纤毛，以纤毛作为运动和摄食细胞器。分类：游泳型和固定型营养类型：全动性营养生殖：分裂生殖和结合生殖吸管类：形态特点：幼体纤毛成虫消失长出吸管营养类型：全动性营养生殖：有性生殖和内出芽生殖（4）孢子纲：全部类型均在宿主体内营寄生生活，寄生在人体和动物体内，可随粪便拍到污水中，故需要消灭。5、微型后生动物：轮虫:要求较高的溶解氧量，轮虫是寡污带和污水处理效果好的指示生物，喜在pH6.8左右生活的种类最多；线虫:雌雄异体，卵生，有好氧和兼性厌氧的，兼性厌氧者在缺氧时大量繁殖，线虫是水净化程度差的指示生物；寡毛类动物（飘体虫、