環境微生物學

第一章緒論

一、微生物的發現和微生物學的建立

(一)微生物的發現

▲我國8000年前就開始出現了曲孽釀酒；

▲4000年前埃及人已學會烘制面包和釀制果酒：

▲2500年前創造釀醬、醋，用曲治消化道疾病；

▲公元六世紀(北魏時期)賈思勰的巨著“齊民要術”：

▲公元2世紀，張仲景；禁食病死獸類的肉和不清潔食物；

▲公元前112年-212年間，華佗：“割腐肉以防傳染”；

▲公元九世紀痘漿法、痘衣法預防天花；

▲1346年，克里米亞半島上的法卡城之戰(粗坦人-羅馬人)；

▲16世紀，古羅巴醫生G.Fracastoro：疾病是由肉眼看不見

的生物(livingcreatures)引起的；

▲1641年，明末醫生吳又可也提出“戾氣”學說；

1664年，英國人虎克(RobertHooke)曾用原始的顯微鏡對

生長在皮革外表及薔薇枯葉上的霉菌進行觀察。

1676年，微生物學的先驅荷蘭人列文虎克(Antonyvanlecuwenhock)首次觀察到了細菌。

(二)微生物學的奠基

1、法國人巴斯德(LouisPasteur)(1822?1895)

(1)發現并證實發酵是由微生物引起的；

(2)徹底否認了“自然發生”學說；

著名的曲頸瓶試驗無可辯駁地證實，空氣內確實含有微生物，是它們引起有機質的腐敗。

(3)免疫學一一預防接種：首次制成狂犬疫苗

⑷其他奉獻：巴斯德消毒法：60?65℃作短時間加熱處理，殺死有害微生物.

2、德國人柯赫(RobertKoch)(1843?1910)

(1)微生物學根本操作技術方面的奉獻

a)細菌純培養方法的建立

土豆切面一營養明膠一營養瓊脂(平皿)

b)設計了各種培養基，實現了在實驗室內對各種微生物的培養

c)流動蒸汽滅菌

(1)染色觀察和顯微攝影

(2)對病原細菌的研究作出了突出的奉獻：

a)具體證實了炭疽桿菌是炭疽病的病原菌；

b)發現了肺結核病的病原菌；(1905年獲諾貝爾獎)

c)證明某種微生物是否為某種疾病病原體的根本原那么一一著名的柯赫原那么

在每一相同病例中都出現這種微生物；

要從寄主別離出這樣的微生物并在培養基中培養出來；

用這種微生物的純培養接種健康而敏感的寄主，同樣的疾病會重復發生；

從試驗發病的寄主中能再度別離培養出這種微生物來。

二、微生物的特點

細小的肉眼看不見的低等生物總稱。

(一)、分布廣，種類多

1、種類多

地球上的微生物：估計有1007j種以上

已發現的微生物：約有10萬種（微生物的德觀性研究手段的限制別離培養的局限）

已開發利用的微生物：約1000種

2、代謝類型豐富

3、生態類型豐富多樣

微生物在自然界的分布：無處不在，無孔不入

正常環境：土壤、空氣、水域、生物體內外

極端環境：高空、深海底、200Q米深的地層、溫泉

耐（）?一196℃低溫；耐250℃?300℃的高溫；耐鹽（飽和鹽水）；耐枯燥（產芽胞細菌、真菌抱子）；

耐酸堿、耐缺氧、耐毒物、抗輻射

（二）生長旺，繁殖速

大腸桿菌一個細胞重約10-12克，平均20分鐘繁殖一代

48小時后：2.2X1043個后代,重量到達2.2X1025噸，相當于4000個地球的重量！

一頭500kg的食用公牛，24小時生產0.5kg蛋白質，而同樣重量的酵母菌，以質量較次的精液（如糖

蜜）和氨水為原料，24小時可以生產50000kg優質蛋白質。

（三）個體小、易變異

微生物的體積大小：單位：um（10-6m）或nm（10-9m）

80個桿菌肩并肩總寬度=1根頭發絲的寬度

1500個桿菌首尾相連總長度=1粒芝麻的長度

微生物與其它生物種類的體積比擬

不同生物類型細胞大小的比擬

易變異

正常生長條件下，自發突變率為：10-6-10-8

第一節微生物與環境

一、微生物對人類生存環境的影響

1、環境中有機物的主要分解者

2、環境中無機物的轉化者，如磷酸鹽的轉化

洗滌劑中的磷酸鹽為可溶性的磷酸鈉：土壤中的璘酸鹽那么主要是難溶的磷酸鈣

3、人類的病原體、環境污染

環境中的病原微生物一一細菌

4、人類珍貴的資源

第二節環境微生物學的定義與研究任務

一、環境微生物學的研究內容

1、自然環境中微生物的多樣性

2、自然環境中的微生物生態學研究

3、污染環境中的微生物生態學研究

4、廢棄物生物處理中微生物學原理和方法的研究

二、環境微生物學主要研究任務

1、微生物在自然環境中存在的根本狀況與活動規律

■自然界中微生物的組成、種類、數量

■微生物的物質循環和能量流動

■微生物生長繁殖

■微生物的遺傳變易

■微生物生態學特征

2、微生物對化學污染物的防治及其他有利影響

■微生物對污染物降解轉化的機制

■微生物在環境污染治理中的應用

“三廢”的生物處理；污染環境生物修復

微生物絮凝劑的生產與應用

微生物絮凝劑是一類由微生物產生的代謝產物，主要成分有糖蛋白、多糖、蛋白質、纖維素和DNA等。

它是利用微生物技術，通過細菌、真菌等微生物發酵、提取、精制而得到的，具有生物分解性和平安性

的新型、高效、無毒、無二次污染的水處理劑。

微生物肥料

1）微生物肥料是指一類含有活微生物的特定制品，應用于農業生產中，作物能夠獲得特定的肥料效應,

在這種效應的產生中，制品中活微生物的生命活動起關鍵作用。

2）兩個根本特征：

A含有活的微生物特定制品；

B通過其微生物的生命活動而產生肥效和（或）促進農作物生長。

■環境微生物制劑的開發

環保型微生物制劑；廢物資源化中的微生物學產品

可降解塑料

主要包括光降解塑料、生物可降解塑料、化學可降解塑料、光一生物一化學組合可降解塑料等。

微生物資源化利用圖見35頁ppi

3、微生物對環境的有害影響及其防治

■病原微生物

不同環境中的病原微生物種群結構、活動規律；遷移及傳播；控制措施

■微生物代謝產物

對生態環境、人類健康產生不良影響的代謝產物；產毒微生物種類；機制及控制

■富營養化水體中的微生物

致病微生物及產毒素微牛.物的監測

■環境污染的指示微生物

病原微生物污染指示微生物；理化污染物的微生物學指標

■微生物分子技術在環境監測中的應用

病原菌的鑒定：病原菌在環境中的遷移轉歸

4、環境監測中的微生物學技術與方法

生物膜法；活性污泥法

第三節環境微生物學的興起與開展

第二章環境中的微生物

第一節微生物類群與生物三域

一、微生物及其類群

細小的肉眼看不見的生物稱微生物。

二、生物三域特征

1、特征序列或序列印記(signaturesequence)

存在于不同種群水平上的特異特征性寡核甘酸序列，或在某地特定的序列位點上出現的單堿基印記。

特征序列有助于迅速確定某種微生物的分類歸屬，或建立新的分類單位。

2、系統發育樹(phylogenetictree)

通過比擬生物大分子序列差異的數值構建的系統樹稱為分子系統樹，其特點是用一種樹狀分枝的圖型來

概括各種(類)生物之間的親緣關系。見ppt6

3、建立16SrRNA系統發育樹的意義

a)使生物進化的研究范圍真正覆蓋所有生物類群；

傳統生物進化研究主要基于復雜的形態學和化石記載，因此多限于研究后生生物，而后者僅占整個生物

法化歷程的1/5

b)提出了一種全新的正確衡量生物間系統發育關系的方法；

c)對探索生命起源及原始生命的發育進程提供了線索和理論依據；

(1)突破了細菌分類僅靠形態學和生理生化特性的限制，建立了全新的分類理論；

e)為微生物生物多樣性和微生物生態學研究建立了全新的研究理論和研究方法，特別是不經培養直接

對生態環境中的微生物進行研究。

4、三(界)域生物的主要特征

生物三(界)域：古細菌、真細菌、真核生物

主要特征：生物界的發育并不是一個由簡單的原核生物發育到較完全和較復雜的整核生物的過程，明顯

存三個小同的基因系統，它們幾乎同時從某一起點各自發育而來。

三界理論雖然是根據16SrRNA序列的比擬提出的，但其他特征的比擬研究結果也在一定程度上支持了三

界生物的劃分。

見ppt8

第二節真細菌

一、細菌

(一)細菌的形態與大小

1.大小：直徑或寬度0.5-2.Oum真核細胞：2-200um.￡

2.形狀：球狀、桿狀和螺旋狀。

(1)球菌類

?球菌細胞呈球形或橢圓形.

-球菌連接方式：細菌連接方式與細胞分裂面有關

單球菌、雙球菌、鏈球菌、四聯球菌、八疊球菌、葡萄球菌

(2)桿菌

-細胞呈桿狀或圓柱狀，菌體直或梢彎，粗短或細長。末端鈍圓、尖、膨大或平裁狀。

?直徑在0.5-1umXl?5um(寬徑X長)短桿菌、長桿菌、梭狀芽〉桿菌

(3)螺旋菌：細胞呈弧形或螺旋形

螺旋不滿一圈稱為弧菌(vibrio),滿2~6環稱為螺旋菌(spirllum),旋轉周數在6環以上的稱為螺旋體

(spirochaeta)。

（一）細菌細胞結構與功能

1、細胞壁：包在細菌細胞外表、內側緊貼細胞質膜的、較為堅韌、略具彈性的結構。

a壁厚度：20-80nm（G+菌）；10nm（G-菌）

b細胞壁的功能：保護作用、鞭毛運動的支點、細胞壁的化學成分與細菌的抗原性、致病性及對噬菌體

的敏感性有關

⑴革蘭氏陽性菌的細胞壁

細菌細胞壁化學組成：肽聚糖（兩種氨基糖+氨基酸組成的堅韌的多聚體結構）陽性

⑵革蘭氏陰性菌的細胞壁

革蘭氏染色反響（1884,丹麥,GRAM）

步驟；

涂片固定：結晶紫初染Imin；碘液媒染Imin；95%乙醇脫色0.5min；番紅復染2min。

結果：陽性菌一一紫色；陰性菌一一紅色。

（3）細胞壁缺陷型細菌

原生質體：革蘭氏陽性細菌以溶菌酶或青霉素處理后失去正常細胞壁的細胞

原生質球：利用上述方法局部去掉細胞壁后的細胞

細菌L型：由于基因突變所導致的細胞壁缺陷細菌細胞

2、細胞質膜及內膜系統

⑴細胞質膜：質膜、細胞膜

a.質膜的組成及結構

組成：是由磷脂分子和蛋白質組成。

b.質膜的功能

滲透屏障的功能；參與細胞壁的生物合成（載體脂類）；參與能量的產生（電子傳導系統）

（2）內膜系統

A中間體：（mesosome）

存在于細胞質中一個或數個較大的、不規那么的由細胞質膜內陷而成的、管狀的、囊狀的物質。類似真

核細胞線粒體的功能

B類囊體（thylakoid）:藍細菌細胞中單位膜組成的光合色素和有關酶組成的光合作用場所

C載色體（chromatophore）:

非放氧光合細菌細胞色素、酶和電子傳遞體組成的光合作用場所

3細胞質：包含在細菌細胞質膜以內的所有局部稱細胞質

（1）核蛋白體（或核糖體）：

直徑10nm,沉降系數為70s的顆粒，由核糖核酸（RNA）和蛋白質組成。

功能：蛋白質合成場所

（2）細胞質內含物

A氣泡［水生細菌）

B異染顆粒：藍色侵染呈紫紅色。

化學本質一一偏磷酸鹽的聚合物。

功能一一磷源和能源性貯藏物（與生物脫磷有關）

C聚P-羥基丁酸（簡稱PHB：顆粒

功能一一能量的貯存物；調節川

D糖原和淀粉粒

E硫粒：某些化能自養型硫細菌，貯存的能源物質

通常，一種細菌只含有一種或兩種內含顆粒。

細菌細胞質中的內含物

4.擬核：原核、類核或染色質區。處于細胞質中部的絮狀的區域。含一個染色體及質粒

附加體：附著在染色體的質粒。

功能：細菌遺傳信息的物質根底。

5、莢膜（capsule）

在一定營養條件下，局部細菌能夠向細胞外分泌一些膠粘性的物質，并附著在細胞的外表，這類物質稱

之為莢膜。

產夾膜細菌形成S型菌落；不產夾膜細菌形成R型菌落

a.莢膜的組分多糖和多肽

負染后墨汁背景襯托法觀察

b.莢膜的主要功能：

【.使細胞免受枯燥的危害。

11.病原菌的英膜與致病能力有關

III.莢膜多糖一一信號物質

c.活性污泥中的菌膠團

不同細胞的莢膜連在一起，形成一個內含多個菌體的膠團，稱菌膠團

6.鞭毛

往往長度超過菌體假設千倍，但直徑很細。化學成分主要是蛋白質

功能：細菌藉鞭毛趨避運動；鞭毛的著生方式和數目是細菌分類鑒定的重要指標。

7.菌毛：主要與吸附營養物、有性生殖有關

纖細、中空、短直、數量較多（250根?300根）相當于各類禽獸的體表的毛發，如兔毛、狗毛、鴨毛

等等，故稱為菌毛。或稱性絲，每一個有性細菌有1根?4根.參與細菌有性生殖時細菌間傳遞遺傳物

質。

8.芽胞

某些細菌當環境惡劣時?，細胞質濃縮凝集，逐步形成一個圓形、橢圓形或圓柱形的休眠體，稱為芽胞。

a多層結構功能

由內至外，依次為

①芽胞外壁由蛋白質、脂類和糖組成

②一層或兒層芽胞衣

主要成分是角蛋白，非常致密，通透性差，能夠阻止各類化學物質包括殺菌劑的進入：

③皮層很厚，主要成分為芽胞特有的肽聚糖，其中含有一種特殊的物質一一叱呢二核酸以及大量的

Ca2+,二者形成了一種極為耐熱的凝膠狀物質，使得芽泡菌異常抗熱，在沸水中芽抱也可存活數小時。

④芽胞質中含水量極低，細胞內代謝極為緩慢，處于休眠狀態。

b結構致密，染料不能滲入，不著色

對高溫、枯燥、輻射、酸、堿和有機溶劑等殺菌因子具有極強抵抗能力

芽抱“復蘇”適宜的環境中，恢復普通的細胞結構，失去各類抵抗功能。芽抱#胞子或種子

〔抱子：繁殖體（種子）1一多）

能否形成芽抱，芽泡的形狀、大小及其在細胞內的位置（如佟），是細菌種的特征，在分類鑒定上有一

定意義。

芽胞的形成對于產芽抱菌度過困境有著極為重要的意義，芽胞可在普通條件下保存幾年甚至幾十年都依

然可以復活。

在實驗室進行滅菌處理時，由于芽胞最難殺死，滅菌手段主要考慮的是殺滅芽胞；

芽胞菌普遍存在于處理各類有毒廢水中，并對水質凈化起著十分重要的作用。

（三）細菌的繁殖及其種群特征

1.細菌繁殖

細菌的繁殖方式很多，主:要是以無性的二分裂繁殖

（2）菌落

A定義：固體培養基上的各種菌類的“村落”。

B固體培養基一一固體狀態的培養細菌的基質

有的是天然物質,如土豆、饅頭及其他各種固體食物，微生物學研究中多使用人工制作的固體瓊脂培養

基。向“營養湯”中參加瓊脂（約2%）加熱到100℃,然后再冷卻就制成了人工固體培養基。常用的固

體培養基容器稱為培養皿。培養皿通常稱平板。

細菌在培養基上生長，會形成各種顏色和外觀的菌落。

純化的菌落是菌種鑒定、通過透變技術或基因工程改進的前提。

C菌落形態：

菌落的特征主要由各種微生物特殊的遺傳特性決定，同時也與培養基成分及培養條件有關

當固定培養基成分及培養條件相同時，不同種類微生物形成的菌落特征是固定的，可作為微生物鑒定的

重要依據。

D菌落描述：。.隆起特征描述；b.邊緣特征描述；c.外表特征描述

沒有鞭毛不運動的細菌，特別是球菌，常形成較小、較厚、邊緣較整齊的菌落；有鞭毛的細菌那么較大

而扁平，邊緣波狀、鋸齒狀等；

有莢膜的細菌菌落較大并且外表光滑，而沒有莢膜的那么外表較粗糙；

具有芽泡的細菌菌落外表常有褶皺并且不透明。PPV11

細菌菌落具有一些共同的特征：

小、濕潤、粘稠、與基質結合松散，易被剝離，質地均勻，各部位顏色一致。但不同的細菌菌落也具有

自己特有的特征。

（四）環境中常見的細菌

按形態及與氧的關系分

二、放線菌

根本概念

Actinomycetes,放線菌是具有菌絲、以胞子進行繁殖、高G+Cmol%（63-78%）.革蘭氏染色陽性的一

類細菌。

絕大局部菌具有生長發育良好的菌絲體，以抱子進行繁殖，菌落特征類似于霉菌。

曾認為放線菌是〃介于細菌與真菌之間的微生物二

根據16SrRNA序列分析，原核生物界，屬于真細菌。

（一）放線菌的形態構造

▲單細胞，大多由分枝興吐的菌絲（mycelium）組成；

▲菌絲直徑與桿菌類似，約1mm；

▲細胞壁組成與細菌類似，絕大多數革蘭氏染色陽性：

▲細胞的結構與細菌根本相同

菌絲按形態和功能分類

1.營養菌絲（基內菌絲,基絲,初級菌絲體,substratemycelium）

匍匐生長于培養基內，吸收營養，一般無隔膜，不斷裂，直徑0.2-0.8mm,長度差異很大，有的可產生

色素。

2.氣生菌絲（二級菌絲體,aerialmycelium）

營養菌絲發育到一定階段,伸向空間形成氣生菌絲，疊生于營養菌絲上，可覆蓋整個菌落外表。在光學

顯微鏡下觀察，顏色較深,直徑較粗（1-1.4mm）,有的產色素。

3.抱子絲

與生菌絲發育到一定階段,其上可分化出形成抱子的菌絲，即抱子絲，乂稱產抱絲或繁殖菌絲。其形狀

和排列方式因種而異，常被作為對放線菌進行分類的依據。見ppt5

（二）放線菌的繁殖與菌落特征

1.無性抱子

分生抱子（conidia）分裂方式：凝集分裂X；橫隔分裂Y

施子形狀：圓形、橢圓形、桿狀或柱形，不穩定.

陶子外表形狀：光滑、瘤狀、鱗片狀、刺狀、毛發狀，穩定，是定種的特征之一。

2.放線菌菌落特征

呈輻射狀，一般圓形，枯燥、有皺折、外表粉末狀，不易被針挑起。

（三）放線菌主要類群

1.鏈霉菌屬（Streptomyces）

基絲無橫隔或有橫隔，但不斷裂，抱子絲長鏈狀。

2.小單胞菌屬（Micromonospora）

基內菌絲發育良好，多分枝，無橫隔，不斷裂，菌絲體較細，直徑為（）.3—0.6urn,一般不形成氣生菌

絲體，抱子單生，無柄，直接從基內菌絲上產生，或在基內菌絲上長出短電子梗，頂端著生一個狗子。

菌落小，2—3mm,有不同顏色，分布于土壤或堆肥。

3.分布特點及與人類的關系

放線菌常以飽子或菌絲狀態極其廣泛地存在于自然界，土壤中最多，其代謝產物使土壤具有特殊的泥腥

味。能產生大量的、種類繁多的抗生素.約50%別離的鏈霉菌產生抗生素，一種鏈霉菌可以產生一種以

上的抗生素，同一種抗生素又可以被不同的菌種產生。鋅霉菌產生了500種以上的抗生素，有60種以

上應用于藥物、農業和工業。有的放線菌可用于生產維生素、酶制制；此外，在俗體轉化、石油脫蠟、

燒類發酵、污水處理等方面也有應用.

少數寄生型放線菌可引起人、動物（如皮膚、腦、肺和腳部感染）、植物（如馬鈴薯和甜菜的瘡痂病）

的疾病。

三、光合型細菌

（一）藍細菌（藍藻）

形狀：球狀、葉狀，單細胞或多細胞連接的絲狀。

大小：直徑范圍，（）.5—60um,大多37（）口m。

2.藍細菌細胞組成特點

包泡：存在于細胞質中。

功能：利于菌體漂浮水面進行光合作用

3.藍細菌的主要生理特點

（1）進行放氧光合作用（有氧條件下）

⑵局部具有固N能力（熱帶地區、水稻田）

4、藍藻主要類群

藍藻門約有150屬，1500種,根據形態不同分為三個綱:

a色球藻綱：包括所有單細胞體和單細胞群體種類。

b藻殖段綱：包括所有不分枝或假分枝絲狀體種類及絲狀群體種類。

c真枝藻綱：包括所有具真分枝的絲狀體種類。

分布于地球上不同生境:從兩極到赤道，從高山到海洋，到處都有它們的蹤跡。

藍藻門的代表

魚腥.藻、平裂藻屬、真枝藻屬、顫藻屬、微囊藻屬、色球藻屬

四、鞘細菌（教材P36）

王、滑動細菌（教材P37）

六、其他細菌型微生物（教材P37）

第三節古細菌

一、古細菌的特點

16SrRNA序列與真細菌不相似

形態與大小：球形、桿狀、螺旋形、耳垂形、不規那么形狀。直徑0.1至15即1以上，有些絲狀體能別

生長至200Pm

結構：細胞壁不含胞壁酸，細胞膜含酸鍵酯及B因子

呼吸：絕對厭氧性

營養：化學無機自養型，有機營養型

生境：極端環境，高鹽、高溫、強酸、缺氧環境中

繁殖；緩慢

特征真細菌古細菌

細胞壁有胸壁酸無胞量釀

真細菌和古細菌間的某些差異

脂類酯鍵連接展鍵連接

甲烷生成過程沒有可能有

RNA多聚酶一個幾個

起始次明甲酷甲硫氨酸甲硫氨酸

鏈霉素和氯霉素敏感鏈霉素和氯霉素抗性

修梯偉白喉毒素抗性白喉毒素敏感

二、產甲烷古細菌群

絕對厭氧，揩C02、H2、甲酸、甲醉、乙酸和其他化合物轉變成甲烷或甲烷和C02而獲得能量

古生菌最大的類群

5個目和27個屬：甲烷桿菌目、甲烷球菌目、甲烷微菌目、甲烷八疊球菌目和甲烷嗜高熱菌目

形態、16srRNA序列、細胞壁化學組成和結構，膜脂及其他特性上有很大的差別

產甲烷古生菌是最早的生物體之一，在類似于地球早期環境的條件下生存較好，

三、復原硫酸鹽古細菌群

泉古生菌為極端嗜熱性，許多屬于嗜酸性和需硫

化能自養、化能異養或混合營養型。硫可以作為厭氧呼吸作用的電子接受者或是在無機營養生長的電子

來源，生長在含硫兀素之地熱水或土壤中，這些環境廣泛分布于地球。

呼吸過程中電子傳遞［生物化學］

四、極端嗜鹽古細菌群

-極端嗜鹽菌(extremehalophiles)或嗜鹽菌(halobacteria)

-一個科，15個屬，鹽桿菌科(Halobacteriacea)

-好氧化學能異養型，行呼吸代謝，生長需要復雜的營養，一般為蛋白質和氨基酸

,不能運動或以鞭毛運動

?它們絕對依賴高濃度NaCl

至少需要1.5MNaCl；通常最適濃度約3~4MNaCl(17-23%)；可生長在超飽和鹽中(約36%)

?當NaCl濃度降至約1.5M其細胞壁就不完整

工、無細胞壁古細菌群(P41)

六、極端嗜熱的代謝元素硫古細菌群

-極端嗜熱S0-代謝菌ExtremelyThermophilicS0-Metabolizers

熱球菌綱、熱球菌H：Thermococcus%Paleococcus和Pyrococcus

絕對厭氧性，可以更原硫成硫化物

以鞭毛運動

最適生長溫度約88?100℃

-硫酸鹽復原古生菌Sulfale-ReducingArchaea

屬于古生球菌綱和古生球菌目

革蘭氏陰性,不規那么類球形，細胞壁含糖蛋白次單元

能從各種電子供體（如H2、乳酸、葡萄糖）提供電子，復原硫酸鹽、亞硫酸鹽或硫代硫酸鹽成硫

化物。元素硫不能做為電子接受者

-極端嗜熱性（最適溫度余勺83℃）

-可以復原硫酸鹽，且有甲烷喋吟（MPT,methanopterin）＞輔酶F420

第四節真菌

一、真菌的營養體

（一）真菌細胞構造

從形態上觀察，各種真菌有較大的差異，但它們的細胞構造根本上是相同的。真菌細胞的根本構造

有細胞壁、細胞膜、細胞質、細胞核、細胞器和內含物等。

1.細胞壁

（1）真菌細胞壁的主要成分是多糖，另有少量的蛋白質和脂類e低等真菌的細胞壁成分以纖維素為主，

酵母菌以葡聚糖為主，而高等陸生真菌那么以幾丁質為主。

12）藻類的細胞壁以纖維素為主

2.原生質膜

真核細胞的細胞質膜也是液態鑲嵌模型，注意與原核微生物

的兒個最主要的差異：給醇、糖脂、電子傳遞鏈和胞吞作用

的有無

3.膜邊體（lomasome）

有些真菌菌絲細胞中的一種特殊膜結構，位于細胞壁和細胞膜之間。

形態和位置：與細菌的中間體相似。管狀、囊狀、卵園形或多層折疊膜，內含泡狀物或顆粒狀物。局部與

細胞膜相連。

功能：細胞分泌有關、有水解酶，或與細胞壁形成有關。

4.細胞核

細胞核是細胞遺傳信息的貯存、復制和轉錄的主要部位。

一切真核細胞都有外形固定［呈球形或橢圓體狀）、有核膜包裹的細胞核。每個細胞一般只含有一個細胞

核，有的有兩個或多個。在真菌的菌絲頂端細胞中，常常找不到細胞核。

真核生物的細胞核由核被膜、染色質、核仁和核基質等構成。

細胞器

5、線粒體

線粒體一般呈線狀、桿狀或顆粒狀。

內膜向線粒體基質褶入形成崎，崎能顯著擴大內膜外表積。

線粒體由內外兩層膜封閉，包括外膜、內膜、膜間隙和基質四個功能區。

線粒體是細胞進行呼吸作用的重要場所，含有細胞呼吸作用所需要的各種酶，常被陳為細胞的動力車間。

6、內質網和核糖體

?內質網指細胞質中一個與細胞基質相隔離、但彼此相通的囊控和細管系統，由脂質雙分子層圍成。

?內質網外與細胞膜相連，內質網內與細胞核的核膜相通，大大增加了細胞的膜面積。

?內質網可根據膜上有無附著核糖體顆粒，分為：糙面內質網和光面內質網。

?內質網可起到物質傳遞的作用，還有合成脂類和脂蛋白的作用。

｛二）菌絲和菌里體真核生物與原核生物的比擬

1.正常菌絲體

比較項目原核生物真核生物.學顯微鏡下呈

細胞大小較小（通常直徑小于2um）較大（通常直徑大于2um）

細胞壁主要成分多數為肽聚糖纖維素、幾丁質等?生長，稱為氣

細胞器無有

鞭毛結構如有，則細而簡單如有，則粗而復雜

鞭毛運動方式旋轉馬達式揮鞭式

繁殖方式無性繁殖有性、無性等多種

核膜無有

細組蛋白無有

A無隔多核菌絲

整個菌絲為長管狀單細胞，細胞質內含有多個核。其生長過程只表現為菌絲的延長和細胞核的裂殖增多

以及細胞質的增加。

B有隔單核菌絲

C有隔多核菌絲

菌絲由橫隔膜分隔成成串多細胞，每個細胞內含有一個或多個細胞核。有些菌絲，從外觀看雖然像

多細胞，但橫隔膜上有小孔，使細胞質和細胞核可以自由流通，而且每個細胞的功能也都相司。

2.菌絲變態

假根和匍匐枝：根霉屬霉菌的匍匐菌絲與營養基質接觸處分化出的根狀結構，具有固著和吸收養料等功

能。具有延生功能的菌絲為匍鼠枝。

3.菌絲的特殊結構

菌網和菌環：某些捕食性霉菌的菌絲變態成環狀或網狀，用于捕捉其它小生物如線蟲、草履蟲等，然后

這一步從這類環或網上生出菌絲侵入線蟲等體內，吸收養料。

二、真菌的繁殖與繁殖體

（一）真菌的無性繁殖

1.無性繁殖的類型：菌絲體斷裂、細胞裂殖、出芽、無性抱子

2.無性胞子的類型

無性繁殖胞子：游動抱子、抱囊抱子、分生抱子、節抱子、厚垣刑子

a）抱子囊抱子（如根霉、毛霉等）：在抱子囊內形成的抱子叫抱子囊抱子。

施了?囊是由菌絲頂端細胞膨大而成，膨大局部的下方形成隔膜與菌絲隔開，膨大細胞的原生質分化成許

多小塊，每小塊可發育成一個苑子。

布囊抱子按其運動性可分為兩類：

游動的胞囊孑包子，又稱游動抱子，如鞭毛菌亞門中的綿霉屬；

無鞭毛的、不能游動的抱囊抱子，又稱不動胞子或靜泡子，如接合菌亞門中的根霉屬。

b）分生抱子（如曲霉、青霉）

是在生殖菌絲頂端或菌絲已分化的分生胞子梗上形成的施子，分生抱子有單生、成鏈或成簇等排列方式。

分生抱子是最常見的無性抱子，大多數真菌均以此方式進行繁殖。這是?種外生ftl子，其作用可能有利

用借助空氣傳播。

c）厚垣抱子（如總狀毛霉）

某些霉菌種類在菌絲中間或頂端發生局部的細胞質濃縮和細胞壁加厚，最后形成一些厚壁的休眠狗子，

稱為厚垣抱子。如毛霉屬中的總狀毛霉。

d）節抱子

由菌絲斷裂形成。菌絲生長到一定階段，出現許多橫隔膜，然后從橫隔膜處斷裂，產生很多單個抱子。

（二）真菌的有性繁殖

1、有性繁殖是不同性別細胞結合后，經質配、核配、減數分裂形成抱子的過程，而產生的胞子稱為有

性抱子。

2、在霉菌中，有性繁殖不及無性繁殖普遍，僅發生于特定條件下，一般培養基上不常出現。

3、霉菌的有性抱子主要有：卵的子、接合抱子、子囊抱子。

a）卵抱子

由兩個大小不同的配子囊結合后發育而成，小型配子囊叫雄器，大型配子囊叫藏卵器。

它們均由菌絲分化而來，當雄器與藏卵器配合時，雄器中的內含物通過授精管進入藏卵器與卵球結合，

隨后卵球生出外壁即成為卵泡子。

b：'接合電子（如根霉、毛霉）

由菌絲分化成兩個形狀相同、但性別不同的配子囊結合而形成的有性胞子叫接合狗子。

c）子囊抱子（脈抱菌、紅曲霉）：

在子囊內形成的有性抱子即為子囊胞子。子囊是一種囊狀結構，絕大多數子囊菌的子囊呈長形、棒形或

圓筒形，每個子囊內通常含1-8個子囊胞子，顏色也是多種多樣的。

子囊多半集體產生。在多個子囊的外部，由菌絲體組成共同的保護組織，整個結構成為一個子實體，子

囊包在其中。這種有性子實體稱為子囊果。子囊果成熟后，子囊飽子從子囊中釋出來，在適宜條件下萌

發成新的菌體。

d）擔抱子

真菌的菌絲經過特殊分化和有性結合形成擔子，在擔子上形成有性抱子

三、真菌的菌落特征

1、固體：

菌落大、絨毛狀、棉絮狀、珠網狀等。疏松，有多種顏色，芍時一個菌落有好幾種顏色，同心圓，有

的有顆粒狀（子實體，菌核）。

2、液體：在外表生長，需氧，潮濕的地方生長。

四大類微生物的細胞形態和菌落特征的比擬

四、常用常見的真菌（自學）

（一）藻狀菌綱（根霉、毛霉）菌絲無隔膜，有性泡子為卵抱子或接合電子

｛二）子囊菌綱（酵母菌屬、脈抱菌屬）菌絲有隔膜，有性胞子內生子囊抱子

（三）擔子菌綱菌絲有隔膜，有性抱子外生為擔抱子

（四）半知菌綱（曲霉屬、地霉屬、青霉屬）菌絲有隔，無有性繁殖

1x根霉（rhizopus）

菌絲無隔單細胞，生長迅速，棉絮狀菌落。有匍匐菌絲，有節，接觸培養基處深入培養基內成分枝狀生

長，為假根。假根著生處向上長出質粒的包囊梗，頂端膨大為抱了?囊。有性生殖為結合抱子

2、毛霉（mucor）

與生菌絲為白色棉絮，無匍匐菌絲及假根。包囊梗直接由菌絲伸出，單生或分枝胞子囊球形。有性生殖

為接合胞子。

3、酵母菌（Yeast）

a）大小和形態

大小：l~5umX5~3011m

形態：卵圓形、圓形、圓柱形

個體型一發酵型；假絲型一氧化型

b）酵母菌的繁殖：

①無性生殖一一芽殖、二分裂

假設母子不斷相連一假絲狀；一個成熟的酵母細胞一生中靠芽殖可產生9~43個子細胞

②有性繁殖

質配、核配、有絲分裂（營養充分）（釀造業）或減數分裂（營養貧乏）（正常細胞環保業）

c）酵母菌的培養特征

①菌落

特征：外表濕潤而粘滑、白色或紅色、比細菌菌落大；

②液體培養

特征：在培養在液面上形成薄膜或沉淀于瓶底,

［發酵型酵母菌產生二氧化碳氣體使培養基外表充滿泡沫）

4、曲霉（aspergillus）

菌絲有隔，無有性繁殖。局部氣生菌絲分化形成分生泡子梗，分生狗子梗頂端膨大形成頂囊，定囊外表

形成小梗，長出分生抱子，形成抱子穗

5、青霉（penicillium）

無足細胞，孑包子穰內的抱子梗不膨大，無頂囊，但小梗屢次分枝，成掃帚狀。

6、擔子菌

分為大型真菌［子實體）和植物病原菌

由菌絲分枝交織而成的網狀體。

a：'初生菌絲：

由擔抱子萌發而成較細的菌絲（有隔單核）

b）次生菌絲：

由兩個性別不同的初生菌絲結合而成（雙核菌絲）

c）三次菌絲體

菌絲體的雙核菌絲經過分化密集而成的組織。

第三章微生物的生長與代謝

第一節微生物的營養與營養類型

營養（nutrition）；生物體從外部環境中攝取對其生命活動必須的能量和物質，以滿足正常生長和繁殖

需要的一種最根本的生理功能。

營養物（nutrient）：具有營養叱能的物質。

營養物提供生命活動的結構物質、能量、代謝調節物質和良好的生理環境。

一、微生物的化學組成與營養物質

（一）微生物的化學組成（教材P70）

（二）微生物的營養物質

1.碳源：提供微生物營養所需碳元素的營養源。

□有機碳源：蛋白質，核酸，淀粉，前萄糖等.異養微生物：必須利用有機碳源

□無機碳源：C02,Na2c（）3,CaC03等.自養微生物：能利用無機碳源

2.氮源：凡能提供微生物營養所需氮元素的營養源。氮源一般不作能源。

＞有機氮源：蛋白月東、黃豆粉、玉米漿

＞無機氮源：NH4NO3、（NH4）2SO4

＞氣態氮源：大氣N2

3.無機鹽（inorganicsalts）

4.生長因子：一類對微生物正常代謝必不可少且又不能從簡單的碳源，氮源自行合成的、所需極微量

的有機物。

作用：輔酶或酶活化所需。

培養基中生長因子來源：酵母膏、玉米漿、麥芽汁等。

狹義：維生素；廣義：維生素、氨基酸、堿基、脂肪酸等

□生長因子自養型微生物（auxoautotrophs）

□生長因子異養型微生物（auxoheterotrophs）

營養缺陷型微生物（nutritionaldeficiency）變株

□生長因子過量合成型微生物

5.水：存在狀態：游離態〔溶劑）和結合態（結構組成）

生理作用：細胞組成成分；生化反響溶劑；化學、生理反響介質；物質運輸媒體；調節細胞溫度；維

持細胞的滲透壓

（三）培養基

培養基：是一種人工配制的、適合微生物生長繁殖或產生代謝產物用的混合養料。

1.培養基類型

11）依培養基來源：

a）天然培養基：指一些利用動、植物或微生物體或其提取物制成的培養基，成分未知。

優點：取材方便、營養豐富、種類多樣、配制方便

b：'合成培養基：

是一類用多種高純化學試劑配制的、各成分（包含微量元素）的量都確切知道的培養基。

優點：組份精確、重復性好。

c）半合成培養基：

一局部天然有機物作碳源、氮源和生長因子，然后參加適量的化學藥品配制而成

（2）按培養基外觀的物理狀態

a）固體培養基，一般加有凝固劑，凝固劑含量一般為1?2%.

作為凝固劑的條件：不被微生物分解利用，生長溫度范圍內保持固體狀態，凝固點溫度對微生物無害，

不因滅菌而破壞，透明度好、配制方便、價格低。常用的為瓊脂與明膠。

用途：菌種別離、鑒定、保藏等。

b）半固體培養基，凝固劑含量一般約為0.5%,用途：觀察細菌的運動，測定噬菌體效價等。

c：'液體培養基，培養基中沒有凝固劑。用途：大量培養微生物，研究生理代謝等。

⑶根據培養基用途

a；根底培養基；

?般微生物生長繁殖需要的根本營養，可根據微生物的特殊需要添加營養物質。

b）加富培養基：待選細菌專門需要的某種碳源或氮源。如篩選纖維素分解菌選用纖維素作為培養基中

的唯一碳源。

c）選擇培養基：待選細菌有抗性，常用物質為染料、膽汁酸鹽、金屬鹽類、酸、堿和抗生素。膽汁酸

鹽一一抑制革蘭氏陽性菌

d）鑒別培養基：根據微生物代謝特點，在培養基中參加某種試劑或化學藥品，通過培養后發生的變化

和指示劑的顯色反響，以鑒別不同類型的微生物的一類培養基。

在不含糖的肉湯中，參加各種糖類及指示劑，利用微生物發酵糖類所產生的不同反響來鑒別菌種.將大

腸桿菌接種到葡萄糖肉湯、乳糖肉湯、麥芽糖肉湯中，均可分解各種糖，產生酸和產生氣體；而接種傷

寒桿菌那么只發酵葡萄糖和麥芽糖，只產酸不產氣，不發酵乳糖.

2、選擇和配制培養基的原那么和方法

（1）目的明確。根據不同微生物的營養需要配制不同的培養基

（2）營養協調。營養協調（注意營養物的濃度和配比，特別是碳氮比C/N比）

■根瘤菌要求碳氮比為1L5：1

■土壤中微生物混合群體要求碳氮比為25：1

■污（廢）水生物處理中好氧微生物群體（活性污泥）要求為B（）l）5：N：P=100：5：1

厭氧生物處理中的厭氧微生物群體要求B0D5：N：P=350?500：5：1

（3J物理化學條件適宜：pH、滲透壓和水活度、氧化復原電位

a）pH：微生物有最正確生長pH

細菌:pH7.0~8.0;放線菌:pH7.0~8.5;酵母菌:pH3.8?6.0;霉菌:pH4.0?6.0

微生物在生長過程中培養基pH值可能發生的變化：

在含糖基質上生長，會產酸而使pH下降，

在分解蛋白質和氨基酸時，會產NH3而使pH上升，

以（NH4）2SO4作N源，會過剩SO42-而使pH下降，

分解利用陽離子化合物如：NaNO3,會過剩Na+而使pH上升。

b）滲透壓：高濃度溶液向低濃度溶液滲透時，其溶質分子所產生的壓力。

高滲溶液會導致微生物細胞發生質壁別離;低滲溶液會導致微生物細胞吸水膨脹甚至破裂

c：'氧化復原電位Eh：氧化復原系統中的復原劑釋放電子或氧叱劑接受電子的趨勢。

■好氧微生物：＞+0.IVo一般+0.3~+0.4V

?厭氧微生物：+0.1以下

-兼性微生物：+0.1以上好氧呼吸；+0.I以下進行發酵

（4）原料來源的選擇

經濟節約原那么：以粗代精、以廢代好、以簡代繁

?原料來源要廣泛

原料要易處理，處理本錢要低

原料處理后，廢物、廢液、廢氣要少

一微生物營養類型

1'依能源不同：

光能營養型（phototrophs）:光反響產能；化能營養型（chemotrophs）:物質氧化產能

2、依碳源不同：

異養型（heterotrophs）:不能以C02為主要或唯一碳源

自養型（autotrophs）:能以C02為主要或唯一碳源

3、依生長因子的不同：

原養型（prololroph）或野生型（wiIdtype）；營養缺陷型（auxolroph）

（一）光能自養細菌

1.有氧有光綠色植物或藻類，放氧光合作用

C02+H20-[CH20]（糖）+02

2.無氧有光紫硫細菌和綠硫細菌

C02+H2S-[CH20]（糖）+2S

（二）光能異養細菌

有機物+C02-[CH20]n

■小分子有機物碳源

■紅螺菌（有氧無光時可化能異養生存）

不受氧氣限制，尤其適于高濃度有機廢水（食品行業）的高效處理

（三）化能自養細菌（有氧）

■自養一一碳源C03一

■化能一一以復原態物質氧化產能

■S、H2S、H2、NH3、Fe

硫細菌（硫化細菌和硫磺細菌）、（亞）硝化細菌及鐵細菌、氫細菌。

亞硝化細菌進行有機物合成反響如下

能，脫氨、脫硫；條件容易控制

化能自養細菌的能量代謝特點：

①無機底物脫下的氫（電子）從相應位置直接進入呼吸鏈氧化磷酸化產能。

②電子可從多處進入呼吸鏈，所以呼吸鏈有多種多樣。

③產能效率，即氧化磷酸化效率（P/0值）通常要比化能異養細菌的低。

④生長緩慢，產細胞率低。有以下特點：無機底物上脫下的氫（電子）直接進入呼吸鏈。

（四）化能異養型

■有機（異養）一一以有機物為碳源

■異養菌是有機污水處理的主角。

以有機物作為碳源和能源的的細菌。絕大多數的細菌都屬于化能異養菌。

微生物的營養類型

三、營養物質的攝取（自學）

（一）影響營養物質透過細胞膜的因素

1.細胞壁與細胞膜結構

2.營養物質本身的性質

3.微生物生活環境

（二）營養物質的運輸機制

1.單純擴散（simplediffusion）

A依靠胞內外溶液濃度差，順濃度梯度運輸；

》不消耗代謝能，無特異性；

A運輸氧、二氧化碳、甘油、乙醉、某些氨基酸等小分子；

》親脂性分子從高濃度到低濃度的獷散來運輸，利用細胞膜的通透性，細胞膜是一道屏障。

2.促進擴散（facilitateddiffu.sion）

＞利用膜內、膜外被運輸物質和載體蛋白的親和力的不同。

＞特點：需要特異性的載體蛋白順濃度梯度運輸；不消耗能量;運輸硫酸根、磷酸根、糖（真核）

教體蛋白（carrierprotein）,即透性酶（大多為誘導酶），有底物特異性，每種載體蛋白運輸相應的物

質。載體蛋白可加快運輸速度，但不能逆濃度運輸。

3.主動運輸（activetreinsport）

特點：

》是微生物吸收營養的主要方式

A可逆濃度梯度運輸，耗能

A需載體蛋白，有特異性

A運輸有機離子、無機離子、氨基酸、乳糖等糖類

＞需要特異性載體蛋白需要能量來改變載體蛋白的構象

下親和力改變一蛋白構象改變一耗能

單純擴散、促進擴散、主動運輸：被運輸的溶質分子不發生改變。

4.基團轉位（Grouptranslocation）

一種主動運輸方式，有一個更雜的運輸系統來完成物質的運輸，而物質在運輸過程中發生化學變化。集

團轉位主要存在于厭氧型和兼性厭氧型細菌中。

特點：

?屬主動運輸類型

溶質分子發生化學修飾一定向磷酸化

需復雜的運輸酶系參與

?運輸葡萄糖、果糖、甘露糖、噂吟、核昔、脂肪酸等

第二節微生物的代謝

代謝（metabolism）：細胞內發生的各種化學反響的總稱。分為分解代謝和合成代謝

一、酶（生物化學有關章節，本教材P78）

二、微生物的能量生成與轉換（生物化學有關章節，本教材P79））

三、微生物呼吸作用類型

（一）有氧呼吸

1.化能異養菌以有機碳化合無為底物進行氯化分解

1）EMP途徑（糖酹解途徑、三磷酸己糖途徑）

葡萄糖10步反響丙酮酸

有氧：EMP途徑與TCA途徑連接；

無氧：復原一些代謝產物，（專性厭氧微生物）產能的唯一途徑。

產能（底物磷酸化產能：

（1）1,3—P—甘油醛-＞3—P一甘油酸+ATP；

（2）PEPf丙酮酸+ATP

EMP途徑ppt34

（2）TCA循環檸檬酸循環或Krebs循環

TCA循環的生理意義：

a）為細胞提供能量。

b）三粉酸循環是微生物細胞內各種能源物質徹底氧化的共同代謝途徑。

c）三陵酸循環是物質轉化的樞紐。

（二）無氧呼吸（厭氧呼吸）

特點：a常規途徑氫，經局部呼吸鏈傳遞；

b氫受體：氧化態無機物（個別：延胡索酸）

c產能效率低。

1、硝酸鹽呼吸

同化性硝酸鹽作用：

N03-->NII3-NtR-NH2

異化性硝酸鹽作用：無氧條件下，利用N03-為最終氫受體

N03-->N02-?NO->->N20->N2

反硝化意義：

1）使土壤中的氮（硝酸鹽義）3-）復原成氮氣而消失，降低土壤的肥力；

2）反硝化作用在氮素循環中起重要作用。

2、硫酸鹽呼吸（硫酸鹽復原）厭氧時，S042-、S032-.S2032-等為末端電子受體的呼吸過程。

特點；a、嚴格厭氧；b、大多為古細菌；

c、極大多專性化能異養型，少數混合型：d、最終產物為H2S；

S042-->S032-tS02->S-?II2S

e、利用有機質（有機酸、脂肪酸、醇類）作為氫供體或電子供體；

f、環境：富含S042-的厭氧環境（土壤、海水、污水等）

3、硫呼吸（硫復原）

以元素S作為唯一的末端電子受體。電子供體：乙酸、小肽、葡萄糖等

碳酸鹽呼吸（碳酸鹽復原）以02、HC03-為末端電子受體

a）產甲烷菌利用H2作電子供體（能源）、C02為受體，產物CH4；

b）產乙酸細菌以H2為電子供體，C02為電子受體進行行無氧呼吸，產物為乙酸。

4、其他類型無氧呼吸

以Fo3+、Un2+許多有機氧化物等作為末端電子受體的無氧呼吸。

延胡索酸T琥珀酸+1ATPo

被神、硒化合物污染的土壤中，厭氧條件下生長一些兔原硫細菌。

（三）發酵（fermentantion）

1、定義

廣義：利用微生物生產有用代謝一種生產方式。

狹義：厭氧條件下，以自身內部某些中間代謝產物作為最終氫（電子）受體的產能過程

特點：1J通過底物水平磷酸化產ATP；

2）葡萄糖氧化不徹底，大局部能量存在于發酵產物中；

3）產能率低；

4）產多種發酵產物。

四、微生物同化作用

1、光合細菌類群

1）產氧光合細菌

2）不產氧光合細菌

a、紫色細菌只含菌綠素a或b。

紫硫細菌〔著色菌科舊稱紅硫菌科）。含紫色類胡蘿卜素，菌體較大。S沉積胞內。

氫供體：H2S、H2或有機物。H2SfS-S042-；

少數暗環境以S2032-作為電子供體。

紫色非硫細菌（紅螺菌科）：

曾認為不能利用硫化物作為電子供體；大多數亦能利用硫化物，但濃度不能高。

紫色細菌循環光合磷酸化過程

光驅使下，電子自菌綠素上逐出后，經過類似呼吸鏈的循環，又回到菌綠素產ATP和復原力分別進行.

b、綠色細菌（綠硫細菌）含較多的菌綠素c、d或e,少量a。

電子供體：硫化物或元素硫，S沉積胞外（類似紫色非硫細菌）；暗環境中不進行呼吸代謝，還可同化

乙酸、丙酸、乳酸等簡單有機物。

外源電子供體一一H2S等無機物氧化放出電子,最終傳至失電子的光合色素時與ADP磷酸化偶聯產生

ATPo

特點：只有一個光合系統，光合作用釋放的電子僅用于NAD+復原NADIL但電子傳遞不形成環式回路。

第三節微生物的生長繁殖

一細菌的生長及其特性

生長一一細菌群體數量的增長，不是個體體枳的增長。

二、細菌生長（數量）測定方法

（1）直接計數法借助顯微鏡觀察測定

優點：快速；缺點：不能區分細菌的死活

1.涂片染色法

a）視野菌液（ml）=（0.01ml/1cm2）*視野面積（cm2）

b）計數器（血球計數板）測定法

c）比濁計數法

濁一一細菌懸浮液的濁度

細菌不完全透光，一定范圍內菌溶液的混濁度與菌數量成正比

（1）制標準曲線（0D~No）

12）測菌液濁度，查圖表得出細菌數量

2.活菌記數法

1）稀釋平板計數法一固體培養法

第一步：菌樣稀釋；

第二步：接種平板

各取1ml,均勻涂布于冷固體培養基平板上或與溫熱液態固體培養基混合冷卻

第三步：培養每一個細菌會生成一個菌落

一般計數平板的細菌生長菌落數以30、30（）個為宜。

第四步：計數

細菌數量=數出的菌落數/稀釋度

平板計數法是采用最廣的?種活菌計數法如國標法水中細菌總數的測定。

注意：作空白及取平行樣（2?3組〕均值減小誤差

2）稀釋液體計數法

特點：液體培養、統計學查表計數。又稱MPN法（或最可能數法）

一個混雜的微生物群落中雖不占優勢，但卻具有特殊生理功能的類群。

特點是利用待測微生物的特殊生理功能的選擇性，并通過該生理功能的表現來判斷該類群微生物的存在

和豐度

薄膜計數法

三、分批培養（根據投食方式）分間歇式培養（分批培養）、連續式培養兩種情況

只有開始時的一次性投料和接種細菌（其余時間細菌根據環境變化自行生滅）

應用：生理特性研究、生物發酵和生物治污

生長情況用活細菌生長曲線來描述

（1）活細菌重量變化曲線曲線：群體重量W（mg/1）一—時間t

2.細菌數量生長曲線

細菌的數量很大，都是10的n次方，取對數作圖時方便，0~10代表1-1010

（1）緩慢期

特征：代謝活潑，個體體積、活量增高

不立即進行細胞分裂、增殖，數量不變共至減少

適應環境（合成相應的酶），營養儲藏（用于復制合成）

在實際工作中如接種菌種以啟動新的水處理設施，投加新鮮污泥時，接種的細菌不習慣于新環境，會出

現或長或短的緩慢期，緩慢期的出現會增加操作時間,降低工作效率

采用處于高效菌群對數期的菌種、增大接種量、盡量保持接種前后所處的培養介質和條件i致等方法來

縮短或消除緩慢期

（2）對數期

平均代時（繁殖一代的時間）最短;繁殖速度最快；

種類遺傳個體健康情況（營養、環境條件）

如大腸桿菌在20c時其代時是35℃條件下的2倍；

傷寒桿菌在含0.125%的蛋向陳培養基中的代時為800min,而在含1.0%時僅為40min。

對數期細菌代時G計算

n—繁殖代數

X0一……X0?24一……X（X0?2n）（n=l,2、3…）

X/X0=2n

（3）穩定期出生率=死亡率

死亡原因一營養短缺、代謝毒物增多；（相當于重量變化曲線中的增長率下降階段）

（4）死亡期死亡率》出生率（相當于重量法的內源呼吸階段）

補營養、環保（去除環境毒物）

四、連續培養

一方面連續進料，另一方面又連續出料。

原理：進料=補足營養（“污染物”）

出料;稀釋菌濃度、毒物濃度

它又分為兩種：恒濁連續培養、恒化連續培養。

（1）恒濁連續培養很少應用

恒濁一一培養基濁度恒定（實質是細菌數量恒定）

（2）恒化連續培養

應用：環境工程、生物工程、實驗室研究（細菌生理特性研究、細菌的快速篩選等）。

目前，污水連續生物處理法均類似于恒化連續培養;（流速不完全恒定）

4.污（廢）水連續處理中的細菌生長狀態

不同的生物反響器，乃至同一反響器內不同位置處細菌的生長狀態可能不同！

第四節環境因素對微生物生長的影響

一、氧化復原電位（ORP）

——某物質與氫電極構成原電池時的電壓上下，反映該物質氧化性強弱

應用

?好氧活性污泥法

?控制在+200?+600mV是正常的

?改變曝氣力度

?厭氧污泥或污水處理系統應控制在一1制~200nN

?過高，將不利于厭氧細菌的生長，應改進工藝降低水中溶解氧最。

二、溫度的影響

1.高溫的影響

一般來說無芽泡的細菌在水中加熱到100C迅速死亡。

高溫殺菌的機理：1）蛋白質、核酸變性；2）細胞膜溶解.細胞膜中的脂類在高溫作用下溶解

2、影響高溫殺菌的因素：細菌的種類、含水晟、芽抱有無、以及濕熱或干熱

1）細菌種類

種類致死溫度℃

水生細菌25~30

腸道細菌45~50

溫泉細菌80100以上

2）含水量

細菌細胞含水量高的更容易被殺死。

分子層次現象一一蛋白質的凝固溫度與含水量有關。

濕熱與干熱滅菌

細菌根本上是生活在水中的生物。（在不受熱和其它外界因素干擾下）枯燥細胞將處于長期休眠狀態

用枯燥法防止食物腐敗（細菌滋生）如方便面、干果、肉干、葡萄干等。

用枯燥法來保存細菌，如將細菌放置在枯燥的沙土中可以長期保存。

一旦提供潮氣那么會很快復活。

高滲透壓溶液中，濃溶液；質壁別離

?一防腐（細菌滋生）

如用5?30%的鹽水腌咸菜、咸魚，用60?80%的糖溶液做蜜餞等。

-一海洋對各種病原菌（淡水菌）的殺滅

-一高含鹽廢水（如油田采出水）難于生物處理的原因

低滲透壓溶液，外界大量水流入細菌細胞內，細胞膨脹，甚至破裂。

綜合以上幾點，在微生物實驗室中稀釋菌液，應該用生理鹽水（0.85%）（除非稀釋后馬上就用的可以用

無菌的蒸偏水。）

3）芽胞

炭疽熱桿菌蠟狀芽泡桿菌枯草芽泡桿菌嗜熱脂肪芽抱桿菌

蒸汽滅菌溫度°C105100100120

滅菌時間min5~1066~712

3.適宜溫度

酶的活性

根據細菌適宜溫度的不同，可將細菌分為四大類，嗜冷菌、嗜中溫菌、嗜熱菌及嗜超熱菌

四、氫離子濃度

大多數細菌最適環境pH為6?8,可生存的pH范圍在4?10之間。

研究說明細胞內部由于細胞膜的屏蔽作用、磷酸鹽緩沖及細菌能動的調節，pH一般都保持中性，環境的

pH難以影響細胞內的pH變化。

1.影響細胞膜蛋白及胞外水解酶的活性

2.影響營養物的解離與吸收

王、輻射

1.陽光:通常細菌在陰暗環境中能夠更好的生長

?紫外線（波長0.1?400nm）

-一般細菌在紫外線下照射5min即能被殺死，芽胞那么需lOmino紫外線波