华北理工水处理生物学教案08其它微生物1

1课程名称：《水处理生物学》第8讲次，总16讲摘要授课题目（章、节）第4章其它微生物第一节放线菌与丝状细菌第二节真菌本讲目的要求及重点难点：【目的要求】放线菌的形态大小、生理特性与应用；鞘细菌（铁细菌、球衣细菌）；滑动细菌（硫磺细菌）；蓝细菌；真菌（酵母菌、霉菌）的形态结构、生理特性、营养繁殖等；【重点】理解各种菌类在水处理中的应用。【难点】理解放线菌、铁细菌、硫细菌、酵母菌的生理特性。内容【本讲课程的引入】除了细菌，原核生物还包括放线菌和蓝细菌，他们又有怎样的特点和生理特性呢？真菌是真核生物，他们在水处理中又有怎样的应用呢？【本讲课程的内容】4.1其它原核微生物放线菌、鞘细菌（铁细菌、球衣细菌）、硫细菌（滑动细菌）、蓝细菌4.1.1放线菌放线菌（Actinomycetes）又称Rayfungi（发射状酶菌）放线菌在固体培养基上呈辐射状生长而得名，放线菌是一种习惯上的称呼，在分类学上没有特定的意义。定义：是一类呈菌丝状生长、以孢子繁殖和陆生性强的原核生物。1、形态结构、大小放线菌的菌体由纤细长短不一的菌丝组成，菌丝单细胞并分枝。在菌丝生长过程中，似核不断复制、分裂，细胞则不分裂无隔膜的菌丝。无数分枝的菌丝则组成很细密的菌丝体。菌体：由纤细的菌丝组成。长：50~600μm，内部相通；Φ：0.5~1μm，无隔膜菌丝可以分为三类：营养菌丝：潜入固体培养基内摄取营养。菌丝宽0.2～0.8µm，，长50～600µm。气生菌丝：它由营养菌丝长出培养基外，伸向空间。2孢子丝：气生菌丝在放线菌生长到一定阶段分化出可形成孢子的菌丝。孢子丝产生孢子，叫做分生孢子。孢子对于不良的外界环境有较强的抵抗力。散落的孢子遇到适宜的条件就萌发长出菌丝。2、放线菌的分类及其代表属放线菌种类很多，分属于8科31属。链霉菌属Streptomyces：有繁杂的菌丝体，菌丝无隔膜，在气生菌丝顶端发育成各种形态的孢子丝，主要借分生孢子繁殖。p32图2.23诺卡氏菌属Nocardia：气生菌丝不发达，菌丝产生横隔使之断裂成杆状或球状孢子，菌落小。p33图2.27小单孢菌属Micromonospora：菌丝较细，无横隔，不形成气生菌丝，在营养菌丝上长出很多的分支小梗，顶端着生一个孢子。p33图2.283、特征放线菌是介于丝状真菌又接近于细菌的一类丝状原核微生物，由于与细菌十分接近，也可认为是呈丝状生长的G+细菌。细胞核是原核，没有核膜和核仁。单细胞，至今发现的放线菌都是G+。放线菌与细菌相近之处：有原核，单细胞。菌丝直径与细菌相仿，比真菌细。细胞壁主要成分为肽多糖。最适生长pH与细菌相近、一般呈微碱性。对溶菌酶敏感。细菌所敏感的抗生素，放线菌也敏感。4、菌落特征因为有基内菌丝、气生菌丝又能产生孢子。所以与细菌的菌落有明显的不同。表面丝绒状、有一层色彩新鲜的干粉。（呈粉状）有各种各样的颜色，正面与背面不同，正面是孢子的颜色，背面是菌丝分泌的颜色。难以挑起。5、营养放线菌大多是腐生菌，可以分解多种有机物，少部分是寄生菌。6、放线菌的繁殖——孢子繁殖孢子由横割分裂方式产生：细胞膜内陷、并向内逐渐收缩而形成横隔膜；细胞壁、膜同时内陷。7、分布与生长环境3在土壤中分布仅次于细菌，促使土壤形成团粒结构，改良土壤；含水量低、有机物丰富呈碱性的土壤中生长良好。土壤的“泥腥味”由放线菌产生的。一般土中的放线菌孢子数107左右/g土壤。好氧性、最适pH7~8、温度25~300C。8、作用与意义抗菌素的产生（2/3的抗菌素是由放线菌生产的），放线菌能够产生大量的、种类繁多的抗生素，例如链霉素、土霉素等。酶（蛋白酶）维生素（B12）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。有些菌能氧化分解腈化物、在水处理上有重要意义。放线菌可以用于废水处理，例如诺卡氏菌属对腈（jing）类化合物分解能力较强。4.1.2鞘细菌——丝状细菌（铁细菌、球衣细菌）鞘细菌sheathetbacteria是由单细胞连成的不分支或假分支的丝状体细菌。因丝状体外包围一层由有机物或无机物组成的鞘套，称为鞘细菌。丝状细菌在废水活性污泥处理中大量繁殖后，会使污泥结构松散、上浮，引起“污泥膨胀”现象。1、铁细菌铁细菌一般为自养丝状细菌。水中常见的铁细菌有多孢泉发菌、赭色纤发菌、含铁嘉利翁氏菌。多孢泉发菌：丝状、菌体细长、不分支、一端固定于物体上，另一端游离。褐色纤发菌：不分支菌体有鞘，皮鞘随水解物沉淀的增多而加厚，呈黄色或褐色，能氧化地价铁为高价铁。含铁嘉利翁氏菌：圆柱状像柄的丝状菌，一端常交织着双绞绳状的对生分支，不具有鞘。铁细菌一般可以生活在含氧少但溶有较多铁质和二氧化碳的水中。化能自养铁细菌吸收水中的亚铁盐后，促使组成水管的铁质更多地溶入水中，从而加速了钢管和铸铁管的腐蚀。同时不溶性的铁化合物排除菌体后就沉淀下来Fe(OH)3，阻塞管道，降低输水能力。2、球衣细菌形态和大小：球衣细菌大多具有假分枝，一个细菌细胞吸附于另一个球衣细菌的菌丝体上，并发育成菌丝体，形成假菌丝。p35-图2.32生活环境条件好氧菌,DO0.1mg/l时仍能生长pH=6~8温度：30℃左右JCOOHFeOHOFeCO5.1674)(464232234水处理中的应用：球衣细菌分解有机物的能力强，废水处理中有一定的球衣细菌，对有机物去除有利适量的丝状细菌在污水处理中是不可缺少的，它们可以保持污泥的絮体结构，形成具有良好沉淀性能的污泥；保持高的净化效率，低的出水浓度；出水悬浮物浓度低。如果丝状细菌在活性污泥中大量繁殖，会使污泥结构极度松散，使污泥浮力增加而上浮，引起污泥膨胀，影响出水水质4-1-3滑动细菌——丝状细菌（硫磺细菌）滑动细菌glidingbacteria是指至少在发育周期的某一阶段表现有滑行运动的细菌。它们不借鞭毛运动而靠菌体的蠕动进行滑动。滑动细菌为革兰氏阴性菌。贝日阿托氏菌、辫硫菌属、发硫菌属贝日阿托氏菌的丝状体是由一串细胞相连接并为共同的衣鞘所包围，细菌的细胞体内含有很多硫粒，他们的丝状体不分枝，单个分散，不固着于其他物体上生长，能进行匍匐运动。发硫细菌也是一种不分枝的丝状细菌，可固着在其他物体上生长。硫磺细菌营养硫磺细菌一般也都是自养的丝状细菌，它能氧化硫化氢、硫及硫化物为硫酸，从而得到能量，同化二氧化碳，合成有机成分。危害：硫磺细菌在水管中大量繁殖时，因为强酸产生，对管道有腐蚀作用，与铁细菌不同，没有阻塞危害。4.1.4蓝藻（蓝细菌）蓝藻是原核生物，又称为蓝细菌蓝藻是自养型、单细胞或丝状的群体，其细胞中含有叶绿素、藻蓝素，故呈蓝绿色。蓝藻分布广，生长在淡水、海水、树皮、岩石表面，耐高温（85℃）和干燥蓝藻在污水处理中，水体自净中起到积极的作用，可作为水体富营养化的指示生物，有些属、种在富营养化的湖泊、海湾中，引起海湾的“赤潮”和湖泊的“水华”。常见蓝藻（蓝细菌）：微囊藻属、鱼腥藻属、颤藻属、单歧藻属4.1.5光合细菌222242222224942322343222OOCHOHCOKJSOHOSOHKJSOHOSH5定义：光合细菌是光能营养型原核微生物。不能利用H2O作为还原CO2的氢供体。只能利用还原态的硫（H2S）、H2或有机物为氢供体，故光合作用中不产生O2，是一种不产氧的光合作用（anoxygenicphotosynthesis）在细胞内含有菌绿素和类胡萝卜素，随两者的量和比例的不同使菌体呈现红、橙、绿、蓝绿、紫红、紫或褐色等颜色。为典型的水生菌，广泛分布于自然界的水域中沼泽、湖泊、水田、浅海。形态：多样化，有球形、杆状、卵圆形及螺旋形。4.2真菌（Fungi）真菌属于低等植物，种类繁多，形态大小各异，包括酵母菌、霉菌及各类伞菌，真菌是真核生物，由单细胞和多细胞的菌体，没有叶绿素，不能进行光和作用，行使腐生或寄生的，与废水生物处理有关的是单细胞酵母菌和多细胞霉菌。真菌是一类低等的真核微生物。真菌的特点：不能进行光合作用以产生孢子进行繁殖一般有发达的菌丝。异养型。陆生性较强。真菌的特点真菌主要包括酵母菌和霉菌。4.2.1酵母菌（yeast）——单细胞真菌1、特点一般以单细胞状态存在。多数为芽殖（出芽繁殖）。能发酵糖类产能。细胞壁常含有甘露聚糖。喜在含糖量高、酸度较大的水生环境中生长。3、酵母菌的细胞结构：酵母菌的细胞具有细胞壁、细胞质膜、细胞质及内含物、中心体、中心染色质线粒体、细胞核。酵母菌细胞壁组分与细菌不同，含有葡聚糖、蛋白质、脂类、甘露聚糖。酵母菌的细胞核具有核膜、核仁和染色体，是真核生物。2、形态大小细胞通常呈球状、卵圆状、椭圆状。大小：细菌的10倍左右。液泡（vacuole）：营养物(聚磷酸、类脂等)、水解酶等的贮藏库。6能形成假菌丝。细胞壁主要由“酵母纤维素”组成。DNA的存在部位：（1）细胞核；（2）线粒体，一个环状DNA大分子（类似于质粒）占DNA总量的15~23%。功能：呼吸链的所在地。4、繁殖方式（多样）无性繁殖芽殖（budding):细胞上出现芽体——最常见的方式裂殖（fission）:与细菌相似，——产生无性孢子5、菌落特征与细菌的菌落相似：较大，有一定透明度、湿润、较光滑。颜色比较单调：乳白色、少数为红色、个别为黑色。一般还会散发出“酒香味”。6、分布与利用分布：果园土壤、水果、蔬菜表面；炼油厂、油田土层（利用烃类的酵母菌）。应用：发酵工业：食用单细胞蛋白质来源。环境中的应用：处理高浓度废水；含油废水；印染废水的脱色（能还原碱性染料）。4.2.2霉菌（mould，mold）丝状真菌（filamentousfungi）的俗称，意为“发霉的真菌”1、特点：单细胞或多细胞。形成丝状、绒状或支柱网状菌丝体。有较强的陆生性。常引起食物、农产品的霉变，植物病害。2、霉菌的细胞结构霉菌的细胞是由细胞壁、细胞质膜、细胞核及内含物组成。细胞壁厚100～250nm，与细菌不同，大多含有几丁质，少数水生霉菌含有纤维素。霉菌的多细胞菌丝和单细胞菌丝体在显微镜下很容易区别，若菌丝内有横隔膜，将根生菌丝分割成一段一段的，每一段即为一个细胞，每个细胞含有一个或多和核，则为多细胞菌丝体。菌丝比放线菌粗10倍。与放线菌相似、菌丝也分两部分：营养菌丝与气生菌丝（能产生孢子）。但大多数霉菌的菌丝有隔膜（多细胞）。3、繁殖方式多样，通过无性、有性孢子，进行有性繁殖、无性繁殖。4、菌落特征与放线菌接近。形态较大、质地疏松、外观干燥、不透明。正反面颜色不同。有霉味。5、霉菌常见菌属7单细胞霉菌：毛霉、根霉多细胞霉菌：曲霉、青霉——青霉素6、分布与利用分布广泛、到处可见，污水处理中数目比细菌少，大量繁殖会引起污泥膨胀。分解纤维素、半纤维素、木质素等复杂有机物。工业上：有机酸、维生素（核黄素）、酶的生产、酱油环境上：固体废弃物的资源化（堆肥）木质素；降解有毒有害污染物—腈、多环芳烃；高浓度有机废水。7、真菌孢子与芽孢的比较项目孢子（真菌）芽孢（细菌）功能繁殖不是繁殖方式，是抗性结构细胞核真核原核大小大小数量多个一个形态形态多样形态单一形成部位细胞外、细胞内只能在细胞内耐热性不强（60-70度下易杀死）强产生微生物大多数能产生少数能产生4.2.3真菌在水处理中的应用未污染的天然水，很少含真菌，当河道受到严重污染，水中才会出现真菌。在活性污泥中，真菌种类和数量一般没有细菌和原生动物多，菌丝能够用肉眼看到。活性污泥中，霉菌大量繁殖，会引起污泥膨胀。有利用霉菌处理含氰废水的研究。【本讲课程的小结】本讲介绍了放线菌、铁细菌、硫细菌、酵母菌、霉菌。介绍了他们的形态结构、生理特性、营养、繁殖、水处理中的应用等。【本讲课程的作业与复习】主要掌握各种菌的形态及其在水处理中的应用。