环境工程微生物学_02原核微生物

1、第二章第二章 原核微生物原核微生物草履虫草履虫1 细菌细菌1.1 细菌的形态与大小细菌的形态与大小球状w球菌细胞个体呈球形或椭圆形，不同种球菌细胞个体呈球形或椭圆形，不同种的球菌在细胞分裂时会形成不同的空间的球菌在细胞分裂时会形成不同的空间排列方式，常被作为分类依据。分有：排列方式，常被作为分类依据。分有：单球菌、双球菌（肺炎球菌）、四联球单球菌、双球菌（肺炎球菌）、四联球菌、八叠球菌（甲烷球菌）、链球菌、菌、八叠球菌（甲烷球菌）、链球菌、葡萄球菌。葡萄球菌。 双球菌 四联球菌八叠球菌 链球菌 葡萄球菌 杆状杆状w细胞呈杆状或圆柱形，一般其粗细细胞呈杆状或圆柱形，一般其粗细（直径）比较稳定，而

2、长度则常因培（直径）比较稳定，而长度则常因培养时间、培养条件不同而有较大变化。养时间、培养条件不同而有较大变化。w分有：单杆菌、双杆菌和链杆菌。分有：单杆菌、双杆菌和链杆菌。单杆菌双杆菌链杆菌球杆菌炭疽病的病原菌炭疽病的病原菌 -炭疽杆菌炭疽杆菌螺旋菌螺旋菌 w螺旋菌呈螺旋卷曲状，螺纹不满一圈的称为弧菌。螺旋菌呈螺旋卷曲状，螺纹不满一圈的称为弧菌。弧菌弧菌螺旋菌螺旋菌螺旋体菌螺旋体菌弧菌：菌体只有一个弯曲，其程度不足一圈，弧菌：菌体只有一个弯曲，其程度不足一圈，形似形似“C”字或逗号，鞭毛偏端生。字或逗号，鞭毛偏端生。蛭蛭弧弧菌菌霍乱弧菌霍乱弧菌螺旋菌：螺旋菌：菌体回转如螺旋，螺菌体回转如螺旋

3、，螺旋数目和螺距大小因旋数目和螺距大小因种而异。鞭毛二端生种而异。鞭毛二端生细胞壁坚韧，菌体较细胞壁坚韧，菌体较硬。硬。细菌的大小细菌的大小细菌的大小测量单位是细菌的大小测量单位是m大小的测量方法大小的测量方法显微镜测微尺显微镜测微尺显微照相后根据放大倍数进行测算显微照相后根据放大倍数进行测算w细菌的大小以微米（细菌的大小以微米（m m）计。）计。 多数球菌的大小（直径）为多数球菌的大小（直径）为0.50.52.0 2.0 m m； 杆菌（长杆菌（长宽）为（宽）为（1 15 5）（0.50.51.01.0）m m； 螺旋菌（宽度螺旋菌（宽度弯曲长度）为（弯曲长度）为（0.250.251.71.

4、7）（2 26060）m m；另外，细菌的大小与个体的发育情况有另外，细菌的大小与个体的发育情况有关，刚分裂的新细菌小，随发育逐渐变关，刚分裂的新细菌小，随发育逐渐变大，老化后又变小。大，老化后又变小。鞭毛菌毛芽孢微荚膜荚膜粘液层糖被特殊构造细胞壁细胞膜间体核区内含物一般构造1.2细菌细胞的结构核糖体细胞质细胞壁细胞壁w细菌细胞壁（细菌细胞壁（cell wallcell wall）是位于细胞最外）是位于细胞最外的一层（一般结构）厚实、坚韧的外被，主的一层（一般结构）厚实、坚韧的外被，主要成分为肽聚糖。细菌细胞壁可用电子显微要成分为肽聚糖。细菌细胞壁可用电子显微镜直接观察细菌的超薄切片。细菌细胞

5、壁绝镜直接观察细菌的超薄切片。细菌细胞壁绝大多数以肽聚糖为基本成分，但不同细菌，大多数以肽聚糖为基本成分，但不同细菌，细胞壁在结构和成分上各有自己的特点。细胞壁在结构和成分上各有自己的特点。革兰氏染色1884年，丹麦医生C.Gram发明程序：（1）初染（结晶紫30S） （2）媒染剂（碘液30S） （3）脱色（95%乙醇1020S） （4）复染（蕃红30 60S）结果判断：菌体呈紫色的为革兰氏阳性菌（G+） 菌体呈红色的为革兰氏阴性菌（G-） ABBBAB AA（1）初染（结晶紫30S）革兰氏染色程序和结果（1）初染（结晶紫30S）（2）媒染剂（碘液30S） （3）脱色（95%乙醇1020S）（

6、4）复染（蕃红30 60S）ABBBAB AA革兰氏染色程序和结果（2）媒染剂（碘液30S）（1）初染（结晶紫30S）（2）媒染剂（碘液30S） （3）脱色（95%乙醇1020S）（4）复染（蕃红30 60S）ABBBAB AA革兰氏染色程序和结果（3）脱色（95%乙醇1020S）（1）初染（结晶紫30S）（2）媒染剂（碘液30S） （3）脱色（95%乙醇10-20S）（4）复染（蕃红30 60S）ABBBAB AA革兰氏染色程序和结果（4）复染（蕃红30 60S）A：革兰氏阳性细菌G+B：革兰氏阴性细菌G（1）初染（结晶紫30S）（2）媒染剂（碘液30S） （3）脱色（95%乙醇1020S）

7、（4）复染（蕃红30 60S）G+细菌与G细菌细胞壁构造的比较肽聚糖层细胞质膜GG肽聚糖层壁膜间隙外膜细胞质膜细胞壁的结构（ G+细菌与G细菌细胞壁构造的比较）革兰氏阳性细菌（G+）革兰氏阴性细菌（G）肽聚糖肽聚糖外膜为什么通过革兰氏染色为什么通过革兰氏染色G+G+呈兰色，呈兰色，G-G-呈红色？呈红色？w脱色剂脱色剂-95%-95%乙醇为脂溶剂破坏乙醇为脂溶剂破坏G G的外膜、的外膜、肽聚糖层和细胞质膜，于是被乙醇溶解的结晶肽聚糖层和细胞质膜，于是被乙醇溶解的结晶紫和碘的复合物从细胞中渗漏出来，当再用藩紫和碘的复合物从细胞中渗漏出来，当再用藩红复染时，显现红色。红复染时，显现红色。w但在但在

8、G+G+细胞中，乙醇使厚的肽聚糖层脱水，细胞中，乙醇使厚的肽聚糖层脱水，导致孔隙变小，由于结晶紫和碘的复合物分子导致孔隙变小，由于结晶紫和碘的复合物分子较大，不能通过细胞壁，保持紫色。较大，不能通过细胞壁，保持紫色。细菌细胞壁功能：w1.保护原生质体免受渗透压引起的破裂作用；保护原生质体免受渗透压引起的破裂作用；w2.维持细菌的形态。溶菌酶处理不同形态的菌维持细菌的形态。溶菌酶处理不同形态的菌体细胞壁后，菌体均呈球状。体细胞壁后，菌体均呈球状。w3.细胞壁为多孔结构的分子筛，可以阻挡某些细胞壁为多孔结构的分子筛，可以阻挡某些分子的进入。分子的进入。w4.细胞壁为鞭毛提供支点，使鞭毛运动。细胞壁

9、为鞭毛提供支点，使鞭毛运动。细胞质膜主要由磷脂双分子层和蛋白质构成。主要由磷脂双分子层和蛋白质构成。磷磷 脂脂 分子分子水水 溶溶 性性 甘甘 油油 和和 磷磷 酸酸难难 溶溶 于于 水水 的的 脂脂 肪肪 酸酸细胞质膜的超薄切片电镜照片（标尺：0.2m） 细胞膜的生理功能：细胞膜的生理功能：是维持细胞内正常渗透压的屏障；选择性地控制细胞是维持细胞内正常渗透压的屏障；选择性地控制细胞内、外的营养物质和代谢产物的运送；内、外的营养物质和代谢产物的运送；含有合成细胞壁和形成横膈膜组分的酶，合成细胞壁含有合成细胞壁和形成横膈膜组分的酶，合成细胞壁重要基地；重要基地；膜内陷形成中间体，含有细胞色素，参

10、与呼吸作用。膜内陷形成中间体，含有细胞色素，参与呼吸作用。膜上含有进行能量代谢的酶系，在细胞质膜上进行物膜上含有进行能量代谢的酶系，在细胞质膜上进行物质代谢和能量代谢，是细胞的产能场所；质代谢和能量代谢，是细胞的产能场所；细胞质膜上有鞭毛基粒，是鞭毛基体的着生部位和鞭细胞质膜上有鞭毛基粒，是鞭毛基体的着生部位和鞭毛旋转的供能部位毛旋转的供能部位细胞质和内含物细胞质 细胞质（细胞质（cytoplasmcytoplasm）是细胞质膜包围的除）是细胞质膜包围的除核区外的一切半透明、胶状、颗粒状物质的总核区外的一切半透明、胶状、颗粒状物质的总称。含水量约称。含水量约80%80%。 细胞质的主要成分为核

11、糖体、内含颗粒、拟细胞质的主要成分为核糖体、内含颗粒、拟核、多种酶类和中间代谢物、各种营养物等。核、多种酶类和中间代谢物、各种营养物等。细胞质内含物核糖体 核糖体是细胞质中的一种核糖、核蛋白的颗粒核糖体是细胞质中的一种核糖、核蛋白的颗粒状物质状物质 由核糖核酸由核糖核酸RNA(60%)RNA(60%)和蛋白质和蛋白质(40%)(40%)组成，常组成，常以游离状态或多聚核糖状态分布于细胞质中。以游离状态或多聚核糖状态分布于细胞质中。它是蛋白质的合成场所。它是蛋白质的合成场所。细胞质内含物内含颗粒 贮藏物是一类由不同化学成分累积而成的不溶性沉淀贮藏物是一类由不同化学成分累积而成的不溶性沉淀颗粒。当

12、细菌生长到成熟阶段，因营养过剩而形成。颗粒。当细菌生长到成熟阶段，因营养过剩而形成。主要功能是贮存营养物。主要功能是贮存营养物。异染粒异染粒因其可用蓝色的染料（甲苯胺蓝或甲烯蓝）染成紫红色因其可用蓝色的染料（甲苯胺蓝或甲烯蓝）染成紫红色颗粒大小为颗粒大小为0.50.51.0m1.0m，是无机偏磷酸的聚合物，一般，是无机偏磷酸的聚合物，一般在含磷丰富的环境下形成。在含磷丰富的环境下形成。功能是贮藏磷元素和能量，在老龄细菌中，异染粒常被用功能是贮藏磷元素和能量，在老龄细菌中，异染粒常被用作碳源和磷源。作碳源和磷源。聚聚-羟丁酸羟丁酸为脂溶性物质，不溶于水。很容易被脂溶性染料苏丹黑着为脂溶性物质，不

13、溶于水。很容易被脂溶性染料苏丹黑着染，在光学显微镜下清晰可见。染，在光学显微镜下清晰可见。当缺乏营养时，被用作碳源和磷源。当缺乏营养时，被用作碳源和磷源。硫粒硫粒一些硫化菌如：贝日阿托氏菌可以利用一些硫化菌如：贝日阿托氏菌可以利用H H2 2S S作为能源，作为能源，氧化为硫粒积累在菌体，当缺乏营养时，氧化体内硫粒氧化为硫粒积累在菌体，当缺乏营养时，氧化体内硫粒为为SOSO4 42-2-, ,从中获得能量。从中获得能量。硫粒具有很好的折光性，在光学显微镜下可轻松看到。硫粒具有很好的折光性，在光学显微镜下可轻松看到。肝糖和淀粉粒肝糖和淀粉粒均可用碘染色，前者为红褐色，后者为蓝色，二者可作为均可用

14、碘染色，前者为红褐色，后者为蓝色，二者可作为碳源和能源。碳源和能源。 气泡（气泡（gas vocuole） 许多光合营养型、无鞭毛运动的水生细菌中存在的充许多光合营养型、无鞭毛运动的水生细菌中存在的充满气体的泡囊状内含物，大小为满气体的泡囊状内含物，大小为0.20.21.0m1.0m75nm75nm，内由数排柱形小空泡组成，外有内由数排柱形小空泡组成，外有2nm2nm厚的蛋白质膜包厚的蛋白质膜包裹。裹。功能：调节细胞比重以使细胞漂浮在最适水层中获取光功能：调节细胞比重以使细胞漂浮在最适水层中获取光能、能、O O2 2和营养物质和营养物质通常，一种菌含有一种或两种内含颗粒。通常，一种菌含有一种或

15、两种内含颗粒。拟核w原核生物所特有的、无核膜结构、无固定形态的原始原核生物所特有的、无核膜结构、无固定形态的原始细胞核。没有核膜和核仁。细胞核。没有核膜和核仁。w它由它由DNADNA高度折叠组成。例如：大肠杆菌体长为高度折叠组成。例如：大肠杆菌体长为1 12 2微微米，但其米，但其DNADNA长度为长度为11001100微米，等于菌体的微米，等于菌体的10001000倍，由倍，由于高度折叠而只占菌体的很小一部分。于高度折叠而只占菌体的很小一部分。w拟核携带着细菌的全部遗传信息，其功能就是：拟核携带着细菌的全部遗传信息，其功能就是： 决定着细菌的遗传性状和传递遗传信息，是重要的遗决定着细菌的遗传

16、性状和传递遗传信息，是重要的遗传物质。传物质。拟核细菌的染色体和质粒染色体染色体质粒质粒间体是质膜向内延伸的膜结构，它是一种由细胞膜内褶是质膜向内延伸的膜结构，它是一种由细胞膜内褶而形成的囊状构造，其内充满着层状或管状的泡囊。而形成的囊状构造，其内充满着层状或管状的泡囊。功能（不完全清楚），推测可能有如下一些功能：功能（不完全清楚），推测可能有如下一些功能： 相当于真核细胞的线粒体；相当于真核细胞的线粒体；相当于真核细胞的内质网相当于真核细胞的内质网与细胞壁的合成有关；与细胞壁的合成有关；可能与核分裂有关。可能与核分裂有关。 但近年来，有的学者提出不同观点，认为间体只是电但近年来，有的学者提出

17、不同观点，认为间体只是电 镜制片时因脱水操作而引起的一种假象。镜制片时因脱水操作而引起的一种假象。细菌细胞的特殊结构荚膜：有些细菌在细胞壁外面存在被外多糖。如果具荚膜：有些细菌在细胞壁外面存在被外多糖。如果具有较好结构也不易洗掉，称为荚膜；如果薄并且容有较好结构也不易洗掉，称为荚膜；如果薄并且容易消失称为粘液层。易消失称为粘液层。 荚膜的成分一般为多糖，少数是蛋白质或多肽，荚膜的成分一般为多糖，少数是蛋白质或多肽，也有多糖与多肽复合型。也有多糖与多肽复合型。荚膜、粘液层、菌胶团、衣鞘荚膜、粘液层、菌胶团、衣鞘荚膜的化学组成：荚膜的化学组成：含水率在含水率在90909898，其他有机组分为多糖或

18、多肽。，其他有机组分为多糖或多肽。多数：水多数：水+ +多糖多糖少数：水少数：水+ +多肽多肽正是由于含水很多，荚膜很难在显微镜下被清晰观察到。正是由于含水很多，荚膜很难在显微镜下被清晰观察到。但又很难被染料着色，为了观察清楚，人们想出了一个但又很难被染料着色，为了观察清楚，人们想出了一个好办法。好办法。负染色法又称衬托法 1.1.先染菌体。先染菌体。 2.2.再将背景染成黑色。再将背景染成黑色。 在菌体及背景的衬托下，二在菌体及背景的衬托下，二者之间会出现透明区，就是荚膜，者之间会出现透明区，就是荚膜，在显微镜下清晰可见。在显微镜下清晰可见。荚膜的功能：1.1.具有荚膜的具有荚膜的S-S-型

19、肺炎链球菌毒力强，有助于侵型肺炎链球菌毒力强，有助于侵入人体。入人体。2.2.具有保护功能。免受噬菌体的吞噬；免受干燥具有保护功能。免受噬菌体的吞噬；免受干燥影响。影响。3.3.当缺乏营养时，可作为碳源和能源，有的可作当缺乏营养时，可作为碳源和能源，有的可作氮源。氮源。4.4.具有生物吸附作用。在污水生物处理中可将水具有生物吸附作用。在污水生物处理中可将水中的有机物吸附到菌体上。中的有机物吸附到菌体上。粘液层粘液层有些细菌不产生荚有些细菌不产生荚膜，仍分泌粘液的膜，仍分泌粘液的多糖，其疏松的粘多糖，其疏松的粘附在菌体细胞壁表附在菌体细胞壁表面上，与外界没有面上，与外界没有明显的边缘。明显的边缘

20、。在污水处理中也有在污水处理中也有一定的生物吸附功一定的生物吸附功能。能。 菌胶团菌胶团有些细菌由于遗传特性，细菌有些细菌由于遗传特性，细菌按一定的方式互相粘结在一起，按一定的方式互相粘结在一起，并被一个公共的荚膜包围形成并被一个公共的荚膜包围形成一定形状的细菌集团，称作菌一定形状的细菌集团，称作菌胶团。胶团。形状有：蘑菇形、分支状、球形状有：蘑菇形、分支状、球形等。见课本形等。见课本P30P30图图1.2-61.2-6。在污水处理中也有一定的生物在污水处理中也有一定的生物吸附功能。吸附功能。细菌的特殊结构特殊的休眠构造特殊的休眠构造芽孢芽孢 某些细菌在其生长发育后期或遇到不良环某些细菌在其生

21、长发育后期或遇到不良环境时，在细胞内形成一个圆形或椭圆形、厚壁、境时，在细胞内形成一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量极低、抗逆性极强的休眠体，称为芽孢含水量极低、抗逆性极强的休眠体，称为芽孢（sporespore，偶译，偶译“内生孢子内生孢子”）。）。所有的芽孢都可以抵挡外界不良环境。它是抵所有的芽孢都可以抵挡外界不良环境。它是抵挡外界不良环境的休眠体。挡外界不良环境的休眠体。枯草杆菌芽孢的超薄切片电镜照片（标尺：枯草杆菌芽孢的超薄切片电镜照片（标尺：0.2m0.2m）左：端位；中：近端位；右：中央位左：端位；中：近端位；右：中央位,细菌芽孢的各种类型细菌芽孢的各种类型细菌芽孢的特点整个生物界中抗

22、逆性最强的生命体，是否能消灭整个生物界中抗逆性最强的生命体，是否能消灭芽孢是衡量各种消毒灭菌手段的最重要的指标。芽孢是衡量各种消毒灭菌手段的最重要的指标。芽孢是细菌的休眠体，在适宜的条件下可以重新芽孢是细菌的休眠体，在适宜的条件下可以重新转变成为营养态细胞转变成为营养态细胞产芽孢的细菌多为杆菌，也有一些球菌。芽孢的产芽孢的细菌多为杆菌，也有一些球菌。芽孢的有无、形态、大小和着生位置是细菌分类和鉴定有无、形态、大小和着生位置是细菌分类和鉴定中的重要指标。中的重要指标。芽孢与营养细胞相比化学组成存在较大差异，容芽孢与营养细胞相比化学组成存在较大差异，容易在光学显微镜下观察。易在光学显微镜下观察。芽

23、孢的抵抗机制 芽孢与母细胞相比不论化学组成、细微结构、生理功芽孢与母细胞相比不论化学组成、细微结构、生理功能等方面都完全不同。能等方面都完全不同。1.1.含水率低，含水率低，38384040。 （细菌平均含水率在（细菌平均含水率在70709090。）。）2.2.芽孢壁厚而致密。分为三层，外层为蛋白质性质，中芽孢壁厚而致密。分为三层，外层为蛋白质性质，中层为皮层，由肽聚糖构成。内层为孢子壁，肽聚糖构层为皮层，由肽聚糖构成。内层为孢子壁，肽聚糖构成。芽孢萌发时，孢子壁形成细胞壁。成。芽孢萌发时，孢子壁形成细胞壁。3.3.含有耐热性的含有耐热性的2 2，66吡啶二羧酸。吡啶二羧酸。 芽孢变成细胞时，

24、芽孢变成细胞时， 2 2，66吡啶二羧酸消失。吡啶二羧酸消失。4.4.含有耐热性的酶。含有耐热性的酶。由于芽孢具有上述本领，可以对不良环境：高温、干由于芽孢具有上述本领，可以对不良环境：高温、干燥、光线、化学药物有很强的抵抗力。例如：燥、光线、化学药物有很强的抵抗力。例如：细菌的营养细胞在细菌的营养细胞在70708080时时10min10min就会死亡，可芽孢就会死亡，可芽孢在在120120140140时可生存几个小时。时可生存几个小时。w原因是它们除了染色体之外，还在进化过程中获得了额原因是它们除了染色体之外，还在进化过程中获得了额外的遗传物质。在炭疽芽孢杆菌中，那是两种不同的质外的遗传物质

25、。在炭疽芽孢杆菌中，那是两种不同的质粒。粒。w其中一种决定炭疽芽孢杆菌可以产生荚膜。细菌有了荚其中一种决定炭疽芽孢杆菌可以产生荚膜。细菌有了荚膜，就可以抵抗动物身体内白细胞的吞噬。所以，炭疽膜，就可以抵抗动物身体内白细胞的吞噬。所以，炭疽芽孢杆菌在动物的身体内，才能生长得那么快；动物死芽孢杆菌在动物的身体内，才能生长得那么快；动物死亡的时候，它们的器官和血液里几乎充满了这种细菌，亡的时候，它们的器官和血液里几乎充满了这种细菌，也才能造成那样严重的污染。也才能造成那样严重的污染。w另一种决定这种细菌产生两种毒素。一种叫致死因子，另一种决定这种细菌产生两种毒素。一种叫致死因子，另一种叫水肿因子。这

26、可能是最厉害的细菌毒素，只要另一种叫水肿因子。这可能是最厉害的细菌毒素，只要有一个分子进入细胞，就能使细胞破裂死亡。正由于这有一个分子进入细胞，就能使细胞破裂死亡。正由于这些毒素，食草动物感染炭疽后，才会那么快死亡；也由些毒素，食草动物感染炭疽后，才会那么快死亡；也由于毒素破坏了血管的细胞，才会那么严重的出血，把细于毒素破坏了血管的细胞，才会那么严重的出血，把细菌带出体外，造成无法收拾的污染。菌带出体外，造成无法收拾的污染。鞭毛 螺旋丝一般构造： 钩型鞘 基体外膜外膜细胞质膜细胞质膜细胞质膜肽聚糖肽聚糖钩型鞘螺旋丝L-环P-环G+细菌鞭毛G细菌鞭毛特殊结构S-环M-环细胞壁结构细胞膜功能细胞壁

27、功能偏端单生两端单生周生鞭毛如：荧光假单胞如：荧光假单胞如：鼠咬热螺旋体如：鼠咬热螺旋体偏端丛生如：丁香假单胞如：丁香假单胞两端丛生如：红色螺菌如：红色螺菌如：大肠杆菌如：大肠杆菌5）鞭毛（特殊结构） 根据鞭毛的数量和排列情况，细菌分为以下五种类型：运动运动鞭毛生理功能运动方式：旋转 菌毛 菌毛又称纤毛、伞毛、线毛或须毛，是一种长在细菌体表的纤细、中空、短直且数量较多的蛋白质类附属物，具有使菌体附着于物体表面上的功能。 菌毛比鞭毛简单，无基体等构造，直接着生于细胞质膜上。直径一般为3-10nm，每菌一般有250-300条。 菌毛多数存在于 G致病菌中。借助菌毛可使自己牢固地粘附在寄主体上。特殊

28、结构菌毛使菌体附着于寄主细胞表面新附着端受体端菌毛的功能请说出下面细菌菌体从内到外的结构鞭毛菌毛拟核细胞质细胞质膜细胞壁荚膜cytoplasm1.3 细菌的培养特征培养基培养基：人工配制的供给微生物营养物质的基质。：人工配制的供给微生物营养物质的基质。 固体培养基固体培养基( (加入约加入约1.5%1.5%的琼脂的琼脂);); 半固体培养基半固体培养基( (加入加入0.3-0.5%0.3-0.5%的的 琼脂琼脂);); 液体培养基。液体培养基。 在不同培养基上细菌会出现具有不同的培养特征。在不同培养基上细菌会出现具有不同的培养特征。在固体培养基上，称为菌落在固体培养基上，称为菌落 菌落：菌落：

29、单个微生物接种在固体培养基上，在合适单个微生物接种在固体培养基上，在合适的条件下培养一段时间，生长繁殖形成一堆由无的条件下培养一段时间，生长繁殖形成一堆由无数个个体组成的肉眼可见的群体。数个个体组成的肉眼可见的群体。 菌落特征菌落特征主要有：大小、形状、光泽、颜色、质地软主要有：大小、形状、光泽、颜色、质地软硬、透明度等。硬、透明度等。w细菌在培养基上生长，会形成各种颜色和外观的菌落。单菌落（纯菌落）单菌落（纯菌落）Streptomyces coelicolor-1 铜绿假单孢铜绿假单孢粘质沙雷氏菌粘质沙雷氏菌沙门氏菌沙门氏菌费氏志贺氏菌费氏志贺氏菌w当固定培养基成分及培养条件相同时，不同种类

30、微生当固定培养基成分及培养条件相同时，不同种类微生物形成的菌落特征是固定的，物形成的菌落特征是固定的，可作为微生物鉴定的重可作为微生物鉴定的重要依据。要依据。没有鞭毛不运动的细菌没有鞭毛不运动的细菌，特别是球菌，常，特别是球菌，常形成形成较小、较厚较小、较厚、边缘较整齐的菌落；有、边缘较整齐的菌落；有鞭毛的细菌则较大而扁平，边缘波状、锯鞭毛的细菌则较大而扁平，边缘波状、锯齿状等；齿状等；有荚膜有荚膜的细菌菌落较大并且表面的细菌菌落较大并且表面光滑光滑，而，而没有荚膜的则表面较粗糙；没有荚膜的则表面较粗糙；具有芽孢具有芽孢的细菌菌落表面的细菌菌落表面常有褶皱常有褶皱并且并且不不透明透明。具有放射

31、状或树状分枝的菌丝具有放射状或树状分枝的菌丝 1.4细菌的物理化学性质 （一）细菌表面电荷和等电点（一）细菌表面电荷和等电点 细菌表面带负电荷细菌表面带负电荷 ；由细菌表面的蛋白质（两性电解；由细菌表面的蛋白质（两性电解质）的等电点和外界的质）的等电点和外界的pHpH值所决定。值所决定。 （二）细菌染色原理及染色方法（二）细菌染色原理及染色方法 1.1.染色原理染色原理 通过染色，可增加菌体与背景的反差，在显通过染色，可增加菌体与背景的反差，在显 微镜下可清楚地看见菌体的形态。微镜下可清楚地看见菌体的形态。 常用的染料是碱性染常用的染料是碱性染料（由于细菌表面经常带负电。料（由于细菌表面经常带

32、负电。 特殊的染色方法：如、特殊的染色方法：如、鞭毛染色、负染色法等。鞭毛染色、负染色法等。 2.2.染色方法染色方法 染色方法分两大类：简单染色和复合染色。染色方法分两大类：简单染色和复合染色。 3. 3. 革兰氏染色法革兰氏染色法 革兰氏染色的机制有以下两点：革兰氏染色的机制有以下两点： (1) (1) 革兰氏染色与等电点的关系革兰氏染色与等电点的关系 G+G+菌的等电点低于菌的等电点低于G-G-菌，所带负电荷更多，因此，菌，所带负电荷更多，因此，它与结晶紫的结合力较大，不易被乙醇脱色。它与结晶紫的结合力较大，不易被乙醇脱色。 (2) (2) 革兰氏染色与细胞壁的关系革兰氏染色与细胞壁的关

33、系 G+G+的细胞壁脂类少，肽聚糖多，的细胞壁脂类少，肽聚糖多，G-G-则相反，故乙醇则相反，故乙醇容易进入容易进入G-G-细胞，进行脱色。细胞，进行脱色。 2 古菌w过去，由于研究手段技术原因，对古菌的了解过去，由于研究手段技术原因，对古菌的了解很少，一直将它列入细菌范畴内。从很少，一直将它列入细菌范畴内。从19771977年起，年起，人们改进了研究方法，发现这类菌在细胞结构、人们改进了研究方法，发现这类菌在细胞结构、化学组成及生存环境条件等方面的特殊性，所化学组成及生存环境条件等方面的特殊性，所以将它从细菌中划分出来，称为古细菌（而细以将它从细菌中划分出来，称为古细菌（而细菌则称为真细菌）

34、，或称古菌。现在已将它与菌则称为真细菌），或称古菌。现在已将它与细菌、真核生物并列细菌、真核生物并列 2.1 古菌的特点古菌的形态古菌的形态 细胞很薄，扁平。有精确的方角和垂直的边构成直角细胞很薄，扁平。有精确的方角和垂直的边构成直角几何形态的细胞。几何形态的细胞。 古菌的细胞结构古菌的细胞结构 大多数古菌的细胞壁不含有二氨基庚二酸和胞壁酸。大多数古菌的细胞壁不含有二氨基庚二酸和胞壁酸。组合多为脂蛋白，蛋白质为酸性的，脂类是非皂化性组合多为脂蛋白，蛋白质为酸性的，脂类是非皂化性甘油二醚的磷脂和糖脂的衍生物。有内含子。甘油二醚的磷脂和糖脂的衍生物。有内含子。 古菌的代谢古菌的代谢 代谢有多样性。

35、在代谢过程中有特殊的辅酶，如绝对代谢有多样性。在代谢过程中有特殊的辅酶，如绝对厌氧的产甲烷菌有辅酶厌氧的产甲烷菌有辅酶M M、F420F420、F430F430等。等。 2.1 古菌的特点古菌的呼吸类型古菌的呼吸类型 多为严格厌氧、兼性厌氧，少数为好氧。多为严格厌氧、兼性厌氧，少数为好氧。古菌的繁殖古菌的繁殖 以细胞分裂的方式繁殖，但繁殖速度较慢。以细胞分裂的方式繁殖，但繁殖速度较慢。古菌的生活习性古菌的生活习性 大多数生活在极端环境。如：高盐分、极热、极酸和大多数生活在极端环境。如：高盐分、极热、极酸和绝对绝对 厌氧的环境中。它有特殊的代谢途径。厌氧的环境中。它有特殊的代谢途径。2.2 古菌

36、的分类w按照古菌的生活习性和生理特点，古菌可分为三大类按照古菌的生活习性和生理特点，古菌可分为三大类型：产甲烷菌、嗜热嗜酸菌、极端嗜盐菌。型：产甲烷菌、嗜热嗜酸菌、极端嗜盐菌。 产甲烷菌产甲烷菌 产甲烷菌与其他微生物（水解菌、产酸菌）协同作用，产甲烷菌与其他微生物（水解菌、产酸菌）协同作用，能使有机物甲烷化，产生具有经济价值的生物能物能使有机物甲烷化，产生具有经济价值的生物能物质质甲烷。甲烷。 产甲烷菌是严格厌氧菌，现把它分为产甲烷菌是严格厌氧菌，现把它分为3 3目、目、7 7科、科、1919属、属、7070种。种。 产甲烷菌产甲烷菌的培养方法：的培养方法： 由于产甲烷菌是严格厌氧的，其分离和

37、培养等要由于产甲烷菌是严格厌氧的，其分离和培养等要求特殊的环境和方法。如厌氧的培养条件、厌氧的操求特殊的环境和方法。如厌氧的培养条件、厌氧的操作条件（如厌氧手套箱）。作条件（如厌氧手套箱）。 在环境工程中，产甲烷菌具有特殊的意义。在厌在环境工程中，产甲烷菌具有特殊的意义。在厌氧条件下，产甲烷菌与其他菌（水解菌、产酸菌等）氧条件下，产甲烷菌与其他菌（水解菌、产酸菌等）共同作用，将有机物转化为甲烷，这就是所谓的共同作用，将有机物转化为甲烷，这就是所谓的“沼沼气发酵气发酵”。 嗜热嗜酸菌嗜热嗜酸菌 包括古生硫酸还原菌和极端嗜热古菌。包括古生硫酸还原菌和极端嗜热古菌。 这一类菌这一类菌的特点：好氧、严

38、格厌氧或兼性厌氧，的特点：好氧、严格厌氧或兼性厌氧，G G，杆状、，杆状、丝状或球状，专性嗜热（最适温度在丝状或球状，专性嗜热（最适温度在7070105105之之间），嗜酸性和嗜中性，自养或异养。大多数是硫间），嗜酸性和嗜中性，自养或异养。大多数是硫代谢菌。代谢菌。极端嗜盐菌极端嗜盐菌 这类菌对这类菌对NaCLNaCL有特殊的适应性和需要性。栖息在高盐有特殊的适应性和需要性。栖息在高盐环境。通常极端嗜盐菌的要求盐浓度下限为环境。通常极端嗜盐菌的要求盐浓度下限为1.5mol/L1.5mol/L（约（约9 9），大多数为），大多数为2 24mol/L4mol/L（约（约12122323），甚），甚

39、至高达至高达5.5mol/L5.5mol/L（3232，达饱和状态）。有的种类也，达饱和状态）。有的种类也能在低盐浓度下生长。能在低盐浓度下生长。 这种细菌是英国微生物这种细菌是英国微生物学家安东尼学家安东尼瓦尔斯比于瓦尔斯比于年发现的，地点在红海年发现的，地点在红海附近一个盐分含量很高的水附近一个盐分含量很高的水池里。它身长约池里。它身长约0.15微米，微米，呈方形，样子有点像邮票，呈方形，样子有点像邮票，这在细菌中极为罕见。这在细菌中极为罕见。 在这种喜欢盐分的方形细菌被发现多年后，在这种喜欢盐分的方形细菌被发现多年后，科学家最近终于在实验室中成功培养了它，方形细菌科学家最近终于在实验室中

40、成功培养了它，方形细菌还对氯化镁有极强耐受力。太阳系的一些天体如木星还对氯化镁有极强耐受力。太阳系的一些天体如木星的卫星木卫二和木卫三上，有着氯化镁含量很高的盐的卫星木卫二和木卫三上，有着氯化镁含量很高的盐水。研究方形细菌有可能为在这些天体上寻找生命提水。研究方形细菌有可能为在这些天体上寻找生命提供线索。供线索。 黑暗食物链黑暗食物链 ：依靠地球内源能量即地热支持，在：依靠地球内源能量即地热支持，在深海黑暗和高温的环境下，通过化合作用生产有机深海黑暗和高温的环境下，通过化合作用生产有机质质 。有光食物链有光食物链：在常温和有光的环境下通过光合：在常温和有光的环境下通过光合作用生产有机质作用生产

41、有机质 深部生物圈深部生物圈 微小的原核生物微小的原核生物 ，新陈代谢极其缓慢，但，新陈代谢极其缓慢，但 寿命寿命 极长极长 3 放线菌1.放线菌的形态构造2.放线菌的繁殖3.放线菌的群体特征4.放线菌的生活史 从分类学上，是真细菌的一大类群，G+。 在伯杰氏手册中属厚壁菌门，放线菌纲。是介于细菌和真菌之间的单细胞微生物：（1）细胞结构和化学组成与细菌同属原核生物。（2）菌体呈纤细的菌丝，且分枝，又以外生孢子的形式繁殖，这些特征又与霉菌相似。3.1放线菌的形态构造 放线菌的形态比细菌复杂些，但仍属于单细胞。在显微镜下，放线菌呈分枝丝状，我们把这些细丝一样的结构叫做菌丝，菌丝直径与细菌相似，小于

42、1微米。菌丝细胞的结构与细菌基本相同。 根据菌丝形态和功能的不同，放线菌菌丝可分为基内菌丝、气生菌丝和孢子丝三种。链霉菌属是放线菌中种类最多、分布最广、形态特征最典型的类群，其形态如下图所示。放线菌的菌丝放线菌的菌丝链霉菌的一般形态和构造链霉菌的一般形态和构造光学显微镜下观察到的放线菌3.23.2放线菌的繁殖放线菌的繁殖 放线菌没有有性繁殖，主要通过形成无性孢子方式进行无性繁殖，成熟的分生孢子或孢囊孢子散落在适宜环境里发芽形成新的菌丝体；另一种方式是菌丝体的无限伸长和分枝，在液体振荡培养（或工业发酵）中，放线菌每一个脱落的菌丝片段，在适宜条件下都能长成新的菌丝体，也是一种无性繁殖方式。 3.3

43、 放线菌的菌落 放线菌在固体培养基上形成与细菌不同的菌落特放线菌在固体培养基上形成与细菌不同的菌落特征，放线菌菌丝相互交错缠绕形成质地致密的小征，放线菌菌丝相互交错缠绕形成质地致密的小菌落，干燥、不透明、难以挑取，当大量孢子覆菌落，干燥、不透明、难以挑取，当大量孢子覆盖于菌落表面时，就形成表面为粉末状或颗粒状盖于菌落表面时，就形成表面为粉末状或颗粒状的典型放线菌菌落，由于基内菌丝和孢子常有颜的典型放线菌菌落，由于基内菌丝和孢子常有颜色，使得菌落的正反面呈现出不同的色泽。色，使得菌落的正反面呈现出不同的色泽。放线菌的菌落特征放线菌的菌落特征 A A：诺尔斯氏链霉菌；：诺尔斯氏链霉菌；B B：皮疽诺卡氏菌；皮疽诺卡氏菌；C C：酒红指：酒红指孢囊菌；孢囊菌；D D：游动放线菌；：游动放线菌；E E：小单胞菌；：小单胞菌； F F：皱双孢：皱双孢马杜拉放线菌马杜拉放线菌 产抗菌素的放线菌的菌落特征产抗菌素的放线菌的菌落特征A A：卡特利链霉菌；：卡特利链霉菌；B B