原核微生物特殊结构

1、关于原核微生物特殊结构第1页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四芽孢Endospore某些细菌在其生长发育后期，可在细胞内形成一个圆形或椭圆形抗逆性休眠体。第2页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四芽孢具有以下特点 （1）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,芽孢壁以内的区域的成分与一般细胞相似，称为芽孢的核心（core）区域，芽孢萌发后孢子壁变为营养细胞的细胞壁。第3页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四（2）芽孢的含水率低

2、，约3840，其中的核心部位的含水率更低，约1025。（3）芽孢中的酶具有耐热性。第4页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四（4）芽孢中的2,6吡啶二羧酸(dipicolinic acid简称DPA)含量高，为芽孢干重的515。在芽孢中合成大量营养细胞和不产芽孢的细菌体内没有的DPACa，不少学者认为，芽孢形成过程中，Ca2与DPA随即螯合使芽孢中的生物大分子形成一种稳定而强耐热的凝胶，芽孢表现耐热性，而当芽孢萌发形成营养细胞时，DPA消失，耐热性也随之丧失。第5页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四研究芽孢的意义在于：芽孢的有无、形态、大小和着生位置是细菌

3、分类和鉴定中的重要指标；以是否能消灭芽孢作为衡量各种消毒灭菌手段合理性的最重要的指标；菌种保藏中多用产芽孢细菌的芽孢作为保藏对象，方便长期保存。芽孢不易着色，但可用孔雀绿染色。 第6页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四芽孢着生的位置依细菌种的不同而不同 能产生芽孢的细菌属不多，最主要是好氧的芽孢杆菌属(Bacillus)和厌氧的梭状芽孢杆菌属(Clostridium)，其中的所有细菌都是具有芽孢的革兰氏阳性杆菌。球菌中只有芽孢八叠球菌属(Sporosarcina)产芽孢。弧菌中只有芽孢弧菌属(Sporovibrio)产芽孢。螺菌中的孢螺菌属（Sporospirillum）也

4、产芽孢。芽孢的有无、形态、位置及大小是细菌分类鉴定依据之一。 第7页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四芽孢位于菌体中部 芽孢位于菌体中部与端头之间 芽孢位于菌体一端 枯草芽孢杆菌 梭状芽孢杆菌 破伤风杆菌 第8页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四 芽孢的形成图示为苏云金芽孢杆菌。第9页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四芽孢的萌发 由休眠状态的芽孢变为营养状态的细菌过程。活化出芽生长第10页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四芽孢耐热机制 筛选利 保存菌种、鉴定菌种 灭菌指标：121，10 食品工业：罐头发胖害 发酵工

5、业 产毒菌DPA-Ca 吡啶二羧酸钙盐学说皮层膨胀学说实际意义第11页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四2.荚膜(Capsule)荚膜是由一些细菌细胞膜分泌的包封于细胞壁表面的一种粘性物质 荚膜能相对稳定地附着在细胞壁表面，使细菌与外界环境有明显的边缘 一般很厚，可达200nm，有的细菌荚膜很薄，在200nm以下，称微荚膜（microcapsule）。 第12页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四荚膜capsule某些细菌壁外存在着一层厚度不定的胶状物质。 成分多糖多肽功能非必需的储藏养料，堆积代谢产物保护作用附着的物质基础种类菌胶团意义鉴定菌种制成代血浆

6、或Sephadex污水处理三次采油 微荚膜 荚膜 粘液层第13页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四图213 细菌荚膜负染色相差显微照片 电镜切片图 第14页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四是否能形成荚膜是由微生物的遗传决定的，但还受到环境条件和营养条件的影响。 荚膜并不是细菌的必要结构，荚膜的有无并不影响细菌的生存 。一般认为，在碳氮比高和强的通气条件的培养基中有利于好氧细菌荚膜形成，有些细菌甚至要求在较低的温度条件下，如大肠杆菌。 第15页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四荚膜的化学组成：荚膜的含水率在9098，其余为多糖、多肽、

7、蛋白质、脂蛋白等。如肠膜状明串珠菌的荚膜主要成分为葡聚糖，炭疽杆菌的荚膜含多肽(单体为D谷氨酸)，巨大芽孢杆菌的荚膜由蛋白质与多糖组成。 第16页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四荚膜的功能：荚膜的含水率超过90，具有保护细菌免受外界干燥的影响；荚膜能保护致病菌免受宿主吞噬细胞的吞噬，增强其致病力，如具有荚膜的S型肺炎链球菌毒性和致病力均比失去荚膜的R型菌株强；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；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菌体表面。 第17页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四3粘液层

8、(Slime layer)产生：有些细菌不产荚膜，其细胞表面仍可分泌粘性的多糖，疏松地附着在细菌细胞壁表面上，与外界没有明显边缘，这叫粘液层在废水生物处理过程中有生物吸附作用，在曝气池中因曝气搅动和水的冲击力容易把细菌粘液冲刷入水中，以致增加水的粘度，同时可被其他微生物作为营养利用。第18页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四被粘液层包裹的细胞 第19页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四生长在含碳氢化合物的培养基上的菌落 固氮菌自由生长形成的粘液层 第20页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四4菌胶团 定义：狭义的菌胶团是指多数细菌按一定

9、的排列方式粘集在一起，共同由一个荚膜包围形成具有一定形状的细菌聚集体。在微生物学领域里，习惯将动胶菌属(zoogloea itzigsohn)形成的细菌团块称为菌胶团，实际上是一种泛称，它有两个种：枝状动胶菌(Zoogloea ramigera)和垂(悬)丝状动胶菌(Zoogloea filiendula)。 第21页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四能否形成菌胶团是由细菌的遗传特性决定，同时还受到培养过程中环境条件变化的影响（如充氧情况、搅拌方式以及水质等 ）。一般当细菌处于碳氮比高的营养条件，凝絮体的结构就较好;当污泥处于碳氮比低或高温、营养不足的环境时，这类菌体外多糖

10、类胶体基质或纤维素类基质都可作为营养被细菌所利用，从而使污泥解絮 。 第22页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四菌胶团的几种形态 垂丝状 分枝状 蘑菇形 椭圆形 第23页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四在水处理工程领域内，则将在活性污泥或生物膜中，所有具有荚膜或粘液或明胶质的絮凝性细菌互相絮凝聚集成的菌胶团块也称为菌胶团，这是广义的菌胶团。菌胶团是活性污泥（绒粒）的结构和功能的中心，表现在数量上占绝对优势（丝状膨胀的活性污泥除外），是活性污泥的基本组分。第24页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四由枝状动胶菌属形成的活性污泥菌胶团 第

11、25页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四作用 有很强的生物吸附能力和氧化分解有机物的能力。一旦菌胶团受到各种因素的影响和破坏，则对有机物去除率明显下降，甚至无去除能力。保护作用，细菌形成菌胶团后可防止被微型动物所吞噬，并在一定程度上可免受毒物及机械剪切力的影响；为原生动物、微型后生动物提供了附着场所，同时，菌胶团通过对有机物的吸附和分解，为原生动物和微型后生动物创造良好的生存条件：去除毒物、提供食料、升高溶解氧等。第26页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四具有指示作用：通过菌胶团的颜色、透明度、数量、颗粒大小及结构的松紧程度可衡量好氧活性污泥的性能。例如

12、新生菌胶团颜色浅、无色透明、结构紧密，则说明菌胶团生命力旺盛，吸附和氧化能力强，即再生能力强。老化的菌胶团，颜色深，结构松散，活性不强，吸附和氧化能力差。有很好的沉降性能，使混合液在二沉池中迅速地完成泥水分离。第27页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四5衣鞘(Sheath)水生境中的丝状菌多数有衣鞘，如球衣菌属、纤发菌属、发硫菌属、亮发菌属、泉发菌属等丝状体表面的粘液层或荚膜硬质化，形成一个透明坚韧的空壳，叫衣鞘。荚膜、粘液层、衣鞘和菌胶团对染料的亲和力极低，很难着色，都用衬托(负染色)法染色。 第28页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四6.鞭毛(Fla

13、gellum)定义：鞭毛是由细胞质膜上的鞭毛基粒长出的，穿过细胞壁伸向体外的一条纤细的波浪状的丝状物。直径为0.0010.02m，长度不等，在250m之间 具有鞭毛的细菌都能运动不具鞭毛的细菌一般都不能运动但贝日阿托氏菌、透明颤菌、发硫菌的段殖体及粘细菌例外，它们没有鞭毛，却以一种“滑动”的方式运动。 第29页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四 某些细菌长在体表的长丝状、波曲的附属物。鞭毛细丝：鞭毛球蛋白 三条丝状亚基 一条鞭毛细丝钩形鞘：蛋白质亚基组成基体：套管作用鞭毛flegellum第30页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四根据鞭毛的位置和数目，对

14、细菌分类(1)单端单生鞭毛菌 只在菌体的一端生有一根鞭毛，如霍乱弧菌、荧光假单胞菌（Pseudomonas flurescens）；(2)单端丛生鞭毛菌 只在菌体的一端生有一束鞭毛，铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa） (3)双端单生鞭毛菌 在菌体的两端各生有一根鞭毛，如鼠咬热螺旋菌（Spirochaeta morsusmuris）；(4)双端丛生鞭毛菌 在菌体的两端各生有一束鞭毛，如红色螺菌（Spirillum rubrum）、产碱杆菌（B. alcaligenes）；(5)周生鞭毛菌 在菌体的周身都生有鞭毛，如大肠杆菌、枯草杆菌。第31页，共59页，2022年，5月

15、20日，2点45分，星期四杆状细菌鞭毛的着生方式 第32页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四A motile E. coli propels itself from place to place by rotating its flagella. To move forward, the flagella rotate counterclockwise and the organism swims. But when flagellar rotation abruptly changes to clockwise, the bacterium tumbles in plac

16、e and seems incapable of going anywhere. Then the bacterium begins swimming again in some new, random direction.Swimming is more frequent as the bacterium approaches a chemoattractant (food). Tumbling, hence direction change, is more frequent as the bacterium moves away from the chemoattractant. So

17、it is a complex combination of swimming and tumbling that keeps them in areas of higher food concentrations.鞭毛运动第33页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四鞭毛的化学组成主要为:蛋白质，还含有少量的多糖、脂类和核酸等 。鞭毛的运动是靠细胞质膜上的ATP酶水解ATP提供能量。 第34页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四三、细菌的培养特征细菌在固体培养基上的培养特征细菌在半固体培养中的培养特征细菌在明胶培养基中的培养特征细菌在液体培养基中的培养特征

18、第35页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四细菌群体形态菌落(colony) 以母细胞为中心的、肉眼可见的、有一定形态构造的子细胞群体。克隆(clone) 如果菌落是由一个单细胞发展而来的，则它就是一个纯种细胞群或克隆。菌苔(lawn) 大量细胞密集地接种到固体培养基表面，结果长成的“菌落”连成一片。第36页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四 (一)细菌在固体培养基上培养特征细菌在固体培养基上的培养特征就是菌落特征。所谓菌落（colony）是由一个细菌在有限空间中繁殖起来的肉眼可见的，由无数细菌组成具有一定形态特征的细菌集团。如果各菌落由于生长空间和分离手

19、段等原因连成一片或呈线，则称为菌苔（lawn）。 第37页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四一般在描述菌落的特征时往往从以下几个方面来进行：形状：圆形、点状还是不规则形；大小；颜色；菌落表面特征：光滑还是粗糙，干燥还是湿润等；菌落的边缘特征：有圆滑，边缘整齐，呈锯齿状，边缘伸出卷曲呈毛发状，边缘呈花瓣状等；纵剖面的特征：平坦、扁平、隆起、凸起、草帽状、脐状、 乳头状等。 第38页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四例如：具有荚膜的肺炎链球菌所形成的荚膜是表面光滑、湿润、粘稠的，称为光滑型菌落；不具有荚膜的枯草芽孢杆菌所形成的菌落为表面干燥、皱褶、平坦的，称

20、为粗糙型菌落。蕈状芽孢杆菌的细胞是链状的，其菌落表面粗糙，边缘有毛状凸起并卷曲。浮游球衣菌在0.1水解酪素固体培养基上长成平坦、透明、边缘呈卷曲毛发状的菌落。贝日阿托氏菌在含醋酸钠、硫化钠及过氧化氢的培养基上长成平坦、半透明、圆盘或椭圆状的菌落。 第39页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四菌落形态是个体形态的集中表现 个体 群体球状体 小、圆、隆起杆状 大、圆、隆起 大、扁平鞭毛 很大、不规则芽孢 透明度差，皮肤 状皱褶荚膜群体 透明度高，鼻 涕状，菌落大第40页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四斜面培养特征将含菌样品在斜面上划线得到的斜面菌苔可用于菌种

21、保藏和鉴定，不同属种细菌的菌苔形态也是不同的。 同样可以通过形状、生长程度、隆起形状、表面形状、光泽、透明度、颜色和质地等方面来对菌苔进行观察和描述。第41页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四丝状 有小刺 念珠状 扩展状 假根状 树状 第42页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四(二)在明胶培养基中的培养特征用穿刺接种法将某种细菌接种在明胶培养基中培养，能生长繁殖并水解（液化）明胶成为一定形状的溶解区，则说明该菌能分泌胞外蛋白酶。 第43页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四(三)细菌在半固体培养基中的培养特征 用穿刺接种技术将细菌接种在

22、含0.30.5琼脂半固体培养基中培养，细菌可呈现出各种生长状态。根据细菌的生长状态判断细菌的呼吸类型和鞭毛有无，能否运动。第44页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四可依据如下生长状况判断细菌呼吸类型：如果细菌在培养基的表面及穿刺线的上部生长者为好氧菌。沿着穿刺线自上而下生长者为兼性厌氧菌或兼性好氧菌。如果只在穿刺线的下部生长者为厌氧菌。第45页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四根据如下生长状况判断细菌是否运动：如果只沿着穿刺线生长者为没有鞭毛，不运动的细菌；如果不但沿着穿刺线生长而且穿透培养基扩散生长者为有鞭毛，运动的细菌。第46页，共59页，2022年

23、，5月20日，2点45分，星期四(四)细菌在液体培养基中的培养特征在液体培养基中，细菌与培养基完全接触，自由扩散生长经过13d的培养，菌体的生长会使得培养基发生一些变化，如基内浑浊、表面形成菌环、菌膜、菌醭、沉淀、气泡等。对于不同的细菌属、种，这种变化也是不同的。 第47页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四细菌在液体培养基中的培养特征 第48页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四如对于好氧菌或需氧菌培养液仅上部浑浊，厌氧菌培养液仅下部浑浊，兼性厌氧菌培养液均匀浑浊。有的细菌在培养基表面形成菌膜，而培养基很少浑浊或不浑浊，有的细菌使培养基浑浊，菌体均匀分布于

24、培养基中。有的细菌互相凝聚成大颗粒沉在容器底部，培养基很清。细菌在液体培养基中的培养特征也是细菌分类鉴定的重要依据之一。 第49页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四四.废（污）水处理系统中的主要细菌在废（污）水处理系统的活性污泥中，含有的主要细菌有：生枝动胶菌、大肠杆菌、假单胞杆菌、产碱杆菌、黄杆菌等，球衣菌、发硫菌等丝状菌的生长也是与污水生物处理的效果密切相关的细菌。 第50页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四1.大肠埃希氏菌（Escherichia coli，俗称大肠杆菌）形态：菌体呈短杆或长杆状，（0.51.0）m（1.03.0）m，革兰氏阳性，运

25、动（周毛）或不运动，无芽孢，一般无荚膜。 菌落呈白色至黄白色，扩展，光滑，闪光。 第51页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四在牛奶中能迅速产酸并使之凝固，不胨化；不液化明胶，不水解淀粉，是人类肠道中的正常寄居菌在肠道中一般不致病，但当它侵入某些器官时，可引起炎症，是水和食品中微生物学检验的指示菌。 第52页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四工业上应用大肠杆菌制取氨基酸（天门氨基酸、色氨酸、苏氨酸等）、多种酶（天门冬酰氨酶、青霉素酰化酶、酰基转移酶、溶菌酶等），经改造后可作为工程菌，用于生产各种多肽蛋白质类药物（如生长素、胰岛素、干扰素、白介素、红细胞生成素等）和氨基酸；在自然和污染水体中普遍存在，对污染环境中的有机物降解有一定作用。 第53页，共59页，2022年，5月20日，2点45分，星期四2.假单胞菌（Pseudomonas sp.） 革兰氏阴性，直或微弯杆菌，单个，卵圆到短杆，有的长杆，大多数为（0.51.0）m （1.54）m，无芽孢，以端生鞭毛运动（单毛或丛