环境中的主要微生物类群

原核微生物与真核微生物的细胞区别：原核细胞真核细胞细胞核有明显核区，无核膜、核仁有核膜、核仁细胞器无线粒体，能量代谢和许多物质代谢在质膜上进行有线粒体，能量代谢和许多合成代谢在线粒体中进行核糖体分布在细胞质中，沉降系数为70S分布在内质网膜上，沉降系数为80S线粒体线粒体细胞核核仁原核细胞膜核糖体细胞壁荚膜第一页，共三十页。第一节原核微生物原核微生物是指具有原始细胞核的单细胞，包括：本章重点介绍细菌、放线菌、蓝细菌三类。螺旋体支原体衣原体立克次氏体蓝细菌放线菌细菌一、细菌细菌的形态和大小细菌的细胞结构细菌的繁殖方式细菌的培养特征主要内容：第二页，共三十页。（一）细菌的大小和形态1.细菌的形态四种形态：球状、杆状、螺旋菌和丝状菌。丝状菌第三页，共三十页。(1)球菌菌体呈球形或近似球形，以典型的二分裂殖方式繁殖，分裂后产生的新细胞常保持一定的空间排列方式。根据细胞分裂的方向及分裂后的各子细胞的空间排列状态不同，可将球菌分为以下几种:葡萄球菌单球菌双球菌链球菌四联球菌八叠球菌①单球菌分裂后的细胞分散而单独存在的球菌。如尿素微球菌细胞沿一个平面分裂，新个体成对排列。如肺炎双球菌②双球菌第四页，共三十页。③链球菌④四联球菌细胞沿一个平面进行分裂，新个体不但可保持成对的样子，并可连成链状。如乳链球菌细胞分裂是沿两个相垂直的平面进行，分裂后每四个细胞特征性地连在一起，呈田字形。如四联微球菌第五页，共三十页。⑤八叠球菌⑥葡萄球菌细胞按三个互相垂直的平面进行分裂后，每八个球菌特征性地连在一起成立方体形。如藤黄八叠球菌细胞无定向分裂，多个新个体形成一个不规则的群体，犹如一串葡萄。如金黄色葡萄球菌第六页，共三十页。（2）杆菌短杆状、长杆状、棒杆状、梭状杆状、月亮状、竹节状等；杆菌的形态：短杆菌长杆菌梭状芽孢杆菌按杆菌细胞繁殖后的排列方式则有链状、栅状、“八”字状以及有鞘衣的丝状等。第七页，共三十页。（3）螺旋菌旋状的细菌称为螺旋菌。根据其弯曲情况分为：

弧菌：螺旋不满一圈，菌体呈弧形或逗号形

例：霍乱弧菌、逗号弧菌

螺旋菌：螺旋满2—6环，螺旋状

例：干酪螺菌

螺旋体：旋转周数在6环以上，菌体柔软。

例：梅毒密螺旋体弧菌螺旋菌螺旋体第八页，共三十页。（4）丝状菌（5）细菌的特殊形态：由一系列杆状细菌构成的外有衣鞘的丝状体。常见于水体、潮湿土壤和污水生物处理中，有30多种，如球衣菌等。第九页，共三十页。2.细菌的大小第十页，共三十页。细菌大小的测定：(1)测量：测微尺(2)长度单位：微米(μm)(3)表示：球菌：直径0.2—1.5μm，杆菌：长×宽长1—5μm，宽0.5—1μm。螺菌：宽、长、螺距直径：0.5～5um，长度不等。例如：大肠杆菌：平均长度：2μm；宽度0.5μm1500个大肠杆菌头尾相接等于3mm；109个大肠杆菌重1mg。一般情况下,同一种杆菌的宽度比较稳定,但它的长度经常随培养时间、培养条件的不同而有较大的变化。第十一页，共三十页。3.影响细菌形态的因素：所以细菌本身情况及培养时间、培养温度、培养基成分、浓度、pH值等环境条件对细菌形态都有明显的影响。所以，有关细菌大小的记载，常是平均值或代表性数值。（1）菌种：由于菌种不同，细菌的大小存在很大的差异；（2）菌龄：对于同一个菌种，细胞的大小也常随着菌龄变化：一般处于幼龄阶段，细菌形态正常、整齐，表现出特定的形态。（3）营养条件：生长条件适宜时细菌形态正常、整齐，表现出特定的形态。在较老的培养物中，或不正常的条件下，细胞常出现不正常形态，尤其是杆菌，有的细胞膨大，有的出现梨形，有的产生分枝，有时菌体显著伸长以至呈丝状等异常形态。若将它们转移到新鲜培养基中或适宜的培养条件下又可恢复原来的形态。（4）染色情况：对于同一个菌种染色前后其细胞大小都有所不同。第十二页，共三十页。（二）细菌的细胞结构细菌细胞由外向里依次有:细菌细胞结构基本结构（所有细菌具有）特殊结构（某些细胞具有）细胞壁细胞膜细胞质及内含物原核芽孢荚膜（菌胶团、衣鞘）鞭毛等鞭毛、菌（纤）毛、荚膜、细胞壁、细胞膜、细胞质、核质，细胞质中又有液泡、储存性颗粒等。第十三页，共三十页。1.基本结构②革兰氏染色法（1）细胞壁与革兰氏染色保护细胞免受外力的损伤；阻拦大分子物质进人细胞；使某些细菌具有致病性及对噬菌体的敏感性。固定细胞外形；①细胞壁—包在细胞最外层的薄膜。主要功能是:革兰氏染色—由丹麦科学家Gram在1884年建立，是细菌学上最重要的鉴别染色法。通过革兰氏染色法可将细菌分成革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌两大类。第十四页，共三十页。染色过程媒染脱色复染初染第十五页，共三十页。染色要点：番红复染番红复染褪色不褪色菌体呈红色，为G-菌菌体呈深紫色，为G+菌涂片结晶紫初染碘液媒染酒精脱色30S判断：革兰氏阳性菌（紫阳G＋）革兰氏阴性菌（红阴G-）第十六页，共三十页。两种最常见的细菌细胞壁结构请对照两种细菌细胞壁的不同结构，说明为什么染色上会有区别？第十七页，共三十页。革兰氏染色的作用机理由于G+菌的细胞壁较厚，肽聚糖含量高，构成的网格结构紧密，含脂量低，当用酒精脱色时，肽聚糖网孔因脱水而缩小，降低了细胞壁的通透性，使“结晶紫—碘”复合物不易被洗脱而保留在细胞内，导致菌体呈深紫色。而G-菌的细胞壁薄，肽聚糖含量少，构成的网格结构疏松，而脂类含量高，当用酒精脱色时，脂类物质溶解使细胞壁的通透性增大，从而使“结晶紫—碘”的复合物较易被洗脱出来。故菌体呈复染液的红色。1.革兰氏染色的关键步骤是什么？2.如果酒精脱色时间不够或过度，会出现什么结果？提问：脱色不够假阳性脱色过度假阴性第十八页，共三十页。(2)细胞质膜内含物：核糖体、气泡、内含颗粒细胞质是细胞膜以内、核质以外的无色透明、粘稠的复杂胶体。

(3)细胞质及内含物（亦称原生质）是外侧紧贴细胞壁内侧包围细胞质的半透性薄膜。成份：磷脂、蛋白质结构：液态镶嵌结构，具有流动性和选择渗透性作用：具有运输物质，调节渗透压、参与生物合成和能量供给等功能。作用：内容物不同功能各异。以贮存各种营养物为主要功能。成份：水、蛋白质、脂类、核酸、无机盐、糖等第十九页，共三十页。(4)原核与质粒质粒:原核:又称拟核，由一条环状双链的DNA分子高度折叠缠绕而成。功能是决定遗传性状和传递遗传信息。原核外的具有遗传信息的小环状的DNA分子。

数量不定，不能自发产生、但可单独转移而不影响生存，可自我复制并稳定遗传。控制细菌的降解能力或耐受能力。可通过遗传工程组建超级菌，加快环境顽固污染物的降解。如抗药性质粒使细菌具有抗药性；降解性质粒使细菌具有降解复杂有机物的能力。特点：作用：意义：第二十页，共三十页。2.特殊结构(1)荚膜主要成分：水（90%~98%）、多糖、多肽、脂类等。——在代谢过程中分泌于细胞壁外的粘液性物质。功能：保护功能（抗干燥、抗吞噬）贮藏养料生物吸附（菌胶团）分类鉴定的依据之一粘度大，稳定地附着于细胞壁上；在C∶N高、通气好时形成；极难染色（采用负染色法）特点：第二十一页，共三十页。菌胶团:衣鞘:具有较强的吸附和氧化有机物的能力。具有较好的沉降性能。——由多个菌体的荚膜物质硬质化而形成透明坚硬的壳。常见于丝状菌。球形、椭圆形、蘑菇形、分支状、垂丝状及不规则状—由多个菌体的荚膜物质互相融合形成公共荚膜，内含多个菌体的细菌集团。形态:菌胶团功能：第二十二页，共三十页。(2)芽孢③结构：——在细胞内形成一个对不良环境具有极强抗性的圆形或椭圆型的休眠体。

①形态与位置形态：圆形、椭圆形、圆柱形位置：中间、一端、偏端②休眠能力几年~几十年甚至几百年~几千万年④抗逆性由外至内依次为外壳、中层、内层。抗热营养细胞70~80℃10min死亡芽孢沸水中能生存数小时抗药性营养细胞5%的苯酚溶液立即死亡休眠细胞5%的苯酚溶液存活15天

抗辐射抗干燥沙漠中大量存在枯草杆菌的芽孢第二十三页，共三十页。抗逆境的原因：具厚而致密的壁不易透水且是含水率低（40%左右）的休眠体含2，6-吡啶二羧酸及大量的Ca2+（形成极为耐热的凝胶状物质）含耐热性酶细菌在养料耗尽时停止生长形成芽孢。芽孢在合适的环境中（一般60~70℃，数分钟便可使芽孢停止休眠而萌发）恢复普通的细胞结构，失去抗逆境能力。芽孢≠孢子或种子思考：为什么在实验室进行灭菌处理时，以杀灭芽孢作为灭菌是否彻底的标志？炭疽芽孢杆菌第二十四页，共三十页。(3)鞭毛——由细胞质膜伸出体外呈波状弯曲的细丝。是细菌的“运动器官”。特点:非常纤细而且极易脱落（直径为菌体的1/20），需经特殊染色方可在光学显微镜下观察到。鞭毛的着生位置、数量和排列方式因种而异。功能：细菌藉鞭毛趋避运动化学成分:主要是蛋白质伤寒杆菌第二十五页，共三十页。(三)细菌的主要繁殖方式——二分裂法细菌的繁殖方式很多，主要是以无性的二分裂繁殖在适宜的条件下，大部分细菌繁殖迅速，如大肠杆菌在最合适的条件下，每分裂1次，只约需12.5~20min。第二十六页，共三十页。(四)细菌的培养特征固体培养基——向液体培养基中加入2％琼脂。1.细菌在固体培养基上的培养特征菌落——固体培养基上由一个细菌繁殖后的子细胞群落。

单菌落（纯菌落）决定菌落特征主要因素有：微生物遗传特性，生长行为，培养条件。啤酒红酵母菌菌落霉菌菌落第二十七页，共三十页。菌落特征小、湿润、粘稠、与基质结合松散，易被剥离，质地均匀，各部位颜色一致。表面特征描述边缘特征描述隆起特征描述菌落描述细菌菌落的共同特征：第二十八页，共三十页。2.细菌在液体培养基上的培养特征在液体培养基表面形成膜；或使培养液混浊；或产生絮状沉淀。第二十九页，共三