第二章 细菌 环境工程微生物

第二章原核微生物古菌域细菌域原核微生物没有核膜和核仁，核质裸露，与细胞质没有明显界限，叫拟核或似核，没有细胞器，不能进行有丝分裂。细菌蓝细菌放线菌

立克次氏体其它原核生物第一节古菌域一、古菌的特点（一）古菌的形态细胞形态有球形、杆状、螺旋形、耳垂形、盘状、不规则形状。直径大小一般在0.1-15μm，丝状体长有200μm。（二）古菌的细胞结构

细胞壁不含二氨基庚二酸（D-氨基酸）和胞壁酸，不受溶菌酶和内酰胺抗生素的作用细胞膜的脂质是非皂化性甘油二醚的磷脂和糖脂的衍生物（三）代谢代谢呈多样性，有自养型、异养型和不完全光合作用3种类型，代谢过程中有许多特殊辅酶。（四）呼吸类型严格厌氧、兼性厌氧、专性好氧（五）繁殖方式和繁殖速度二分裂、芽殖繁殖速度比较慢（六）生活习性大多数古菌生活在极端环境二、古菌的分类根据生活习性和生理热性：产甲烷菌、嗜热嗜酸菌、极端嗜盐菌1、产甲烷菌可进行厌氧消化，与水解菌和产酸菌等协同作用，将有机物降解成H2、CO2、乙酸并进行甲烷化（具有经济价值的生物能源和清洁燃料）。专性厌氧菌，分为3目、7科、19属、70种产甲烷菌的培养方法：专性厌氧菌，分裂和培养均需要在特殊的环境和用特殊的技术进行。

保证厌氧环境：厌氧手套箱在环境工程中，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）共同作用，将有机物转化为甲烷，这就是所谓的“沼气发酵”。2、极端嗜盐菌对NaCL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1.5mol/L（约9％），大多数为2～4mol/L（约12～23％），甚至高达5.5mol/L（32％，达饱和状态）。有的种类也能在低盐浓度下生长。三、研究古菌的意义极端微生物对极端环境有很强的适应性和需要性，对极端微生物基因组的研究有助于从分子水平研究极限条件下微生物的适应性，加深对生命本质的认识。古菌生活条件涵盖了自然极端环境的所有恶劣条件，在极端环境下直接进行污染治理，可极大降低运行费用、节约成本。第二节细菌域一、个体形态与大小基本形态丝状（一）球状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）、四联球菌、八叠球菌（甲烷球菌）、链球菌、葡萄球菌双球菌

四联球菌八叠球菌

链球菌

葡萄球菌

杆状细胞呈杆状或圆柱形，一般其粗细（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。分有：单杆菌、双杆菌和链杆菌。单杆菌双杆菌链杆菌球杆菌螺旋菌

螺旋菌呈螺旋卷曲状，螺纹不满一圈的称为弧菌。弧菌螺旋菌螺旋体菌

丝状菌分布在水生境、潮湿土壤和活性污泥中。主要特征是菌体丝状，可引起污泥膨胀。（二）细菌大小细菌的大小以μm计多数球菌：（直径）0.2-80μm

杆菌：（长×宽）(0.5-1.0)×(1-5)μm

螺旋菌：宽度×弯曲长度(0.25-1.7)×(2-60)μm二、细菌的细胞结构基本结构：细胞壁、细胞质膜、细胞质及其内含物、拟核。特殊结构：芽孢、鞭毛、荚膜、黏液层、衣鞘、光合作用层片等。（一）细胞壁（cellwall）位于细胞表面，内侧紧贴细胞膜的一层较为坚韧略有弹性的结构，占细胞干重10-25%。根据革兰氏染色效果的不同，将细菌分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌两大类。革

兰

氏

染

色

法1.涂片固定2.单染—结晶紫染液第一次染色1min

3.媒染—碘-碘化钾溶液浸湿30S4.脱色—95%乙醇溶液进行颜色洗脱5.复染—红色的藩红染液第二次染色呈现第二次染色的效果红色；称革兰氏阴性菌（红阴G-）细菌呈现第一次染色的效果紫色，革兰氏阳性菌（紫阳G＋）；（1）革兰氏阳性菌(G+)细胞壁厚度为20-80nm，含肽聚糖、磷壁酸和少量蛋白质和脂肪。

内壁层：紧贴细胞膜，2-3nm，肽聚糖组成的单分子或双分子层,结构疏松

外壁层：脂多糖（外层）+磷脂层（中层）+脂蛋白层（内层）

（2）

革兰氏阴性菌(G-)细胞壁G+细菌与G﹣细菌细胞壁化学组成与结构：细菌壁厚度/nm肽聚糖/%磷壁酸/%脂多糖/%蛋白质/%脂肪/%革兰氏阳性菌20~8040~90+－约201~4革兰氏阴性菌1010－+约6011~22对照革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的组成和构造说明什么通过革兰氏染色G+呈兰色，G-呈红色？①脱色剂----95%乙醇为脂溶剂破坏G﹣的外膜、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，当再用藩红复染时，显现红色。②但在G+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较大，不能通过细胞壁，保持紫色。1.保护原生质体免受渗透压引起的破裂作用；2.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）3.细胞壁为多孔结构的分子筛，可以阻挡某些分子的进入。4.细胞壁为鞭毛提供支点，使鞭毛运动细菌细胞壁的生理功能：（二）原生质体细胞质膜细胞质及内含物拟核磷脂分子水溶性甘油和磷酸难溶于水的脂肪酸细胞质膜：半透膜，主要由磷脂双分子层和蛋白质构成。a、磷脂双分子层构成膜的基本骨架b、磷脂分子以多种形式不断运动使膜结构具流动性c、膜蛋白质无规则的、以不同深度分布于膜的磷脂层中d、膜上的蛋白质和磷脂数量与种类可随细菌生理状态而变化细胞质膜的结构细胞质膜的超薄切片电镜照片（标尺：0.2μm）

细胞膜的生理功能：①维持细胞内正常渗透压梯