1微生物绪论第1章印ppt课件

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1、环环 境境 微微 生生 物物 学学Environmental Microbiology 讲讲 授授 人：张人：张 琼琼绪绪 论论一、学习本门课程的意义一、学习本门课程的意义1 1 掌握污染物的生物治理技术掌握污染物的生物治理技术2 2 生物处理已成为一门重要的的技术生物处理已成为一门重要的的技术（1减少对资源、能源的消耗，对环境友好减少对资源、能源的消耗，对环境友好（2现代生物技术的发展为生物处理提供支持现代生物技术的发展为生物处理提供支持（4树立科学的世界观树立科学的世界观（3 3微生物的种类和数量随污染物增加而增加微生物的种类和数量随污染物增加而增加二、本门课程的内容与任务二、本门课程的内

2、容与任务1 内容：微生物的形态大小、结构与功能、内容：微生物的形态大小、结构与功能、微生物的生理、生长与繁殖、遗传与变异微生物的生理、生长与繁殖、遗传与变异等基础知识；微生物在环境中的生态；微等基础知识；微生物在环境中的生态；微生物在自然界物质循环中的作用；微生物生物在自然界物质循环中的作用；微生物在环境中在环境中 的应用的应用微生物基础知识 微生物在环境工程中的应用微生物实验2 义务义务:为掌握污染物的生物处理打下基础为掌握污染物的生物处理打下基础三、学习方法与要求三、学习方法与要求微生物学基础微生物学基础病毒病毒原核微生物原核微生物真核微生物真核微生物微生物的生理微生物的生理微生物的生长繁

3、殖与生存因子微生物的生长繁殖与生存因子微生物的遗传与变异微生物的遗传与变异微生物生态微生物生态: : 各种环境中的微生物各种环境中的微生物微生物在环境工程中的应用微生物在环境工程中的应用: :污水生物处理污水生物处理污水深度处理污水深度处理微污染源水生物处理微污染源水生物处理四、微生物概述四、微生物概述1 什么是微生物？什么是微生物？一切肉眼看不见或看不清楚的微小生物的总称一切肉眼看不见或看不清楚的微小生物的总称结构特点：结构特点：小小体积小体积小简简构造简单构造简单低低进化低，低等生物进化低，低等生物分类：分类：非细胞型微生物：病毒、亚病毒等非细胞型微生物：病毒、亚病毒等原核微生物：细菌、古

4、细菌、放线菌、蓝细菌等原核微生物：细菌、古细菌、放线菌、蓝细菌等真核微生物：真菌、显微藻类、原生动物、真核微生物：真菌、显微藻类、原生动物、 微型后生动物微型后生动物2 2 微生物的五大共性微生物的五大共性体积小面积大体积小面积大吸收多转化快吸收多转化快生长旺繁殖快生长旺繁殖快适应强易变异适应强易变异分布广种类多分布广种类多3 3 微生物学微生物学研究微生物生命活动的科学研究微生物生命活动的科学分类分类:基础微生物学基础微生物学应用微生物学应用微生物学4 微生物的发现和微生物学的发展微生物的发现和微生物学的发展发现：发现：1676年列文虎克自制显微镜发现了微生物年列文虎克自制显微镜发现了微生物

5、奠基人：奠基人：巴斯德微生物）巴斯德微生物）科赫细菌学）科赫细菌学）5 5 微生物学推动了生命科学的发展微生物学推动了生命科学的发展Pastuer 实验实验煮沸的长颈煮沸的长颈瓶内的培养瓶内的培养基无微生物基无微生物生长，还指生长，还指出某些微生出某些微生物能生长在物能生长在缺氧状况下。缺氧状况下。Koch(1843-1910)建立炭疽芽孢杆菌和建立炭疽芽孢杆菌和炭疽病之间的关系炭疽病之间的关系Koch 定定 律律1 1、微生物必须在患病动物、微生物必须在患病动物中存在，而不存在于健康中存在，而不存在于健康个体中；个体中；2 2、该微生物能离开动物进、该微生物能离开动物进行纯培养；行纯培养；3

6、 3、纯培养的微生物还能致、纯培养的微生物还能致病；病；4 4、该微生物还能再从患病、该微生物还能再从患病动物中分离出来，再纯培动物中分离出来，再纯培养，和原来分离出来的一养，和原来分离出来的一样。样。KochKoch主要贡献：主要贡献： 找到并分离了多种传染病找到并分离了多种传染病 传染病原则传染病原则科赫定律科赫定律 用固体培养基分离纯化微生物的用固体培养基分离纯化微生物的技术技术 配制培养基配制培养基第一章第一章 原原 核核 微微 生生 物物ProkaryomicrobeProkaryomicrobe）（1包括包括: 细菌、古细菌、放线菌、蓝细细菌、古细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、衣原体

7、、立克次氏体、螺旋菌、支原体、衣原体、立克次氏体、螺旋体、粘细菌等体、粘细菌等（2特点是：有原始的核，无核膜；缺特点是：有原始的核，无核膜；缺少细胞器和相应的内部结构少细胞器和相应的内部结构概述：概述：1.1 细细 菌菌细菌：是一类细胞细而短细胞直径约细菌：是一类细胞细而短细胞直径约0.5um，长度约，长度约0.55um）、结构简单、细）、结构简单、细胞壁坚韧、以二等分裂方式繁殖和水生性胞壁坚韧、以二等分裂方式繁殖和水生性较强的原核微生物较强的原核微生物, 单细胞生物。单细胞生物。 一、形态与大小一、形态与大小1 1 基本形态基本形态杆状杆状杆菌杆菌球状球状球菌球菌螺旋状螺旋状螺旋菌、弧菌螺旋

8、菌、弧菌除上述基本形态外，还有丝状菌及星形、方形等其他形状的细菌除上述基本形态外，还有丝状菌及星形、方形等其他形状的细菌杆杆 菌菌 杆菌细胞呈杆状或圆柱形。有杆菌细胞呈杆状或圆柱形。有长杆菌、短杆菌。长杆菌、短杆菌。Arrangements of Bacilli F球球 菌菌F 细胞呈球状或椭圆细胞呈球状或椭圆形。根据细胞分裂后新细胞形。根据细胞分裂后新细胞所保持的空间排列方式，分所保持的空间排列方式，分为以下几种情形：为以下几种情形：F单球菌单球菌尿素微球菌尿素微球菌F双球菌双球菌肺炎双球菌肺炎双球菌F链球菌链球菌溶血链球菌溶血链球菌F四联球菌四联球菌四联微球菌四联微球菌F八叠球菌八叠球菌尿

9、素八叠球菌尿素八叠球菌F葡萄球菌葡萄球菌金黄色葡萄球金黄色葡萄球菌菌F螺螺 旋旋 菌菌F 细胞呈弯曲杆状的细细胞呈弯曲杆状的细菌统称为螺旋菌。包括：菌统称为螺旋菌。包括：F弧菌弧菌 偏端单生鞭毛或丛生鞭偏端单生鞭毛或丛生鞭毛毛F螺旋菌螺旋菌 两端都有鞭毛。两端都有鞭毛。2 2 细菌的大小细菌的大小球菌，一般以直径来表示球菌，一般以直径来表示杆菌和螺旋菌，以长和宽来表示。如杆菌和螺旋菌，以长和宽来表示。如 2.52.5 1 1 m m 细菌大小的度量：以细菌大小的度量：以m为单位为单位细菌大小的表示：细菌大小的表示：细菌大小的测定：细菌大小的测定： 在显微镜下使用显微测微尺测定在显微镜下使用显微

10、测微尺测定 细菌的形态是相对稳定的细菌的形态是相对稳定的 不同细菌大小不同，细菌大小随菌龄不同细菌大小不同，细菌大小随菌龄变化变化 自然界中杆菌最常见，球菌次之，螺菌自然界中杆菌最常见，球菌次之，螺菌最少最少注注 意意: :二、细菌的细胞结构二、细菌的细胞结构 特殊构造：部分细菌具有的或一般细菌在特殊特殊构造：部分细菌具有的或一般细菌在特殊环境下才有的构造，如粘液层、荚膜、菌胶团、环境下才有的构造，如粘液层、荚膜、菌胶团、鞭毛、菌毛、芽孢、衣鞘及光合作用层片等鞭毛、菌毛、芽孢、衣鞘及光合作用层片等一般构造：一般构造： 一般细菌都有的构造，如细胞壁、一般细菌都有的构造，如细胞壁、细胞膜、细胞质、

11、拟核、间体、内含物等细胞膜、细胞质、拟核、间体、内含物等细胞细胞质膜外结构质膜外结构原生质体原生质体细胞膜细胞膜细胞质细胞质拟拟 核核 1 1 细胞壁细胞壁cell wallcell wall） 概概 念：是细胞质膜外面坚韧而念：是细胞质膜外面坚韧而带有弹性的一层薄膜，使细胞保带有弹性的一层薄膜，使细胞保持一定形状，保障其在不同渗透持一定形状，保障其在不同渗透压条件下生长，即使在不良环境压条件下生长，即使在不良环境中也能防止胞溶作用。中也能防止胞溶作用。化学组成：主由肽聚糖构成化学组成：主由肽聚糖构成 肽聚糖是肽聚糖是N-乙酰氨基葡萄糖乙酰氨基葡萄糖(NAG)和带和带有交替排列的有交替排列的D

12、-型或型或L-型氨基酸侧链的型氨基酸侧链的N-乙酰胞壁酸乙酰胞壁酸(NAM)的多聚体。的多聚体。革兰氏阳性菌革兰氏阳性菌肽聚糖：约肽聚糖：约20-80nm磷壁酸磷壁酸少量蛋白质和脂肪少量蛋白质和脂肪革兰氏阴性菌革兰氏阴性菌内壁层：肽聚糖约内壁层：肽聚糖约10nm）外壁层：外壁层：脂多糖脂多糖磷磷 脂脂蛋白质或脂蛋白蛋白质或脂蛋白（无磷壁酸）（无磷壁酸）（G+）（G-）注：缺细胞壁的原核微生物有：注：缺细胞壁的原核微生物有： L-型细菌、原生质体、球状体、支原体等型细菌、原生质体、球状体、支原体等 1G+细菌细胞壁组成细菌细胞壁组成革兰氏阳性细菌细胞壁具有较厚革兰氏阳性细菌细胞壁具有较厚2080

13、nm而致密的肽聚糖层，而致密的肽聚糖层，多达多达40层，占细胞壁的成分层，占细胞壁的成分6090%，它同细胞膜的外层紧密，它同细胞膜的外层紧密相连；相连；革兰氏阳性细菌细胞壁中含有磷壁酸革兰氏阳性细菌细胞壁中含有磷壁酸teichoi-acid），它又分为两种，），它又分为两种，即壁磷壁酸和膜磷壁酸。即壁磷壁酸和膜磷壁酸。 2） G-细菌细胞壁组成细菌细胞壁组成外膜外膜 革兰氏阴性细菌只有一薄层革兰氏阴性细菌只有一薄层肽聚糖肽聚糖(23nm)，但是在肽聚糖，但是在肽聚糖层外边，仍有另一层外膜，作为层外边，仍有另一层外膜，作为另外的屏障。外膜上含有许多独另外的屏障。外膜上含有许多独特的结构：特的结

14、构： 把外膜与肽聚糖层连接起把外膜与肽聚糖层连接起来的布朗来的布朗(Brauns)脂蛋白；使脂蛋白；使营养物被动运输通过膜的营养物被动运输通过膜的膜膜孔孔蛋白和起保护细胞作用的脂多糖蛋白和起保护细胞作用的脂多糖(LPS)。脂多糖也称为内毒素，。脂多糖也称为内毒素，对哺乳动物有高度毒性。对哺乳动物有高度毒性。G-细菌细胞壁外膜的基本成分是脂多糖，此细菌细胞壁外膜的基本成分是脂多糖，此外还有磷脂、多糖和蛋白质。外膜被分为脂外还有磷脂、多糖和蛋白质。外膜被分为脂多糖层外）、磷脂层中）、脂蛋白层多糖层外）、磷脂层中）、脂蛋白层内）。内）。肽聚糖层肽聚糖层 G-细菌细胞壁肽聚糖层很薄，约细菌细胞壁肽聚糖

15、层很薄，约有有23nm厚。它与外膜的脂蛋白层相连。厚。它与外膜的脂蛋白层相连。周质空间周质空间 周质空间周质空间(periplasmic space，即，即壁膜间隙是革兰氏阴性细菌细胞膜与外膜壁膜间隙是革兰氏阴性细菌细胞膜与外膜两膜之间的一个透明的区域。两膜之间的一个透明的区域。 周质空间含有与营养物运输和周质空间含有与营养物运输和营养物进入有关的蛋白质，如营养营养物进入有关的蛋白质，如营养物进入细胞的蛋白；营养物运输的物进入细胞的蛋白；营养物运输的酶，如蛋白酶，如蛋白 水解水解 酶；细胞防御有酶；细胞防御有毒化合物的酶，如破坏青霉素的毒化合物的酶，如破坏青霉素的- -内酰胺酶。革兰氏阳性细菌

16、以内酰胺酶。革兰氏阳性细菌以上这些酶常分泌到胞外周围，革兰上这些酶常分泌到胞外周围，革兰氏阴性细菌则依靠它的外膜，保持氏阴性细菌则依靠它的外膜，保持这些酶与菌的紧密结合。这些酶与菌的紧密结合。特特 征征G+细菌细菌G-细菌细菌肽聚糖肽聚糖层厚层厚层薄层薄类脂类脂极少极少脂多糖脂多糖外膜外膜缺缺有有壁质间隙壁质间隙很薄很薄较厚较厚细胞状态细胞状态僵硬僵硬僵硬或柔韧僵硬或柔韧酸消化的效果酸消化的效果原生质体原生质体原生质球原生质球对染料和抗生对染料和抗生素的敏感性素的敏感性很敏感很敏感中度敏感中度敏感G+与与G-菌的细胞壁的特征比较菌的细胞壁的特征比较 功能:（1 1维持细菌的细胞形态维持细菌的细

17、胞形态（2 2抵抗外界环境的低渗抵抗外界环境的低渗（3 3协助鞭毛运动协助鞭毛运动（4 4细胞分裂所必须细胞分裂所必须（5 5阻挡有害物质进入细胞阻挡有害物质进入细胞（6 6与细菌的抗原性、致病性和对噬菌体的敏感性有关与细菌的抗原性、致病性和对噬菌体的敏感性有关 紧贴在细胞壁内侧而包围 细胞质的一层柔软而富有弹性的薄膜选择透过性膜选择透过性膜半透膜半透膜构造构造磷脂双分子层磷脂双分子层2 2 细胞膜细胞膜cytoplasmic cytoplasmic membranemembrane）Diagram of a Cytoplasmic Membrane F细胞膜的构造：是一个磷脂双分子层细胞膜的

18、构造：是一个磷脂双分子层F其中埋藏着与物质运输、能量代谢和信其中埋藏着与物质运输、能量代谢和信号接收有关的整合蛋白号接收有关的整合蛋白(integral) ，它，它是完全地与膜连接而且贯穿全膜的蛋白是完全地与膜连接而且贯穿全膜的蛋白F另外，有通过电荷相互作用，疏松附着另外，有通过电荷相互作用，疏松附着于膜的外周蛋白于膜的外周蛋白(peripheral proteins) 。它是由于磷脂带正电荷极性头，只是。它是由于磷脂带正电荷极性头，只是通过电荷作用与膜松散连接的一类通过电荷作用与膜松散连接的一类F膜中的脂类和蛋白质均在运动，而且是膜中的脂类和蛋白质均在运动，而且是彼此之间互相相对运动彼此之间

19、互相相对运动F膜内陷形成中间体膜内陷形成中间体mesosome）F细胞膜的功能：细胞膜的功能：F维持渗透压梯度和溶质的转移。细胞维持渗透压梯度和溶质的转移。细胞膜由含有亲水区域的和疏水区域的两膜由含有亲水区域的和疏水区域的两性分子磷脂组成，膜对于大分子或电性分子磷脂组成，膜对于大分子或电荷高的分子成为一个选择渗透屏障，荷高的分子成为一个选择渗透屏障，它们不易通过磷脂双分子的疏水性内它们不易通过磷脂双分子的疏水性内层，选择性的控制内、外营养物质和层，选择性的控制内、外营养物质和代谢产物的运送。维持细胞内正常渗代谢产物的运送。维持细胞内正常渗透压的屏障。透压的屏障。F参与细胞壁、糖被合成。细胞质膜

20、上参与细胞壁、糖被合成。细胞质膜上有合成细胞壁和形成横隔膜组分的酶。有合成细胞壁和形成横隔膜组分的酶。F细胞膜的功能：细胞膜的功能：F参与物质代谢和能量代谢。膜上含参与物质代谢和能量代谢。膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢的酶系，是细胞的产能场所代谢的酶系，是细胞的产能场所F为鞭毛提供附着点。细胞质膜上有为鞭毛提供附着点。细胞质膜上有鞭毛基粒，鞭毛由此长出。鞭毛基粒，鞭毛由此长出。F间体是从质膜向内伸展的细胞质中间体是从质膜向内伸展的细胞质中主要单位膜结构，其功能可能参与主要单位膜结构，其功能可能参与呼吸作用、同呼吸作用、同DNA的复制和细胞的的复制和细胞的

21、分裂有关分裂有关F细胞质细胞质cytoplasm）：指除核以外，质）：指除核以外，质膜以内的原生质。是细胞质膜包围的除核膜以内的原生质。是细胞质膜包围的除核区外的一切半透明、胶状、颗粒状物质的区外的一切半透明、胶状、颗粒状物质的总称总称 。F细胞质的主要成分：含水的、含有细胞功细胞质的主要成分：含水的、含有细胞功能所需的各种分子、能所需的各种分子、RNA和蛋白质的混合和蛋白质的混合物，含水量约物，含水量约80% 。细胞质的主要成分是。细胞质的主要成分是核糖体。核糖体。3 3 细胞质和内含物细胞质和内含物F核糖体核糖体(ribosome) (ribosome) F 由一个小的由一个小的亚基和一个

22、大的亚基组成，亚基和一个大的亚基组成，核糖体的亚基是由蛋白质和核糖体的亚基是由蛋白质和RNAsRNAs组成的复合物，是细胞组成的复合物，是细胞中合成蛋白质的场所。原核中合成蛋白质的场所。原核细胞中的核糖体，尽管在形细胞中的核糖体，尽管在形状上和功能上与真核细胞相状上和功能上与真核细胞相似，但是组建核糖体亚基的似，但是组建核糖体亚基的蛋白质和蛋白质和RNAsRNAs性质上有差别。性质上有差别。F内含物内含物 (inclusion bodies) F 细胞质内形状较大的颗细胞质内形状较大的颗粒状构造称为内含物，包括各粒状构造称为内含物，包括各种贮藏物和羧酶体、气泡等，种贮藏物和羧酶体、气泡等，在光

23、学显微镜下可观察到：在光学显微镜下可观察到：F聚聚-羟基丁酸盐羟基丁酸盐(PHB)颗粒；颗粒；F多聚磷酸盐颗粒多聚磷酸盐颗粒(也称异染粒也称异染粒)；F某些细菌中也能看到脂肪滴；某些细菌中也能看到脂肪滴；气泡：在蓝细菌气泡：在蓝细菌(蓝绿藻蓝绿藻)和生活在水环境中和生活在水环境中的其它光合细菌内发现的一个有趣的内含的其它光合细菌内发现的一个有趣的内含体。在细胞内四周排列的由蛋白质构成的体。在细胞内四周排列的由蛋白质构成的气泡，可提供浮力，使得细菌漂浮靠近水气泡，可提供浮力，使得细菌漂浮靠近水的表面的表面羧酶体羧酶体carboxysome）：又称为多角体，）：又称为多角体，是自养细菌细胞内所特有

24、的多角形或六角是自养细菌细胞内所特有的多角形或六角形内含物，可能是固定形内含物，可能是固定CO2场所场所贮藏物：是一类由不同化学成分累积而成的贮藏物：是一类由不同化学成分累积而成的不溶性沉淀颗粒不溶性沉淀颗粒碳源及能源类碳源及能源类氮源类氮源类磷源：聚磷菌磷源：聚磷菌糖原糖原: :大肠杆菌、克雷伯氏菌、芽孢杆菌大肠杆菌、克雷伯氏菌、芽孢杆菌PHB：硫粒：紫硫细菌、丝硫细菌、贝氏硫细菌硫粒：紫硫细菌、丝硫细菌、贝氏硫细菌藻青素：蓝细菌藻青素：蓝细菌藻青蛋白：蓝细菌藻青蛋白：蓝细菌贮藏物贮藏物内含物内含物存在于存在于组成组成功能；功能；非单位膜被包裹的非单位膜被包裹的聚聚 -经基丁酸经基丁酸许多细

25、菌许多细菌主要是主要是PHB贮备碳和能源贮备碳和能源硫滴硫滴H2S氧化细菌和紫硫氧化细菌和紫硫光合细菌光合细菌液状硫液状硫能源能源气泡气泡许多水生细菌许多水生细菌罗纹蛋白膜罗纹蛋白膜浮力浮力羧基化体羧基化体自养细菌自养细菌CO2固定酶固定酶固定固定CO2的部位的部位绿色体绿色体绿色光合细菌绿色光合细菌类脂、蛋白、菌绿素类脂、蛋白、菌绿素捕光中心捕光中心碳氢内含物碳氢内含物许多利用碳氢化合物许多利用碳氢化合物的细菌的细菌包裹在蛋白质壳中内含包裹在蛋白质壳中内含物物能源能源磁小体磁小体许多水生细菌许多水生细菌磁铁颗粒磁铁颗粒趋磁性趋磁性无膜包裹的无膜包裹的多聚葡糖苷多聚葡糖苷许多细菌许多细菌高分子

26、葡萄糖聚合物高分子葡萄糖聚合物碳源和能源碳源和能源多聚磷酸盐多聚磷酸盐许多细菌许多细菌高分子磷酸盐聚合物高分子磷酸盐聚合物磷酸盐贮藏物磷酸盐贮藏物藻青素藻青素(cyanophycin)许多蓝细菌许多蓝细菌精氨酸和天冬氨酸的多精氨酸和天冬氨酸的多肽肽氮源氮源藻胆蛋白体藻胆蛋白体许多蓝细菌许多蓝细菌捕光色素和蛋白质捕光色素和蛋白质捕捉光能捕捉光能细菌菌细胞胞质中的内含物中的内含物 4 4 拟核拟核nucleoidnucleoid） 指原核生物所特有的无核膜结指原核生物所特有的无核膜结构、无固定形态的原始细胞核。构、无固定形态的原始细胞核。一般为一般为14个核区个核区 细菌的细菌的DNA在细胞质中为

27、单个环在细胞质中为单个环状染色体、双链结构，无核膜包状染色体、双链结构，无核膜包围，在电子显微镜中常可看到细围，在电子显微镜中常可看到细胞内分离的核区，称为拟核。胞内分离的核区，称为拟核。 细菌的细菌的DNA位于细胞质中，由位于细胞质中，由一个染色体构成，不同种的细菌之间一个染色体构成，不同种的细菌之间染色体大小不同。其染色体大小不同。其DNA是环状、是环状、致密超螺旋，与组蛋白相类似的蛋白致密超螺旋，与组蛋白相类似的蛋白质结合。质结合。 古细菌的染色体和细菌的染色体古细菌的染色体和细菌的染色体类似，是一个单个环状的类似，是一个单个环状的DNA分子，分子，大小通常小于大肠杆菌的大小通常小于大肠

28、杆菌的DNA。 function: The nucleoid is the g e n e t i c m a t e r i a l o f t h e bacterium. Genes located along the DNA are transcribed into RNA which, in the case of mRNA, is then translated into protein at the ribosomes. In other words, DNA determines what proteins and enzymes an organism can synthes

29、ize and, therefore, what chemical reactions it is able to carry out. . & 鞭毛鞭毛flagellum） &是从细胞质膜和细胞壁伸是从细胞质膜和细胞壁伸出细胞外面的蛋白质组成出细胞外面的蛋白质组成的丝状体结构，使细菌具的丝状体结构，使细菌具有运动性。有运动性。 &鞭毛纤细而具有刚韧性，鞭毛纤细而具有刚韧性，直径仅直径仅20nm，长度达，长度达15-20 m。 5、细细菌菌形形态态之之鞭鞭毛毛菌菌毛毛性性菌菌毛毛有鞭毛的细菌，鞭毛数目和在有鞭毛的细菌，鞭毛数目和在细胞表面分布因种不同而有差细胞表面分布因种不同而有差异，是细菌鉴

30、定的依据之一。异，是细菌鉴定的依据之一。鞭毛有三类：单生鞭毛、丛生鞭毛有三类：单生鞭毛、丛生鞭毛和周生鞭毛。鞭毛和周生鞭毛。鞭毛与细菌运动有关，如趋化鞭毛与细菌运动有关，如趋化性和趋渗性等。性和趋渗性等。 5、细细菌菌形形态态之之鞭鞭毛毛菌菌毛毛性性菌菌毛毛Bacterial Flagellar Arrangements单生鞭毛、丛生鞭毛、对生鞭毛、周生鞭毛单生鞭毛、丛生鞭毛、对生鞭毛、周生鞭毛& 菌毛pili） &细菌细胞表面发现的象头发样的特殊的蛋白质表膜附属物，有几微米长。 5、细细菌菌形形态态之之鞭鞭毛毛菌菌毛毛性性菌菌毛毛Bacterial Pili& 性菌毛性菌毛sex pili）

31、 &与遗传物质从一个细菌与遗传物质从一个细菌转移到另一个细菌有关，转移到另一个细菌有关，即在细菌接合交配时起即在细菌接合交配时起作用。性菌毛比菌毛稍作用。性菌毛比菌毛稍长，数量少，只有一根长，数量少，只有一根或几根。或几根。 5、细细菌菌形形态态之之鞭鞭毛毛菌菌毛毛性性菌菌毛毛6、细细菌菌形形态态之之芽芽孢孢&芽孢芽孢endospore） & 某些细菌在它生活史某些细菌在它生活史中的某个阶段或某些细中的某个阶段或某些细菌在它遇到外界不良环菌在它遇到外界不良环境时，在其细胞内形成境时，在其细胞内形成一个圆形或椭圆形的内一个圆形或椭圆形的内生孢子。是生物界中抗生孢子。是生物界中抗逆性最强的休眠体。

32、逆性最强的休眠体。 在一些属包括芽孢杆菌属在一些属包括芽孢杆菌属和梭菌属中产生细菌的芽孢。和梭菌属中产生细菌的芽孢。它们是由细菌的它们是由细菌的DNA和外部多和外部多层蛋白质及肽聚糖包围而构成，层蛋白质及肽聚糖包围而构成，芽孢对干燥和热具有高度抗性。芽孢对干燥和热具有高度抗性。6、细细菌菌形形态态之之芽芽孢孢F形态与结构形态与结构 F 芽孢结构相当芽孢结构相当复杂，最里面为核心，含核复杂，最里面为核心，含核质、核糖体和一些酶类，由质、核糖体和一些酶类，由核心壁所包围；核心外面为核心壁所包围；核心外面为皮层，由肽聚糖组成；皮层皮层，由肽聚糖组成；皮层外面是由蛋白质所组成的芽外面是由蛋白质所组成的

33、芽孢衣；最外面是芽孢外壁。孢衣；最外面是芽孢外壁。一般含内生芽孢的细菌总称一般含内生芽孢的细菌总称为孢子囊为孢子囊(sporangium)(sporangium)。 6、细细菌菌形形态态之之芽芽孢孢 孢外壁：主含脂蛋白，透性差孢外壁：主含脂蛋白，透性差芽孢衣：主含疏水性脂蛋白，抗酶解、抗药物，芽孢衣：主含疏水性脂蛋白，抗酶解、抗药物， 多价阳离子难通过多价阳离子难通过皮皮 层：主含芽孢肽聚糖及层：主含芽孢肽聚糖及DPA-CaDPA-Ca， 体积大，渗透压高体积大，渗透压高核核 心：芽孢壁、芽孢质膜、芽孢质和核区心：芽孢壁、芽孢质膜、芽孢质和核区芽芽孢孢F生理特性生理特性 F芽孢杆菌属和梭菌属产

34、生的一芽孢杆菌属和梭菌属产生的一种特化的繁殖结构，它无繁殖种特化的繁殖结构，它无繁殖功能。功能。F在光学显微镜下用特殊的芽孢在光学显微镜下用特殊的芽孢染色染色( (如孔雀绿染色如孔雀绿染色) )或通过相或通过相差显微镜能够观察到芽孢。差显微镜能够观察到芽孢。F由于芽孢有许多层包围细菌遗由于芽孢有许多层包围细菌遗传物质的结构，使其具有惊人传物质的结构，使其具有惊人的、对所有类型环境应力的抗的、对所有类型环境应力的抗性，为抗逆性休眠体。如热、性，为抗逆性休眠体。如热、紫外线辐射、化学消毒剂和干紫外线辐射、化学消毒剂和干燥。燥。6、细细菌菌形形态态之之芽芽孢孢芽孢的特点(1)(1)含水量下降，蛋白质

35、凝固点提高，含水量下降，蛋白质凝固点提高，受热不易变性受热不易变性(2)(2)形成了厚而致密的芽孢壁，渗透形成了厚而致密的芽孢壁，渗透性降低，代谢活力随之降低，使其性降低，代谢活力随之降低，使其处于休眠状态处于休眠状态(3)(3)合成了一些耐热性较强的酶合成了一些耐热性较强的酶(4)(4)合成了特有的耐热芽孢成分合成了特有的耐热芽孢成分(2,6-(2,6-吡啶二羧酸钙盐吡啶二羧酸钙盐) )6、细细菌菌形形态态之之芽芽孢孢研究芽孢的意义(1)(1)芽孢的有无在细菌鉴定中芽孢的有无在细菌鉴定中 是一项重要的形态学指标是一项重要的形态学指标(2)(2)芽孢的存在有利于芽孢的存在有利于 菌种的筛选和保

36、藏菌种的筛选和保藏(3)(3)是否能杀灭一些代表菌的芽孢就是否能杀灭一些代表菌的芽孢就 成了衡量各种消毒灭菌措施成了衡量各种消毒灭菌措施 的主要指标的主要指标6、细细菌菌形形态态之之芽芽孢孢7、细细菌菌形形态态之之细细胞胞外外层：层：糖糖被被F特性：特性：F包被于某些细菌细胞壁外包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的胶状物质的一层厚度不定的胶状物质F为细胞的外层结构，起保为细胞的外层结构，起保护细胞免受干燥和有毒化合护细胞免受干燥和有毒化合物的损害，也使细菌附着于物的损害，也使细菌附着于物体表面。物体表面。F糖被按其有无固定层次、糖被按其有无固定层次、层次厚薄又可细分为荚膜、层次厚薄又可细分为

37、荚膜、微荚膜、粘液层和菌胶团。微荚膜、粘液层和菌胶团。 糖糖被被包裹在单包裹在单个细胞上个细胞上包裹在细胞群上：菌胶团形成的公共荚膜）包裹在细胞群上：菌胶团形成的公共荚膜）在壁上有在壁上有固固 定定 层层松散，未固定在壁上：粘液层松散，未固定在壁上：粘液层层层 次次 厚：厚：（大荚膜（大荚膜层次薄：微荚膜层次薄：微荚膜F功能：功能：F对细菌表面起渗透屏障作对细菌表面起渗透屏障作用用F保护细胞免受吞噬保护细胞免受吞噬F保护细胞免受干燥损伤保护细胞免受干燥损伤F帮助细菌附着到物体表面帮助细菌附着到物体表面F表面吸附作用表面吸附作用7、细细菌菌形形态态之之细细胞胞外外层：层：糖糖被被三、细菌的培养特

38、征三、细菌的培养特征1、有关的基本概念、有关的基本概念 菌落菌落colony）：单个微生物在适宜的）：单个微生物在适宜的固体培养基表面或内部生长、繁殖到固体培养基表面或内部生长、繁殖到一定程度可以形成肉眼可见的、有一一定程度可以形成肉眼可见的、有一定形态结构的子细胞生长群体，称为定形态结构的子细胞生长群体，称为菌落。菌落。菌苔菌苔(lawn)：当固体培养基表面众多菌：当固体培养基表面众多菌落连成一片时，便成为菌苔。落连成一片时，便成为菌苔。三、细菌的培养特征三、细菌的培养特征培养物：在人为条件下，培养繁殖培养物：在人为条件下，培养繁殖得到的得到的 微生物群体。微生物群体。纯培养物纯培养物(pu

39、re culture)：只有一种：只有一种 微生物的培养物微生物的培养物培养基培养基(culture medium)：培养微：培养微生物的生物的 营养物质营养物质无菌技术无菌技术(aseptic technique)：防：防止微生物进入机体或物体的技术。止微生物进入机体或物体的技术。常用的是高压蒸气灭菌法常用的是高压蒸气灭菌法三、细菌的培养特征三、细菌的培养特征F 菌落特征的概念菌落特征的概念F 各种细菌在一定条件下形成的菌落各种细菌在一定条件下形成的菌落具有一定的稳定性和专一性特征，称具有一定的稳定性和专一性特征，称为菌落特征。它是衡量菌种纯度、辨为菌落特征。它是衡量菌种纯度、辨认和鉴定菌种

40、的重要依据。认和鉴定菌种的重要依据。F菌落特征描述菌落特征描述F 菌落特征包括大小，外形，隆起形菌落特征包括大小，外形，隆起形状，边缘情况，表面状态，表面光泽，状，边缘情况，表面状态，表面光泽，质地，颜色，透明度等。质地，颜色，透明度等。 F影响菌落特征的因素影响菌落特征的因素 F细胞结构和生长行为；细胞结构和生长行为；F邻近菌落影响菌落的大小；邻近菌落影响菌落的大小；F培养条件，尤其是培养基成分。培养条件，尤其是培养基成分。 2 2、培、培 养养 特特 征征（1 1在固体培养基上的培养特征在固体培养基上的培养特征（2 2在半固体培养基上的培养特征在半固体培养基上的培养特征（3 3在液体培养基

41、中的培养特征在液体培养基中的培养特征2 2 细菌悬液的稳定性细菌悬液的稳定性 水处理中的重要意义四、细菌的物理化学性质四、细菌的物理化学性质1 1 细菌表面电荷细菌表面电荷 氨基酸的等电点氨基酸的等电点 细菌表面含表面蛋白：有等电点，一般为细菌表面含表面蛋白：有等电点，一般为pH2pH25 5 细菌培养液的细菌培养液的pHpH比等电点高，细菌带负电比等电点高，细菌带负电荷。荷。3 3 细菌细胞的革兰氏染色细菌细胞的革兰氏染色F细菌细胞革兰氏染色细菌细胞革兰氏染色F1884年革兰姆年革兰姆克里斯琴克里斯琴(Christian Gram)发明；发明；F细菌常被分成两类：细菌常被分成两类：G+和和G

42、-F染色反应的差别是由于两类细菌染色反应的差别是由于两类细菌的细胞壁结构的差异引起。的细胞壁结构的差异引起。革兰氏染色程序革兰氏染色程序 步步 骤骤方方 法法结果结果阳性阳性(G(G+ +) )阴性阴性(G(G- -) )初初 染染结晶紫结晶紫30s30s紫紫 色色紫紫 色色媒染剂媒染剂碘液碘液30s30s仍为紫色仍为紫色仍为紫色仍为紫色脱脱 色色95%95%乙醇乙醇10-10-20s20s保持紫色保持紫色脱去紫色脱去紫色复复 染染蕃红蕃红( (或复红或复红)30-60s)30-60s仍显紫色仍显紫色红红 色色五、环境工程中重要的细菌五、环境工程中重要的细菌1 1 球菌球菌 广泛分布于自然界，

43、多数为广泛分布于自然界，多数为G+G+，不能运动，不能运动，少数厌氧，微球菌科为代表少数厌氧，微球菌科为代表2 2 杆菌杆菌（1 1芽孢杆菌：产芽孢，多数为芽孢杆菌：产芽孢，多数为G+ G+ ，周身鞭，周身鞭毛常见的有枯草芽孢杆菌、腊样芽孢杆菌、毛常见的有枯草芽孢杆菌、腊样芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、丙酮丁醇巨大芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、丙酮丁醇羧菌、溶纤维素芽孢杆菌等。羧菌、溶纤维素芽孢杆菌等。 （2 2无芽孢杆菌：主要有假单胞菌科、硝化杆菌科、硫杆菌无芽孢杆菌：主要有假单胞菌科、硝化杆菌科、硫杆菌科、肠杆菌科、固氮菌科等。科、肠杆菌科、固氮菌科等。假单胞菌科：多需氧异养型，其假

44、单胞菌属科可降解糖类和蛋假单胞菌科：多需氧异养型，其假单胞菌属科可降解糖类和蛋白质，动胶菌属化能异养，对糖类物质有很强的氧化能力。白质，动胶菌属化能异养，对糖类物质有很强的氧化能力。硫杆菌科：多数自养，能将硫和硫化氢氧化为硫酸，在自然界硫杆菌科：多数自养，能将硫和硫化氢氧化为硫酸，在自然界硫转化中有重要作用。硫转化中有重要作用。硝化杆菌科：严格化能自养，有机环境中不生长，有的氧化氨硝化杆菌科：严格化能自养，有机环境中不生长，有的氧化氨为亚硝酸盐，而有的氧化亚硝酸盐为硝酸盐，在氮素转化为亚硝酸盐，而有的氧化亚硝酸盐为硝酸盐，在氮素转化中其重要作用。中其重要作用。固氮菌科：固定大气中的氮固氮菌科：

45、固定大气中的氮大肠杆菌科：作为水体污染的大肠杆菌科：作为水体污染的 指示生物指示生物3 3 螺旋菌螺旋菌 菌体为弯曲的杆状或螺旋状，多为菌体为弯曲的杆状或螺旋状，多为G- G- ，好养或厌氧。比较重要的有螺菌属，厌氧好养或厌氧。比较重要的有螺菌属，厌氧或微好养，主要存在于污水中。或微好养，主要存在于污水中。 1.2 古古 菌菌Archaea）2 2 初步掌握古菌的特点，了解研究古菌的初步掌握古菌的特点，了解研究古菌的意义和价值意义和价值1 1 了解古菌在微生物中的类别了解古菌在微生物中的类别 1.3 放放 线线 菌菌Actinomycetes）分布：土壤是其主要场所，特别是中性或偏碱性分布：土

46、壤是其主要场所，特别是中性或偏碱性土壤和有机质丰富的土壤中较多，陆生性强土壤和有机质丰富的土壤中较多，陆生性强概述：因菌落在固体培养基上呈放射状生长概述：因菌落在固体培养基上呈放射状生长而得名。菌体为单细胞，介于细菌和丝状真而得名。菌体为单细胞，介于细菌和丝状真菌之间而又接近于细菌的一类原核生物。放菌之间而又接近于细菌的一类原核生物。放线菌是一个大类群，多数为革兰氏阳性。线菌是一个大类群，多数为革兰氏阳性。F 放线菌与人类生活及生产的关放线菌与人类生活及生产的关系系 F 多为腐生，少数为寄生。腐生多为腐生，少数为寄生。腐生菌在自然界物质循环中起积极作菌在自然界物质循环中起积极作用。寄生型放线菌

47、会引起放线菌用。寄生型放线菌会引起放线菌病和诺卡氏病。病和诺卡氏病。F 主要能产生大量的、种类繁多主要能产生大量的、种类繁多的抗生素。世界上绝大多数的抗的抗生素。世界上绝大多数的抗生素由放线菌产生。生素由放线菌产生。 F 其他作用：酶制剂的生产、甾其他作用：酶制剂的生产、甾体转化、石油脱蜡、烃类发酵、体转化、石油脱蜡、烃类发酵、污水处理等污水处理等F 形态结构形态结构F放线菌菌体为单细胞，大多放线菌菌体为单细胞，大多数由分枝发达的菌丝组成。数由分枝发达的菌丝组成。根据放线菌菌丝的形态和功根据放线菌菌丝的形态和功能能,其菌丝可分为营养菌丝、其菌丝可分为营养菌丝、气生菌丝和孢子丝三种气生菌丝和孢子

48、丝三种(见图见图)。 营养菌丝营养菌丝 又称为初级菌丝体、一级菌丝体或基内菌丝，又称为初级菌丝体、一级菌丝体或基内菌丝，匍匐生长于培养基内，主要生理功能是吸匍匐生长于培养基内，主要生理功能是吸收营养物。收营养物。 营养菌丝一般无隔膜；直径营养菌丝一般无隔膜；直径0.2-0.8m；长；长度差别很大；短的小于度差别很大；短的小于100 m，长的可达，长的可达600 m； 有的产生色素：黄、橙、红、紫、蓝、绿、有的产生色素：黄、橙、红、紫、蓝、绿、灰、褐、黑等，有脂溶性和水溶性，脂溶灰、褐、黑等，有脂溶性和水溶性，脂溶性局限于菌丝，水溶性可在培养基中扩散性局限于菌丝，水溶性可在培养基中扩散气生菌丝气

49、生菌丝 又称为二级菌丝体。营养菌丝体发又称为二级菌丝体。营养菌丝体发育到一定时期，长出培养基外并伸育到一定时期，长出培养基外并伸向空间的菌丝为气生菌丝。向空间的菌丝为气生菌丝。孢孢 子子 丝丝 当气生菌丝发育到一定程度，其上当气生菌丝发育到一定程度，其上部分化出可形成孢子的菌丝即为孢部分化出可形成孢子的菌丝即为孢子丝，又名产孢丝或繁殖菌丝。子丝，又名产孢丝或繁殖菌丝。气生菌丝和孢子丝伸展在空气中，菌气生菌丝和孢子丝伸展在空气中，菌丝间不存在，毛细管水丝间不存在，毛细管水 F 菌落特征菌落特征 F 放线菌的菌落由菌丝体放线菌的菌落由菌丝体组成，一般圆形、初期光平，组成，一般圆形、初期光平，后期产

50、生皱褶。在光学显微镜后期产生皱褶。在光学显微镜下观察，菌落周围具有辐射状下观察，菌落周围具有辐射状菌丝。菌丝。F 据种的不同分为两类。据种的不同分为两类。 由大量产生分枝的和气生菌丝的由大量产生分枝的和气生菌丝的菌种所形成的菌落，如链霉菌菌种所形成的菌落，如链霉菌特点：菌落小而不蔓延，质地致密，特点：菌落小而不蔓延，质地致密，表面呈紧密的绒状，坚实，枯燥，表面呈紧密的绒状，坚实，枯燥，多皱，与培养基结合紧密，不易挑多皱，与培养基结合紧密，不易挑取，或挑起后不易破碎。有时气生取，或挑起后不易破碎。有时气生菌丝体呈同心圆环状，大量孢子布菌丝体呈同心圆环状，大量孢子布满整个菌落表面后，形成絮状，粉满

51、整个菌落表面后，形成絮状，粉状或颗粒状的典型放线菌菌落。有状或颗粒状的典型放线菌菌落。有的产生色素。的产生色素。 由不产生大量菌丝的种类形由不产生大量菌丝的种类形成，如诺卡氏菌。成，如诺卡氏菌。特点：菌落粘着力差，结构呈粉特点：菌落粘着力差，结构呈粉质状，用针挑取则粉碎。质状，用针挑取则粉碎。 F繁殖方式繁殖方式 F 放线菌主要通过形成无性孢子放线菌主要通过形成无性孢子的方式进行繁殖，也可利用菌丝的方式进行繁殖，也可利用菌丝片断进行繁殖。片断进行繁殖。F 放线菌生长到一定阶段，一部放线菌生长到一定阶段，一部分菌丝形成孢子丝，孢子丝成熟分菌丝形成孢子丝，孢子丝成熟便分化形成许多孢子，称为分生便分

52、化形成许多孢子，称为分生孢子。孢子。F 孢子呈白、黄、绿、淡紫、粉孢子呈白、黄、绿、淡紫、粉红、蓝、褐、灰等颜色。红、蓝、褐、灰等颜色。1 1 放线菌属放线菌属 多为致病菌。该属只有营养菌丝，有横隔，不多为致病菌。该属只有营养菌丝，有横隔，不形成孢子，一般为厌氧或兼型厌氧菌。形成孢子，一般为厌氧或兼型厌氧菌。2 2 链霉菌属链霉菌属 菌丝无横隔，有营养菌丝、气生菌丝和孢子菌丝无横隔，有营养菌丝、气生菌丝和孢子丝。是许多重要抗生素的生产者。丝。是许多重要抗生素的生产者。3 3 原放线菌属原放线菌属 即诺卡氏菌属，有典型的菌丝体，有气生菌丝和无即诺卡氏菌属，有典型的菌丝体，有气生菌丝和无气生菌丝两

53、类，通常不抗酸。这属菌呈现各种颜色，气生菌丝两类，通常不抗酸。这属菌呈现各种颜色，多数好氧型腐生菌，很多种能分解不含氮的有机物，多数好氧型腐生菌，很多种能分解不含氮的有机物，可用于烃类发酵、石油脱蜡、污水处理中晴类化合可用于烃类发酵、石油脱蜡、污水处理中晴类化合物的降解等。物的降解等。F几种常见的放线菌几种常见的放线菌 1.4 蓝蓝 细细 菌菌 (Crynobacteria)概述：概述：（1 1在植物学和藻类学中被分类为蓝藻门在植物学和藻类学中被分类为蓝藻门（2 2细胞结构简单，只具原始核，无核膜和核仁，细胞结构简单，只具原始核，无核膜和核仁，只有染色质，只具叶绿素，无叶绿体，故隶属于只有染色

54、质，只具叶绿素，无叶绿体，故隶属于原核生物界的蓝色光合藻门原核生物界的蓝色光合藻门（3 3电镜研究表明，其细胞结构近似于细菌，如电镜研究表明，其细胞结构近似于细菌，如无核膜，细胞壁由肽聚糖组成，无核膜，细胞壁由肽聚糖组成， G- G- ，裂殖，不，裂殖，不进行有性繁殖。进行有性繁殖。（4 4蓝细菌在自然界分布很广蓝细菌在自然界分布很广F 蓝细菌形态蓝细菌形态 F 蓝细菌形态差异极蓝细菌形态差异极大，有单细胞和丝状体两类形态。大，有单细胞和丝状体两类形态。细胞的直径从细胞的直径从0.5-10.5-1m m到到6060m m，丝状体的长度差异很大。多个，丝状体的长度差异很大。多个个体聚集在一起，可

55、形成肉眼可个体聚集在一起，可形成肉眼可见的很大的群体。见的很大的群体。多聚磷酸盐颗粒多聚磷酸盐颗粒蓝藻颗粒体蓝藻颗粒体羧酶体羧酶体糖原颗粒糖原颗粒细胞壁细胞壁细胞膜细胞膜核区核区汽泡汽泡F蓝细菌细胞生理特性蓝细菌细胞生理特性 F为原核，为原核，G-G-，细胞壁与，细胞壁与G-G-细菌相似，由肽细菌相似，由肽聚糖等多粘复合物组成，并含有二氨基庚聚糖等多粘复合物组成，并含有二氨基庚二酸，细胞壁可以分泌许多胶粘物质使一二酸，细胞壁可以分泌许多胶粘物质使一群群的细胞或丝状结合在一起形成胶团或群群的细胞或丝状结合在一起形成胶团或胶鞘；细胞核无核膜；细胞质中有汽泡，胶鞘；细胞核无核膜；细胞质中有汽泡，可使

56、细胞漂浮可使细胞漂浮F蓝细菌具有特殊结构蓝细菌具有特殊结构光合器，光合器中光合器，光合器中含有光合作用色素，有叶绿素含有光合作用色素，有叶绿素a a、藻胆素、藻胆素和类胡萝卜素。蓝细菌可进行光合作用。和类胡萝卜素。蓝细菌可进行光合作用。F有的蓝细菌有异形胞，是进行固氮作用的有的蓝细菌有异形胞，是进行固氮作用的场所场所F 蓝细菌的繁殖蓝细菌的繁殖F 蓝细菌无有性繁殖，以分裂繁殖蓝细菌无有性繁殖，以分裂繁殖为主，极少种类有孢子。有的利用为主，极少种类有孢子。有的利用藻殖段繁殖。藻殖段繁殖。F 蓝细菌的一些重要属蓝细菌的一些重要属F 蓝细菌中的微囊藻属、腔球藻属蓝细菌中的微囊藻属、腔球藻属可引起水体富营养化可引起水体富营养化