环境中微生物的主要类群医学

环境中微生物的 主要类群 本章主要内容 q概述 q第一节 原核细胞型微生物 q第二节 真核细胞型微生物 q第三节 非细胞型微生物 2 环境微生物分为： 真核细胞型微生物 细胞核的分化程度较高，有核 膜、核仁和染色体；胞质内有完整的细胞器（如 内质网、核糖体及线粒体等）。真菌 原核细胞型微生物 细胞核分化程度低，仅有原始 核质，没有核膜与核仁；细胞器不很完善。细菌 、螺旋体、支原体、立克次体、衣原体、放线菌 非细胞型微生物 没有典型的细胞结构，亦无产生 能量的酶系统，只能在活细胞内生长繁殖。病毒 3 第一节、原核细胞型微生物 一、 细菌 二、 放线菌 三、 鞘细菌 四、 滑动细菌 五、 蓝细菌 4 在原核型微生物中占主要地位 居位显赫。 基本结构有细胞壁、细胞膜、细胞质、核质、 质粒 等； 质粒是细菌染色体以外的遗传物质，为闭合环状双股 DNA，带有遗传信息，控制细菌的某些遗传性状（有 性生殖、细菌毒力、耐药性、代谢酶等）。 分为球菌、杆菌和螺形菌三类； 可能具有特殊结构，如鞭毛、荚膜、芽孢和菌毛等； 以简单二分裂法无性繁殖，仅需 2030分钟。 一、细菌 （ Bacteria） 5 （ 1）环 境中常 见致病 菌与条 件致病 菌 6 （ 2）环境中其他常见细菌 假单胞菌属 黄杆菌属 产碱杆菌属 无色杆菌属 微球菌属 乳杆菌属 其它细菌 7 假单胞菌属（ Pseudomonas ） 革兰阴性杆菌，有鞭毛能运动 . 在自然界分布广泛，因本菌属在低温条件下能 很好生长，可引起 冷藏食品的腐败变质 。 能利用多种有机物（是迄今为止发现的自然界 杂食性最强的微生物，能以 80多种有毒有机物 为碳源），故在自然界物质转化中起重要作用 ，常被作为污染物生物降解的筛选菌种 。 8 1 一般特征 q原核 q革兰阳性菌 q显微镜下，呈丝状分枝，菌丝 直径与细菌相似。菌丝细胞的 结构与细菌基本相同。 q多核、单细胞（细胞核之间没 有分隔） 多细 胞核 枝 种 籽 花 根 二、放线菌（ Actinomycetes） 9 2 形态 （以链霉菌属 Streptomyces为 例 ） 根据形态功能分： q营养菌丝 q气生菌丝 q孢子丝 q分生孢子 多细 胞核 枝 种 籽 花 根 10 （ 1）营养菌丝 长在培养基内，又称基内菌丝 作用 q 吸收水分、养料 q排泄代谢产物 产水溶性或脂溶性 色素。 q水溶性色素使培养基呈现颜色。 营养菌丝 11 （ 2）气生菌丝 q在培养基外，向空中生长 q弯曲、直形等 q繁殖功能 气生菌丝 12 （ 3）孢子丝 q当气生菌丝发育到一定程度，其上分化出 的可形成孢子的菌丝。 q直形、波浪状、螺旋状、轮生等。 是放线 菌定种的重要标志之一。 孢子丝 13 （ 4）分生孢子 q孢子丝发育到一定阶段 便分化为分生孢子。 q生长在孢子丝上。球形 、椭圆形、杆形 q呈白、黄、绿、淡紫、 蓝、褐、灰等色。 分 生 孢 子 14 3 繁殖 无性繁殖。分两类 分生孢子生殖 菌丝断裂成短杆状细胞 较细菌复杂， 所以放线菌 是比细菌更高一级的进化 类群。 15 4 菌落 特征 (1)致密、坚硬、 多皱、不易用针挑 起，不透明。 (2)孢子成熟后，表 面粉末状，干燥。 (3)正反面呈现不同 颜色。 菌落 16 5 分布和作用 在自然界分布广泛，尤其在土壤中。 产生抗生素。 少数菌种对人类有致病作用，如星形偌卡 菌引起肺部化脓性感染。 可分解多种有机物质（烃类、氰类、吡啶 、纤维素等），如诺卡菌属处理含烃类、 无机氰化物的废水。在环境治理中具有潜 在应用价值。 17 6 放线菌的代表属 链霉菌属： 是最高等的放线菌， 放线菌中种类最 多、分布最广、形态特征最典型的类群。 多生活 在土壤中。 是产生抗生素菌株的主要来源。 链霉素 -灰色链霉菌 土霉素 -龟裂链霉菌 偌卡菌属： 部分可 对人致病。星形偌卡菌引起肺 化脓性感染。巴西偌卡菌主要在皮肤创伤后引起 感染，感染以化脓和坏死为特征，称为分枝菌病 。 小单胞菌属： 棘孢小单胞菌可产生庆大霉素。 18 19 三、鞘细菌 (Sheathed bacteria) 单细胞连成的丝状体细菌。 细胞呈丝状排列，包在一层由有机物或无机物组 成的鞘膜内，鞘上有固着器。 革兰阳性，偏端丛生鞭毛，能活跃运动，又称游 动细胞。 代表菌有球衣菌属、铁细菌属。 20 1 球衣菌 (Sphaerotilus) 特性： 由许多的 球 杆状细菌 通过 衣 鞘 彼此紧靠的 丝状细 菌 q在溶解氧小于 0.1mg/L的微氧环 境可生长。 q分解有机物能力强 。 q具假分枝 。 作用 q构成活性污泥的重要菌种 q利于有机物的去除 q容易引起 污泥膨胀 污泥膨胀： 丝状细菌在活性 污泥中大量繁殖，使污泥结 构 极度松散 ，絮块 漂浮水面 ，比重减轻，随水流 流出 。 21 2 铁细菌 (Crenothrix) 特性 q丝状体不分枝。 q生活在氧气少、有较多铁质和二氧化碳的 水中。把亚铁氧化为高铁。 作用 q造成铁质水管的腐蚀、堵塞。 q使水呈现颜色，影响水质。 22 四、滑动细菌 q不借助鞭毛而靠菌体的蠕动进行 滑动的细菌。 q丝状，无鞭毛，不固着 。 q常见菌属 贝氏硫菌属： 丝状的原核生物 ， 但不固着，无鞭毛 。 23 （一） 特性 五、蓝细菌 (Blue bacteria,Cyanobacteria) 24 1.形态 q单细胞类群呈球状、椭圆和 杆状，常聚集成团并有共同 的胶质层包裹。 q丝状体蓝细菌不分枝或有假 分枝，通常也具有鞘的胶质 外套。 q个体细胞比细菌大，一般直 径为 310 m ，最小的为 0.51 m ，最大 60m 。 25 2.细胞结构 与 G-菌相似，无鞭毛，能分泌粘胶物质，作滑行运动。 许多蓝细菌的细胞质中有气泡存在。 光合型微生物， 光合作用部分称类囊体，类囊体膜上含 有叶绿素 a、 -胡萝卜素等，辅助色素 -藻胆素。 26 （ 1）营养细胞： 光合作用 （ 2）异形孢： 有些可发育成特殊代谢的功能细胞， 稍大，比较透亮，壁厚，细胞质中的颗粒物质溶解 ，呈均匀状态。 固氮 。 （ 3）静息孢子： 一些有异型孢的丝状蓝细菌形成静 息孢子， 壁厚。抗不良环境。 27 3.繁殖方式 q主要行分裂 繁殖。 q断裂形成藻 殖段、形成 孢子进行无 性生殖。 28 29 4.生境和分布 在自然界分布广泛。生活在淡水中的蓝 细菌，是水生态系统食物链中的重要一 环。 可与其他生物共生。如与真菌共生形成 地衣，有的与蕨类植物满江红共生或与 苏铁共生。 （二）常见种属 蓝细菌的常见属：微囊藻属、鱼腥藻属、颤藻属 其他蓝细菌 念珠藻属、螺旋藻属 可作为食品开发对象 是水体富营养化的引起种类。 30 （三）危害 “赤潮 ” （ Red tide） “水华 ”（ Water bloom） 31 第二节 真核细胞型微生物 v具有分化程度较高的真正 的核，有核膜、核仁和染 色体，胞浆内有完整的细 胞器。 v真菌 v藻类（低等植物） v原生动物 （低等动物） 32 一 、真菌（ Fungus） 真菌与原生生物的主要区别：较硬的细胞壁（胞壁不含 肽聚糖，多含几丁质） 真菌按形态分为 单细胞 和 多细胞 两类。 单细胞真菌为 酵母菌 和 类酵母菌 （ yeast） . 多细胞真菌又称 霉菌 （ mold）。 分布广泛，存在于各种环境和生物体内。 卫生学效应： 引起物质变质腐烂的主要原因 发酵、制药、食品工业等中具有重要作用 少数致病 33 （一）环境中常见酵母菌 （ Yeast）1 个体形态 q单细胞 q比细菌大，宽 1 5m,长 5 30m。 q球形、卵圆形、香肠形、 柠檬形 等。 q易形成假菌丝 呈藕节形。 34 2 酵母菌的繁殖 q无性繁殖（常见） 主要芽殖 q有性繁殖（少见） 两性结合形成子囊孢子 一个母 细胞形 成多个 芽体。 一端、 两端、 多端 35 3 菌落形态 与细菌相似 比细菌大而厚，不透明，表面光滑、湿润 、粘稠，易用针挑起。多呈乳白色。 羊血 培养基BTB培养基 36 4 常见代表属 酵母菌属 (Saccharomyces) ： 重要的菌种如 啤酒酵母用于酿酒和面包发酵 ；鲁氏酵母及蜂 蜜酵母可使果酱等糖制品和蜂蜜变质。 假丝酵母属 (Candina) ： 有发酵酒精能力。代 表菌种为 产朊假丝酵母 ，由于细胞内富含蛋白 质及维生素 B，成为食用酵母和饲料酵母的重要 菌种。 37 红酵母属 (Rhodotorula Harrison) 菌苔颜色呈现珊瑚红到橙红色或微带桔红色。 空气、水、花、土壤、鳟鱼肠道等处均可分离 到。 均无酒精发酵能力，但产脂能力较强，可 从菌体提取大量脂肪。 能合成 -胡萝卜素 。 毕赤氏酵母属 (Pichia Hansenula) 有的种能产生麦角固醇、苹果酸及磷酸甘露聚 糖。 也是饮料、酒类的污染菌，常在酒、酱油 表面生成白色干燥的菌醭。 38 球拟酵母属 (Torulopsis) 细胞多为球形至卵形，大小一般由 2.5-43- 5m至 4-75-8.5m ，可形成薄膜。在固体培 养基上菌落灰白色到奶油色。 球形球拟酵母，常可生长在浓糖基质上，如炼 乳、蜜饯、果脯等处， 为一种耐高渗压的菌种 。 39 （二）环境中常见霉菌 (mold) 形态与结构：由菌丝和孢子组成 。 40 霉菌常见代表属 曲霉属： 广泛分布于谷物、土壤等上，分解有机 质能力极强，可造成霉变。为酿造、食品、制药行 业的重要菌属。 41 曲霉的菌落颜色多样且比较稳定，是分类的主 要特征之一。 其他分类依据：分生孢子头和顶囊的形状、大 小；分生孢子梗的长度和表面特征；小梗的构 成；分生孢子的形态和颜色。 42 青霉属： 典型结构为帚状枝，产生单轮或多轮对称 或不对称的扫帚状小梗，多呈蓝绿色。 43 青霉和曲霉的主要区别 青霉和曲霉的模式图 44 青霉、曲霉与人类的关系 （ 1）青霉除了用于提取青霉素外，还用于制 造有机酸如柠檬酸、葡萄糖氧化酶和淀粉酶等 。 （ 2）曲霉是发酵工业及食品加工方面的重要 菌种。 如黑曲霉是化工生产中应用最广的菌种之一，用于柠檬 酸、葡萄糖酸、淀粉酶和酒类的生产。米曲霉具有较强的淀粉酶 和蛋白酶活力，是酱油、面酱发酵的主要发酵菌。 45 镰刀菌属： 环境中常见，为植物激素产生菌 和工农业生产有用菌。 根霉属： 分布广泛，分解有机质能力极强。 为我国 酿造业常见菌种，能产生大量的淀粉 酶，故作酿酒、制醋业的糖化菌。有些种根 霉还用于甾体激素、延胡索素和酶制剂生产 。 生物制品领域应用多。 毛霉属： 较根霉小。其分解淀粉、蛋白质能 力极强，常与根霉一样常用于发酵工业，同 时也是环境物质循环中的常见菌。 46 木霉属： 常寄生于某些真菌子实体上，是栽培 蘑菇的劲敌。木霉可以生产纤维素霉、合成核 黄素、产生抗生素等。 交链孢霉属： 交链孢霉广泛分布于土壤和空气 中，有些是植物病原菌，可引起果蔬的腐败变 质，产生毒素。 芽枝霉属 47 二、藻类 （ algae） v藻类是一大群低等植物，细胞分化比较低级 (无根茎叶 花等 )。广泛浮游于淡水及海水的上层，也称浮游生物 或浮游植物 （ phytoplankton）。 是水生生态系统的初 级生产者，是水生食物链的关键环节。 形态与结构 ： 形态：多种多样，单细胞或多细胞。含叶绿体，同 时呈现不同的颜色。 生理特征：行植物光合作用。利用二氧化碳，对 N、 P需求多。 48 常见藻类 ： 绿藻： 因藻体中含叶绿素及少量叶黄素，细胞呈草绿色 。小球藻（富含蛋白质和脂肪，可大量培养作为饲料和 食品）、栅藻 、衣藻等 。 硅藻： 单细胞存在或群体存在，细胞壁为两个藻瓣相扣 。藻瓣中含有大量硅质和果胶质，硅藻死亡后，形成硅 藻土，可作为过滤剂、绝缘剂等。 甲藻： 海洋 “赤潮 ”也常由甲藻大量增殖引起；甲藻产毒 可积于贝体而使人体中毒。 49 三、原生动物 v形态与构造 ： v单细胞低等动物，但结构较为复杂，是一个独立而 完整的机体。 用一个细胞进行运动、营养、排泄、 感觉等。 v营养与繁殖： v大部分为异养生活，少数能自养生活。 v有无性繁殖和有性繁殖。 v卫生学意义： v水中重要浮游生物。可吞食细菌，在污水处理中起 一定作用。 v某些种类是病原体。 50 环境中常见原生动物目前已知有 15000种： 鞭毛纲： 运动细胞器是 鞭毛 ，具有一至多根鞭 毛。如绿眼虫、波豆虫、滴虫等。多生活在污 水中。 肉足纲： 运动器官是 伪足 ，也是摄食器官。多 无固定的形态，细胞质可伸缩变动而形成伪足 。最常见的代表有变形虫。 纤毛纲： 运动细胞器是 纤毛 。 孢子虫纲： 运动细胞器缺如，有复杂的生活史 。为 寄生 ，如间日疟原虫等。 51 废水生物处理中常见的两类 1 游泳型纤毛虫 没有柄，不能固着生活。 如：草履虫、肾形虫、豆形 虫、漫游虫等。 草履虫 漫游虫 52 2 固着型纤毛虫 主要是钟虫类。形状像钟， 后端有尾柄，作为附着器。 累枝虫 小口钟虫 沟钟虫 53 纤毛虫类与水处理的关系 非常密切！ 在活性污泥污水处理池中，常以原生动物的类群与比例作 为污水净化的指标。一般情况下，普通单体钟虫与群体钟 虫较多时，说明污泥曝气池运转正常。 54 第三节 非细胞型微生物 v特征： v不具有细胞结构，具有体积极小、结构简单、专性