第2章原核微生物-2013-3-4,6(2)

1、第二章第二章 原核微生物原核微生物 第二章第二章 原核微生物原核微生物 n重点掌握：细菌（细胞结构、表面电荷重点掌握：细菌（细胞结构、表面电荷和等电点、染色原理及方法），放线菌和等电点、染色原理及方法），放线菌 n理解：细菌的形态与大小、培养特征；理解：细菌的形态与大小、培养特征；细菌其它物理化学性质细菌其它物理化学性质 n一般了解：古菌；蓝细菌；螺旋体、立一般了解：古菌；蓝细菌；螺旋体、立克次氏体和支原体。克次氏体和支原体。 第二章第二章 原核微生物原核微生物（prokaryotes ） n细菌门细菌门：细菌、放线菌、：细菌、放线菌、古菌、古菌、衣原体、立克次氏体、支原体、螺旋衣原体、立克次

2、氏体、支原体、螺旋体、粘细菌体、粘细菌n蓝细菌门蓝细菌门：蓝细菌：蓝细菌特点：特点：有原始的核，无核膜；缺少细有原始的核，无核膜；缺少细胞器和相应的内部结构胞器和相应的内部结构第一节第一节细菌（细菌（Bacteria）一、细菌个体形态与大小（一、细菌个体形态与大小（morphology） MicrococcusStaphylococciStreptococcusStaphylococciThe Micrococcaceae细菌大小以微米计细菌大小以微米计肺炎双球菌肺炎双球菌杆杆 菌菌结核杆菌结核杆菌( (长杆菌长杆菌) )螺螺 旋旋 菌菌球球 菌菌炭疽链杆菌炭疽链杆菌丝状菌细菌的大小球菌，一般

3、以直径来表示，0.5-2杆菌，以长和宽来表示。如 2.5 1 m螺旋菌，以宽度与弯曲长度乘积，如（0.25-1.7） （2-60）m细菌大小的度量：以m为单位细菌大小的表示：细菌大小的测定： 在显微镜下使用显微测微尺测定n一般结构一般结构：细胞壁、细胞质膜、细胞质及其内：细胞壁、细胞质膜、细胞质及其内含物、细胞核物质。含物、细胞核物质。n特殊结构特殊结构：芽孢、鞭毛、荚膜、粘液层、菌胶：芽孢、鞭毛、荚膜、粘液层、菌胶团、衣鞘及光合作用层片等。团、衣鞘及光合作用层片等。二、细菌的细胞结构（二、细菌的细胞结构（cellstructure） 二、细菌的细胞结构（二、细菌的细胞结构（cellstruc

4、ture） 1细胞壁（cell wall） 概 念：是细胞质膜外面坚韧而带有弹性的一层薄膜，使细胞保持一定形状，保障其在不同渗透压条件下生长，即使在不良环境中也能防止胞溶作用。化学组成：主由肽聚糖构成 肽聚糖是N-乙酰氨基葡萄糖(NAG)和带有交替排列的D-型或L-型氨基酸侧链的N-乙酰胞壁酸(NAM)的多聚体。革兰氏阳性菌肽聚糖：约20-80nm磷壁酸少量蛋白质和脂肪革兰氏阴性菌内壁层：肽聚糖（约10nm）外壁层：脂多糖磷 脂蛋白质或脂蛋白（无磷壁酸）（G+）（G-）注：缺细胞壁的原核微生物有： L-型细菌、原生质体、球状体、支原体等根据细胞壁组成可将细菌分 革兰氏阳性菌革兰氏阳性菌(G(G

5、+ +) )1. 细胞壁（细胞壁（cellwall）肽聚糖：约20-80nm磷壁酸少量蛋白质和脂肪1.11.1细胞壁的化学组成与结构细胞壁的化学组成与结构 革兰氏阳性菌革兰氏阳性菌(G(G- -) )1. 细胞壁（细胞壁（cellwall） 1.2 1.2 细菌细胞壁的功能细菌细胞壁的功能n保护细胞免受外力的损伤（渗透压）n维持细菌的细胞形态n阻拦有害物质进入细胞n协助鞭毛运动1. 细胞壁（细胞壁（cellwall）2.1 2.1 细胞质膜细胞质膜(plasma membrane )(plasma membrane )2.原生质体原生质体包括细胞质膜、细胞质及其内含物、细胞核物质。包括细胞质膜

6、、细胞质及其内含物、细胞核物质。细胞质膜的结构细胞质膜的结构 紧贴在细胞壁内侧的一层由磷紧贴在细胞壁内侧的一层由磷脂和蛋白质组成的柔软、富有脂和蛋白质组成的柔软、富有弹性的半透性薄膜。弹性的半透性薄膜。 细胞质膜的生理功能细胞质膜的生理功能 n维持渗透压梯度和溶质的转移n合成细胞壁n膜内陷形成中间体n在细胞质膜上进行物质代谢和能量代谢n鞭毛的着生点和提供其运动所需的能量2.2 2.2 细胞质细胞质(cytoplasm)及内含物及内含物(inclusion body)(1)(1)细胞质细胞质: :被细胞膜包围着的除核质体外的一切物质。被细胞膜包围着的除核质体外的一切物质。成分为蛋白质成分为蛋白质

7、, ,核酸核酸, ,多糖多糖, ,脂类脂类, ,无机盐和水。无机盐和水。(2)(2)细胞质内含物细胞质内含物: :n核糖体（核糖体（ribosomeribosome） n内含颗粒内含颗粒PHBS2.3 2.3 拟核拟核(Nucleoid)(Nucleoid) 拟核：原核生物所特有的无核膜和核仁的原始细胞核，亦称细菌染色体。由一条环状双链的DNA分子高度折叠缠绕形成。 功能：携带细菌全部遗传信息，决定遗传性状和传递遗传信息。 3.荚膜荚膜 capsule,粘液层粘液层slime layer,衣鞘衣鞘sheath肺炎球菌的荚膜肺炎球菌的荚膜有荚膜的细菌有荚膜的细菌荚膜的功能：荚膜的功能： n增强某

8、些致病菌的侵染力增强某些致病菌的侵染力n保护致病菌免受宿主吞噬细胞的吞噬，保保护致病菌免受宿主吞噬细胞的吞噬，保护细菌免受干燥的影响护细菌免受干燥的影响n当缺乏营养时，荚膜可被用作碳源、能源、当缺乏营养时，荚膜可被用作碳源、能源、氮源氮源n具有生物吸附作用具有生物吸附作用被一个公共荚膜包围形成一定形状的细菌集团。被一个公共荚膜包围形成一定形状的细菌集团。4.菌胶团（菌胶团（zoogloea ）芽孢是抵抗外界不良环境的休眠体，无繁殖功能。芽孢是抵抗外界不良环境的休眠体，无繁殖功能。5.芽芽孢孢spore芽孢的特点芽孢的特点 n含水率低38-40%n芽孢壁厚而致密，分外、中、内三层n芽孢所特有的2

9、,6-吡啶二羧酸使芽孢具有耐热性n含有耐热性酶研究芽孢的意义(1)芽孢的有无在细菌鉴定中 是一项重要的形态学指标(2)芽孢的存在有利于 菌种的筛选和保藏(3)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 的主要指标 由细胞质膜上的鞭毛基粒长出穿过细胞壁伸向体外，具有运动的功能。 6.鞭鞭毛（毛（flagella）长有鞭毛的细菌长有鞭毛的细菌Bacterial Flagellar Arrangements单生鞭毛、丛生鞭毛、对生鞭毛、周生鞭毛Monotrichous Flagellum of Vibrio choleraeTransmission Electron Micrograph

10、 of Escherichia coli O157:H71、有关的基本概念 菌落（colony）：单个微生物在适宜的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、有一定形态结构的子细胞生长群体，称为菌落。菌苔(lawn)：当固体培养基表面众多菌落连成一片时，便成为菌苔。三、细菌的培养特征三、细菌的培养特征 n菌落表面特征n菌落边缘特征n纵剖面的特征三、细菌的培养特征三、细菌的培养特征 1.细菌在固体培养基上的培养特征（菌落特征）细菌在固体培养基上的培养特征（菌落特征）FormElevationMarginPunctiform Circular Filamentous Irregu

11、lar Rhizoid Spindle Flat Raised Convex Pulvinate Umbonate Entire Undulate Lobate Erose Filamentous Curled 弗氏志贺氏菌的菌落特征弗氏志贺氏菌的菌落特征沙氏菌的菌落特征沙氏菌的菌落特征铜绿假单孢菌的菌落特征铜绿假单孢菌的菌落特征粘质沙雷氏菌的菌落特征粘质沙雷氏菌的菌落特征粘质沙雷氏菌的菌落特征粘质沙雷氏菌的菌落特征斜面培养基上的菌苔特征斜面培养基上的菌苔特征 判断呼吸类型及有无鞭毛判断呼吸类型及有无鞭毛 2.细菌在半固体培养基中的培养特征细菌在半固体培养基中的培养特征丝状 念珠状 乳头状 绒

12、毛状 树状分类依据之一分类依据之一 3.细菌在液体培养基中的培养特征细菌在液体培养基中的培养特征絮状 环状 菌膜 薄膜状课堂预习课堂预习n1病毒组成与繁殖过程？病毒组成与繁殖过程？n2细菌的一般和特殊组成结构有哪些？细菌的一般和特殊组成结构有哪些？n3革兰氏阳性菌和阴性菌细胞壁的主要区别有哪些？细胞壁（细胞壁（cellwall） 细菌等电点：细菌等电点：pHpH为为2-52-5（G G+ +:2-3 G:2-3 G- -:4-5:4-5）四、细菌的物理化学性质四、细菌的物理化学性质 1.细菌的表面电荷和等电点细菌的表面电荷和等电点n碱性染料碱性染料: :结晶紫、龙胆紫、碱性品红、蕃红、结晶紫、

13、龙胆紫、碱性品红、蕃红、美蓝、甲基紫等美蓝、甲基紫等n酸性染料酸性染料: :酸性品红、刚果红、曙红等酸性品红、刚果红、曙红等2.细菌的染色原理和染色方法细菌的染色原理和染色方法2.1 2.1 细菌的染色原理细菌的染色原理为什么对细菌进行染色？2.2 2.2 染色方法染色方法n简单染色法简单染色法n复合染色法复合染色法F细菌细胞革兰氏染色 1884年革兰姆克里斯琴(Christian Gram)发明； 细菌常被分成两类：G+和G- 染色反应的差别是由于两类细菌的等电点与细胞壁结构的差异引起。革兰氏染色程序与机制 步步 骤骤方方 法法结果结果阳性阳性(G(G+ +)(2-3)(2-3)肽聚糖高，脂

14、质低肽聚糖高，脂质低阴性阴性(G(G- -)(4-5)(4-5)肽聚糖低，脂质高肽聚糖低，脂质高初初 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( (或复或复红红)30-60s)30-60s仍显紫色仍显紫色红红 色色Gram Stain of Staphylococcus aureusGram Stain of Escherichia coli革兰氏染色的机制： n与细菌等电点(G+:2-3 G-:4-5)有关;2.32.

15、3 革兰氏染色法革兰氏染色法n与细胞壁结构有关。2.32.3 革兰氏染色法革兰氏染色法n光滑型：S型，稳定型，浓度高时凝聚n粗糙型：R型，不稳定型，强电解质易凝聚3.细菌悬液的稳定性细菌悬液的稳定性4.细菌悬液的浑浊度细菌悬液的浑浊度n细菌的多相胶体性质细菌的多相胶体性质n细菌的比表面积细菌的比表面积n细菌的密度和重量细菌的密度和重量 密度：1.07-1.19 重量：110-9-110-10mg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，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

16、 杆菌杆菌（1 1）芽孢杆菌）芽孢杆菌：产芽孢，多数为：产芽孢，多数为G G+ + ，周身鞭毛，周身鞭毛常见的有枯草芽孢杆菌、腊样芽孢杆菌、巨大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、丙酮丁醇羧菌、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。溶纤维素芽孢杆菌等。 （2 2）无芽孢杆菌）无芽孢杆菌：主要有假单胞菌科、硝化杆菌科、硫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

17、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。硫杆菌科硫杆菌科：多数自养，能将硫和硫化氢氧化为硫酸，在自然界多数自养，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。硝化杆菌科硝化杆菌科：严格化能自养，有机环境中不生长，有的氧化氨严格化能自养，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：固氮菌科：固定大气中的氮固定大气中的氮大肠杆菌科：大肠杆菌科：作为水体污染的作为水体污染的 指示生物指示生物3 3 螺旋菌螺旋菌 菌体为弯

18、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。，好养或厌氧。比较重要的有螺菌属，厌氧或微好养，主要存在于污水比较重要的有螺菌属，厌氧或微好养，主要存在于污水中。中。 第二节第二节 古古 菌（菌（Archaea）一、 古菌概述是对代表性细菌群的16S rRNA碱基序列进行研究比较后于1977年提出的又称古细菌，是原核生物中的一类，它们既与细菌有很多相似之处，同时也具有真核生物的一些特征。是一大类形态各异、特殊生理功能决然不同的微生物群古菌呼吸类型：多数严格厌氧、兼性厌氧及专性好氧。2 初步掌握几种古菌的特点，了解研究古初步掌握几种古菌的特点，了解研究古菌的意义和

19、价值菌的意义和价值产甲烷菌：产甲烷菌：阳性阳性(G+)(G+)和阴性和阴性(G-)(G-)，严格厌氧。，严格厌氧。极端嗜盐古菌：极端嗜盐古菌：阳性阳性(G(G+ +) )和阴性和阴性(G(G- -) )，好氧或兼性厌氧，好氧或兼性厌氧，88-322g/L 88-322g/L NaCL, NaCL, 最适条件最适条件117-234g/L NaCL, 117-234g/L NaCL, 晒盐场，天然湖泊及高盐腌制食品。晒盐场，天然湖泊及高盐腌制食品。热原体：热原体：无细胞壁古菌，包括嗜热嗜酸菌要求无细胞壁古菌，包括嗜热嗜酸菌要求pHpH在在0.7-3.50.7-3.5，生长温，生长温度度47-654

20、7-65度，最适度，最适6060。古生硫酸盐还原古菌：古生硫酸盐还原古菌：阴性阴性(G(G- -) )，厌氧，海底热流火山口等处，最，厌氧，海底热流火山口等处，最适温度适温度8383度度嗜热嗜酸菌：嗜热嗜酸菌：嗜热菌阴性阴性(G(G- -) )，好氧，兼性厌氧或严格厌氧，最适温度，好氧，兼性厌氧或严格厌氧，最适温度70-10570-105度度 第三节放第三节放 线线 菌菌（Actinomycetes）分布：分布：土壤是其主要场所，特别是中性或偏碱性土壤是其主要场所，特别是中性或偏碱性土壤和土壤和有机质丰富有机质丰富的土壤中较多的土壤中较多，陆生性强，陆生性强概述：因菌落在固体培养基上呈放射状生

21、长而得名。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系 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用。寄生型放线菌会引起放线菌病和诺卡氏病。 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生素由放线菌产生。 其他作用：酶制剂的生产、甾体转化、石油脱蜡、烃类发酵、污水处理等Chain of conidiosporesAgar surfaceSubstrate myceliumAerial hyphae菌丝分为三类：营养菌丝、气生菌丝、孢子丝菌丝分为三类：营养菌丝、气生菌丝、孢子丝一、放

22、线菌的形态和大小一、放线菌的形态和大小 F 形态结构放线菌菌体为单细胞，大多数由分枝发达的菌丝组成。根据放线菌菌丝的形态和功能,其菌丝可分为营养菌丝、气生菌丝和孢子丝三种(见图)。 营养菌丝 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，主要生理功能是吸收营养物。 营养菌丝一般无隔膜；直径0.2-0.8m；长度差别很大；短的小于100 m，长的可达600 m； 有的产生色素：黄、橙、红、紫、蓝、绿、灰、褐、黑等，有脂溶性和水溶性，脂溶性局限于菌丝，水溶性可在培养基中扩散气生菌丝 又称为二级菌丝体。营养菌丝体发育到一定时期，长出培养基外并伸向空间的菌丝为气生菌丝。孢 子 丝 当气生

23、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，菌丝间不存在，毛细管水 F 菌落特征 放线菌的菌落由菌丝体组成，一般圆形、初期光平，后期产生皱褶。在光学显微镜下观察，菌落周围具有辐射状菌丝。 据种的不同分为两类。 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 特点：菌落小而不蔓延，质地致密，表面呈紧密的绒状，坚实，干燥，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，粉状或颗粒状的典型放线菌菌落。有的产生色素。 产抗菌素的放线菌产抗菌素的放线菌的菌落特

24、征的菌落特征: :A A：卡特利链霉菌；：卡特利链霉菌；B B：弗氏链霉菌；：弗氏链霉菌；C C：吸水链霉菌金泪亚种；：吸水链霉菌金泪亚种；D D：卡那霉素链霉菌；：卡那霉素链霉菌；E E：除虫链霉菌；：除虫链霉菌；F F：生磺酸链霉菌：生磺酸链霉菌由不产生大量菌丝的种类形成，如诺卡氏菌。 特点：菌落粘着力差，结构呈粉质状，用针挑取则粉碎。 A A：诺尔斯氏链霉菌；：诺尔斯氏链霉菌；B B：皮疽诺卡氏菌；：皮疽诺卡氏菌；C C：酒红指孢囊菌；：酒红指孢囊菌；D D：游动放线菌；：游动放线菌；E E：小单胞菌；：小单胞菌；F F：皱双孢马杜拉放线菌：皱双孢马杜拉放线菌 F 繁殖方式 放线菌主要通

25、过形成无性孢子的方式进行繁殖，也可利用菌丝片断进行繁殖。 放线菌生长到一定阶段，一部分菌丝形成孢子丝，孢子丝成熟便分化形成许多孢子，称为分生孢子。 孢子呈白、黄、绿、淡紫、粉红、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，不形成孢多为致病菌。该属只有营养菌丝，有横隔，不形成孢子，一般为子，一般为厌氧或兼型厌氧菌厌氧或兼型厌氧菌。2 2 链霉菌属链霉菌属 菌丝无横隔，有营养菌丝、气生菌丝和孢子丝。是许菌丝无横隔，有营养菌丝、气生菌丝和孢子丝。是许多重要多重要抗生素的生产者抗生素的生产者。3 3 原放线菌属原放线菌属 即即诺卡氏菌属诺卡氏菌属，有典型的菌丝体，

26、有气生菌丝和无气生菌，有典型的菌丝体，有气生菌丝和无气生菌丝两类，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，可用于烃类发酵、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物的降解等。石油脱蜡、污水处理中晴类化合物的降解等。F 几种常见的放线菌 第四节第四节 蓝蓝 细细 菌菌 ( (CrynobacteriaCrynobacteria) ) 概述：概述：（1 1）在植物学和藻类学中被分类为）在植物学和藻类学中被分类为蓝藻门蓝藻门（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