环境中的微生物

1、环境微生物学,第二章 环境中的微生物,无细胞结构生物病毒、噬菌体 （非细胞性微生物） 具细胞结构生物 （细胞型微生物）,生物,原核生物,真核生物,真细菌 古细菌,真菌 藻类 原生动物 动物 植物,真细菌,真菌 藻类 原生动物 动物 植物,真核生物,古细菌,生物,第一节 微生物类群与生物三域,沃氏提出的三域（三原界）分类系统,原核微生物与真核微生物在细胞结构上的根本区别,Table2-1 生物性状 原核微生物 真核微生物 核 拟核，无核膜、核仁 真正的核，有核膜、核仁 DNA 1条 1至数条，与RNA、组蛋白合 核糖体 70S 80S(细胞质中),70S(细胞器中) 细胞分裂 二分裂 有丝分裂,

2、减数分裂 有性生殖 无 有 细胞器 无 线粒体、高基体、内质网等 呼吸链 细胞膜上 线粒体上 细胞壁成分 肽聚糖、磷壁质 多聚糖,几丁质 大小 110m 10100m,第二节 真细菌,细菌 放线菌 光合型细菌 鞘细菌 滑动细菌 其他细菌型微生物,细菌,体小而细 形简而短(球、杆、弧) 是一类 壁坚而韧 单细胞原核生物 二等分裂 水生性很强,Myobacterium tuberculosis (TB),细菌（Bacteria）,细菌：是一类个体微小、形态简单，具有细胞壁、靠二分裂繁殖的单细胞原核微生物。 在自然界中细菌是分布最广、数量最多的一类生物，并与食品关系最为密切。是食品理论、工业发酵和酿

3、造研究的主要对象，也是导致食品腐败的主要类群。,一、细菌的基本形态及空间排列 二、细菌的大小及其测定方法 三、细菌细胞结构及其功能 四、细菌的繁殖方式与过程 五、细菌的菌落形态及其意义 六、环境中常见的细菌,细菌（Bacteria）,一、细菌的基本形态及空间排列,细菌的基本形态有球状、杆状和螺旋状,分别被称为球菌、杆菌和螺旋菌。各类群基本形态比较稳定。 菌体细胞形态和排列具有种的特异性，是进行分类的依据之一。,（一）球菌（Coccus）,是一类菌体呈球形或近似球形的细菌。根据繁殖时细胞分裂面的方向不同以及分裂后菌体间相互黏附的松紧程度和组合状态不同，可分为六种不同的排列方式（图2-1）。 1单

4、球菌 如尿素小球菌 （Micrococcus ureae）。 2双球菌 如肺炎双球菌 （Diplococcus pneumoniae）。 3链球菌 如乳链球菌 （Streptococcus lactis） 4四联球菌 如四联小球菌 （Micrococcus tetragenus）。 5八叠球菌 如乳酪八叠球菌 （Sarcina casei） 6葡萄球菌 如金黄色葡萄球菌 （Staphylococcus aureus）,（二）杆菌(Bacillus),菌细胞呈杆状的细菌称为杆菌。 长杆菌:(长:宽2） 杆菌: :(长:宽=2） 短杆菌: :(长:宽2） 两端呈钝圆状或半圆状: 两端呈平截状或称刀

5、切状: 菌体一端膨大(棒状杆菌)。 杆菌在培养条件下 有的呈单个存在，如大肠杆菌（Escherichia coli，E.coli）； 有的呈链状排列，如枯草芽包杆菌（Bacillus subtilis）； 有的呈栅状排列或“V”排列，如棒状杆菌（Corynebacterium).,（二）杆菌(Bacillus),（二）杆菌(Bacillus),大肠杆菌,金黄色葡萄球菌,（三）螺旋菌(Spirillum),弯曲的杆菌称为螺旋菌。按照其弯曲的程度不同，可分为弧菌（Vibrio）和螺旋菌（Spirillum）两种（图2-3）。 1弧菌 菌体仅一个弯曲, 呈弧形或逗号形如霍乱弧 菌（Vibrio ch

6、olerae）。 2螺旋菌 菌体有多个弯曲， 回转呈螺旋状如小螺菌 （Spirillum minor）。,二、细菌的大小及其测定方法,（一）细菌的大小与表示方法 .细菌的个体很小，通常以微米（m）作为测量单位 .细菌大小的表示方法因不同形态的细菌而异 球菌: 一般用其直径表示，通常介于0.52m之间； 杆菌: 用其长和菌细胞直径（宽）来表示，长和宽之间用一连字符“”连接起来，杆菌的大小差异较大，一般杆菌的大小为：150.51m ； 螺旋菌: 其大小表示方法与杆菌相同，螺旋菌的长度仅表示其两端的空间距离。一般在进行形态鉴定时，尚需测定菌细胞的螺旋度、螺距等指标。,*值得注意的是，菌体的大小具有种

7、的稳定性，但也受染色方法、培养基、菌龄、渗透压等外界因素等影响。有关细菌大小的记载，通常是平均值或代表性数字。,几种细菌的大小,菌 种 大小（m） 乳链球菌（Streptococcus lactis） 0.81 金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus) 1.01.5 尿素小球菌(Micrococcus ureae) 0.50.8 大肠杆菌(Escherichia coli) 1.23.00.81.2 枯草杆菌(Bacillus subtilis) 460.81.2 肉毒梭菌(Clostridium botulinium) 130.30.6 霍乱弧菌(Vibrio chole

8、rae) 13.21.01.5 红色螺菌(Spirillum rubrum) 120.5,（二）细菌的大小测定技术,显微测微尺法： 物镜测微尺有一1mm长的刻度线，刻有100个小格，即每格代表10m； 目镜测微尺也刻有100小格，其每格所代表的长度可用物镜测微尺进行校准。 之后可在显微镜下对细菌细胞进行测量。 显微照相法：,三、细菌细胞结构及其功能,细菌的结构可分为一般结构和特殊结构两部分。 基本结构是任何细菌都有的，包括细胞壁、细胞膜、拟核、核糖体及细胞质和内含物； 特殊结构是只有某些种类的细菌才有，而且对细菌的生命活动并非必需的结构，包括荚膜、芽孢、鞭毛和纤毛等部分（图2-4）。,（一）细

9、菌细胞的基本结构,1细胞壁（cell wall） 细胞壁是位于细胞最外层的一层坚韧而略具弹性的结构。约占细胞干重的10%25%；在一般光学显微镜下不易观察到。,（1）细胞壁的结构,革兰氏染色实验： 结晶紫（1min）水洗碘液（1min）水洗 95%乙醇处理30S水洗藩红染色（ 2 min） 水洗 干燥镜检出现两种情况： 兰紫色： 革兰氏阳性菌 红 色： 革兰氏阴性菌 出现不同结果的根本原因在于细胞壁的结构不同。,（1）细胞壁的结构,1）革兰氏阳性菌的细胞壁 G+菌细胞壁是一层，厚约2080nm ，由肽聚糖网架结构填充磷壁质和少量脂类组成。其中肽聚糖含量高，约占细胞壁重的40%90%，且网状结构

10、致密。 肽聚糖（peptidoglycan）：由N-乙酰葡萄糖胺(NAG)、N-乙酰胞壁酸(NAM)和短肽聚合而成的多层网状结构的大分子化合物（图2-5）。,（1）细胞壁的结构,（1）细胞壁的结构,磷壁酸：为多元醇（核糖醇或甘油）和磷酸的复合物。根据多元醇的种类不同可分为核糖醇型磷壁质和甘油型磷壁质两类。一般只有G+菌的肽聚糖层网架结构中填充有磷壁酸。,（1）细胞壁的结构,2）革兰氏阴性菌的细胞壁 G-菌细胞壁分两层，厚约10nm,外层为脂蛋白和脂多糖层，内层为肽聚糖层。肽聚糖含量低，约占细胞壁干重的5%10%，且网状结构疏松。,（1）细胞壁的结构,3）革兰氏阳性菌的细胞壁与革兰氏阴性菌的细胞

11、壁结构的比较,（2）革兰氏染色原理,关于革兰氏染色的原理，目前一般认为与细胞壁的化学组成与结构和细胞壁的渗透性有关。 首先碱性染料结晶紫将细胞质染上颜色，碘能与结晶紫形成结晶紫-碘复合物不易被抽提出来。 当用95%的乙醇作脱色处理时，引起细胞壁脱水，G+菌的肽聚糖含量多而脂类含量少，乙醇引起细胞壁孔径缩小，通透性明显降低，结晶紫-碘复合物不易被抽提出来，因而保持初染液的颜色。 G-菌脂类含量高，被乙醇抽提后引起细胞壁各层结构松弛，而肽聚糖含量少，引起的脱水作用小，所以使细胞壁有足够的通道使乙醇进入细胞质将结晶紫碘复合物抽提出来，而被重新染上复染液的颜色。,（2）细胞壁的生理功能,细胞壁对细胞的

12、作用包括以下方面： 保持细胞形状。细胞的外形由细胞壁决定。无论原来是什么形状，一旦除掉细胞壁后的原生质体将呈球形。 保护菌体。细胞壁起着屏障和抵抗低渗的作用。细胞壁的坚韧结构使细胞能承受内外的渗透压差而不至发生渗透裂解；另外细胞壁上的许多小孔容许水分和直径小于1nm的物质自由通过，而阻止大分子物质通过。 为鞭毛运动提供支点。细菌的存在是鞭毛运动的必要条件。 与抗原性、致病性、噬菌体的感染有关。,2细胞膜（cell membrane）,细胞膜是紧贴在细胞壁内层，包围细胞质的柔软而富弹性的薄膜。约占细胞干重的10%，在电镜下观察厚约78nm。 其基本构造为双层单位膜：内外两层磷脂分子，含量为20%

13、30%；蛋白质有些穿过磷脂层，有些位于表面，含量为60%70%；另外有少量的多糖（约2%）。,间体（Mesosome）,是细胞膜内陷形成的层状、管状或囊状物。又叫中间体。与处在细胞表面的细胞膜相比，间体上镶嵌的酶蛋白更多。 细菌细胞的能量代谢主要在间体上进行，所以人们又称间体为拟线粒体。其功能可能与细胞壁合成、核质分裂、细菌呼吸核芽孢形成有关。,类囊体（thylakoid）、载色体（chromatophore）及羧酶体（carboxysome）,类囊体：是蓝细菌细胞中存在的由单位膜组成的囊状体，是光合作用的场所。 载色体：是一些不放氧的光合细菌细胞质膜多次凹陷折叠而形成的片层状、微管状或囊状结

14、构。是进行光合作用的部位。 羧酶体：是自养细菌所特有的内膜结构，是自养细菌固定CO2的部位。,细胞膜的生理功能,细胞膜是具有高度选择性的半透膜，含有丰富的酶系。具有重要的生理功能，主要表现在： 细胞膜对细胞内外物质交换起选择性屏障作用，在细胞膜上，镶嵌有大量的渗透蛋白（渗透酶）控制营养物质和代谢产物的进出。 细胞膜是细胞的代谢中心，在细胞膜上除渗透酶外，还分布着大量的呼吸酶、合成酶、ATP合成酶等，细菌细胞的很多代谢反应在细胞膜上进行。,3细胞质（cytoplasm）及其内含物,细胞质是细胞膜包裹的一团除拟核以外的胶状液态基质。 主要成分是蛋白质、核酸、脂类、多糖、水分和少量无机盐类。 细胞质

15、中含有许多酶系，是新陈代谢的主要场所。,细胞质中无真核细胞的细胞器，但含有许多内含物，主要有： （1）核糖体(ribosome）。核糖体是分散在细胞质中的沉降系数为70S的亚显微颗粒，由30S和50S两个亚基组成，是蛋白质合成场所，化学成分为蛋白质（40%）和RNA（60%）。 （2）液泡（vacuole）气泡（gas vacuole）。一些细菌生长发育一段时间，在细胞质中出现液泡。其内充满水分和盐类或一些不溶性颗粒。主要功能是调节渗透压。一些好氧的水生细菌细胞质中含有气泡，其作用可能是储存和提供氧气及调节浮力。 （3）储藏颗粒。 一些细胞中往往可见较大的颗粒状物体，随不同的种类和培养条件而有

16、很大变化。它们多是细胞生长期间形成的储藏物质。,4细胞核（nucleoid）与质粒（plasmid）,细胞核 细菌细胞核在结构和形态上都比真核生物的简单，只有核区，无核膜、核仁和固定形态，一般位于细胞的中央部分，呈球状、棒状或哑铃状，但不与细胞质相混合。 核区内仅有一条闭合环状双链DNA大分子，形成高度折叠缠绕的超螺旋结构，不与组蛋白结合，而是与Mg2+等阳离子和胺类等有机碱结合，以中和磷酸基团所带的负电荷，形成细菌染色体。 细胞核是细菌的遗传信息中心，决定着细菌细胞的遗传和变异。,质粒（plasmid）,是一段存在于染色体外或整合在染色体上的共价闭合环状双链DNA分子。 分子量106Da，含

17、50100基因。 可独立存在于细菌染色体外，自我复制、稳定遗传和表达；也可整合和消失、并在一定范围内可在细胞间传递。 许多次生代谢产物（如抗生素、色素和芽孢）的合成一般受质粒控制。 质粒并非细菌生命活动必需，但可携带决定细菌某些遗传特性的基因，是遗传工程的重要载体。,（二）细菌细胞的特殊结构,1荚膜（capsure）某些细菌分泌到细胞壁外的疏松透明的粘液状物质。一般厚约200nm。荚膜使细菌在固体培养基上形成光滑型菌落。可用衬托染色法染色后在显微镜下观察。 根据形态的不同可分为三种类型： 荚膜：较薄且与环境有明显边缘 粘液层：较厚且扩散至环境中, 与环境无明显边缘。 菌胶团：许多细菌的荚膜物质

18、积 聚在一起形成的构。,膜的化学组分:主要是多糖和多肽的聚合物，成分因菌种而异。如肠膜状明串珠菌（Leuconostoc mesenteroides）的荚膜物质为葡聚糖，可用作生产右旋糖苷，作为代血浆的成分；炭疽杆菌（Bacillus anthracis）的荚膜物质为以D-谷氨酸合成的多肽。荚膜物质的形成与环境条件有关。另外，荚膜内含有90%以上的水分。,荚膜的生理功能： 营养储备形式：细菌失去荚膜仍然能正常生长，所以不是生命活动所必需。防止干燥和必要时提供养料。 抗免疫保护作用：荚膜的功能主要是保护细胞免受寄主细胞的吞噬作用。,（二）细菌细胞的特殊结构,2鞭毛（flagellum）与纤毛（p

19、ilus） 鞭毛是某些微生物表面着生的一根或数根由细胞内生出的细长、弯曲、毛发状的丝状体结构。鞭毛起源于细胞膜内侧，直径1218nm，长度可超过菌体 的数倍到几十倍。用鞭 毛特殊染色技术( 碱性 品红+鞣酸)、电镜技术、 暗视野技术、悬滴法和 半固体穿刺法可看到或 判断鞭毛的存在。,（二）细菌细胞的特殊结构,鞭毛的结构与化学组分： 鞭毛的主要化学组分是鞭毛蛋白，并含有少量的糖和脂肪。 鞭毛的结构由鞭毛基体、鞭毛钩、鞭毛丝三部分构成。,（二）细菌细胞的特殊结构,鞭毛着生的方式： 鞭毛着生的位置、数目和排列方式具有种的特异性，可分为偏端单生、偏端丛生、两端单生、两端丛生和周生几种类型。 一般球菌不

20、具鞭毛，螺旋菌都具鞭毛，部分杆菌具鞭毛。,（二）细菌细胞的特殊结构,鞭毛的生理功能： 鞭毛是负责细菌的运动的结构，在有鞭毛细菌的幼龄时期和有水的适温环境中能进行活跃的运动。细菌的运动具有趋避性。总是向着有利于其生长或避开不利环境方向运动。 另外，鞭毛与病原微生物的致病性有关。,（二）细菌细胞的特殊结构,纤毛 是某些G-菌和少数G+菌细胞上伸出的数目较多，短而直的蛋白质丝或细管。遍布整个菌体。 不是细菌的运动器官。纤毛有两种： 一是普通纤毛，能使细菌粘附在某物质上或在液面形成菌膜； 另一种为性纤毛（又称F-菌毛），是细菌接合作用时传递遗传物质的通道或某些噬菌体吸附于寄主细胞的受体。,（二）细菌细

21、胞的特殊结构,3芽孢（spore) 芽孢是某些细菌生长到一定阶段，在细胞内形成的圆形或椭圆形结构，是对不良环境具抗性的休眠孢子，又叫内生孢子。 能否形成芽孢是细菌种的特征。能产生芽孢的细菌主要分属于芽孢杆菌属（Bacillus）、梭状芽孢杆菌属（Clostridium）、生孢八叠球菌属（Sporosarcina）。细菌能否形成芽孢还与环境条件如气体、养分、温度、生长因子等密切相关。 大部分在不良环境下形成芽孢，而苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis）在适宜条件下形成；需氧性芽孢杆菌一般在有游离氧存在时形成芽孢，而厌氧性的梭菌如破伤风芽孢杆（Clostridium tet

22、ain）菌则相反。,（二）细菌细胞的特殊结构,芽孢的存在部位与大小： 芽孢的形状、大小和位置是分类的依据之一。着生部位和大小有以下几种情况： 芽孢位于细菌的中央： 芽孢直径大于菌体：如肉毒梭菌（Clostridium bobulinum）； 芽孢直径小于菌体：如枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）； 芽孢位于细菌的一端：破伤风梭菌（Clostridium tetani）；,（二）细菌细胞的特殊结构,芽孢的结构： 成熟的芽孢具有多层结构。其中芽孢核心是原生质部分，含DNA、核糖体和酶类；皮层是最厚的一层，在芽孢的形成过程中产生的一种高度抗热性的物质2，6-吡啶二羧酸（dipicol

23、inic acid,简称DPA）即存在于皮层中；芽孢壳是一种类似角蛋白的蛋白质，非常致密，无通透性，可抵抗化学药物的侵入。,（二）细菌细胞的特殊结构,芽孢的生理功能和特点： 含水量少、壁致密、含大量抗热性强DPA钙盐，芽孢具有高度的抗逆性，尤其抗干燥和抗热性。 芽孢是细菌在不良条件下的一种休眠体形式。一个菌细胞在不利条件下形成一个芽孢，在适宜条件下，一个芽孢可重新萌发成一个菌体，因此，故芽孢只是休眠体而非繁殖体。 研究芽孢的意义在于：作为菌种分类的依据选择灭菌指标，芽孢是最耐热的生活细胞，因此在微生物实验室或工业发酵中常以能否杀死芽孢作为杀菌指标。 嗜热脂肪芽孢杆菌（Bacillus stea

24、rothermophilus）在121，12min才能被杀死，故高压蒸汽灭菌选择的指标是121，15min；对于能够形成芽孢的细菌，由于芽孢是抗性强，酶活低的休眠体，可在自然界存活1020年以上，因此在实验室保藏条件下芽孢可存活更长时间。,四、细菌的繁殖方式与过程,细菌的细胞通过二分裂进行无性繁殖来增加细胞数目。二分裂繁殖方式非常简单，我们人为地将细菌分裂过程分成三个阶段。 （一）核质分裂 （二）横隔壁形成 （三）子细胞分离,（一）核质分裂,细菌的分裂首先由细胞核的分裂开始，DNA复制形成两个细胞核，随着细菌的生长，细胞核彼此分开，与此同时，细胞膜向细胞质延伸，然后闭合，形成细胞质隔膜，使细胞

25、质和细胞核分开，即完成核质分裂。,（二）横隔壁形成,随着细胞膜向内延伸，细胞壁同时由四周向内逐渐延伸，最后闭合形成横隔壁，此时，两个子细胞具备了完整的细胞壁。,（三）子细胞分离,当前述两过程完成后，两个子细胞即开始分离，形成两个完全独立的新生细胞。根据菌种不同，子细胞分离的情况不同。有的在横隔壁形成后，立即分开，即属于单个存在的细菌；有的在横隔壁形成后暂时不分开，随着培养时间的延长，逐步分开，表现为短链状排列；有的在横隔壁形成后，长期不分开表现为呈长链排列。,五、细菌的菌落形态及其意义,菌落的概念： 在固体培养基上，由一个菌细胞生长繁殖而形成具有一定形态特征的菌细胞的群体叫菌落（colony)

26、。 菌苔的概念： 当两个或两个以上的菌落融合在一起时的菌细胞群体叫做菌苔。,五、细菌的菌落形态及其意义,菌落的特征： 菌落的形态具有种的特异性且具有相对的稳定性，是菌种鉴定的依据之一。 菌落形态包括菌落大小、形状、边缘、隆起、光泽、质地、颜色、扩展性、透明度等。 球菌常形成隆起的菌落，有鞭毛细菌常形成表面干燥皱折、边缘不规则的菌落；有荚膜的细胞组成的菌落表面透明、边缘光滑整齐； 能产色素的细 菌菌落还显出 各种颜色。 菌落的意义： 菌种分离 活菌计数,五、细菌的菌落放大,六、环境中常见的细菌,1、球菌类 微球菌属 葡萄球菌属 链球菌属 明串球菌属,环境中常见的细菌,2、杆菌属 假胞单菌属 气单

27、胞菌属 动胶菌属 变形杆菌属 埃希氏菌属 芽孢杆菌属 产碱杆菌属 克雷伯氏菌属 不动杆菌属 固氮菌属 节杆菌属 根瘤菌 色杆菌属,环境中常见的细菌,3、螺旋菌类 螺菌属 弧菌属 蛭弧菌属,放线菌(Actinomyces),是介于细菌与霉菌之间而又接近细菌的一类单细胞原核微生物。 因为首先发现的放线菌菌落呈放射状而得名。但其后陆续发现的放线菌中并非都呈放射状。放线菌绝大多数腐生，少数寄生。 广泛分布于自然界中，尤以中性偏碱性土壤和有机质丰富的土壤中较多。放线菌的突出特点是产生抗生素。目前已知的抗生素中约三分之二是由放线菌产生的。其中的90%是放线菌中的链霉菌属（Streptomyces）所产生。

28、,一、放线菌的形态特征,放线菌菌丝（hypha）大多是由无隔膜分支状菌丝组成，菌丝粗约1m。细胞质中往往有多个分散的原核，典型的放线菌菌丝由三部分构成。 （一）基内菌丝（substrate hypha） 长在培养基内部或紧贴培养基表面，主要功能是吸收培养基内的营养和水分，故又称营养菌丝（vegetative hypha）。有些菌种的基内菌丝可产生各种不同的色素。 （二）气生菌丝(aerial hypha) 由营养菌丝向空中伸展的菌丝，较营养菌丝粗，在形态上往往与营养菌丝有差别，一般颜色较深，能盖满整个菌落表面。 （三）孢子丝(spore hypha) 在气生菌丝上分化发育而成，其形状、排列方式

29、随菌种而异。孢子丝上进一步产生各种颜色和形态的无性的分生孢子。 这些都是分类鉴定的重要依据。,放线菌孢子丝的不同形态,1.孢子丝直、单搓分枝 2.孢子丝丛生、波曲3.孢子丝顶端大螺旋 4.孢子丝松螺旋(一级轮生) 5.孢子丝紧螺旋6.孢子丝紧螺旋成团 7.孢子丝短而直(二级轮生),二、放线菌的繁殖方式,放线菌以菌丝断裂、产生无性的分生孢子或孢囊孢子的方 式进行繁殖，其中主要是以形成分生孢子的方式繁殖。在液体通气培养中则主要采取菌丝断裂的方式。孢子形成的方式有两种：,（一）横隔分裂 孢子丝长到一定阶段，其中产生横隔膜，然后从横隔膜处断裂形成杆状或柱状的分生孢子。以前人们认为放线菌产生的分生孢子还

30、有一种凝聚分裂的方式。但用电镜观察超微结构时表明它实际上也属横隔分裂方式。,（二）形成孢子囊 少数放线菌如游动放线菌属（Actinoplanes）和孢囊链霉菌属（Streptosporangium）可以在气生菌丝或基内菌丝上形成孢子囊，在囊内产生游动或不游动的孢囊孢子，成熟后释放。放线菌的孢子一般耐干燥而不耐热，但高温放线菌属（Thermoaxtinomyces）却能够产生耐热的孢子，它和细菌芽孢一样含有2.6-吡啶二羧酸。,三、放线菌的菌落特征,放线菌的菌落由菌丝体组成。由于菌丝细、生长缓慢、相互交错，所以形成的菌落较小而质地致密，表面干燥、多皱、绒状。由于营养菌丝深入到培养基内，菌落与培养

31、基结合较紧，不易被接种环挑起。分生孢子使培养基表面呈细粉状或颗粒状的典型放射状菌落。由于放线菌的菌丝和孢子可产生各种色素，菌落的正反两面常呈现不同的颜色。,四、放线菌的重要类群,(一)链霉菌属（Streptomyces） 本属菌丝无横隔，有较发达的基内菌丝和气生菌丝，形成分生孢子，腐生。 本属的主要特点是产生抗生素。占已发现的抗生素的90%。 （二）诺卡氏菌属（Nocardia) 一般不产生气生菌丝或在基内菌丝体上覆盖着极薄一层气生菌丝枝。产生分生孢子；大部分好气腐生，一些种类能分解烃类物质，在石油脱蜡、烃类发酵、和污水处理种都有应用。,（三）小单孢菌属（Micromonospora） 无气生

32、菌丝，在基内菌丝上长出孢子梗，梗顶端产生一个球形或卵圆形分生孢子，一般好气腐生。一些种能产生抗生素。 （四）放线菌属（Actinomyces） 无气生菌丝和分生孢子，一般厌气或兼性厌气。致病菌多。 （五）链孢囊菌属（Streptosporangium） 本属的主要特征是气生菌丝的孢子丝盘曲形成孢子囊及不运动的孢囊孢子。,光合型细菌一、蓝细菌（cyanobacteria）,蓝细菌是一类含叶绿素a、类胡萝卜素及澡蛋白等光合色素，进行光合作用并产生氧的原核微生物。 1、蓝细菌的特点 蓝细菌的形态可有单细胞球状、杆状、长丝状甚至分枝丝状等各种类型。 蓝细菌以类似于芽生方式繁殖。 蓝细菌在环境中广泛存在

33、。 它们在岩石风化、土壤形成、增加土壤氮素营养、保持水体生态平衡中起重要作用。 蓝细菌恶性增殖时，可形成“水华”与“赤潮”。,蓝细菌（cyanobacteria）,2、蓝细菌的主要类群 色球蓝细菌群 宽球蓝细菌群 念球蓝细菌群 真枝蓝细菌群,二、光合细菌（photosynthetic bactrria，简称PSB）,光合细菌又叫光能营养型细菌，是又一类含有光合色素、进行光合作用的细菌，但不含有叶绿素，只含有菌绿素和类胡萝卜素。 进行光合作用的特点：（1）它们不能光解水，以水中的质子还原CO2，而从有机物或水以外的无机物中取得氢。（2）它们的光合作用不产生氧。（3）光合作用一般在厌氧条件下进行。

34、,光合细菌（photosynthetic bactrria，简称PSB）,常见的光合细菌有： 着色杆菌科、外硫红螺菌科、紫色非硫菌科、紫色硫菌科、绿色硫菌科、多细胞丝状绿细菌、螺旋菌科和含有细菌叶绿素a的好氧性细菌等。,鞘细菌（sheathed bacteria）,鞘细菌是指许多细菌作直线排列共处在一个共同的鞘体内形成丝状体。 常存在于污水或其他有机物污染的缓慢溪流中，或废水处理的活性污泥中，当数量过多时会引起污泥膨胀。,鞘细菌（sheathed bacteria）,常见的鞘细菌属：,铁细菌,球衣菌属,滑动细菌（gliding bacteria）,滑动细菌是不借鞭毛而靠菌体的蠕动进行滑动的菌体

35、。 贝氏硫菌属：对自然界硫素循环起重要作用。 噬纤维菌属：分解纤维素能力很强。 粘细菌：靠细胞分泌的粘液在固体表面滑行。生长于土壤表层、腐烂木材、堆肥和人类粪便上。,螺旋体（spirochaeta）：不同于螺菌。广泛分布于自然界和动物体内。如：苍白密螺旋体是梅毒病原菌。,其他细菌型微生物,其他原核生物,一、 蓝细菌（Cyanobacteria） 蓝细菌曾属于蓝绿藻，原因是它的细胞内含叶绿素a，同植物、藻类一样进行放氧型光合作用。 这类微生物的细胞核是典型的原核，顾属原核生物界。 蓝细菌形态为单细胞球状、杆状或多细胞丝状。细胞直径从0.51.0m至60m，这是已知原核生物中最大的细胞。 蓝细菌细

36、胞壁外有粘质层构成的鞘，可以滑行运动。细胞内含有光合作用色素。 蓝细菌是能进行固氮作用的光合自养细菌，因而能在极端贫瘠和恶劣的条件下生存，被认为是土壤形成的先驱生物。,二、立克次氏体（Rickettsia) 是一类比细菌小的病原体，多为G-球菌或杆菌，在不同宿主中或不同发育阶段表现不同形状。除个别（如Q热立克次氏体）外均不能通过细菌过滤器。其主要特点是： 1致病性强 往往通过节肢动物传染给人类或其他哺乳动物使致病。如斑疹热病和落矶山斑疹伤寒。 2细胞膜疏松而渗漏性大 因而必须专性活细胞内寄生，不能在普通培养基上培养。可通过接种敏感动物的方法得到纯培养。,三、衣原体(Chlamydia) 是一种

37、能通过细菌过滤器、G-、仅能在脊椎动物细胞质内繁殖并致病、具特殊生长周期的原核微生物。其特点是： 1是一类“能量寄生物” 即体内缺乏完整的酶系，必须依靠寄主细胞提供。因而离开寄主细胞则不表现生命活力。 2不经过节肢动物 而是在脊椎动物间直接传染，引起疾病。如沙眼衣原体、性病淋病肉芽肿衣原体等；在动物体内还可引起肺炎、多发性关节炎、胎盘炎、肠炎等疾病。 3在细胞内有一定的发育阶段 即由细小、细胞壁坚韧的具传染性的原基体，变成较大的胞壁薄的非传染型，然后再形成致密的具传染性的原基体。,四、支原体(Mycoplasma) 是一类介于细菌和立克次氏体之间的G-原核微生物。是已知的能独立生活的最小生物。

38、广泛分布于土壤和动物体内，多数致病，如胸膜肺炎、猪气喘病、鸡呼吸道疾病等；少数腐生。其特点是：1无细胞壁 因而细胞柔软而形态多变，具有高度多形性，能通过细菌过滤器2在含血清的营养丰富的培养基上长出一种典型的“油煎蛋形”小菌落。3细胞膜含固醇 这是其他生物罕有的。,五、古细菌（Archaebacteria） 1977年，Woese 和 Wolfe对细菌类群中的16s rRNA核苷酸顺序的同源性进行分析测定后发现，产甲烷细菌（methanogens）、极端嗜盐细菌（extreme halophiles）、嗜热嗜酸细菌（thermoacidophiles）与其它细菌（真细菌，eubacteria）具

39、有明显区别。考虑到这三类细菌是在厌氧、高温、强酸条件下生活，与地球生命出现的初期环境相似，因此，命名为古细菌。其特点是：1.细胞壁 由假肽聚糖（N-乙酰氨基葡萄糖或N-乙酰氨基半乳糖和N-乙酰塔罗糖醛酸以及少量的氨基酸短肽链组成的亚单位聚合而成）或酸性杂多糖或蛋白质亚基构成。不含胞壁酸、磷壁酸、二氨基酸和D型氨基酸。2. 16s rRNA核苷酸顺序 既不同于真细菌，也不同于真核生物。根据上述古细菌的性状特点，可以认为，古细菌是一类16s rRNA及其它细胞成分在分子水平上与原核生物和真核生物均有所不同的特殊生物类群。因此，有人指出，古细菌属于“第三型生物”。,第三节 古细菌（Archaebac

40、teria）,1977年，Woese 和 Wolfe对细菌类群中的16s rRNA核苷酸顺序的同源性进行分析测定后发现，产甲烷细菌（methanogens）、极端嗜盐细菌（extreme halophiles）、嗜热嗜酸细菌（thermoacidophiles）与其它细菌（真细菌，eubacteria）具有明显区别。 考虑到这三类细菌是在厌氧、高温、强酸条件下生活，与地球生命出现的初期环境相似，因此，命名为古细菌。其特点是：1.细胞壁 由假肽聚糖（N-乙酰氨基葡萄糖或N-乙酰氨基半乳糖和N-乙酰塔罗糖醛酸以及少量的氨基酸短肽链组成的亚单位聚合而成）或酸性杂多糖或蛋白质亚基构成。不含胞壁酸、磷壁

41、酸、二氨基酸和D型氨基酸。2. 16s rRNA核苷酸顺序 既不同于真细菌，也不同于真核生物。根据上述古细菌的性状特点，可以认为，古细菌是一类16s rRNA及其它细胞成分在分子水平上与原核生物和真核生物均有所不同的特殊生物类群。因此，有人指出，古细菌属于“第三型生物”。,古细菌（Archaebacteria）,3.细胞质膜 古细菌细胞质膜含醚键脂及分枝烃。 4.内含物 许多古细菌有内含子。 5.形态 古细菌有扁平直角几何状的细菌，而细菌从未发现。 6. 中间代谢 古细菌可有独特的辅酶参入。 7.呼吸类型 严格厌氧是古细菌的主要呼吸类型。 8.生境 大多数古细菌生活在高温、极热、高盐、极酸或高

42、度缺氧的极端环境里。 9.繁殖速率 古细菌繁殖速率较真细菌缓慢。 主要代表菌群有： 1. 产甲烷古细菌群 2. 还原硫酸盐古细菌群 3. 极端嗜盐古细菌群 4. 无细胞壁古细菌群 5. 极端嗜盐和超嗜热的代谢元素硫的古细菌群,第四节 真菌（fungus）,真菌：是最主要的真核微生物类群，包括多细胞分枝丝状霉菌（mould）和单细胞酵母菌（yeast）。 与藻类相比，无叶绿素，无光合作用系统，化能有机营养型。,酵母菌（yeasts）,酵母菌是一群以圆形或椭圆形单细胞的、以出芽或分裂为主要繁殖方式的真菌。在真菌分类系统中分布于子囊菌亚门、担子菌亚门和半知菌亚门。大多数酵母菌具有发酵糖类产生酒精和二

43、氧化碳的能力。 酵母菌可用于酿酒、发面、生产蛋白质、有机酸、酶、核苷酸、辅酶、细胞色素C、维生素、石油发酵、脱蜡等各个方面；,但也有少数菌是有害的。一些发酵工业的污染菌可消耗酒精和产生不良气味；一些耐高渗酵母可使果酱、蜂蜜及蜜饯变质；少数寄生性酵母菌具有致病作用。,一、酵母菌的形态特征与大小,酵母菌细胞形态为圆形、椭圆形、柠檬形或尖形，有的可形成假菌丝；细胞大小为：15530m，最大的可达100m。酵母菌的大小表示方法同细菌的表示方法，球形的酵母用其直径表示，对于椭圆形、卵圆形或长椭圆形的用其长和宽表示。,二、酵母菌的细胞结构与功能,酵母菌是单细胞真核微生物，具有典型的细胞结构。 （一）细胞壁

44、酵母菌幼年细胞壁薄，有弹性，以后逐渐变厚，变硬。成分主要是葡聚糖和甘露聚糖，此外含不等量蛋白质、脂类，有些酵母菌除上述成分外还含有少量几丁质（多聚乙酰葡萄糖胺）。（二）细胞膜 酵母菌细胞膜的结构和功能与其他真核生物细胞相同，有些酵母菌（酿酒酵母）在细胞膜上含有固醇，这在其它生物中是罕见的，至于固醇的生理功能尚不清楚。（三）细胞质 在质内有由生物膜分化出来的独立的细胞器，如线粒体、内质网和高尔基体。酵母细胞质中含有70S和80S两种核糖体。 （四）细胞核 具备真核的特点。,三、酵母菌的繁殖方式与基本过程,酵母菌具有有性繁殖和无性繁殖两种繁殖方式。 一般以无性繁殖为主，方式是出芽繁殖和分裂繁殖。

45、有性繁殖的主要方式是产生子囊孢子。 凡具有有性繁殖产生子囊孢子的酵母菌称为真酵母； 凡未发现有性繁殖的酵母菌称为假酵母,(一) 酵母菌的无性繁殖（asesual reproduction）,1出芽繁殖(budding) 又称芽殖。 2.分裂繁殖（fission)） 又称裂殖，裂殖酵母属（Schizosaccharomyces）的种类可通过类似细菌的二等分方式进行裂殖。其过程是母细胞先延长，然后细胞中央产生隔膜，分开形成两个细胞。,1突出体2小管3核4液泡,（二) 酵母菌的有性繁殖 （sexual reproduction),酵母菌进行的有性繁殖主要是产生子囊和子囊孢子。 其基本过程包括：质配、

46、核配和减数分裂三个基本过程。,质配（plasmogamy）： 当一些酵母菌发育至一定阶段或在特定的培养条件下，两个性别不同的细胞各伸出小突起相互接触，融合，形成一个通道；两细胞质融合，称为质配。 核配（karyogamy）： 两单倍体的核移到融合管中融合成二倍体的核。此二倍体细胞称为合子。 减数分裂： 在合适条件下，二倍体细胞的核进行一次减数分裂和12次有丝分裂，形成48个有性的子囊孢子。形成子囊孢子的细胞，称为子囊。,四、酵母菌的生活史类型,典型的酵母菌生活史中，既可进行无性生殖，也可进行有性接合和形成子囊孢子，根据两种营养阶段的长短，将酵母菌的生活史分为三种类型 （一）单倍体型 （二）双倍

47、体型 （三）单双倍体型,1.八孢裂殖酵母; 2.路得氏酵母; 3.啤酒酵母,五、酵母菌的菌落特征,在固体培养基表面，酵母菌菌落表面湿润、粘稠、易被接种环挑起。这些特征与细菌菌落特征相似，但比细菌菌落大而厚。有的酵母菌如培养时间太长则表面呈皱缩状。菌落多为乳白色，仅少数有红色、黑色。在液体培养基中酵母菌可形成菌膜、沉淀或浑浊。菌膜的形成与特征是分类的特征之一。,第五节 霉 菌（Mold）,霉菌是一类丝状真菌的统称，就是说，它只是真菌中的一部分。 霉菌在自然界广泛分布，种类繁多，与人类的关系极为密切，是人类在生产实践活动中最早利用的一类微生物。 它们是酿造、工业发酵、抗菌素和酶制剂等生产中重要的类

48、群。 多种霉菌在其生长过程中，可以产生大量的酶，用人工培养的方法，通过发酵、提取来制备酶制剂。淀粉酶、蛋白酶、果胶酶等。 在食品工业中的应用：用于酿酒、制醋、生产味精等；有些霉菌可以产生，使蛋白质分解产生氨基酸，用于生产酱油、豆腐乳等； 但是霉菌也可引起食品腐败变质，或产生毒素，危害人的健康和生命。,一、霉菌菌丝构成及其特点,霉菌的生物个体称菌丝体，菌丝体由营养部分和繁殖部分组成。营养部分的基本单位是菌丝(hypha)，它是一种管状的细丝，单细胞或多细胞。菌丝的直径一般为46m，个别菌种也有较粗的。在条件适宜时，菌丝顶端延长，旁侧分枝，互相交错成团，形成菌丝体(mycelium)。 霉菌的菌丝

49、在功能上有一定程度的分化，长入基质中吸收营养的菌丝，称为基内菌丝或营养菌丝，伸出基质外的菌丝称气生菌丝。气生菌丝发育到一定时期，分化出产生霉菌孢子的繁殖菌丝或繁殖器官。,一、霉菌菌丝构成及其特点,菌丝在结构上分为两种： 一种无隔膜，是长管状的分枝，细胞内含有许多核，称为无隔菌丝。如毛霉属(Mucor)和根霉属(Rhizopus)。 另一种有隔膜，整个菌丝由分枝成串的多细胞组成，每个细胞内含一个或多个核，称其有隔菌丝,如曲霉属（Aspergillus）、青霉属（Penicillium）等大多数霉菌虽然隔膜把菌丝分隔成许多细胞，但是隔膜中间有小孔，使其相互沟通，因此，仍应把其看成是一个完整的机体。

50、,二、霉菌的菌丝细胞结构,霉菌细胞的基本构造有细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核等。（一）细胞壁霉菌的细胞壁中不含肽聚糖，绝大多数霉菌的细胞壁则以几丁质为主。（少数霉菌细胞壁中含有纤维素），这种几丁质不同于动物几丁质，称为真菌几丁质，是由N-乙酰葡萄糖胺按-1，4葡萄糖苷键连接的多聚体，并形成多层结构，故坚韧性强。（二）细胞膜是典型的单位膜结构。（三）细胞质霉菌的胞质内包藏有细胞核及各种细胞器。核糖体是80S。 （四）细胞核霉菌与其它真菌相似，具有完整的细胞核。霉菌的细胞核由核膜、核仁、染色体和核质组成。,四、霉菌的繁殖,霉菌的繁殖能力很强，而且方式多样，如菌丝截段即可发育成新的个体，称为断裂繁殖

51、。 然而在自然界，霉菌的繁殖方式包括无性繁殖和有性繁殖，到目前为止有些霉菌尚未发现有性繁殖过程。 因霉菌的种类不同，形成的孢子有： 无性孢子 有性孢子 分生孢子 卵孢子 孢囊孢子 子囊孢子 节孢子 接合孢子 芽孢子 担孢子 厚垣孢子,(一)霉菌的无性繁殖,1、孢囊孢子（sporangiospore） 孢囊孢子为内生孢子。霉菌发育到一定阶段，气生菌丝顶端膨大，形成圆形、椭圆形或梨型的“囊状结构”。在囊的内部聚集大量细胞核并与其周围的细胞质浓缩形成孢囊孢子。如根霉和毛霉,(一)霉菌的无性繁殖,2.分生孢子 为外生孢子。霉菌发育到一定阶段，在菌丝分支顶端细胞或菌丝分化而来分生孢子梗的顶端细胞分割缢缩

52、而形成的单个或成簇多样形的孢子称为分生孢子。,(一)霉菌的无性繁殖,3.厚垣孢子 为外生孢子。由菌丝内原生质收缩变圆、外壁变厚而形成的圆形、纺锤形或长方形的无性休眠孢子称为厚垣孢子。如总状毛霉（Mucor racemosus)白地霉（Geotrichum candidum) 。 4.节孢子 为外生孢子，又称粉孢子。菌丝生长到一定阶段，出现许多横隔膜，然后从横隔膜处断裂，产生许多成串、短柱状的单个孢子称为节孢子。如白地霉的衰老菌丝即可断裂形成节孢子.,(一)霉菌的无性繁殖,5.芽孢子 为外生孢子。由菌丝细胞如同发芽一样产生小突起，经过细胞壁缩缢，最后脱离母细胞而形成圆形或椭圆形的孢子称为芽孢子。

53、如根霉和毛霉在液体培养基中生长，形成芽孢子。,（二）霉菌的有性繁殖,霉菌的有性繁殖是指两个性细胞同宗或异宗结合后，经过质配（plasmogamy）、核配（karyogamy）和减数分裂（meiosis）形成有性孢子的过程。 同宗结合系指由同一孢子萌发形成的两条菌丝或性器官发生质配 ，进行有性生殖的过程； 异宗结合系指不同性的两个孢子分别萌发形成的两条菌丝或性器官发生质配，进行有性生殖的过程。 霉菌的有性孢子主要有： 卵孢子（oospore）; 接合孢子（zygospore） 子囊孢子（ascospore） 担孢子（basidospore）。,（二）霉菌的有性繁殖,1.卵孢子 由同一菌丝分化成大

54、小不同的两个配子囊，大型配子囊叫藏卵器，小型配子囊叫雄器，在配子囊内，细胞核进行减数分裂，在藏卵器形成一至数个单倍体卵球；在雄器内形成相应的单倍体配子核。雄器中的配子核通过受精管进入藏卵器，经过质配、核配、发育等过程，形成二倍体的卵孢子。如水霉（Saprolegnia）和绵霉（Achlya）形成的有性孢子为卵孢子.,（二）霉菌的有性繁殖,2接合孢子 由菌丝生出的两个形态结构相同或相似的配子囊通过同宗或异宗结合而成。两个相邻的菌丝相遇，各向对方伸出极短的侧枝称为接合子梗，两个接合子梗之间相互吸引，并在它们的顶部形成融合膜。两个接合子梗的顶端膨大形成原配子囊，每个原配子囊各自分化为一个顶生的配子囊

55、和一个配子囊的柄细胞。随着两个配子囊融合膜的消失，两个配子囊发生质配、核配最后形成接合孢子。,（二）霉菌的有性繁殖,3.子囊孢子 在子囊中形成的有性孢子称为子囊孢子。形成子囊孢子是子囊菌的主要特征。当子囊菌发育到一定阶段，两条单核菌丝首先分化出配子囊，两个配子囊通过同宗或异宗结合后形成产囊丝，再进一步发育成子囊。在子囊中发生核配形成二倍体的核，二倍体的核经过减数分裂，每个子囊通常含有28个子囊孢子，其数目常用2n表示，子囊孢子的形态、大小多种多样。,子囊果的形态,一般多个子囊包被在由菌丝体组成的有性子实体子囊果中，子囊果的形态、结构、大小随种而异，主要有三种类型 (1)闭囊壳。子囊产生于完全封

56、闭的子囊果内。 (2)子囊壳。子囊由几层菌丝细胞组成的特殊的壁包围,子囊果成熟时出现一个小孔，通过孔口放出子囊孢子。 (3)子囊盘。仅在子囊基部有多层菌丝组成盘状,子囊平行排列于其上，犹如一个果盘故称为子囊盘。,（二）霉菌的有性繁殖,4.担孢子 菌丝经过特殊的分化和有性结合形成担子，在担子细胞外壁形成的有性孢子称为担孢子。担孢子是担子菌所特有的有性孢子。担子菌的两条单核菌丝直接通过异宗结合形成双核菌丝。双核菌丝发育到一定阶段，顶端细胞膨大，在膨大的细胞内发生核配形成二倍体的核。二倍体的核经过减数分裂和有丝分裂，形成4个单倍体核。这时顶端膨大细胞发育为担子，在担子上长出4个膨大的担子梗，4个单倍

57、体子核进入担子梗内，发育为4个单倍体的担孢子。,五、霉菌的菌落,毛霉、根霉在固体培养基上能呈扩散性的蔓延，以致菌落没有规则或没有固定大小。 多数霉菌的菌落是有局限性的，最初往往是浅色或白色，当菌落长出各种颜色的孢子后，菌落便相应地呈黄、绿、青、黑、橙等各色。 有的霉菌由于能产生色素，使菌落背面也带有颜色，或进一步扩散到培养基中，使培养基变色。 由于霉菌形成的孢子有不同的构造、形状及颜色，所以菌落往往是鉴定霉菌的重要依据。,霉菌的菌落比细菌、酵母菌的都大，常常是绒毛状、絮状和蜘蛛网状等。,六、真菌的分类系统简介,目前大多数人采用Ainsworth的系统。安斯沃思（Ainsworth）的分类系统，

58、把真菌界（Kingdom Fungi）分为粘菌门 (Myxomycota)和真菌门 (Eumycota)2个门，5个亚门，18个纲和68个目。真菌门中的五个亚门:,（一）鞭毛菌亚门（Mastigomycotina） 是低等真菌，其有性孢子主要是卵孢子，其无性孢子可产生鞭毛，为游动孢囊孢子。,（三）子囊菌亚门（Ascomycotina） 子囊菌是较高级的真菌，也是真菌中一个比较大的类群，已知有四万多个种，分布广泛，与人类关系密切。子囊菌的无性孢子有多种，如分生孢子、芽孢子、厚垣孢子等。子囊菌的有性繁殖为子囊孢子。,（四）担子菌亚门（Basidomycotina） 担子菌是真菌中的一个较大的类群，

59、大约有两万多个菌种，担子菌是高等真菌，其菌丝由多细胞组成，有性繁殖产生担孢子人类可直接食用的蘑菇、木耳、银耳等食用菌。,（五）半知菌亚门（Deuteromyeotina） 有些真菌的有性世代尚未被发现，或很少发生。只根据其无性世代进行分类鉴定，故被称为半知菌。,(二）接合菌亚门（）,七、环境中常见的真菌类群,一、藻状菌纲 1. 根霉属（Rhizopus） 2. 毛霉属（Mucor） 二、子囊菌纲 1.酵母菌属（Saccharomyces） 2.脉孢菌属（Neurospora） 三、担子菌纲,环境中常见的真菌类群,四、半知菌类 1.假丝酵母属（Candida） 2.地霉属(Geotrichum) 3.曲霉属(Aspergillus) 4.青霉属(Penicillium) 5.交链胞属(Ailternaria) 6.链孢霉属(Fusarium) 7.木霉属（Trichoderma