环境工程微生物学2.ppt

第三章 原核微生物定义：原核微生物即具有原核细胞的微生物。其细胞核发育不完全，只有一个核物质高度集中的核区，不具核膜，核物质裸露，与细胞质没有明显的界限；没有分化的细胞器，只有膜体系的不规则泡沫结构；不进行有丝分裂。3.1 细菌概述一、细菌的个体形态与大小（一）细菌的形态 细菌的形态十分简单，基本上只有球状、杆状、螺旋状和丝状四大类 在自然界所存在的细菌中，杆菌最为常见，球菌次之，螺旋状再次之乳酸杆菌 E.coli细胞的平均长度约2 m，宽度约0.5 m。两端齐平炭疽芽胞杆菌炭疽芽胞杆菌两端尖细白喉棒状杆菌白喉棒状杆菌分枝杆菌分枝杆菌双歧杆菌双歧杆菌脑膜炎奈瑟菌脑膜炎奈瑟菌肺炎链球菌肺炎链球菌链球菌链球菌四联球菌四联球菌八叠球菌八叠球菌弧菌弧菌螺菌螺菌螺杆菌螺杆菌放线菌放线菌（二）细菌的大小 观察细菌常用光学显微镜，其大小用测微尺在显微镜下进行测量，以微米(m)为单位。不同种类的细菌大小不一，同一种细菌也因菌龄和环境因素的影响而有差异。二、细菌的细胞结构基本结构细胞壁、细胞膜、细胞质、核质特殊结构荚膜、鞭毛、芽胞（一）基本结构1、细胞壁(cell wall)革兰阳性菌肽聚糖聚糖骨架、四肽侧链、五肽交联桥革兰阴性菌肽聚糖聚糖骨架、四肽侧链细胞壁的功能 固定细胞外形；协助鞭毛运动；保护细胞免受外力的损伤（例如革兰氏阳性细菌可抵御1525个大气压的渗透压，革兰氏阴性细菌为510个大气压）；为正常细胞分裂所必需；阻拦有害物质进入细胞（如革兰氏阴性细菌细胞壁可阻拦分子量超过800的抗生素透入）；与细菌的抗原性、致病性（如内毒素）和对噬菌体的敏感性密切相关。2、细胞膜(cell membrane)紧贴在细胞壁的内侧而包围在细胞质周围的一层柔软而富有弹性的薄膜。它是半透膜。细胞膜的功能为：控制细胞内、外的物质（营养物质和代谢废物）的运送、交换；维持细胞内正常渗透压的屏障作用；合成细胞壁各种组分（LPS、肽聚糖、磷壁酸）和荚膜等大分子的场所；进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地；许多酶（-半乳糖苷酶、有关细胞壁和荚膜的合成酶、ATP酶）和电子传递链组分的所在部位；鞭毛的着生点和提供其运动所需的能量等。3、细胞质(cytoplasm)被细胞膜包围着的除核质体外的一切透明、胶状、颗粒状物质，可总称为细胞质。4、核质(nuclear material)细菌是原核细胞，不具有成形的核。细菌的遗传物质称为核质或拟核，无核膜、核仁和有丝分裂器。功能与真核细胞的染色体相似。核质由单一密闭环状DNA分子反复回旋卷曲盘绕组成松散网状结构。（二）特殊结构1、荚膜(capsule)a.荚膜的化学组成荚膜的化学组成大多数细菌的荚膜是多糖，炭疽芽胞杆菌、鼠疫耶氏菌等少数菌的荚膜为多肽。多糖分子组成和构成的多样化使其结构极为复杂，成为血清学分型的基础。荚膜的形成需要能量，与环境条件有密切关系。有荚膜的细菌形成粘液粘液(M)或光滑或光滑(S)菌落菌落，失去荚膜后其菌落边为粗糙型粗糙型（R）型型。b.荚膜的功能抗吞噬作用：荚膜具有抵抗宿主吞噬细胞的作用，因而荚膜是病原菌的重要毒力因子。粘附作用：荚膜多糖可使细菌彼此之间粘连，也可粘附于组织细胞或无生命物体表面，形成生物膜，是引起感染的重要因素。抗有害物质的损伤作用：荚膜处于细胞的最外层，有保护菌体避免和减少受有害物质的损伤作用。2、鞭毛(flagellum)鞭毛菌分类鞭毛菌分类3、芽胞(spore)a.芽胞的形成与发芽b.芽胞的功能芽胞的抵抗力强，可在自然界中存在多年，是重要的传染源。但芽胞并不直接引起疾病，只有发芽成为繁殖体后，才能迅速大量繁殖而致病。芽胞抵抗力强，故应以杀灭芽胞作为可靠的灭菌指标。芽胞抵抗力强的原因：(1)芽胞含水量少，蛋白质受热后不易变性。(2)芽胞具有多层致密的厚膜，理化因素不易透入。(3)含有的DAP(吡啶二羧酸)与钙结合的盐能提高芽胞中各种酶的稳定性。芽胞的结构芽胞的结构三、细菌群体（菌落）的形态 将单个微生物细胞或一小堆同种细胞接种在固体培养基的表面（有时为内部），当它占有一定的发展空间并给予适宜的培养条件时，该细胞就迅速进行生长繁殖。结果会形成以母细胞为中心的一堆肉眼可见的、有一定形态构造的子细胞集团，这就是菌落（colony）。如果菌落是由一个单细胞发展而来的，则它就是一个纯种细胞群或克隆（clone）。如果将某一纯种的大量细胞密集地接种到固体培养基表面，结果长成的各“菌落”相互联接成一片，这就是菌苔（lawn）。细菌的菌落有其自己的特征，诸如湿润、较光滑、较透明、较粘稠、易挑取、质地均匀以及菌落正反面或边缘与中央部位的颜色一致等。例如，对无鞭毛、不能运动的细菌尤其是各种球菌来说，随着菌落中个体数目的剧增，只能依靠“硬挤”的方式来扩大菌落的体积和面积，这样，它们就形成了较小、较厚、边缘极其圆整的菌落。又如，对长有鞭毛的细菌来说，其菌落就有大而扁平、形状不规则和边缘多缺刻的特征，运动能力强的细菌还会出现树根状甚至能移动的菌落，前者如Bacillusmycoides（蕈状芽孢杆菌），后者如Pro-teusvulgaris（普通变形杆菌）。再如，有荚膜的细菌，其菌落往往十分光滑，并呈透明的蛋清状，形状较大。最后，凡产芽孢的细菌，因其芽孢引起的折光率变化而使菌落的外形变得很不透明或有“干燥”之感，并因其细胞分裂后常连成长链状而引起菌落表面粗糙、有褶皱感，再加上它们一般都有周生鞭毛，因此产生了既粗糙、多褶、不透明，又有外形及边缘不规则特征的独特菌落。这类个体（细胞）形态与群体（菌落）形态间的相关性规律，对进行许多微生物学实验和研究工作是有一定参考价值的。四、细菌的物理化学性质(一)细菌表面电荷的等电点pH=2-5pH=2-3 G+；pH=4-5 G-(二)染色原理及方法 革兰氏染色法：该染色法由丹麦医生C.Gram于1884年创立，故名。2.2 放线菌 定义：放线菌是一类呈菌丝状生长、主要以孢子繁殖和陆生性强的单细胞原核生物。有原核；菌丝直径与细菌相近；细胞壁主要成分是肽聚糖；有的放线菌产生有鞭毛的孢子，其鞭毛类型也与细菌的相同；放线菌噬菌体的形状与细菌的相似；最适生长pH与多数细菌的生长pH相近，一般呈微碱性；DNA重组的方式与细菌的相同；核糖体同为70s；对溶菌酶敏感；凡细菌所敏感的抗生素，放线菌也同样敏感；至今发现的80余属放线菌（1992）都是革兰氏阳性菌1、基内菌丝-它是营养型一级菌丝，长在培养基内或表面。其主要功能是吸收水分和营养物质，所以又称营养菌丝。一般无横隔膜（诺卡氏菌除外），直径0.21.2m，分枝繁茂，无色或产生水溶性或脂溶性色素而呈现黄、绿、橙、红、紫、蓝、褐、黑等各种颜色，能在培养基中扩散。2、气生菌丝-这是由基内菌丝分枝向培养基上空伸展的二级菌丝，镜检观察其颜色较深且较基内菌丝粗，直径为11.4m，直形或弯曲状，有分枝，有的产生色素。3、孢子丝：孢子丝是由气生菌丝分枝部分分化而成的具有形成孢子作用的繁殖菌丝。有直、波曲、螺旋、轮生等形状。螺旋的数量、大小和疏密随不同的种而异。孢子丝上形成成串的孢子。