微生物绪论第1章印.ppt

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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）微生物的种类和数量随污染物增加而）微生物的种类和数量随污染物增加而增加增加二、本门课程的内容与任务二、

2、本门课程的内容与任务1 内容：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；微生物在环境中 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 任务任务: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

3、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

4、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

5、 试验试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 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

6、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技术用固体培养基分离纯化微生物的技术 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（Prokaryomicrobe）（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、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

7、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、）、结构简单、细细胞壁胞壁坚韧、以二等分裂方式繁殖和水生性坚韧、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,单细胞单细胞生物。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 杆菌细胞呈杆菌细胞呈杆状或圆柱形杆状或

8、圆柱形。有长杆菌、。有长杆菌、短杆菌。短杆菌。Arrangements of Bacilli F球球 菌菌 细胞呈细胞呈球状或椭圆形球状或椭圆形。根据。根据细胞分裂后新细胞所保持的空间排细胞分裂后新细胞所保持的空间排列方式，分为以下几种情形：列方式，分为以下几种情形：单球菌单球菌尿素微球菌尿素微球菌双球菌双球菌肺炎双球菌肺炎双球菌链球菌链球菌溶血链球菌溶血链球菌四联球菌四联球菌四联微球菌四联微球菌八叠球菌八叠球菌尿素八叠球菌尿素八叠球菌葡萄球菌葡萄球菌金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌F螺螺 旋旋 菌菌 细胞呈弯曲杆状的细菌统称细胞呈弯曲杆状的细菌统称为螺旋菌。包括：为螺旋菌。包括：弧菌弧菌 偏端单

9、生鞭毛或丛生鞭毛偏端单生鞭毛或丛生鞭毛螺旋菌螺旋菌 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，一般以球菌，一般以直径直径来表示来表示杆菌和螺旋菌，以杆菌和螺旋菌，以长和宽长和宽来表示。如来表示。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为单位为单位细菌细菌大小的表示大小的表示：细菌细菌大小的测定大小的测定：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，细菌大小随菌龄变化不同细菌大小不同，细菌大小随菌龄变化 自然界中杆菌最常见，球菌次之，螺菌最少自然界中杆菌最常见，球菌

10、次之，螺菌最少注注 意意:二、细菌的细胞结构二、细菌的细胞结构 特殊构造特殊构造：部分细菌具有的或一般细菌在特殊：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、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

11、 念念：是细胞质膜外面是细胞质膜外面坚韧坚韧而带有而带有弹性弹性的一层的一层薄膜薄膜，使细胞，使细胞保持一定形状保持一定形状，保障其在不同渗透压条件下生长，即使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。在不良环境中也能防止胞溶作用。化学组成化学组成：主由主由肽聚糖肽聚糖构成构成 肽聚糖是肽聚糖是N-N-乙酰氨基葡萄糖乙酰氨基葡萄糖(NAG)和和带有交替排列的带有交替排列的D-型或型或L-型氨基酸侧链的型氨基酸侧链的N-N-乙酰胞壁酸乙酰胞壁酸(NAM)的的多聚体多聚体。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

12、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 1）G+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（2080nm）而致密的）而致密的肽聚糖层肽聚糖层，多，多达达40层，占细胞壁的成分层，占细胞壁的成分6090%，它，它同同细胞膜的外层细胞膜的外层紧密相连；紧密相连；革兰氏阳性细菌细胞壁中含有革兰氏阳性

13、细菌细胞壁中含有磷壁酸磷壁酸（teichoi-acid），它又分为两种，即），它又分为两种，即壁磷壁酸壁磷壁酸和和膜磷壁酸膜磷壁酸。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肽聚糖糖(23nm)，但是在肽聚糖层外边，仍，但是在肽聚糖层外边，仍有有另一层外膜另一层外膜，作为另外的屏障。，作为另外的屏障。外膜外膜上含有许多独特的结构：上含有许多独特的结构：把外膜与肽聚糖层连接起来的把外膜与肽聚糖层连接起来的布布朗朗(Braun(Brauns)s)脂蛋白脂蛋白；使营养物被动运；使营养物被动运输通过膜的输通过膜的 膜膜 孔蛋白孔蛋白和起保护细胞作

14、和起保护细胞作用的用的脂多糖脂多糖(LPS)。脂多糖也称为内毒。脂多糖也称为内毒素，对哺乳动物有高度毒性。素，对哺乳动物有高度毒性。G-细菌细胞壁外膜细菌细胞壁外膜的基本成分是的基本成分是脂多糖脂多糖，此，此外还有磷脂、多糖和蛋白质。外膜被分为外还有磷脂、多糖和蛋白质。外膜被分为脂脂多糖层多糖层（外）、（外）、磷脂层磷脂层（中）、（中）、脂蛋白层脂蛋白层（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层很薄，约有有23nm厚。它厚。它与外膜的脂蛋白层相连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）

15、是革兰氏阴性细菌壁膜间隙）是革兰氏阴性细菌细胞膜与外膜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。周质空间含有与周质空间含有与营养物运输营养物运输和和营养物进入营养物进入有关的蛋白质，如营养有关的蛋白质，如营养物物进入细胞的蛋白进入细胞的蛋白；营养物；营养物运输的运输的酶酶，如蛋白，如蛋白 水解水解 酶；细胞酶；细胞防御有防御有毒化合物的酶毒化合物的酶，如破坏青霉素的，如破坏青霉素的-内酰胺酶。革兰氏阳性细菌以上这内酰胺酶。革兰氏阳性细菌以上这些酶常分泌到胞外周围，革兰氏阴些酶常分泌到胞外周围，革兰氏阴性细菌则依靠它的外膜，保持这些性细菌则依靠它的外膜，保持这些酶与菌的紧密

16、结合。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

17、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结构结构磷脂双分子层磷脂双分子层2 2 细胞膜细胞膜（cytoplasmic membrane）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构造：是一个磷脂双分子层其中埋藏着其中埋藏着与物质运输、能量代谢与物质运输、能量代谢和和信号接信号接收有关收有关的的整合蛋白整合蛋白(in

18、tegral)，它是完全地，它是完全地与膜连接而且贯穿全膜的蛋白与膜连接而且贯穿全膜的蛋白另外，有通过电荷相互作用，疏松附着于膜另外，有通过电荷相互作用，疏松附着于膜的的外周蛋白外周蛋白(peripheral proteins)。它它是由于磷脂带正电荷极性头，只是通过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电荷作用与膜松散连接的一类膜中的脂类和蛋白质均在运动，而且是彼此膜中的脂类和蛋白质均在运动，而且是彼此之间互相之间互相相对运动相对运动膜内陷形成膜内陷形成（中）间体（中）间体（mesosome）F细胞膜的功能：细胞膜的功能：维持渗透压梯度和溶质的转移。维持渗透压梯度和溶质

19、的转移。细胞膜由含细胞膜由含有亲水区域的和疏水区域的两性分子磷脂有亲水区域的和疏水区域的两性分子磷脂组成，膜对于大分子或电荷高的分子成为组成，膜对于大分子或电荷高的分子成为一个一个选择渗透屏障选择渗透屏障，它们不易通过磷脂双，它们不易通过磷脂双分子的疏水性内层分子的疏水性内层，选择性的控制内、外营选择性的控制内、外营养物质和代谢产物的运送。维持细胞内养物质和代谢产物的运送。维持细胞内正正常渗透压的屏障常渗透压的屏障。参与细胞壁、糖被合成。参与细胞壁、糖被合成。细胞质膜上有合成细胞质膜上有合成细胞壁和形成横隔膜组分的酶。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：参与物质代谢和能量

20、代谢。参与物质代谢和能量代谢。膜上含有氧膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢的化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢的酶酶系系，是细胞的产能场所，是细胞的产能场所为鞭毛提供附着点。为鞭毛提供附着点。细胞质膜上有细胞质膜上有鞭毛鞭毛基粒基粒，鞭毛由此长出。，鞭毛由此长出。间体间体是从是从质膜向内伸展质膜向内伸展的细胞质中主要的细胞质中主要单位膜结构单位膜结构，其，其功能功能可能参与呼吸作用、可能参与呼吸作用、同同DNADNA的复制和细胞的分裂有关的复制和细胞的分裂有关F细胞质（细胞质（cytoplasm）：）：指除核以外，指除核以外，质质膜以内膜以内的原生质。是的原生质。是细胞质膜细胞质膜包围的除核

21、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：细胞质的主要成分：含水的、含有细胞功含水的、含有细胞功能所需的各种分子、能所需的各种分子、RNARNA和蛋白质的混合物，和蛋白质的混合物，含水量约含水量约80%。细胞质的。细胞质的主要成分主要成分是是核糖核糖体体。3 3 细胞质和内含物细胞质和内含物F核糖体核糖体(ribosome)由一个小的亚基和一个大的亚由一个小的亚基和一个大的亚基组成，核糖体的亚基是由基组成，核糖体的亚基是由蛋白质蛋白质和和RNAs组成的复合物，是细胞中组成的复合物，是细胞中合合成蛋白质成蛋白质的场所。原核细胞

22、中的核的场所。原核细胞中的核糖体，尽管在形状上和功能上与真糖体，尽管在形状上和功能上与真核细胞相似，但是组建核糖体亚基核细胞相似，但是组建核糖体亚基的蛋白质和的蛋白质和RNAs性质上有差别。性质上有差别。F内含物内含物(inclusion bodies)细胞质内形状较大的颗粒状构造称细胞质内形状较大的颗粒状构造称为内含物，包括各种为内含物，包括各种贮藏物贮藏物和和羧酶体羧酶体、气泡气泡等，在光学显微镜下可观察到：等，在光学显微镜下可观察到：聚聚-羟基丁酸盐羟基丁酸盐(PHB)(PHB)颗粒颗粒；多聚磷酸盐颗粒多聚磷酸盐颗粒(也称异染粒也称异染粒)；某些细菌中也能看到某些细菌中也能看到脂肪滴脂肪

23、滴；气泡气泡：在在蓝细菌蓝细菌(蓝绿藻蓝绿藻)和生活在和生活在水环境水环境中的中的其它光合细菌其它光合细菌内发现的一个有趣的内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含体。在细胞内四周排列的由蛋白质构成的气泡，可提供浮力，使得细菌漂浮靠近的气泡，可提供浮力，使得细菌漂浮靠近水的表面水的表面羧酶体羧酶体（carboxysome）：又称为又称为多角体多角体，是是自养细菌自养细菌细胞内所特有的多角形或六角细胞内所特有的多角形或六角形内含物，可能是形内含物，可能是固定固定COCO2 2场所场所贮藏物：贮藏物：是一类由不同化学成分累积而成是一类由不同化学成分累积而成的不溶性沉淀颗粒的不溶

24、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磷源：聚磷菌聚磷菌糖原糖原: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

25、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

26、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细胞质中的内含物细菌细胞质中的内含物 4 4 拟核拟核（nucleoid）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1 14 4个核区个核区 细菌的细菌的DNADNA在细胞质中为在细胞质中为单个环单个环状染色体状染色体、双链结构双链结构，无核膜包，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，称为胞内分离的核区，称为拟核拟核。细菌的细菌的DNA

27、DNA位于细胞质中，由一位于细胞质中，由一个染色体构成，不同种的细菌之间染个染色体构成，不同种的细菌之间染色体大小不同。其色体大小不同。其DNADNA是是环状、致密环状、致密超螺旋超螺旋，与组蛋白相类似的蛋白质结，与组蛋白相类似的蛋白质结合。合。古细菌的染色体和细菌的染色古细菌的染色体和细菌的染色体类似体类似，是一个单个环状的，是一个单个环状的DNADNA分子，分子，大小通常小于大肠杆菌的大小通常小于大肠杆菌的DNADNA。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 l

28、ocated 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 synthesize 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出细是从细胞质

29、膜和细胞壁伸出细胞外面的胞外面的蛋白质蛋白质组成的丝状体组成的丝状体结构，使细菌具有运动性。结构，使细菌具有运动性。鞭毛纤细而具有鞭毛纤细而具有刚韧性刚韧性，直径，直径仅仅20nm20nm，长度达，长度达15-20 15-20 m 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，有鞭毛的细菌，鞭毛数目鞭毛数目和在和在细胞细胞表面分布表面分布因种不同而有差因种不同而有差异，是细菌鉴定的依据之一。异，是细菌鉴定的依据之一。鞭毛有三类：鞭毛有三类：单生鞭毛、丛生单生鞭毛、丛生鞭毛和周生鞭毛鞭毛和周生鞭毛。鞭毛与细菌鞭毛与细菌运动运动有关，如趋化有关，如趋化性和趋渗性等。性和趋渗

30、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&菌毛菌毛（pili）细菌细菌细胞表面细胞表面发现的象头发发现的象头发样的特殊的蛋白质样的特殊的蛋白质表膜附属表膜附属物物，有几微米长。，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）与与遗传物质遗传物质从一个细菌从一个细菌转移转移到另一个细菌有关，即在细到另一个细菌有关，即在细菌接合交配时起作用。性菌菌接合交配时起作用

31、。性菌毛比菌毛稍毛比菌毛稍长长，数量，数量少少，只，只有一根或几根。有一根或几根。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）某些细菌在它某些细菌在它生活史中的某个生活史中的某个阶段阶段或某些细菌在它或某些细菌在它遇到外界遇到外界不良环境不良环境时，在其细胞内形成时，在其细胞内形成一个圆形或椭圆形的内生孢子。一个圆形或椭圆形的内生孢子。是生物界中是生物界中抗逆性最强抗逆性最强的的休眠休眠体体。在一些属包括在一些属包括芽孢杆菌芽孢杆菌属属和和梭菌属梭菌属中产生细菌的芽中产生细菌的芽孢。它们是由孢。它们是由细菌的细菌的DNAD

32、NA和和外部外部多层蛋白质多层蛋白质及及肽聚糖肽聚糖包包围而构成，芽孢对干燥和热围而构成，芽孢对干燥和热具有高度具有高度抗性抗性。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 芽孢结构相当复杂，最里芽孢结构相当复杂，最里面为面为核心核心，含核质、核糖体和，含核质、核糖体和一些酶类，由核心壁所包围；一些酶类，由核心壁所包围；核心外面为核心外面为皮层皮层，由肽聚糖组，由肽聚糖组成；皮层外面是由蛋白质所组成；皮层外面是由蛋白质所组成的成的芽孢衣芽孢衣；最外面是；最外面是芽孢外芽孢外壁壁。一般含内生芽孢的细菌总。一般含内生芽孢的细菌总称为称为孢子囊孢子囊(sporangium)(sporan

33、gium)。6、细细菌菌形形态态之之芽芽孢孢 孢外壁：孢外壁：主含脂蛋白，透性差主含脂蛋白，透性差芽孢衣：芽孢衣：主含疏水性脂蛋白，抗酶解、抗药物，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：层：主含主含芽孢肽聚糖芽孢肽聚糖及及DPA-CaDPA-Ca，体积大，渗透压高体积大，渗透压高核核 心：心：芽孢壁、芽孢质膜、芽孢质和核区芽孢壁、芽孢质膜、芽孢质和核区芽芽孢孢F生理特性生理特性 芽孢杆菌属和梭菌属产生的一种芽孢杆菌属和梭菌属产生的一种特化的特化的繁殖结构繁殖结构，它，它无繁殖无繁殖功能。功能。在在光学显微镜光学显微镜下用特殊的下用特殊的芽孢染色芽孢染色(如

34、如孔雀绿染色孔雀绿染色)或通过相差显微镜能够观或通过相差显微镜能够观察到芽孢。察到芽孢。由于芽孢有由于芽孢有许多层许多层包围细菌遗传物质的包围细菌遗传物质的结构，使其具有惊人的、对所有类型环结构，使其具有惊人的、对所有类型环境应力的境应力的抗性抗性，为，为抗逆性休眠体抗逆性休眠体。如热、。如热、紫外线辐射、化学消毒剂和干燥。紫外线辐射、化学消毒剂和干燥。6、细细菌菌形形态态之之芽芽孢孢芽孢的特点(1)(1)含水量下降含水量下降，蛋白质凝固点提高，蛋白质凝固点提高，受热不易变性受热不易变性(2)(2)形成了形成了厚而致密的芽孢壁厚而致密的芽孢壁，渗透，渗透性降低，代谢活力随之降低，使其性降低，代

35、谢活力随之降低，使其处于休眠状态处于休眠状态(3)(3)合成了一些合成了一些耐热性较强的酶耐热性较强的酶(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)芽孢的有无在芽孢的有无在细菌鉴定细菌鉴定中中 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 菌种的筛选和保藏菌种的筛选和保藏(3)(3)是否能杀灭一些代表菌的芽孢是否能杀灭一些代表菌的芽孢就就 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

36、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：包被于某些细菌包被于某些细菌细胞壁外细胞壁外的一层厚的一层厚度不定的胶状物质度不定的胶状物质为细胞的外层结构，起为细胞的外层结构，起保护保护细胞细胞免免受干燥和有毒化合物的损害，也使受干燥和有毒化合物的损害，也使细菌细菌附着附着于物体表面。于物体表面。糖被糖被按其有无固定层次、层次厚薄按其有无固定层次、层次厚薄又可细分为荚膜、微荚膜、粘液层又可细分为荚膜、微荚膜、粘液层和菌胶团。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（形成的公共包裹在细胞群上：菌胶团（形成的公共荚膜荚膜）在壁上有在壁上

37、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：对细菌表面起对细菌表面起渗透屏障渗透屏障作用作用保护细胞保护细胞免受吞噬免受吞噬保护细胞保护细胞免受干燥损伤免受干燥损伤帮助细菌帮助细菌附着附着到物体表面到物体表面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）：）：单个微生物在适宜单个微生物在适宜的固体培养基的固体培养基表面或内部生长表面或内部生长、繁殖、繁殖到一定程

38、度可以形成到一定程度可以形成肉眼可见的肉眼可见的、有、有一定形态结构一定形态结构的子细胞生长群体，称的子细胞生长群体，称为为菌落菌落。菌苔菌苔(lawn)(lawn)：当固体培养基表面众多：当固体培养基表面众多菌落连成一片时，便成为菌落连成一片时，便成为菌苔菌苔。三、细菌的培养特征三、细菌的培养特征培养物：培养物：在人为条件下，培养繁殖得到的在人为条件下，培养繁殖得到的 微生物群体微生物群体。纯培养物纯培养物(pure culture)(pure 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)(culture medium)：培养

39、微生物的：培养微生物的 营养物质营养物质无菌技术无菌技术(aseptic technique)(aseptic technique)：防止微生：防止微生物进入物进入机体或物体的技术。常用的是高压蒸机体或物体的技术。常用的是高压蒸气灭菌法气灭菌法三、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 各种细菌在一定条件下形成的菌落具有一定的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稳定性和专一性特征，称为菌落特征。它是，称为菌落特征。它是衡衡量菌种纯度、辨认和鉴定菌种量菌种纯度、辨认和鉴定菌种的重要依据。的重要依据。F菌落特征描述菌落特征描述 菌落特征包括菌落特征包

40、括大小，形状，隆起形状，边缘情大小，形状，隆起形状，边缘情况，表面状态，表面光泽，质地，颜色，透明况，表面状态，表面光泽，质地，颜色，透明度等度等。F影响菌落特征的因素影响菌落特征的因素 细胞结构和生长行为；细胞结构和生长行为；邻近菌落影响菌落的大小；邻近菌落影响菌落的大小；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）在固体培养基固体培养基上的培养特征上的培养特征（2 2）在）在半固体培养基半固体培养基上的培养特征上的培养特征（3 3）在）在液体培养基液体培养基中的培养特征中的培养特征2 2 细菌悬液的稳定性细菌悬液的稳定性 水处理中的

41、重要意义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 氨基酸的氨基酸的等电点等电点 细菌表面含细菌表面含表面蛋白表面蛋白：有等电点，一般为：有等电点，一般为pH2pH25 5 细菌培养液的细菌培养液的pHpH比等电点高比等电点高，细菌带，细菌带负电荷负电荷。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18841884年革兰姆年革兰姆克里斯琴克里斯琴(Christian(Christian Gram)Gram)发明；发明；细菌常被分成细菌常被分成两类：两类：G G+和和G G-染色反应的差别是由于染色反应

42、的差别是由于两类细菌两类细菌的的细细胞壁结构胞壁结构的差异引起。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，多数为广泛分布于自然界，多数为G G+，不能运动，不

43、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）芽孢杆菌：产芽孢，多数为：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）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

44、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

45、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 1.2 古古 菌（菌（Archaea）2 2 初步掌握初步掌握古菌的特点古菌的特点，了解研究古菌的，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了解古菌在微生物中的类别类别 1.3 1.3 放放 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

46、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：概述：因菌落在因菌落在固体培养基固体培养基上呈上呈放射状放射状生长生长而得名。菌体为而得名。菌体为单细胞单细胞，介于细菌和丝状真，介于细菌和丝状真菌之间而又接近于细菌的一类菌之间而又接近于细菌的一类原核生物原核生物。放。放线菌是一个大类群，多数为线菌是一个大类群，多数为革兰氏阳性。革兰氏阳性。F 放线菌与人类生活及生产的关系放线菌与人类生活及生产的关系 多为腐生多为腐生，少数为寄生。，少数为寄生。腐生菌腐生菌在在自然自然界物质循环中起积极作用界物质循环中起积极作用。寄生型放线。寄生型放线菌会引起放线菌病和诺卡氏病。菌会引起放

47、线菌病和诺卡氏病。主要能产生主要能产生大量的、种类繁多的抗生素大量的、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。世界上绝大多数的抗生素由放线菌产生。其他作用：其他作用：酶制剂的生产、甾体转化、酶制剂的生产、甾体转化、石油脱蜡、烃类发酵、污水处理石油脱蜡、烃类发酵、污水处理等等F 形态形态结构结构放线菌菌体为放线菌菌体为单细胞单细胞，大多数由，大多数由分枝发达的菌丝组成分枝发达的菌丝组成。根据放线。根据放线菌菌丝的形态和功能菌菌丝的形态和功能,其菌丝可其菌丝可分为分为营养菌丝营养菌丝、气生菌丝气生菌丝和和孢子孢子丝丝三种三种(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

48、或又称为初级菌丝体、一级菌丝体或基内菌丝基内菌丝，匍匐生长于培养基匍匐生长于培养基内，主要生理功能是内，主要生理功能是吸吸收营养物收营养物。营养菌丝一般营养菌丝一般无隔膜无隔膜；直径；直径 m m；长度差别很；长度差别很大；短的小于大；短的小于100 100 m m，长的可达，长的可达600 600 m m；有的有的产生色素产生色素：黄、橙、红、紫、蓝、绿、：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生菌丝 又称为又称为二级菌丝体二级菌丝体。营养菌丝体发育到。

49、营养菌丝体发育到一定时期，一定时期，长出培养基外并伸向空间长出培养基外并伸向空间的的菌丝为气生菌丝。菌丝为气生菌丝。孢孢 子子 丝丝 当当气生菌丝气生菌丝发育到一定程度，其上部发育到一定程度，其上部分分化出可形成孢子的菌丝化出可形成孢子的菌丝即为孢子丝，又即为孢子丝，又名产孢丝或繁殖菌丝。名产孢丝或繁殖菌丝。气生菌丝和孢子丝伸展在空气中，菌丝间气生菌丝和孢子丝伸展在空气中，菌丝间不存在，毛细管水不存在，毛细管水 F 菌落特征菌落特征 放线菌的菌落由放线菌的菌落由菌丝体菌丝体组成，一组成，一般圆形、初期光平，后期产生皱褶。般圆形、初期光平，后期产生皱褶。在光学显微镜下观察，菌落周围具有在光学显微

50、镜下观察，菌落周围具有辐射状菌丝。辐射状菌丝。据种的不同分为据种的不同分为两类两类。由大量产生由大量产生分枝的和气生菌丝分枝的和气生菌丝的的菌种所形成的菌落，如链霉菌菌种所形成的菌落，如链霉菌特点特点：菌落：菌落小而不蔓延小而不蔓延，质地致密质地致密，表面表面呈紧密的绒状，坚实，干燥，多皱，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起后不易破碎。有时气生菌丝体呈同心圆环状心圆环状，大量孢子布满整个菌落表，大量孢子布满整个菌落表面后，形成絮状，粉状或颗粒状的典面后，形成絮状，粉状或颗粒状的典型放线菌菌落。有的型