微生物学第二章原核微生物2
微生物第二章ppt课件
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微生物学
b.革兰氏阴性细菌的细胞壁
以大肠杆菌为代表 肽聚糖含量占细胞壁的10%，厚度仅为2-3 nm。 肽聚糖结构与革兰氏阳性菌相比差别在于： 1)肽尾的第三个氨基酸为内消旋二氨基庚二酸(m-DAP)； 2)没有特殊的肽桥，其前后两个单体间的联系仅有甲肽 尾的第四个氨基酸--D-丙氨酸的羧基与乙肽尾的第三 氨基酸-- m-DAP的氨基直接连接而成。
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微生物学 革兰阴性菌和阳性菌细胞壁肽聚糖化学结构
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微生物学
革兰阴性菌细胞壁肽聚糖
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微生物学
b.革兰氏阴性细菌的细胞壁
阴性细菌细胞壁特有的成分：脂多糖（LPS） 是位于革兰氏阴性细菌细胞壁最外层的一层较厚 的类脂多糖物质。它有类脂A、核心多糖和O— 特异侧链三部分组成。
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微生物学
2.3.3. 细菌(Bacteria,Bacterium)
细菌是一类细胞细而短(细胞直径约 0.5µm, 长度约0.5～5µm )、结构简 单、细胞壁坚韧、以二等分裂方式繁 殖和水生性较强的原核微生物。
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微生物学
2.3.3.1. 细菌的形态
梭状杆菌
葡萄球菌
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-29ຫໍສະໝຸດ 微生物学(5)内含物颗粒(Reserve granule)
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微生物学
(6)核糖体(Ribosome)
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微生物学
2.3.2 染色技术(Straining)
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2第二章 原核生物
如果泛指某一属的微生物，或某菌种，知 其属但种名未定，可用“sp” “spp”作加词 如 Bacillus sp：一个尚未定名的芽胞杆菌 Bacillus spp：泛指芽胞杆菌属的菌种
同一菌种在一篇文章中首次出现时写全称， 第二次出现时，属名可缩写： Escherichia coli 缩写为E. coli
一、生物的系统发育与进化计时 形态学特征分类存在的问题： 1、微生物可利用的形态特征少，很难将所 有生物放在同一水平上比较。 2、形态特征在不同类群中进化速度差异很 大。
生物进化计时器：蛋白质、DNA、RNA 选择合适分子标尺： 1、普遍存在与各个生物类群中。 2、各个生物中功能同源的大分子。 3、既有保守序列又有可变序列。 4、序列变化缓慢，变化进程应覆盖整个进化 历史。 5、大小适中。
（三）分子分类法
G+C百分比测定 核酸杂交：DNA与DNA杂交 16SrRNA碱基测序 RAPD （随机扩增多态性DNA） 遗传重组：接合、转化等重组方式只 发生在同源的染色体之间，如：转化 通常只在同属内的不同种之间发生， 很少在属间出现
数据库和计算机程序的应用 数据库： NCBI GenBank EMBL 分析软件： Vector NTI ; Winplas ; ClustalX; 生物软件网 Emboss
（二）三名法
学名=属名+种加词+符号subsp.或var.+亚种或变种加词
斜体字
正体字（一般省略）
斜体字
例1.苏云金芽孢杆菌腊螟亚种
Bacillus thuringiensis subsp. galleria
例2. 丁香假单胞烟草致病变种 Pseudomonas syringae pv. tabaci
第二章原核微生物习题及答案
第二章原核微生物习题及答案第二章《原核微生物》习题一、名词解释1．细菌：是一类细胞细短，结构简短，胞壁坚韧，多以二分裂方式繁殖和水生性较强的原核生物。
2．聚-β-羟丁酸(poly-β-hydro某ybutyricacid，PHB)：某些细菌形成的内含物，由许多羟基丁酸分子聚合而成，具贮藏能量、碳源和降低细胞内渗透压的作用。
3．异染粒(metachromaticgranule)：又称迂回体或换转菌素，是无机偏磷酸盐的聚合物，具有贮藏磷元素和能量的功能。
在白喉棒杆菌和结核分枝杆菌中易见到异染粒。
4．羧酶体(carbo某yome)：存在于一些自养细菌细胞内的多角形或六角形内含物，内含1,5一二磷酸核酮糖羧化酶，在自养细菌的CO2固定中起着关键作用。
5．芽孢(pore)：某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成的一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量极低、抗逆性（抗热、化学药物、辐射等）极强的休眠体。
6．渗透调节皮层膨胀学说：解释芽孢耐热机制的一个较新的学说。
它认为芽孢的耐热性在于芽孢衣对多价阳离子和水分的透性很差，以及皮层的离子强度很高，从而使皮层产生极高的渗透压去夺取芽孢核心中的水分，其结果导致皮层的充分膨胀，而作为芽孢的生命部分—芽孢核心的细胞质却发生高度失水，并由此变得高度耐热了。
7．伴孢晶体（paraporalcrytal）：少数芽孢杆菌，如Bacilluthuringieni（苏云金芽孢杆菌）在形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一个菱形或双锥形的碱溶性蛋白晶体（即δ内毒素）称为伴胞晶体。
它的干重可达芽孢囊的约30%，由18种氨基酸组成，大小约0.6＊2.0μm。
伴胞晶体对200多种昆虫尤其是鳞翅目昆虫的幼虫有毒杀作用，因此可以用做生物农药。
8．荚膜：指包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的胶状物质。
荚膜有数种：①形态固定、层次厚的为荚膜。
②形态固定、层次薄的为微荚膜。
③形态不固定、结构松散的为粘液层。
④包裹在细胞群体上有一定形态的糖被称菌胶团。
02-2第二章原核生物(其它微生物)110223_815005920
第二章第二节放线菌1一、放线菌的一般特性•至今发现的放线菌都是G+陆生性强的原核生物（一）放线菌的基本特征2（二）放线菌的分布与生长环境“泥腥味3（三）放线菌的应用最常见的是链霉菌属streptomyces分解纤维素、石蜡、琼脂、角蛋白、橡胶4二、放线菌的形态结构营养菌丝（培养基内部）气生菌丝(567三、放线菌的繁殖与生理特性借孢子分生孢子：最常见孢囊孢子89•对氧的需求：•温度条件：•pH 条件：•对水分要求：•营养特点：微量营养元素对其生长影响显著（参见教科书）一般生理特性四、常见的放线菌诺卡氏菌属(Nocardia)（又名原放线菌属）(Proactinomyces)1011五、放线菌的群体特征（一）菌落特征121314（二）液体培养特征静置培养：振荡培养：第三节丝状菌在第十章讲15生物统称丝状菌，如丝状细菌常见的丝状细菌16球衣细菌17丝状细菌与污泥膨胀污泥膨胀18第四节光合细菌19一、光合细菌的一般特性非产氧光合作用•对氢的利用特性：•细胞颜色：•细胞形态：•对水分的要求：2021102~103cell/ml 1~10cell/ml 105~106cell/g 103~104cell/g 106~107cell/g湖泊（BOD 10ppm ）江河（BOD<1.0ppm ）水稻土海滨土曝气池二、光合细菌的分类：<红螺菌目Rhodospirillal> 共4科1、Rhodospirillaceae科<红螺菌科> 红色无硫菌科•碳源和氢源：属于光能异养型细菌•存在环境：•能量获取形式：呼吸方式获取能量•好氧黑暗条件下：22红色无硫菌的培养232、Chromatiaceae科—着色菌科（红硫菌科）•碳源和氢源：（光能自养型）；•存在环境：•能量获取形式：光合作用；3、Chlorobiaceae科—绿菌科（光能自养型）；244、Chloroflexaceae科（绿弯菌科）•碳源和氢源：光能异养型2526＋－－＋有机物＋－－＋有机物±－－－有机物厌氧，黑暗（脱氮或发酵）H 2S+CO 2H 2S+CO 2无光合色素有光合色素－±－－好氧，光照或黑暗（呼吸作用）－＋＋＋厌氧，光照（光合作用）红螺菌科（Rhodospirillacea e)着色菌科（Chromatiaceae ）绿菌科（Chlorobiaceae ）绿色丝状菌科（Chloroflexaceae）培养条件细菌科名27非循环光合磷酸化的基本过程：O 1、绿色植物的光合作用：非循环光合磷酸化三、光合细菌的生理特性IIII28非循环光合磷酸化的特点：反应中同时产生、还原能力29302、循环光合磷酸化（cyclic photophosphorylation ）菌绿素+菌绿素*e －铁氧还蛋白泛醌eCyt.fCyt.b ADP+PiATP核酮糖—5－磷酸核酮糖二磷酸2H A 2A Glucose循环光合磷酸化的特点NADPH3132载色体，绿色泡囊CO 2或有机物H 2、H 2S,其他硫化物，有机物不产生（除蓝绿细菌外）无（除蓝绿细菌外）有菌绿素细菌类囊体CO 2H 2O 产生有有叶绿素高等植物细胞器碳源供氢体氧气非环式磷酸化过程（Ⅱ型光反应中心）环式磷酸化过程（Ⅰ型光反应中心）光合色素33四、光合细菌的应用1、制造单细胞蛋白（single cell protein ）—SCP 细菌62~73%10~15%10%6~12%11~13110~1304.8~7.60.11~0.17酵母54%10%26%7%2~2030~6040~50——红色无硫细菌66%7%23%4%12μg/g 50521蛋白质脂肪碳水化合物灰分B1B2B6B122、产氢气3、提取色素344、提取辅酶Q（UQ—10）UQ－10是治心脏病的药物成分之一。
微生物学原核生物练习题及答案
第二章原核微生物一、填空1、微生物包括的主要类群有原核生物、真核微生物和非细胞微生物。
2、真细菌的基本形态有球状、杆状和螺旋状。
3、根据分裂方式及排列情况，球菌分有单球菌、双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球菌和葡萄球菌等，螺旋菌又有弧菌、螺菌和螺旋体菌及其它形态的菌有星形、方形、柄杆状和异常形态。
4、细菌的染色方法有①简单染色法、②鉴别染色法、③负染色法，其中②又可分为革兰氏染色法、抗酸性染色法、芽孢染色法和姬萨姆染色法。
5、革兰氏染色的步骤分为结晶紫初染、碘液媒染、乙醇或丙酮脱色和碱性染料复染，其中关键步骤为酒精脱色；而染色结果G-为红色、G+为深紫色，如大肠杆菌是革兰氏阴性菌、枯草杆菌是革兰氏阳性菌。
6、细菌的一般构造有细胞壁、细胞膜、细胞质和核区等，特殊构造又有鞭毛、菌毛（或性菌毛）、荚膜和芽孢等。
7．引起细菌形成异常形态的主要原因是受环境的影响，比如培养时间、培养温度和培养基组成和浓度等8、G+细胞壁的主要成份是肽聚糖和磷壁酸；前者的双糖单位是由一个N-乙酰葡糖胺通过β-1,4糖苷键与另一个N-乙酰胞壁酸相连构成，这一双糖单位易被溶菌酶水解，而导致细菌细胞壁“散架”而死亡。
9、脂多糖由类脂A、核心多糖和0-多糖三部分组成，而糖被的主要成份是多糖、多肽或蛋白质，尤以多糖为主。
10、缺壁细菌的主要类型有L型细菌、原生质体、球状体和支原体。
11、原生质体的特点有无完整细胞壁、细胞呈球状、对渗透压极其敏感和细胞不能分裂。
12、观察细胞膜的方法有质壁分离后结合鉴别染色在光学显微镜下观察、原生质体破裂和超薄切片电镜观察。
13、芽孢具有很强的抗热、抗酸碱、抗辐射、抗渗透压和抗化学药物等性能，芽孢的萌发包括活化、出芽和生长三个具体阶段；且自然界中经常会遇到的耐热性最强的菌是嗜热脂肪芽孢杆菌。
二、是非题1、细菌的异常形态是细菌的固有特征。
（×）2、放线菌孢子和细菌的芽孢都是繁殖体。
（×）3、脂多糖是革兰氏阳性细菌特有的成份。
第二章原核微生物
第二章：原核微生物真核微生物：有细胞核，有核膜，核仁，有染色体〔DNA〕原核微生物：是指一大类仅含有一个DNA分子的原始核区,而无核膜包裹的原始单细胞微生物。
无核膜、核仁，无染色体。
属于原核微生物的有：细菌，放线菌，立克次氏体，支原体，衣原体，兰细菌。
古细菌：20世纪70年代发现，在极端环境下的古老微生物。
古核细胞〔古核生物、古细菌、原细菌〕是20世纪80年代出现的名称。
古细菌：是一些生长在极端特不环境中的细菌，过往回属于原核细胞。
回属缘故：〔1〕形态、结构、DNA结构和根基生活方式与原核细胞相似。
〔2〕其16SrRNA与原核生物相差特别远。
〔产甲烷细菌〕种类：100多种，在特不环境中生活与人类关系不大。
〔高温、高盐〕第一节：细菌是一大类群结构简单、种类繁多、要紧以二分分裂法生殖和水生性较强的单细胞原核微生物。
一、细菌的形态与结构（一）细菌细胞形态1、细菌的大小：在显微镜下用测微尺测量，单位是：μm1〕球菌：测量直径，一般为：Φ=0.5-2μm2〕杆菌：测长度和宽度，一般为：长1-5μm，宽0.5-1μm表示方法：长×宽，即：1-5×μm3）旋菌：测量长度及宽度，在一定条件培养大小对比稳定。
细菌形态及大小受培养温度、时刻、培养基组成及浓度的碍事，也受染色方法等碍事，因此同一菌种在不同时期、形态、大小不同。
因此，同一菌种在同时期、不同培养条件其形态、大小不同。
2.细菌细胞的根基形态和排列方式外形〔细菌的根基形态〕1〕杆菌：细胞呈杆状或圆柱状〔短的：近似球形。
长的：呈丝状。
〕①数量：细菌中种类最多。
②长短：短的近似球形，长的呈丝状。
③两端：平齐〔如：炭疸芽孔杆菌〕，稍尖〔如：鼠疫巴斯德菌〕④菌体：有的直，有的弯排列方式：单个，链状，栅栏状，八字形。
多数分散存在。
如：E。
coli，少特不形态：链状——链杆菌。
2〕球菌：菌体呈球形或扁球形〔近似球形〕①单球菌：只有一个分裂面，分裂后细胞分散独立存在。
微生物学2-5 原核微生物形态-蓝细菌 古细菌及其它
第 二 章 原 核 微 生 物 形 态
第 二 章 原 核 微 生 物 形 态
6. 蓝细菌与人类的关系
（1）重大的经济价值
① 具有固氮能力，是良好的绿肥
Eg.满江红鱼腥蓝细菌（Anabaena azollae）
第 二 章 原 核 微 生 物 形 态
② 食用种类 Eg.发菜念珠蓝细菌（Nostoc flagelliforme）
古生菌是一群具有独特的基因结构或 系统发育生物大分子序列的单细胞原核生物， 多生活在地球上极端的生境或生命出现初期 的自然环境中，营自养和异养生活； 具有特殊的生理功能，如在超高温、高酸碱 度、高盐及无氧状态下生活； 具有独特的细胞结构，如细胞壁骨架为蛋白 质或假肽聚糖，细胞膜含甘油醚键； 其代谢中的酶作用方式既不同于细菌又不同 于真核生物。
特 征 细 菌 古 菌
细胞壁 脂类
甲烷生成过程 RNA多聚酶
有胞壁酸 酯键连接
没有 一个
无胞壁酸 醚键连接
可能有 几个
起始tRNA
核糖体
甲酰甲硫氨酸
链霉素和氯霉素敏感白喉 毒素抗性
甲硫氨酸
链霉素和氯霉素抗性 白喉毒素敏感
第 二 章 原 核 微 生 物 形 态
三、古细菌的生长环境
古细菌类群包括能够在极端环境中生存的细
(akinete)
休眠功能
异形胞((H)和静息孢子(A)
第 二 章 原 核 微 生 物 形 态
（3）链丝段（hormogonium）
又称连锁体或藻殖段，是由长细胞链断裂而成
的短链段，具有繁殖功能。 （4）内孢子 少数种类在细胞内形成许多球形或三角形的内 孢子，待成熟后即可释放，具有繁殖作用。 Eg.管孢蓝细菌属（Chamaesiphon）。
环境工程微生物学第二章-原核微生物(2)
（三）细胞的结构
3、细胞质和内含物
5）气泡（gas vocuoles）
（三）细胞的结构
3、ห้องสมุดไป่ตู้胞质和内含物
6）核糖体（ribosome）
略
（三）细胞的结构
4、核区（nuclear region or area）
原核生物所特有的无核膜结构、无固定形态的原始细胞核
（三）细胞的结构
4、核区（nuclear region or area）
核心部分的细胞质却变得高度失水， 因此，具极强的耐热性。
渗透调节皮层膨胀学说
5、特殊的休眠构造——芽孢 6）伴孢晶体（parasporal crystal）
（三）细胞的结构
少数芽孢杆菌，例如苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)在 其形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形或双锥形的碱溶 性蛋白晶体——δ内毒素，称为伴孢晶体。 特点：不溶于水，对蛋白酶类不敏感；容易溶于碱性溶剂。
专性好氧的盐杆菌属（Halobacterium）的细菌，却生活在含氧极少的饱 和盐水中，它们细胞中气泡显著，其作用被认为是使菌体浮于盐水表面， 以保证细胞更接近空气。 有些厌氧性光和细菌利用气泡集中在水下10-30米深处，这样既能吸收适宜 的光线和营养进行光和作用，又可以避免直接与氧接触。
蓝细菌生长时依靠细胞内的气泡而漂浮于湖水表面，并随风聚集成块，常使 湖内出现“水花”。
一种内源性氮源贮藏物，同时还兼有贮存能源的作用。
通常存在于蓝细菌中。
由含精氨酸和天冬氨 酸残基（1:1）的分枝 多肽所构成，分子量 在25000～125000。
3、细胞质和内含物
2）贮藏物(reserve materials)：
⑤硫粒（sulfur globules） 很多真细菌在进行产能代谢或生物合成时，常涉及对还原性 的硫化物如H2S，硫代硫酸 盐等的氧化。 在环境中还原性硫素丰富时， 常在细胞内以折光性很强的 硫粒的形式积累硫元素。 当环境中环境中还原性硫缺 乏时，可被细菌重新利用。
第二章 原核微生物
细菌的大小 细菌的大小测量单位是μm
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大小的测量方法
显微镜测微尺
显微照相后根据放大倍数进行测算
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细菌的大小以微米（µm）计。 多数球菌的大小（直径）为0.5～2.0 µm； 杆菌（长×宽）为（1～5）×（0.5～1.0）µm； 螺旋菌（宽度×弯曲长度）为（0.25～1.7）×（2～ 60）µm；
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由于芽孢具有上述本领，可以对不良环境：高温、干 燥、光线、化学药物有很强的抵抗力。例如： 细菌的营养细胞在70～80℃时10min就会死亡，可芽孢 在120～140℃时可生存几个小时。
特殊结构
鞭毛
螺旋丝
细胞壁结构 细胞膜功能 细胞壁功能
一般构造： 钩型鞘
基体
G﹣细菌鞭毛
螺旋丝
钩型鞘 L-环 外膜 外膜 P-环 肽聚糖 S-环
80%。
细胞质的主要成分为核糖体、内含颗粒、拟核、多 种酶类和中间代谢物、各种营养物等。
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细胞质内含物 核糖体
核糖体是细胞质中的一种核糖、核蛋白的颗粒状物质 由核糖核酸RNA(60%)和蛋白质(40%)组成，常以游离 状态或多聚核糖状态分布于细胞质中。它是蛋白质的 合成场所。
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细胞质内含物 内含颗粒
④膜上含有进行能量代谢的酶系，在细胞质膜上进行物 质代谢和能量代谢，是细胞的产能场所；
⑤细胞质膜上有鞭毛基粒，是鞭毛基体的着生部位和鞭 毛旋转的供能部位 ⑥ 维持细胞内正常渗透压。
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细胞质和内含物
细胞质
细胞质（cytoplasm）是细胞质膜包围的除核区外 的一切半透明、胶状、颗粒状物质的总称。含水量约
A
（3）脱色（95%乙醇10-20S）
A
第二章_原核微生物(答案)2
第二章原核微生物一、名词解释1、荚膜：一些细菌在其细胞表面分泌的、把细胞壁完全包围封住的一种粘性物质，一般成分为多糖，少数为多肽或多糖与多肽的复合物。
荚膜具有保护、贮藏、附着和堆积代谢废物等生理功能。
2、芽孢：某些细菌在它的生活史中的某个阶段或某些细菌遇到不良环境时，在其细胞内形成的一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量低、抗逆（抗热、抗药物、抗辐射等）极强的内生休眠孢子。
产芽孢的细菌主要有好氧的芽孢杆菌属和厌氧的梭菌属。
3、鞭毛：由细胞质膜上的鞭毛基粒长出的穿过细胞壁神像体外的一条纤细的波浪状的丝状物。
4、菌落：由一个细菌繁殖起来的，由无数细菌组成具有一定形态特征的细菌集团。
5、菌苔：细菌在斜面培养基接种线上长成的一片密集的细菌群落。
6、丝状菌：细菌的一种形态，分布在水生境、潮湿土壤和活性污泥中，由柱状或椭圆状的细菌细胞连接在一起，外围有鞘。
如铁细菌，丝状硫细菌等。
7、菌胶团：有些细菌由于其遗传特性决定，细菌之间按一定的排列方式互相黏集在一起，被一个公共荚膜包围形成一定形状的细菌集团叫菌胶团。
8、衣鞘：球衣菌属、纤发菌属、发硫菌属、亮发菌属、泉发菌属等丝状体表面的粘液层或荚膜硬质化，形成一个透明坚韧的空壳，叫衣鞘。
9、黏液层：有些细菌的表面分泌的黏性的疏松地附着在细菌细胞壁表面上的，与外界没有明显边缘的多糖。
二、选择题1.革兰氏阴性菌细胞壁的⑤成分比阳性菌高。
①肽聚糖②磷壁酸③类脂质④蛋白质⑤类脂质和蛋白质2. ②可作为噬菌体的特异性吸附受体，且能贮藏磷因素。
①脂多糖②磷壁酸③质膜④葡聚糖3. 噬菌体属于病毒类别中的①。
①微生物病毒②昆虫病毒③植物病毒④动物病毒4. 下列微生物中，属于革兰氏阴性菌的是①。
①大肠杆菌②金黄色葡萄球菌③芽孢杆菌④枯草杆菌5. 革兰氏阳性菌对青霉素②。
①不敏感②敏感③无法判断6. 聚－β－羟丁酸可用④染色。
①碘液②伊红③美蓝④苏丹黑7. 属于细菌细胞基本结构的为②。
①荚膜②细胞壁③芽胞④鞭毛8. 原核微生物细胞核糖体大小为③。
微生物学 第二章 原核微生物
度是菌体两端间的距离，而不是真正的长度）。
细菌细胞大小的重要生物学意义
细菌菌体微小，大小随种类不同差别很大，有的与最大的病毒 粒大小相近，在光学显微镜下勉强可见，有的与藻类细胞差不 多，几乎肉眼就可辩认，但多数细菌属于二者之间。测量细菌 大小的常用单位是微米(micrometer μm) 。
细菌电子显微镜照片
普通光学显微镜下用测 微尺测细菌大小
不同细菌大小的比较
最小的细菌只有50nm，最大的 可长达200~500μm，但一般不超过 几微米。
引自Gregory N.Stephanopoulos ，2003
肺炎链球菌 Streptococcus pneumoniae
杆菌(bacillus)
杆状的细菌称为杆菌。
引自Gregory N.Stephanopoulos ，2003
杆状细菌的排列方式 常因生长阶段和培养 条件而发生变化，一 般不作为分类依据。
概述
细菌细胞（个体）的形态构造 及其功能
细菌的群体形态
〖概述〗
1、细菌（bacteria） 指真细菌。一类细胞细短（φ约0.5μm，长度约0.5～ 5μm）、结构简单、细胞壁坚韧、多以二分裂方式繁 殖和水生性较强的原核生物。
2、细菌在自然界的分布 细菌是微生物的一大类群，在自然界分布广、种类多。 到处寄生和腐生，尤其温暖潮湿、富含有机物的地方。 大量细菌活动、生长繁殖形成肉眼可见菌落、菌苔， 粘稠，具臭、酸败等气味；液体中生长会使液体变混 浊、或产生沉淀、或液面漂浮头白发色和气手沫指上。的细菌
其他形状的细菌
球菌(coccus)
(2)第二章 原核微生物(2)第三节-第五节 蓝细菌、放线菌、其他原核微生物
属）生长形成的化石化的叠层岩（约35亿年）中得到证实。 蓝细菌对于研究生物进化有重要意义。 蓝细菌有固氮作用，由于有固氮蓝细菌及根瘤菌、固 氮菌的共同作用，每年可固定全球1.7×108t氮，有效地利 用了氮气。地球上的氮气恒定在体积百分数78％。
一、蓝细菌的形态大小
蓝细菌的形态 单细胞：呈杆状和球状。
微囊蓝细菌（微囊藻）引起太湖水华
太湖湖面覆盖微囊蓝细菌(微囊藻) 的情景
采 水 样
微囊蓝细菌（微囊藻） 和螺旋蓝细菌（螺旋藻）
微囊蓝细菌（微囊藻）
微囊蓝细菌（微囊藻）引起太湖水华
蓝细菌引起太湖水华（赤潮） 2007.7.现场情景
第四节 放线菌
一、放线菌的个体形态、大小和结构 二、放线菌的菌落形态 三、放线菌的繁殖 四、放线菌的分类
第二亚组 第二亚群
湖丝蓝细菌属 拟筒孢蓝细菌属
Dactylococcopsi s
粘杆菌属
Limnothrix
Cylindrospermopsi s
Nostochopsis
真枝蓝细菌属
Gloeobacter
粘球蓝细菌属
拟色球蓝细菌属 鞘丝蓝细菌属 筒孢蓝细菌属 Chroococcidio Lyngbya Cylindrospermum psis
集胞蓝细菌属
Spirulina
Starria
Rivularia
Tolypothrix
斯塔尼尔氏蓝细菌属 单歧蓝细菌属 束蓝细菌属
Synechocystis
Symploca
束毛蓝细菌属
Trichodesmium
浅灰蓝细菌属
Tychonema
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食品微生物学第二章 微生物的主要类群 第一节原核微生物
球状、杆状、螺旋状，分别称球菌、杆菌、螺旋菌。其中以 杆菌最为常见，球菌次之，螺旋菌较少。在一定条件下，各 种细菌通常保持其各自特定的形态，可作为分类和鉴定的依 据。(见图2-1)。
(1) 球菌 是一类菌体呈球形或近似球形的细菌，按分 裂后细胞的排列方式不同，可分为6种不同的排列方式。
除上述三种基本形态外，近年来，人们还发现了细胞呈 梨形、星形、方形和三角形的细菌。
微生物的主要类群
2.1.1.2 细菌细胞的大小
细菌的个体通常很小，常用微米(m)作为测量其长度、 宽度或直径的单位。由于细菌的形态和大小受培养条件的影 响，因此测量菌体大小时以最适培养条件下培养的细菌为准。 多数球菌的直径为0.5～2.0m；杆菌的大小(宽×长)为 （0.5～1.0）m×（1～5）m；螺旋菌的大小(宽×长)为 （0.25～1.7）m×（2～60）m。螺旋菌的长度是菌体两 端点间的距离，不是其实际的长度，所以在表示螺旋菌的长 度仅指其两端的空间距离。在进行形态鉴定时，测其直正的 长度按螺旋的直径和圈数来计算。
原核是重要的遗传物质，携带着细菌的全部遗传信息。 它的主要功能是决定细菌的遗传性状和传递遗传信息。
微生物的主要类群
除原核外，很多细菌还含有质粒。质粒为小型环状DNA 分子。根据其功能不同可分为三类：①致育因子(F因子)， 与有性接合有关；②抗药性质粒(R因子)，与抗药性有关； ③降解性质粒，与降解污染物有关。质粒既能自我复制，稳 定地遗传，也可插入细菌DNA中，或与其携带的外源DNA片断 共同复制；它既可单独转移，也可携带细菌DNA片段一起转 移。所以，质粒已成为遗传工程中重要的运载工具之一。质 粒的有无与细菌的生存无关。但是，许多次级代谢产物如抗 生素、色素等的产生，芽孢的形成，均受质粒的控制。
2-1原核微生物-细菌
细菌的基本形态
球
状
杆
状
螺旋状
11
扫描电镜照片（2500， 1250， 4000）
（1）球菌
球菌：菌体呈球形或
近似球菌的细菌。 根据分裂方向及相互 间连接方式又分为单
球菌、双球菌、链球
菌、四联球菌、八叠
葡萄球菌
12
球菌、葡萄球菌等。
单球菌
– 细胞沿一个平面进行分裂 – 分裂后子细胞分散而单独而单独存在的球菌 – 如尿素小球菌(Micrococcus ureae)
54
细胞壁与革兰氏染色
革兰氏染色法
初染 → 媒染 → 脱色 → 复染 结果？
55
1
2
3
4
56
阳性菌
阴性菌
57
革兰氏染色
革兰氏染色的机理 – 与细胞壁的化学组成有关 – 与细菌细胞壁的结构有关
58
革兰氏染色机制：
（1）与等电点有关： 革兰氏阳性菌pH2～3，阴性菌pH4～5，加I－KI媒染，等电点降低，阳性菌降低的更低，与 结晶紫结合得更牢固；阴性菌结合力弱，易被乙 醇脱色。
也称为鉴别染色法。
48
细胞壁的化学组成
革兰氏阳性菌的主要成分
– 肽聚糖（90%）、壁磷壁酸、膜磷壁酸（10%）
– 特点：厚度大（20～80nm)、化学成分简单
革兰氏阴性菌的主要成分
– 外膜蛋白、孔蛋白、脂多糖、磷脂、脂蛋白、
肽聚糖等 – 特点：壁薄(10～20nm)、成分复杂
49
G+的细胞壁的化学组成
应
61
2. 细胞质膜（protoplasmic membrane）
（1）细胞膜结构和主要成分
第二章 原核微生物 蓝细菌等
在活性污泥生物 处理厂，当控制不当 时，球衣菌的生长往 往造成一种称为“结 块”的有害状况，球 衣菌丝状体的缠结块 增加了污泥的体积， 以致使它不能正常沉 淀，因而出现污泥澄 清作用上的困难。
2.5.1.2 丝状硫细菌 在自然界分布广泛，大量存在于 湖泊、池塘和污水中，也常存在于含 硫磺的泉水、污染的溪流中。由于它 们将硫化物氧化为硫酸，因此通常对 低pH值的环境耐受力强。
支原体（Mycoplasma pneumoniae）扫描电镜图片
支原体（Mycoplasma pneumoniae）在固体培养基上的“油煎蛋状”菌落
2.5.4 衣原体 衣原体是介于立克次氏体和病毒之间、能通过细菌滤 器、专性活细胞寄生的一类原核微生物，过去曾认为它是 “大病毒”，以后，发现它们的性质更接近细菌而不同于 病毒。 形态：与细菌相似、菌体含RNA和DNA，多为球形 危害：引起人得沙眼、鹦鹉热、淋巴肉芽肿及粒性结膜炎 繁殖：二分裂，多寄生在浦乳动物及鸟类体内
2.3.3 蓝细菌的繁殖
通过无性方式繁殖。单细胞的种类进行 二分裂或多分裂。大多数丝状蓝细菌的细胞 分裂是单平面的，而分枝的丝状蓝细菌进行 多平面多方向的反裂。还有丝状蓝细菌通过 其丝状体断裂形成短片段－－段殖体方式繁 殖。
2.3.4 环境治理中的蓝细菌及其作用
蓝细菌包括单细胞和多细胞两类，根据 蓝细菌的形态特征可包它们分成五群。前两 群为单细胞或其团状聚合体，后三群则呈丝 状聚合体即细胞链的形式。
2.4 古菌
在过去很长时间内，古细菌一直隶属于细菌， 随着微生物技术和研究手段的不断发展，人们发 现古细菌具有不同于细菌的细胞结构、化学组成 和其特殊的生活环境，因此称其为古细菌。将其 与真细菌并列，叫古菌。
古细菌都存在于极端特殊的生态环境下。
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芽孢有多层结构，主要包括孢外壁、芽孢衣、皮层和核
•
(二)细胞膜
• 细胞膜是紧贴细胞壁内侧包围细胞质的一
层柔软、富有弹性的半透明薄膜。 ①细胞膜的化学组成
蛋白质
主要包括 磷脂
糖类
少量核酸
•
②细胞膜的结构
•
1972年Singer和Nicolson提出的细胞膜液态镶嵌模型。
细胞膜液态镶嵌模型
认为：膜是由球形蛋白 与磷脂按照二维排列方 式构成的流体镶嵌式， 流动的脂类双分子层构 成了膜的连续体，而蛋 白质象孤岛一样无规则 地漂流在磷脂类的海洋 当中。
•采用免疫电镜技术观察蓝细菌 •中的羧酶体.
•
（五）拟核（核区）和质粒
•拟核：由大型环状双链DNA纤丝不规则地折
叠或缠绕而构成的无核膜、核仁的区域。
•
拟核
•细菌DNA：
长度：一般为：1—3mm 例：大肠杆菌的DNA长约1mm 。 生长迅速的细菌在核分裂之后细 胞往往来不及分裂,所以细胞中常 有2—4个核，而生长缓慢的细菌 细胞中一般只有1—2个核，不在 染色体复制时期一般是单倍体。
•
（三）间体
•由细胞膜内褶形成的一种管状、层状或串状物， 一般位于细胞分裂的部位或附近。
间体
间体的功能:
▪参与隔膜形成 ▪与核分裂有关 ▪分泌胞外酶的地点
•
（四）细胞质及其内含物
•细胞质：是在细胞膜内除核区以外的细胞物质。
•主要成分： •
•细胞质功能： •细胞质中含有丰富的酶系 ，是营养物质合成、转化 、代谢的场所。
•
①核糖体
• 是分散在细胞质中的颗粒状结构，由核糖体核 酸（占60%）和蛋白质（占40%）组成。
•细菌的核糖体 •沉降系数为：70s，由 50s大亚基和 30s 小亚基 构成。链霉素作用位点 •功能：是细胞合成蛋白 质的场所。
•
② 气泡
•由蛋白质膜构成的充满气体的泡状物。 •有些细菌细胞质中含有几个或多个气泡。
功能：负载遗传信息。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 质粒
• 细菌染色体外的遗传物质，通常由共价闭合环状双链 DNA分子组成． • 分子量约为２—100 × 106 D.携带1—100个基因, 一个 菌细胞可有一至数个质粒。 •
•
•
（六）芽孢
•1、概念 • 某些细菌在其生长发育后期，在细胞内 形成一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量极 低、抗逆性极强的休眠体， •称为芽孢(endospore或 •spore，偶译“内生孢子”）。
•
③细胞膜的功能
•（1）选择性的控制细胞内、外的营养物质和代 谢产物的运送； •（2）维持细胞内正常渗透压的屏障； •（3)合成细胞壁和糖被的各种组分（肽聚糖、磷 壁酸、LPS、夹膜多糖等）的重要基地； •（4）膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量 代谢的酶系，是细胞产能的场所； •（5）鞭毛基体的着生部位和鞭毛旋转的供能部 位。
微生物学第二章原核微生物 2
•
4、细胞壁的化学组成与结构 （1）革兰氏染色 （2）革兰氏阳性菌细胞壁结构 （3）革兰氏阴性菌细胞壁结构
•
(4)、溶菌酶对细胞壁的作用
•可切断NAM和NAG之间 的—1，4糖苷键，引起
细菌裂解。 •◆对Gˉ菌，在EDTA存 在下，受溶菌酶作用。
•
(5)、青霉素对细菌细胞壁的作用
•形成：取决于环境硫化物含 量,当环境中S含量高时，在 体内积累；当缺S时,氧化成 硫酸被菌利用。 •功能： • a. • b.
•
•多糖
•包括糖原和淀粉类: •都是碳源和能源的贮藏物。
•磁小体
•成分: Fe3O4 •功能: •应用:
•藻青素 •氮源储藏物。
•
• ④载色体（Chromatophore）
• 光和细菌进行光和作 •用的部位,相当于绿色 植物的叶绿体.
• 在绿色光合细菌中， 称作类囊体，紫色光合细 菌，称为载色体。
•
• ⑤羧酶体(carboxysome)
•一些自养细菌细胞内的多角形或六角形内含物.
•其大小与噬菌体相仿, •约10nm,内含1,5-二 •磷酸核酮糖羧化酶, •在自养细菌的CO2固 •定中起着关键作用。
•气泡的功能： A: B: •例：许多光合细菌和水生 细菌、盐杆菌常含有气泡。
•
③颗粒状内含物
•主要有：异染粒、聚β－羟丁酸、多糖、 硫粒、磁小体等。
•
聚β－羟丁酸颗粒(PHB)
聚β－羟丁酸颗粒是许多细菌细胞 质内常含有的碳源类储藏物.PHB不 溶于水,易被脂溶性染料(如苏丹黑) 着色。 功能:贮存碳源、能源和降低渗透压 。 应用：
•
异染粒
•是普遍存在的贮藏物，主要成分是多聚偏磷酸盐 。 •异染粒大小和结构:大小为0.5—1μm ，是多聚偏 磷酸盐的聚合物，分子呈线状。 •功能：贮存磷元素和能量，降低渗透压。 •名称由来： •例:异染粒遇甲基胺蓝或美蓝变紫红色. •含异染粒的细菌种类:棒状杆菌和某些芽孢杆菌等 .
•
硫粒
•是硫元素的贮藏体。
Penicillium与转肽酶结合，而使该酶失活，抑制了 侧链末端的丙氨酸与五肽桥的连接，破坏了细菌细 胞壁的完整性（即抑制肽聚糖的合成），因此， Penicillium仅对正在生长着的细菌，且主要是对G+ 菌有效。
•
5、缺壁细胞
•（1）、L形细菌： • 指那些在实验室或宿主体内通过自发突变或诱 发突变而形成的遗传性稳定的细胞壁缺陷菌株。 •（2）、原生质体： • 用溶菌酶处理革兰氏阳性菌，得到细胞壁完全 被脱去、圆球状渗透敏感细胞。 •（3）、球形体： • 用溶菌酶处理革兰氏阴性菌，得到细胞壁部分 被脱去、圆球状渗透敏感细胞。
•
•
2、能形成芽孢的细菌种类
在杆菌中能形成芽孢的种类较多，在球菌和螺旋 菌中只有少数菌种可形成芽孢。 产生芽孢的几个属： ▪芽孢杆菌属 ▪梭状芽孢杆菌属 ▪芽孢乳杆菌属 ▪生孢八叠球菌属（其中的一个种）
•
3、芽孢的形态及其在细胞中的位置
A 近中央
B 末端
C 中央
•
细菌芽孢的各种类型
•
•
6、革兰氏染色原理
•G+ 菌：细胞壁厚，肽聚糖含量高，交联度大 ，当乙醇脱色时，肽聚糖因脱水而孔径缩小， 故结晶紫-碘复合物被阻留在细胞内，细胞不 能被酒精脱色，仍呈紫色。 •Gˉ菌：肽聚糖层薄，交联松散，乙醇脱色 不能使其结构收缩，因其含脂量高,乙醇将脂 溶解，缝隙加大，结晶紫-碘复合物溶出细胞 壁，酒精将细胞脱色，细胞无色，沙黄复染后 呈红色。