环境工程微生物学课件第02章

环境。通常极端嗜盐菌的要求盐浓度下限为1.5mol/L
（约9％），大多数为2～4mol/L（约12～23％），甚 至高达5.5mol/L（32％，达饱和状态）。有的种类也 能在低盐浓度下生长。
这种细菌是英国微生物 学家安东尼· 瓦尔斯比于１９ ８０年发现的，地点在红海 附近一个盐分含量很高的水 池里。它身长约0.15微米， 呈方形，样子有点像邮票， 这在细菌中极为罕见。
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。
细胞质内含物 内含颗粒
贮藏物是一类由不同化学成分累积而成的不溶性沉淀 颗粒。当细菌生长到成熟阶段，因营养过剩而形成。 主要功能是贮存营养物。 ①异染粒 因其可用蓝色的染料（甲苯胺蓝或甲烯蓝）染成紫红色 颗粒大小为0.5～1.0μm，是无机偏磷酸的聚合物，一般 在含磷丰富的环境下形成。 功能是贮藏磷元素和能量，在老龄细菌中，异染粒常被用 作碳源和磷源。

拟核
细菌的染色体和质粒
质粒 染色体
间体
是质膜向内延伸的膜结构，它是一种由细胞膜内褶
而形成的囊状构造，其内充满着层状或管状的泡囊。
功能（不完全清楚），推测可能有如下一些功能： ①相当于真核细胞的线粒体； ②相当于真核细胞的内质网 ③与细胞壁的合成有关；
④可能与核分裂有关。
但近年来，有的学者提出不同观点，认为间体只是电 镜制片时因脱水操作而引起的一种假象。
重点、难点、授课学时 重 点： • 细菌的个体形态与菌落形态 • 细胞结构中细胞壁、细胞膜结构与功能 • 芽孢、荚膜的特性与应用 • 细菌与放线菌的形态与菌落形态差异。 难 点： • 细菌细胞壁结构与革兰氏染色 • 芽孢、荚膜的特性与在环境工程中的应 用 授课学时：4学时
细菌 原核生物：
（由原核细胞构成的） 具有细胞结 构的微生物
A
A
A B
B B
A
B
革 兰 氏 染 色 程 序 和 结 果
（3）脱色（95%乙醇10~20S）
（1）初染（结晶紫30S） （2）媒染剂（碘液30S）
A
（3）脱色（95%乙醇10-20S）
A
A
（4）复染（蕃红30 ~ 60S）
B
B B
A
B
革 兰 氏 染 色 程 序 和 结 果
（4）复染（蕃红30 ~ 60S）
细菌细胞的特殊结构
荚膜、粘液层、菌胶团、衣鞘 荚膜：有些细菌在细胞壁外面存在被外多糖。如果具 有较好结构也不易洗掉，称为荚膜；如果薄并且容 易消失称为粘液层。
1.2细菌细胞的结构
一般构造
② ③ ④ 细胞壁 细胞膜 细胞质 间体 核区 内含物 核糖体
特殊构造
鞭毛 菌毛
芽孢
① ⑤
⑥
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
微荚膜
荚膜 粘液层
糖被
细胞壁

细菌细胞壁（cell wall）是位于细胞最外
的一层（一般结构）厚实、坚韧的外被，主
要成分为肽聚糖。细菌细胞壁可用电子显微 镜直接观察细菌的超薄切片。细菌细胞壁绝 大多数以肽聚糖为基本成分，但不同细菌， 细胞壁在结构和成分上各有自己的特点。
在环境工程中，产甲烷菌具有特殊的意义。在厌 氧条件下，产甲烷菌与其他菌（水解菌、产酸菌等）
共同作用，将有机物转化为甲烷，这就是所谓的“沼
气发酵”。
②嗜热嗜酸菌
包括古生硫酸还原菌和极端嗜热古菌。 这一类菌 的特点：好氧、严格厌氧或兼性厌氧，G－，杆状、 丝状或球状，专性嗜热（最适温度在70～105℃之 间），嗜酸性和嗜中性，自养或异养。大多数是硫 代谢菌。 ③极端嗜盐菌 这类菌对NaCL有特殊的适应性和需要性。栖息在高盐
②聚β-羟丁酸 为脂溶性物质，不溶于水。很容易被脂溶性染料苏丹黑着 染，在光学显微镜下清晰可见。 当缺乏营养时，被用作碳源和磷源。
③硫粒 一些硫化菌如：贝日阿托氏菌可以利用H2S作为能源， 氧化为硫粒积累在菌体，当缺乏营养时，氧化体内硫粒 为SO42-,从中获得能量。 硫粒具有很好的折光性，在光学显微镜下可轻松看到。 ④肝糖和淀粉粒 均可用碘染色，前者为红褐色，后者为蓝色，二者可作为 碳源和能源。
①产甲烷菌 产甲烷菌与其他微生物（水解菌、产酸菌）协同作用， 能使有机物甲烷化，产生具有经济价值的生物能物
质—甲烷。
产甲烷菌是严格厌氧菌，现把它分为3目、7科、19属、 70种。
产甲烷菌的培养方法： 由于产甲烷菌是严格厌氧的，其分离和培养等要 求特殊的环境和方法。如厌氧的培养条件、厌氧的操
作条件（如厌氧手套箱）。
细胞质膜的超薄切片电镜照片（标尺：0.2μm）
细胞膜的生理功能：
①是维持细胞内正常渗透压的屏障；选择性地控制细胞 内、外的营养物质和代谢产物的运送；
②含有合成细胞壁和形成横膈膜组分的酶，合成细胞壁 重要基地；
③膜内陷形成中间体，含有细胞色素，参与呼吸作用。 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
放线菌
古菌
微 生 物 的 种 类
真菌
真核微生物
（由真核细胞构成的） 没有细胞结构的 微生物：病毒
显微藻类
原生动物 草履虫
第一节 古菌

过去，由于研究手段技术原因，对古菌的了解
很少，一直将它列入细菌范畴内。从1977年起，
人们改进了研究方法， Carl Woese和George
Fox发现这类菌在细胞结构、化学组成及生存
细菌细胞壁功能：


1.保护原生质体免受渗透压引起的破裂作用；
2.维持细菌的形态。溶菌酶处理不同形态的菌 体细胞壁后，菌体均呈球状。 3.细胞壁为多孔结构的分子筛，可以阻挡某些 分子的进入。 4.细胞壁为鞭毛提供支点，使鞭毛运动。


细胞质膜
主要由磷脂双分子层和蛋白质构成。
磷 脂 分子
水溶性甘油和磷酸 难溶于水的脂肪酸
双球菌
链球菌
四 联 球 菌 八 叠 球 菌
葡萄球菌
杆状

细胞呈杆状或圆柱形，一般其粗细
（直径）比较稳定，而长度则常因培
养时间、培养条件不同而有较大变化。

分有：单杆菌、双杆菌和链杆菌。
单杆菌 双杆菌 链杆菌
球杆菌
炭疽病的病原菌 -------炭疽杆菌
螺旋菌

螺旋菌呈螺旋卷曲状，螺纹不满一圈的称为弧菌。
（ G+细菌与G﹣细菌细胞壁构造的比较）
革兰氏阳性细菌（G+） 革兰氏阴性细菌（G﹣）
肽聚糖
外膜
肽聚糖
G+细菌与G﹣细菌细胞壁化学组成与结 构：
细菌 壁厚度 肽聚糖 磷壁酸 脂多糖 蛋白质 /nm /% /% /% /% 脂肪 /%
革兰氏 20~80 阳性菌
40~90
+
－
约20
1~4
革兰氏 阴性菌
第二章
原核微生物
问题



1、细菌的形态与大小 2、细菌的细胞结构及其功能 3、细菌的染色原理及染色方法 4、古菌的特点及其在环境工程中的应用 5、放线菌的形态及应用 6、蓝细菌的特点及在环境中的危害 7、其它原核微生物
主要内容
•了解细菌的个体形态、大小，掌握细胞一般 结构；理解细菌的培养特征；掌握细菌的染色 原理、方法 •了解古菌的特点及分类内容 •了解放线菌的形态、大小、菌落特征及繁殖 方式 •理解蓝细菌的特点，了解其代表属 •了解螺旋体、立克次氏体和枝原体

细菌的大小以微米（µ m）计。 多数球菌的大小（直径）为0.5～2.0 µ m； 杆菌（长×宽）为（1～5）×（0.5～1.0） µ m； 螺旋菌（宽度×弯曲长度）为（0.25～1.7） ×（2～60）µ m；
另外，细菌的大小与个体的发育情况有 关，刚分裂的新细菌小，随发育逐渐变 大，老化后又变小。
黑暗食物链 ：依靠地球内源能量即地热支持，在
深海黑暗和高温的环境下，通过化合作用生产有机
质 。
深部生物圈 微小的原核生物 ，新陈代谢极其缓慢，但" 寿命"极长
三.研究古菌的意义
第二节 细菌
一.细菌的形态与大小
球状
基 本 形 态
杆状
螺旋状
球状

球菌细胞个体呈球形或椭圆形，不同种 的球菌在细胞分裂时会形成不同的空间 排列方式，常被作为分类依据。分有： 单球菌、双球菌（肺炎球菌）、四联球 菌、八叠球菌（甲烷球菌）、链球菌、 葡萄球菌。
革兰氏染色
1884年，丹麦医生C.Gram发明
程序：（1）初染（结晶紫30S）
（2）媒染剂（碘液30S）
（3）脱色（95%乙醇10~20S） （4）复染（蕃红30 ~ 60S） 结果判断： 菌体呈紫色的为革兰氏阳性菌（G+） 菌体呈红色的为革兰氏阴性菌（G-）
革 兰 氏 染 色 程 序 和 结 果
弧菌
螺旋菌
螺旋体菌
弧菌：菌体只有一个弯曲，其程度不足一圈， 形似“C”字或逗号，鞭毛偏端生。
蛭 弧 菌 霍乱弧菌
螺旋菌：
菌体回转如螺旋，螺 旋数目和螺距大小因 种而异。鞭毛二端生 细胞壁坚韧，菌体较 硬。
细菌的大小
细菌的大小测量单位是μm
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
拟核

原核生物所特有的、无核膜结构、无固定形态的原始
细胞核。没有核膜和核仁。

它由DNA高度折叠组成。例如：大肠杆菌体长为1～2微 米，但其DNA长度为1100微米，等于菌体的1000倍，由 于高度折叠而只占菌体的很小一部分。 拟核携带着细菌的全部遗传信息，其功能就是： 决定着细菌的遗传性状和传递遗传信息，是重要的遗 传物质。