三 原核微生物

第二章原核微生物原核：指細(xì)胞核外沒(méi)有核膜包圍，DNA以閉環(huán)分子形式存在，不含組蛋白的細(xì)胞核。原核微生物：指具有原核的微生物。

微生物學(xué)家根據(jù)rRNA序列的不同，將所有的生物劃分為古菌域、細(xì)菌域和真核生物域三大域。古菌和細(xì)菌同屬于原核微生物。本章主要內(nèi)容古菌：特點(diǎn)、分類(lèi)；細(xì)菌：形態(tài)結(jié)構(gòu)、培養(yǎng)特征、物理化學(xué)性質(zhì)；放線菌：形態(tài)、培養(yǎng)、應(yīng)用；藍(lán)細(xì)菌：特點(diǎn)、分類(lèi)；其他原核微生物。

教學(xué)提示：

1、重點(diǎn)掌握細(xì)菌細(xì)胞的形態(tài)、構(gòu)造和主要功能，掌握其群體形態(tài)（特別是菌落）特征及細(xì)菌學(xué)研究方法（如顯微鏡技術(shù)及制片染色技術(shù)等）；2、掌握放線菌的典型形態(tài)特征及與人類(lèi)生產(chǎn)生活的關(guān)系；3、了解藍(lán)細(xì)菌、古生菌及其他原核生物的典型特征。第一節(jié)古菌域（Archaea）

古菌是最古老的生命體，如果將地球約46億年的年齡比作一年，那么古菌早在3月20日就出現(xiàn)了，而人類(lèi)誕生不過(guò)是12月31日的事。終日沸騰的溫泉成了古細(xì)菌最后的天堂一、概念的提出1977年，美國(guó)學(xué)者Woese以16SrRNA序列比較為依據(jù)，提出的獨(dú)立于真細(xì)菌和真核生物之外的生命的第三種形式。

在分類(lèi)地位上與真細(xì)菌和真核生物并列為三域，并且在進(jìn)化譜系上更接近真核生物。

在細(xì)胞構(gòu)造上與真細(xì)菌較為接近，同屬原核生物。

多生活于一些生存條件十分惡劣的極端環(huán)境中，例如高溫、高鹽、高酸等。

原名：古細(xì)菌（Archaebacteria）；后改名：古菌（Archaea）二、古菌的特點(diǎn)（一）古菌的形態(tài)古菌的細(xì)胞形態(tài)有：球形、桿狀、螺旋形、耳垂形、盤(pán)狀、不規(guī)則形狀、多形態(tài)，有的很薄、扁平，有的有精確的方角和垂直的邊構(gòu)成直角幾何形態(tài)，有的以單個(gè)細(xì)胞存在，有的呈絲狀體或團(tuán)聚體。其直徑大?。阂话阍?.1-15μm，絲狀體長(zhǎng)度有200μm。1、細(xì)胞壁具有與真細(xì)菌類(lèi)似功能的細(xì)胞壁；細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分均差別甚大；細(xì)胞壁不含二氨基庚二酸和胞壁酸。在細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能上，古生菌既有類(lèi)似真細(xì)菌之處，也有類(lèi)似真核生物之處，還具有一些自己獨(dú)特的特點(diǎn)。（二）古菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)

已研究過(guò)的一些古生菌，它們細(xì)胞壁中沒(méi)有真正的肽聚糖，而是由多糖（假肽聚糖）、糖蛋白或蛋白質(zhì)構(gòu)成。熱原體屬(Thermoplasma)沒(méi)有細(xì)胞壁2、細(xì)胞膜古生菌的質(zhì)膜在本質(zhì)上也是由磷脂組成，但它比真細(xì)菌或真核生物具有更明顯的多樣性。親水頭（甘油）與疏水尾（烴鏈）間是通過(guò)醚鍵而不是酯鍵連接的；細(xì)胞膜的化學(xué)組分存在多樣性；古生菌的細(xì)胞質(zhì)膜中存在著獨(dú)特的單分子層膜或單、雙分子層混合膜，而真細(xì)菌或真核生物的細(xì)胞質(zhì)膜都是雙分子層。三、細(xì)胞結(jié)構(gòu)3、細(xì)胞質(zhì)和內(nèi)含物無(wú)復(fù)雜內(nèi)膜的細(xì)胞器；有些種類(lèi)的細(xì)胞質(zhì)中具有有一定功能的顆粒狀內(nèi)含物。產(chǎn)甲烷嗜熱菌細(xì)胞內(nèi)的氣泡4、核區(qū)沒(méi)有具有核仁、核膜的細(xì)胞核染色體DNA為共價(jià)閉和環(huán)狀（三）古菌的代謝1、古菌有5個(gè)類(lèi)群，其代謝呈多樣性，代謝途徑特殊，有的古菌有熱穩(wěn)定性酶和其他特殊酶。2、在代謝過(guò)程中有許多特殊的輔酶：輔酶M、F420、

F430等。3、古菌中有異養(yǎng)型、自養(yǎng)型和不完全光合作用3種類(lèi)型。（四）古菌的呼吸類(lèi)型多為嚴(yán)格厭氧、兼性厭氧，還有專(zhuān)性好氧。（五）古菌的繁殖方式與繁殖速度1、繁殖方式：二分裂、芽殖。2、繁殖速度:較慢，進(jìn)化速度也比細(xì)菌慢。（六）古菌的生活習(xí)性生活習(xí)性:大多數(shù)生活在極端環(huán)境，如鹽分高的湖泊水中，極熱、極酸和絕對(duì)厭氧的環(huán)境，有的在極冷的環(huán)境生存，在南極，它們的量占南極海岸表面水域原核生物總量的34%以上。它們的代謝途徑特殊，有的古菌有熱穩(wěn)定性酶和其他特殊酶。存在于極端特殊的生態(tài)環(huán)境下，有的是嚴(yán)格厭氧菌，有的是極端嗜鹽菌，還有的則是嗜熱嗜酸菌。古菌還廣泛分布于各種自然環(huán)境中，土壤、海水、沼澤地中均生活著古菌。很多產(chǎn)甲烷的古菌生存在動(dòng)物的消化道中，如反芻動(dòng)物、白蟻或者人類(lèi)。古菌通常對(duì)其它生物無(wú)害，且未知有致病古菌。三、古菌的分類(lèi)根據(jù)生活習(xí)性和生理特性分為：

產(chǎn)甲烷菌嗜熱嗜酸菌極端嗜鹽菌根據(jù)《伯杰氏系統(tǒng)細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》（第一版）分為：

產(chǎn)甲烷菌古生硫酸鹽還原菌極端嗜鹽菌無(wú)細(xì)胞壁古生菌極端嗜熱硫代謝菌根據(jù)《伯杰氏系統(tǒng)細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》（第二版）分為：

泉古生菌門(mén)（AⅠ門(mén)）廣古生菌門(mén)（AⅡ門(mén)）（一）泉古生菌門(mén)

極端嗜熱、嗜酸，代謝硫。多生長(zhǎng)在含硫地?zé)崴蛲寥乐?。按照伯杰氏手?cè)，目前本門(mén)有1個(gè)綱和3個(gè)目、5個(gè)科、22個(gè)屬，其代表屬為熱網(wǎng)菌屬、硫化葉菌屬、熱變形菌屬。包含了古菌中的大多數(shù)種類(lèi)，包括了經(jīng)常能在動(dòng)物腸道中發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)甲烷菌、在極高鹽濃度下生活的鹽桿菌、一些超嗜熱的好氧和厭氧菌，也有海洋類(lèi)群。（二）廣古生菌門(mén)包括7綱、9目、15科、48屬。鹽桿菌綱(Halobacteria)甲烷桿菌綱(Methanobacteria)甲烷球菌綱(Methanococci)甲烷微菌綱(Methanomicrobia)甲烷火菌綱(Methanopyri)古球狀菌綱(Archaeoglobi)熱原體綱(Thermoplasmata)熱球菌綱(Thermococci)

1、產(chǎn)甲烷古菌產(chǎn)甲烷菌是一群迄今為止所知的最嚴(yán)格厭氧的、能形成甲烷的化能自養(yǎng)或化能異養(yǎng)的古菌群。

嗜熱自養(yǎng)甲烷桿菌

亨氏甲烷螺菌

1、產(chǎn)甲烷菌

（1）細(xì)胞結(jié)構(gòu):包括細(xì)胞封套（包括細(xì)胞壁、表面層、鞘和莢膜）、細(xì)胞質(zhì)膜、原生質(zhì)和核質(zhì)。分為革蘭氏陽(yáng)性菌（G+）、革蘭氏陰性菌（G-），兩者的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)和化學(xué)組分有所不同，這也是與細(xì)菌的區(qū)別點(diǎn)。

細(xì)胞封套有四種:①大多數(shù)G+產(chǎn)甲烷菌的細(xì)胞壁在結(jié)構(gòu)上與G+細(xì)菌相似，細(xì)胞壁有1層和3層，單層厚度為10—20nm；②G+的嗜熱高溫甲烷菌的細(xì)胞壁外有一層六角形的蛋白質(zhì)亞基即S層覆蓋；③G-產(chǎn)甲烷菌不具有球囊多聚物或外膜，只有一層六角形或四角形的，由蛋白質(zhì)亞基或糖蛋白亞基組成的S層；④甲烷螺菌的細(xì)胞質(zhì)膜外只有一層由蛋白纖維組成的鞘包裹幾個(gè)細(xì)胞，其厚度為10nm。（2）產(chǎn)甲烷菌的培養(yǎng)方法其分離和培養(yǎng)等操作均需要在特殊的環(huán)境和用特殊的技術(shù)進(jìn)行。方法：一般要求不高的可用液面加石蠟或液體石蠟的液體深層培養(yǎng)法、抽真空培養(yǎng)法、去氧的培養(yǎng)法（在封閉培養(yǎng)管中放入焦性沒(méi)食子酸和碳酸鉀）、厭氧培養(yǎng)法等。目前最好的是厭氧手套箱。2.極端嗜鹽菌

①棲息在高鹽環(huán)境，需鹽下限為88克/升的氯化鈉，最適生長(zhǎng)所需氯化鈉為117-234克/升。②包括5大群,8屬、19種。形態(tài)：桿狀、鏈狀、球狀③G＋或G－④呼吸類(lèi)型：好氧或兼性厭氧

⑤pH：嗜中性或堿性(5.5～8.0)，pH最適＝7.2～7.4⑥溫度：嗜中溫或輕度嗜熱(30～55℃)，T最適＝37℃⑦組分：細(xì)胞壁主要含脂蛋白(無(wú)二氨基庚二酸和胞壁酸)⑧營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型：化能異養(yǎng)，呼吸代謝，從不發(fā)酵。⑨含類(lèi)胡蘿卜素和菌紅素，菌體呈紅、紫、橘紅色和黃色在古生菌中，有一類(lèi)無(wú)細(xì)胞壁的原核生物很象無(wú)細(xì)胞壁的支原體，由于它們無(wú)細(xì)胞壁、嗜熱、嗜酸、行好氧化能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)，所以被稱(chēng)為熱原體（Thermoplasma）。包括2科2屬，即熱原體屬、嗜酸菌屬。有的種具有多根鞭毛，能夠運(yùn)動(dòng)。3.熱原體

熱原體屬的細(xì)胞無(wú)細(xì)胞壁，含大量二甘油四乙醚、脂多糖、糖蛋白，嗜熱嗜酸，呈球狀，能運(yùn)動(dòng)，59℃時(shí)呈不規(guī)則絲狀。嗜酸菌屬的細(xì)胞也無(wú)細(xì)胞壁，質(zhì)膜外有S層，呈不規(guī)則球形。要求pH極低，最適pH=0.7，最高pH=3.5，最適生長(zhǎng)溫度=60℃。目前已知的熱原體只有三個(gè)種：嗜酸熱原體(T.acidophilus)氧化硫熱原體(T.thiooxidans)火山熱原體(T.volcanium)。嗜酸熱原體(T.acidophilus)氧化硫熱原體(T.thiooxidans)火山熱原體(T.volcanium)

4.古生硫酸鹽還原菌這一類(lèi)主要是指古生球菌的古菌。細(xì)胞一般為不規(guī)則球形、三角形，直徑在0.4-2.0μm，單個(gè)或成對(duì)。革蘭氏陰性(G-)，由糖蛋白亞單位組成細(xì)胞壁。菌落可略呈綠黑色，在420nm處可產(chǎn)藍(lán)綠色熒光，嚴(yán)格厭氧。極端嗜熱，T最適生長(zhǎng)=83℃，長(zhǎng)在海底熱流火山口。還原SO42-、硫代硫酸鹽為硫化物。5.嗜熱嗜酸菌包括古生硫酸鹽還原菌和極端嗜熱古菌專(zhuān)性嗜熱，最適生長(zhǎng)溫度70～105℃；嗜酸性和嗜中性G－形狀：桿狀、球狀、絲狀呼吸類(lèi)型：好氧、兼性厭氧、嚴(yán)格厭氧營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型：自養(yǎng)或異養(yǎng)生長(zhǎng)多數(shù)為硫代謝菌四、環(huán)境保護(hù)和環(huán)境工程領(lǐng)域研究古菌的意義微生物的多樣性表現(xiàn)在其生長(zhǎng)環(huán)境，幾乎整個(gè)生物圈環(huán)境，都有微生物存在。雖然大多數(shù)微生物只能在溫和中性環(huán)境中生長(zhǎng)，但有些微生物卻能在特殊的環(huán)境中生存，例如高溫、低溫、高鹽、高堿、高酸、高壓、高輻射等環(huán)境。1.極端微生物（嗜極微生物）：這些微生物由于適應(yīng)特殊環(huán)境的結(jié)果，形成獨(dú)特的機(jī)能、結(jié)構(gòu)和遺傳基因。這類(lèi)微生物稱(chēng)為極端微生物(extremophiles)，因?yàn)榫哂刑厥獾幕蝾?lèi)型、生理機(jī)制及代謝產(chǎn)物，是一群新型且具有很大開(kāi)發(fā)潛力的生物資源…….

包括嗜酸菌、嗜鹽菌、嗜堿菌、嗜熱菌、嗜冷菌及嗜壓菌等。極端環(huán)境不同生物的pH極限紅色為古細(xì)菌，藍(lán)色為細(xì)菌，淺綠色為藻類(lèi)，棕色為真菌，黃色為原生動(dòng)物，綠色為植物，紫色是動(dòng)物。不同生物的溫度極限紅色為古細(xì)菌，藍(lán)色為細(xì)菌，淺綠色為藻類(lèi)，棕色為真菌，黃色為原生動(dòng)物，綠色為植物，紫色是動(dòng)物。2、環(huán)境保護(hù)和環(huán)境工程領(lǐng)域研究古菌的意義：環(huán)境工程涉及的領(lǐng)域廣，有極端的自然環(huán)境，有極端性質(zhì)的廢水（如高鹽分廢水、酸性廢水、堿性廢水、極毒重金屬?gòu)U水、低溫廢水等）。目前，在處理這些廢水時(shí)，都要事先將極端廢水調(diào)整到合適的范圍后再進(jìn)行微生物處理。這些過(guò)程可能造成工藝復(fù)雜，運(yùn)行費(fèi)用高和資源浪費(fèi)。加強(qiáng)對(duì)極端微生物的研究就很有必要，最終目的是希望獲得這些菌種，將它們應(yīng)用于上述廢水的處理中。這對(duì)環(huán)境保護(hù)和環(huán)境工程都是極其有利的。細(xì)菌：是一類(lèi)細(xì)胞細(xì)而短、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、細(xì)胞壁堅(jiān)韌、以二等分裂方式繁殖和水生性較強(qiáng)的原核微生物。

在分類(lèi)學(xué)上，細(xì)菌隸屬于

原核生物界（Procaryotae）

細(xì)菌門(mén)（Bacteriophyta）

真細(xì)菌綱（Eubacteriae）

真細(xì)菌亞綱（Eubacteria）

第二節(jié)細(xì)菌域定義：細(xì)菌是一類(lèi)細(xì)胞細(xì)而短（細(xì)胞直徑約0.5μm，長(zhǎng)度約0.5~5μ

m）、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、細(xì)胞壁堅(jiān)韌、以二等分裂方式繁殖和水生性較強(qiáng)的原核微生物。生存環(huán)境：溫暖潮濕、富含有機(jī)物的地方，都有大量細(xì)菌活動(dòng)。有特殊的臭味或酸敗味，發(fā)粘、發(fā)滑。應(yīng)用：在工業(yè)上、農(nóng)業(yè)上、醫(yī)藥上、環(huán)保和國(guó)防上的應(yīng)用等，都是利用有益細(xì)菌活動(dòng)的例子。危害：人、動(dòng)物、植物的傳染病、食物和工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品腐爛變質(zhì)。細(xì)菌種類(lèi)和數(shù)量:

種類(lèi)繁雜,數(shù)量巨大。

細(xì)菌分布:大氣、水體、土壤、動(dòng)植物體內(nèi)。(一）細(xì)菌的形態(tài)基本形態(tài)有四種—球狀、桿狀、螺旋狀和絲狀，分別稱(chēng)為球菌、桿菌、螺旋菌和絲狀菌。

一、細(xì)菌的個(gè)體形態(tài)和大小

1.球菌細(xì)胞個(gè)體形狀為球形，其直徑約為0.5－2.0μm。各類(lèi)球菌又可以根據(jù)其排列方式的不同，進(jìn)一步分為：?jiǎn)吻蚓㈦p球菌、鏈球菌、四聯(lián)球菌、八疊球菌、葡萄球菌。2.桿菌細(xì)胞個(gè)體形狀為桿狀，其大小為0.5－1×1-5μm。桿菌有單桿菌、雙桿菌和鏈桿菌，單桿菌有長(zhǎng)桿菌和短桿菌，有產(chǎn)芽孢桿菌，有梭狀的芽孢桿菌，還有鏈桿菌。細(xì)胞個(gè)體形狀呈螺旋卷曲狀，螺旋的數(shù)目和螺距隨菌的不同而不同。其大小約為：（0.25－1.7）μm×(2-60)μm。螺紋不滿(mǎn)一圈的稱(chēng)為弧菌，呈逗號(hào)形生的，如逗號(hào)弧菌；弧菌可互相連接成螺旋菌。3.螺旋菌4、絲狀菌

分布在水生境、潮濕土壤及活性污泥中，有鐵細(xì)菌，絲狀硫細(xì)菌等多種絲狀菌，絲狀體是絲狀菌分類(lèi)的特征。單球菌和雙球菌上：顯微鏡效下：電鏡照片

四聯(lián)球菌八疊球菌葡萄球菌鏈球菌梭狀芽孢桿菌螺旋菌顯微鏡下的絲狀菌鐵細(xì)菌球衣細(xì)菌在正常情況下，細(xì)菌的個(gè)體形態(tài)是相對(duì)穩(wěn)定的，故它也是細(xì)菌分類(lèi)時(shí)的重要依據(jù)。但是，環(huán)境條件的變化，如營(yíng)養(yǎng)條件、溫度、培養(yǎng)時(shí)間等，會(huì)引起細(xì)菌個(gè)體形態(tài)的改變或畸形。在描述細(xì)菌的個(gè)體形態(tài)時(shí)，需要在給定條件下（給定的培養(yǎng)基、培養(yǎng)溫度、時(shí)間等）。單位：μm球菌：用直徑表示，0.5-2.0表示方法桿菌：寬×長(zhǎng)，(0.5-1.0)×(1-5)螺旋菌：寬×長(zhǎng)，(0.25-1.7)×(2-60)（二）細(xì)菌的大小影響細(xì)菌大小的因素：菌齡、環(huán)境滲透壓、代謝產(chǎn)物的積累、pH等

最大的細(xì)菌：納米比亞嗜硫珠菌直徑為0.32~1.00mm最小的細(xì)菌：納米細(xì)菌直徑為50nm細(xì)菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)可分為：(一)一般結(jié)構(gòu)（或基本結(jié)構(gòu)）：如細(xì)胞壁、細(xì)胞質(zhì)膜、細(xì)胞質(zhì)、內(nèi)含物及細(xì)胞核物質(zhì)等。它們是所有細(xì)菌所共有的。（二）特殊結(jié)構(gòu)：如芽孢、莢膜、鞭毛等。它們是某些細(xì)菌所特有的。所以特殊結(jié)構(gòu)是細(xì)菌分類(lèi)鑒定的依據(jù)。二、細(xì)菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)(3)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和染色反應(yīng)鞭毛菌毛性菌毛芽孢微莢膜莢膜粘液層糖被特殊構(gòu)造細(xì)胞壁細(xì)胞膜間體核區(qū)內(nèi)含物一般構(gòu)造細(xì)菌細(xì)胞的模式構(gòu)造核糖體①②③④⑤⑥（一）細(xì)菌的一般結(jié)構(gòu)

從細(xì)胞外開(kāi)始，由外向內(nèi)，依次有下列的細(xì)胞一般結(jié)構(gòu)：

1.細(xì)胞壁細(xì)胞最外面的堅(jiān)韌而略有彈性的薄膜。它約占菌體質(zhì)量的10%---25%。

細(xì)胞壁的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)：細(xì)菌分成革蘭氏陽(yáng)性菌和革蘭氏陰性菌兩個(gè)大類(lèi)，兩者的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)不同。革蘭氏陰性菌細(xì)胞壁較薄，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，分外壁層和內(nèi)壁層。外壁層又分3層：最外層是脂多糖，中間是磷脂層，內(nèi)層為脂蛋白。內(nèi)壁層含肽聚糖，不含磷壁酸。革蘭氏陽(yáng)性菌細(xì)胞壁較厚，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，含肽聚糖、磷壁酸、少量蛋白質(zhì)和脂肪。革蘭氏陽(yáng)性和陰性細(xì)菌細(xì)胞壁成分的比較★共有組分—肽聚糖★特有組分—G＋磷壁酸Gˉ脂多糖細(xì)胞壁的生理功能：保護(hù)原生質(zhì)體免受滲透壓引起的破裂維持細(xì)菌的細(xì)胞形態(tài)阻擋某些分子進(jìn)入和保留蛋白質(zhì)在間質(zhì)細(xì)胞壁為鞭毛提供支點(diǎn)，使鞭毛運(yùn)動(dòng)2、原生質(zhì)體原生質(zhì)體包括細(xì)胞質(zhì)膜、細(xì)胞質(zhì)及內(nèi)含物、擬核。原生質(zhì)體（左側(cè)為大腸桿菌的原生質(zhì)體，右側(cè)為桿狀的大腸桿菌）

磷脂30－40％，蛋白質(zhì)60－70％，約2％的多糖。其結(jié)構(gòu)為雙層結(jié)構(gòu)，上下兩層磷脂分子層，蛋白質(zhì)鑲嵌在磷脂層中。見(jiàn)圖（1）細(xì)胞質(zhì)膜（質(zhì)膜）

在細(xì)胞壁和細(xì)胞質(zhì)之間的一層半透性膜，它可以選擇性吸收物質(zhì)?；瘜W(xué)組成和結(jié)構(gòu)：細(xì)胞膜的生理功能：維持滲透壓的梯度和溶質(zhì)的轉(zhuǎn)移膜的外表面合成細(xì)胞壁參與呼吸作用進(jìn)行物質(zhì)代謝和能量代謝為鞭毛提供附著點(diǎn)（3）細(xì)胞質(zhì)及其內(nèi)含物

位于細(xì)胞膜以?xún)?nèi)，除核物質(zhì)以外的無(wú)色透明的粘稠物質(zhì)，又稱(chēng)原生質(zhì)。

化學(xué)組成：由蛋白質(zhì)、核酸、脂類(lèi)、無(wú)機(jī)鹽、水等物質(zhì)組成。

作用：含有各種酶系統(tǒng)，是進(jìn)行新陳代謝的活動(dòng)場(chǎng)所。

內(nèi)含物：細(xì)胞質(zhì)內(nèi)存在各種顆粒和結(jié)構(gòu)，它們擔(dān)負(fù)著重要的生理功能。如核糖體和內(nèi)含顆粒。

核糖體：分散在細(xì)胞質(zhì)中的亞微顆粒，由RNA和蛋白質(zhì)組成。它是合成蛋白質(zhì)的場(chǎng)所。內(nèi)含顆粒：細(xì)胞在營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩時(shí)，會(huì)形成一些顆粒貯藏物，如：異染粒、聚

-羥基丁酸（PHB）、硫粒、淀粉粒等。內(nèi)含顆粒的產(chǎn)生，與環(huán)境條件有著十分密切的關(guān)系。（3）擬核

細(xì)菌是原核生物，沒(méi)有定形的細(xì)胞核（無(wú)核仁、核膜），但具有遺傳物質(zhì)DNA（脫氧核糖核酸），即核物質(zhì)，雙鏈DNA分子存在于核區(qū)，高度折疊纏繞而成。

功能：決定和傳遞遺傳性狀，是遺傳物質(zhì)。擬核真核生物細(xì)胞細(xì)胞核擬核核膜

常見(jiàn)的細(xì)菌特殊結(jié)構(gòu)有：莢膜、芽孢、鞭毛等

1.莢膜許多細(xì)菌能分泌一種粘性物質(zhì)于細(xì)胞壁的表面，完全包圍并封住細(xì)胞壁，使細(xì)菌和外界環(huán)境有明顯的邊緣，這層粘性物質(zhì)稱(chēng)為莢膜。

（二）細(xì)菌的特殊結(jié)構(gòu)

成分：主要是多糖和多肽。

功能：（1）保護(hù)功能（抗干燥、抗吞食）；（2）貯藏物質(zhì)（可作為細(xì)菌的碳源）；（3）在水處理中，莢膜能吸附廢水中的有機(jī)物、無(wú)機(jī)固體物及膠體物，把它們吸附在細(xì)胞表面，有利于對(duì)其的吸收降解。細(xì)菌莢膜和負(fù)染色法

容易混淆的幾個(gè)概念，希望注意區(qū)分：

粘液層：也是細(xì)胞壁表面的粘性物質(zhì)，區(qū)別在于它與周?chē)h(huán)境無(wú)明顯的邊緣；

菌膠團(tuán)：多個(gè)細(xì)菌個(gè)體排列在一起，由公共莢膜包藏形成一定形狀的細(xì)菌集團(tuán)；菌膠團(tuán)的形成對(duì)于水處理有十分主要的意義，它是廢水生物處理中常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)；

鞘（衣鞘）：絲狀菌形成時(shí)，在外面形成透明的硬質(zhì)化的物質(zhì)。細(xì)菌的粘液層和菌膠團(tuán)膠德克斯氏菌Derxiagummosa生枝動(dòng)膠菌Zoogloearamigera

4.芽孢

某些細(xì)菌在它的生活史中的某個(gè)階段或某些細(xì)菌在它遇到外界不良環(huán)境時(shí)，在其細(xì)胞內(nèi)形成的一個(gè)圓形、橢圓形或圓柱形的內(nèi)生孢子。

芽孢的特點(diǎn)是：（1）壁厚，緊密結(jié)實(shí)；（2）含水量少（40%）；（3）含有DPA（2，6－吡啶二羧酸），可達(dá)干重的15%；（4）含有耐熱性酶。在120－140℃還能生存幾個(gè)小時(shí)。

這些特征使芽孢能抵抗惡劣的環(huán)境條件。芽孢的功能：（1）菌種鑒別的依據(jù)（芽孢的位置、形狀、大小等）；（2）抵抗不良環(huán)境的休眠體。

5.鞭毛

由細(xì)胞質(zhì)膜上的鞭毛基粒長(zhǎng)出穿過(guò)細(xì)胞壁伸向體外的一條纖細(xì)的波浪狀的絲狀物叫鞭毛。鞭毛的直徑為0.001—0.02，長(zhǎng)度不等，在2—50之間。

絕大多數(shù)能運(yùn)動(dòng)的細(xì)菌具有鞭毛，鞭毛是細(xì)菌的運(yùn)動(dòng)器官。鞭毛的著生位置、數(shù)量、排列方式是細(xì)菌分類(lèi)的依據(jù)之一。電鏡下的大腸桿菌（示鞭毛）鞭毛菌分類(lèi)單毛菌雙毛菌叢毛菌周毛菌

端生單根鞭毛端生叢狀鞭毛

細(xì)菌的培養(yǎng)特征有多種：①細(xì)菌在固體培養(yǎng)基上的培養(yǎng)特征；②細(xì)菌在明膠培養(yǎng)基上的培養(yǎng)特征；③細(xì)菌在半固體培養(yǎng)基上的培養(yǎng)特征；④細(xì)菌在液體培養(yǎng)基上的培養(yǎng)特征。三、細(xì)菌的培養(yǎng)特征（一）細(xì)菌在固體培養(yǎng)基上的培養(yǎng)特征細(xì)菌在固體培養(yǎng)基上的培養(yǎng)特征就是菌落特征。

菌落：是由一個(gè)細(xì)菌繁殖起來(lái)的，由無(wú)數(shù)細(xì)菌組成具有一定形態(tài)特征的細(xì)菌群體。三、細(xì)菌的培養(yǎng)特征

它主要由各種微生物特殊的遺傳特性決定，同時(shí)也與培養(yǎng)基成分及培養(yǎng)條件有關(guān)，當(dāng)固定培養(yǎng)基成分及培養(yǎng)條件相同時(shí)，不同種類(lèi)微生物形成的菌落特征是固定的，可作為微生物鑒定的重要依據(jù)。菌落特征主要有：大小、形狀、光澤、顏色、質(zhì)地軟硬、透明度等。

菌落形態(tài)細(xì)菌菌落

（二）細(xì)菌在明膠培養(yǎng)基上的培養(yǎng)特征用穿刺接種法將某種細(xì)菌在明膠培養(yǎng)基中培養(yǎng)，能產(chǎn)生明膠水解酶水解明膠，不同的細(xì)菌將明膠水解成不同形態(tài)的溶菌區(qū)，依據(jù)這些不同形態(tài)的溶菌區(qū)或溶菌與否可將細(xì)菌進(jìn)行分類(lèi)。（三）細(xì)菌在半固體培養(yǎng)基上的培養(yǎng)特征用穿刺接種法將細(xì)菌接種在含質(zhì)量濃度3—5g/L瓊脂的半固體培養(yǎng)基中培養(yǎng)，細(xì)菌可呈現(xiàn)出各種生長(zhǎng)狀態(tài)，根據(jù)細(xì)菌的生長(zhǎng)狀態(tài)判斷細(xì)菌的呼吸類(lèi)型和鞭毛有無(wú)，能否運(yùn)動(dòng)。（四）細(xì)菌在液體培養(yǎng)基中的培養(yǎng)特征

在液體培養(yǎng)基中，細(xì)菌個(gè)體與培養(yǎng)基接觸，可以自由擴(kuò)散生長(zhǎng)。它的生長(zhǎng)狀態(tài)隨細(xì)菌屬、種的特征而異。培養(yǎng)基很少混濁或不混濁。有的細(xì)菌使培養(yǎng)基渾濁，菌體均勻分布于培養(yǎng)基中。有的細(xì)菌互相凝集成大顆粒沉在管底部，培養(yǎng)基很清。細(xì)菌在液體培養(yǎng)基中的培養(yǎng)特征是分類(lèi)依據(jù)之一。

均勻一致的渾濁液形成沉淀形成菌膜漂浮在液面產(chǎn)生氣泡、酸、堿和色素等細(xì)菌在液體培養(yǎng)基中的生長(zhǎng)情況菌膜菌沉淀均勻渾濁對(duì)照（一）細(xì)菌表面電荷和等電點(diǎn)

細(xì)菌表面帶負(fù)電荷；由細(xì)菌表面的蛋白質(zhì)（兩性電解質(zhì)）的等電點(diǎn)（G+,pH2-3;G-,pH4-5）和外界的pH值所決定。四、細(xì)菌的物理化學(xué)性質(zhì)（二）細(xì)菌染色原理及染色方法

1.染色原理

通過(guò)染色，可增加菌體與背景的反差，在顯微鏡下可清楚地看見(jiàn)菌體的形態(tài)。常用的染料是堿性染料（由于細(xì)菌表面經(jīng)常帶負(fù)電)。特殊的染色方法：如鞭毛染色、負(fù)染色法等。

2.染色方法

染色方法分兩大類(lèi)：簡(jiǎn)單染色和復(fù)合染色。3.革蘭氏染色法

革蘭氏染色的機(jī)制有以下兩點(diǎn)：

(1)革蘭氏染色與等電點(diǎn)的關(guān)系G+菌的等電點(diǎn)低于G-菌，所帶負(fù)電荷更多，因此，它與結(jié)晶紫的結(jié)合力較大，不易被乙醇脫色。

(2)革蘭氏染色與細(xì)胞壁的關(guān)系G+的細(xì)胞壁脂類(lèi)少，肽聚糖多，G-則相反，故乙醇容易進(jìn)入G-細(xì)胞，進(jìn)行脫色。

(三)細(xì)菌懸液的穩(wěn)定性

S型細(xì)菌：懸液穩(wěn)定，不發(fā)生凝聚（光滑型）R型細(xì)菌：不穩(wěn)定，易凝聚而沉淀，培養(yǎng)基很清（粗糙型）應(yīng)用：廢水生物處理中的二沉池，應(yīng)使其中的R型菌數(shù)量占優(yōu)勢(shì)，以取得較好的沉淀效果。(四)細(xì)菌懸液的渾濁度測(cè)定方法：目力比濁法、光電比色計(jì)、比濁計(jì)等測(cè)定其渾濁度。目的：略知細(xì)菌數(shù)(包括活菌和死菌)(五)細(xì)菌的多相膠體性質(zhì)細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)是多相膠體，在各相中進(jìn)行各自的生化反應(yīng)，因此，在一個(gè)細(xì)菌體內(nèi)可同時(shí)進(jìn)行多種生化反應(yīng)。(六)細(xì)菌的比表面積細(xì)菌體積小，但有巨大的比表面積，這有利于細(xì)菌吸附和吸收營(yíng)養(yǎng)物，有利于排泄代謝產(chǎn)物，使細(xì)菌快速生長(zhǎng)繁殖。(七)細(xì)菌的密度和重量蛋白質(zhì)的密度為1.5,糖的密度為1.4-1.6,核酸的密度為2ρ＝1.07～1.19(1.09)＞ρ(H2O)m＝1×10-9～1×10－10mg/個(gè)六、細(xì)菌的物理化學(xué)性質(zhì)與污（廢）水生物處理的關(guān)系

污（廢）水生物處理的工作主體是活性污泥中的細(xì)菌，細(xì)菌的物理化學(xué)性質(zhì)直接關(guān)系到污（廢）水的處理效果。比如細(xì)胞質(zhì)的多相膠體性質(zhì)決定細(xì)菌在曝氣池中吸收污（廢）水中的有機(jī)污染物的種類(lèi)、數(shù)量和速度。細(xì)菌的物理化學(xué)特性是由其遺傳性決定的，當(dāng)污水處理效果差時(shí)，需要使用絮凝劑和沉淀劑，適當(dāng)調(diào)整pH，改善活性污泥的沉淀性能，增強(qiáng)處理效果。藍(lán)細(xì)菌是古老的生物，也稱(chēng)藍(lán)藻或藍(lán)綠藻,是一類(lèi)含有葉綠素a、能以水作為供氫體和電子供體、通過(guò)光合作用將光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能、同化CO2為有機(jī)物質(zhì)的光合細(xì)菌。由于藍(lán)細(xì)菌出現(xiàn)并產(chǎn)氧，它使地球由無(wú)氧環(huán)境轉(zhuǎn)為有氧環(huán)境。第三節(jié)藍(lán)細(xì)菌具有以下特性：1)分布極廣;2)形態(tài)差異極大,有球狀、桿狀和絲狀等形態(tài);3)細(xì)胞中含有葉綠素a,進(jìn)行產(chǎn)氧型光合作用;5）營(yíng)養(yǎng)極為簡(jiǎn)單,不需要維生素,以硝酸鹽或氨作為氮源,多數(shù)能固氮,其異形細(xì)胞是進(jìn)行固氮的場(chǎng)所。6）分泌粘液層、莢膜或形成鞘衣,因此具有強(qiáng)的抗干旱能力。4)具有原核生物的典型細(xì)胞結(jié)構(gòu);7）無(wú)鞭毛,但能在固體表面滑行,進(jìn)行光趨避運(yùn)動(dòng)。8）許多種類(lèi)細(xì)胞質(zhì)中有氣泡,使菌體漂浮,保持在光線最充足的地方,以利光合作用.念珠藍(lán)細(xì)菌顫藍(lán)細(xì)菌螺旋藍(lán)細(xì)菌

細(xì)胞一般比細(xì)菌大，通常3~10μm，但也有大到60μm的。形態(tài)多樣化：細(xì)胞形態(tài)球狀或桿狀，單生或團(tuán)聚；或許多細(xì)胞排列而成的群體呈絲狀、或分枝絲狀、或螺旋狀，有的含異形胞。一、藍(lán)細(xì)菌的形態(tài)大小1、藍(lán)桿菌屬；2、聚球藍(lán)菌屬；3、粘聚球藍(lán)菌屬；4、皮果藍(lán)菌屬；5、魚(yú)腥藍(lán)菌屬；6、螺旋藍(lán)菌屬；7、費(fèi)氏藍(lán)菌屬幾種藍(lán)細(xì)菌的典型形態(tài)鏈桿狀球狀（正在分裂）絲狀聚合體二、藍(lán)細(xì)菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)及其功能屬原核細(xì)胞，有革蘭氏陰性菌的細(xì)胞壁、質(zhì)膜、擬核、核糖體、羧酶體、類(lèi)囊體、藻膽蛋白體、藻藍(lán)素（藻紅素）、糖原顆粒、脂質(zhì)顆粒及氣泡。在呈絲狀體的藍(lán)細(xì)菌中，有些絲狀體無(wú)分枝，能產(chǎn)生專(zhuān)化的靜息細(xì)胞（休眠體）或異形胞（固氮的部位）；另一些藍(lán)細(xì)菌的絲狀體有分枝。藍(lán)細(xì)菌因有氣泡，調(diào)節(jié)浮力，可以垂直上下游動(dòng)。異形胞((H)和靜息孢子(A)三、藍(lán)細(xì)菌的繁殖單細(xì)胞類(lèi)型藍(lán)細(xì)菌：二分裂、出芽、斷裂、多重分裂或從無(wú)柄的個(gè)體釋放頂生細(xì)胞（外生細(xì)胞）。絲狀藍(lán)細(xì)菌：中間細(xì)胞分裂生長(zhǎng)，或無(wú)規(guī)則斷裂，或末端釋放細(xì)胞斷鏈（運(yùn)動(dòng)的細(xì)胞群）。四、藍(lán)細(xì)菌的生境耐受極端環(huán)境，分布廣，在淡水、海水、潮濕土壤、樹(shù)皮、干燥的沙漠、巖石縫隙里均能生長(zhǎng)。耐高溫的嗜熱種：在75℃、中性至堿性熱泉水中生長(zhǎng)。五、藍(lán)細(xì)菌的代謝行光合作用：是光合細(xì)菌中細(xì)胞最大的一類(lèi)，有葉綠素a、b，脂環(huán)族類(lèi)胡蘿卜素、藻膽素及藻膽蛋白體（含異藻藍(lán)素、藻藍(lán)素及藻紅素）。藍(lán)細(xì)菌呈現(xiàn)藍(lán)、綠、紅或棕色，并隨光照條件改變而改變。部分藍(lán)細(xì)菌氧化葡萄糖等糖類(lèi)，在黑暗條件下以化能異養(yǎng)方式緩慢生長(zhǎng)。六、藍(lán)細(xì)菌的分類(lèi)按形態(tài)、細(xì)胞結(jié)構(gòu)特征分為：色球藻綱、藻殖段綱。（藍(lán)藻門(mén)）在《伯杰氏系統(tǒng)細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》第二版中列在BX門(mén)，藍(lán)細(xì)菌門(mén)分為1綱、5亞組、4亞群、1科、56屬。七、藍(lán)細(xì)菌與人類(lèi)及環(huán)境的關(guān)系1、螺旋藻（螺旋藍(lán)細(xì)菌）營(yíng)養(yǎng)品：含有對(duì)人體營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高的營(yíng)養(yǎng)成分。（鈍頂螺旋藍(lán)細(xì)菌屬、極大螺旋藍(lán)細(xì)菌屬）2、污水處理、水體自?xún)簦喝コ?、磷?、水體富營(yíng)養(yǎng)化