環(huán)境中常見的微生物類群-原核微生物

認識細菌主要內容細菌的基本形態(tài)和大小、細菌的細胞結構、細菌的培養(yǎng)特征細菌（Bacteria）

細菌是一類細胞細而短（細胞直徑約0.5μm，長度約0.5～5μm）、結構簡單、細胞壁堅韌、以二等分裂方式繁殖和水生性較強的原核微生物。細菌是給水與廢水處理中最重要的一類微生物！一、細菌的個體形態(tài)和大小細菌的四種基本形態(tài)：（1）球狀（2）桿狀（3）螺旋狀（4）絲狀（僅有少數）（1）球菌

根據分裂方向及相互間連接方式又分為單球菌、雙球菌、鏈球菌、四聯球菌、八疊球菌、葡萄球菌等。

右圖自上而下：雙球菌、鏈球菌、四聯球菌、八疊球菌、葡萄球菌。電鏡下的葡萄球菌葡萄球菌形態(tài)（2）桿菌

細胞呈桿狀或圓柱形，一般其粗細（直徑）比較穩(wěn)定，而長度則常因培養(yǎng)時間、培養(yǎng)條件不同而有較大變化。桿菌的幾種形態(tài)雙桿菌鏈桿菌

球桿菌電鏡下的桿菌梭狀芽孢桿菌乳酸桿菌桿菌的形態(tài)霍亂弧菌螺旋菌（3）螺旋菌

螺旋菌根據菌體彎曲程度不同分為螺旋菌和弧菌。

弧菌（vibrio)：螺旋周數不足一圈細菌

螺菌（spirillum)：2～6圈小型、堅硬的螺旋狀細菌（4）絲狀菌分布在水生環(huán)境、潮濕土壤和活性污泥中。絲狀體是絲狀菌分類的特征。水處理中的絲狀菌二、細菌的細胞結構

細菌是單細胞微生物。

所有細菌的結構：細胞壁、原生質體。

原生質體包括：細胞質膜，細胞質及其內含物，擬核。

部分細菌的特殊結構：芽孢、鞭毛、莢膜、粘液層、菌膠團、衣鞘及光合作用片層。細菌細胞構造模式圖

在細菌細胞內，雖然沒有細胞核，但仍然有核物質，核物質DNA盤繞成一團，用染色方法可以看到，稱擬核。擬核1.細胞壁（cellwall）

細胞最外一層堅韌厚實的外被，主要由肽聚糖構成。

細胞壁的生理功能：1）維持外形，提高機械強度；2）為細胞生長、分裂、和鞭毛運動必需；3）阻礙大分子有害物質進入細胞；4）賦予抗原性、對抗生素和噬菌體的敏感性。2.原生質體（1）細胞質膜（protoplasmicmembrane）細胞質膜及化學組成：a.緊貼在細胞壁內側，包圍細胞質的一層薄膜，柔軟而富有彈性，半滲透膜。b.含60％～70％的蛋白質，含30％～40％的脂類，約2%的多糖。細胞質膜細胞膜的結構：液態(tài)鑲嵌模型

1）膜主體脂雙分子層，親水基團在表面，疏水基團在內部；2）雙分子層有流動性；3）蛋白鑲嵌或貫穿或浮在表面；4）不對稱性。1972年，辛格和尼科爾森提出該模型1）選擇運輸2）維持滲透壓3）合成細胞壁和糖被重要基地4）細胞產能場所5）鞭毛基體著生點和旋轉供能細胞質膜的生理功能

不同種類細菌的膜在其結構和功能方面存在很大差異，這種差異非常巨大且具有特征性。因此，膜化學可被用于對細菌進行鑒定。細胞質：除核區(qū)外的半透明、膠狀、顆粒狀物質總稱。含水量80%左右。內含物：顆粒狀構造，如：貯藏物、氣泡等。（2）細胞質及內含物細胞質主要成分為核糖體、貯藏物、多種酶類和中間代謝物、質粒、各種營養(yǎng)物和大分子的單體等。核糖體

(1)化學組成：由核糖核酸（RNA）和蛋白質兩種化學成分組成。

(2)染色特性：核糖體易被堿性染料染色，在光鏡下細胞質中核糖體豐富的部位嗜堿性較強。

(3)電鏡結構：是近似球形的致密顆粒，直徑為20nm。

(4)功能：合成蛋白質。核糖體結構模式圖貯藏物：不同化學成分累積成的不溶沉淀顆粒，貯藏營養(yǎng)物。貯藏物碳源及能源氮源：藍細菌的藻青素、藻青蛋白磷源（異染粒）：白喉棒桿菌、結核分枝桿菌

糖原：E.Coli、芽孢桿菌、藍細菌等

PHB：固氮菌、產堿菌、腸桿菌

硫粒：紫硫細菌、絲硫細菌、貝氏硫桿菌3.特殊結構（1）莢膜

莢膜：某些細菌在其表面分泌的一種粘性物質，把細胞壁完全包圍封住。莢膜的化學組成：含水率90～98％，有的含多糖、或多肽，還有的含脂類多肽，還有的含脂類或脂類蛋白復合體。

莢膜一般很厚，厚約200nm，相對穩(wěn)定地附著于細胞外壁外的稱為莢膜；有的細菌莢膜很薄，在200nm以下，稱為微莢膜。莢膜－－作為分類鑒定的依據

莢膜莢膜的功能：A.保護致病菌免受宿主吞噬細胞的吞噬，保護細胞免受干燥的影響；B.可作為碳源和能源或氮源；

C.廢水處理中，細菌莢膜有吸附作用；

D.是細菌分類鑒定的依據之一。（2）芽孢

芽孢即某些細菌在其生長發(fā)育后期，在細胞內形成的一個圓形或橢圓形、壁厚、含水率低、抗逆性極強的休眠體。條件適宜可萌發(fā)，多為桿菌，是細菌分類鑒定依據之一，可通過芽孢染色在普通顯微鏡下觀察到。形態(tài)特征a.圓形或橢圓、厚壁、含水少、抗逆強的休眠體b.無繁殖能力c.耐熱、輻射、化學試劑等不良環(huán)境。芽孢的形態(tài)芽孢芽孢形成的7個階段1.DNA濃縮，束狀染色質形成2.細胞膜內陷，不對稱分裂，小的為前芽孢3.前芽孢雙層隔膜形成，抗輻射增強4.在雙層隔膜之間填充芽孢肽聚糖，合成DPA－Ca，形成皮層，脫水5.芽孢衣合成結束6.皮層合成結束，芽孢成熟7.芽孢囊裂解環(huán)境中缺乏營養(yǎng)或有害物質過多——芽孢形成（3）鞭毛鞭毛是某些細菌長在體表的細長并呈波狀彎曲的蛋白絲狀物，使細菌具運動功能，是細菌分類中的重要特征之一。通過暗視野顯微鏡觀察、鞭毛染色光學顯微鏡觀察、半固體穿刺接種、固體接種等可以判斷是否有鞭毛。鞭毛著生方式鞭毛

鞭毛大?。褐睆?.001～0.02μm，長度在2～50μm；

具有鞭毛的細菌能運動，不具鞭毛的細菌不能運動。

鞭毛的運動是靠細胞質膜上的ATP酶水解ATP提供能量。三、細菌的培養(yǎng)特征1.細菌在固體培養(yǎng)基上的培養(yǎng)特征——菌落特征菌落：由一個細菌繁殖起來的，具有一定形態(tài)特征的子細菌群體。菌苔：當固體培養(yǎng)基表面眾多菌落連成一片時，便成為菌苔。不同細菌的菌落特征不同，因此菌落特征是細菌分類鑒定的重要依據之一。

菌落的特征是細菌分類鑒定的依據

可以從三方面看菌落的特征：（1）菌落的表面特征（2）菌落的邊緣特征（3）縱剖面的邊緣特征不同種的細菌菌落特征

凝膠狀，表面較光滑、濕潤，與培養(yǎng)基結合不緊密，易挑取，菌落正反顏色一致。細菌菌落的一般特點光滑型菌落肺炎克雷伯氏菌在DHL培養(yǎng)基上菌落形態(tài)粘膜肺炎球菌在血瓊脂平板上菌落枯草芽孢桿菌菌落形態(tài)——粗糙型菌落2.半固體培養(yǎng)基中的培養(yǎng)特征

用穿刺接種法將細菌接種在含0.3~0.5%瓊脂半固體培養(yǎng)基中培養(yǎng)，可根據細菌的生長形態(tài)判斷細菌的呼吸類型和有無鞭毛、能否運動。呼吸類型與培養(yǎng)特征3.液體培養(yǎng)基中的培養(yǎng)特征細菌在液體培養(yǎng)基中的培養(yǎng)特征也是分類依據之一。

因細胞特征、比重、運動能力和對氧氣等關系的不同，而形成不同的群體形態(tài)，多數表現混濁，部分表現沉淀，好氧細菌則在液面大量生長，形成菌膜或環(huán)狀等。思考

1）細菌有哪幾種形態(tài)？舉例說明？

2）細菌的一般結構和特殊結構是什么？各具有哪些生理功能？

3）細菌的鑒定依據有哪些？試總結說明。認識放線菌主要內容放線菌的形態(tài)結構、繁殖、菌落特征和代表屬。1、概念放線菌是具有菌絲、以孢子進行繁殖、革蘭氏染色呈陽性的一類原核微生物。在形態(tài)上其分枝狀菌絲、菌落形態(tài)與霉菌相似，是介于細菌與絲狀真菌之間又接近細菌的一類絲狀原核微生物。2、形態(tài)與結構具多核的單細胞，大多由分枝發(fā)達的菌絲組成；菌絲直徑與桿菌類似，約1um；細胞壁組成與細菌類似，革蘭氏染色陽性（少數陰性）；細胞的結構與細菌基本相同。

按形態(tài)和功能可分為營養(yǎng)菌絲、氣生菌絲和孢子絲三種。1）營養(yǎng)菌絲

匍匐生長于培養(yǎng)基內，吸收營養(yǎng)，也稱基內菌絲。一般無隔膜，直徑0.2-0.8um，長度差別很大，有的可產生色素。

營養(yǎng)菌絲發(fā)育到一定階段，伸向空間形成氣生菌絲，疊生于營養(yǎng)菌絲上，可覆蓋整個菌落表面。在光學顯微鏡下觀察，顏色較深，直徑較粗（1-1.4μm），有的產色素。3）孢子絲

2）氣生菌絲

氣生菌絲發(fā)育到一定階段，其上可分化出形成孢子的菌絲，即孢子絲，又稱產孢絲或繁殖菌絲。其形狀和排列方式因種而異，常被作為對放線菌進行分類的依據。營養(yǎng)菌絲發(fā)育到一定階段，伸向空間形成氣生菌絲。氣生菌絲發(fā)育到一定階段，其上可分化出形成孢子的菌絲，即孢子絲。營養(yǎng)菌絲匍匐生長于培養(yǎng)基內，吸收營養(yǎng)。放線菌的形態(tài)模式圖放線菌孢子絲的常見形態(tài)有垂直、彎曲、叢生、單輪（無螺旋）、松環(huán)、鉤狀初級螺旋、松螺旋、緊螺旋、單輪（有螺旋）、雙輪（無螺旋）、雙輪（有螺旋）。形態(tài)與結構電鏡下放線菌孢子絲形態(tài)3、生長與繁殖凝聚孢子橫隔孢子孢囊孢子厚壁孢子分生孢子繁殖方式無性孢子存在多種孢子形成方式菌絲斷裂

常見于液體培養(yǎng)中，工業(yè)發(fā)酵生產抗生素時都以此法大量繁殖放線菌。細菌的芽孢是休眠體，而放線菌的孢子是繁殖體！孢子絲釋放孢子3、生長與繁殖營養(yǎng)菌絲

孢子在適宜

的條件下萌

發(fā)，長出1-3

個芽管氣生菌絲繁殖菌絲（孢子絲）孢子絲釋放孢子4.菌落形態(tài)

固體培養(yǎng)基中，放線菌菌絲相互交錯纏繞形成質地致密的小菌落，干燥、不透明、難以挑取；當大量孢子覆蓋于菌落表面時，就形成表面為粉末狀或顆粒狀的典型放線菌菌落；由于基內菌絲和孢子常有顏色，使得菌落的正反面呈現出不同的色澤。菌落形態(tài)能產生大量分枝和氣生菌絲的菌種（鏈霉菌），菌落質地致密，與培養(yǎng)基結合緊密，小而不蔓延，不易挑起或挑起后不易破碎。不能產生大量菌絲體的菌種（如諾卡氏菌）粘著力差，粉質，針挑起易粉碎。放線菌的菌落形態(tài)4、菌落形態(tài)5.分布特點及與人類的關系

放線菌常以孢子或菌絲狀態(tài)極其廣泛地存在于自然界，土壤中最多，其代謝產物使土壤具有特殊的泥腥味。能產生大量的、種類繁多的抗生素（其中90%由鏈霉菌產生）。有的放線菌可用于生產維生素、酶制劑；此外，在甾體轉化、石油脫蠟、烴類發(fā)酵、污水處理等方面也有應用。少數寄生型放線菌可引起人、動物（如皮膚、腦、肺和腳部感染）、植物（如馬鈴薯和甜菜的瘡痂病）的疾病。

放線菌在固體培養(yǎng)基上呈輻射狀生長；多數為腐生菌，少數為寄生菌；在自然界物質循環(huán)中起積極作用。放線菌與人類的關系極為密切，至今從微生物中發(fā)現了幾千種抗生素，其中2/3是由放線菌產生的。放線菌不僅在自然界物質循環(huán)中，更在污水及有機固體廢物的生物處理中有積極的作用。認識藍細菌主要內容藍細菌的主要特征、藍細菌的代表屬及作用。

藍細菌藍細菌也稱藍藻或藍綠藻，是一類含有葉綠素a、能以水作為供氫體和電子供體、通過光合作用將光能轉變成化學能、同化CO2、生成O2的原核微生物。

藍細菌含葉綠素但不形成葉綠體，有些藍藻細胞還含有異形胞，內有固氮酶，具有固氮能力和對不良環(huán)境的抵抗能力，可在海灘及荒漠上找到，因此有“先鋒生物”的美稱。一、藍細菌特性分布極廣。無論在淡水、海水、潮濕土壤、樹皮、溫泉（70~73℃）、巖石表面等極端環(huán)境中都能生長，喜有機質豐富的水質；藍細菌形態(tài)簡單，有球狀、桿狀、絲狀等形態(tài)；細胞中含葉綠素，藻體通常呈現藍綠色或淡紫藍色，光合作用產氧；具有原核生物的典型細胞結構；5.細胞核無核膜，不進行有絲分裂，細胞壁含胞壁酸，營養(yǎng)極為簡單，不需要維生素，以硝酸鹽或氨作為氮源，多數能固氮，其異形胞是進行固氮的場所；分泌粘液層、莢膜或形成鞘衣，因此具有強的抗干旱能力；無鞭毛，但能在固體表面滑行，進行光趨避運動；許多種類細胞質中有氣泡，使菌體漂浮，保持在光線最充足的地方，以利光合作用；繁殖方式為無性繁殖。主要為二分分裂法。二、藍細菌的常見屬屬主要特征分布微囊藻多細胞群體，呈不規(guī)則型、球形或橢圓形