环境中的微生物原核课件.ppt

1、第二章第二章 环境中的微生物及其特性环境中的微生物及其特性WWW微生物的种类1.非细胞形态的微生物病毒病毒（植物病毒、动物病毒、细菌病毒等）、类病毒、拟病毒2.细胞形态的微生物2.1原核微生物细菌、古菌、放线菌、蓝细菌、细菌、古菌、放线菌、蓝细菌、支原体、衣原体、立克次氏体2.2真核微生物真菌（酵母菌、霉菌）、藻类、原生动物、真菌（酵母菌、霉菌）、藻类、原生动物、微型后生动物WWW2.1 原核微生物一、细菌二、古菌三、放线菌四、其他原核生物WWW一、细菌 Bacteria1.细菌的形态 细菌(bacteria)是自然界分布最广、个体数量最多的有机体 其形态可分为三大类：球形、杆形、螺旋形（弧形

2、），被称为球菌、杆菌、螺球菌、杆菌、螺旋菌旋菌（弧菌）。WWW1）球菌）球菌 细胞呈球形或椭圆形分裂后的空间排列方式，对于分类鉴定上有一定的意义。球菌的排列方式包括单球菌、双球菌、单球菌、双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球菌和葡萄链球菌、四联球菌、八叠球菌和葡萄球菌球菌，如图：细菌的形态（模式图和显微照片）球菌的排列类型WWW四联球菌肺炎链球菌肺炎链球菌WWWWWWWWW膨胀活性污泥中的丝状细菌WWW2.细菌的大小细菌的一般都很小，须借助显微镜测微尺测量。球菌直径一般为0.52m，杆菌宽0.51m，长18m，螺旋菌宽0.55m，长550m。如下图:WWW3.细菌细胞的结构 细菌的基本结构:细胞壁

3、、细胞质膜、细胞质和细胞壁、细胞质膜、细胞质和细胞核细胞核等 有些细菌还有特殊结构:荚膜、鞭毛和芽孢荚膜、鞭毛和芽孢等。细菌细胞结构模式图 WWW1）细胞壁 细胞壁（cell wall）位于菌体外表面，较坚韧而略具有弹性。其功能主要有：固定细胞外形；保护细胞免受损伤；阻拦大分子物质进入细胞 其化学组成可使细胞具有一定抗原性、致病性及对噬菌体的敏感性；协助有鞭毛的细菌进行鞭毛运动。WWW革兰氏染色与细胞壁革兰氏染色与细胞壁：细菌细菌染色法染色法死菌死菌正染色正染色革兰氏染色法芽孢染色法芽孢染色法鉴别染色法鉴别染色法简单染色法简单染色法活菌活菌负染色负染色：荚膜染色法等：荚膜染色法等用美蓝或用美蓝

4、或TTCTTC（氧化三苯基四氮唑）（氧化三苯基四氮唑）等作活菌染色等作活菌染色细菌细胞结构WWWG GG G肽聚糖肽聚糖 胞壁酸胞壁酸 细胞膜细胞膜 膜蛋白膜蛋白 外膜外膜 孔蛋白孔蛋白 脂类脂类 周质空间周质空间 肽聚糖肽聚糖 G+和 G-细胞壁结构比较（立体模型）WWWG+和 G-细胞壁结构比较(平面模型)G-Cell Wall没有特殊的肽桥，只形成较为疏稀、机械强度没有特殊的肽桥，只形成较为疏稀、机械强度较差的肽聚糖网套较差的肽聚糖网套内消旋二氨基内消旋二氨基庚二酸庚二酸(m-DAP)大肠杆菌,G-金黄色葡萄球菌,G+A 肽聚糖肽聚糖 是是G-细菌细胞壁所特有的结构，位于细菌细胞壁所特有

5、的结构，位于G-细菌细胞细菌细胞壁外层，由壁外层，由脂多糖脂多糖、磷脂磷脂和和脂蛋白脂蛋白等若干种蛋白质组等若干种蛋白质组成的膜，有时也称为外壁。成的膜，有时也称为外壁。B、外膜外膜(outer membrane)G-Cell Wall外膜肽聚糖脂多糖脂多糖脂蛋白脂蛋白磷脂磷脂细菌的物理化学特性细菌表面电荷和等电点细菌表面电荷和等电点 细菌体含有细菌体含有5050以上的蛋白质。蛋白质由以上的蛋白质。蛋白质由2020种氨基酸按一定的排列顺序由肽键种氨基酸按一定的排列顺序由肽键连接组成。氨基酸是两性电解质，在碱性溶液中表现出带负电荷，在酸性溶液中表连接组成。氨基酸是两性电解质，在碱性溶液中表现出带

6、负电荷，在酸性溶液中表现出带正电荷。在某一定现出带正电荷。在某一定pHpH溶液中，氨基酸所带的正电荷和负电荷相等时的溶液中，氨基酸所带的正电荷和负电荷相等时的pHpH，称，称为该氨基酸的等电点。为该氨基酸的等电点。细菌的等电点在细菌的等电点在pH 2pH 25 5；*革兰氏阳性菌革兰氏阳性菌的等电点为的等电点为pH 2pH 23 3；*革兰氏阴性菌革兰氏阴性菌的等电点为的等电点为pH 4pH 45 5；COOCOO-NHNH2 2+NaOHNaOH HClHCl 革兰氏染色法(Gram stain procedure)18841884年丹麦细菌学家年丹麦细菌学家Christain Gram C

7、hristain Gram 创造。创造。染色步骤：染色步骤：在无菌操作条件下，用接种环挑取少量细菌于载玻片上在无菌操作条件下，用接种环挑取少量细菌于载玻片上涂布涂布均匀，固定。均匀，固定。(1)(1)初染：用初染：用草酸铵结晶紫草酸铵结晶紫染色染色1min1min，水洗去掉浮色。，水洗去掉浮色。(2)(2)媒染：用媒染：用碘碘-碘化钾碘化钾溶液媒染溶液媒染1min1min，倾去多余溶液。，倾去多余溶液。(3)(3)脱色：用中性脱色剂如脱色：用中性脱色剂如乙醇或丙酮脱色乙醇或丙酮脱色，革兰氏，革兰氏阳性菌阳性菌不被褪色而不被褪色而呈紫色呈紫色，革兰氏阴性菌被褪色而呈无色。革兰氏阴性菌被褪色而呈无

8、色。(4)(4)富染：用番红染液复染富染：用番红染液复染1min1min，革兰氏阳性菌仍呈，革兰氏阳性菌仍呈紫色紫色，革兰氏，革兰氏阴性菌阴性菌则呈则呈现现红色。红色。WWW革兰氏染色的原理 在于细菌细胞壁的组成的不同 重要的鉴别细菌染色法。可分为革兰氏阳性(G+)和革兰氏阴性(G-)两大类，前者呈紫色，后者呈红色。WWW革兰氏染色法革兰氏染色法 该染色法由丹麦医生该染色法由丹麦医生C.Gram于于1884年创立。年创立。分为初染、媒染、脱色和复染四步。分为初染、媒染、脱色和复染四步。甲菌 乙菌初染 结晶紫媒染 碘液脱色 乙醇复染 沙黄紫色紫色(G+)红色红色(G-)WWW(1)(1)革兰氏染

9、色与细菌等电点有关系：革兰氏染色与细菌等电点有关系：革兰氏阳性菌的等电点比革兰氏阴性菌的等电点低，说明革兰氏阳革兰氏阳性菌的等电点比革兰氏阴性菌的等电点低，说明革兰氏阳性菌带的负电荷比革兰氏阴性菌多。它与草酸铵结晶紫的结合力大，性菌带的负电荷比革兰氏阴性菌多。它与草酸铵结晶紫的结合力大，用碘用碘-碘化钾媒染后，两者的等电点均得到降低，因革兰氏阳性菌的碘化钾媒染后，两者的等电点均得到降低，因革兰氏阳性菌的等电点降低得多，与草酸铵结晶紫结合得更牢固，对乙醇脱色的抵等电点降低得多，与草酸铵结晶紫结合得更牢固，对乙醇脱色的抵抗力更强。抗力更强。(2)(2)革兰氏染色与细胞壁结构有关系：革兰氏染色与细胞

10、壁结构有关系：革兰氏阳性菌由于脂质含量极低，而肽聚糖含量高，乙醇既是脱色革兰氏阳性菌由于脂质含量极低，而肽聚糖含量高，乙醇既是脱色剂又是脱水剂，使肽聚糖脱水缩小细胞壁的孔径，降低细胞壁的通剂又是脱水剂，使肽聚糖脱水缩小细胞壁的孔径，降低细胞壁的通透性，阻止乙醇分子进入细胞，草酸铵结晶紫和碘碘化钾的复合透性，阻止乙醇分子进入细胞，草酸铵结晶紫和碘碘化钾的复合物被截留在细胞内而不被脱色，仍呈现紫色。物被截留在细胞内而不被脱色，仍呈现紫色。以上两点基本可较圆满地解释革兰氏染色机制。以上两点基本可较圆满地解释革兰氏染色机制。革兰氏染色的原理WWW2）细胞膜 细胞膜（cell membrane）即细胞质

11、膜或质膜（plasma membrane）。细胞膜是紧贴在细胞壁内侧的一层柔软而富有弹性的半透性薄膜。在维持菌体与外界物质的交换方面起重要作用。细胞膜上有丰富的酶系，是细菌重要的代谢活动中心。图图 细菌的细胞质膜结构模式图细菌的细胞质膜结构模式图WWW3）细胞质及其内含物 细胞质（cytoplasm）位于细胞膜内，无色透明，呈粘液状。其主要化学组分为水、蛋白质、脂类、核酸，并有少量糖和无机盐。细胞质中含有核糖体（ribosome）、气泡和其他颗粒状内含物。l 其他内含物的主要类型有：异染粒(Metachromatic granule)、聚-羟基丁酸(poly-hydroxybutyric ac

12、id简称PHB)颗粒、硫粒、多肽结晶、磁粒。WWW4）细胞核 原核生物所特有的原始细胞核或称拟核（nucleoid）。细菌的核质体是一个大型环状的裸露的双链DNA分子，长度为0.253mm，卷曲折叠于核区。核质体是负载细菌遗传信息的物质基础。细胞核细胞核的的功能功能：决定遗传性状决定遗传性状和和传递遗传性状传递遗传性状，是重要的遗传物质。是重要的遗传物质。WWW5）细菌细胞的特殊构造-荚膜 荚膜(capsule)是某些细菌在新陈代谢过程中形成的，分泌于细胞壁外的粘液状物质。荚膜可以保护细胞免受干燥的影响，并且作为细胞外的碳源和能源性的贮藏物质，还能够增强某些病原菌的致病能力。产生荚膜是微生物的

13、一种遗传特性，种的特征之一。WWW菌胶团菌胶团(zoogloea)(zoogloea)有些细菌由于其遗传特性决定，细菌之间按一定的排列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，方式互相黏集在一起，被一个被一个公共荚膜公共荚膜包围形成一定形状的包围形成一定形状的细菌集团，叫做细菌集团，叫做菌胶团菌胶团。菌胶团的形状菌胶团的形状(图图2-14)2-14)有球形、蘑菇形、椭圆形、分枝有球形、蘑菇形、椭圆形、分枝状、垂丝状及不规则形。上述各种菌胶团在活性污泥中均有，状、垂丝状及不规则形。上述各种菌胶团在活性污泥中均有，典型的有动胶菌属典型的有动胶菌属(Zoogloea Zoo

14、gloea)，它有两个种：生枝状动胶，它有两个种：生枝状动胶菌菌(Zoogloea ramigera Zoogloea ramigera)和垂和垂(悬悬)丝动胶菌丝动胶菌(Zoogloea Zoogloea filipendula filipendula)。图图 2-14 2-14 菌胶团的几种形态菌胶团的几种形态A.A.活性污泥中的指状菌胶团活性污泥中的指状菌胶团,B1.B1.在低倍显微镜下的生枝动胶菌（在低倍显微镜下的生枝动胶菌（Z Z.ramigeraramigera）纯培养絮状物，）纯培养絮状物，B2.B2.在光学相差在光学相差833833下的生枝动胶菌（下的生枝动胶菌（Z.ramig

15、eraZ.ramigera）细胞）细胞C.C.在印染废水活性污泥中的菌胶团在印染废水活性污泥中的菌胶团WWW6）细菌细胞的特殊构造-鞭毛和菌毛 鞭毛(flagellum)是某些细菌长在体表的细长、波曲的丝状物。具有推动细菌运动的功能。鞭毛的化学成分主要是蛋白质，占99以上，碳水化合物、类脂和矿物质的总和不超过1。图图 2-15 2-15 细菌鞭毛的着生位置细菌鞭毛的着生位置A.A.杆菌：杆菌：极端生极端生 亚极端生亚极端生 两极端生两极端生 两束极端生两束极端生 周身周身B.B.弧菌：弧菌：单根极端生单根极端生 两束极端生两束极端生 束极端生束极端生鞭毛的着生方式：多样有一端单生，如铜绿假单胞

16、菌(Pseudomonas aeruginosa)；两端单生；一端丛生，如荧光假单胞菌(P.fluorescens)；两端丛生，如蔓延螺菌(Spirillumserpen)以及周生，如大肠杆菌(Escherichia coli)等。WWW 菌毛(fimbria或pilus)：是长在细菌体表的一种纤细（直径79nm）、中空、短直、数量较多（250根300根）的蛋白质附属物，主要见于革兰氏阴性细菌。WWW7）细菌细胞的特殊构造-芽孢 某些细菌生长到一定时期，细胞质浓缩凝集，在细胞内形成一个抗逆性休眠体，称为芽孢(spore)或内生孢子(endospore)。能否形成芽孢，芽孢的形状、大小及其在细胞

17、内的位置，是细菌种的特征，在分类鉴定上有一定意义。芽孢衣芽孢衣皮层皮层芽孢壁芽孢壁芽孢外壁芽孢外壁WWW芽孢(spore)好氧芽孢杆菌属好氧芽孢杆菌属(BacillusBacillus)和厌氧的梭状芽孢杆菌属和厌氧的梭状芽孢杆菌属(ClostridiumClostridium)的所有细菌都具有芽孢。的所有细菌都具有芽孢。球菌中只有芽孢八叠球菌属球菌中只有芽孢八叠球菌属(SporosarcinaSporosarcina)产芽孢。产芽孢。弧菌中只有芽孢弧菌弧菌中只有芽孢弧菌(SporovibrioSporovibrio)产芽孢。产芽孢。、位于细胞的中间，如枯草芽孢杆菌位于细胞的中间，如枯草芽孢杆菌

18、。位于菌体中间，位于菌体中间，直径大于菌体呈梭状，如梭状芽孢杆菌直径大于菌体呈梭状，如梭状芽孢杆菌。芽孢位于菌体的一端，使菌体成鼓锤状。如破伤风杆菌。芽孢位于菌体的一端，使菌体成鼓锤状。如破伤风杆菌。菌菌 体体芽孢芽孢芽胞的大小、形状、位置等随菌种而异，有芽胞的大小、形状、位置等随菌种而异，有重要的鉴别意义。重要的鉴别意义。炭疽芽胞杆菌肉毒梭菌肉毒梭菌破伤风梭菌破伤风梭菌WWW 芽孢的特点 （1 1）芽孢的芽孢的含水率低含水率低，38384040。（2 2）芽孢芽孢壁厚而致密。壁厚而致密。（3 3）芽孢中的芽孢中的2,6-2,6-吡啶二羧酸吡啶二羧酸(dipicolinic acid(dipi

19、colinic acid，简，简称称DPA)DPA)含量高，为芽孢干重的含量高，为芽孢干重的 5 51515。2,6-2,6-吡啶二羧酸吡啶二羧酸的存在使芽孢的存在使芽孢具有耐热性。具有耐热性。（4 4）含有耐热性酶。含有耐热性酶。以上四个特点使芽孢对不良环境如：高温、低温、干燥、以上四个特点使芽孢对不良环境如：高温、低温、干燥、光线和化学药物有很强的抵抗力。芽孢在光线和化学药物有很强的抵抗力。芽孢在120120140140还能生还能生存几小时，营养细胞在体积分数存几小时，营养细胞在体积分数5 5苯酚溶液中很快死亡，芽苯酚溶液中很快死亡，芽孢却能存活孢却能存活15d15d。芽孢芽孢不易着色，可

20、用孔雀绿染色。不易着色，可用孔雀绿染色。WWW4.细菌的繁殖 裂殖是细菌最普遍、最主要的繁殖方式。少数细菌进行出芽繁殖。还有少数细菌能进行有性结合，通过性菌毛传递遗传物质，但频率很低。动画演示杆菌二分裂过程模式图WWW5.细菌的培养特征1）细菌在固体培养基上的培养特征细菌在固体培养基上的培养特征 细菌在固体培养基上的培养特征就是菌落特征。细菌在固体培养基上的培养特征就是菌落特征。菌落菌落(colony)是由一个细菌繁殖起来的，由无数细菌是由一个细菌繁殖起来的，由无数细菌组成具有一定形态特性的细菌集团。组成具有一定形态特性的细菌集团。将含菌样品或菌种点种在平板上或在斜面上画线，大量微生物细胞在固

21、体培养基上密集地长成一片，则称为菌苔(lawn)WWW图图 2-16 2-16 几种细菌菌落的特征几种细菌菌落的特征A.A.纵剖面：纵剖面：.扁平扁平 隆起隆起 低凸起低凸起 高凸起高凸起 脐状脐状 草帽状草帽状 乳头状乳头状B.B.表面结构、形状及边缘：表面结构、形状及边缘：圆形，边缘整齐圆形，边缘整齐 不规则，边缘波浪不规则，边缘波浪 不规则，颗粒状，叶状不规则，颗粒状，叶状 规则，放射状，边缘花瓣形规则，放射状，边缘花瓣形 规则，边缘整齐，表面光滑规则，边缘整齐，表面光滑 规则，边缘齿状规则，边缘齿状 规则，有同心环，边缘完整规则，有同心环，边缘完整 不规则，似毛毯状不规则，似毛毯状 规

22、则，似菌丝状规则，似菌丝状 不规则，卷发状，边缘波状不规则，卷发状，边缘波状 不规则，丝状不规则，丝状 不规则，根状不规则，根状细菌在固体培养基上的培养特征WWW大肠杆菌菌落（平板划线法）细菌在液体培养基中的生长情况菌膜菌沉淀均匀浑浊对照WWW3）在液体培养基中的培养特征 细菌在液体培养基中生长，使培养基混浊，混浊情况因细菌对氧气要求不同而有别：兼性厌氧菌培养液均匀混浊，需氧菌培养液仅上部混浊，厌氧菌培养液仅下部混浊。图图2-20 细菌在肉汤培养基中的生长特征细菌在肉汤培养基中的生长特征A.絮状絮状 B.环状环状 C.菌膜菌膜 D.薄膜状薄膜状WWW 本节复习思考题本节复习思考题1研究微生物的

23、形态构造有何重要性？试举例说明之。2试举几个实例来说明：即使不用显微镜，也可证明在我们日常生活的环境中，到处有细菌在活动着。3观察细菌形态时为何要用染色法？常用的染色法有几类？4试绘出细菌细胞构造的模式图，注明其一般构造和特殊构造，并扼要注明各部分的生理功能。5什么是芽孢，产芽孢的细菌主要有哪几类？6什么叫菌落，细菌的菌落有何特点？WWW二、古菌 古菌（Archaea）又称古细菌，是原核生物中的一大类。古菌这一概念是C.R.Woese及他的同事们对代表性细菌类群的16S rRNA碱基序列进行研究比较后于1977年提出来的。他们认为，生物界的发育不是一个简单的由原核生物发育到更完全更复杂的真核生

24、物的过程，而是明显地存在三个发育不同的基因系统：细菌细菌(Bacteria)、古菌、古菌(Archaea)和真核生物和真核生物(Eukarya)。WWW1.古菌的概述1）古菌的定义 古菌是在系统发育上与细菌不同的一群相关的原核生物。多数生存在极端的生态环境中，如温泉、深海热喷口、滚沸的泥淖、酸性土壤、极端的盐水、间歇泉、海底黑烟囱和很冷的环境。古菌形态各异，分子结构独特。WWW2）古菌的主要特点 形态学上的不同。古菌细胞壁成分独特而多样。古菌核糖体16S rRNA上的核苷酸顺序独特。中间代谢上，古菌有独特的辅酶，且代谢方式单纯，不似真细菌那样多样性。古细菌比真细菌进化缓慢，保留了较原始的特性。

25、WWW 二、古菌的分类l从rRNA进化树上，古菌分为两类：泉古菌(Crenarchaeota)和广古菌(Euryarchaeota)。在伯杰氏系统细菌学手册第二版介绍了两个门，分为6纲12目。l根据不同的生理特性根据不同的生理特性分为分为五大群五大群：群群1.产甲烷古菌产甲烷古菌(methanogenic archaeobacteria)，群群2.古生硫酸盐还原菌（还原硫酸盐的古菌）（古生硫酸盐还原菌（还原硫酸盐的古菌）（archaeobacterial sulfate reducers），），群群3.极端嗜盐古菌极端嗜盐古菌(extremely halophilic Archaeobacte

26、ria)，群群4.无细胞壁古菌（无细胞壁古菌（cell wall-less archaeobacteria），），群群5.极端嗜热的和过度嗜热硫代谢古菌（极端嗜热的代谢硫的古菌）极端嗜热的和过度嗜热硫代谢古菌（极端嗜热的代谢硫的古菌）（extremely themophilic S0metabolizers）,见图见图2-3。古菌域分类：泉古生菌门(A门)广古生菌门(A门)图图 2-3 2-3 根据根据16S rRNA16S rRNA碱基顺序比较古菌详细的系统发育树碱基顺序比较古菌详细的系统发育树 （一）泉古生菌门 泉古生菌门泉古生菌门(Phylum Crenarchaeota)(Phylum

27、 Crenarchaeota)大多数泉古生菌极端嗜大多数泉古生菌极端嗜热、嗜酸，代谢硫。硫在厌氧呼吸中作为电子受体和无机营养的电热、嗜酸，代谢硫。硫在厌氧呼吸中作为电子受体和无机营养的电子源。它们多生长在含硫地热水或土壤中（如美国的黄石国家公园子源。它们多生长在含硫地热水或土壤中（如美国的黄石国家公园的富硫温泉）。的富硫温泉）。其下有其下有1 1纲纲3 3目、目、5 5科、科、2222属属,其代表属特征见表其代表属特征见表2-12-1。其中的热网菌属（其中的热网菌属（PyrodictiumPyrodictium）的最低生长温度是）的最低生长温度是8282，最适，最适温度是温度是105105，最

28、高生长温度为，最高生长温度为110110。有无机营养和有机营养型，。有无机营养和有机营养型，S S0 0 和和 H H2 2 是无机营养型古菌的是无机营养型古菌的电子源电子源。名称名称 热网菌属热网菌属（PyrodictiumPyrodictium）硫化叶菌属硫化叶菌属（SulfolobusSulfolobus）热变形菌属热变形菌属（ThermoproteusThermoproteus）温度温度/最低最低828270707070最适最适10510570708080最高最高11011080809797pHpH嗜酸嗜酸2 23 32.52.56.56.5革兰革兰氏氏染色染色G G-与与O O2 2

29、关系关系厌氧厌氧好氧好氧厌氧厌氧电子电子受体受体S S0 0 O O2 2FeFe2+2+S S0 0 营养源营养源S S0 0 、H H2 2糖、糖、谷氨酸、谷氨酸、葡萄糖、氨葡萄糖、氨基酸、乙醇基酸、乙醇、有机酸、有机酸、S S0 0 、H H2 2、COCO、COCO2 2为为唯一碳源唯一碳源细胞壁细胞壁脂蛋白脂蛋白多糖多糖糖蛋白糖蛋白表表 2-1 2-1 泉古生菌门代表属特征泉古生菌门代表属特征WWW(二)广古生菌门（Phylum Euryarchaeota）广古生菌门下有广古生菌门下有7 7纲：纲：1.1.甲烷杆菌纲甲烷杆菌纲 2.2.甲烷球菌纲甲烷球菌纲 3.3.甲嗜高热菌纲甲嗜高

30、热菌纲 4.4.盐杆菌纲盐杆菌纲 5.5.热原体纲热原体纲 6.6.热球菌纲热球菌纲 7.7.古生球菌纲古生球菌纲 其下有：其下有：9 9目、目、1515科、科、4848属。见表属。见表2-22-2。名称名称温度温度/pHpHNaCl/%NaCl/%革兰革兰氏氏染色染色与与O O2 2关系关系营养源营养源低低中中高高最低最低最适最适最高最高产甲烷菌产甲烷菌严格严格厌氧厌氧COCO、COCO2 2、H H2 2、甲酸、甲酸、甲醇、乙酸、甲醇、乙酸、乙醇乙醇坎氏甲烷嗜高热坎氏甲烷嗜高热菌菌84849898110110盐杆菌属盐杆菌属8 8171723233636好氧好氧蛋白质、蛋白质、氨基酸氨基酸

31、热原体属热原体属555559591 12 2G G-好氧好氧煤矿废物堆煤矿废物堆FS-SOFS-SO4 42-2-嗜酸菌属嗜酸菌属4747606065650 00.70.73.53.5G G-好氧好氧热温泉热温泉极端嗜热极端嗜热S S0 0 代谢菌代谢菌8888100100厌氧厌氧古生球菌目：古生球菌目：长在海底热流火山口，有产甲烷辅酶长在海底热流火山口，有产甲烷辅酶F F420420和甲烷蝶呤。和甲烷蝶呤。还原硫酸盐古生还原硫酸盐古生菌菌8383G G-H H2 2、乳酸、乳酸、葡萄糖葡萄糖表2-2 广古生菌门代表属特征WWW1）产甲烷古细菌 产甲烷菌是一群迄今为止所知的最严格厌氧的、能形成

32、甲烷的化能自养或化能异养的古菌群，代表属有甲烷杆菌(Methanobacterium)。产甲烷古细菌是都能产生甲烷的一大生理类群，因此包括了球形、杆形、螺旋形、长丝状等不同形态。产甲烷细菌的细胞壁染色后有围绕细胞约1520nm厚的一层无定形电子稠密层，在化学组成上含有假胞壁质。产甲烷细菌和其他古细菌群的细胞膜化学组成与其他生物细胞膜明显不同。产甲烷细菌的基质谱很窄，大多数种可利用H2/CO2，很多种可利用HCOOH。WWW2）还原硫酸盐古菌 这一类主要是指古生球菌（archaeoglobales）的古菌。细胞一般为不规则球形、三角形，直径在0.42.0 m，单个或成对，革兰氏阴性反应。菌落可略

33、呈绿黑色，在420nm处可产蓝绿色荧光，严格厌氧。3）极端嗜盐古菌 这是一类生活在很高浓度甚至接近饱和浓度盐环境中的古菌。许多种需在3.54.0mol/L NaCl才生长良好。主要分布于盐湖、晒盐场、高盐腌制品等环境，可引起腌制品等腐败和脱色。WWW4）极端嗜热古菌 这一古细菌群极端嗜热或超嗜热，生长要求的温度范围为45110，最适为70105，且要求pH为13的高酸度环境。主要分布于含硫温泉、火山口、燃烧后的煤矿等环境中。硫化叶菌是第一个分离鉴定的极端嗜热古细菌(Brock等，1970)。5）无细胞壁古菌 这一古菌群仅包括热原体属（Thermoplasma）1个属，此属仅有2个种：生长温度在

34、4563 的嗜酸热原体（T.acidophilum 和生长温度为3367 的火山热原体（T.volcanium）。WWW三、蓝细菌三、蓝细菌 蓝细菌蓝细菌(Cyanobacteria)(blue-green algae)(Cyanobacteria)(blue-green algae)是古老的生物。是古老的生物。能进能进行产氧性光合作用的大型原核微生物。细胞质中含有光合膜的原核生行产氧性光合作用的大型原核微生物。细胞质中含有光合膜的原核生物。光合膜中含有叶绿素，可进行光合作用。物。光合膜中含有叶绿素，可进行光合作用。4040亿年前，由于蓝细菌出现使地球上空由无氧的环境转变为有氧亿年前，由于蓝细

35、菌出现使地球上空由无氧的环境转变为有氧环境。环境。蓝细菌有固氮作用，由于有蓝细菌有固氮作用，由于有固固氮蓝细菌及根瘤菌、氮蓝细菌及根瘤菌、固氮菌固氮菌的共同作的共同作用，用，每年每年可可固定全球固定全球1.71.710108 8t t氮，有效地利用了氮气。氮，有效地利用了氮气。地球上地球上的的氮氮气气恒定在体积百分数恒定在体积百分数7878。WWW 1）蓝细菌的形态大小 蓝细菌的形态蓝细菌的形态 单细胞：呈杆状和球状。单细胞：呈杆状和球状。蓝细菌的大小蓝细菌的大小 蓝细菌的直径：蓝细菌的直径：1 11010 m m，长度不等。，长度不等。色球蓝细菌属为单细胞个体或群体，群体种类在细胞壁色球蓝细

36、菌属为单细胞个体或群体，群体种类在细胞壁外分泌果胶类物质构成胶质鞘膜，彼此融合形成大的胶团外分泌果胶类物质构成胶质鞘膜，彼此融合形成大的胶团(球形或块状球形或块状)。由多个细胞黏集成的聚合体呈丝状，直径约由多个细胞黏集成的聚合体呈丝状，直径约1 11212 m m，长长5050500500 m m，如螺旋蓝细菌属的个体为螺旋状的丝状体。，如螺旋蓝细菌属的个体为螺旋状的丝状体。图图 2 221 21 蓝细菌门第蓝细菌门第亚组的代表属亚组的代表属图图 2 222 22 蓝细菌门第蓝细菌门第 和第和第亚组的代表属亚组的代表属 WWW图图 2 223 23 蓝细菌门第蓝细菌门第亚组的代表属亚组的代表属

37、 WWWWWW 2 2）蓝细菌的生境）蓝细菌的生境 蓝细菌对极端环境有极强的耐受力。因此，分布很广，蓝细菌对极端环境有极强的耐受力。因此，分布很广，在淡水、海水、潮湿土壤、树皮、干燥的沙漠、岩石缝隙在淡水、海水、潮湿土壤、树皮、干燥的沙漠、岩石缝隙里均能生长。耐高温的嗜热菌种可在里均能生长。耐高温的嗜热菌种可在7575，中性至碱性热，中性至碱性热泉水中生长。泉水中生长。WWW 蓝细菌的光合作用 蓝细菌依靠叶绿素蓝细菌依靠叶绿素a a、藻胆素和藻蓝素吸收光，将能、藻胆素和藻蓝素吸收光，将能量传递给光合系统，通过卡尔文循环固定二氧化碳，同时量传递给光合系统，通过卡尔文循环固定二氧化碳，同时吸收水和

38、无机盐合成有机物供自身营养，并放出氧气。吸收水和无机盐合成有机物供自身营养，并放出氧气。颤蓝细菌属在厌氧条件下，氧化颤蓝细菌属在厌氧条件下，氧化H H2 2S S进行不产氧的光合进行不产氧的光合作用。螺旋蓝细菌属适合在碱性湖泊中生长，它除光合作作用。螺旋蓝细菌属适合在碱性湖泊中生长，它除光合作用释放大量用释放大量氧气氧气外，还可释放外，还可释放H H2 2。化能异养：部分蓝细菌可以通过氧化葡萄糖和其他糖化能异养：部分蓝细菌可以通过氧化葡萄糖和其他糖类，在黑暗条件下缓慢生长。类，在黑暗条件下缓慢生长。WWW 六、蓝细菌的分类 蓝细菌的细胞结构简单，只具原始核，没有核膜和核仁，蓝细菌的细胞结构简单

39、，只具原始核，没有核膜和核仁，只具染色质；只具叶绿素，没有叶绿体。故蓝细菌属于原核只具染色质；只具叶绿素，没有叶绿体。故蓝细菌属于原核生物。生物。根据菌落、细胞形态、繁殖方式，超微结构、遗传特征、根据菌落、细胞形态、繁殖方式，超微结构、遗传特征、生理生化特征及其生境，以及生理生化特征及其生境，以及5S rRNA5S rRNA和和16S rRNA16S rRNA进行分类，进行分类，在在伯杰氏系统细菌学手册伯杰氏系统细菌学手册第二版中列在第二版中列在BB门，将蓝细门，将蓝细菌门分类为菌门分类为1 1纲纲5 5亚组亚组4 4亚群亚群1 1科科5656属。属。蓝细菌蓝细菌5 5个亚组的特征见表个亚组的

40、特征见表 2-72-7，各属详见表，各属详见表 2-82-8。表表 2-7 2-7 蓝细菌蓝细菌5 5个亚组的特征个亚组的特征亚组亚组一般形状一般形状繁殖与生长繁殖与生长异形异形胞胞G+C/%G+C/%其他特点其他特点部分代表属部分代表属单细胞杆菌单细胞杆菌或球菌；非或球菌；非丝状聚合体丝状聚合体二分裂；出二分裂；出芽芽31317171几乎不运几乎不运动动管孢蓝细菌属、色球蓝管孢蓝细菌属、色球蓝细菌属、微囊蓝胞菌属、细菌属、微囊蓝胞菌属、黏杆蓝细菌属、黏球蓝黏杆蓝细菌属、黏球蓝细菌属、原绿蓝细菌属细菌属、原绿蓝细菌属单细胞杆菌单细胞杆菌或球菌；可或球菌；可聚集成聚合聚集成聚合体体多分裂形成多分

41、裂形成小孢子小孢子40404646仅某些小仅某些小孢子运动孢子运动宽球蓝细菌属、皮果蓝宽球蓝细菌属、皮果蓝细菌属、拟色球蓝细菌细菌属、拟色球蓝细菌属属丝状，不分丝状，不分枝的仅有营枝的仅有营养细胞的丝养细胞的丝状体状体在单个平面在单个平面上二分裂，上二分裂，断裂断裂34346767通常可运通常可运动动鞘丝蓝细菌属、颤蓝细鞘丝蓝细菌属、颤蓝细菌属、原绿丝蓝细菌属、菌属、原绿丝蓝细菌属、假鱼腥蓝细菌属假鱼腥蓝细菌属丝状，不分丝状，不分枝可以包含枝可以包含特异细胞的特异细胞的丝状体丝状体单平面二分单平面二分裂；断裂形裂；断裂形成连锁体成连锁体38384747常可运动，常可运动，可产生静可产生静息孢子

42、息孢子鱼腥蓝细菌属、筒孢蓝鱼腥蓝细菌属、筒孢蓝细菌属、水花束丝蓝细细菌属、水花束丝蓝细菌属、念珠蓝细菌属、菌属、念珠蓝细菌属、眉蓝细菌属、胶须蓝细眉蓝细菌属、胶须蓝细菌属、单歧蓝细菌属菌属、单歧蓝细菌属丝形丝状体丝形丝状体或有分枝或或有分枝或由多余一排由多余一排的细胞组成的细胞组成在多个平面在多个平面上二分裂；上二分裂；形成连锁体形成连锁体42424444可产生静可产生静息孢子，息孢子，在蓝细菌在蓝细菌中有最大中有最大的形态复的形态复杂度和分杂度和分化化飞氏蓝细菌属、真枝蓝飞氏蓝细菌属、真枝蓝细菌属、吉特勒氏蓝细细菌属、吉特勒氏蓝细菌属菌属表表 2-8 2-8 蓝细菌门的各属蓝细菌门的各属第一

43、亚组第一亚组第二亚组第二亚组第三亚组第三亚组第四亚组第四亚组第五亚组第五亚组管胞蓝细菌属管胞蓝细菌属ChamaesiphonChamaesiphon第一亚群第一亚群 节螺蓝细菌属节螺蓝细菌属ArthrospiraArthrospira第一亚群第一亚群 第一科第一科 色球蓝细菌属色球蓝细菌属ChroococcusChroococcus蓝囊胞菌属蓝囊胞菌属CyanocystisCyanocystis博氏蓝细菌属博氏蓝细菌属BorziaBorzia鱼腥蓝细菌属鱼腥蓝细菌属AnabaenaAnabaena拟绿胶蓝细菌拟绿胶蓝细菌属属ChlorogloeopsChlorogloeopsisis蓝细菌属蓝

44、细菌属CyanobacteriumCyanobacterium小皮果蓝细菌属小皮果蓝细菌属DermocarpellaDermocarpella发毛针蓝细菌属发毛针蓝细菌属CrinaliumCrinalium项圈蓝细菌属项圈蓝细菌属AnabaenopsisAnabaenopsis飞（费）氏蓝飞（费）氏蓝细菌属细菌属FischerellaFischerella蓝菌属蓝菌属CyanobiumCyanobium斯塔尼尔氏菌属斯塔尼尔氏菌属StanieriaStanieria吉特勒氏线状蓝细吉特勒氏线状蓝细菌属菌属GeitlerinemaGeitlerinema蓝束丝蓝细菌属蓝束丝蓝细菌属Aphaniz

45、omenonAphanizomenon吉特勒氏蓝细吉特勒氏蓝细菌属菌属GeitleriaGeitleria蓝丝细菌属蓝丝细菌属CyanotheceCyanothece异球蓝细菌属异球蓝细菌属XenococcusXenococcus纤发鞘丝蓝细菌属纤发鞘丝蓝细菌属LeptolyngbyaLeptolyngbya蓝螺菌属蓝螺菌属CyanospiraCyanospira lyengariellalyengariella第一亚组第一亚组纤维蓝细菌属纤维蓝细菌属DactylococcopsisDactylococcopsis粘杆菌属粘杆菌属GloeobacterGloeobacter粘球蓝细菌属粘球蓝细

46、菌属GloeocapsaGloeocapsa粘杆蓝细菌属粘杆蓝细菌属GloeotheceGloeothece微囊蓝胞菌属微囊蓝胞菌属MicrocystisMicrocystis第二亚组第二亚组第二亚群第二亚群拟色球蓝细菌属拟色球蓝细菌属Chroococcidiopsis粘八叠球菌属粘八叠球菌属MyxosarcinaMyxosarcina宽球蓝细菌属宽球蓝细菌属pleurocapsapleurocapsa第三亚组第三亚组湖丝蓝细菌属湖丝蓝细菌属LimnothrixLimnothrix鞘丝蓝细菌属鞘丝蓝细菌属LyngbyaLyngbya微鞘蓝细菌属微鞘蓝细菌属MicrocoleusMicrocol

47、eus颤蓝细菌属颤蓝细菌属OscillatoriaOscillatoria浮霉丝状蓝浮霉丝状蓝细菌属细菌属PlanktothrixPlanktothrix第四亚组第四亚组拟筒孢蓝细菌属拟筒孢蓝细菌属CylindrospermopsisCylindrospermopsis筒孢蓝细菌属筒孢蓝细菌属CylindrospermumCylindrospermum节球蓝细菌属节球蓝细菌属NodulariaNodularia念珠蓝细菌属念珠蓝细菌属NostocNostoc伪枝蓝细菌属伪枝蓝细菌属ScytonemaScytonema第五亚组第五亚组拟念珠蓝细菌属拟念珠蓝细菌属NostochopsisNosto

48、chopsis真枝蓝细菌属真枝蓝细菌属StignonemaStignonema 表表 2-8 2-8 蓝细菌门的各属蓝细菌门的各属 续表续表1 1第一亚组第一亚组第二亚组第二亚组第三亚组第三亚组第四亚组第四亚组第五亚组第五亚组原绿蓝细菌属原绿蓝细菌属ProchloronProchloron假鱼腥蓝细菌属假鱼腥蓝细菌属PseudoanabaenaPseudoanabaena眉蓝细菌属眉蓝细菌属CalothrixCalothrix聚球蓝细菌属聚球蓝细菌属SynechococcusSynechococcus螺旋蓝细菌属螺旋蓝细菌属SpirulinaSpirulina胶须蓝细菌属胶须蓝细菌属Rivul

49、ariaRivularia集胞蓝细菌属集胞蓝细菌属SynechocystisSynechocystis斯塔尼尔氏蓝细菌属斯塔尼尔氏蓝细菌属StarriaStarria单歧蓝细菌属单歧蓝细菌属TolypothrixTolypothrix束蓝细菌属束蓝细菌属SymplocaSymploca束毛蓝细菌属束毛蓝细菌属TrichodesmiumTrichodesmium浅灰蓝细菌属浅灰蓝细菌属TychonemaTychonema14147 7171712126 6 表表 2-8 2-8 蓝细菌门的各属蓝细菌门的各属 续表续表2 2WWW 3）蓝细菌与人类及环境的关系 （一）为人类提供食品（一）为人类提供

50、食品 螺旋藻在分类地位上属于蓝藻门、蓝藻纲、藻殖段目、颤螺旋藻在分类地位上属于蓝藻门、蓝藻纲、藻殖段目、颤藻科、螺旋藻属。常用于培养的螺旋藻有钝顶螺旋藻、极藻科、螺旋藻属。常用于培养的螺旋藻有钝顶螺旋藻、极大螺旋藻和盐泽螺旋藻。大螺旋藻和盐泽螺旋藻。用用钝顶螺旋蓝细菌属（钝顶螺旋蓝细菌属（Spirulina Spirulina platensisplatensis）和极大螺旋蓝细菌属（）和极大螺旋蓝细菌属（Spirulina maximunSpirulina maximun）制成营养品。制成营养品。（二）净化水体，提供氧气（二）净化水体，提供氧气 蓝细菌在污水处理、水体自净中起积极作用，用它蓝