环境中的微生物细菌1课件.ppt

1、环境中的微生物细菌环境中的微生物细菌1 1第一节第一节 微生物类群与生物三域微生物类群与生物三域第二节第二节 真细菌真细菌第三节第三节 古细菌古细菌第四节第四节 真菌真菌第五节藻类（自学）和原生动物第五节藻类（自学）和原生动物第六节第六节 非细胞型微生物（自学）非细胞型微生物（自学）第七节第七节 微生物的分类、鉴定和保藏微生物的分类、鉴定和保藏 一、微生物及其类群一、微生物及其类群细小的肉眼看不见的生物称细小的肉眼看不见的生物称微生物微生物。非细胞生物非细胞生物原核生物原核生物部分真核生物（真菌、藻类、原生动物）部分真核生物（真菌、藻类、原生动物）微生物微生物第一节第一节 微生物类群与生物三域

2、微生物类群与生物三域1 1、特征序列或序列印记（、特征序列或序列印记（signature sequencesignature sequence）通过对通过对r RNA全序列资料的分析比较（特别是全序列资料的分析比较（特别是采用计算机）发现的在不同种群水平上的特采用计算机）发现的在不同种群水平上的特异特征性寡核苷酸序列，或异特征性寡核苷酸序列，或在某些特定的序在某些特定的序列位点上出现的单碱基印记。列位点上出现的单碱基印记。特征序列特征序列有助于有助于迅速确定某种微生物的迅速确定某种微生物的分类归属，或建立新的分类单位。分类归属，或建立新的分类单位。二、生物三域特征二、生物三域特征2、系统发育树

3、(phylogenetic tree)通过比较通过比较生物大分子序列差异的数值构建的系统生物大分子序列差异的数值构建的系统树称为分子系统树，其特点是树称为分子系统树，其特点是用一种树状分枝的图型用一种树状分枝的图型来概括各种来概括各种(类类)生物之间的亲缘关生物之间的亲缘关系。系。16 S r RNA系统发育树3、建立16 S r RNA系统发育树的意义a）使生物进化的研究范围真正覆盖所有生物类群；）使生物进化的研究范围真正覆盖所有生物类群；传统生物进化研究主要基于复杂的形态学和化石记载，因此多限传统生物进化研究主要基于复杂的形态学和化石记载，因此多限于研究后生生物，而后者仅占整个生物进化历程

4、的于研究后生生物，而后者仅占整个生物进化历程的1/5b）提出了一种全新的正确衡量）提出了一种全新的正确衡量 生物间系统发育关系的方法；生物间系统发育关系的方法；c）对探索生命起源及原始生命）对探索生命起源及原始生命的发育进程提供了线索和理论依的发育进程提供了线索和理论依据；据；d）突破了细菌分类仅靠形态学和生理生化特性的限制，）突破了细菌分类仅靠形态学和生理生化特性的限制，建立了全新的分类理论；建立了全新的分类理论；e）为微生物生物多样性和微生物生态学研究建立了全新）为微生物生物多样性和微生物生态学研究建立了全新的研究理论和研究方法，特别是不经培养直接对生态环境的研究理论和研究方法，特别是不经

5、培养直接对生态环境中的微生物进中的微生物进 行研究。行研究。4、三（界、三（界)域生物的主要特征域生物的主要特征三界理论虽然是根据三界理论虽然是根据16SrRNA16SrRNA序列的比较提出的，但其他特征的比序列的比较提出的，但其他特征的比较研究结果也在一定程度上支持了三较研究结果也在一定程度上支持了三界生物的划分。界生物的划分。生物三（界生物三（界)域：古细菌、真细菌、真核生物域：古细菌、真细菌、真核生物主要特征：生物界的发育并不是一个由简单的原核生物发育到主要特征：生物界的发育并不是一个由简单的原核生物发育到 较完全和较复杂的整核生物的过程，明显存三个不同的基因较完全和较复杂的整核生物的过

6、程，明显存三个不同的基因 系统，它们几乎同时从某一起点各自发育而来。系统，它们几乎同时从某一起点各自发育而来。原核生物真核生物遗传物质和复制的组装DNA在细胞质中游离DNA在膜包围的核中，只有一个核仁只有一个染色体多于一个染色体，每个染色体是双拷贝(双倍体)DNA与类组蛋白连系DNA与组蛋白连系含有染色体外的遗传物质，称为质粒只在酵母中发现质粒在mRNA中没有发现内含子所有基因中都发现内含子细胞分裂以二等分裂方式，只有无性繁殖细胞分裂为有丝分裂遗传信息传递可通过接合、转导、转化发生遗传信息交换发生在有性繁殖过程，减数分裂导致产生单倍体细胞(配子)，它们能融合。细胞的组装质膜含有hopanoid

7、s、脂多糖和磷壁酸质膜含有固醇能量代谢与细胞质膜连系多数情况在线粒体中发生光合作用与细胞质中膜系统和泡囊连系藻类和植物细胞中存在叶绿体蛋白质合成和寻靶作用与内膜、粗糙内质网膜和高尔基体相连系有膜的泡囊如溶酶体和过氧化物酶体有微管骨架存在由一根蛋白鞭毛丝构成鞭毛鞭毛有9+2微管排列的复杂结构核糖体70S核糖体80S(线粒体和叶绿体的核糖体是70S)肽聚糖的细胞壁(只有真细菌有，古细菌中是不同的多聚体)多糖的细胞壁，一般或者是纤维素或者是几丁质1 1、细胞的大小和形状、细胞的大小和形状（2）形状：球状、杆状和螺旋状。）形状：球状、杆状和螺旋状。（1）大小：直径或宽度）大小：直径或宽度0.5-2.0

8、um 真核细胞：真核细胞：2-200um.一、细菌（一）细菌的形态与大小细胞质细胞质纤纤 毛毛鞭鞭 毛毛核糖体核糖体细胞膜细胞膜细胞壁细胞壁荚荚 膜膜（二）细菌细胞结构与功能（二）细菌细胞结构与功能 细胞壁细胞壁细胞质细胞质质膜质膜原生质体原生质体基本结构基本结构特殊结构特殊结构鞭毛鞭毛芽孢芽孢荚膜荚膜细胞结构细胞结构细菌模式图细菌模式图1、细胞壁、细胞壁包在细菌细胞表面、内侧紧贴细包在细菌细胞表面、内侧紧贴细胞质膜的、较为坚韧、略具弹性的结胞质膜的、较为坚韧、略具弹性的结构。构。壁厚度壁厚度20-80nm(G+菌菌)10nm(G-菌菌)细胞质胞围细胞膜肽聚糖外膜（二）细菌细胞结构与功能（二）

9、细菌细胞结构与功能 细胞壁的功能：细胞壁的功能：保护作用、鞭毛运动的支点、细胞壁的化学成分与细菌的保护作用、鞭毛运动的支点、细胞壁的化学成分与细菌的抗原性、致病性及对噬菌体的敏感性有关抗原性、致病性及对噬菌体的敏感性有关(1)革兰氏阳性菌的细胞壁革兰氏阳性菌的细胞壁化学组成：化学组成：肽聚糖（两种氨基糖肽聚糖（两种氨基糖+氨基酸组成的坚韧的多聚体结构）氨基酸组成的坚韧的多聚体结构）肽聚糖形成的网状结构肽聚糖形成的网状结构：乙酰胞壁酸：乙酰胞壁酸：乙酰葡萄糖胺：乙酰葡萄糖胺磷壁酸（磷壁酸（teichoic-acid）：核糖醇(Ribitol)或甘油(Glyocerol)残基经由磷酸二键互相连接而

10、成的多聚物携带负电荷，与维持细胞形态和某些酶活性所必需的阳离子结合，储存阳离子。控制细胞的生长、调节细胞功能(2)革兰氏阴性菌的细胞壁革兰氏阴性菌的细胞壁O 侧链核心多糖类脂A磷脂O side chain Core polysaccharideLipid A脂多糖的化学结构低聚糖的重复单位庚糖、半乳糖、2酮基3脱氧辛酸脂化葡萄糖胺二糖PP-脂肪酸两类细胞壁的特征比较两类细胞壁的特征比较特特 征征G G+细菌细菌G G细菌细菌肽聚糖肽聚糖层厚层厚层薄层薄类脂类脂极少极少脂多糖脂多糖外膜外膜缺缺有有壁质间隙壁质间隙很薄很薄较厚较厚细胞状态细胞状态僵硬僵硬僵硬或柔韧僵硬或柔韧酸消化的效果酸消化的效果

11、原生质体原生质体原生质球原生质球对染料和抗生素的敏感性对染料和抗生素的敏感性很敏感很敏感中度敏感中度敏感革兰氏染色反应革兰氏染色反应（1884，丹麦，丹麦，GRAM）C.GramC.Gram 丹麦医生丹麦医生步骤：步骤：涂片固定；涂片固定；结晶紫初染结晶紫初染1min1min；碘液媒染碘液媒染1min1min；95%95%乙醇脱色乙醇脱色0.5min0.5min；番红复染番红复染2min2min。结果结果:阳性菌阳性菌紫色；紫色；阴性菌阴性菌红色。红色。革兰氏染色程序和结果革兰氏染色程序和结果步步 骤骤方方 法法结果结果阳性阳性(G+)(G+)阴性阴性(G-)(G-)初初 染染结晶紫结晶紫30

12、s30s紫紫 色色紫紫 色色媒染剂媒染剂碘液碘液30s30s仍为紫色仍为紫色仍为紫色仍为紫色脱脱 色色95%95%乙醇乙醇101020s20s保持紫色保持紫色脱去紫色脱去紫色复复 染染蕃红蕃红(或复红或复红)30)3060s60s仍显紫色仍显紫色红红 色色（3）细胞壁缺陷型细菌）细胞壁缺陷型细菌 原生质体：革兰氏阳性细菌以溶菌酶或青霉素处理后失原生质体：革兰氏阳性细菌以溶菌酶或青霉素处理后失 去正常细胞壁的细胞去正常细胞壁的细胞 原生质球：利用上述方法部分去掉细胞壁后的细胞原生质球：利用上述方法部分去掉细胞壁后的细胞 细菌细菌L-型型：由于基因突变所导致的细胞壁缺陷细菌细胞：由于基因突变所导致

13、的细胞壁缺陷细菌细胞 周质间隙：细胞壁和细胞膜之间的空间周质间隙：细胞壁和细胞膜之间的空间2、细胞质膜及内膜系统细胞质膜及内膜系统(1)细胞质膜：细胞质膜：质膜、细胞膜质膜、细胞膜a.质膜的组成及结构质膜的组成及结构组成：是由磷脂分子和蛋白质组成。组成：是由磷脂分子和蛋白质组成。结构：结构：HRPOOOO CH2CHCH2OOCCOOb.质膜的功能质膜的功能.渗透屏障的功能。渗透屏障的功能。.参与细胞壁的生物合成参与细胞壁的生物合成(载体脂类）载体脂类）.参与能量的产生参与能量的产生(电子传导系统）电子传导系统）(2)内膜系统内膜系统A 中间体：中间体：(mesosome)存在于细胞质中一个或

14、数个较大的、不规则的由细胞存在于细胞质中一个或数个较大的、不规则的由细胞 质膜内陷而成的、管状的、囊状的物质。类似真核细胞质膜内陷而成的、管状的、囊状的物质。类似真核细胞线粒体的功能线粒体的功能B 类囊体（类囊体（thylakoid):蓝细菌细胞中蓝细菌细胞中 单位膜组成的光合色素和有关酶单位膜组成的光合色素和有关酶 组成的光合作用场所组成的光合作用场所C 载色体（载色体（chromatophore):非放氧光合细菌细胞色素、非放氧光合细菌细胞色素、酶和电子传递体组成的光合作用场所酶和电子传递体组成的光合作用场所3 细胞质细胞质包含在细菌细胞质膜以内的所有部分称细胞质包含在细菌细胞质膜以内的所

15、有部分称细胞质（1）核蛋白体）核蛋白体（或核糖体）：直径（或核糖体）：直径10nm，沉降系数为，沉降系数为70s的颗粒，由核糖核酸的颗粒，由核糖核酸(RNA)和蛋白质组成。和蛋白质组成。功能：蛋白质合成场所功能：蛋白质合成场所 A 气泡气泡（水生细菌）（水生细菌）B 异染颗粒异染颗粒 蓝色侵染呈紫红色。化学本质偏磷酸盐的偏磷酸盐的聚合物聚合物。(与生物脱磷有关)C 聚聚-羟基丁酸羟基丁酸（简称（简称 PHB）颗粒）颗粒 D 糖原和淀粉粒糖原和淀粉粒 E 硫粒硫粒 某些，贮存的，。细菌细胞质中的内含物细菌细胞质中的内含物内含物内含物存在于存在于组成组成功能功能非单位膜被包裹的非单位膜被包裹的聚聚

16、-经基丁酸经基丁酸许多细菌许多细菌主要是主要是PHBPHB贮备碳和能源贮备碳和能源硫滴硫滴H H2 2S S氧化细菌和紫硫光合氧化细菌和紫硫光合细菌细菌液状硫液状硫能源能源气泡气泡许多水生细菌许多水生细菌罗纹蛋白膜罗纹蛋白膜浮力浮力羧基化体羧基化体自养细菌自养细菌COCO2 2固定酶固定酶固定固定COCO2 2的部位的部位绿色体绿色体绿色光合细菌绿色光合细菌类脂、蛋白、菌绿素类脂、蛋白、菌绿素捕光中心捕光中心碳氢内含物碳氢内含物许多利用碳氢化合物的许多利用碳氢化合物的细菌细菌包裹在蛋白质壳中内含包裹在蛋白质壳中内含物物能源能源磁石体磁石体许多水生细菌许多水生细菌磁铁颗粒磁铁颗粒趋磁性趋磁性无膜

17、包裹的无膜包裹的多聚葡糖苷多聚葡糖苷许多细菌许多细菌高分子葡萄糖聚合物高分子葡萄糖聚合物碳源和能源碳源和能源多聚磷酸盐多聚磷酸盐许多细菌许多细菌高分子磷酸盐聚合物高分子磷酸盐聚合物磷酸盐贮藏物磷酸盐贮藏物藻青素藻青素(cyanophycin)(cyanophycin)许多蓝细菌许多蓝细菌精氨酸和天冬氨酸的多精氨酸和天冬氨酸的多肽肽氮源氮源藻胆蛋白体藻胆蛋白体许多蓝细菌许多蓝细菌捕光色素和蛋白质捕光色素和蛋白质捕捉光能捕捉光能细胞质纤 毛鞭 毛核糖体细胞膜细胞壁荚 膜4.拟核拟核原核、类核或染色质区原核、类核或染色质区处于细胞质中部的絮状的区域。处于细胞质中部的絮状的区域。含一个染色体及质粒。含

18、一个染色体及质粒。附加体：附加体：附着在染色体的质粒。附着在染色体的质粒。功能：细菌遗传信息的物质基础。功能：细菌遗传信息的物质基础。5、荚膜（、荚膜（capsule)在一定营养条件下，部分细菌能够向细胞外分泌一在一定营养条件下，部分细菌能够向细胞外分泌一些胶粘性的物质，并附着在细胞的表面，这类物质些胶粘性的物质，并附着在细胞的表面，这类物质称之为荚膜。称之为荚膜。产夹膜细菌形成产夹膜细菌形成S型菌落型菌落不产夹膜细菌形成不产夹膜细菌形成R型菌落型菌落双球菌的荚膜双球菌的荚膜菌胶团菌胶团 .使细胞免受干燥的危害。使细胞免受干燥的危害。a.荚膜的组分荚膜的组分多糖和多肽多糖和多肽b.荚膜的主要功

19、能：荚膜的主要功能：III荚膜多糖荚膜多糖信号物质信号物质.病原菌的荚膜与致病能力有关病原菌的荚膜与致病能力有关c.活性污泥中的菌胶团活性污泥中的菌胶团 不同细胞的荚膜连在一起，形成一个内含多个菌体的胶团，称菌胶团不同细胞的荚膜连在一起，形成一个内含多个菌体的胶团，称菌胶团丝状、球状、蘑菇状菌胶团丝状、球状、蘑菇状菌胶团大型指状菌胶团大型指状菌胶团负染后墨汁背景衬托法观察负染后墨汁背景衬托法观察 往往长度超过菌体若往往长度超过菌体若干倍，干倍，但直径很细直径很细。w化学成分主要是化学成分主要是、（250根300根），如兔毛、狗毛、鸭毛等等，故称为菌毛。w主主 或称，每一个有性细菌有1根4根，。

20、菌毛菌毛性菌毛性菌毛 由内至外，依次为 w 一层或几层 w 主要成分是角蛋白，非常致密，通透性差，能能够阻止各类化学物质包够阻止各类化学物质包括杀菌剂的进入；括杀菌剂的进入；由蛋白质、脂类和糖组成类似于类似于“蚕结茧变蛹蚕结茧变蛹”蛹壳蛹壳 很厚，主要成分为芽孢特有的肽聚糖，其中含有一种特殊的物质二者形成了一种极为耐热的凝胶状物质，在沸水中芽孢也可存活数小时。w 中含水量极低，细胞内代谢极为缓慢，处于休眠状态。（1.细菌繁殖细菌繁殖 细菌的繁殖方式很多，固体状态的培养细菌的基质有的是天然物质，如土豆、馒头及其他各种固体食物，微生物学有的是天然物质，如土豆、馒头及其他各种固体食物，微生物学研究中

21、多使用人工制作的固体琼脂培养基。研究中多使用人工制作的固体琼脂培养基。w 向向“营养汤营养汤”中加入中加入琼脂琼脂(约约2)加热到加热到100，然后，然后再冷却就制成了人工固体培养基。再冷却就制成了人工固体培养基。常用的固体培养基容器称为常用的固体培养基容器称为培养皿培养皿。细菌在培养基上生长，会形成各种颜色和外观的菌落。单菌落（纯菌落）单菌落（纯菌落）当固定培养基成分及培养条件相同时，不同种类微生当固定培养基成分及培养条件相同时，不同种类微生物形成的菌落特征是固定的，可作为微生物鉴定的重物形成的菌落特征是固定的，可作为微生物鉴定的重要依据。要依据。没有鞭毛不运动的细菌，特别是球菌，常形没有鞭

22、毛不运动的细菌，特别是球菌，常形成较小、较厚、边缘较整齐的菌落；有鞭毛成较小、较厚、边缘较整齐的菌落；有鞭毛的细菌则较大而扁平，边缘波状、锯齿状等的细菌则较大而扁平，边缘波状、锯齿状等；有荚膜的细菌菌落较大并且表面光滑，而没有荚膜的细菌菌落较大并且表面光滑，而没有荚膜的则表面较粗糙；有荚膜的则表面较粗糙；具有芽孢的细菌菌落表面常有褶皱并且不透具有芽孢的细菌菌落表面常有褶皱并且不透明。明。（四）环境中常见的细菌（四）环境中常见的细菌1、革兰氏阴性菌、革兰氏阴性菌2、革兰氏阳性菌、革兰氏阳性菌3、放线菌、放线菌螺旋体螺旋体球菌球菌杆菌杆菌螺菌螺菌需氧需氧兼性兼性厌氧厌氧球菌球菌乳酸菌乳酸菌杆菌（有

23、芽孢、无芽孢）杆菌（有芽孢、无芽孢）假丝状杆菌假丝状杆菌按形态及与按形态及与氧的关系分氧的关系分 球菌就是球形的细球菌就是球形的细菌菌，它是这类细菌的总称，细胞呈球形或椭圆形。l 单球菌单球菌 2 双球菌双球菌 3链球菌链球菌 4 四联球菌四联球菌 5八叠球菌八叠球菌 6 葡萄球菌葡萄球菌图图1-21.球菌类八叠球菌八叠球菌四联球菌四联球菌葡萄球菌葡萄球菌球菌分裂后的子细胞的连接方式球菌分裂后的子细胞的连接方式 细胞呈，菌体直或稍弯，粗短或细长。末端钝圆、尖、膨大或平裁状。2.杆菌杆菌梭状芽孢杆菌梭状芽孢杆菌短杆菌短杆菌长杆菌长杆菌杆菌的基本形状杆菌的基本形状3.螺旋菌螺旋菌螺旋菌螺旋菌弧菌弧菌螺旋体螺旋体