微生物第二章原核生物

微生物第二章原核生物第一頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

一、古菌的特點(diǎn)1、古菌的形態(tài)2、古菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)3、代謝4、呼吸類型5、繁殖方式與繁殖速度6、生活習(xí)性第二頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

1、古菌的形態(tài)

古菌的細(xì)胞形態(tài)有球形、桿狀、螺旋形、耳垂性、盤狀、不規(guī)則形狀、多形態(tài)等。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)，有的以單細(xì)胞存在，有的呈絲狀體或團(tuán)聚體。2、古菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)

古菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)與細(xì)菌是不同的。大多數(shù)古菌的細(xì)胞壁不含有二氨基庚二酸和胞壁酸。組合多為脂蛋白，蛋白質(zhì)為酸性的，脂類是非皂化性甘油二醚的磷脂和糖脂的衍生物。第三頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

3、代謝代謝有多樣性。在代謝過程中有特殊的輔酶，如絕對厭氧的產(chǎn)甲烷菌有輔酶M、F420、F430等。古菌中有異樣型、自養(yǎng)型和不完全光合作用3種類型。4、呼吸類型多為嚴(yán)格厭氧、兼性厭氧，少數(shù)為好氧。第四頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

5、繁殖方式與繁殖速度以細(xì)胞分裂的方式繁殖，但繁殖速度較慢。6、生活習(xí)性大多數(shù)生活在極端環(huán)境。如：高鹽分、極熱、極酸和絕對厭氧的環(huán)境中。它有特殊的代謝途徑。第五頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

二、古菌的分類

按照古菌的生活習(xí)性和生理特點(diǎn)，古菌可分為三大類型：產(chǎn)甲烷菌、嗜熱嗜酸菌、極端嗜鹽菌。

1984年《伯杰氏系統(tǒng)細(xì)菌學(xué)手冊》5大群：產(chǎn)甲烷古菌、古生硫酸鹽還原菌、極端嗜鹽古菌、無細(xì)胞壁古細(xì)菌、極端嗜熱的代謝硫古細(xì)菌

2001年，古細(xì)菌域分類為泉古生菌門和廣古生菌門。

第六頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

1、泉古生菌門

大多數(shù)泉古生菌極端嗜熱、嗜酸，代謝硫。大多生長在含硫地?zé)崴蛲寥乐?。其下?綱3目、5科、22屬，其代表屬特征見表2－1。第七頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

2、廣古生菌門有7綱（甲烷桿菌綱、甲烷球菌綱、鹽桿菌綱、熱原體綱、古生球菌綱、甲烷嗜高熱綱）9目、15科、48屬，其代表屬特征見表2－2。

(1).產(chǎn)甲烷菌

產(chǎn)甲烷菌與其他微生物（水解菌、產(chǎn)酸菌）協(xié)同作用，能使有機(jī)物甲烷化，產(chǎn)生具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的生物能物質(zhì)—甲烷。產(chǎn)甲烷菌是嚴(yán)格厭氧菌，現(xiàn)把它分為3目、7科、19屬、70種。第八頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

2－4第九頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

產(chǎn)甲烷菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)

有細(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)。且細(xì)胞封套有4種。產(chǎn)甲烷菌分為革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌，兩者的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成有所不同，這也是與細(xì)菌的區(qū)別點(diǎn)。產(chǎn)甲烷菌的作用

在自然界或糞便與污水處理廠剩余污泥的厭氧消化、有機(jī)固體廢物厭氧堆肥或填埋中，可與水解菌和產(chǎn)酸菌等協(xié)同作用，將有機(jī)物降解成為氫氣、二氧化碳、乙酸，并甲烷化，產(chǎn)生有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的清潔燃料和生物能源——甲烷第十頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

產(chǎn)甲烷菌的培養(yǎng)方法

產(chǎn)甲烷菌是專性厭氧菌，它的分離和培養(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。方法有多種，但目前最好的是厭氧手套箱，由4部分組成：①、附有手套的密閉透明薄膜箱；②、附有兩個(gè)可開啟的可抽真空的金屬空氣隔空箱；③、真空泵；④、氫和高純氮的供應(yīng)系統(tǒng)；第十一頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

（2）、極端嗜鹽菌這類菌對NaCL有特殊的適應(yīng)性和需要性。棲息在高鹽環(huán)境。通常極端嗜鹽菌的要求鹽濃度下限為1.5mol/L（約9％），大多數(shù)為2～4mol/L（約12～23％），甚至高達(dá)5.5mol/L（32％，達(dá)飽和狀態(tài)）。有的種類也能在低鹽濃度下生長。極端嗜鹽菌的細(xì)胞呈鏈狀、桿狀或球狀。革蘭氏陰性或陽性，好氧或兼性厭氧，化能有機(jī)營養(yǎng)型。嗜中性或嗜鹽性，嗜中溫或輕度嗜熱，生長溫度可高達(dá)到55攝氏度。細(xì)胞壁不含二氨基庚二酸和胞壁酸，其成分主要含脂蛋白，其莢膜含20%類脂。第十二頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

（3）、熱源體熱原體目有2科2屬，熱原體屬和嗜酸菌屬熱原體屬的細(xì)胞無細(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)動嗜酸菌屬也無細(xì)胞壁，質(zhì)膜外有S層其形態(tài)呈不規(guī)則球形（4）、古生硫酸鹽還原菌

呈不規(guī)則類球形，Gˉ菌，由糖蛋白亞單位組成細(xì)胞壁。極端嗜熱，最適生長溫度83℃，長在海底熱流火山口，厭氧菌第十三頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

（5）、嗜熱嗜酸菌

包括古生硫酸還原菌和極端嗜熱菌特點(diǎn)是：專性嗜熱，好氧、兼性或嚴(yán)格厭氧，G-菌，桿狀，絲狀或球狀，最適生長溫度在70～105℃之間，嗜酸性和嗜中性，自氧或異氧生長。大多數(shù)種是硫代謝菌。第十四頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

三、環(huán)境保護(hù)和環(huán)境工程領(lǐng)域研究古菌的意義極端微生物對極端環(huán)境有很強(qiáng)的適應(yīng)性和需要性，對極端微生物基因組的研究有助于從分子水平研究極限條件下微生物的適應(yīng)性，加深對生命本質(zhì)的認(rèn)識。環(huán)境工程中，在處理極端廢水時(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。目前如果缺少這些過程，往往不能獲得滿意的處理效果。對于糞便和高濃度有機(jī)廢水的厭氧消化處理中的產(chǎn)甲烷菌研究較多，但對其他極端環(huán)境的古菌研究較少。第十五頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

第二節(jié)細(xì)菌域第十六頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

一、細(xì)菌的個(gè)體形態(tài)與大小細(xì)菌有四種形態(tài)：1、球狀球菌2、桿狀桿菌3、螺旋狀螺旋菌4、絲狀絲狀菌第十七頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

球菌

球菌就是球形的細(xì)菌，它是這類細(xì)菌的總稱，細(xì)胞呈球形或橢圓形。第十八頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

不同種的球菌在細(xì)胞分裂時(shí)會形成不同的空間排列方式，常被作為分類依據(jù)。分有：單球菌、雙球菌（肺炎球菌）、四聯(lián)球菌、八疊球菌（甲烷球菌）、鏈球菌、葡萄球菌。第十九頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

桿菌細(xì)胞呈桿狀或圓柱狀，菌體直或稍彎，粗短或細(xì)長。末端鈍圓、尖、膨大或平裁狀。直徑在0.5~1um×1~5um（寬徑×長）第二十頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

單桿菌球桿菌鏈桿菌雙桿菌第二十一頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

螺旋菌

螺旋菌呈螺旋卷曲狀，螺紋不滿一圈的稱為弧菌?；【菪菪w菌第二十二頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

絲狀菌

絲狀菌分布在水生境、潮濕的土壤和活性污泥中。絲狀體是絲狀菌分類的特征。第二十三頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

細(xì)菌大小

細(xì)菌的大小以微米（μm）計(jì)。多數(shù)球菌的大?。ㄖ睆剑?.5～2.0μm；桿菌（長×寬）為（1～5）×（0.5～1.0）μm；螺旋菌（寬度×彎曲長度）為（0.25～1.7）×（2～60）μm；第二十四頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

第二十五頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

另外，細(xì)菌的大小在個(gè)體發(fā)育過程中有變化。細(xì)菌的寬度大小變化小，細(xì)菌大小的變化與代謝產(chǎn)物的積累和滲透壓增加有關(guān)。第二十六頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

二、細(xì)菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)第二十七頁，共六十五頁，2022年，8月28日鞭毛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1.2細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)核糖體細(xì)胞質(zhì)第二十八頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

細(xì)胞壁細(xì)菌細(xì)胞壁（cellwall）是位于細(xì)胞最外的一層（一般結(jié)構(gòu)）厚實(shí)、堅(jiān)韌的外被，主要成分為肽聚糖。細(xì)菌細(xì)胞壁可用電子顯微鏡直接觀察細(xì)菌的超薄切片。細(xì)菌細(xì)胞壁絕大多數(shù)以肽聚糖為基本成分，但不同細(xì)菌，細(xì)胞壁在結(jié)構(gòu)和成分上各有自己的特點(diǎn)

細(xì)菌分為革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌兩大類，兩者的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)式不同的第二十九頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

G+細(xì)菌與G﹣細(xì)菌細(xì)胞壁構(gòu)造的比較肽聚糖層細(xì)胞質(zhì)膜G﹣肽聚糖層壁膜間隙外膜細(xì)胞質(zhì)膜G＋第三十頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)（

G+細(xì)菌與G﹣細(xì)菌細(xì)胞壁構(gòu)造的比較）革蘭氏陽性細(xì)菌（G+）革蘭氏陰性細(xì)菌（G﹣）肽聚糖外膜肽聚糖第三十一頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

細(xì)菌細(xì)胞壁功能：1.保護(hù)原生質(zhì)體免受滲透壓引起的破裂作用；2.維持細(xì)菌的形態(tài)。溶菌酶處理不同形態(tài)的菌體細(xì)胞壁后，菌體均呈球狀。3.細(xì)胞壁為多孔結(jié)構(gòu)的分子篩，可以阻擋某些分子的進(jìn)入。4.細(xì)胞壁為鞭毛提供支點(diǎn)，使鞭毛運(yùn)動。第三十二頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

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。第三十三頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

細(xì)胞質(zhì)膜主要由磷脂雙分子層和蛋白質(zhì)構(gòu)成。第三十四頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

第三十五頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

細(xì)胞膜的生理功能：①是維持細(xì)胞內(nèi)正常滲透壓的屏障；選擇性地控制細(xì)胞內(nèi)、外的營養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物的運(yùn)送；②含有合成細(xì)胞壁和形成橫膈膜組分的酶，合成細(xì)胞壁重要基地；③膜內(nèi)陷形成中間體，含有細(xì)胞色素，參與呼吸作用。④膜上含有進(jìn)行能量代謝的酶系，在細(xì)胞質(zhì)膜上進(jìn)行物質(zhì)代謝和能量代謝，是細(xì)胞的產(chǎn)能場所；⑤細(xì)胞質(zhì)膜上有鞭毛基粒，是鞭毛基體的著生部位和鞭毛旋轉(zhuǎn)的供能部位第三十六頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

細(xì)胞質(zhì)和內(nèi)含物

細(xì)胞質(zhì)（cytoplasm）是細(xì)胞質(zhì)膜包圍的除核區(qū)外的一切半透明、膠狀、顆粒狀物質(zhì)的總稱。含水量約80%。細(xì)胞質(zhì)的主要成分為核糖體、內(nèi)含顆粒、擬核、多種酶類和中間代謝物、各種營養(yǎng)物等。第三十七頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

細(xì)胞質(zhì)內(nèi)含物

核糖體是細(xì)胞質(zhì)中的一種核糖、核蛋白的顆粒狀物質(zhì)由核糖核酸RNA(60%)和蛋白質(zhì)(40%)組成，常以游離狀態(tài)或多聚核糖狀態(tài)分布于細(xì)胞質(zhì)中。它是蛋白質(zhì)的合成場所。第三十八頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

細(xì)胞質(zhì)內(nèi)含物內(nèi)含顆粒

貯藏物是一類由不同化學(xué)成分累積而成的不溶性沉淀顆粒。當(dāng)細(xì)菌生長到成熟階段，因營養(yǎng)過剩而形成。主要功能是貯存營養(yǎng)物。如多聚磷酸鹽顆粒、淀粉粒等。第三十九頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

擬核原核生物所特有的、無核膜結(jié)構(gòu)、無固定形態(tài)的原始細(xì)胞核。沒有核膜和核仁。它由DNA高度折疊組成。例如：大腸桿菌體長為1～2微米，但其DNA長度為1100微米，等于菌體的1000倍，由于高度折疊而只占菌體的很小一部分。擬核攜帶著細(xì)菌的全部遺傳信息，其功能就是：決定著細(xì)菌的遺傳性狀和傳遞遺傳信息，是重要的遺傳物質(zhì)。第四十頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

第四十一頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

莢膜、粘液層、菌膠團(tuán)、衣鞘莢膜：有些細(xì)菌在細(xì)胞壁外面存在被外多糖。如果具有較好結(jié)構(gòu)也不易洗掉，稱為莢膜；如果薄并且容易消失稱為粘液層。莢膜的成分一般為多糖，少數(shù)是蛋白質(zhì)或多肽，也有多糖與多肽復(fù)合型。第四十二頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

莢膜的化學(xué)組成：含水率在90～98％，其他有機(jī)組分為多糖或多肽。多數(shù)：水+多糖少數(shù)：水+多肽正是由于含水很多，莢膜很難在顯微鏡下被清晰觀察到。但又很難被染料著色，為了觀察清楚，人們想出了一個(gè)好辦法。第四十三頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

莢膜的功能：1.具有莢膜的S-型肺炎鏈球菌毒力強(qiáng)，有助于侵入人體。2.具有保護(hù)功能。免受噬菌體的吞噬；免受干燥影響。3.當(dāng)缺乏營養(yǎng)時(shí)，可作為碳源和能源，有的可作氮源。4.具有生物吸附作用。在污水生物處理中可將水中的有機(jī)物吸附到菌體上。第四十四頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

粘液層有些細(xì)菌不產(chǎn)生莢膜，仍分泌粘液的多糖，其疏松的粘附在菌體細(xì)胞壁表面上，與外界沒有明顯的邊緣。在污水處理中也有一定的生物吸附功能。第四十五頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

菌膠團(tuán)有些細(xì)菌由于遺傳特性，細(xì)菌按一定的方式互相粘結(jié)在一起，并被一個(gè)公共的莢膜包圍形成一定形狀的細(xì)菌集團(tuán)，稱作菌膠團(tuán)。形狀有：蘑菇形、分支狀、球形等。在污水處理中也有一定的生物吸附功能。第四十六頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

特殊的休眠構(gòu)造——芽孢

某些細(xì)菌在其生長發(fā)育后期或遇到不良環(huán)境時(shí)，在細(xì)胞內(nèi)形成一個(gè)圓形或橢圓形、厚壁、含水量極低、抗逆性極強(qiáng)的休眠體，稱為芽孢（spore，偶譯“內(nèi)生孢子”）。

所有的芽孢都可以抵擋外界不良環(huán)境。它是抵擋外界不良環(huán)境的休眠體。第四十七頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

第四十八頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

細(xì)菌芽孢的特點(diǎn)整個(gè)生物界中抗逆性最強(qiáng)的生命體，是否能消滅芽孢是衡量各種消毒滅菌手段的最重要的指標(biāo)。芽孢是細(xì)菌的休眠體，在適宜的條件下可以重新轉(zhuǎn)變成為營養(yǎng)態(tài)細(xì)胞產(chǎn)芽孢的細(xì)菌多為桿菌，也有一些球菌。芽孢的有無、形態(tài)、大小和著生位置是細(xì)菌分類和鑒定中的重要指標(biāo)。芽孢與營養(yǎng)細(xì)胞相比化學(xué)組成存在較大差異，容易在光學(xué)顯微鏡下觀察。第四十九頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

芽孢與母細(xì)胞相比不論化學(xué)組成、細(xì)微結(jié)構(gòu)、生理功能等方面都完全不同。1.含水率低，38～40％。（細(xì)菌平均含水率在70～90％。）2.芽孢壁厚而致密。分為三層，外層為蛋白質(zhì)性質(zhì)，中層為皮層，由肽聚糖構(gòu)成。內(nèi)層為孢子壁，肽聚糖構(gòu)成。芽孢萌發(fā)時(shí)，孢子壁形成細(xì)胞壁。3.含有耐熱性的2，6—吡啶二羧酸。芽孢變成細(xì)胞時(shí)，2，6—吡啶二羧酸消失。4.含有耐熱性的酶。第五十頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

由于芽孢具有上述本領(lǐng)，可以對不良環(huán)境：高溫、干燥、光線、化學(xué)藥物有很強(qiáng)的抵抗力。例如：細(xì)菌的營養(yǎng)細(xì)胞在70～80℃時(shí)10min就會死亡，可芽孢在120～140℃時(shí)可生存幾個(gè)小時(shí)第五十一頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

鞭毛

由細(xì)胞質(zhì)膜上的鞭毛基粒長出穿過細(xì)胞壁伸向外體的一條纖細(xì)的波浪狀的絲狀物叫鞭毛。第五十二頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

三、細(xì)菌的培養(yǎng)特征

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)基中的培養(yǎng)特征

3、細(xì)菌在半固體培養(yǎng)基中的培養(yǎng)特征

4、細(xì)菌在液體培養(yǎng)基中的培養(yǎng)特征第五十三頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

細(xì)菌在固體培養(yǎng)基上的培養(yǎng)特征

在不同培養(yǎng)基上細(xì)菌會出現(xiàn)具有不同的培養(yǎng)特征。在固體培養(yǎng)基上，稱為菌落。

菌落：單個(gè)微生物接種在固體培養(yǎng)基上，在合適的條件下培養(yǎng)一段時(shí)間，生長繁殖形成一堆由無數(shù)個(gè)個(gè)體組成的肉眼可見的群體。

菌落特征：大小、形狀、光澤、顏色、質(zhì)地軟硬、透明度等。第五十四頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

第五十五頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

第五十六頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

菌落的特征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)。第五十七頁，共六十五頁，2022年，8月28日細(xì)菌在明膠培養(yǎng)基中的培養(yǎng)特征

用穿刺接種法將某種在明膠培養(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)行分類第五十八頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

細(xì)菌在半固體培養(yǎng)基中的培養(yǎng)特征

根據(jù)細(xì)菌的生長狀態(tài)判斷細(xì)菌的呼吸類型和鞭毛有無，能否運(yùn)到。

第五十九頁，共六十五頁，2022年，8月28日第二章原核微生物

細(xì)菌在液體培養(yǎng)基