環(huán)境中的微生物原核

環(huán)境中的微生物原核第1頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一微生物的種類1.非細(xì)胞形態(tài)的微生物病毒（植物病毒、動(dòng)物病毒、細(xì)菌病毒等）、類病毒、擬病毒2.細(xì)胞形態(tài)的微生物2.1原核微生物細(xì)菌、古菌、放線菌、藍(lán)細(xì)菌、支原體、衣原體、立克次氏體2.2真核微生物真菌（酵母菌、霉菌）、藻類、原生動(dòng)物、微型后生動(dòng)物第2頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2.1原核微生物一、細(xì)菌二、古菌三、放線菌四、其他原核生物第3頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一一、細(xì)菌Bacteria細(xì)菌的形態(tài)細(xì)菌(bacteria)是自然界分布最廣、個(gè)體數(shù)量最多的有機(jī)體其形態(tài)可分為三大類：球形、桿形、螺旋形（弧形），被稱為球菌、桿菌、螺旋菌（弧菌）。第4頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1）球菌

細(xì)胞呈球形或橢圓形分裂后的空間排列方式，對(duì)于分類鑒定上有一定的意義。球菌的排列方式包括單球菌、雙球菌、鏈球菌、四聯(lián)球菌、八疊球菌和葡萄球菌，如圖：細(xì)菌的形態(tài)（模式圖和顯微照片）球菌的排列類型第5頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一四聯(lián)球菌肺炎鏈球菌第6頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2）桿菌桿菌是細(xì)菌中種類最多的類型，細(xì)胞呈桿狀或圓柱狀，其形態(tài)較球菌復(fù)雜。菌體直或稍彎，粗短或細(xì)長(zhǎng)。末端鈍圓、尖、膨大或平截狀。3）螺旋菌細(xì)胞彎曲回轉(zhuǎn)呈螺旋形，若菌體只有一個(gè)彎曲，其程度不足一圈，似逗號(hào)狀，則稱為弧菌。第7頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

絲狀菌分布在水生境，潮濕土壤和活性污泥中。

鐵細(xì)菌類如：浮游球衣菌(Sphaerotilusnatans)、泉發(fā)菌屬即原鐵細(xì)菌屬(Crenothrix)、纖發(fā)菌屬(Leptothrix)及微絲菌屬（Microthrix），見圖2-6。

絲狀硫細(xì)菌如：貝日阿托氏菌屬(Beggiatoia)、發(fā)硫菌屬(Thiothrix)、亮發(fā)菌屬(Luecothrix)及透明顫菌屬(Vitreoscilla)等。圖2-6浮游球衣菌（Sphaerotilusnatans）（左圖）和微絲菌屬（Microthrix）（右圖）

4)絲狀菌

第8頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一膨脹活性污泥中的絲狀細(xì)菌第9頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2.細(xì)菌的大小細(xì)菌的一般都很小，須借助顯微鏡測(cè)微尺測(cè)量。球菌直徑一般為0.5～2μm，桿菌寬0.5～1μm，長(zhǎng)1～8μm，螺旋菌寬0.5～5μm，長(zhǎng)5～50μm。如下圖:第10頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3.細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu):細(xì)胞壁、細(xì)胞質(zhì)膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核等有些細(xì)菌還有特殊結(jié)構(gòu):莢膜、鞭毛和芽孢等。細(xì)菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)模式圖第11頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1）細(xì)胞壁細(xì)胞壁（cellwall）位于菌體外表面，較堅(jiān)韌而略具有彈性。其功能主要有：固定細(xì)胞外形；保護(hù)細(xì)胞免受損傷；阻攔大分子物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞其化學(xué)組成可使細(xì)胞具有一定抗原性、致病性及對(duì)噬菌體的敏感性；協(xié)助有鞭毛的細(xì)菌進(jìn)行鞭毛運(yùn)動(dòng)。第12頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一革蘭氏染色與細(xì)胞壁：細(xì)菌染色法死菌正染色革蘭氏染色法芽孢染色法鑒別染色法簡(jiǎn)單染色法活菌負(fù)染色：莢膜染色法等用美藍(lán)或TTC（氧化三苯基四氮唑）等作活菌染色細(xì)菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)第13頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一G＋G－肽聚糖

胞壁酸

細(xì)胞膜

膜蛋白

外膜

孔蛋白

脂類

周質(zhì)空間

肽聚糖

G+和G-

細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)比較（立體模型）

第14頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一G+和G-

細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)比較

(平面模型)第15頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一G-CellWall沒有特殊的肽橋，只形成較為疏稀、機(jī)械強(qiáng)度較差的肽聚糖網(wǎng)套內(nèi)消旋二氨基庚二酸(m-DAP)大腸桿菌,G-金黃色葡萄球菌,G+A肽聚糖第16頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

是G-細(xì)菌細(xì)胞壁所特有的結(jié)構(gòu)，位于G-細(xì)菌細(xì)胞壁外層，由脂多糖、磷脂和脂蛋白等若干種蛋白質(zhì)組成的膜，有時(shí)也稱為外壁。B、外膜

(outermembrane)G-CellWall外膜肽聚糖脂多糖脂蛋白磷脂第17頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一細(xì)菌的物理化學(xué)特性細(xì)菌表面電荷和等電點(diǎn)

細(xì)菌體含有50％以上的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)由20種氨基酸按一定的排列順序由肽鍵連接組成。氨基酸是兩性電解質(zhì)，在堿性溶液中表現(xiàn)出帶負(fù)電荷，在酸性溶液中表現(xiàn)出帶正電荷。在某一定pH溶液中，氨基酸所帶的正電荷和負(fù)電荷相等時(shí)的pH，稱為該氨基酸的等電點(diǎn)。細(xì)菌的等電點(diǎn)在pH2～5；*革蘭氏陽性菌的等電點(diǎn)為pH2～3；*

革蘭氏陰性菌的等電點(diǎn)為pH4～5；COO-

NH2+NaOH

HCl

第18頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

革蘭氏染色法(Gramstainprocedure)

1884年丹麥細(xì)菌學(xué)家ChristainGram創(chuàng)造。

染色步驟：

在無菌操作條件下，用接種環(huán)挑取少量細(xì)菌于載玻片上涂布均勻，固定。

(1)

初染：用草酸銨結(jié)晶紫染色1min，水洗去掉浮色。

(2)

媒染：用碘-碘化鉀溶液媒染1min，傾去多余溶液。

(3)

脫色：用中性脫色劑如乙醇或丙酮脫色，革蘭氏陽性菌不被褪色而呈紫色，革蘭氏陰性菌被褪色而呈無色。

(4)

富染：用番紅染液復(fù)染1min，革蘭氏陽性菌仍呈紫色，革蘭氏陰性菌則呈現(xiàn)紅色。第19頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一革蘭氏染色的原理在于細(xì)菌細(xì)胞壁的組成的不同重要的鑒別細(xì)菌染色法?？煞譃楦锾m氏陽性(G+)和革蘭氏陰性(G-)兩大類，前者呈紫色，后者呈紅色。第20頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一革蘭氏染色法該染色法由丹麥醫(yī)生C.Gram于1884年創(chuàng)立。分為初染、媒染、脫色和復(fù)染四步。

甲菌

乙菌初染結(jié)晶紫媒染碘液脫色乙醇復(fù)染沙黃紫色(G+)

紅色(G-)第21頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一(1)革蘭氏染色與細(xì)菌等電點(diǎn)有關(guān)系：革蘭氏陽性菌的等電點(diǎn)比革蘭氏陰性菌的等電點(diǎn)低，說明革蘭氏陽性菌帶的負(fù)電荷比革蘭氏陰性菌多。它與草酸銨結(jié)晶紫的結(jié)合力大，用碘-碘化鉀媒染后，兩者的等電點(diǎn)均得到降低，因革蘭氏陽性菌的等電點(diǎn)降低得多，與草酸銨結(jié)晶紫結(jié)合得更牢固，對(duì)乙醇脫色的抵抗力更強(qiáng)。(2)革蘭氏染色與細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)有關(guān)系：革蘭氏陽性菌由于脂質(zhì)含量極低，而肽聚糖含量高，乙醇既是脫色劑又是脫水劑，使肽聚糖脫水縮小細(xì)胞壁的孔徑，降低細(xì)胞壁的通透性，阻止乙醇分子進(jìn)入細(xì)胞，草酸銨結(jié)晶紫和碘－碘化鉀的復(fù)合物被截留在細(xì)胞內(nèi)而不被脫色，仍呈現(xiàn)紫色。

以上兩點(diǎn)基本可較圓滿地解釋革蘭氏染色機(jī)制。革蘭氏染色的原理第22頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2）細(xì)胞膜細(xì)胞膜（cellmembrane）即細(xì)胞質(zhì)膜或質(zhì)膜（plasmamembrane）。細(xì)胞膜是緊貼在細(xì)胞壁內(nèi)側(cè)的一層柔軟而富有彈性的半透性薄膜。在維持菌體與外界物質(zhì)的交換方面起重要作用。細(xì)胞膜上有豐富的酶系，是細(xì)菌重要的代謝活動(dòng)中心。圖細(xì)菌的細(xì)胞質(zhì)膜結(jié)構(gòu)模式圖第23頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3）細(xì)胞質(zhì)及其內(nèi)含物細(xì)胞質(zhì)（cytoplasm）位于細(xì)胞膜內(nèi)，無色透明，呈粘液狀。其主要化學(xué)組分為水、蛋白質(zhì)、脂類、核酸，并有少量糖和無機(jī)鹽。細(xì)胞質(zhì)中含有核糖體（ribosome）、氣泡和其他顆粒狀內(nèi)含物。其他內(nèi)含物的主要類型有：異染粒(Metachromaticgranule)、聚-羥基丁酸(poly--hydroxybutyricacid簡(jiǎn)稱PHB)顆粒、硫粒、多肽結(jié)晶、磁粒。第24頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4）細(xì)胞核原核生物所特有的原始細(xì)胞核或稱擬核（nucleoid）。細(xì)菌的核質(zhì)體是一個(gè)大型環(huán)狀的裸露的雙鏈DNA分子，長(zhǎng)度為0.25～3mm，卷曲折疊于核區(qū)。核質(zhì)體是負(fù)載細(xì)菌遺傳信息的物質(zhì)基礎(chǔ)。細(xì)胞核的功能：決定遺傳性狀和傳遞遺傳性狀，是重要的遺傳物質(zhì)。第25頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一5）細(xì)菌細(xì)胞的特殊構(gòu)造------莢膜莢膜(capsule)是某些細(xì)菌在新陳代謝過程中形成的，分泌于細(xì)胞壁外的粘液狀物質(zhì)。莢膜可以保護(hù)細(xì)胞免受干燥的影響，并且作為細(xì)胞外的碳源和能源性的貯藏物質(zhì)，還能夠增強(qiáng)某些病原菌的致病能力。產(chǎn)生莢膜是微生物的一種遺傳特性，種的特征之一。第26頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一菌膠團(tuán)(zoogloea)有些細(xì)菌由于其遺傳特性決定，細(xì)菌之間按一定的排列方式互相黏集在一起，被一個(gè)公共莢膜包圍形成一定形狀的細(xì)菌集團(tuán)，叫做菌膠團(tuán)。菌膠團(tuán)的形狀(圖2-14)有球形、蘑菇形、橢圓形、分枝狀、垂絲狀及不規(guī)則形。上述各種菌膠團(tuán)在活性污泥中均有，典型的有動(dòng)膠菌屬(Zoogloea)，它有兩個(gè)種：生枝狀動(dòng)膠菌(Zoogloearamigera)和垂(懸)絲動(dòng)膠菌(Zoogloeafilipendula)。

第27頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖2-14菌膠團(tuán)的幾種形態(tài)A.活性污泥中的指狀菌膠團(tuán),B1.在低倍顯微鏡下的生枝動(dòng)膠菌（Z.ramigera）純培養(yǎng)絮狀物，B2.在光學(xué)相差×833下的生枝動(dòng)膠菌（Z.ramigera）細(xì)胞C.在印染廢水活性污泥中的菌膠團(tuán)第28頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一6）細(xì)菌細(xì)胞的特殊構(gòu)造------鞭毛和菌毛鞭毛(flagellum)是某些細(xì)菌長(zhǎng)在體表的細(xì)長(zhǎng)、波曲的絲狀物。具有推動(dòng)細(xì)菌運(yùn)動(dòng)的功能。鞭毛的化學(xué)成分主要是蛋白質(zhì)，占99％以上，碳水化合物、類脂和礦物質(zhì)的總和不超過1％。第29頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖2-15細(xì)菌鞭毛的著生位置A.桿菌：①極端生②亞極端生③兩極端生④兩束極端生⑤周身B.弧菌：①單根極端生②兩束極端生③束極端生鞭毛的著生方式：多樣有一端單生，如銅綠假單胞菌(Pseudomonas

aeruginosa)；兩端單生；一端叢生，如熒光假單胞菌(P.fluorescens)；兩端叢生，如蔓延螺菌(Spirillumserpen)以及周生，如大腸桿菌(Escherichiacoli)等。第30頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一菌毛(fimbria或pilus)：是長(zhǎng)在細(xì)菌體表的一種纖細(xì)（直徑7～9nm）、中空、短直、數(shù)量較多（250根～300根）的蛋白質(zhì)附屬物，主要見于革蘭氏陰性細(xì)菌。第31頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一7）細(xì)菌細(xì)胞的特殊構(gòu)造------芽孢某些細(xì)菌生長(zhǎng)到一定時(shí)期，細(xì)胞質(zhì)濃縮凝集，在細(xì)胞內(nèi)形成一個(gè)抗逆性休眠體，稱為芽孢(spore)或內(nèi)生孢子(endospore)。能否形成芽孢，芽孢的形狀、大小及其在細(xì)胞內(nèi)的位置，是細(xì)菌種的特征，在分類鑒定上有一定意義。芽孢衣皮層芽孢壁芽孢外壁第32頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一芽孢(spore)好氧芽孢桿菌屬(Bacillus)和厭氧的梭狀芽孢桿菌屬(Clostridium)的所有細(xì)菌都具有芽孢。球菌中只有芽孢八疊球菌屬(Sporosarcina)產(chǎn)芽孢?；【兄挥醒挎呋【?Sporovibrio)產(chǎn)芽孢。①、②位于細(xì)胞的中間，如枯草芽孢桿菌。

③位于菌體中間，直徑大于菌體呈梭狀，如梭狀芽孢桿菌。

④芽孢位于菌體的一端，使菌體成鼓錘狀。如破傷風(fēng)桿菌。

菌體芽孢第33頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一芽胞的大小、形狀、位置等隨菌種而異，有重要的鑒別意義。炭疽芽胞桿菌肉毒梭菌破傷風(fēng)梭菌第34頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一芽孢的特點(diǎn)

（1）芽孢的含水率低，38％～40％。

（2）芽孢壁厚而致密。

（3）芽孢中的2,6-吡啶二羧酸(dipicolinicacid，簡(jiǎn)稱DPA)含量高，為芽孢干重的5％～15％。2,6-吡啶二羧酸的存在使芽孢具有耐熱性。

（4）含有耐熱性酶。

以上四個(gè)特點(diǎn)使芽孢對(duì)不良環(huán)境如：高溫、低溫、干燥、光線和化學(xué)藥物有很強(qiáng)的抵抗力。芽孢在120～140℃還能生存幾小時(shí)，營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞在體積分?jǐn)?shù)5％苯酚溶液中很快死亡，芽孢卻能存活15d。

芽孢不易著色，可用孔雀綠染色。第35頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4.細(xì)菌的繁殖裂殖是細(xì)菌最普遍、最主要的繁殖方式。少數(shù)細(xì)菌進(jìn)行出芽繁殖。還有少數(shù)細(xì)菌能進(jìn)行有性結(jié)合，通過性菌毛傳遞遺傳物質(zhì)，但頻率很低。動(dòng)畫演示桿菌二分裂過程模式圖第36頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一5.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

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(colony)是由一個(gè)細(xì)菌繁殖起來的，由無數(shù)細(xì)菌組成具有一定形態(tài)特性的細(xì)菌集團(tuán)。將含菌樣品或菌種點(diǎn)種在平板上或在斜面上畫線，大量微生物細(xì)胞在固體培養(yǎng)基上密集地長(zhǎng)成一片，則稱為菌苔(lawn)

第37頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖2-16幾種細(xì)菌菌落的特征A.縱剖面：①.扁平②隆起③低凸起④高凸起⑤臍狀⑥草帽狀⑦乳頭狀B.表面結(jié)構(gòu)、形狀及邊緣：

⑧圓形，邊緣整齊⑨不規(guī)則，邊緣波浪⑩不規(guī)則，顆粒狀，葉狀?規(guī)則，放射狀，邊緣花瓣形?規(guī)則，邊緣整齊，表面光滑?規(guī)則，邊緣齒狀?規(guī)則，有同心環(huán)，邊緣完整?不規(guī)則，似毛毯狀?規(guī)則，似菌絲狀?不規(guī)則，卷發(fā)狀，邊緣波狀?不規(guī)則，絲狀?不規(guī)則，根狀細(xì)菌在固體培養(yǎng)基上的培養(yǎng)特征第38頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一大腸桿菌菌落（平板劃線法）第39頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一細(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)照第40頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3）在液體培養(yǎng)基中的培養(yǎng)特征細(xì)菌在液體培養(yǎng)基中生長(zhǎng)，使培養(yǎng)基混濁，混濁情況因細(xì)菌對(duì)氧氣要求不同而有別：兼性厭氧菌培養(yǎng)液均勻混濁，需氧菌培養(yǎng)液僅上部混濁，厭氧菌培養(yǎng)液僅下部混濁。圖2-20細(xì)菌在肉湯培養(yǎng)基中的生長(zhǎng)特征A.絮狀B.環(huán)狀C.菌膜D.薄膜狀第41頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一本節(jié)復(fù)習(xí)思考題1．研究微生物的形態(tài)構(gòu)造有何重要性？試舉例說明之。2．試舉幾個(gè)實(shí)例來說明：即使不用顯微鏡，也可證明在我們?nèi)粘Ｉ畹沫h(huán)境中，到處有細(xì)菌在活動(dòng)著。3．觀察細(xì)菌形態(tài)時(shí)為何要用染色法？常用的染色法有幾類？4．試?yán)L出細(xì)菌細(xì)胞構(gòu)造的模式圖，注明其一般構(gòu)造和特殊構(gòu)造，并扼要注明各部分的生理功能。5．什么是芽孢，產(chǎn)芽孢的細(xì)菌主要有哪幾類？6．什么叫菌落，細(xì)菌的菌落有何特點(diǎn)？第42頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二、古菌

古菌（Archaea）又稱古細(xì)菌，是原核生物中的一大類。古菌這一概念是C.R.Woese及他的同事們對(duì)代表性細(xì)菌類群的16SrRNA堿基序列進(jìn)行研究比較后于1977年提出來的。他們認(rèn)為，生物界的發(fā)育不是一個(gè)簡(jiǎn)單的由原核生物發(fā)育到更完全更復(fù)雜的真核生物的過程，而是明顯地存在三個(gè)發(fā)育不同的基因系統(tǒng)：

細(xì)菌(Bacteria)、古菌(Archaea)和真核生物(Eukarya)。第43頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1.古菌的概述1）古菌的定義古菌是在系統(tǒng)發(fā)育上與細(xì)菌不同的一群相關(guān)的原核生物。多數(shù)生存在極端的生態(tài)環(huán)境中，如溫泉、深海熱噴口、滾沸的泥淖、酸性土壤、極端的鹽水、間歇泉、海底黑煙囪和很冷的環(huán)境。古菌形態(tài)各異，分子結(jié)構(gòu)獨(dú)特。第44頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2）古菌的主要特點(diǎn)①形態(tài)學(xué)上的不同。②古菌細(xì)胞壁成分獨(dú)特而多樣。③古菌核糖體16SrRNA上的核苷酸順序獨(dú)特。④中間代謝上，古菌有獨(dú)特的輔酶，且代謝方式單純，不似真細(xì)菌那樣多樣性。⑤古細(xì)菌比真細(xì)菌進(jìn)化緩慢，保留了較原始的特性。第45頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二、古菌的分類從rRNA進(jìn)化樹上，古菌分為兩類：泉古菌(Crenarchaeota)和廣古菌(Euryarchaeota)。在《伯杰氏系統(tǒng)細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》第二版介紹了兩個(gè)門，分為6綱12目。根據(jù)不同的生理特性分為五大群：

群1.產(chǎn)甲烷古菌(methanogenicarchaeobacteria)，

群2.古生硫酸鹽還原菌（還原硫酸鹽的古菌）（archaeobacterialsulfatereducers），

群3.極端嗜鹽古菌(extremelyhalophilicArchaeobacteria)，

群4.無細(xì)胞壁古菌（cellwall-lessarchaeobacteria），

群5.極端嗜熱的和過度嗜熱硫代謝古菌（極端嗜熱的代謝硫的古菌）（extremelythemophilicS0－metabolizers）,見圖2-3。第46頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

古菌域分類：泉古生菌門(AⅠ門)

廣古生菌門(AⅡ門)

圖2-3根據(jù)16SrRNA堿基順序比較古菌詳細(xì)的系統(tǒng)發(fā)育樹第47頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（一）泉古生菌門

泉古生菌門(PhylumCrenarchaeota)大多數(shù)泉古生菌極端嗜熱、嗜酸，代謝硫。硫在厭氧呼吸中作為電子受體和無機(jī)營(yíng)養(yǎng)的電子源。它們多生長(zhǎng)在含硫地?zé)崴蛲寥乐校ㄈ缑绹?guó)的黃石國(guó)家公園的富硫溫泉）。其下有1綱3目、5科、22屬,其代表屬特征見表2-1。其中的熱網(wǎng)菌屬（Pyrodictium）的最低生長(zhǎng)溫度是82℃，最適溫度是105℃，最高生長(zhǎng)溫度為110℃。有無機(jī)營(yíng)養(yǎng)和有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型，S0

和H2

是無機(jī)營(yíng)養(yǎng)型古菌的電子源。第48頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一名稱

溫度/℃pH革蘭氏染色與O2關(guān)系電子受體營(yíng)養(yǎng)源細(xì)胞壁最低最適最高熱網(wǎng)菌屬（Pyrodictium）

硫化葉菌屬（Sulfolobus）

熱變形菌屬（Thermoproteus）82

70

70105

70～80110

80

97嗜酸

2～3

2.5～6.5G-厭氧

好氧

厭氧S0

O2Fe2+S0

S0

、H2

糖、谷氨酸、

葡萄糖、氨基酸、乙醇、有機(jī)酸、S0

、H2、CO、CO2為唯一碳源脂蛋白多糖糖蛋白表2-1泉古生菌門代表屬特征第49頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

(二)廣古生菌門（PhylumEuryarchaeota）

廣古生菌門下有7綱：

1.甲烷桿菌綱

2.甲烷球菌綱

3.甲嗜高熱菌綱

4.鹽桿菌綱

5.熱原體綱

6.熱球菌綱

7.古生球菌綱其下有：9目、15科、48屬。見表2-2。第50頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一名稱溫度/℃pHNaCl/%革蘭氏染色與O2關(guān)系營(yíng)養(yǎng)源低中高最低最適最高產(chǎn)甲烷菌嚴(yán)格厭氧CO、CO2、H2、甲酸、甲醇、乙酸、乙醇坎氏甲烷嗜高熱菌8498110鹽桿菌屬817～2336好氧蛋白質(zhì)、氨基酸熱原體屬55～591～2G-好氧煤礦廢物堆FS-SO42-嗜酸菌屬47606500.73.5G-好氧熱溫泉極端嗜熱S0

代謝菌88～100厭氧古生球菌目：長(zhǎng)在海底熱流火山口，有產(chǎn)甲烷輔酶F420和甲烷蝶呤。還原硫酸鹽古生菌83G-H2、乳酸、葡萄糖表2-2廣古生菌門代表屬特征第51頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1）產(chǎn)甲烷古細(xì)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，代表屬有甲烷桿菌(Methanobacterium)。產(chǎn)甲烷古細(xì)菌是都能產(chǎn)生甲烷的一大生理類群，因此包括了球形、桿形、螺旋形、長(zhǎng)絲狀等不同形態(tài)。產(chǎn)甲烷細(xì)菌的細(xì)胞壁染色后有圍繞細(xì)胞約15～20nm厚的一層無定形電子稠密層，在化學(xué)組成上含有假胞壁質(zhì)。產(chǎn)甲烷細(xì)菌和其他古細(xì)菌群的細(xì)胞膜化學(xué)組成與其他生物細(xì)胞膜明顯不同。產(chǎn)甲烷細(xì)菌的基質(zhì)譜很窄，大多數(shù)種可利用H2/CO2，很多種可利用HCOOH。第52頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2）還原硫酸鹽古菌這一類主要是指古生球菌（archaeoglobales）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)，革蘭氏陰性反應(yīng)。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。3）極端嗜鹽古菌這是一類生活在很高濃度甚至接近飽和濃度鹽環(huán)境中的古菌。許多種需在3.5～4.0mol/LNaCl才生長(zhǎng)良好。主要分布于鹽湖、曬鹽場(chǎng)、高鹽腌制品等環(huán)境，可引起腌制品等腐敗和脫色。第53頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4）極端嗜熱古菌這一古細(xì)菌群極端嗜熱或超嗜熱，生長(zhǎng)要求的溫度范圍為45～110℃，最適為70～105℃，且要求pH為1～3的高酸度環(huán)境。主要分布于含硫溫泉、火山口、燃燒后的煤礦等環(huán)境中。硫化葉菌是第一個(gè)分離鑒定的極端嗜熱古細(xì)菌(Brock等，1970)。5）無細(xì)胞壁古菌這一古菌群僅包括熱原體屬（Thermoplasma）1個(gè)屬，此屬僅有2個(gè)種：生長(zhǎng)溫度在45～63℃的嗜酸熱原體（T.acidophilum和生長(zhǎng)溫度為33～67℃的火山熱原體（T.volcanium）。第54頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一三、藍(lán)細(xì)菌藍(lán)細(xì)菌(Cyanobacteria)(blue-greenalgae)是古老的生物。能進(jìn)行產(chǎn)氧性光合作用的大型原核微生物。細(xì)胞質(zhì)中含有光合膜的原核生物。光合膜中含有葉綠素，可進(jìn)行光合作用。

40億年前，由于藍(lán)細(xì)菌出現(xiàn)使地球上空由無氧的環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)橛醒醐h(huán)境。藍(lán)細(xì)菌有固氮作用，由于有固氮藍(lán)細(xì)菌及根瘤菌、固氮菌的共同作用，每年可固定全球1.7×108t氮，有效地利用了氮?dú)?。地球上的氮?dú)夂愣ㄔ隗w積百分?jǐn)?shù)78％。第55頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

1）藍(lán)細(xì)菌的形態(tài)大小

藍(lán)細(xì)菌的形態(tài)

單細(xì)胞：呈桿狀和球狀。

藍(lán)細(xì)菌的大小

藍(lán)細(xì)菌的直徑：1～10m，長(zhǎng)度不等。色球藍(lán)細(xì)菌屬為單細(xì)胞個(gè)體或群體，群體種類在細(xì)胞壁外分泌果膠類物質(zhì)構(gòu)成膠質(zhì)鞘膜，彼此融合形成大的膠團(tuán)(球形或塊狀)。由多個(gè)細(xì)胞黏集成的聚合體呈絲狀，直徑約1～12m，長(zhǎng)50～500m，如螺旋藍(lán)細(xì)菌屬的個(gè)體為螺旋狀的絲狀體。第56頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖2－21藍(lán)細(xì)菌門第Ⅰ亞組的代表屬圖2－22藍(lán)細(xì)菌門第Ⅱ和第Ⅲ亞組的代表屬

第57頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖2－23藍(lán)細(xì)菌門第Ⅳ亞組的代表屬

第58頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第59頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

2）藍(lán)細(xì)菌的生境

藍(lán)細(xì)菌對(duì)極端環(huán)境有極強(qiáng)的耐受力。因此，分布很廣，在淡水、海水、潮濕土壤、樹皮、干燥的沙漠、巖石縫隙里均能生長(zhǎng)。耐高溫的嗜熱菌種可在75℃，中性至堿性熱泉水中生長(zhǎng)。

第60頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一藍(lán)細(xì)菌的光合作用藍(lán)細(xì)菌依靠葉綠素a、藻膽素和藻藍(lán)素吸收光，將能量傳遞給光合系統(tǒng)，通過卡爾文循環(huán)固定二氧化碳，同時(shí)吸收水和無機(jī)鹽合成有機(jī)物供自身營(yíng)養(yǎng)，并放出氧氣。顫藍(lán)細(xì)菌屬在厭氧條件下，氧化H2S進(jìn)行不產(chǎn)氧的光合作用。螺旋藍(lán)細(xì)菌屬適合在堿性湖泊中生長(zhǎng)，它除光合作用釋放大量氧氣外，還可釋放H2。化能異養(yǎng)：部分藍(lán)細(xì)菌可以通過氧化葡萄糖和其他糖類，在黑暗條件下緩慢生長(zhǎng)。第61頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

六、藍(lán)細(xì)菌的分類藍(lán)細(xì)菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只具原始核，沒有核膜和核仁，只具染色質(zhì)；只具葉綠素，沒有葉綠體。故藍(lán)細(xì)菌屬于原核生物。

根據(jù)菌落、細(xì)胞形態(tài)、繁殖方式，超微結(jié)構(gòu)、遺傳特征、生理生化特征及其生境，以及5SrRNA和16SrRNA進(jìn)行分類，在《伯杰氏系統(tǒng)細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》第二版中列在BⅩ門，將藍(lán)細(xì)菌門分類為1綱5亞組4亞群1科56屬。藍(lán)細(xì)菌5個(gè)亞組的特征見表2-7，各屬詳見表2-8。

第62頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一表2-7藍(lán)細(xì)菌5個(gè)亞組的特征亞組一般形狀繁殖與生長(zhǎng)異形胞G+C/%其他特點(diǎn)部分代表屬Ⅰ單細(xì)胞桿菌或球菌；非絲狀聚合體二分裂；出芽－31～71幾乎不運(yùn)動(dòng)管孢藍(lán)細(xì)菌屬、色球藍(lán)細(xì)菌屬、微囊藍(lán)胞菌屬、黏桿藍(lán)細(xì)菌屬、黏球藍(lán)細(xì)菌屬、原綠藍(lán)細(xì)菌屬Ⅱ單細(xì)胞桿菌或球菌；可聚集成聚合體多分裂形成小孢子－40～46僅某些小孢子運(yùn)動(dòng)寬球藍(lán)細(xì)菌屬、皮果藍(lán)細(xì)菌屬、擬色球藍(lán)細(xì)菌屬Ⅲ絲狀，不分枝的僅有營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞的絲狀體在單個(gè)平面上二分裂，斷裂－34～67通?？蛇\(yùn)動(dòng)鞘絲藍(lán)細(xì)菌屬、顫藍(lán)細(xì)菌屬、原綠絲藍(lán)細(xì)菌屬、假魚腥藍(lán)細(xì)菌屬Ⅳ絲狀，不分枝可以包含特異細(xì)胞的絲狀體單平面二分裂；斷裂形成連鎖體＋38～47?？蛇\(yùn)動(dòng)，可產(chǎn)生靜息孢子魚腥藍(lán)細(xì)菌屬、筒孢藍(lán)細(xì)菌屬、水花束絲藍(lán)細(xì)菌屬、念珠藍(lán)細(xì)菌屬、眉藍(lán)細(xì)菌屬、膠須藍(lán)細(xì)菌屬、單歧藍(lán)細(xì)菌屬Ⅴ絲形絲狀體或有分枝或由多余一排的細(xì)胞組成在多個(gè)平面上二分裂；形成連鎖體＋42～44可產(chǎn)生靜息孢子，在藍(lán)細(xì)菌中有最大的形態(tài)復(fù)雜度和分化飛氏藍(lán)細(xì)菌屬、真枝藍(lán)細(xì)菌屬、吉特勒氏藍(lán)細(xì)菌屬第63頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一表2-8藍(lán)細(xì)菌門的各屬第一亞組第二亞組第三亞組第四亞組第五亞組管胞藍(lán)細(xì)菌屬Chamaesiphon第一亞群

節(jié)螺藍(lán)細(xì)菌屬Arthrospira第一亞群

第一科

色球藍(lán)細(xì)菌屬Chroococcus藍(lán)囊胞菌屬Cyanocystis博氏藍(lán)細(xì)菌屬Borzia魚腥藍(lán)細(xì)菌屬Anabaena擬綠膠藍(lán)細(xì)菌屬Chlorogloeopsis藍(lán)細(xì)菌屬Cyanobacterium小皮果藍(lán)細(xì)菌屬Dermocarpella發(fā)毛針?biāo){細(xì)菌屬Crinalium項(xiàng)圈藍(lán)細(xì)菌屬Anabaenopsis飛（費(fèi)）氏藍(lán)細(xì)菌屬Fischerella藍(lán)菌屬Cyanobium斯塔尼爾氏菌屬Stanieria吉特勒氏線狀藍(lán)細(xì)菌屬Geitlerinema藍(lán)束絲藍(lán)細(xì)菌屬Aphanizomenon吉特勒氏藍(lán)細(xì)菌屬Geitleria藍(lán)絲細(xì)菌屬Cyanothece異球藍(lán)細(xì)菌屬Xenococcus纖發(fā)鞘絲藍(lán)細(xì)菌屬Leptolyngbya藍(lán)螺菌屬Cyanospira

lyengariella第64頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第一亞組第二亞組第三亞組第四亞組第五亞組纖維藍(lán)細(xì)菌屬Dactylococcopsis第二亞群湖絲藍(lán)細(xì)菌屬Limnothrix擬筒孢藍(lán)細(xì)菌屬Cylindrospermopsis擬念珠藍(lán)細(xì)菌屬Nostochopsis粘桿菌屬Gloeobacter擬色球藍(lán)細(xì)菌屬Chroococcidiopsis鞘絲藍(lán)細(xì)菌屬Lyngbya筒孢藍(lán)細(xì)菌屬Cylindrospermum真枝藍(lán)細(xì)菌屬Stignonema粘球藍(lán)細(xì)菌屬Gloeocapsa粘八疊球菌屬M(fèi)yxosarcina微鞘藍(lán)細(xì)菌屬M(fèi)icrocoleus節(jié)球藍(lán)細(xì)菌屬Nodularia粘桿藍(lán)細(xì)菌屬Gloeothece寬球藍(lán)細(xì)菌屬pleurocapsa顫藍(lán)細(xì)菌屬Oscillatoria念珠藍(lán)細(xì)菌屬Nostoc微囊藍(lán)胞菌屬M(fèi)icrocystis浮霉絲狀藍(lán)細(xì)菌屬Planktothrix偽枝藍(lán)細(xì)菌屬Scytonema表2-8藍(lán)細(xì)菌門的各屬續(xù)表1第65頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第一亞組第二亞組第三亞組第四亞組第五亞組原綠藍(lán)細(xì)菌屬Prochloron假魚腥藍(lán)細(xì)菌屬Pseudoanabaena眉藍(lán)細(xì)菌屬Calothrix聚球藍(lán)細(xì)菌屬Synechococcus螺旋藍(lán)細(xì)菌屬Spirulina膠須藍(lán)細(xì)菌屬Rivularia集胞藍(lán)細(xì)菌屬Synechocystis斯塔尼爾氏藍(lán)細(xì)菌屬Starria單歧藍(lán)細(xì)菌屬Tolypothrix束藍(lán)細(xì)菌屬Symploca束毛藍(lán)細(xì)菌屬Trichodesmium淺灰藍(lán)細(xì)菌屬Tychonema14717126表2-8藍(lán)細(xì)菌門的各屬續(xù)表2第66頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

3）藍(lán)細(xì)菌與人類及環(huán)境的關(guān)系

（一）為人類提供食品螺旋藻在分類地位上屬于藍(lán)藻門、藍(lán)藻綱、藻殖段目、顫藻科、螺旋藻屬。常用于培養(yǎng)的螺旋藻有鈍頂螺旋藻、極大螺旋藻和鹽澤螺旋藻。用鈍頂螺旋藍(lán)細(xì)菌屬（Spirulinaplatensis）和極大螺旋藍(lán)細(xì)菌屬（Spirulinamaximun）制成營(yíng)養(yǎng)品。

（二）凈化水體，提供氧氣

藍(lán)細(xì)菌在污水處理、水體自凈中起積極作用，用它吸收水體中氮和磷等無機(jī)物，吸收CO2和水，利用光能進(jìn)行光合作用，放氧氣?？捎行У厝コ土?。在氮、磷豐富的水體中生長(zhǎng)旺盛，可作水體富營(yíng)養(yǎng)化的指示生物。第67頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（三）引起富營(yíng)養(yǎng)化水體水華

微囊藍(lán)細(xì)菌屬、魚腥藍(lán)細(xì)菌屬和水華束絲藍(lán)細(xì)菌屬在富營(yíng)養(yǎng)化的海灣和湖泊中由于大量繁殖，引起海灣的赤潮和湖泊的水花(華)。微囊藍(lán)細(xì)菌屬能分泌毒素，嚴(yán)重者引起水生動(dòng)物大量死亡。暴發(fā)湖泊（如太湖、巢湖、滇池）藍(lán)藻事件，影響人類生活與健康，影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。第68頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一微囊藍(lán)細(xì)菌（微囊藻）引起太湖水華太湖湖面覆蓋微囊藍(lán)細(xì)菌(微囊藻)的情景采水樣微囊藍(lán)細(xì)菌（微囊藻）

和螺旋藍(lán)細(xì)菌（螺旋藻）微囊藍(lán)細(xì)菌（微囊藻）

第69頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第三節(jié)放線菌第70頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一放線菌是指一類呈絲狀生長(zhǎng)、主要以孢子繁殖和陸生性強(qiáng)的原核生物。過去曾認(rèn)為它是“介于細(xì)菌與真菌之間的微生物”。隨著電子顯微鏡的廣泛使用和一系列其他技術(shù)的發(fā)展，越來越多的證據(jù)表明，放線菌無非是一類具有絲狀分枝細(xì)胞的細(xì)菌。第71頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一三、放線菌1.放線菌的形態(tài)放線菌(actinomycetes)的細(xì)胞呈絲狀分枝，由菌絲(hyphae)組成菌絲體(mycelium)。放線菌的菌絲按形態(tài)和功能分為基內(nèi)菌絲、氣生菌絲和孢子絲三類。2.放線菌的繁殖主要由孢子絲通過橫割分裂方式形成分生孢子進(jìn)行繁殖。3.放線菌的培養(yǎng)特征放線菌在固體培養(yǎng)基上的菌落一般呈圓形，緊密、堅(jiān)實(shí)，用針不易挑取。第72頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一放線菌一般分布在含水量較低、有機(jī)物豐富和呈微堿性的土壤環(huán)境中。為泥土所特有的“泥腥味”，主要是由放線菌產(chǎn)生的。在每克土壤中，放線菌的孢子數(shù)一般在107左右。除枝動(dòng)菌屬為革蘭氏陰性外，其余全部放線菌均為革蘭氏染色陽性。第73頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一放線菌的菌絲類型放線菌根據(jù)菌絲形態(tài)和功能分為三類：1、基內(nèi)菌絲（營(yíng)養(yǎng)菌絲）：菌絲無分隔，可以產(chǎn)生各種水溶性、脂肪性色素，使培養(yǎng)基著色。功能：吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

2、氣生菌絲：由基內(nèi)營(yíng)養(yǎng)菌絲長(zhǎng)出培養(yǎng)基外，伸向空間的菌絲，直生或分枝絲狀，較基內(nèi)菌絲粗。功能：分化形成孢子絲。

3、孢子絲：當(dāng)生長(zhǎng)發(fā)育到一定階段，在其氣生菌絲上分化出可形成孢子的菌絲。孢子絲功能：形成孢子，起繁殖作用。

第74頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一ChainofconidiosporesAgarsurfaceSubstratemyceliumAerialhyphaeThecrosssectionofanactinomycetecolonyshowingthesubstratemyceliumandaerialmyceliumwithchainsofconidiosporesVarioustypesofspore-bearingstructuresonthestreptomyces第75頁(yè)，共84頁(yè)，2023年，2月20日，星期一Varioustypesofspore-bearingstructuresonthestreptomyces