第二章原核微生物.pptx

第二章 原核微生物（2）重点：细菌的培养特征；细菌的理化性质放线菌 课堂课堂 回顾回顾lG+和 G-细胞壁区别？l细菌细胞的一般结构有哪些？l细菌特殊结构有哪些？l细菌的细胞质膜主要成分？l细菌的繁殖方式？主要内容细菌的培养特征细菌的物理化学性质 古菌放线菌蓝细菌其他微生物继续 三、细菌的培养特征u固体培养特征u半固体培养特征u明胶培养特征u液体培养特征继续（一）细菌在固体培养基上的培养特征l 细菌在固体培养基上的培养特征就是菌落特征l 培养方法：用稀释平板法或平板划线法，将单个细菌接种在固体培养基上，在一定的温度条件下培养，细菌就可以迅速生长繁殖形成一个由无数细菌组成的的群体即菌落。图 平板划线分离方法倒平板 上：皿架法；下：手持法图 10-1 样品稀释过程n由一个（或少数几个细菌）在固体培养基表面上繁殖而成的肉眼可见的具有一定形态的子细胞群体。沙门氏菌 粘质沙雷氏菌 铜绿假单孢菌 菌落菌落菌落特征的观察角度表面特征：光滑/粗糙、干燥/湿润等；边缘特征：圆形/锯齿状/花瓣状，边缘整齐等纵剖面的特征：平坦/扁平/隆起/凸起/草帽状等l 细菌菌落共同的特征：湿润、粘稠、与基质结合松散，易被剥离，质地均匀，各部位颜色一致。但不同的细菌菌落也具有自己特有的特征。没有鞭毛不运动的细菌，特别是球菌，常形成较小、较厚、边缘较整齐的菌落；有鞭毛的细菌则较大而扁平，边缘波状、锯齿等。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；具有芽孢的细菌菌落表面常有褶皱并且不透明。菌苔菌苔p在斜面培养基上接种后培养而形成的子细胞群体。p不同的细菌的菌苔特征是不一样的，如有的呈树状、有的呈假根状、有的呈丝状等，菌苔是细菌分裂鉴定的依据。返回丝状有小刺念珠状假根状树状扩展状（二）细菌在半固体培养基中的培养特征半固体培养特征半固体培养特征：用穿刺接种法将细菌接种在含0.30.5%琼脂的半固体培养基中培养，细菌可长出各种形态，具此可判断细菌的呼吸型和是否运动。呼吸类型判断呼吸类型判断：培养基表面及穿刺线的上部生长为好氧菌；沿穿刺线自上而下生长者为兼性厌氧菌；若只在穿刺线的下部生长者为厌氧菌。运动的判断运动的判断：若只沿着穿刺线生长者为没有鞭毛，不运动的细菌；如果不但沿着穿刺线生长而且穿透培养基扩散生长者为有鞭毛，运动的细菌。返回（三）细菌在明胶培养基中的培养特征（三）细菌在明胶培养基中的培养特征明胶培养基中穿刺接种，经培养，观察明胶水解液化状况。凡能产生溶解区的，表明该菌能形成明胶水解酶（蛋白酶）。溶解区的形状也因菌种不同而异。能否液化明胶及液化区形状是细菌分类依据之一。返回（四）细菌在液体培养基中的培养特征（四）细菌在液体培养基中的培养特征l在液体培养基中，细菌个体与培养基接触，可以自由扩散生长。l液体培养特征包括：表面生长情况，混浊情况，絮凝或沉淀情况，有无气泡，培养液颜色等。在液体培养基中的培养特征是分类依据之一。返回四、细菌的物理化学性质四、细菌的物理化学性质（一）细菌表面电荷和等电点细菌体含有50%以上的蛋白质。氨基酸是两性电解质，在某一定pH溶液中，氨基酸所带的正电荷和负电荷相等时的pH,称为该氨基酸的等电点。细菌的等电点在pH为2-5。革兰氏阳性菌的等电点为pH为2-3，革兰氏阴性菌的等电点为pH为4-5。细菌细胞壁的磷壁酸含有大量酸性较强的磷酸基，更加导致细菌表面带负电。（二）细菌的染色原理及染色方法 1、细菌的染色原理 细菌菌体无色透明，在显微镜下由于菌体与其背景反差小，不易看清菌体的形态和结构。用染色液染菌体，以增加菌体与背景的反差，在显微镜下则可清楚看见菌体的形态。2染色方法染色方法有两大类：n简单染色法是用一种染料染菌体，目的是为了增加菌体与背景的反差，便于观察。n复合染色法是用两种染料染色。区别不同细菌的革兰氏染色反应或抗酸性染色反应，将菌体和某一结构染成不同颜色，以便观察。简单染色法3革兰氏染色法（革兰氏染色法（Gram stain procedure)n1884年丹麦细菌学家Christain Gram创造了革兰氏染色法。n革兰氏染色法-将一大类细菌染上色，而另一类染不上色，以便将两大类细菌分开，作为分类鉴定重要的第一步。(1)涂布、固定：(2)初染：用草酸铵结晶紫染色1 min，水洗去掉浮色。(3)媒染：用碘-碘化钾溶液媒染1min，倾去多余溶液。(4)脱色：脱色剂如乙醇（或丙酮酸）脱色，G+不被褪色而呈紫色，G-被褪色而呈无色。(5)复染：用蕃红染液复染1 min，G+仍呈紫色，G-则呈现红色。染色结果：（1）经复染后仍呈紫色，称阳性反应（G+），（2）经复染后呈红色，称阴性反应（G-），革兰氏染色基本步骤：革兰氏染色主要步骤草酸铵结晶紫碘-碘化钾溶液媒染乙醇脱色蕃红复染大肠杆菌革兰氏染色后（油镜观察，大肠杆菌革兰氏染色后（油镜观察，16001600倍）倍）4革兰氏染色机制（1）与等电点有关：）与等电点有关：革兰氏阳性菌革兰氏阳性菌pH23,阴性菌阴性菌pH45,加加I-KI媒染，等电点降低，阳性菌降低的更低，与结晶媒染，等电点降低，阳性菌降低的更低，与结晶紫结合得更牢固；阴性菌结合力弱，易被乙醇脱紫结合得更牢固；阴性菌结合力弱，易被乙醇脱色。色。（2）与细胞壁有关：）与细胞壁有关：革兰氏阴性菌细胞壁薄、脂类物质高，革兰氏阴性菌细胞壁薄、脂类物质高，易被乙醇溶解增加细胞通透性；革兰氏易被乙醇溶解增加细胞通透性；革兰氏阳性菌细胞壁厚、肽聚糖含量高、脂类阳性菌细胞壁厚、肽聚糖含量高、脂类物质含量低，肽聚糖被乙醇脱水使降低物质含量低，肽聚糖被乙醇脱水使降低细胞通透性；细胞通透性；因此复染后表现不同的染色效果。因此复染后表现不同的染色效果。（三）（三）细菌悬液的稳定性细菌悬液的稳定性两种状态：稳定两种状态：稳定(S型型)，不稳定，不稳定(R型型)。S型菌均匀分布于培养基中，不发生凝聚，型菌均匀分布于培养基中，不发生凝聚，只在电解质浓度高时才发生凝聚；只在电解质浓度高时才发生凝聚；R型很容易发生凝聚而沉淀在瓶底。型很容易发生凝聚而沉淀在瓶底。菌悬液稳定性与水处理菌悬液稳定性与水处理 污水、废水生物处理中的二沉池，沉淀效果污水、废水生物处理中的二沉池，沉淀效果与细菌悬液的稳定性密切相关；与细菌悬液的稳定性密切相关；可采取投加强电解质等方式改善活性污泥可采取投加强电解质等方式改善活性污泥的沉淀效果的沉淀效果2.2 古菌 古菌是最古老的生命体，如果将地球古菌是最古老的生命体，如果将地球约亿年的年龄比作一年，那么古菌约亿年的年龄比作一年，那么古菌早在月日就出现了，而人类诞生早在月日就出现了，而人类诞生不过是月日的事。不过是月日的事。它们多生长于极端环境，如热泉、它们多生长于极端环境，如热泉、高压的海底火山口、盐湖等。高压的海底火山口、盐湖等。三域学说：古生菌域、细菌域和真核生物域1.1.形态：球、杆、螺旋、耳垂、盘状等形态多种多样；形态：球、杆、螺旋、耳垂、盘状等形态多种多样；2.2.细胞结构：多含脂蛋白；细胞结构：多含脂蛋白；细胞膜的类脂特殊细胞膜的类脂特殊：不可皂化，醚键，有分支。细胞壁成分独特而多样细胞壁成分独特而多样：有的以蛋白质为主，有的含杂多糖，有的类似于肽聚糖，但都不含胞壁酸、D型氨基酸和二氨基庚二酸。G+有细胞壁；G-有表层无细胞壁。3.3.代谢：多样性，代谢中有特殊的辅酶；代谢：多样性，代谢中有特殊的辅酶；4.4.呼吸类型：多数厌氧呼吸类型：多数厌氧5.5.繁殖：繁殖速度慢，进化速度慢繁殖：繁殖速度慢，进化速度慢6.6.生活习性：极端环境生活。生活习性：极端环境生活。有严格厌氧的产甲烷菌，有极端嗜盐菌，有嗜热嗜酸菌。一、古菌的特点7.rRNArRNA和和tRNAtRNA顺序独特顺序独特：8.蛋白质合成起始密码是甲硫氨酸蛋白质合成起始密码是甲硫氨酸，与真核生物相同；9.对青霉素等不敏感对青霉素等不敏感；对抑制真细菌翻译的氯霉素氯霉素不敏感，对抑制真核翻译的白喉毒素白喉毒素敏感；了解：了解：按生活习性和生理特征分类按生活习性和生理特征分类三类：产甲烷菌，嗜热嗜酸菌，极端嗜盐菌三类：产甲烷菌，嗜热嗜酸菌，极端嗜盐菌二、古菌分类二、古菌分类1984-伯杰氏系统细菌学手册第一版（VOL 3）古菌分类：p群1产甲烷古菌p群2古生硫酸盐还原菌p群3极端嗜盐菌p群4无细胞壁古生菌p群5极端嗜热硫代谢菌2001 年伯杰系统细菌学手册第二版：原核生物：古菌域、细菌域 古菌域：泉古生菌门大多数极端嗜热、嗜酸，代谢硫。种类：1纲3目5科22属广古生菌门7纲9目15科48属（一）产甲烷菌在自然界与水解菌和产酸菌等协同作用，使有机物甲烷化，产生有经济价值的生物能物质甲烷。产甲烷菌为专性厌氧菌。截至1992年已发展为3目、7科、19属、70种。产甲烷菌细胞结构产甲烷菌细胞结构：细胞套封（细胞壁、表面层、鞘和荚膜）、细胞质膜、原生质和核质。有G+和G-;（一）产甲烷菌（一）产甲烷菌（一）产甲烷菌（一）产甲烷菌2.培养方法培养方法专性厌氧，需要在特殊环专性厌氧，需要在特殊环境下操作；境下操作；目前最好的是厌氧手套箱目前最好的是厌氧手套箱厌氧培养箱厌氧培养箱 可进行分装厌氧培养基，倒制可进行分装厌氧培养基，倒制平板，离心厌氧微生物收集菌体，平板，离心厌氧微生物收集菌体，对氧敏感的酶的分离纯化等对氧敏感的酶的分离纯化等（二）嗜热嗜酸菌最适生长温度为70105。大多数种是硫代谢。（三）极端嗜盐古菌 对氯化钠有特殊的适应性和需要性。栖息在高盐环境如晒盐场、天然盐湖或高盐腌渍食物如鱼和肉类。通常需盐下限为1.5mol/L的NaCl，多数需要NaCl为24mol/L2.3 放线菌（Actinomyces）一、放线菌概述放线菌是有细长分枝的，介于细菌和真菌之间的单细胞原核微生物。其细胞结构、细胞壁的化学成分同细菌，而菌体呈丝状同霉菌。生活方式：腐生：多数放线菌能分解已死的微生物或其他有机物以维持自身的正常生活的一种生活方式；寄生：少数放线菌寄居在另一生物体内或体表，从而摄取营养以维持生命的生活方式，多引起人、动物、植物疾病如脑膜炎、皮肤病、肺部感染等。贡献：最突出的贡献为产生种类繁多的抗生素。如链霉菌属中很多种产生抗生素，用作医药、农药。放线菌放线菌光学显微镜下的放线菌二、放线菌的形态和大小（一）放线菌特征：多核、分枝、丝状、单细胞，革兰式阳性（G+）。（除枝动菌属为G-）（二）个体形态和构造1.细胞构造：基本同细菌，但无荚膜，芽孢，鞭毛等特殊结构，细胞壁在化学组成及结构上几乎与G+细菌相同。2.菌丝体：菌丝体由基内菌丝，气生菌丝和孢子丝组成的。放线菌菌落的截面孢子丝基内菌丝琼脂表面气生菌丝放线菌的形态模式图放线菌的形态模式图放线菌菌丝组成放线菌菌丝组成（1）基内菌丝：又称营养菌丝，营养型菌丝，生长在固体培养基内部及表面，一般无隔膜，直径0.2-0.8（1.4）um，分枝繁茂，无色或产生各种颜色水溶性或脂溶性色素，主要功能是吸收营养（2）气生菌丝：由基内菌丝分枝向培养基上方伸展而成的二级菌丝，较基内菌丝色深且粗，直径1.0-1.4m。直性或弯曲状，有分枝，有的产色素。（3）孢子丝：放线菌生长发育到一定阶段，在气生菌丝的上部分化出可形成分生孢子的孢 子丝孢子丝种类孢子形成过程直的螺旋单轮生单轮生无螺旋开环/原始螺旋形/钩形封闭螺旋开螺旋成束弯曲丛生螺旋两级论生无螺旋两级论生链霉菌的孢子表面图 返回三、放线菌的菌落形态（一）固体培养特征放线菌的菌落是由一个分生孢子或一段营养菌丝生长繁殖而成的；许多菌丝互相缠绕，质地致密小菌落，表面呈较紧密的绒状，坚实，干燥，多皱、不透明。由于其菌丝深入培养基，整个菌落如同嵌入培养基内，难以挑取，如链霉菌。有的菌落成白色粉末状，质地松散，易被挑取（如诺卡氏菌）菌落介于细菌和霉菌之间。菌落正反两面颜色常常不同。由于基内菌丝和孢子常有颜色，使得菌落的正反面呈现出不同的色泽。放线菌的菌落形态放线菌的菌落形态（二）液体培养特征 静置培养，能在瓶壁液面处形成斑状或膜状菌落，或沉降于瓶底而不使培养基浑浊；振荡培养，常形成由短的菌丝体所构成的球状颗粒。四、放线菌的繁殖方式繁殖方式：主要以无性繁殖。主要以无性孢子或菌丝片段（液体培养)。无性孢子分为分生孢子和孢子囊孢子。(详见书p65图2-29）五、放线菌的分类与常见放线菌常见的属：链霉菌属（Streptoyces）、诺卡式菌属（Nocardia）、放线菌属（Actinomyces）、小单胞菌属（Miromonospora）、链孢囊菌属（Streptosporangium）、游动放线菌（Actinoplanes）等六、放线菌与细菌比较放线菌具有明显分枝的菌丝，有分生孢子，在液体、固体培养基中生长状态如真菌。与细菌相似点包括：与细菌相似点包括：1）同为单细胞，菌丝比真菌细，其直径与细菌接近2）同属原核微生物；3）细胞壁含胞壁酸、二氨基庚二酸，不含几丁质，纤维素；革兰氏阳性（G+）。4）对环境的pH值要求与细菌相近，近中性或微偏碱，不同于真菌（一般酸性）5）对抗生素的反应像细菌，凡能抑制细菌的抗生素也能抑制放线菌；抑制真菌的抗生素（如多烯类抗生素）对放线菌无抑制作用。6）对溶菌酶敏感2.4 蓝细菌蓝细菌有叶绿素能进行产氧光蓝细菌有叶绿素能进行产氧光合作用得原核生物合作用得原核生物蓝细菌是古老的生物，能产生蓝细菌是古老的生物，能产生氧气，使地球由无氧环境转为氧气，使地球由无氧环境转为有氧环境；有氧环境；分布广泛，淡水、海水、潮分布广泛，淡水、海水、潮湿土壤等均有生长，耐高温和湿土壤等均有生长，耐高温和干燥；干燥；在污水处理、水体自净中起在污水处理、水体自净中起积极作用，也是水体富营养化积极作用，也是水体富营养化的指示生物的指示生物一、个体形态与细胞结构l细胞构造：与G-菌接近，细胞壁分为内外两层，外层为脂多糖，内层为肽聚糖；细胞间有粘液、荚膜或衣鞘等多糖类物质；细胞内具有类囊体，是进行光合作用的部位；有多种贮藏物，如糖原、聚磷酸盐、PHB、及蓝细菌肽（一种氮源贮藏物）。l形态：有些是单细胞的（单细胞或其团状聚合体），有些是丝状体（分支或不分支）。l与真菌藻类的区别：原核，没有核膜和核仁，只有叶绿素，没有叶绿体；细胞壁含肽聚糖；l与其它细菌的区别：有叶绿素a、类胡萝卜素、藻胆素及藻青素和藻红素。能进行产氧光合作用；l大小：差异较大，直径130um；1、吸收二氧化碳、无机盐和水合成有吸收二氧化碳、无机盐和水合成有机物供自身营养，放出氧气。机物供自身营养，放出氧气。2、特殊结构：具光合器、气泡、异形特殊结构：具光合器、气泡、异形胞。胞。3、呈蓝、绿、红等颜色，蓝细菌的颜呈蓝、绿、红等颜色，蓝细菌的颜色随光照条件改变而改变色随光照条件改变而改变 特征特征非丝状丝状蓝细菌的危害：引起海湾的“赤潮”；湖泊的“水华“，对水生生物威胁较大。有的产生藻毒素二、蓝细菌的繁殖单细胞类群：通过二分裂方式进行繁殖和多重分裂方式进行繁殖；丝状体：通过细胞链断裂形成链丝段进行繁殖。三、蓝细菌的分类蓝藻门2.5 其它原核微生物 比细菌小（0.2-0.5m），多不能通过细菌过滤器；细胞壁与细菌相似，G-，不运动，形态随发育阶段不同而不同。可通过寄主传播疾病。寄生。宿主一般为节肢动物，可传至人或其他脊椎动物，因此大多为病原菌。二分裂殖，对抗生素敏感。寄生原因：寄生原因：1、酶系统不完整，故要借助寄主酶系统来完成自身活动；2、细胞膜疏松，细胞质易泄露而失去活力，故只有生活在另一个细胞中，利用寄主细胞的细胞质的营养物质；3、抗性差。100死亡。（一）立克次氏体：（一）立克次氏体：（二）衣原体（二）衣原体 有细胞壁，细胞壁与细菌相似，大小比立克次氏体小（0.2-0.3um）G-；能通过细菌过滤器。寄生原因寄生原因：1、产能系统不完整产能系统不完整，必须依靠寄主细胞获得能量。2、抗性差抗性差。60死亡。对四环素、红霉素、氯霉素等敏感。致病：沙眼；鹦鹉热等（三）、支原体（三）、支原体 最小的可以独立生活的细胞生物（0.2-0.25 m），无细胞壁，形态多样化（球、杆、环、丝）；为G-；能通过细菌滤器。对青霉素、溶菌酶不敏感，对干扰素也不敏感；要求的营养环境高，常需血清，生长缓慢，菌落小。（四）、螺旋体（四）、螺旋体介于细菌和原生动物之间的单细胞微生物。介于细菌和原生动物之间的单细胞微生物。菌体柔软细长，呈螺旋状，无鞭毛，有细胞壁，菌体柔软细长，呈螺旋状，无鞭毛，有细胞壁，但无细菌坚韧，一段有一根轴索（轴丝状），但无细菌坚韧，一段有一根轴索（轴丝状），靠其运动。靠其运动。分密螺旋和疏螺旋。如：梅毒螺旋体，钩端螺分密螺旋和疏螺旋。如：梅毒螺旋体，钩端螺旋体。分别引起梅毒和钩端螺旋体病。旋体。分别引起梅毒和钩端螺旋体病。繁殖：纵裂繁殖：纵裂生活方式：腐生或寄生生活方式：腐生或寄生。水处理涉及的细菌种类水处理涉及的细菌种类一一 假单胞菌属（假单胞菌属（Pseudomonas）水中极常见）水中极常见 二二 动胶菌属（动胶菌属（Zoogloea）聚集成絮毛状菌胶团）聚集成絮毛状菌胶团 三三 产碱杆菌属（产碱杆菌属（Alcaligenes）反硝化）反硝化 四四 黄杆菌属（黄杆菌属（Flavobacterium）分解蛋白质）分解蛋白质 五五 芽孢杆菌属（芽孢杆菌属（Bacillus）起重要作用）起重要作用 六六 埃希氏菌属（埃希氏菌属（Escherichia）E.coli重要的粪便菌重要的粪便菌 七七 甲烷杆菌属（甲烷杆菌属（Methanobacterium）厌氧生物处理）厌氧生物处理 八八 甲烷八叠球菌属（甲烷八叠球菌属（Methanosarcina）厌氧生物处理）厌氧生物处理作业题第69页:7、10、11、13.