環(huán)境中的微生物細菌1課件

1、環(huán)境中的微生物細菌1主要內(nèi)容第一節(jié) 微生物類群與生物三域第二節(jié) 真細菌第三節(jié) 古細菌第四節(jié) 真菌第五節(jié)藻類（自學）和原生動物第六節(jié) 非細胞型微生物（自學）第七節(jié) 微生物的分類、鑒定和保藏 一、微生物及其類群細小的肉眼看不見的生物稱微生物。非細胞生物原核生物部分真核生物（真菌、藻類、原生動物）微生物第一節(jié) 微生物類群與生物三域1、特征序列或序列印記（signature sequence）通過對r RNA全序列資料的分析比較（特別是采用計算機）發(fā)現(xiàn)的在不同種群水平上的特異特征性寡核苷酸序列，或在某些特定的序列位點上出現(xiàn)的單堿基印記。特征序列有助于迅速確定某種微生物的分類歸屬，或建立新的分類單位。二

2、、生物三域特征2、系統(tǒng)發(fā)育樹(phylogenetic tree) 通過比較生物大分子序列差異的數(shù)值構(gòu)建的系統(tǒng)樹稱為分子系統(tǒng)樹，其特點是用一種樹狀分枝的圖型來概括各種(類)生物之間的親緣關(guān)系。16 S r RNA系統(tǒng)發(fā)育樹3、建立16 S r RNA系統(tǒng)發(fā)育樹的意義a）使生物進化的研究范圍真正覆蓋所有生物類群；傳統(tǒng)生物進化研究主要基于復(fù)雜的形態(tài)學和化石記載，因此多限于研究后生生物，而后者僅占整個生物進化歷程的1/5b）提出了一種全新的正確衡量 生物間系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系的方法；c）對探索生命起源及原始生命的發(fā)育進程提供了線索和理論依據(jù)；d）突破了細菌分類僅靠形態(tài)學和生理生化特性的限制，建立了全新的分類

3、理論；e）為微生物生物多樣性和微生物生態(tài)學研究建立了全新的研究理論和研究方法，特別是不經(jīng)培養(yǎng)直接對生態(tài)環(huán)境中的微生物進 行研究。4、三（界)域生物的主要特征三界理論雖然是根據(jù)16SrRNA序列的比較提出的，但其他特征的比較研究結(jié)果也在一定程度上支持了三界生物的劃分。生物三（界)域：古細菌、真細菌、真核生物主要特征：生物界的發(fā)育并不是一個由簡單的原核生物發(fā)育到 較完全和較復(fù)雜的整核生物的過程，明顯存三個不同的基因 系統(tǒng)，它們幾乎同時從某一起點各自發(fā)育而來。原核生物真核生物遺傳物質(zhì)和復(fù)制的組裝DNA在細胞質(zhì)中游離DNA在膜包圍的核中，只有一個核仁只有一個染色體多于一個染色體，每個染色體是雙拷貝(雙

4、倍體)DNA與類組蛋白連系DNA與組蛋白連系含有染色體外的遺傳物質(zhì)，稱為質(zhì)粒只在酵母中發(fā)現(xiàn)質(zhì)粒在mRNA中沒有發(fā)現(xiàn)內(nèi)含子所有基因中都發(fā)現(xiàn)內(nèi)含子細胞分裂以二等分裂方式，只有無性繁殖細胞分裂為有絲分裂遺傳信息傳遞可通過接合、轉(zhuǎn)導(dǎo)、轉(zhuǎn)化發(fā)生遺傳信息交換發(fā)生在有性繁殖過程，減數(shù)分裂導(dǎo)致產(chǎn)生單倍體細胞(配子)，它們能融合。細胞的組裝質(zhì)膜含有hopanoids、脂多糖和磷壁酸質(zhì)膜含有固醇能量代謝與細胞質(zhì)膜連系多數(shù)情況在線粒體中發(fā)生光合作用與細胞質(zhì)中膜系統(tǒng)和泡囊連系藻類和植物細胞中存在葉綠體蛋白質(zhì)合成和尋靶作用與內(nèi)膜、粗糙內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜和高爾基體相連系有膜的泡囊如溶酶體和過氧化物酶體有微管骨架存在由一根蛋白鞭毛絲

5、構(gòu)成鞭毛鞭毛有9+2微管排列的復(fù)雜結(jié)構(gòu)核糖體70S核糖體80S(線粒體和葉綠體的核糖體是70S)肽聚糖的細胞壁(只有真細菌有，古細菌中是不同的多聚體)多糖的細胞壁，一般或者是纖維素或者是幾丁質(zhì)1、細胞的大小和形狀（2）形狀：球狀、桿狀和螺旋狀。（1）大?。褐睆交?qū)挾?.5-2.0um 真核細胞：2-200um. 第二節(jié) 真細菌一、細菌（一） 細菌的形態(tài)與大小細胞質(zhì)纖 毛鞭 毛核糖體細胞膜細胞壁莢 膜（二）細菌細胞結(jié)構(gòu)與功能 細胞壁細胞質(zhì)質(zhì)膜原生質(zhì)體基本結(jié)構(gòu)特殊結(jié)構(gòu)鞭毛芽孢莢膜細胞結(jié)構(gòu)細菌模式圖1、細胞壁包在細菌細胞表面、內(nèi)側(cè)緊貼細胞質(zhì)膜的、較為堅韌、略具彈性的結(jié)構(gòu)。壁厚度20-80nm(G+菌

6、)10nm(G-菌)細胞質(zhì)胞圍細胞膜肽聚糖外膜（二）細菌細胞結(jié)構(gòu)與功能 細胞壁的功能：保護作用、鞭毛運動的支點、細胞壁的化學成分與細菌的抗原性、致病性及對噬菌體的敏感性有關(guān)(1)革蘭氏陽性菌的細胞壁化學組成：肽聚糖（兩種氨基糖+氨基酸組成的堅韌的多聚體結(jié)構(gòu)）肽聚糖形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)：乙酰胞壁酸：乙酰葡萄糖胺磷壁酸（teichoic-acid）：核糖醇(Ribitol)或甘油(Glyocerol)殘基經(jīng)由磷酸二鍵互相連接而成的多聚物攜帶負電荷，與維持細胞形態(tài)和某些酶活性所必需的陽離子結(jié)合，儲存陽離子?？刂萍毎纳L、調(diào)節(jié)細胞功能(2)革蘭氏陰性菌的細胞壁O 側(cè)鏈核心多糖類脂A磷脂O side cha

7、in Core polysaccharideLipid A脂多糖的化學結(jié)構(gòu)低聚糖的重復(fù)單位庚糖、半乳糖、2酮基3脫氧辛酸脂化葡萄糖胺二糖PP-脂肪酸兩類細胞壁的特征比較特 征G+細菌G細菌肽聚糖層厚層薄類脂極少脂多糖外膜缺有壁質(zhì)間隙很薄較厚細胞狀態(tài)僵硬僵硬或柔韌酸消化的效果原生質(zhì)體原生質(zhì)球?qū)θ玖虾涂股氐拿舾行院苊舾兄卸让舾懈锾m氏染色反應(yīng)（1884，丹麥，GRAM）C.Gram 丹麥醫(yī)生步驟： 涂片固定； 結(jié)晶紫初染1min； 碘液媒染1min； 95%乙醇脫色0.5min； 番紅復(fù)染2min。 結(jié)果: 陽性菌紫色； 陰性菌紅色。革蘭氏染色程序和結(jié)果步 驟方 法結(jié)果陽性(G+)陰性(G-)初

8、染結(jié)晶紫30s紫 色紫 色媒染劑碘液30s仍為紫色仍為紫色脫 色95%乙醇1020s保持紫色脫去紫色復(fù) 染蕃紅(或復(fù)紅)3060s仍顯紫色紅 色（3）細胞壁缺陷型細菌 原生質(zhì)體：革蘭氏陽性細菌以溶菌酶或青霉素處理后失 去正常細胞壁的細胞 原生質(zhì)球：利用上述方法部分去掉細胞壁后的細胞 細菌L-型 ：由于基因突變所導(dǎo)致的細胞壁缺陷細菌細胞 周質(zhì)間隙：細胞壁和細胞膜之間的空間2、細胞質(zhì)膜及內(nèi)膜系統(tǒng)(1)細胞質(zhì)膜：質(zhì)膜、細胞膜a.質(zhì)膜的組成及結(jié)構(gòu)組成：是由磷脂分子和蛋白質(zhì)組成。結(jié)構(gòu)：HRPOOOOCH2CHCH2OOCCOOb.質(zhì)膜的功能.滲透屏障的功能。.參與細胞壁的生物合成(載體脂類）.參與能量的

9、產(chǎn)生(電子傳導(dǎo)系統(tǒng)）(2) 內(nèi)膜系統(tǒng)A 中間體：(mesosome) 存在于細胞質(zhì)中一個或數(shù)個較大的、不規(guī)則的由細胞 質(zhì)膜內(nèi)陷而成的、管狀的、囊狀的物質(zhì)。類似真核細胞線粒體的功能B 類囊體（thylakoid):藍細菌細胞中 單位膜組成的光合色素和有關(guān)酶 組成的光合作用場所C 載色體（chromatophore):非放氧光合細菌細胞色素、 酶和電子傳遞體組成的光合作用場所3 細胞質(zhì)包含在細菌細胞質(zhì)膜以內(nèi)的所有部分稱細胞質(zhì)（1）核蛋白體（或核糖體）：直徑10nm，沉降系數(shù)為70s的顆粒，由核糖核酸(RNA)和蛋白質(zhì)組成。功能：蛋白質(zhì)合成場所（2）細胞質(zhì)內(nèi)含物A 氣泡（水生細菌）B 異染顆粒 藍色

10、侵染呈紫紅色。 化學本質(zhì)偏磷酸鹽的聚合物。 功能 磷源和能源性貯藏物(與生物脫磷有關(guān))C 聚-羥基丁酸（簡稱 PHB）顆粒 功能能量的貯存物;調(diào)節(jié)pHD 糖原和淀粉粒E 硫粒 某些化能自養(yǎng)型硫細菌，貯存的能源物質(zhì)， 通常，一種細菌只含有一種或兩種內(nèi)含顆粒。細菌細胞質(zhì)中的內(nèi)含物內(nèi)含物存在于組成功能非單位膜被包裹的聚-經(jīng)基丁酸許多細菌主要是PHB貯備碳和能源硫滴H2S氧化細菌和紫硫光合細菌液狀硫能源氣泡許多水生細菌羅紋蛋白膜浮力羧基化體自養(yǎng)細菌CO2固定酶固定CO2的部位綠色體綠色光合細菌類脂、蛋白、菌綠素捕光中心碳氫內(nèi)含物許多利用碳氫化合物的細菌包裹在蛋白質(zhì)殼中內(nèi)含物能源磁石體許多水生細菌磁鐵顆

11、粒趨磁性無膜包裹的多聚葡糖苷許多細菌高分子葡萄糖聚合物碳源和能源多聚磷酸鹽許多細菌高分子磷酸鹽聚合物磷酸鹽貯藏物藻青素(cyanophycin)許多藍細菌精氨酸和天冬氨酸的多肽氮源藻膽蛋白體許多藍細菌捕光色素和蛋白質(zhì)捕捉光能細胞質(zhì)纖 毛鞭 毛核糖體細胞膜細胞壁莢 膜4.擬核原核、類核或染色質(zhì)區(qū)處于細胞質(zhì)中部的絮狀的區(qū)域。含一個染色體及質(zhì)粒。附加體：附著在染色體的質(zhì)粒。 功能：細菌遺傳信息的物質(zhì)基礎(chǔ)。5、莢膜（capsule)在一定營養(yǎng)條件下，部分細菌能夠向細胞外分泌一些膠粘性的物質(zhì)，并附著在細胞的表面，這類物質(zhì)稱之為莢膜。產(chǎn)夾膜細菌形成S型菌落不產(chǎn)夾膜細菌形成R型菌落雙球菌的莢膜菌膠團 .使細

12、胞免受干燥的危害。a.莢膜的組分多糖和多肽b.莢膜的主要功能：III莢膜多糖信號物質(zhì).病原菌的莢膜與致病能力有關(guān)c.活性污泥中的菌膠團 不同細胞的莢膜連在一起，形成一個內(nèi)含多個菌體的膠團，稱菌膠團絲狀、球狀、蘑菇狀菌膠團大型指狀菌膠團負染后墨汁背景襯托法觀察往往長度超過菌體若干倍，但直徑很細。6.鞭毛鞭毛的著生方式和數(shù)目是細菌分類鑒定的重要指標。功能 細菌藉鞭毛趨避運動化學成分主要是？蛋白質(zhì)7.菌毛纖細、中空、短直、數(shù)量較多（250根300根） 相當于各類禽獸的體表的毛發(fā)，如兔毛、狗毛、鴨毛等等，故稱為菌毛。主要與吸附營養(yǎng)物、有性生殖有關(guān)或稱性絲，每一個有性細菌有1根4根，參與細菌有性生殖時細

13、菌間傳遞遺傳物質(zhì)。菌毛性菌毛8.芽孢1多層結(jié)構(gòu)功能由內(nèi)至外，依次為芽孢外壁 某些細菌當環(huán)境惡劣時，細胞質(zhì)濃縮凝集，逐步形成一個圓形、橢圓形或圓柱形的休眠體，稱為芽孢。 一層或幾層芽孢衣 主要成分是角蛋白，非常致密，通透性差，能夠阻止各類化學物質(zhì)包括殺菌劑的進入；由蛋白質(zhì)、脂類和糖組成類似于“蠶結(jié)繭變蛹”繭殼蛹殼皮層 很厚，主要成分為芽孢特有的肽聚糖，其中含有一種特殊的物質(zhì)吡啶二羧酸以及大量的Ca2+，二者形成了一種極為耐熱的凝膠狀物質(zhì)，使得芽孢菌異?？篃?，在沸水中芽孢也可存活數(shù)小時。 芽孢質(zhì)中含水量極低，細胞內(nèi)代謝極為緩慢，處于休眠狀態(tài)。1.細菌繁殖細菌的繁殖方式很多，主要是以無性的二分裂繁殖

14、(三）細菌的繁殖及其種群特征形成橫隔，尚未分裂的球菌（2）菌落定義固體培養(yǎng)基上的各種菌類的“村落”。固體培養(yǎng)基固體狀態(tài)的培養(yǎng)細菌的基質(zhì)有的是天然物質(zhì)，如土豆、饅頭及其他各種固體食物，微生物學研究中多使用人工制作的固體瓊脂培養(yǎng)基。 向“營養(yǎng)湯”中加入瓊脂(約2)加熱到100，然后再冷卻就制成了人工固體培養(yǎng)基。 常用的固體培養(yǎng)基容器稱為培養(yǎng)皿。培養(yǎng)皿通常稱平板細菌在培養(yǎng)基上生長，會形成各種顏色和外觀的菌落。純化的菌落是菌種鑒定、通過誘變技術(shù)或基因工程改良的前提。單菌落（純菌落） 菌落形態(tài)菌落的特征主要由各種微生物特殊的遺傳特性決定，同時也與培養(yǎng)基成分及培養(yǎng)條件有關(guān)當固定培養(yǎng)基成分及培養(yǎng)條件相同時，

15、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)。菌落描述a.隆起特征描述 b.邊緣特征描述 c.表面特征描述沒有鞭毛不運動的細菌，特別是球菌，常形成較小、較厚、邊緣較整齊的菌落；有鞭毛的細菌則較大而扁平，邊緣波狀、鋸齒狀等；有莢膜的細菌菌落較大并且表面光滑，而沒有莢膜的則表面較粗糙；具有芽孢的細菌菌落表面常有褶皺并且不透明。細菌菌落具有一些共同的特征：小、濕潤、粘稠、與基質(zhì)結(jié)合松散，易被剝離，質(zhì)地均勻，各部位顏色一致。但不同的細菌菌落也具有自己特有的特征。霉菌（真菌）菌落啤酒紅酵母菌 （真菌）菌落（四）環(huán)境中常見的細菌1、革蘭氏陰性菌2、革蘭氏陽性菌3、放線菌螺旋體球菌桿菌螺菌需氧兼性厭氧球菌乳酸菌桿菌（有芽孢、無芽孢）假絲狀桿菌按形態(tài)及與氧的關(guān)系分球菌球菌就是球形的細菌，它是這類細菌的總稱