華北理工水處理生物學(xué)課件02細(xì)菌的形態(tài)和結(jié)構(gòu)

第一章細(xì)菌的形態(tài)和結(jié)構(gòu)第一節(jié)細(xì)菌的外形和大小細(xì)菌是微小的、單細(xì)胞的、沒有真正細(xì)胞核的原核生物。細(xì)菌只有幾個微米大小。只有通過放大千倍以上的顯微鏡才可以觀察。細(xì)菌本身無色半透明，只有通過染色才可以看清楚。細(xì)菌的外形與大小圖1-1常見的三種細(xì)菌典型形態(tài)A.球菌B.桿菌C.弧菌球菌

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。l．單球菌2．雙球菌3．鏈球菌4．四聯(lián)球菌5．八疊球菌6．葡萄球菌圖1-2產(chǎn)甲烷球菌——斯氏甲烷球菌產(chǎn)甲烷八疊球菌桿菌細(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）細(xì)長的桿菌又稱為？絲狀菌可引起活性污泥膨脹——第四章、第六章產(chǎn)甲烷桿菌：——瘤胃甲烷短桿菌產(chǎn)甲烷絲菌弧菌

弧菌細(xì)胞呈弧形，其中若菌體多于一個彎曲，其程度超過一圈，又稱為螺旋菌。直徑在0.5～5um，長度不等。

弧菌螺旋菌

細(xì)菌細(xì)胞由外向里依次有鞭毛、菌（纖）毛、莢膜、細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)，細(xì)胞質(zhì)中又有液泡、儲存性顆粒、核質(zhì)等。第二節(jié)細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)

圖1-3細(xì)菌的結(jié)構(gòu)細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)細(xì)胞壁原生質(zhì)體細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)核質(zhì)內(nèi)含物特殊結(jié)構(gòu)莢膜芽孢鞭毛下一節(jié)細(xì)胞壁細(xì)胞壁是包圍在細(xì)菌細(xì)胞最外面的一層富有彈性的結(jié)構(gòu)，是細(xì)胞中很重要的結(jié)構(gòu)單元，也是細(xì)菌分類的重要的依據(jù)之一。提問：哪些功能？①固定細(xì)胞外形；②保護(hù)細(xì)胞免受外力的損傷；③阻攔大分子物質(zhì)進(jìn)人細(xì)胞；④使某些細(xì)菌具有致病性及對噬菌體的敏感性。傷寒桿菌細(xì)胞壁中含毒素

⑤作為鞭毛的支點，實現(xiàn)鞭毛的運動。

兩種最常見的細(xì)菌細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)革蘭氏染色時差異顯著1884年丹麥醫(yī)師Gram所發(fā)明

較厚20-80nm

較薄8-10nm革

蘭

氏

染

色

法1.涂片固定2.單染—結(jié)晶紫染液第一次染色

1min

3.媒染—碘-碘化鉀溶液浸濕30S4.脫色—95%乙醇溶液進(jìn)行顏色洗脫5.復(fù)染—紅色的藩紅染液第二次染色

呈現(xiàn)第二次染色的效果紅色；稱革蘭氏陰性菌（紅陰G-）細(xì)菌呈現(xiàn)第一次染色的效果紫色，革蘭氏陽性菌（紫陽G＋）；

G+菌細(xì)胞壁G-菌細(xì)胞壁細(xì)菌分類依據(jù)請對照兩種細(xì)菌細(xì)胞壁的不同結(jié)構(gòu)，說明為什么染色時會呈現(xiàn)不同的顏色？2.原生質(zhì)體-細(xì)胞（質(zhì)）膜細(xì)胞質(zhì)膜是緊靠著細(xì)胞壁的內(nèi)側(cè)而包圍著細(xì)胞質(zhì)的一層柔軟而富有彈性的薄膜（厚約7～8nm）細(xì)胞膜占細(xì)菌干重的10%，含有60～70%的蛋白質(zhì)，30～40%脂類，2%的多糖細(xì)胞膜是半滲透膜細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)磷脂蛋白質(zhì)極性基脂肪酸鏈細(xì)胞膜的生理功能控制細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)（營養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物）的運送和交換維持細(xì)胞內(nèi)正常滲透壓合成細(xì)胞壁組分和莢膜的場所進(jìn)行氧化磷酸化或光合磷酸化的產(chǎn)能基地許多代謝酶和運輸酶以及電子呼吸鏈組分的所在地鞭毛的著生和生長點3原生質(zhì)體-細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì)是無色透明而粘稠的膠體，主要成分是水、蛋白質(zhì)、核酸、脂類、多糖、無機(jī)鹽。由于富含RNA（核糖核酸），與堿性染料結(jié)合力強(qiáng)?？梢愿鶕?jù)染色特點，用來判斷細(xì)菌的生長階段：幼齡菌細(xì)胞質(zhì)稠密、均質(zhì)、易著色成熟細(xì)胞質(zhì)有各種貯藏顆粒，有的有氣泡老齡菌缺乏營養(yǎng)，著色不均勻4核質(zhì)體——原核生物所特有的原始細(xì)胞核。細(xì)菌的核質(zhì)體是一個大型環(huán)狀的雙鏈DNA分子，長度0.25mm~3mm，為細(xì)菌遺傳物質(zhì)，卷曲折疊于核區(qū)。核區(qū)沒有外膜（這是原核生物與真核生物一個主要的區(qū)別之處）核質(zhì)體真核生物細(xì)胞細(xì)胞核核質(zhì)體核膜5內(nèi)含物內(nèi)含物質(zhì)細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)內(nèi)形狀較大的顆粒狀構(gòu)造，是細(xì)菌新陳代謝的產(chǎn)物，或是貯備的營養(yǎng)物質(zhì)。內(nèi)含物的種類和量隨細(xì)菌種類和培養(yǎng)條件的不同而不同。異染顆粒：化學(xué)組分是多聚偏磷酸鹽，是磷源和能源的貯藏物。生物除磷中的不動桿菌在好氧條件下，利用有機(jī)物分解產(chǎn)生的大量能量，可“過度攝取”周圍溶液中的磷酸鹽并轉(zhuǎn)化為多聚偏磷酸鹽，以異染顆粒的方式貯存于細(xì)胞內(nèi)。聚-β-羥基丁酸鹽（PHB）：是一種碳源和能源貯藏物，是有機(jī)物在厭氧代謝過程中形成的代謝產(chǎn)物。不動桿菌在厭氧條件下可將細(xì)胞內(nèi)貯存的異染顆粒分解釋放出能量促進(jìn)細(xì)菌的生長和代謝，使大量有機(jī)物分解并轉(zhuǎn)化為PHB顆粒貯存于細(xì)胞內(nèi)。PHB無毒、可塑、易降解——用于生產(chǎn)醫(yī)用塑料、生物降解塑料的良好原料。肝糖和淀粉粒：碳源和能源的貯藏物。硫粒：元素硫的貯藏物，許多硫磺細(xì)菌都能在細(xì)胞內(nèi)積累硫粒?；钚晕勰嘀械呢愂狭蚣?xì)菌和發(fā)硫細(xì)菌。6莢膜

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)。比較薄時稱為粘液層，比較厚時稱為莢膜。多出現(xiàn)在“中老年細(xì)菌”外圍功能？①儲備糧；②生物吸附—菌膠團(tuán)—多糖、糖蛋白水生生物的共性—含水率在90％~98％，極難染色；單染后墨汁背景襯托法觀察莢膜的功能保護(hù)細(xì)菌免受干燥的影響，保護(hù)致病菌免受宿主吞噬細(xì)胞的吞噬有助于細(xì)菌的侵染力細(xì)胞外的貯藏物質(zhì)，缺乏營養(yǎng)時，可作為C、N源利用有生物吸附作用，廢水處理中，將有機(jī)物、無機(jī)固體吸附于細(xì)胞表面多個菌體外面的莢膜物質(zhì)互相融合，連為一體，組成共同的莢膜，菌體包埋其中，即稱為菌膠團(tuán)。

形成菌膠團(tuán)的典型細(xì)菌為動膠菌屬的細(xì)菌。［菌膠團(tuán)＋吸附物（物質(zhì)、其他微生物）＝活性污泥］形成菌膠團(tuán)的生物作用？——群體合作、阻擋原生動物的吞噬鞘 有的細(xì)菌，如硫磺細(xì)菌、鐵細(xì)菌、球衣細(xì)菌的絲狀體周圍的粘液層或莢膜會逐漸硬質(zhì)化，形成透明堅韌的空殼，叫做鞘。7芽孢1．多層結(jié)構(gòu)功能由內(nèi)至外，依次為①芽孢外壁

某些細(xì)菌當(dāng)環(huán)境惡劣時，細(xì)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。②一層或幾層芽孢衣

主要成分是角蛋白，非常致密，通透性差，能夠阻止各類化學(xué)物質(zhì)包括殺菌劑的進(jìn)入；由蛋白質(zhì)、脂類和糖組成繭殼類似于“蠶結(jié)繭變蛹”蛹?xì)あ燮?/p>

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。④

芽孢質(zhì)中含水量極低，細(xì)胞內(nèi)代謝極為緩慢，處于休眠狀態(tài)。芽孢的特點多層作用—使芽孢對高溫、干燥、輻射、酸、堿和有機(jī)溶劑等殺菌因子具有極強(qiáng)抵抗能力厚而致密的壁，不易透水含水率低40%含特殊抗熱性物質(zhì)——2，6-吡啶二羧酸和抗熱性的酶，普通細(xì)菌在70～80℃時煮10min就死亡，芽孢在120～140℃時還能生存幾小時。芽孢“復(fù)蘇”—合適的環(huán)境中，恢復(fù)普通的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，失去各類抵抗功能。芽孢≠孢子或種子（孢子：繁殖體（種子）

1→多）能否形成芽孢，芽孢的形狀、大小及其在細(xì)胞內(nèi)的位置（如圖），是細(xì)菌種的特征，在分類鑒定上有一定意義。結(jié)構(gòu)致密，染料不能滲入，不著色孢子能形成芽孢的細(xì)菌種類不多，最主要的是芽孢桿菌屬（Bacillus）和梭菌屬（Cletridium），它們都是革蘭氏陽性菌。很多都是強(qiáng)致病菌，如肉毒梭菌、破傷風(fēng)梭菌，有些形成的芽孢膨大，寬度明顯超過菌體。含芽孢的梭菌

芽孢寬度超過菌體，使細(xì)胞呈梭狀炭疽芽孢桿菌…..生物恐怖主義者為什么會看中這種細(xì)菌呢？首先因為炭疽是一種嚴(yán)重的疾病，分布又非常廣泛?！?..還因為它幾乎是一種永不死亡的細(xì)菌，-----它們能夠形成芽孢，因而很不容易死亡。在環(huán)境惡劣的時候，細(xì)菌內(nèi)部會有一小部分濃縮起來，在這一部分周圍形成幾層堅硬的殼。里面的生命活動變得非常緩慢，而殼外面那部分就死亡消失了，這就是芽孢。環(huán)境條件一變好，殼里面的部分會像“發(fā)芽”一樣長出來。形成過程產(chǎn)芽孢菌通常在養(yǎng)料耗盡時停止生長形成芽孢，他有這樣幾個過程芽孢的形成對于產(chǎn)芽孢菌度過困境有著極為重要的意義，芽孢可在普通條件下保存幾年甚至幾十年都依然可以復(fù)活。在實驗室進(jìn)行滅菌處理時，由于芽孢最難殺死，滅菌手段主要考慮的是殺滅芽孢；芽孢菌普遍存在于處理各類有毒廢水中，并對水質(zhì)凈化起著十分重要的作用。鞭毛是由細(xì)胞質(zhì)而來的，起源于細(xì)胞質(zhì)的最外層即細(xì)胞膜，穿過細(xì)胞壁伸出細(xì)菌體外。往往長度超過菌體若干倍，但直徑很細(xì)。8鞭毛鞭毛的著生方式和數(shù)目是細(xì)菌分類鑒定的重要指標(biāo)。提問：功能？細(xì)菌藉鞭毛趨避運動—化學(xué)成分主要是？蛋白質(zhì)菌毛纖細(xì)、中空、短直、數(shù)量較多（250根～300根）相當(dāng)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。雞毛撣子的作用提問：功能？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(xì)菌有1根～4根，參與細(xì)菌有性生殖時細(xì)菌間傳遞遺傳物質(zhì)。菌毛性菌毛（一）無性生殖細(xì)菌的繁殖方式很多，主要是以無性的二分裂繁殖第三節(jié)細(xì)菌的繁殖形成橫隔，尚未分裂的球菌大腸桿菌(二)有性生殖研究表明各類細(xì)菌普遍具有有性生殖能力

雌雄性菌毛質(zhì)粒復(fù)制轉(zhuǎn)移細(xì)菌等原核生物質(zhì)粒染色體（三）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(xì)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(xué)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(xì)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）試驗過程菌落形態(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(dāng)固定培養(yǎng)基成分及培養(yǎng)條件相同時，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(xì)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(xì)菌則較大而扁平，邊緣波狀、鋸齒狀等；有莢膜的