第二章 細(xì)菌 環(huán)境工程微生物

第二章原核微生物古菌域細(xì)菌域原核微生物沒有核膜和核仁，核質(zhì)裸露，與細(xì)胞質(zhì)沒有明顯界限，叫擬核或似核，沒有細(xì)胞器，不能進(jìn)行有絲分裂。細(xì)菌藍(lán)細(xì)菌放線菌

立克次氏體其它原核生物第一節(jié)古菌域一、古菌的特點(diǎn)（一）古菌的形態(tài)細(xì)胞形態(tài)有球形、桿狀、螺旋形、耳垂形、盤狀、不規(guī)則形狀。直徑大小一般在0.1-15μm，絲狀體長(zhǎng)有200μm。（二）古菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)

細(xì)胞壁不含二氨基庚二酸（D-氨基酸）和胞壁酸，不受溶菌酶和內(nèi)酰胺抗生素的作用細(xì)胞膜的脂質(zhì)是非皂化性甘油二醚的磷脂和糖脂的衍生物（三）代謝代謝呈多樣性，有自養(yǎng)型、異養(yǎng)型和不完全光合作用3種類型，代謝過程中有許多特殊輔酶。（四）呼吸類型嚴(yán)格厭氧、兼性厭氧、專性好氧（五）繁殖方式和繁殖速度二分裂、芽殖繁殖速度比較慢（六）生活習(xí)性大多數(shù)古菌生活在極端環(huán)境二、古菌的分類根據(jù)生活習(xí)性和生理熱性：產(chǎn)甲烷菌、嗜熱嗜酸菌、極端嗜鹽菌1、產(chǎn)甲烷菌可進(jìn)行厭氧消化，與水解菌和產(chǎn)酸菌等協(xié)同作用，將有機(jī)物降解成H2、CO2、乙酸并進(jìn)行甲烷化（具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的生物能源和清潔燃料）。專性厭氧菌，分為3目、7科、19屬、70種產(chǎn)甲烷菌的培養(yǎng)方法：專性厭氧菌，分裂和培養(yǎng)均需要在特殊的環(huán)境和用特殊的技術(shù)進(jìn)行。

保證厭氧環(huán)境：厭氧手套箱在環(huán)境工程中，產(chǎn)甲烷菌具有特殊的意義。在厭氧條件下，產(chǎn)甲烷菌與其他菌（水解菌、產(chǎn)酸菌等）共同作用，將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為甲烷，這就是所謂的“沼氣發(fā)酵”。2、極端嗜鹽菌對(duì)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(zhǎng)。三、研究古菌的意義極端微生物對(duì)極端環(huán)境有很強(qiáng)的適應(yīng)性和需要性，對(duì)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(duì)生命本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。古菌生活條件涵蓋了自然極端環(huán)境的所有惡劣條件，在極端環(huán)境下直接進(jìn)行污染治理，可極大降低運(yùn)行費(fèi)用、節(jié)約成本。第二節(jié)細(xì)菌域一、個(gè)體形態(tài)與大小基本形態(tài)絲狀（一）球狀球菌細(xì)胞個(gè)體呈球形或橢圓形不同種的球菌在細(xì)胞分裂時(shí)會(huì)形成不同的空間排列方式，常被作為分類依據(jù)。分有：?jiǎn)吻蚓?、雙球菌（肺炎球菌）、四聯(lián)球菌、八疊球菌（甲烷球菌）、鏈球菌、葡萄球菌雙球菌

四聯(lián)球菌八疊球菌

鏈球菌

葡萄球菌

桿狀細(xì)胞呈桿狀或圓柱形，一般其粗細(xì)（直徑）比較穩(wěn)定，而長(zhǎng)度則常因培養(yǎng)時(shí)間、培養(yǎng)條件不同而有較大變化。分有：?jiǎn)螚U菌、雙桿菌和鏈桿菌。單桿菌雙桿菌鏈桿菌球桿菌螺旋菌

螺旋菌呈螺旋卷曲狀，螺紋不滿一圈的稱為弧菌?；【菪菪w菌

絲狀菌分布在水生境、潮濕土壤和活性污泥中。主要特征是菌體絲狀，可引起污泥膨脹。（二）細(xì)菌大小細(xì)菌的大小以μm計(jì)多數(shù)球菌：（直徑）0.2-80μm

桿菌：（長(zhǎng)×寬）(0.5-1.0)×(1-5)μm

螺旋菌：寬度×彎曲長(zhǎng)度(0.25-1.7)×(2-60)μm二、細(xì)菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)：細(xì)胞壁、細(xì)胞質(zhì)膜、細(xì)胞質(zhì)及其內(nèi)含物、擬核。特殊結(jié)構(gòu)：芽孢、鞭毛、莢膜、黏液層、衣鞘、光合作用層片等。（一）細(xì)胞壁（cellwall）位于細(xì)胞表面，內(nèi)側(cè)緊貼細(xì)胞膜的一層較為堅(jiān)韌略有彈性的結(jié)構(gòu)，占細(xì)胞干重10-25%。根據(jù)革蘭氏染色效果的不同，將細(xì)菌分為革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌兩大類。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＋）；（1）革蘭氏陽性菌(G+)細(xì)胞壁厚度為20-80nm，含肽聚糖、磷壁酸和少量蛋白質(zhì)和脂肪。

內(nèi)壁層：緊貼細(xì)胞膜，2-3nm，肽聚糖組成的單分子或雙分子層,結(jié)構(gòu)疏松

外壁層：脂多糖（外層）+磷脂層（中層）+脂蛋白層（內(nèi)層）

（2）

革蘭氏陰性菌(G-)細(xì)胞壁G+細(xì)菌與G﹣細(xì)菌細(xì)胞壁化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)：細(xì)菌壁厚度/nm肽聚糖/%磷壁酸/%脂多糖/%蛋白質(zhì)/%脂肪/%革蘭氏陽性菌20~8040~90+－約201~4革蘭氏陰性菌1010－+約6011~22對(duì)照革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌的組成和構(gòu)造說明什么通過革蘭氏染色G+呈蘭色，G-呈紅色？①脫色劑----95%乙醇為脂溶劑破壞G﹣的外膜、肽聚糖層和細(xì)胞質(zhì)膜，于是被乙醇溶解的結(jié)晶紫和碘的復(fù)合物從細(xì)胞中滲漏出來，當(dāng)再用藩紅復(fù)染時(shí)，顯現(xiàn)紅色。②但在G+細(xì)胞中，乙醇使厚的肽聚糖層脫水，導(dǎo)致孔隙變小，由于結(jié)晶紫和碘的復(fù)合物分子較大，不能通過細(xì)胞壁，保持紫色。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(dòng)細(xì)菌細(xì)胞壁的生理功能：（二）原生質(zhì)體細(xì)胞質(zhì)膜細(xì)胞質(zhì)及內(nèi)含物擬核磷脂分子水溶性甘油和磷酸難溶于水的脂肪酸細(xì)胞質(zhì)膜：半透膜，主要由磷脂雙分子層和蛋白質(zhì)構(gòu)成。a、磷脂雙分子層構(gòu)成膜的基本骨架b、磷脂分子以多種形式不斷運(yùn)動(dòng)使膜結(jié)構(gòu)具流動(dòng)性c、膜蛋白質(zhì)無規(guī)則的、以不同深度分布于膜的磷脂層中d、膜上的蛋白質(zhì)和磷脂數(shù)量與種類可隨細(xì)菌生理狀態(tài)而變化細(xì)胞質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)細(xì)胞質(zhì)膜的超薄切片電鏡照片（標(biāo)尺：0.2μm）

細(xì)胞膜的生理功能：①維持細(xì)胞內(nèi)正常滲透壓梯