第二章 原核生物 第一节 细菌 第二节 放线菌 第三节 丝状细菌 第四节 光合细菌 第五节 蓝细菌 1

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1 第二章 原核生物 第一节 细菌 第二节 放线菌 第三节 丝状细菌 第四节 光合细菌 第五节 蓝细菌 1
第一节 细菌 第二节 放线菌 第三节 丝状细菌 第四节 光合细菌 第五节 蓝细菌 上节课，我们了解了本门课的主要内容和微生物的一般特点。这节课呢，我们开始学习第二章 原核生物，第二章共有5节内容，分别是细菌、放线菌、丝状细菌、光合细菌和蓝细菌，其中细菌是水处理中最重要的一类微生物，所以是这章的重点内容。 1 1

2 第一节 细菌 一、 细菌的形态和大小 二、 细菌细胞的结构 三、 细菌的繁殖 四、 细菌的群体特征 2
关于细菌呢，我们分别从细菌的形态和大小、细胞结构、繁殖和群体特征这4个方面来学习。 2 2

3 细菌是一类单细胞、个体微小、结构简单、没有真正细胞核的原核生物。
第一节 细菌 什么是细菌？ 细菌是一类单细胞、个体微小、结构简单、没有真正细胞核的原核生物。 那么什么是细菌呢？细菌是一类单细胞、个体微小、结构简单、没有真正细胞核的原核生物。这些都是一些细菌的照片。 3 3

4 第一节 细菌 什么时候能感受到细菌的存在？ 河流中的石头表面，滑溜溜 沥水架，时间一长水会变浑浊 人体皮肤表面的细菌
第一节 细菌 什么时候能感受到细菌的存在？ 我们的周围到处都有大量的细菌，特别是在温暖、潮湿和富含有机物的地方，都会含有大量的细菌。比如说这个小溪里的石头，表面滑滑的，就是很多细菌和藻类，还有这个沥水架，时间久了就会发现水变浑浊；另外呢，当我们皮肤瘙痒的时候可能就是细菌或真菌感染引起的。 河流中的石头表面，滑溜溜 沥水架，时间一长水会变浑浊 人体皮肤表面的细菌 人体细胞表面寄居的球状细菌 4 4

5 第一节 细菌 “身在菌中不知菌” (1) 土壤中细菌数量达数亿个／g; (2) 全世界海洋中微生物的总重量约280亿吨；
第一节 细菌 “身在菌中不知菌” (1) 土壤中细菌数量达数亿个／g; (2) 全世界海洋中微生物的总重量约280亿吨； (3) 人体肠道内菌体总数达100万亿个左右； (4) 新鲜叶子表面微生物数量达100多万个／g； (5) 每张纸币上的细菌数平均多达900万个，大肠杆菌检出率达87.9％； 让我们看组数据：1，土壤是微生物的大本营。我们是生活在一个被大量微生物包围着的环境中，只是因为肉眼不可见而常常“身在菌中不知菌”。 5 5

6 (6) 一个喷嚏约含菌4,500—150,000个，感冒患者的一个喷嚏
含细菌多达8,500万个。

7 第一节 细菌 细菌在给水排水工程中的作用： 细菌对废水有净化作用。由于生物处理法经济有效，迄今为止仍是有机污水处理的主力军；
第一节 细菌 细菌在工、农、医、环境保护等生产实践中起着重要的作用 是给水与废水处理中最重要的一类微生物！ 细菌在给水排水工程中的作用： 细菌对废水有净化作用。由于生物处理法经济有效，迄今为止仍是有机污水处理的主力军； 水处理的细菌检查是生物处理功能判断的重要指标； 细菌在水体自净中具有重要作用。 细菌在工农医环境保护等生产实践中起着重要作用，也是给水与废水处理中最重要的一类微生物。首先，对废水有净化作用；其次，水处理过程中的细菌检查是生物处理功能判断的重要指标；另外细菌在水体自净中具有重要作用。 7 7

8 一、细菌的形态和大小 （一）形态与大小 球菌（coccus）0.5~2 μm 形态
在自然界中杆菌最常见， 球菌次之，螺旋状最少 （一）形态与大小 球菌（coccus）0.5~2 μm 形态 杆菌（bacillus）长1~5 μm，宽0.5~1 μm 螺旋菌（spirillum) 长：5~15 μm，宽：0.5~5 μm 了解微生物的形态构造是学习微生物的第一步，只有掌握了这些知识，才能更进一步的了解微生物的其它生物学特性及功能。我们先来了解一下微生物的形态和大小。自然界中常见的微生物形态分为3种，球菌，杆菌和螺旋菌，球菌的形状呢就是球形，直径大约0.5-2微米；杆菌长约为1-5微米，宽为0.5-1微米；而螺旋菌长为5-15微米，宽大约为0.5-5微米。在自然界中，杆菌最常见，球菌次之，螺旋菌最少。 8 8

9 一、细菌的形态和大小 单球菌 双球菌 四联球菌 链球菌 (streptococcus) 球菌 （coccus） 0.5~2 μm 八叠球菌
(sarcina) eg. 产甲烷八叠球菌 而球菌，又可以分为多种，根据分裂方向，球菌又可以分为单球菌、双球菌、四联球菌、链球菌、八叠球菌和葡萄球菌。 葡萄球菌——积聚成葡萄状的 (staphylococcus) 金黄色葡萄球菌 9 9

10 电镜下的各种球菌 产甲烷八叠球菌 (颗粒污泥内部) 金黄色葡萄球菌 10
左图是活性污泥颗粒内部的产甲烷八叠球菌，这个是金黄色葡萄球菌，一般是致病菌。 10 金黄色葡萄球菌 10

11 一、细菌的形态和大小 杆菌（bacillus） 长1~5 μm，宽0.5~1 μm
大肠杆菌 杆菌（bacillus） 长1~5 μm，宽0.5~1 μm 呈现杆状或者圆柱状。菌体粗细比较稳定，但是长短一般变化较大。 巨大芽孢杆菌 短杆菌：大肠杆菌 长杆菌：巨大芽孢杆菌 平 截：炭疽芽孢杆菌 稍 圆：大肠杆菌 杆菌的长度一般为1-5微米，宽为0.5-1微米，一般为杆状或圆柱状，菌体粗细较稳定，而长短变化较大。短杆菌如大肠杆菌；长杆菌如巨大芽孢杆菌；有些细菌的截面稍圆如大肠杆菌，而有些截面较平如巨大芽孢杆菌和炭疽杆菌。 炭疽杆菌 11 11

12 一、细菌的形态和大小 多数杆菌单个存在，也有成对或者链状存在。可以分为单杆菌、双杆菌、链杆菌、球杆菌和梭状杆菌。 乳酸杆菌 梭状杆菌 12
多数杆菌单个存在，也有的成对或是链状存在。可以分别单干菌、双杆菌、链杆菌、球杆菌和梭状杆菌等。 12 梭状杆菌 12

13 一、细菌的形态和大小 螺旋菌（spirillum) 长：5~15 μm，宽：0.5~5 μm 螺旋周数 不足一圈细菌 弧菌 2～6圈小型、
坚硬的螺旋状细菌 再看螺旋菌，根据螺旋周数，一般分为弧菌、螺菌和螺旋体，周数不足一圈，成C字，称为弧菌；当螺旋周数在2-6之间，细胞壁较坚硬，称为螺菌，当周数超过6周，体长柔软，称螺旋体。 螺菌 螺旋周数超6周、 体长柔软 螺旋体 13 13

14 一、细菌的形态和大小 其它特殊形状的细菌 三角菌 14
自然界中的细菌呢还有其它的很多形状，前面我们提到过三角菌，不知道同学们是否还记得，是个什么菌？对，嗜盐菌。那细菌呢还有多种形式，肾形菌、网格菌等。 14 14

15 一、细菌的形态和大小 10亿多个细菌的重量=1 mg 1500个杆菌首尾相连的长度=一粒芝麻 测量工具： 测微尺 放大倍数 计量单位：
测量方法： 球菌：测直径 杆菌：测宽度与长度 （ ）×（ ） 螺旋菌：测宽度与空间长度（ ）×( ) 介绍了细菌的形状，我们再来看大小。细菌的大小是根据显微镜测微尺读出的数据乘以放大倍数进行测算，测量方法如右图所示，球菌是测量直径，杆菌是测量宽度和长度，而弧菌和螺旋菌一般是测量宽度和弯曲长度。球菌，杆菌和螺旋菌的宽度差别不大，而长度差异较大。细菌这么小，那它们的重量怎么测呢，当然不是一个一个称量，有特定的方法。数据显示1500个杆菌首尾相连的长度等于一粒芝麻的长度，而１０亿多个细菌的重量加起来才为１ｍｇ． 15 15

16 有关细菌大小的记载，常是平均值或近似值。
一、细菌的形态和大小 应注意的几个问题： 有关细菌大小的记载，常是平均值或近似值。 细菌的大小随着时间而变化 刚分裂产生的子细胞是成熟细胞的1/2 培养数小时后的幼龄菌比老龄菌大 细菌的大小与其所处的环境有关 废水生物处理：活性污泥中的细菌要比河水、湖泊中的大 有关细菌大小的记录呢常是平均值或近似值，因为细菌的大小随着时间而变化，比如说刚分裂产生的子细胞是成熟细胞的1/2；培养数小时后的幼龄菌比老龄菌大。另外，细菌的大小与其所处的环境有关，比如说活性污泥中的细菌要比普通河水、湖泊中的大 ，因为废水中的营养成分更高，所以在测量SS的时候，活性污泥用0.45 μm过滤膜，河水等用0.2 μm过滤膜。 染色后的菌体大小比活菌小1/3 16 16

17 一、细菌的形态和大小 （二）形态观察与染色 因细菌的细胞极其微小、又十分透明，与背景难以区分，所以进行形态观察时，一般要进行染色。
丹麦医生 C. Gram于1884年创立 （二）形态观察与染色 形态的观察： 染色法 简单染色法（单染色法，仅供观察用） 鉴别染色法（革兰氏染色法） 因细菌的细胞极其微小、又十分透明，与背景难以区分，所以进行形态观察时，一般要进行染色。 染色的分类： 既然细菌那么小，是不是在显微镜下就一定能够观察到呢，不是的，当我们观察的时候，发现很多细菌十分透明，且与背景难以区分，因此，在观察形态时一般要先进行染色，染色根据其目的，又分为简单染色法和鉴别染色法，简单染色法又称单染色法，只是为了观察，而鉴别染色法是为了区分两种不同细菌。最常用的的鉴别染色法是革兰氏染色法，是丹麦医生Gram于1884年创立的。 17 17

18 一、细菌的形态和大小 革兰氏染色（Gram Stain）的步骤： 95％乙醇 观察 紫 阳性 红 阴性 结晶紫初染 （染上紫色） 碘液媒染
碘分子与结晶紫形成染色较牢固的复合物 脱色 处理 复染 番红复染 因为后面试验中我们会用到这种染色方法，我们现在来说一下它的步骤，首先使用结晶紫初染，是菌体表明染色紫色，接着用碘液没染，碘分子与结晶紫形成染色较牢固的复合物，之后用95%的乙醇脱色，最后用番红复染，我们会观察菌体会染上两种不同颜色，紫色的称为革兰氏阳性菌，红色的称为革兰氏阴性菌。我们回忆一下步骤以及每步的染色结果。 脱色 紫 无色 A B 初染 紫 媒染 紫 复染 紫 红 G+ G- 18 18

19 一、细菌的形态和大小 G- 大肠杆菌 葡萄球菌 G+ 注意：脱色过度、阳性菌会被误染为阴性； 脱色不够、阴性菌会被误认为阳性；
若不经过复染，要观察出来很艰难。 G- 大肠杆菌 葡萄球菌 G+ 脱色这步是决定染色成败最关键的一步，脱色时间过长，阳性菌会被误认为阴性，而脱色时间过短时，阴性菌会被误认为阳性。图中是大肠杆菌和葡萄球菌经过革兰氏染色之后的照片，杆状的是大肠杆菌，而球形的是葡萄球菌，大家想想，哪个是阳性菌哪个是阴性菌？显然紫色的葡萄球菌是阳性菌。 19 19

20 一、细菌的形态和大小 革兰氏染色有着重要的理论和实践意义 通过染色可把几乎所有的细菌分成G＋、G －两个大类，是分类鉴定菌种时的重要指标。
两类细菌在细胞结构、成分、形态、生理、生化、等方面都存在有差异。 染色有什么意义呢？他可以把所有细菌都分为阳性和阴性两大类，是分类鉴定菌种时的重要指标。另外，两类细菌在细胞结构、成分、形态、生理生化等方面都有差异。 20 20

21 二、 细菌细胞的结构 （一）细胞的基本结构 （二）细胞的特殊结构 21

22 二、 细菌细胞的结构 定义？ 1μm 单细胞 结构简单（没有细胞器） 没有真正细胞核 22

23 二、 细菌细胞的结构 细胞壁、细胞膜、 （间体）、细胞质、 核质体、内含物 一般结构 （基本结构） (protoplast) 细菌 细胞
二、 细菌细胞的结构 细胞壁、细胞膜、 （间体）、细胞质、 核质体、内含物 一般结构 （基本结构） 原生质体 (protoplast) 细菌 细胞 荚膜（粘液层）、 芽孢、鞭毛、菌毛 特殊结构 23

24 二、 细菌细胞的结构 （一）基本结构 1. 细胞壁（cell wall） （1）定义：位于细胞最外的一层富有弹性的结构 （2）功能：
二、 细菌细胞的结构 （一）基本结构 1. 细胞壁（cell wall） （1）定义：位于细胞最外的一层富有弹性的结构 （2）功能： 固定细胞外形 协助鞭毛运动（鞭毛的支点） 保护细胞不受外力的损伤（渗透压） 阻拦有害物质进入细胞（阻碍大分子进入） 与细菌的抗原性、致病性和对噬菌体的敏感性密切相关 G + 耐15-25atm G － 耐5-10atm 24

25 二、 细菌细胞的结构 （3）结构与主要成分： 25

26 二、 细菌细胞的结构 26

27 二、 细菌细胞的结构 27

28 联结肽聚糖与肽聚糖的桥梁，形成网格分子。
二、 细菌细胞的结构 肽聚糖的基本结构 G：N-乙酰葡萄糖胺 M：N-乙酰胞壁酸 双糖单位 M — O — G )n ( 基本组成（三部分） 糖苷键结合 1. L-丙氨酸 尾肽 2. D-谷氨酸 3. L-赖氨酸 ( 4. D-丙氨酸 G 肽桥 尾肽 M 联结肽聚糖与肽聚糖的桥梁，形成网格分子。 <其连接方式因细菌而异> )n 28

29 二、 细菌细胞的结构 肽聚糖的网格交联度（G＋） 29

30 二、 细菌细胞的结构 （4） Gram stain的原理 在细胞膜或原生质体上染上不溶于水的结晶紫与碘的复合大分子。
二、 细菌细胞的结构 （4） Gram stain的原理 在细胞膜或原生质体上染上不溶于水的结晶紫与碘的复合大分子。 G ＋ ：壁厚、肽聚糖含量高且分子交联紧密，在用乙醇处理时，壁会因脱水而收缩，再加上它本身不含脂类、乙醇处理时很难在壁上溶出缝隙，结晶紫和碘的复合体仍保留在细胞内。 G －：结晶紫－碘复合物易被溶出，乙醇脱色后呈无色。再经番红染色后呈新的颜色－红色。 30

31 二、 细菌细胞的结构 2. 细胞膜 ( cell membrance )或细胞质膜（Cytoplasmic membrance）
二、 细菌细胞的结构 2. 细胞膜 ( cell membrance )或细胞质膜（Cytoplasmic membrance） 或质膜（plasma membrance） （1）定义：紧贴在细胞壁内侧的、由磷脂和蛋白质组 成的、柔软、富有弹性的半透性薄膜。 （2）功能： 控制细胞内外的物质（营养物质和代谢物废物） 的运送、交换 维持细胞正常渗透压 合成细胞壁的各种成分和荚膜 氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地 许多酶及电子呼吸链组分的所在地 鞭毛的着生和生长点 31

32 二、 细菌细胞的结构 （3）结构： “流动镶嵌模型” 磷脂双分子层组成膜的基本骨架 磷脂分子层常呈液态，磷脂分子在膜中不断运动 (流动性)
二、 细菌细胞的结构 （3）结构： “流动镶嵌模型” 磷脂双分子层组成膜的基本骨架 磷脂分子层常呈液态，磷脂分子在膜中不断运动 (流动性) 膜蛋白以不同形式分布于膜的两侧或在层中 (海洋中的冰山) 32

33 二、 细菌细胞的结构 间体（mesosome）： （4）组成： 蛋白：70％（其中周边蛋白20－30％，整合蛋白70－80％）
二、 细菌细胞的结构 （4）组成： 蛋白：70％（其中周边蛋白20－30％，整合蛋白70－80％） 脂类：20～30％ 间体（mesosome）： 定义：由细胞膜内皱形成的一种管状、层状或囊状结构。 位置：一般位于细胞分裂部位或其邻近部位 功能：促进细胞间隔的形成，与遗传物质的复制及其相互分离有关 33

34 （2）功能、作用：生命活动的主要场所（新陈代谢）
二、 细菌细胞的结构 3. 细胞质（Cytoplasm） （1）定义：细胞膜包围着的除核质体外的一切透明、胶状或颗粒状物质的总称 （2）功能、作用：生命活动的主要场所（新陈代谢） （3）组成：水（80%）、蛋白质、核酸和脂类等 由于含有核糖核酸（RNA），所以是嗜碱性的，与碱性染料结合能力强 幼龄菌：细胞质非常稠密、均匀、易染色 成熟细胞：含有颗粒状贮藏物质，有时会有气泡，不易染色 34

35 二、 细菌细胞的结构 4. 拟核（nucleoid） 又称核质体（nuclear body）、核区（nuclear region）
二、 细菌细胞的结构 4. 拟核（nucleoid） 又称核质体（nuclear body）、核区（nuclear region） （1）定义：无核膜结构的原始细胞核，是一团裸露的且高度折叠缠绕的DNA分子。 （2）功能：携带遗传信息 （3）结构：大型环状DNA分子 长度：0.25~3 mm 拟核个数：1个或者2～4个/cell 35

36 二、 细菌细胞的结构 细菌没有成形的细胞核，但是在电子显微镜下经过染色可以看到分离的核区，称为拟核。拟核中的环状双链DNA分子高度折叠缠绕且携带细菌全部的遗传信息。欧洲分子生物学实验室和科罗拉多大学的研究人员于2007年获得了首张完整真核细胞的3D图像，我们可以看到与原核细胞不一样的一个圆形的核区。 原核生物 真核生物 36

37 一种细菌通常只含有一种或两种的内含物颗粒
二、 细菌细胞的结构 一种细菌通常只含有一种或两种的内含物颗粒 5. 内含物（intracellular materials）或 贮藏物（reserve materials） 定义：是细菌新陈代谢的产物或是贮备营养的物质 特点：内含物的种类和量随细菌的种类和培养条件有关；物质过剩时细菌将它们转化成贮藏物，当营养缺乏时它们又被分解利用。 37

38 （1）异染颗粒（metachromatic granule）
二、 细菌细胞的结构 用蓝色染料（甲苯胺、甲烯蓝）染色后不呈蓝色而呈紫红色，故称异染颗粒。 （1）异染颗粒（metachromatic granule） H O P OH n n=2～106变化大 颗粒大小 0.5～1μm 多聚偏磷酸（无机偏磷酸的聚合物） 功能：贮藏磷元素和能量，并可降低渗透压。 污水生物除磷：聚磷菌在好氧条件下，利用有机物分解产生 的大量能量， 可“过度摄取”周围溶液中的磷酸盐，并以异染 颗粒的方式贮存于细胞内。 38

39 二、 细菌细胞的结构 白喉杆菌的异染颗粒 39

40 功能：贮藏能量、碳源和降低细胞内渗透压。
二、 细菌细胞的结构 （2）聚－β－羟基丁酸 （poly－β－pholroxy butyrate，PHB） 碳源贮藏物，不溶于水 功能：贮藏能量、碳源和降低细胞内渗透压。 H O C n n>106 H3 结构： 应用： PHB是由生物合成的高聚物，具 有无毒、可塑和易降解等特点， 可制作易降解且无毒的塑料。 40

41 二、 细菌细胞的结构 PHB 微生物体内合成的聚合物 41

42 （3）肝糖和淀粉粒（glycogen，amyloid）
二、 细菌细胞的结构 （3）肝糖和淀粉粒（glycogen，amyloid） 碳源和能源的贮藏物 （4）硫（sulphur） 元素硫的贮藏物； 许多硫磺细菌都能在细胞内积累硫粒。 （5）气泡（gas vacuoles） 充满气体的小气囊，由2 nm左右厚度的蛋白质膜所包围； 多存在于光合型无鞭毛运动的水生细菌； 具有调节细胞比重，使其漂浮在水中的功能。 42

43 二、 细菌细胞的结构 （二） 特殊结构 1. 荚膜（capsule） 43

44 二、 细菌细胞的结构 （1）定义：由细菌分泌到细胞壁外的由黏性多糖组成的粘液层 细胞保护作用 （2）功能： 作为碳源、能源物质（贮存营养）
二、 细菌细胞的结构 （1）定义：由细菌分泌到细胞壁外的由黏性多糖组成的粘液层 细胞保护作用 作为碳源、能源物质（贮存营养） 堆积代谢废物 使菌体附着于适当的物体表面 （2）功能： 44

45 特定细菌才能形成，不同细菌形成不同形状的菌胶团
二、 细菌细胞的结构 （3）构造与组成： 一般厚于200nm，硬度和强度远小于细胞壁； 有些细菌（硫磺细菌、铁细菌等）粘液层会逐渐变硬形成“鞘”。 组成：主要成分为多糖、多肽或蛋白，尤以多糖居多； 细菌不同其荚膜的组成也不同。 动胶菌属 菌胶团（Zoogloea）：荚膜物质相融合成一块团， 内含许多细菌时称菌胶团。 特定细菌才能形成，不同细菌形成不同形状的菌胶团 45

46 二、 细菌细胞的结构 菌胶团与污水活性污泥（AS）处理系统 污水活性污法的工艺流程
二、 细菌细胞的结构 菌胶团与污水活性污泥（AS）处理系统 污水活性污法的工艺流程 为了给生物反应器中的微生物(活性污泥)提供氧气，工程上要用空压机向反应器中的污水鼓气(即曝气)，因此活性污泥处理系统的生物反应器一般称为“曝气池”。 46

47 二、 细菌细胞的结构 活性污泥(activated sludge): 一种绒絮状小泥粒，由好氧菌为主体的微型生物群以及胶体、悬浮物等组成。
二、 细菌细胞的结构 活性污泥(activated sludge): 一种绒絮状小泥粒，由好氧菌为主体的微型生物群以及胶体、悬浮物等组成。 47

48 二、 细菌细胞的结构 活性污泥的特点： 菌胶团是活性污泥中细菌的主要存在形式 有较强的吸附和氧化有机物的能力
二、 细菌细胞的结构 活性污泥的特点： 菌胶团是活性污泥中细菌的主要存在形式 有较强的吸附和氧化有机物的能力 活性污泥性能的好坏与含菌胶团多少、大小及结构的紧密程度有关（要求结构紧密、吸附沉降性能好） 遇到不适宜的环境时，菌胶团就发生松散 48

49 二、 细菌细胞的结构 2. 芽孢（endospore, spore） 49

50 在环境缺乏营养或有害物质过多时，由细胞质和核质体的浓缩凝集所形成的一种特殊结构
二、 细菌细胞的结构 （1）定义：某些细菌在其生长发育后期可在细胞内形成一个圆形或椭圆形的抗逆性休眠体，称为芽孢，条件适宜可以重新形成一个细胞。 在环境缺乏营养或有害物质过多时，由细胞质和核质体的浓缩凝集所形成的一种特殊结构 50

51 二、 细菌细胞的结构 （2）特点与功能： 每一细胞仅形成一个芽孢，故它无繁殖功能 壁厚、水分少（一般在40％左右）、不易透水
二、 细菌细胞的结构 （2）特点与功能： 每一细胞仅形成一个芽孢，故它无繁殖功能 壁厚、水分少（一般在40％左右）、不易透水 有极强的抗热、抗化学药物和抗压等能力 普通细胞：70－80oC 10分钟死亡 芽 孢：100 oC 沸水中生存5.0－9.5小时 121 oC 时10分钟。 微生物灭菌 121 oC 30 min 51

52 二、 细菌细胞的结构 普通细胞：5％石炭酸（苯酚）溶液中很快死亡 芽 孢：5％石炭酸（苯酚）溶液中忍耐15天 有惊人的休眠力
二、 细菌细胞的结构 普通细胞：5％石炭酸（苯酚）溶液中很快死亡 芽 孢：5％石炭酸（苯酚）溶液中忍耐15天 有惊人的休眠力 在休眠时，检查不出任何代谢活力，也称之为“隐身态” （Cryptobiosis） 普通条件下可保存几年或几十年。 52

53 二、 细菌细胞的结构 （3）结构与组成 53

54 二、 细菌细胞的结构 （4）能形成芽孢的细菌 能产生芽孢的细菌种类不多，存在于部分杆菌和球菌 芽孢杆菌科的两个属
二、 细菌细胞的结构 （4）能形成芽孢的细菌 能产生芽孢的细菌种类不多，存在于部分杆菌和球菌 芽孢杆菌科的两个属 芽孢杆菌属（Bacillus） 梭菌属（Clostridium） 球菌中只有极个别的属才形成芽孢。 （如：芽孢八叠球菌属Sporesarcina） 能否形成芽孢、芽孢的大小和位置是鉴别菌种的形态特征之一 54

55 二、 细菌细胞的结构 3. 伴孢晶体 （parasporal crystal） 在芽孢形成的同时， 在其近旁形成的菱形或
二、 细菌细胞的结构 3. 伴孢晶体 （parasporal crystal） 在芽孢形成的同时， 在其近旁形成的菱形或 双锥形碱溶性蛋白晶体 （又称δ内毒素） 大小：0.6 × 2 μm, 由18种氨基酸组成 仅存在于少数芽孢杆菌中 （如：苏云金芽孢杆菌） 55

56 二、 细菌细胞的结构 应用： 杀虫剂。对200种昆虫有毒杀作用、如摇蚊及其幼虫（红虫）等。 昆虫“败血症” 56

57 鞭毛的有无和着生方式是细菌分类的依据之一
二、 细菌细胞的结构 4. 鞭毛（flagellum） （1）定义：着生在细胞表层的长丝状、波曲的附属物。 （2）功能：具有运动功能。一般每秒可移动20～80μm，为自身体长的十到数十倍，非常快。 （3）结构与组成： 直径0.01～0.02 μm，其数量为十至数十根； 组成主要是蛋白质，有的还含有极少量的多糖和类脂； G＋ ，G－细菌其结构不同； 鞭毛的有无和着生方式是细菌分类的依据之一 基体 鞭毛钩 鞭毛丝 结构： 57

58 二、 细菌细胞的结构 细菌鞭毛的着生位置 58

59 性菌毛（sex pilus, F-pilus或sex fimbria）
二、 细菌细胞的结构 5. 菌毛（pilus或fimbria） 定义：长在细胞表层的一种纤细（7－9nm）、中空（直径2－2.5nm）、短直、数量较多（250－300根）的附属物，主要成分是蛋白质。 功能：使细胞牢固地粘接在物体表面上， G－致病菌多有菌毛。 性菌毛（sex pilus, F-pilus或sex fimbria） 构造和成分与菌毛相同，比菌毛长，有1-4根。 功能：用于不同细菌株间传递DNA片段。 59

60 二、 细菌细胞的结构 60

61 三、细菌的繁殖 二分裂(绝大多数细菌) 三分裂(个别菌) (绿硫细菌中的暗网菌属) 复分裂(个别菌) (蛭弧菌) 裂殖 细菌的 繁殖方式
三分裂(个别菌) (绿硫细菌中的暗网菌属) 复分裂(个别菌) (蛭弧菌) 裂殖 细菌的 繁殖方式 芽殖(极少数菌)(硝化杆菌红微球菌等) 61

62 四、细菌的群体特征 什么是菌落？ 把细菌细胞接种到固体培养基的表面（或内部），经过生长繁殖而形成菌体聚集在一起的、肉眼可以看见的细菌集合体，称之为“菌落”（colony）。 如果菌落是由一个单细胞发展而来的，则它是一个纯种的细胞群或克隆（clone）。 62

63 四、细菌的群体特征 菌落的形态特征 大小 形状 光泽 颜色 硬度 透明度 边缘形状 菌落的应用：细菌的分离、纯化、鉴定、计数
分类、鉴定的主要特征之一 菌落的形态特征 大小 形状 光泽 颜色 硬度 透明度 边缘形状 菌落的应用：细菌的分离、纯化、鉴定、计数 63

64 四、细菌的群体特征 平板计数法 64

65 ？ 四、细菌的群体特征 不同细菌的菌落特征 无鞭毛不能运动的细菌（特别是球菌）： 菌落较小、较厚、边缘圆整。
因为只有靠硬挤的方式扩大菌落的体积和面积。 有鞭毛的细菌： 菌落大而扁平、形状不规则、边缘多缺口。 有荚膜的细菌： 菌落往往十分光滑，并呈透明的蛋清状，形状较大。 产生芽孢的细菌： 有干燥之感、菌落表面粗糙，有皱纹不透明。 65

66 四、细菌的群体特征 66

67 四、细菌的群体特征 67

68 第二章 原核生物 第一节 细菌 第二节 放线菌 第三节 丝状细菌 第四节 光合细菌 第五节 蓝细菌 第六节 支原体、立克次氏体、衣原体 68

69 第二章 第二节 放线菌 一、放线菌的一般特性 二、放线菌的形态结构 三、放线菌的繁殖与生理特性 四、常见的放线菌 五、放线菌的群体特征 69

70 第二节 放线菌 一、放线菌的一般特性 （一）放线菌的基本特征
放线菌（Actinomycetes）是一类呈菌丝状生长、以孢子繁殖和陆生性强的原核生物 放线菌因为菌丝呈放射状而得名，是介于细菌和真菌之间而又接近于细菌的一类丝状原核微生物,至今发现的放线菌都是G+ 细菌界中的放线菌门 单细胞微生物，菌丝无隔膜

71 第二节 放线菌 （二）放线菌的分布与生长环境 （三）放线菌的应用 常存在于含水量低、有机物丰富呈碱性的土壤中。
土壤的“泥腥味”由放线菌产生的。 一般土中的放线菌孢子数107左右/g土壤。 90%的抗生素 链霉菌属 （三）放线菌的应用 产生抗生素、酶和维生素 分解纤维素、石蜡、琼脂、角蛋白、橡胶的能力，在自然界的物质循环上起着重要的作用 有些菌能氧化分解氰化物、在水处理上有重要意义 71

72 第二节 放线菌 二、放线菌的形态结构 鉴定 0.2~0.8 100~600 营养菌丝 (基内菌丝) 色素 1~1.4 气生菌丝 (基外菌丝)
吸收营养物质 1~1.4 气生菌丝 (基外菌丝) 长度差异悬殊 吸收和输送营养形成繁殖体 繁殖体 孢子丝 (产生孢子) 形状 孢子的排列方式

73 73

74 第二节 放线菌 着生于孢子丝上 球形、椭圆、杆形 孢子 白、黄、绿、淡紫、黄、褐、灰 鉴定 光滑 表面结构 小疣 刺 电镜下的孢子

75 典型放线菌 孢子丝 气生菌丝 营养菌丝 色素 75

76 第二节 放线菌 三、放线菌的繁殖与生理特性 分生孢子：最常见，如链霉菌属(Streptomyces)等 借孢子
无鞭毛：如链孢囊菌属 (Streptosporangium) 有鞭毛：如游动放线菌属 (Actinoplanes) 孢囊孢子 繁殖方式（无性繁殖） 基内菌丝断裂：如诺卡氏菌属(Nocardia)等 任何菌丝片断：各种放线菌 借菌丝 细胞膜内陷、并向内逐渐收缩而形成横隔膜。 细胞壁、膜同时内陷。 孢子由横割分裂方式产生

77 第二节 放线菌 一般生理特性 对氧的需求：大多数放线菌是好氧的，只有某些种是微量好氧菌和厌氧菌。
温度条件：大多数放线菌的最适生长温度为2337℃，高温放线菌的生长温度范围在5065℃，也有许多菌种在2023℃以下仍生长良好 pH条件：适宜的pH范围：微碱性（7－8） 对水分要求：菌丝体比细菌营养体抗干燥能力强，很多菌种放置在盛有CaCl2 和H2SO4的干燥器内能存活一年半左右。 营养特点：能利用多种有机物；微量营养元素对其生长影响显著（参见教科书）

78 第二节 放线菌 链霉菌属 小单孢菌属 诺卡氏菌属 放线菌属 四、常见的放线菌
千余种 90%抗生素 竞争 链霉素 四环素 红霉素 卡那霉素 抗生素耐药基因和调节基因 抗性病原菌耐药因子的最初来源 链霉菌属 小单孢菌属 诺卡氏菌属 放线菌属

79 第二节 放线菌 五、放线菌的群体特征 菌落特征
（1）能形成大量气生菌丝的菌种（如：链霉菌）：因为有基内菌丝、气生菌丝又能产生孢子。所以与一般的细菌菌落有明显的不同。 表面丝绒状、有一层色彩新鲜的干粉。（呈粉状） 有各种各样的颜色，正面与背面不同，正面是孢子的颜色，背面是菌丝分泌色素的颜色。难以挑起。 （2）不形成大量菌丝体的菌种：呈粉质状，粘着力差，易粉碎。（如：诺卡氏菌 ）

80 第二节 放线菌 80

81

82 第三节 丝状细菌 铁细菌 硫磺细菌 球衣细菌 丝状细菌与污泥膨胀

83 第三节 丝状菌 工程上常把菌体细胞能相连而形成丝状的微生物统称丝状菌，如丝状细菌、放线菌、丝状真菌和丝状藻类（如蓝细菌）等。
铁细菌（一般是自养型丝状细菌 ） 硫磺细菌（一般是自养型丝状细菌 ） 球衣细菌 常见的 丝状细菌 丝状细菌的外面由黏性皮鞘包裹

84 第三节 丝状菌 4FeCO3 +O2+6H2O 4Fe(OH)3+ 4CO2 +167.5 KJ CO2+H2O [CH2O]+O2 铁细菌
腐蚀管道 影响水质 用于矿山废水处理

85 吞食消化沉没的泰坦尼克号残骸的食铁细菌 2011十大奇特新物种

86 第三节 丝状菌 2H2S+O2 2H2O+2S+343 KJ 2S+3O2+2H2O 2H2SO4+494 KJ CO2+H2O
硫磺细菌 2H2S+O2 2H2O+2S+343 KJ 2S+3O2+2H2O 2H2SO4+494 KJ CO2+H2O CO2+H2O [CH2O]+O2 [CH2O]+O2 硫磺细菌 自养 需氧 腐蚀金属管道 除去废水中的H2S 改良碱性土壤

87 贝日阿托氏菌 发硫细菌 发硫细菌

88 第三节 丝状菌 球衣细菌 丝状细菌的一种，能形成假菌丝。 好氧菌, DO<0.1mg/l时仍能生长 适宜pH：6~8
温度：30℃左右（<15℃生长不良） 异养菌：有机物 由于表面积大，吸收营养物能力强，有较强的有机物分解能力，但是容易引起污泥膨胀。

89 第三节 丝状菌 丝状细菌与污泥膨胀 在正常运行的废水生物处理系统中，丝状细菌是生物膜的骨架，其上附着菌胶团，丝状细菌与菌胶团形成互惠关系。可维持废水处理系统的稳定性，提高抗冲击负荷能力。但过度繁殖会使污泥结构松散、上浮，引起“污泥膨胀”现象，从而影响处理效果和出水水质。

90 第四节 光合细菌 一、光合细菌的一般特性 二、光合细菌的分类 三、光合细菌的生理特性 四、光合细菌的应用

91 第四节 光合细菌 一、光合细菌（photosynthetic bacteria）的一般特性
第四节 光合细菌 一、光合细菌（photosynthetic bacteria）的一般特性 具有原始光合体系的原核生物，能利用非产氧光合作用（循环光合磷酸化）获得能量。 对氢的利用特性：能利用H2S、H2或有机物中的氢，不能利用水中的氢，故光合作用中不产生O2（不产氧的光合作用，anoxygenic photosynthesis）。 细胞颜色：细胞内含有菌绿素和类胡萝卜素，随两者的量和比例的不同使菌体呈现红、橙、绿、蓝绿、紫红、紫或褐色等颜色。 细胞形态：多样化，有球形、杆状、卵圆形及螺旋形。 对水分的要求：为典型的水生菌，广泛分布于自然界的水域中，包括沼泽、湖泊、水田、浅海。

92 第四节 光合细菌 湖泊（BOD 10ppm） 江河（BOD<1.0ppm） 水稻土 海滨土 曝气池 102~103cell/ml
第四节 光合细菌 环境中光合细菌的数量 湖泊（BOD 10ppm） 江河（BOD<1.0ppm） 水稻土 海滨土 曝气池 102~103cell/ml 1~10cell/ml 105~106cell/g 103~104cell/g 106~107cell/g 小林达治：日本土壤肥料学杂志，46（4），148~156，1975 92

93 第四节 光合细菌 二、光合细菌的分类：<红螺菌目 Rhodospirillal> 共4科
第四节 光合细菌 二、光合细菌的分类：<红螺菌目 Rhodospirillal> 共4科 1、Rhodospirillaceae科 红螺菌科或红色无硫菌科 Purple nonsulfur bacteria 俗称非硫紫细菌 2、Chromatiaceae 科 红硫菌科 Purple sulfur bacteria—俗称硫紫细菌 3、Chlorobiaceae 科 <绿硫菌科> 4、Chloroflexaceae 科 <绿弯菌科> Gliding filamentous green sulfur bacteria 丝状绿硫菌

94 第四节 光合细菌 三、光合细菌的生理特性 含有大量的蛋白质、辅酶Q和B族维生素等； 形态多样； 菌体呈不同颜色；
第四节 光合细菌 三、光合细菌的生理特性 含有大量的蛋白质、辅酶Q和B族维生素等； 形态多样； 菌体呈不同颜色； 生长温度10～45℃，最佳温度25～28℃，pH7～8.5，代谢需要微量元素； 代谢类型十分复杂 光能自养 光能异养 兼型营养 好氧 厌氧 兼性厌氧

95 细菌与高等植物光合作用的区别 高等植物 细菌 光合色素 叶绿素 菌绿素 环式磷酸化过程 （Ⅰ型光反应中心） 有 非环式磷酸化过程
（Ⅱ型光反应中心） 无（除蓝绿细菌外） 氧气 产生 不产生（除蓝绿细菌外） 供氢体 H2O H2、H2S,其他硫化物，有机物 碳源 CO2 CO2或有机物 细胞器 叶绿体 载色体，绿色泡囊

96 1、制造单细胞蛋白（single cell protein ）—SCP
四、光合细菌的应用 1、制造单细胞蛋白（single cell protein ）—SCP 蛋白质含量高（70%左右），且易于提取（提高率可高达65%）另外含有大量的维生素。 蛋白质 脂肪 碳水化合物 灰分 B1 B2 B6 B12 红色无硫细菌 66% 7% 23% 4% 12μg/g 50 5 21 酵母 54% 10% 26% 2~20 30~60 40~50 —— 细菌 62~73% 10~15% 6~12% 11~13 110~130 4.8~7.6 0.11~0.17 提取的蛋白的用途：食用、药用 菌体： 鱼饲料，养鱼池或水箱中放入光合细菌可以增产。

97 第四节 光合细菌 2、产氢气 3、提取色素 4、提取辅酶Q（UQ—10） UQ－10是治心脏病的药的成分之一。 3、处理高浓度的有机废水

98 第五节 蓝细菌 一、蓝细菌的定义、分布与生长环境 二、蓝细菌的形态结构与特点 三、蓝细菌的繁殖与生理特点 四、蓝藻毒素

99 第五节 蓝细菌 一、蓝细菌的定义、分布与生长环境
第五节 蓝细菌 一、蓝细菌的定义、分布与生长环境 蓝细菌（Cyanobacteria）旧名蓝藻（blue algae）或蓝绿藻（blue-green algae），是一类革兰氏染色阴性、无鞭毛、含叶绿素（但不形成叶绿体）、能进行产氧光合作用的大型原核生物。 广泛分布于各种水体、土壤和部分生物体内外、甚至岩石表面和其他恶劣环境（高温、低温、盐湖、荒漠和冰原等），但一般喜欢生长于较温暖的地区或一年中温暖的季节。

100 第五节 蓝细菌 蓝细菌与水体环境质量关系密切，典型的水华藻类
第五节 蓝细菌 蓝细菌与水体环境质量关系密切，典型的水华藻类 在水体中生长茂盛时，能使水色变蓝或其它颜色。某些种属的蓝细菌大量繁殖会引起“水华”（淡水水体）或“赤潮”（海水），导致水质恶化，引起一系列环境问题。 有的蓝细菌并能发出草腥气味或霉味。 巢湖蓝藻爆发 100

101 第五节 蓝细菌 二、蓝细菌的形态结构与特点 蓝细菌的形态多样 单细胞球状、杆状、长丝状、分枝丝状等类型
第五节 蓝细菌 二、蓝细菌的形态结构与特点 蓝细菌的形态多样 单细胞球状、杆状、长丝状、分枝丝状等类型 菌体外常具有胶质外套，使多个菌体或菌丝体聚成一团 101

102 第五节 蓝细菌 体积一般比细菌大，直径：3~30μm，长最大可达60μm 细胞结构与G－相似， 细胞内有贮藏物：糖原、聚磷酸盐等。
第五节 蓝细菌 体积一般比细菌大，直径：3~30μm，长最大可达60μm 细胞结构与G－相似， 细胞内有贮藏物：糖原、聚磷酸盐等。 蓝细菌的结构特点： （1）营养细胞：光合作用 （2）厚壁孢子：壁厚，抗不良环境 （3）异形细胞：固氮 营养细胞 厚壁孢子 异形孢 细胞含叶绿素a、类胡萝卜素及藻胆蛋白等光合色素。菌体多呈蓝绿色，但在不同光照条件下，菌体所含色素比例改变，可呈现黄、褐、红等颜色。

103 蛋白质、脂肪酸、维生素、矿物质 毒素 富集重金属

104 第五节 蓝细菌 三、蓝细菌的繁殖与生理特点 生理特性 丝状体断裂 蓝细菌的繁殖方式 厚壁孢子 一些种类能分泌胞外多糖，形成粘液层、荚膜等。
第五节 蓝细菌 三、蓝细菌的繁殖与生理特点 丝状体断裂 厚壁孢子 蓝细菌的繁殖方式 生理特性 一些种类能分泌胞外多糖，形成粘液层、荚膜等。 光合作用的部位为类囊体（其数量很少，贴近在细胞膜附近）。在类囊体中的膜上有色素和光合电子传递链的有关成份。

105 第五节 蓝细菌 四、蓝藻毒素 许多水华蓝藻为产毒藻类。 世界10~95%的蓝藻水华可产生藻毒素，平均59%。 (WHO, 2003)

106 鱼腥藻，项圈藻，隐球藻，软管藻，微囊藻, 念珠藻，浮丝藻 节球藻毒素 节球藻主要在咸水水体) 生物碱类 神经毒性生物碱 类毒素-a 神经毒性
藻毒素类别 毒性 产毒藻种 环肽类 微囊藻毒素 肝毒性 鱼腥藻，项圈藻，隐球藻，软管藻，微囊藻, 念珠藻，浮丝藻 节球藻毒素 节球藻主要在咸水水体) 生物碱类 神经毒性生物碱 类毒素-a 神经毒性 鱼腥藻，束丝藻，浮丝藻 类毒素-a(S) 鱼腥藻，浮丝藻 贝类毒素 神经毒素 鱼腥藻，束丝藻，拟柱胞藻，鞘丝藻 细胞毒性生物碱 筒胞藻毒素 细胞毒性，肝毒性，神经毒性，遗传毒性 鱼腥藻，束丝藻，拟柱胞藻，Umezakia 皮肤毒性生物碱 海洋藻类 海兔毒素 皮肤毒性 鞘丝藻，裂须藻，浮丝藻 去溴海兔毒素 鞘丝藻毒素-a 皮肤毒性，口腔和胃肠道炎症 鞘丝藻 脂多糖类(LPS) 可能引发暴露组织的炎症 所有产毒蓝藻 106

107 第五节 蓝细菌 微囊藻毒素的安全限值 来源 最大允许浓度 备注 WHO 1.0μg•L-1 MC-LR胞内胞外总量 澳大利亚
第五节 蓝细菌 微囊藻毒素的安全限值 来源 最大允许浓度 备注 WHO 1.0μg•L-1 MC-LR胞内胞外总量 澳大利亚 1.3μg•L-1 加拿大 1.0μg•L-1，0.1μg•L-1 0.1μg•L-1的值中包含促肿瘤发生因子 美国 1.0μg•g-1 针对健康食品中藻毒素的含量 中国 MC-LR胞内胞外总量；生活饮用水卫生规范(2001)，地表水环境质量标准(GB )均使用该浓度限值。

108 第六节 支原体、立克次氏体和衣原体 自学