《環(huán)境中的微生物》ppt課件

1、第二章 環(huán)境中的微生物1.;第一節(jié) 微生物類群與生物三域一、微生物及其類群一、微生物及其類群二、生物三域特征二、生物三域特征2動物動物植物植物生物菌菌病毒病毒細(xì)菌細(xì)菌真菌真菌藻藻微型動物微型動物“微型植物微型植物”蟲蟲3生物分類單元生物分類單元 分類單元分類單元- -界、門、綱、目、科、屬、種界、門、綱、目、科、屬、種。 生物分類的基本單元是種。生物分類的基本單元是種。 種以下可再分為亞種、變種、型和菌株等。種以下可再分為亞種、變種、型和菌株等。人（人（Homo sapiens L.Homo sapiens L.) )動物界動物界脊索動物門（脊索動物亞門）脊索動物門（脊索動物亞門）哺乳動物綱（

2、真獸亞綱）哺乳動物綱（真獸亞綱）靈長目（類人猿亞目）靈長目（類人猿亞目）人科人科人屬人屬人種人種4 對生物究竟分幾界的問題，在人類發(fā)展歷史上有一個由淺入深，由簡至繁，由低級到高級的認(rèn)識過程。 近100多年，從兩界經(jīng)歷過三界系統(tǒng)、四界系統(tǒng)、五界系統(tǒng)甚至六界系統(tǒng)，最后又出現(xiàn)三原界系統(tǒng)。二界系統(tǒng)：植物界、動物界二界系統(tǒng)：植物界、動物界三界系統(tǒng)：植物界、動物界、原生生物界三界系統(tǒng)：植物界、動物界、原生生物界四界系統(tǒng)：植物界、動物界、原始生物界（原生動物、真菌、部四界系統(tǒng)：植物界、動物界、原始生物界（原生動物、真菌、部分藻類）、菌界（細(xì)菌、藍(lán)細(xì)菌）分藻類）、菌界（細(xì)菌、藍(lán)細(xì)菌）五界系統(tǒng)：動物界、植物界、

3、原生生物界、真菌界、原核生物界五界系統(tǒng)：動物界、植物界、原生生物界、真菌界、原核生物界三原界系統(tǒng)：古細(xì)菌原界、真細(xì)菌原界、真核生物原界三原界系統(tǒng)：古細(xì)菌原界、真細(xì)菌原界、真核生物原界56（一）兩個生物分類系統(tǒng)（一）兩個生物分類系統(tǒng)1、生物的五界系統(tǒng)：、生物的五界系統(tǒng)： 惠特克，1969年；動物界動物界植物界植物界原生生物界原生生物界真菌界真菌界原核生物界原核生物界72、三原界（三域）系統(tǒng)：、三原界（三域）系統(tǒng)：沃斯，沃斯，1978根據(jù)生物的16SrRNA堿基序列，對生物進(jìn)行劃分。真細(xì)菌真細(xì)菌古細(xì)菌古細(xì)菌真核生物真核生物8無細(xì)胞結(jié)構(gòu)生物無細(xì)胞結(jié)構(gòu)生物病毒病毒具細(xì)胞結(jié)構(gòu)生物具細(xì)胞結(jié)構(gòu)生物生物生物原

4、核生物原核生物真核生物真核生物真細(xì)菌真細(xì)菌古細(xì)菌古細(xì)菌真菌真菌藻類藻類原生動物原生動物動物動物植物植物真細(xì)菌真細(xì)菌真菌真菌藻類藻類原生動物原生動物動物動物植物植物真核生物真核生物古細(xì)菌古細(xì)菌生物生物沃氏提出的三域（三原界）分類系統(tǒng)沃氏提出的三域（三原界）分類系統(tǒng)916S rRNA16S rRNA堿基測序（堿基測序（80%80%的的rRNArRNA）：）：原原 理：根據(jù)不同原核生物理：根據(jù)不同原核生物16S rRNA16S rRNA堿基序列的相似堿基序列的相似性比較不同生物間的進(jìn)化關(guān)系。性比較不同生物間的進(jìn)化關(guān)系。10第二節(jié) 真細(xì)菌 細(xì)菌：有時泛指全部原核微生物，有時專指原細(xì)菌：有時泛指全部原核

5、微生物，有時專指原核微生物中的真細(xì)菌，有時候僅指真細(xì)菌中一核微生物中的真細(xì)菌，有時候僅指真細(xì)菌中一部分微生物。部分微生物。 真細(xì)菌是人類研究得最多的一類原核生物。真細(xì)菌是人類研究得最多的一類原核生物。11一、細(xì)菌的個體形態(tài)、大小與染色一、細(xì)菌的個體形態(tài)、大小與染色n細(xì)菌：細(xì)菌：n單細(xì)胞不分枝的原核微生物單細(xì)胞不分枝的原核微生物。12（一）細(xì)菌的外形與大?。ㄒ唬┘?xì)菌的外形與大小圖圖1-1 常見的三種細(xì)菌典型形態(tài)常見的三種細(xì)菌典型形態(tài)A.球菌球菌 B.桿菌桿菌 C.螺旋菌螺旋菌13 a.球菌球菌 球形的細(xì)菌球形的細(xì)菌 球菌大小為球菌大小為0.52.0 ml 單球菌（脲微球菌）單球菌（脲微球菌）2.

6、 雙球菌（肺炎鏈球菌）雙球菌（肺炎鏈球菌）3鏈球菌（乳鏈球菌）鏈球菌（乳鏈球菌）4四聯(lián)球菌四聯(lián)球菌5八疊球菌（甲烷八疊球菌）八疊球菌（甲烷八疊球菌）6葡萄球菌（金黃色葡萄球菌）葡萄球菌（金黃色葡萄球菌）Arrangement of Spherical Bacterial CellsdiplococcistreptococcitetracoccisarcinaestaphylococciSphericalcoccus14單球菌和雙球菌單球菌和雙球菌15球菌(coccus)腦膜炎奈瑟菌腦膜炎奈瑟菌雙球菌雙球菌(diplococcus)肺炎鏈球菌肺炎鏈球菌16球菌(coccus)四聯(lián)球菌四聯(lián)球菌(t

7、etrad)17球菌(coccus)八疊球菌八疊球菌(sarcina)18鏈球菌鏈球菌(streptococcus)球菌(coccus)19球菌(coccus)葡萄球菌葡萄球菌(streptococcus)20金金黃黃色色葡葡萄萄球球菌菌引起傷口化膿性感染21b.桿菌桿菌 細(xì)胞呈，菌體直或稍彎，粗短或細(xì)長。末端鈍圓、尖、膨大或平裁狀。 桿菌：單桿菌、雙桿菌、鏈桿菌22屬于肉毒桿菌屬，可引起食物中毒23桿菌的形態(tài)多樣桿菌的形態(tài)多樣分枝桿菌分枝桿菌雙歧桿菌雙歧桿菌24不同桿菌的大小、長短、粗細(xì)很不一致。不同桿菌的大小、長短、粗細(xì)很不一致。炭疽芽胞桿菌 3-10 m大中大腸埃希菌 2-3 m小布魯菌

8、 0.6-1.5 m25桿菌的形態(tài)多樣桿菌的形態(tài)多樣兩端齊平炭疽芽胞桿菌炭疽芽胞桿菌兩端尖細(xì)白喉棒狀桿菌白喉棒狀桿菌26 c.螺旋菌螺旋菌 細(xì)胞呈弧形的稱為弧菌，其中若菌體多于一個彎曲，其程細(xì)胞呈弧形的稱為弧菌，其中若菌體多于一個彎曲，其程度超過一圈，又稱為螺旋菌。直徑在度超過一圈，又稱為螺旋菌。直徑在0.55um，長度不等。，長度不等。 27弧菌弧菌螺旋菌螺旋菌螺桿菌螺桿菌28淡水中的螺旋菌 spirochetes . 是一種很常見的細(xì)菌 29 自然界中桿菌最常見，球菌次之，而螺自然界中桿菌最常見，球菌次之，而螺旋菌最少。旋菌最少。30（二）細(xì)菌的染色（二）細(xì)菌的染色 由于細(xì)菌的細(xì)胞極其微小

9、又十分透明，因此用水浸片或懸滴觀察法在光學(xué)顯微鏡下進(jìn)行觀察時，只能看到大體形態(tài)和運(yùn)動情況。 若要在光學(xué)顯微鏡下觀察其形態(tài)和主要構(gòu)造，一般都要對它們進(jìn)行染色。31細(xì)菌染色法細(xì)菌染色法死菌死菌活菌：用美藍(lán)或活菌：用美藍(lán)或TTC(氯化三苯基四氮唑）等作活菌染色氯化三苯基四氮唑）等作活菌染色正染色正染色負(fù)染色：莢膜染色法等負(fù)染色：莢膜染色法等簡單染色法簡單染色法鑒別染色法鑒別染色法革蘭氏染色法革蘭氏染色法抗酸性染色法抗酸性染色法芽孢染色法芽孢染色法吉姆薩染色法吉姆薩染色法32革蘭氏染色法革蘭氏染色法 該染色法由丹麥醫(yī)生該染色法由丹麥醫(yī)生C.Gram于于1884年創(chuàng)立。年創(chuàng)立。 分為初染、媒染、脫色和復(fù)

10、染四步。分為初染、媒染、脫色和復(fù)染四步。 甲菌 乙菌初染 結(jié)晶紫媒染 碘液脫色 乙醇復(fù)染 沙黃紫色紫色(G+) 紅色紅色(G-)33 1.涂片固定涂片固定w2.初染初染染色染色 1min 343.媒染媒染-溶溶液浸濕液浸濕4. 脫色脫色進(jìn)行顏色洗脫進(jìn)行顏色洗脫5.復(fù)染復(fù)染35 呈現(xiàn)第二次染色的效果呈現(xiàn)第二次染色的效果；稱；稱 細(xì)菌呈現(xiàn)第一次染色的效細(xì)菌呈現(xiàn)第一次染色的效果果，；36ww37ww38革蘭氏染色的意義革蘭氏染色的意義 通過這一染色，可把幾乎所有的細(xì)菌分成革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌兩個大類。因此是分類鑒定的重要指標(biāo)。 這兩類細(xì)菌在細(xì)胞結(jié)構(gòu)、成分、形態(tài)、生理、生化、遺傳、免疫、生態(tài)和藥

11、物敏感性等方面都呈現(xiàn)出明顯的差異，因此任何細(xì)菌只要先通過很簡單的革蘭氏染色，即可提供不少其他重要的生物學(xué)特性方面的信息。39二、細(xì)菌的結(jié)構(gòu)二、細(xì)菌的結(jié)構(gòu)40 提問：提問：哪些功能？哪些功能？ w傷寒傷寒桿菌桿菌細(xì)胞細(xì)胞壁中壁中含毒含毒素素41請對照兩種細(xì)菌細(xì)胞壁的不同結(jié)構(gòu)，說明為什么染色上會請對照兩種細(xì)菌細(xì)胞壁的不同結(jié)構(gòu)，說明為什么染色上會有區(qū)別？有區(qū)別？42革蘭陽性菌與陰性菌細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)比較革蘭陽性菌與陰性菌細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)比較細(xì)胞壁細(xì)胞壁 革蘭陽性菌革蘭陽性菌革蘭陰性菌革蘭陰性菌強(qiáng)度強(qiáng)度較堅(jiān)韌較堅(jiān)韌較疏松較疏松厚度厚度20-80nm10-15nm肽聚糖層數(shù)肽聚糖層數(shù)可多達(dá)可多達(dá)50層層1-2層層肽

12、聚糖含量肽聚糖含量占細(xì)胞壁干重占細(xì)胞壁干重50%-80%占細(xì)胞壁干重占細(xì)胞壁干重5%-20%磷壁酸磷壁酸+脂質(zhì)雙層脂質(zhì)雙層+脂蛋白脂蛋白+脂多糖脂多糖+43 原生質(zhì)體原生質(zhì)體(protoplast)：革蘭陽性菌細(xì)胞壁完全缺失后，：革蘭陽性菌細(xì)胞壁完全缺失后，原生質(zhì)僅被一層細(xì)胞膜包住。原生質(zhì)僅被一層細(xì)胞膜包住。 原生質(zhì)球原生質(zhì)球(spheroplast)：未全部去掉的細(xì)胞壁的細(xì)菌，：未全部去掉的細(xì)胞壁的細(xì)菌，肽聚糖層受損后尚有外膜保護(hù)。肽聚糖層受損后尚有外膜保護(hù)。 細(xì)菌細(xì)胞壁缺陷型或細(xì)菌細(xì)胞壁缺陷型或L型：型：因基因突變而產(chǎn)生的無壁因基因突變而產(chǎn)生的無壁類型，細(xì)胞壁受損后仍能生長和分裂的細(xì)菌。在

13、一般環(huán)類型，細(xì)胞壁受損后仍能生長和分裂的細(xì)菌。在一般環(huán)境中不能耐受菌體內(nèi)的高滲透壓而將會漲破死亡。在高境中不能耐受菌體內(nèi)的高滲透壓而將會漲破死亡。在高滲環(huán)境下，仍可存活。滲環(huán)境下，仍可存活。細(xì)胞壁缺陷型細(xì)菌細(xì)胞壁缺陷型細(xì)菌44革蘭氏染色機(jī)理革蘭氏染色機(jī)理 1.1.與細(xì)菌等電點(diǎn)有關(guān)與細(xì)菌等電點(diǎn)有關(guān) 革蘭氏陽性菌的等電點(diǎn)為pH23，革蘭氏陰性菌的等電點(diǎn)為pH45。革蘭氏陽性菌的等電點(diǎn)比革蘭氏陰性菌低，說明革蘭氏陽性菌帶的負(fù)電荷比革蘭氏陰性菌多。它們與草酸銨結(jié)晶紫的結(jié)合力大，用碘-碘化鉀媒染后，兩者的等電點(diǎn)均得到降低，但革蘭氏陽性菌的等電點(diǎn)降低的多，故與草酸銨結(jié)晶紫結(jié)合得更牢固，對乙醇脫色的抵抗力更

14、強(qiáng)。45 2.與細(xì)胞壁有關(guān)與細(xì)胞壁有關(guān) 革蘭氏陽性菌的脂類物質(zhì)的含量很低，肽聚糖的含量高。革蘭氏陰性菌相反，用乙醇脫色時，革蘭氏陰性菌的脂類物質(zhì)被乙醇溶解，增加細(xì)菌細(xì)胞壁的孔徑及其通透性，乙醇容易進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)將草酸銨結(jié)晶紫和碘-碘化鉀復(fù)合物提取出來，使菌體呈現(xiàn)無色。 革蘭氏陽性菌由于脂類物質(zhì)含量極低，而肽聚糖含量高，乙醇既是脫色劑又是脫水劑，使肽聚糖脫水縮小細(xì)胞壁的孔徑，降低細(xì)胞壁的通透性，阻止乙醇分子進(jìn)入細(xì)胞，草酸銨結(jié)晶紫和碘-碘化鉀的復(fù)合物被截留在細(xì)胞內(nèi)而不被脫色，仍呈現(xiàn)紫色。46（二）原生質(zhì)體（二）原生質(zhì)體 包括細(xì)胞質(zhì)膜（原生質(zhì)膜）、細(xì)胞質(zhì)及其內(nèi)含物、細(xì)胞核物質(zhì)。471.細(xì)胞質(zhì)膜細(xì)胞質(zhì)膜

15、緊貼細(xì)胞壁的內(nèi)側(cè)而緊貼細(xì)胞壁的內(nèi)側(cè)而包圍細(xì)胞質(zhì)的一層柔包圍細(xì)胞質(zhì)的一層柔軟而富有彈性的薄膜。軟而富有彈性的薄膜。是選擇性半滲透膜。是選擇性半滲透膜。 主要化學(xué)成分：蛋白主要化學(xué)成分：蛋白質(zhì)（質(zhì)（6070%）、脂類）、脂類（3040%）、多糖）、多糖（約（約2%）。）。48細(xì)胞質(zhì)膜的生理功能細(xì)胞質(zhì)膜的生理功能 1.維持滲透壓的梯度和溶質(zhì)的轉(zhuǎn)移； 2.細(xì)胞質(zhì)膜上有合成細(xì)胞壁和形成橫膈膜組分的酶，在膜的外表面合成細(xì)胞壁； 3.膜內(nèi)陷形成中間體，含有細(xì)胞色素，參與呼吸作用。中間體與染色體的分離和細(xì)胞分裂有關(guān)，還為DNA提供附著點(diǎn)； 4.在細(xì)胞質(zhì)膜上進(jìn)行物質(zhì)代謝和能量代謝。 5.細(xì)胞質(zhì)膜上有鞭毛基粒，鞭

16、毛由此長出，即為鞭毛提供附著點(diǎn)。492.細(xì)胞質(zhì)和內(nèi)含物細(xì)胞質(zhì)和內(nèi)含物 細(xì)胞質(zhì)是細(xì)胞質(zhì)膜以內(nèi)，除核物質(zhì)以外的無色透明、粘稠的復(fù)雜膠體，亦稱原生質(zhì)。 主要由蛋白質(zhì)、核酸、多糖、脂類、無機(jī)鹽和水組成。50 核糖體：由RNA和蛋白質(zhì)組成，是合成蛋白質(zhì)的場所。 其中RNA占60%，蛋白質(zhì)占40%。大腸桿菌可以分解出三種分子質(zhì)量不同的RNA，16SRNA、23SRNA和5SRNA。核糖體的沉降系數(shù)是70S（由50S和30S兩個亞基組成）51 1氣泡氣泡（水生細(xì)菌）（水生細(xì)菌） 2異染顆粒異染顆粒可被甲苯胺染成紫紅色。化學(xué)本質(zhì)偏磷酸鹽的聚偏磷酸鹽的聚合物合物。，3聚聚 -羥基丁酸（簡稱羥基丁酸（簡稱 PHB

17、）顆粒顆粒 4糖原和淀粉粒糖原和淀粉粒用作碳源和能源5硫粒硫粒某些，貯存的。523.擬核擬核 無核膜和核仁，由DNA組成。 攜帶全部或部分遺傳信息，它的功能是決定遺傳性狀和傳遞遺傳信息，是重要的遺傳物質(zhì)。53（三）莢膜、粘液層和菌膠團(tuán)（三）莢膜、粘液層和菌膠團(tuán) 莢膜莢膜:某些細(xì)菌細(xì)胞壁外的一層較松厚，而且某些細(xì)菌細(xì)胞壁外的一層較松厚，而且較固定的粘液性物質(zhì)。不易著色，一般采用負(fù)較固定的粘液性物質(zhì)。不易著色，一般采用負(fù)染色法。染色法。 成分成分: :多糖、多肽和脂類多糖、多肽和脂類54肺炎鏈球菌莢膜莢膜莢膜55 功能功能: : 1.1.保護(hù)作用：保護(hù)細(xì)菌免受干燥的影響，保護(hù)保護(hù)作用：保護(hù)細(xì)菌免受

18、干燥的影響，保護(hù)不受宿主吞噬細(xì)胞的吞噬。不受宿主吞噬細(xì)胞的吞噬。 2.2.當(dāng)缺乏營養(yǎng)時，莢膜可被用作碳源和能源。當(dāng)缺乏營養(yǎng)時，莢膜可被用作碳源和能源。 3.3.具莢膜的致病菌毒力強(qiáng)，失去莢膜的致病力具莢膜的致病菌毒力強(qiáng)，失去莢膜的致病力下降。下降。 4.4.廢水生物處理中的細(xì)菌莢膜有生物吸附作用，廢水生物處理中的細(xì)菌莢膜有生物吸附作用，將廢水中的有機(jī)物、無機(jī)物及膠體吸附在細(xì)菌將廢水中的有機(jī)物、無機(jī)物及膠體吸附在細(xì)菌體表面上。體表面上。56 有些細(xì)菌不產(chǎn)生莢膜，其細(xì)胞仍可分泌粘性的有些細(xì)菌不產(chǎn)生莢膜，其細(xì)胞仍可分泌粘性的多糖，疏松地附著在細(xì)菌細(xì)胞壁表面，與外界多糖，疏松地附著在細(xì)菌細(xì)胞壁表面，與

19、外界沒有明顯的邊緣沒有明顯的邊緣, ,則叫粘液層。在廢水生物處則叫粘液層。在廢水生物處理過程中有生物吸附作用。理過程中有生物吸附作用。 有些細(xì)菌由于其遺傳特性決定，細(xì)菌之間按一有些細(xì)菌由于其遺傳特性決定，細(xì)菌之間按一定的排列方式粘集在一起，被一個公共的莢膜定的排列方式粘集在一起，被一個公共的莢膜包圍成一定形狀的細(xì)菌集團(tuán)叫做菌膠團(tuán)。包圍成一定形狀的細(xì)菌集團(tuán)叫做菌膠團(tuán)。57 菌膠團(tuán)的形成是由這類細(xì)菌遺傳特性所決菌膠團(tuán)的形成是由這類細(xì)菌遺傳特性所決定的。菌膠團(tuán)的形狀定的。菌膠團(tuán)的形狀 有球形、蘑菇形、橢有球形、蘑菇形、橢圓形、分支狀、垂絲狀及不規(guī)則形。圓形、分支狀、垂絲狀及不規(guī)則形。上述各種菌膠團(tuán)在

20、活性污泥中均有，形成上述各種菌膠團(tuán)在活性污泥中均有，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)的典型細(xì)菌為動膠菌屬的細(xì)菌。58（六）鞭毛（六）鞭毛 由細(xì)胞質(zhì)膜上的鞭毛基粒長出穿過細(xì)胞由細(xì)胞質(zhì)膜上的鞭毛基粒長出穿過細(xì)胞壁伸向體外的一條纖細(xì)的波浪狀的絲狀壁伸向體外的一條纖細(xì)的波浪狀的絲狀物。直徑物。直徑0.0010.02um，長，長250um. 化學(xué)成分：鞭毛蛋白化學(xué)成分：鞭毛蛋白 功能：功能：運(yùn)動運(yùn)動，鞭毛的有無以及鞭毛著生，鞭毛的有無以及鞭毛著生的部位是菌種分類鑒定的重要指標(biāo)。的部位是菌種分類鑒定的重要指標(biāo)。59 根據(jù)鞭毛數(shù)目與排列情況分：根據(jù)鞭毛數(shù)目與排列情況分： 一端單毛菌一端單毛菌：菌

21、體一端只有一條鞭毛。：菌體一端只有一條鞭毛。 二端單毛菌二端單毛菌：菌體二端各有一條鞭毛。：菌體二端各有一條鞭毛。 叢毛菌叢毛菌：菌體一端或二端各有一叢鞭毛：菌體一端或二端各有一叢鞭毛( (偏偏端叢生鞭毛菌、二端叢生鞭毛菌端叢生鞭毛菌、二端叢生鞭毛菌) ) 周毛菌周毛菌：在菌體四周都有鞭毛。：在菌體四周都有鞭毛。 60鞭毛菌分類鞭毛菌分類單毛菌單毛菌雙毛菌雙毛菌叢毛菌叢毛菌周毛菌周毛菌61實(shí)驗(yàn)室可采用特殊染色，使染料的復(fù)合物附著并積累實(shí)驗(yàn)室可采用特殊染色，使染料的復(fù)合物附著并積累在鞭毛上，加粗其直徑，在鞭毛上，加粗其直徑， 可用普通光學(xué)顯微鏡觀察?？捎闷胀ü鈱W(xué)顯微鏡觀察。62 菌毛菌毛 比鞭毛更細(xì)，較短，直硬，數(shù)比鞭毛更細(xì)，較短，直硬，數(shù)量也較多的細(xì)絲。非運(yùn)動器官量也較多的細(xì)絲。非運(yùn)動器官G G- -菌多有，菌多有，G G+ + 菌少數(shù)有。菌少數(shù)有。 功能：菌毛分普通菌毛和性菌功能：菌毛分普通菌毛和性菌毛毛( (有吸附作用有吸附作用) )。有性菌毛的細(xì)。有性菌毛的細(xì)菌叫雄性菌。雄性菌與雌性可菌叫雄性菌。雄性菌與雌性可通過性菌毛接合，沒有之不能通過性菌毛接合，沒有之不能接合。接合。 菌毛在普通