水處理生物學(xué)第一章細(xì)菌的形態(tài)和結(jié)構(gòu)課件

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(méi)有真正細(xì)胞核的原核生物。細(xì)菌只有幾個(gè)微米大小。只有通過(guò)放大千倍以上的顯微鏡才可以觀察。細(xì)菌本身無(wú)色半透明，只有通過(guò)染色才可以看清楚。細(xì)菌的外形與大小圖1-1常見(jiàn)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——斯氏甲烷球菌桿菌細(xì)胞呈桿狀或圓柱狀，菌體直或稍彎，粗短或細(xì)長(zhǎng)。末端鈍圓、尖、膨大或平裁狀。直徑在0.5～1um×1～5um（寬徑×長(zhǎng)）細(xì)長(zhǎng)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：——瘤胃甲烷短桿菌弧菌

弧菌細(xì)胞呈弧形，其中若菌體多于一個(gè)彎曲，其程度超過(guò)一圈，又稱為螺旋菌。直徑在0.5～5um，長(zhǎng)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(chǔ)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)

兩種最常見(jiàn)的細(xì)菌細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)革蘭氏染色時(shí)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

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(yáng)性菌（紫陽(yáng)G＋）；

G+菌細(xì)胞壁G-菌細(xì)胞壁細(xì)菌分類依據(jù)請(qǐng)對(duì)照兩種細(xì)菌細(xì)胞壁的不同結(jié)構(gòu)，說(shuō)明為什么染色時(shí)會(huì)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物）的運(yùn)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(chǎng)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(yùn)輸酶以及電子呼吸鏈組分的所在地鞭毛的著生和生長(zhǎng)點(diǎn)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(gè)大型環(huán)狀的雙鏈DNA分子，長(zhǎng)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(méi)有外膜（這是原核生物與真核生物一個(gè)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(yíng)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(dòng)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(guò)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)。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(guò)程中形成的，分泌于細(xì)胞壁外的粘液狀物質(zhì)。比較薄時(shí)稱為粘液層，比較厚時(shí)稱為莢膜。多出現(xiàn)在“中老年細(xì)菌”外圍功能？①儲(chǔ)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(yíng)養(yǎng)時(shí)，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(wú)機(jī)固體吸附于細(xì)胞表面多個(gè)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(dòng)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(dòng)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(huì)逐漸硬質(zhì)化，形成透明堅(jiān)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(shí)，細(xì)胞質(zhì)濃縮凝集，逐步形成一個(gè)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)、脂類和糖組成類似于“蠶結(jié)繭變蛹”繭殼蛹?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)，使得芽孢菌異常抗熱，在沸水中芽孢也可存活數(shù)小時(shí)。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(diǎn)多層作用—使芽孢對(duì)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(shí)煮10min就死亡，芽孢在120～140℃時(shí)還能生存幾小時(shí)。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）孢子能否形成芽孢，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(yáng)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(guò)菌體。含芽孢的梭菌

芽孢寬度超過(guò)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(huì)看中這種細(xì)菌呢？首先因?yàn)樘烤沂且环N嚴(yán)重的疾病，分布又非常廣泛?！?..還因?yàn)樗鼛缀跏且环N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(shí)候，細(xì)菌內(nèi)部會(huì)有一小部分濃縮起來(lái)，在這一部分周圍形成幾層堅(jiān)硬的殼。里面的生命活動(dòng)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(huì)像“發(fā)芽”一樣長(zhǎng)出來(lái)。形成過(guò)程產(chǎn)芽孢菌通常在養(yǎng)料耗盡時(shí)停止生長(zhǎng)形成芽孢，他有這樣幾個(gè)過(guò)程芽孢的形成對(duì)于產(chǎn)芽孢菌度過(guò)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(shí)驗(yàn)室進(jìn)行滅菌處理時(shí)，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(duì)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(lái)的，起源于細(xì)胞質(zhì)的最外層即細(xì)胞膜，穿過(guò)細(xì)胞壁伸出細(xì)菌體外。往往長(zhǎng)度超過(guò)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(wèn)：功能？細(xì)菌藉鞭毛趨避運(yùn)動(dòng)—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(wèn)：功能？主要與吸附營(yíng)養(yǎng)物、有性生殖有關(guān)或稱性絲，每一個(gè)有性細(xì)菌有1根～4根，參與細(xì)菌有性生殖時(shí)細(xì)菌間傳遞遺傳物質(zhì)。菌毛性菌毛（一）無(wú)性生殖細(xì)菌的繁殖方式很多，主要是以無(wú)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(yíng)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(zhǎng)，會(huì)形成各種顏色和外觀的菌落。純化的菌落是菌種鑒定、通過(guò)誘變技術(shù)或基因工程改良的前提。單菌落（純菌落）試驗(yàn)過(guò)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(shí)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(shí)，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(méi)有鞭毛不運(yùn)動(dòng)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；有莢膜的細(xì)菌菌落較大并且表面光滑，而沒(méi)有莢膜的則表面較粗糙；