第二章原核微生物

（prokaryotes)第二章原核微生物1

原核微生物即廣義的細(xì)菌，指一大類細(xì)胞核無核膜包裹，只存在稱作核區(qū)（nuclearregion）的裸露DNA的原始單細(xì)胞生物，包括真細(xì)菌（eubacteria）和古生菌（archaea）兩大類群。其中除少數(shù)屬古生菌外，多數(shù)的原核生物都是真細(xì)菌。2§2-1bacteria細(xì)菌共同特征:原核生物；單細(xì)胞；有細(xì)胞壁，個體微小（0.3～1.0μm);二分裂無性繁殖；一般可分為G+和G-兩大類。3一、細(xì)菌的個體形態(tài)四種形態(tài)：球狀、桿狀、螺旋狀和絲狀，分別叫球菌、桿菌、螺旋菌和絲狀菌。4單球菌、雙球菌、四聯(lián)球菌、八疊球菌、鏈條狀的、不規(guī)則排列成一串葡萄狀的；1.Coccus5單球菌：細(xì)胞分裂沿一個平面進行，新個體分散而單獨存在.如尿素微球菌(Micrococcusureae)6雙球菌：細(xì)胞沿一個平面分裂，新個體成對排列.如肺炎雙球菌(Diplococcuspneumoniae)7四聯(lián)球菌：細(xì)胞分裂是沿兩個相垂直的平面進行，分裂后每四個細(xì)胞特征性地連在一起，呈田字形.如四聯(lián)微球菌（Micrococcustetragenus）8八疊球菌：細(xì)胞按三個互相垂直的平面進行分裂后，每八個球菌特征性地連在一起成立方體形.如藤黃八疊球菌（Sarcinaureae)9鏈球菌：細(xì)胞沿一個平面進行分裂，新個體不但可保持成對的樣子，并可連成鏈狀.如：乳鏈球菌（Streptococcuslactis）無乳鏈球菌（Streptococcusagalactiae)溶血鏈球菌（Streptococcushemolyticus)10葡萄球菌：細(xì)胞無定向分裂，多個新個體形成一個不規(guī)則的群體，猶如一串葡萄。如:金黃色葡萄球菌（Staphylococcusaureus)白色葡萄球菌（Staphylcoccusalbus)11其細(xì)胞外形較球菌復(fù)雜，常有短桿（球桿）狀、棒桿狀、梭狀、梭桿狀、分枝狀、螺桿狀、竹節(jié)狀（兩端平截）和彎月狀等。2.Bacillus

按桿菌細(xì)胞的排列方式則有鏈狀、柵狀、“八”字狀以及由鞘衣包裹在一起的絲狀等。12Scanningelectronmicrographsillustratingexternalfeaturesoftherod-shapedbacteriumE.coli.133.Spirillum弧菌、逗號形的、螺旋體；逗號弧菌干酪螺菌梅毒密螺旋體14絲狀菌分布在水生境，潮濕土壤和活性污泥中，如：

鐵細(xì)菌：浮游球衣菌（Sphaerotilusnatans）,纖發(fā)菌屬（Leptothrix）等。

絲狀硫細(xì)菌：發(fā)硫菌屬（Thiothrix）等。4.絲狀菌絲狀藻青菌(TEM×1280)TEMimageofGallionellastalks(G)andaLeptothrixsheath(L).Contrastassociatedwiththestalksandsheathisduetonanoparticulateironoxyhydroxides.Colloidalaggregatesofnanoparticles(c)arealsopresent.155.特殊形態(tài)細(xì)菌16

自然界所存在的細(xì)菌中，以桿菌最為常見，球菌次之，而螺旋狀的最少。17二、細(xì)菌的大小球菌（直徑）為0.5～2.0μm；桿菌大小為（寬×長）：(0.5～1.0)μm×(1.0～5.0)μm;螺旋菌量其寬度和彎曲長度，大小為(0.25～1.7)μm×(2～60)μm；18閱讀：科學(xué)前沿

一個典型的細(xì)菌大小可用Ecoli作代表。它的細(xì)胞平均長度約2μm，寬度約0.5μm。形象地說，1500個細(xì)胞的長徑相連，僅等于一顆芝麻的長度（3mm）；若把120個細(xì)胞橫向緊挨在一起，其總寬度才抵得上一根人發(fā)的粗細(xì)（60μm）。若每個細(xì)胞濕重10-12g計，則大約109個E.coli細(xì)胞才達(dá)1mg重。

近年來發(fā)現(xiàn)了個別大型細(xì)胞的實例。如，1985年以來，科學(xué)家先后在紅海和澳大利亞海域生活的刺尾魚腸道中，發(fā)現(xiàn)了一種巨型的共生細(xì)菌，稱Epulopisciumfishelsoni(費氏刺尾魚菌)，其細(xì)胞長度竟達(dá)200～500μm，其體積是典型E.coli細(xì)胞的106倍。1997年，德國等國的科學(xué)家又在非洲大陸架土壤中發(fā)現(xiàn)了一種迄今為止的最大細(xì)胞——Thiomargaritanamibiensis（納米比亞嗜硫珠菌），其細(xì)胞直徑為0.32～1.00mm。肉眼可見，他們以海底散發(fā)的硫化氫為生，屬于硫細(xì)菌類。以后，芬蘭學(xué)者E.O.kajander等又在1998年報道了一種最小細(xì)菌——納米細(xì)菌（nanobacteria）。據(jù)悉，這是一種可引起尿結(jié)石的細(xì)菌，其細(xì)胞直徑僅為E.coli的1/10（50nm或0.05μm）。19三、細(xì)菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)細(xì)菌是單細(xì)胞的。所有的細(xì)菌具有如下的結(jié)構(gòu)：細(xì)胞壁、細(xì)胞質(zhì)膜、細(xì)胞質(zhì)及其內(nèi)含物、細(xì)胞核物質(zhì)。部分細(xì)菌有特殊的結(jié)構(gòu)：芽孢、鞭毛、莢膜、粘液層、菌膠團、衣鞘及光合作用片層。20細(xì)菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)21（一）細(xì)胞壁（cellwall)1、細(xì)胞壁的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)

細(xì)胞壁是包圍在細(xì)菌體表最外層的，堅韌而帶有彈性的薄膜。它約占菌體干重的10％－25％。Bacteriacanbedividedintotwogroups:namelyGram-positiveandGram-negativeaccordingtodifferentstainingabilitytocrystalpurpleowingtodifferentchemicalcompositionandstructure.表2-1革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌細(xì)胞壁化學(xué)組成的比較細(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105～10－＋約6011～2222結(jié)論：G+含大量的肽聚糖，獨含磷壁酸，不含脂多糖。G-含極少肽聚糖，獨含脂多糖，不含磷壁酸。各種成分的含量相差也很大。232.細(xì)胞壁的生理功能(1)固定細(xì)胞外形和提高機械強度，使其免受滲透壓及外力的損傷；(2)為細(xì)胞的生長，分裂和鞭毛運動所必需（為鞭毛運動提供支點）；(3)阻攔大分子有害物質(zhì)（某些抗生素和水解酶）進入細(xì)胞；(4)賦予細(xì)胞特定的抗原性以及對抗生素和噬菌體的敏感性。保護作用、屏障作用、鞭毛運動的支點243、革蘭氏染色（Gramstain） C.Gram（革蘭）于1884年發(fā)明的一種鑒別不同類型細(xì)菌的染色方法。251min水洗1min水洗30～45s水洗1min水洗26大腸桿菌革蘭氏染色

枯草桿菌革蘭氏染色27（二）原生質(zhì)體（protoplasm）細(xì)胞質(zhì)膜(原生質(zhì)膜)細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì)內(nèi)含物細(xì)胞核物質(zhì)原生質(zhì)體281、細(xì)胞質(zhì)膜（protoplasmicmembrane），簡稱質(zhì)膜。(1)細(xì)胞質(zhì)膜及其化學(xué)組成細(xì)胞質(zhì)膜是緊貼在細(xì)胞壁的內(nèi)側(cè)而包圍細(xì)胞質(zhì)的一層柔軟而富有彈性的薄膜。它是半滲透膜。重量約占菌體的10％，含有60～70％的蛋白質(zhì)，含30～40%脂類和約2％的多糖。Thecellmembraneisaphospholipidbilayerthatliesimmediatelybeneaththecellwallandperformsseveralimportantfunctionsforthecell.It’ssemipermeableandisthemainbarriertothepassageoflargemolecules,andcontrolsthepassageofnutrientsintoandoutofthecell.29(2)細(xì)胞質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)主要結(jié)合在膜的表面，有的位于均勻的雙層磷脂中，疏水鍵占優(yōu)勢。有的蛋白質(zhì)由外側(cè)伸入膜的中部，有的甚至穿透兩層磷脂分子，膜表面的蛋白質(zhì)還帶有多糖。有的蛋白質(zhì)在膜內(nèi)的位置不固定，能轉(zhuǎn)動和擴散。所以，膜是一個流動鑲嵌的功能區(qū)域。細(xì)胞質(zhì)膜可內(nèi)陷成層狀、管狀或囊狀的膜內(nèi)折系統(tǒng)，位于細(xì)胞質(zhì)的表面或深部，常見的有中間體，G－、G+均有。細(xì)胞質(zhì)膜由上下兩層致密的著色層，中間夾一個不著色層（區(qū)域）組成。不著色層由具有正、負(fù)電荷，有極性的磷脂雙分子層組成，是兩性分子。親水基朝著膜的內(nèi)、外表面的水相，疏水基(由脂肪?；鶊F組成)在不著色區(qū)域。三明治！30(3)細(xì)胞質(zhì)膜的生理功能滲透屏障作用：維持滲透壓的梯度和溶質(zhì)的轉(zhuǎn)移；參與產(chǎn)能代謝和氧化代謝，呼吸作用；合成細(xì)胞壁和糖被有關(guān)成分(如肽聚糖、磷壁酸、脂多糖、莢膜多糖等)的重要場所；和細(xì)胞分裂有關(guān)；為鞭毛提供附著點，并提供鞭毛旋轉(zhuǎn)運動所需的能量。312、細(xì)胞質(zhì)及其內(nèi)含物(1)細(xì)胞質(zhì)（cytoplasm）是指被細(xì)胞膜包圍的除核區(qū)以外的一切半透明、膠體狀、顆粒狀物質(zhì)的總稱。由蛋白質(zhì)、核酸、脂類、多糖、無機鹽和水組成，其中含水量約為80％。與真核生物明顯不同的是，原核生物的細(xì)胞質(zhì)是不流動的。

32可通過細(xì)胞質(zhì)染色均勻與否判斷細(xì)菌的生長階段：①幼齡菌的細(xì)胞質(zhì)稠密、均勻、富含RNA，占固體物的15～20％，嗜堿性強，易被堿性染料和中性染料著染。②成熟細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)可形成各種貯藏顆粒。③老齡菌細(xì)胞因缺乏營養(yǎng)，RNA被細(xì)菌用作N源和P源而降低含量，使細(xì)胞著色不均勻。33(2)細(xì)胞質(zhì)內(nèi)含物（inclusionbody）指細(xì)胞質(zhì)內(nèi)一些較大的顆粒狀構(gòu)造。主要有：①核糖體（ribosome）原核微生物的核糖體是分散在細(xì)胞質(zhì)中的亞微顆粒，是合成蛋白質(zhì)的場所。由RNA和蛋白質(zhì)組成，其中RNA占60％，蛋白質(zhì)占40％。34②內(nèi)含顆粒(Inclusomegranule)35a.異染粒：具有貯藏P元素和能量以及降低細(xì)胞滲透壓等作用

Manymicroorganismsaccumulategranulesofpolyphosphate,whicharelargereservesof

inorganicphosphates

thatcanbeusedinthesynthesisofATPPolyphosphategranule

inabacterialcellAPseudomonasspecies36b.聚β－羥基丁酸:具有貯藏能量、碳源和降低細(xì)胞滲透壓等作用

Polyhydroxybutyricacid(PHB)PHBisa

lipidlikecompound

-oneofthemostcommoninclusionbodiesinprokaryoticorganisms.PHBiscommonlyfoundasastoragematerialand

uniquetobacteria

Glycogenisa

starchlikepolymer

ofglucosesubunits.

GlycogengranulesareusuallysmallerthanPHBgranules.AVibriospecies37由于是生物合成的高聚物，具有無毒、可塑和易降解等特點，因此正在大力開發(fā)用于制造醫(yī)用塑料和快餐盒等的優(yōu)質(zhì)原料，克服“白色污染”。學(xué)科前沿：綠色環(huán)保材料——PHBH--O—C—CH2—CO---OH〔〕CH3n(n﹥6)38PHB自1925年在B.megaterium中被發(fā)現(xiàn)以來，至今已在60屬以上的細(xì)菌中確定其存在，產(chǎn)量較多的有Alcaligenes(產(chǎn)堿菌屬)、Azotobacter(固氮菌屬)和Pseudomonas(假單胞菌屬)等。39

近年來，在許多G+、G-菌及某些光合厭氧菌中，已發(fā)現(xiàn)多種與PHB相似的化合物，統(tǒng)稱為聚羥鏈烷酸(Polyhydroxyalkanoate,PHA)，其與PHB差異僅在甲基上，若PHB上的甲基用R(R指某基團)取代，則變?yōu)镻HA。PHA亦是優(yōu)質(zhì)原料。H--O—C—CH2—CO---OH〔〕Rn(n﹥6)40c.硫粒Thesulfurglobulesinsidethecellsofpurplesulfurbacterium紫硫細(xì)菌Chromatiumbuderi形成：當(dāng)環(huán)境中H2S含量高時，在體內(nèi)積累S；當(dāng)H2S不足時,S氧化成硫酸鹽，以提供被菌細(xì)胞生命活動所需能量：H2S→S→SO4-2功能：a.好氧硫細(xì)菌的能源b.厭氧硫細(xì)菌的電子供體41d.肝糖和淀粉粒：可用作碳源和能源42e.氣泡：具有調(diào)節(jié)細(xì)胞比重，以使其漂浮在最適水層中的作用Gasvacuoles(blue)andstoragegranules(red)inthecyanobacteriumMicrocystisTheformationofgasvacuolesbyaquaticbacteriaprovidesamechanismforadjustingthebuoyancyofthecell.Manyaquaticcyanobacteriausetheirgasvacuolestomoveupanddowninthewatercolumn.43ParticlesofFe3O4水生螺菌屬——趨磁細(xì)菌f.磁小體:存在于水生螺菌屬和嗜膽球菌屬等趨磁細(xì)菌中，成分為Fe3O4。44功能是導(dǎo)向作用，即借鞭毛游向?qū)υ摼钣欣哪唷⑺缑嫖⒀醐h(huán)境處生活。實用前景，包括生產(chǎn)磁性定向藥物或抗體，以及制造生物傳感器等45③核區(qū)（nuclearregionorarea）又稱核質(zhì)體、原核、擬核或核基因組(genome):決定遺傳性狀和傳遞遺傳信息，是重要的遺傳物質(zhì)。46

糖被是包被于某些細(xì)菌細(xì)胞壁外的一層厚度不定的透明膠狀物質(zhì)。其成分一般是多糖，少數(shù)是蛋白質(zhì)或多肽，也有多糖和多肽復(fù)合型的。(三)糖被（微莢膜、莢膜、粘液層、菌膠團）和衣鞘47包裹在單個細(xì)胞上包裹在細(xì)胞群上：在壁上有固定層次松散、未固定在壁上：層次厚：(大)莢膜層次?。何⑶v膜菌膠團粘液層糖被48莢膜粘液層菌膠團491、莢膜(capsule或macrocapsule)許多細(xì)菌能夠分泌一種粘性物質(zhì)于細(xì)胞壁的表面，完全包圍并封住細(xì)胞壁，使細(xì)菌與外界環(huán)境有明顯的邊緣，這層粘液性物質(zhì)叫莢膜。莢膜有一定的外形、邊緣，與細(xì)胞壁結(jié)合能力差。通常，莢膜很厚，有的則很薄，在200μm以下，叫微莢膜(microcapsule)。50(1)莢膜的化學(xué)組成莢膜的含水率很高，一般在90-98％。有的細(xì)菌含有多糖，有的含有多肽等。51(2)莢膜的功能保護細(xì)菌免受干燥的影響，保護致病菌免受宿主吞噬細(xì)胞的吞噬；具有莢膜的S－型肺炎鏈球菌毒力強，有助于肺炎鏈球菌侵染人體；是細(xì)胞外的貯藏物質(zhì)，當(dāng)缺乏營養(yǎng)時可作碳、氮源和能源；廢水生物處理中，莢膜有生物吸附作用，能將廢水中有機物、無機物及膠體吸附在細(xì)菌表面。52莢膜很難著色，用負(fù)染法(或襯托法)將背景涂黑，用染料染菌體，襯托出菌體與背景之間的透明區(qū)，在光學(xué)顯微鏡下清晰可見。532.粘液層(slimelayer)有些細(xì)菌不產(chǎn)莢膜，其細(xì)胞表面仍可分泌粘性多糖，疏松地附著在細(xì)菌細(xì)胞壁表面上，與外界沒有明顯邊緣，這叫粘液層。

在廢水生物處理過程中有生物吸附作用，在曝氣池中因曝氣攪動和水的沖擊力容易把細(xì)菌粘液沖刷入水中，以致增加水中有機物，它可被其他微生物利用。54粘液層553.菌膠團(zoogloea)(1)定義：當(dāng)莢膜物質(zhì)相融合成一團塊，內(nèi)含許多細(xì)菌時，稱為菌膠團。(2)形狀：菌膠團形狀有球形、蘑菇形、橢圓形、分支狀、垂絲狀及不規(guī)則形。

并不是所有細(xì)菌都能產(chǎn)生菌膠團。新菌膠團顏色黃褐色、清晰，老菌膠團則顏色變暗。56(3)菌膠團功能一定保護作用，增強細(xì)菌對不良環(huán)境的抵抗力；構(gòu)成活性污泥，是生物膜的主體；提供原生動物、后生動物的棲息場所；提供原生動物、后生動物的食料。57水生境中的絲狀菌多數(shù)有衣鞘，如球衣菌屬、纖發(fā)菌屬等絲狀體表面的粘液層或莢膜硬質(zhì)化，形成一個透明堅韌的空殼，叫衣鞘。4.衣鞘(sheath)

莢膜、粘液層、衣鞘和菌膠團對染料的親和力極低，很難著色，都用襯托(負(fù)染)法染色。58Sheath,polarflagellartuft59能產(chǎn)芽孢的細(xì)菌種類很少，主要是G+的2個屬，好氧芽孢桿菌屬(Bacillus)和厭氧的梭狀芽孢桿菌屬(Clostridium)。(四)、芽孢

芽孢是細(xì)菌在它的生活史的某個階段或某些細(xì)菌在它遇到外界不良環(huán)境時，在其細(xì)胞內(nèi)形成的一個內(nèi)生孢子。1、定義60枯草桿菌芽孢的超薄切片電鏡照片（標(biāo)尺：0.2μm）

61芽孢是生命世界中抗逆性最強的一種構(gòu)造，在抗熱、抗化學(xué)藥物和抗輻射等方面十分突出。肉毒梭菌的芽孢在沸水中要經(jīng)5.0～9.5h才被殺死；巨大芽孢桿菌的芽孢抗輻射能力比E.coli細(xì)胞強36倍。如：62

芽孢是抵抗不良環(huán)境的休眠體。在常規(guī)條件下，一般可保持幾年至幾十年而不死亡。據(jù)文獻(xiàn)記載，有的芽孢甚至可休眠數(shù)百至數(shù)千年，最極端的例子是在美國的一塊有2500萬～4000萬年歷史的琥珀，至今從其中蜜蜂腸道內(nèi)還可分離到有生命力的芽孢。632、芽孢的特點(1)具有厚而致密的壁，不易透水；(2)含水率低，38－40％；(3)芽孢形成過程中具有耐熱性，萌發(fā)形成營養(yǎng)細(xì)胞時，耐熱性喪失；(4)酶含量低，具有耐熱性酶；(5)代謝活力極低；(6)折光性強。64生長在某些細(xì)菌表面的長絲狀、波曲狀的蛋白質(zhì)附屬物稱為鞭毛。其數(shù)目為一至數(shù)十條。鞭毛直徑在0.001-0.02μm，長度不等，在2-50μm之間。(五)、鞭毛

鞭毛的生理功能是運動，這是原核生物實現(xiàn)其趨性(如趨化性、趨光性、趨氧性和趨磁性等)的最有效方式。65

一般，只有具有鞭毛的細(xì)菌才能運動。但貝日阿托氏菌、透明顫菌、發(fā)硫菌的段殖體及粘細(xì)菌例外，它們雖然沒有鞭毛仍可運動，叫滑動。原生動物的鞭毛(包括古生菌)的鞭毛都有共同的構(gòu)造，由基體、鉤形鞘和鞭毛絲三部分組成，G－和G+細(xì)菌的鞭毛構(gòu)造稍有區(qū)別。66

不同細(xì)菌的鞭毛著生部位不同。有單根鞭毛、有一束鞭毛，都為端生，端生的還有極端生和亞極端生。還有周生鞭毛。鞭毛著生部位、數(shù)目、排列是細(xì)菌分類的依據(jù)。67偏端單生兩端單生周生鞭毛如：熒光假單胞如：鼠咬熱螺旋體偏端叢生如：丁香假單胞兩端叢生如：紅色螺菌如：大腸桿菌

根據(jù)鞭毛的數(shù)量和排列情況，細(xì)菌分為以下五種類型：68四、細(xì)菌的培養(yǎng)特征細(xì)菌在不同形態(tài)(固體、半固體、液體培養(yǎng)基和明膠培養(yǎng)基)培養(yǎng)基上生長，表現(xiàn)出不同的培養(yǎng)特征。69(一)、細(xì)菌在固體培養(yǎng)基上的培養(yǎng)特征

細(xì)菌在固體培養(yǎng)基上的培養(yǎng)特征就是菌落特征。所謂菌落(colony)是由一個細(xì)菌繁殖起來的，由無數(shù)細(xì)菌組成的具有一定形態(tài)特征的細(xì)菌集團。不同種的細(xì)菌菌落特征是不同的。70從三方面看菌落的特征：①菌落表面的特征：光滑，粗糙？干燥，濕潤？等；②菌落的邊緣特征：有圓形，邊緣整齊，呈鋸齒狀，邊緣伸出卷曲呈毛發(fā)狀，邊緣呈花瓣狀等；③縱剖面特征：平坦、扁平、隆起、凸起、草帽狀、臍狀、乳頭狀等。菌落的特征是分類鑒定的依據(jù)。71同一細(xì)菌在不同的培養(yǎng)平板上形成不同的特征菌落。72

菌苔(bacteriallawn)是細(xì)菌在斜面培養(yǎng)基接種線上長成的一片密集的細(xì)菌群落，不同屬種細(xì)菌的菌苔形狀是不同的。73(二)、在明膠培養(yǎng)基上的培養(yǎng)特征

用穿刺接種法將某種細(xì)菌接種在明膠培養(yǎng)基中培養(yǎng)，能產(chǎn)生明膠水解酶水解明膠.

不同的細(xì)菌將明膠水解成不同形態(tài)的溶菌區(qū)，依據(jù)這些不同形態(tài)的溶菌區(qū)或溶菌與否可將細(xì)菌進行分類。74

(三)、細(xì)菌在半固體培養(yǎng)基中的培養(yǎng)特征

呼吸類型判斷：如果細(xì)菌在培養(yǎng)基的表面及穿刺線的上部生長者為好氧菌。沿著穿刺線自上而下生長者為兼性厭氧菌或兼性好氧菌。如果只在穿刺線下部生長者為厭氧菌。用穿刺接種技術(shù)將細(xì)菌接種在含0.3％－0.5％瓊脂半固體培養(yǎng)基中培養(yǎng)，細(xì)菌可呈現(xiàn)各種生長狀態(tài)。

是否運動判斷：若只沿著穿刺線生長者為沒有鞭毛、不能運動的細(xì)菌；如果不但沿著穿刺線生長且穿透培養(yǎng)基擴散生長者為有鞭毛、運動的細(xì)菌。根據(jù)細(xì)菌的生長狀態(tài)判斷細(xì)菌的呼吸類型和鞭毛有無，能否運動。

P3475(四)、細(xì)菌在液體培養(yǎng)基中的培養(yǎng)特征

液體培養(yǎng)基中，細(xì)菌整個個體與培養(yǎng)基接觸，可以自由擴散生長。其生長狀態(tài)隨細(xì)菌種屬特征而異。細(xì)菌在液體培養(yǎng)基中的培養(yǎng)特征是分類依據(jù)之一。76五、細(xì)菌的物理化學(xué)性質(zhì)細(xì)菌的等電點在pH為2-5。G+的等電點為pH2-3，G－為4-5。pH3-4之間的為革蘭氏染色不穩(wěn)定菌。(一)、細(xì)菌表面電荷和等電點

培養(yǎng)液pH若比細(xì)菌等電點高，細(xì)菌的游離氨基電離受抑制，游離羧基電離，細(xì)菌帶負(fù)電；培養(yǎng)液pH若比細(xì)菌等電點低，細(xì)菌的游離羧基電離受抑制，游離氨基電離，細(xì)菌帶正電；77但在一般的培養(yǎng)基、染色、血清試驗中，細(xì)菌多處于偏堿性(pH7-7.5)、中性(pH7)和偏酸性(pH<7>6)，都高于細(xì)菌的等電點。所以，細(xì)菌表面總是帶負(fù)電荷。78(二)、細(xì)菌的染色原理及染色方法細(xì)菌菌體無色透明，在顯微鏡下由于菌體與背景反差極小，不易看清菌體的形態(tài)和結(jié)構(gòu)。用染色液染菌體，以增加菌體與背景的反差，在顯微鏡下則可清楚看見菌體的形態(tài)。1、細(xì)菌的染色原理（1）為什么要染色？79微生物細(xì)胞是由蛋白質(zhì)、核酸等兩性電解質(zhì)及其他化合物組成的，表現(xiàn)出兩性電解質(zhì)的性質(zhì)。在一般情況下，細(xì)菌帶負(fù)電荷，故容易與帶正電荷的堿性染料結(jié)合，故用堿性染料染色的為多。堿性染料有美藍(lán)、甲基紫、結(jié)晶紫、龍膽紫、堿性品紅、中性紅、孔雀綠和番紅等。（2）為何用堿性染料染色？802大類：簡單染色法和復(fù)合染色法。2、染色方法

復(fù)合染色法是用兩種染料染色，以區(qū)別不同細(xì)菌的革蘭氏染色反應(yīng)或抗酸性染色反應(yīng)，或?qū)⒕w和某一結(jié)構(gòu)染成不同顏色，以便觀察。

簡單染色法是用一種染料染菌體，目的是為了增加菌體與背景的反差，以便觀察。81涂片干燥固定染色1min水洗、吸干鏡檢簡單染色823、革蘭氏染色法(Gramstainprocedure)(1)步驟①無菌條件下，用接種環(huán)挑取少量細(xì)菌于干凈的載玻片上涂布均勻、固定；②用草酸銨結(jié)晶紫染色1min，水洗去掉浮色；③用碘－碘化鉀溶液媒染1min，傾去多余溶液；④用中性脫色劑如乙醇或丙酮脫色，G+不被褪色而呈紫色，G－褪色而呈無色；⑤用番紅染液復(fù)染1min，G+仍呈紫色，G－呈紅色。83革蘭氏染色的機制有如下2點：(2)革蘭氏染色機制①革蘭氏染色與細(xì)菌等電點有關(guān)：②革蘭氏染色與細(xì)胞壁有關(guān)84已知革蘭氏陽性菌的等電點為pH2-3，革蘭氏陰性菌的等電點為pH4-5。可見，G+的等電點比G－的低，說明G+帶的負(fù)電荷比G－多。它與草酸銨結(jié)晶紫的結(jié)合力大，用碘－碘化鉀媒染后，兩者的等電點均得到降低，但G+的等電點降低得多，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強。它的菌體與草酸銨結(jié)晶紫、碘－碘化鉀的復(fù)合物不被乙醇提取，呈紫色。而G－與草酸銨結(jié)晶紫結(jié)合弱，其菌體與草酸銨結(jié)晶紫、碘－碘化鉀的復(fù)合物很容易被乙醇提取而呈現(xiàn)無色。細(xì)菌等電點:85細(xì)胞壁:通過電子顯微鏡對細(xì)胞壁的觀察及對細(xì)胞壁化學(xué)組分分析，得知G+的脂類物質(zhì)的含量很低，肽聚糖的含量高。G-相反，它的脂類含量高，肽聚糖含量很低。因此，用乙醇脫色時，G-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，乙醇很易進入細(xì)胞內(nèi)，將草酸銨結(jié)晶紫、碘－碘化鉀復(fù)合物提取出來，使菌體呈現(xiàn)無色。G+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。86§2-2古菌

87一、概念的提出1977年，CarlWoese以16SrRNA序列比較為依據(jù)，提出的獨立于真細(xì)菌和真核生物之外的生命的第三種形式。在分類地位上與真細(xì)菌和真核生物并列為三域（Domain），并且在進化譜系上更接近真核生物。在細(xì)胞構(gòu)造上與真細(xì)菌較為接近，同屬原核生物。多生活于一些生存條件十分惡劣的極端環(huán)境中，例如高溫、高鹽、高酸等。原名：古細(xì)菌（Archaebacteria）；后改名：古生菌（Archaea）88二、細(xì)胞形態(tài)在顯微鏡下，古生菌與細(xì)菌具有類似的個體形態(tài)。89三、細(xì)胞結(jié)構(gòu)在細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能上，古生菌既有類似真細(xì)菌之處，也有類似真核生物之處，還具有一些自己獨特的特點。β-1,3糖苷鍵不被溶菌酶水解N-乙酰葡糖胺和N-乙酰塔羅糖胺糖醛酸交替連接而成，連在后一氨基糖上的肽尾由L-glu、L-ala和L-lys三個L型氨基酸組成，肽橋則由L-glu一個氨基酸組成。90古生菌的質(zhì)膜在本質(zhì)上也是由磷脂組成，但它比真細(xì)菌或真核生物具有更明顯的多樣性。親水頭（甘油）與疏水尾（烴鏈）間是通過醚鍵而不是酯鍵連接的；細(xì)胞膜的化學(xué)組分存在多樣性；古生菌的細(xì)胞質(zhì)膜中存在著獨特的單分子層膜或單、雙分子層混合膜，而真細(xì)菌或真核生物的細(xì)胞質(zhì)膜都是雙分子層。91核區(qū)沒有具有核仁、核膜的細(xì)胞核染色體DNA為共價閉和環(huán)狀92四、分類ExtremelyHalophilic

MethanogensHyperthermophilicArchaea93

PhysiologyofExtremelyHalophilicArchaea

AllarechemoorganotrophsMostareobligateaerobesAllrequirelargeamountofsodiumforgrowthAllstaingramnegatively,binaryfissiongrowthMostarenonmotileHalobacteriumandHalococcuscontainlargeplasmidsPeptidoglycanreplacedbyglycoporteininthecellwallCellularcomponentsexposedtotheexternalenvironmentrequirehighNa+forstabilityCellularinternalcomponentsrequirehighK+forstabilityNa+stabilizethecellwalls.94DiversityandPhysiologyofMethanogenicArchaea16SribosomalRNAsequenceanalysesclassifymethanogenintosevenmajorgroupsAllmethanogensuseNH4+asanitrogensourceAfewspeciescanfixmolecularnitrogenNickelisatracemetalrequiredbyallmethanogens,itisacomponentofcoenzymeFactor430IronandCobaltarealsoimportantformethanogens.Picturesontheleft:morphologicaldiversityofmethanogens95HyperthermophilicArchaea

TemperatureOptimaabove80oCMostisolatedfromgeothermallyheatedsoilsorwaterscontainingsulfurandsulfidesMostareobligateanaerobesManygrowchemolithotrophically,withH2asenergysource96科學(xué)前沿：我國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)太古菌2004年6月5日，參加“科學(xué)與中國”院士專家巡講團的中國科學(xué)院院士、“中國大陸科學(xué)鉆探工程”首席科學(xué)家許志琴在作學(xué)術(shù)報告時透露，國際上正在實施的最深的科學(xué)鉆井——“中國大陸科學(xué)鉆探工程”中，我國科學(xué)家通過對巖心的低溫冷儲及DNA分析，首次在地下1080米深度的巖石中發(fā)現(xiàn)了太古菌及細(xì)菌?？茖W(xué)家們在對若干不同深度、不同巖石性質(zhì)的固體巖心樣品進行的DNA分析，發(fā)現(xiàn)了大量極端條件下形成的微生物，有嗜酸菌、嗜鐵菌、嗜甲烷菌等，并完成了嗜熱微生物的分離培養(yǎng)及鑒定的試驗性工作。這些微生物藏身在巖石微細(xì)裂縫里，只靠“吃”鐵、鎳、甲烷等生存。這是近年來我國早期生命研究中的一項重大發(fā)現(xiàn)，對地下生物圈及生命起源的研究提供了重要信息。97§2-3放線菌98放線菌因在固體培養(yǎng)基上呈輻射狀生長而得名。一、概述1、取名除枝動菌屬為G-外，其余全部為G+。“介于細(xì)菌與絲狀真菌之間又接近細(xì)菌的一類絲狀原核生物”近代生物學(xué)技術(shù)放線菌實際上是屬于細(xì)菌范疇內(nèi)的原核微生物，只不過其細(xì)胞形態(tài)為分枝狀菌絲。99廣泛分布在含水量較低、有機物較豐富和呈微堿性的土壤中。泥土所特有的泥腥味，主要由放線菌產(chǎn)生的土腥味素(geosmin)所引起。大多數(shù)放線菌為腐生菌，少數(shù)是寄生菌。2、分布腐生菌在土壤中的分布和數(shù)量僅次于細(xì)菌。100(1)在自然界物質(zhì)循環(huán)中起積極作用，促進土壤形成團粒結(jié)構(gòu)，改良土壤;3、用途(2)

在有機固體廢棄物的填埋和堆肥發(fā)酵及廢水生物處理中起積極作用;(6)至今已報道過的近萬種抗生素中，約70％由放線菌產(chǎn)生;(3)諾卡氏菌屬(Nocardia)對腈類化合物的分解能力較強，可應(yīng)用于丙烯腈廢水的處理;(7)近年來篩選到的許多新的生化藥物多數(shù)是放線菌的次生代謝產(chǎn)物，包括抗癌劑、酶抑制劑、抗寄生蟲劑、免疫抑制劑和農(nóng)用殺蟲(殺菌)劑等;(4)甾體轉(zhuǎn)化、石油脫蠟、污水處理；(5)分解纖維素、石蠟、角蛋白、瓊脂和橡膠等;(8)只有極少數(shù)放線菌能引起人和動、植物病害。101二、放線菌的形態(tài)和結(jié)構(gòu)單細(xì)胞，大多由分枝發(fā)達(dá)的菌絲組成；菌絲直徑與桿菌類似，約1mm；細(xì)胞壁組成與細(xì)菌類似，革蘭氏染色陽性(少數(shù)陰性)；細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與細(xì)菌基本相同，按形態(tài)和功能可分為營養(yǎng)、氣生和孢子絲三種。102放線菌的菌體由纖細(xì)的長短不一的菌絲組成，菌絲分支，為單細(xì)胞。菌絲體可分為3類：1031、營養(yǎng)菌絲匍匐生長于培養(yǎng)基內(nèi)，吸收營養(yǎng)，也稱基內(nèi)菌絲。一般無隔膜，直徑0.2-0.8mm，長度差別很大，有的可產(chǎn)生色素。2、氣生菌絲營養(yǎng)菌絲發(fā)育到一定階段，伸向空間形成氣生菌絲，疊生于營養(yǎng)菌絲上，可覆蓋整個菌落表面。在光學(xué)顯微鏡下觀察，顏色較深，直徑較粗（1-1.4mm），有的產(chǎn)色素。3、孢子絲氣生菌絲發(fā)育到一定階段，其上可分化出形成孢子的菌絲，即孢子絲，又稱產(chǎn)孢絲或繁殖菌絲。其形狀和排列方式因種而異，常被作為對放線菌進行分類的依據(jù)。104105菌落形態(tài)能產(chǎn)生大量分枝和氣生菌絲的菌種（如鏈霉菌）不能產(chǎn)生大量菌絲體的菌種（如諾卡氏菌）菌落質(zhì)地致密，與培養(yǎng)基結(jié)合緊密，小而不蔓延，不易挑起或挑起后不易破碎。粘著力差，粉質(zhì)，針挑起易粉碎三、放線菌的菌落形態(tài)放線菌的菌落是由一個分生孢子或一段營養(yǎng)菌絲生長繁殖引起許多菌絲互相纏繞而成。106107

108四、放線菌的繁殖繁殖方式無性孢子菌絲斷裂凝聚孢子橫隔孢子孢囊孢子分生孢子厚壁孢子存在多種孢子形成方式常見于液體培養(yǎng)中，工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)抗生素時都以此法大量繁殖放線菌細(xì)菌的芽孢是休眠體，而放線菌的孢子是繁殖體109§2－4藍(lán)細(xì)菌（cyanobacteria）異型胞110藍(lán)細(xì)菌（cyanobacteria）舊名藍(lán)藻（bluealgae）或藍(lán)綠藻（blue－greenalgae），是一類進化歷史悠久、G-、無鞭毛、含葉綠素a（但不形成葉綠體）、能進行產(chǎn)氧性光合作用的大型原核生物。以前曾歸于藻類，因為它和高等植物一樣具有光和色素----葉綠素a，能進行產(chǎn)氧型光合作用。111藍(lán)細(xì)菌廣泛分布于自然界，包括各種水體、潮濕土壤和部分生物體內(nèi)外（如樹皮）及巖石和其他惡劣環(huán)境（高溫、低溫、鹽湖、荒漠和冰原等）中都可找到他們的蹤跡，因此有“先鋒生物”之美稱。藍(lán)細(xì)菌在污水處理，水體自凈中起積極作用。在N、P豐富的水體中生長旺盛，可作水體富營養(yǎng)化的指示生物。有某些屬種在富營養(yǎng)化的海灣和湖泊中引起海灣的赤潮和湖泊的水華。嚴(yán)重者引起水生生物的大量死亡。112許多藍(lán)細(xì)菌生長在池塘和湖泊中，在夏、秋兩季大量繁殖，并形成膠質(zhì)團浮于水面，形成“水花”，使水體變色。113色球藻綱中的微囊藻屬（microcystis）和腔球藻屬(coelosphaerium)可引起富營養(yǎng)化水體發(fā)生水華。藻殖段綱的藻體為絲狀體，其中魚腥藻屬(Anabaena)在富營養(yǎng)化水體中形成水華。一、色球藻綱二、藻殖段綱114§2-5螺旋體螺旋體是一類形態(tài)和運動機理獨特的細(xì)菌。繁殖方式為縱裂。腐生或寄生，腐生者多在河流、池塘、湖泊、海洋或淤泥中生存，寄生者可引起人和動物疾病。115§2-6立克次氏體（Rickettsia）和支原體116支原體、立克次氏體和衣原體是3類同屬G-的代謝能力差，主要營細(xì)胞內(nèi)寄生的小型原核生物。從支原體、立克次氏體至衣原體，其寄生性逐步增強。它們是介于細(xì)菌和病毒間的一類原核生物。117一、支原體（Mycoplasma）支原體是一類無細(xì)胞壁、介于獨立生活和細(xì)