細菌環(huán)境工程微生物幻燈片優(yōu)選第二章細菌環(huán)境工程微生物（二）古菌的細胞結構

細胞壁不含二氨基庚二酸（D-氨基酸）和胞壁酸，不受溶菌酶和內酰胺抗生素的作用細胞膜的脂質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)生活習性和生理熱性：產甲烷菌、嗜熱嗜酸菌、極端嗜鹽菌1、產甲烷菌可進行厭氧消化，與水解菌和產酸菌等協(xié)同作用，將有機物降解成H2、CO2、乙酸并進行甲烷化（具有經(jīng)濟價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)境和用特殊的技術進行。

保證厭氧環(huán)境：厭氧手套箱在環(huán)境工程中，產甲烷菌具有特殊的意義。在厭氧條件下，產甲烷菌與其他菌（水解菌、產酸菌等）共同作用，將有機物轉化為甲烷，這就是所謂的“沼氣發(fā)酵”。2、極端嗜鹽菌對NaCL有特殊的適應性和需要性。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5.5mol/L（32％，達飽和狀態(tài)）。有的種類也能在低鹽濃度下生長。三、研究古菌的意義極端微生物對極端環(huán)境有很強的適應性和需要性，對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性，加深對生命本質的認識。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)境下直接進行污染治理，可極大降低運行費用、節(jié)約成本。第二節(jié)細菌域一、個體形態(tài)與大小基本形態(tài)絲狀（一）球狀球菌細胞個體呈球形或橢圓形不同種的球菌在細胞分裂時會形成不同的空間排列方式，常被作為分類依據(jù)。分有：單球菌、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

桿狀細胞呈桿狀或圓柱形，一般其粗細（直徑）比較穩(wěn)定，而長度則常因培養(yǎng)時間、培養(yǎng)條件不同而有較大變化。分有：單桿菌、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。弧菌螺旋菌螺旋體菌

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）細菌大小細菌的大小以μm計多數(shù)球菌：（直徑）0.2-80μm

桿菌：（長×寬）(0.5-1.0)×(1-5)μm

螺旋菌：寬度×彎曲長度(0.25-1.7)×(2-60)μm二、細菌的細胞結構基本結構：細胞壁、細胞質膜、細胞質及其內含物、擬核。特殊結構：芽孢、鞭毛、莢膜、黏液層、衣鞘、光合作用層片等。（一）細胞壁（cellwall）位于細胞表面，內側緊貼細胞膜的一層較為堅韌略有彈性的結構，占細胞干重10-25%。根據(jù)革蘭氏染色效果的不同，將細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%乙醇溶液進行顏色洗脫5.復染—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+)細胞壁厚度為20-80nm，含肽聚糖、磷壁酸和少量蛋白質和脂肪。內壁層：緊貼細胞膜，2-3nm，肽聚糖組成的單分子或雙分子層,結構疏松

外壁層：脂多糖（外層）+磷脂層（中層）+脂蛋白層（內層）

（2）

革蘭氏陰性菌(G-)細胞壁G+細菌與G﹣細菌細胞壁化學組成與結構：細菌壁厚度/nm肽聚糖/%磷壁酸/%脂多糖/%蛋白質/%脂肪/%革蘭氏陽性菌20~8040~90+－約201~4革蘭氏陰性菌1010－+約6011~22對照革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌的組成和構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、肽聚糖層和細胞質膜，于是被乙醇溶解的結晶紫和碘的復合物從細胞中滲漏出來，當再用藩紅復染時，顯現(xiàn)紅色。②但在G+細胞中，乙醇使厚的肽聚糖層脫水，導致孔隙變小，由于結晶紫和碘的復合物分子較大，不能通過細胞壁，保持紫色。1.保護原生質體免受滲透壓引起的破裂作用；2.維持細菌的形態(tài)。（溶菌酶處理不同形態(tài)的菌體細胞壁后，菌體均呈球狀）3.細胞壁為多孔結構的分子篩，可以阻擋某些分子的進入。4.細胞壁為鞭毛提供支點，使鞭毛運動細菌細胞壁的生理功能：（二）原生質體細胞質膜細胞質及內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胞質膜：半透膜，主要由磷脂雙分子層和蛋白質構成。a、磷脂雙分子層構成膜的基本骨架b、磷脂分子以多種形式不斷運動使膜結構具流動性c、膜蛋白質無規(guī)則的、以不同深度分布于膜的磷脂層中d、膜上的蛋白質和磷脂數(shù)量與種類可隨細菌生理狀態(tài)而變化細胞質膜的結構細胞質膜的超薄切片電鏡照片（標尺：0.2μm）

細胞膜的生理功能：①維持細胞內正常滲透壓梯度和溶質的轉移；②含有合成細胞壁和形成橫膈膜組分的酶，合成細胞壁重要基地；③膜內陷形成中間體，含有細胞色素，參與呼吸作用；④膜上含有進行能量代謝的酶系，在細胞質膜上進行物質代謝和能量代謝，是細胞產能場所；⑤細胞質膜上有鞭毛基粒，是鞭毛基體的著生部位和鞭毛旋轉的供能部位。細胞質和內含物

細胞質是細胞質膜包圍的除核物質以外的無色透明、黏稠的復雜膠體；由蛋白質、核酸、多糖、脂質、無機鹽和水組成。細胞質內含物

（1）核糖體：是分散在細胞質中的亞微顆粒，是合成蛋白質的場所，由核糖核酸RNA(60%)和蛋白質(40%)組成。

（2）內含顆粒當細菌生長到成熟階段，因營養(yǎng)過剩而形成。主要功能是貯存營養(yǎng)物。①多聚磷酸鹽顆粒（異染粒）由多聚偏磷酸鹽、核糖核酸、蛋白質、脂類及Mg2+組成，是磷酸鹽的貯存體，或者可說是能量倉庫。正在生長的細胞中多聚磷酸鹽顆粒含量較多，而老齡細胞中，多聚磷酸鹽顆粒被用作碳源、能源和磷源而減少。因其可用藍色的染料（甲苯胺藍或甲烯藍）染成紫紅色或深淺不同的藍色，被稱為異染粒。②聚β-羥丁酸為脂溶性物質，不溶于水。很容易被脂溶性染料蘇丹黑著染，在光學顯微鏡下清晰可見。當缺乏營養(yǎng)時，被用作碳源和磷源。③硫粒一些硫化菌如：貝日阿托氏菌可以利用H2S作為能源，氧化為硫粒積累在菌體，當缺乏營養(yǎng)時，氧化體內硫粒為SO42-,從中獲得能量。硫粒具有很好的折光性，在光學顯微鏡下可輕松看到。④糖元和淀粉粒均可用碘染色，前者為紅褐色，后者為藍色，二者可作為碳源和能源。⑤氣泡調節(jié)細胞比重以使細胞漂浮在最適水層中獲取光能、O2和營養(yǎng)物質通常，一種菌含有一種或兩種內含顆粒。（3）擬核原核生物所特有的、無核膜結構、無固定形態(tài)的原始細胞核。沒有核膜和核仁。由一條環(huán)狀雙鏈的DNA高度折疊纏繞而成。擬核攜帶著細菌的全部遺傳信息，決定著遺傳性狀和傳遞遺傳信息。（三）莢膜、粘液層、菌膠團和衣鞘1.莢膜capsule：一些細菌在細胞表面分泌的一種黏性物質，把細胞壁完全包圍封住。（1）化學成分：含水率為90-98%，固形物主要是多糖，有的也含有多肽。肺炎鏈球菌莢膜莢膜（2）

功能：a、能增強某些病原菌的致病能力；b、使之抵御宿主吞噬細胞的吞噬，保護細胞免受干燥的影響；c、細胞外碳源和能源性貯藏物質；d、生物吸附作用負染色法又稱襯托法

1.先染菌體。

2.再將背景染成黑色。在菌體及背景的襯托下，二者之間會出現(xiàn)透明區(qū)，就是莢膜，在顯微鏡下清晰可見。2．粘液層：有些細菌不產生莢膜，其細胞表面仍分泌粘性多糖，疏松地附著在細胞壁表面，與外界沒有明顯邊界.在污水處理中也有一定的生物吸附功能。3．菌膠團zoogloea：有的細菌莢膜物質互相融合，連為一體，若干細菌按一定的排列方式互相粘集在一起，被一個公共莢膜包圍形成一定形狀的細菌集團，叫做菌膠團。形態(tài)：球形、蘑菇形、橢圓形、分枝狀、埀絲狀及其它不規(guī)則形。形成菌膠團的典型細菌為動膠菌屬的細菌。［菌膠團＋吸附物（物質、其他微生物）＝活性污泥］4．衣鞘sheath：水生絲狀菌多數(shù)有衣鞘。由表面的粘液層或莢膜硬質化，形成一個透明堅韌的空殼。（四）芽孢spore某些細菌在其生活史中的某個階段或某些細菌在遇到外界不良環(huán)境時，在其細胞內形成一個內生孢子叫芽孢。所有的芽孢都可以抵擋外界不良環(huán)境。它是抵擋外界不良環(huán)境的休眠體?？莶輻U菌芽孢的超薄切片電鏡照片（標尺：0.2μm）1、芽孢含水率低，38-40%