环境工程微生物学第二章-原核微生物

第一节真细菌（Eubacteria）第二节放线菌(Actinomyces)第三节蓝细菌（Cyanobacteria）第四节支原体、立克次氏体和衣原体第五节古生菌（myxobacteria）第二章原核生物*（一）概念第二节放线菌(Actinomyces)放线菌是一类（具有分枝状菌丝体的）高(G+C)mol%的革兰氏阳性细菌。《伯杰氏系统细菌学手册》第一版，原核生物被分为4个门7个纲，放线菌被分为原核生物界，厚壁菌门，丝状菌纲，放线菌目。《伯杰氏系统细菌学手册》第二版将放线菌提升为放线菌门（细菌域共30个门），包括一个纲，5个亚纲，近200个属。教材P42：伯杰氏第8版8科31属*（一）概念“介于细菌与丝状真菌之间又接近细菌的一类丝状原核生物”放线菌实际上是属于细菌范畴内的原核微生物，只不过其细胞形态为分枝状菌丝。第二节放线菌(Actinomyces)特点：具有分枝状菌丝、以孢子进行繁殖，陆生性较强、革兰氏染色阳性的一类原核微生物，属于真细菌范畴。*（二）形态与结构单细胞，大多由分枝发达的菌丝组成；菌丝直径与杆菌类似，约1mm；细胞壁组成与细菌类似，革兰氏染色阳性；细胞的结构与细菌基本相同，按形态和功能可分为营养、气生和孢子丝三种。第二节放线菌(Actinomyces)*（二）形态与结构第二节放线菌(Actinomyces)*（二）形态与结构第二节放线菌(Actinomyces)有些放线菌是无分枝的单细胞Phase-contrastmicrographofstrainCorynebacteriummarinumD7015T*（二）形态与结构1、营养菌丝匍匐生长于培养基内，吸收营养，也称基内菌丝。一般无隔膜，直径0.2-0.8mm，长度差别很大，有的可产生色素。第二节放线菌(Actinomyces)*（二）形态与结构2、气生菌丝营养菌丝发育到一定阶段，伸向空间形成气生菌丝，叠生于营养菌丝上，可覆盖整个菌落表面。在光学显微镜下观察，颜色较深，直径较粗（1-1.4mm），有的产色素。第二节放线菌(Actinomyces)*（二）形态与结构3、孢子丝气生菌丝发育到一定阶段，其上可分化出形成孢子的菌丝，即孢子丝，又称产孢丝或繁殖菌丝。其形状和排列方式因种而异，常被作为对放线菌进行分类的依据。第二节放线菌(Actinomyces)*（二）形态与结构第二节放线菌(Actinomyces)*二、放线菌（二）形态与结构营养菌丝匍匐生长于培养基内，吸收营养营养菌丝发育到一定阶段，伸向空间形成气生菌丝气生菌丝发育到一定阶段，其上可分化出形成孢子的菌丝，即孢子丝*（二）形态与结构第二节放线菌(Actinomyces)*孢子在适宜的条件下萌发，长出1-3个芽管（三）生长与繁殖营养菌丝气生菌丝繁殖菌丝（孢子丝）孢子丝释放孢子第二节放线菌(Actinomyces)*（三）生长与繁殖繁殖方式无性孢子菌丝断裂孢囊孢子分生孢子常见于液体培养中，工业发酵生产抗生素时都以此法大量繁殖放线菌细菌的芽胞是休眠体，而放线菌的孢子是繁殖体第二节放线菌(Actinomyces)*（三）生长与繁殖第二节放线菌(Actinomyces)*（三）生长与繁殖第二节放线菌(Actinomyces)*（四）菌落形态菌落形态能产生大量分枝和气生菌丝的菌种（如链霉菌）不能产生大量菌丝体的菌种（如诺卡氏菌）菌落质地致密，与培养基结合紧密，小而不蔓延，不易挑起或挑起后不易破碎。粘着力差，粉质，针挑起易粉碎第二节放线菌(Actinomyces)*（四）菌落形态*（五）分布特点及与人类的关系放线菌常以孢子或菌丝状态极其广泛地存在于自然界，土壤中最多，其代谢产物使土壤具有特殊的泥腥味。能产生大量的、种类繁多的抗生素（其中90%由链霉菌产生）有的放线菌可用于生产维生素、酶制制；此外，在甾体转化、石油脱蜡、烃类发酵、污水处理等方面也有应用少数寄生型放线菌可引起人、动物（如皮肤、脑、肺和脚部感染）、植物（如马铃薯和甜菜的疮痂病）的疾病。第二节放线菌(Actinomyces)*第三节蓝细菌（Cyanobacteria）1、概念也称蓝藻或蓝绿藻（blue-greenalgae），是一类G-,含有叶绿素a、能以水作为供氢体和电子供体、通过光合作用将光能转变成化学能、同化CO2为有机物质的光合细菌。以前曾归于藻类，因为它和高等植物一样具有光和色素----叶绿素a，能进行产氧型光合作用。*第三节蓝细菌2、特性1）分布极广；从热带到两极，从海洋到高山，到处都有它们的踪迹。土壤、岩石、以至在树皮或其它物体上均能成片生长.2）形态差异极大，有球状、杆状和丝状等形态；3）细胞中含有叶绿素a，进行产氧型光合作用；4）具有原核生物的典型细胞结构：细胞核无核膜，也不进行有丝分裂，细胞壁含胞壁酸和二氨基庚二酸，革兰氏染色阴性。*第三节蓝细菌2、特性5）营养极为简单，不需要维生素，以硝酸盐或氨作为氮源，多数能固氮，其异形细胞（heterocyst）是进行固氮的场所。6）分泌粘液层、荚膜或形成鞘衣，因此具有强的抗干旱能力。7）无鞭毛，但能在固体表面滑行，进行光趋避运动。8）许多种类细胞质中有气泡，使菌体漂浮，保持在光线最充足的地方，以利光合作用。*3、注意掌握一个概念:异形胞异形胞（heterocyst）某些丝状蓝藻所特有的变态营养细胞，是一种缺乏光合结构、通常比普通营养细胞大的厚壁特化细胞。异形胞中含有丰富的固氮酶，为蓝藻固氮的场所。***螺旋藻——来自美丽的程海湖*2007年6月24日赤潮水华第四节支原体、立克次氏体和衣原体支原体（Mycoplasma）立克次氏体（Rickettsia）衣原体（Chlamydia）革兰氏阴性细菌，大小和特性均介于通常的细菌与病毒之间。*第四节支原体、立克次氏体和衣原体立克次氏体（Rickettsia）是大小介于通常的细菌与病毒之间，在许多方面类似细菌，专性活细胞内寄生的原核微生物。（一）立克次氏体（Rickettsia）1、概念H.T.Ricketts1909年，首次发现斑疹伤寒的病原体，并因研究此病而牺牲，1916年人们以他的名字命名这类病原体作为纪念。*第四节支原体、立克次氏体和衣原体（一）立克次氏体（Rickettsia）1、概念*（一）立克次氏体（Rickettsia）2、特性1）某些性质与病毒相近专性活细胞寄生物，除五日热（战壕热）立克次氏体（Rickettsiawolhynica）外均不能在人工培养基上生长繁殖。能量代谢系统不完全,不能利用葡萄糖；细胞内酶系统不完全，缺少代谢活动必需的脱氢酶和辅酶A；细胞质膜的通透性过大,可透性膜，使它们容易从宿主细胞获得大分子物质，但也决定了它们离开宿主细胞则易死亡大小介于病毒与一般细菌之间，大部分不能通过细菌滤器.(其中伯氏立克次氏体(Rickettsiaburneti）能通过)一般个体：球状体：0.2-0.5mm；杆状体：0.3-0.5x0.3-2mm；第四节支原体、立克次氏体和衣原体*（一）立克次氏体（Rickettsia）2、特性第四节支原体、立克次氏体和衣原体*（一）立克次氏体（Rickettsia）2、特性2）从一种宿主传至另一宿主的特殊生活方式主要以节肢动物（虱、蜱、螨等）为媒介，寄生在它们的消化道表皮细胞中，然后通过节肢动物叮咬和排泄物传播给人和其他动物。第四节支原体、立克次氏体和衣原体*（一）立克次氏体（Rickettsia）2、特性2）从一种宿主传至另一宿主的特殊生活方式有的立克次氏体酿成严重疾病，如人类的流行性斑疹伤寒、羌虫热、Q热等。第四节支原体、立克次氏体和衣原体*（二）支原体（Mycoplasma）1、一般概念又称类菌质体，是介于一般细菌与立克次氏体之间的原核微生物。没有细胞壁，曾被认为是自由生活的最小的原核微生物。第四节支原体、立克次氏体和衣原体*（二）支原体（Mycoplasma）2、特性1）无细胞壁，只有细胞膜，细胞形态多变；2）个体很小，能通过细菌过滤器；3）可进行人工培养，但营养要求苛刻，菌落微小，呈典型的“油煎荷包蛋”形状；4）一些支原体能引起人类、牲畜、家禽和作物的病害疾病。球状体：0.2-0.25mm，最小达0.1mm；丝状体最长可达150mm，因细胞柔软且具扭曲性，致使细胞能通过孔径比自身小得多的过滤器。第四节支原体、立克次氏体和衣原体*（二）支原体（Mycoplasma）2、特性第四节支原体、立克次氏体和衣原体*（二）支原体（Mycoplasma）2、特性第四节支原体、立克次氏体和衣原体应用活组织细胞培养病毒或体外组织细胞培养时，常被支原体污染；**三、支原体、立克次氏体和衣原体（三）衣原体（Chlamydia）1、概念介于立克次氏体与病毒之间，能通过细菌滤器，专性活细胞内寄生的一类原核微生物。过去误认为“大病毒”，但它们的生物学特性更接近细菌而不同于病毒。*（三）衣原体（Chlamydia）2、特性1）细胞结构与细菌类似；具有类似的细胞壁，70S核糖体也是由30S和50S二个亚基组成）2）细胞呈球形或椭圆形，直径0.2-0.3mm，能通过细菌滤器；3）专性活细胞内寄生；衣原体有一定的代谢活性，能进行有限的大分子合成，但缺乏产生能量的系统，必须依赖宿主获得ATP，因此又被称为“能量寄生型生物”。4）在宿主细胞内生长繁殖具有独特的生活周期，即存在原体和始体两种形态。*整个过程48h*（三）衣原体（Chlamydia）2、特性5）衣原体广泛寄生于人类、哺乳动物及鸟类，少数致病；6）衣原体不耐热，60度10分钟即被灭活，但它不怕低温，冷冻干燥可保藏多年。对红霉素、氯霉素、四环素敏感。*（三）衣原体（Chlamydia）2、特性1956年，我国微生物学家汤飞凡等应用鸡胚卵黄囊接种法，在国际上首先成功地分离培养出沙眼衣原体。沙眼衣原体是人类砂眼的病原体，甚至引起结膜炎、角膜炎、角膜血管翳等临床症状，成为致盲的重要原因。*表13－1支原体、立克次氏体、衣原体与细菌、病毒的比较*第五节古生菌（Archaea）一、概念的提出1977年，CarlWoese以16SrRNA序列比较为依据，提出的独立于真细菌和真核生物之外的生命的第三种形式。在分类地位上与真细菌和真核生物并列为三域（Domain），并且在进化谱系上更接近真核生物。在细胞构造上与真细菌较为接近，同属原核生物。多生活于一些生存条件十分恶劣的极端环境中，例如高温、高盐、高酸等。原名：古细菌（Archaebacteria）；后改名：古生菌（Archaea）*微生物（病毒）古生菌（Archaea）细菌（Bacteria）非细胞型细胞型原核微生物真核微生物（Eukarya）古生菌在进化谱系上与真细菌及真核生物相互并列，且与后者关系更近，而其细胞构造却与真细菌较为接近，同属于原核生物。Eubacteria（真细菌）Archaebacteria（古生菌）真核生物*第七节古生菌（Archaea）二、细胞形态在显微镜下，古生菌与细菌具有类似的个体形态。****第七节古生菌（Archaea）三、细胞结构在细胞的结构与功能上，古生菌既有类似真细菌之处，也有类似真核生物之处，还具有一些自己独特的特点。*三、细胞结构（一）细胞壁具有与真细菌类似功能的细胞壁；细胞壁的结构和化学成分均差别甚大；已研究过的一些古生菌，它们细胞壁中没有真正的肽聚糖，而是由多糖（假肽聚糖）、糖蛋白或蛋白质构成的。热原体属(Thermoplasma)没有细胞壁；*三、细胞结构（一）细胞壁β-1,3糖苷键不被溶菌酶水解N-乙酰葡糖胺和N-乙酰塔罗糖胺糖醛酸交替连接而成，连在后一氨基糖上的肽尾由L-glu、L-ala和L-lys三个L型氨基酸组成，肽桥则由L-glu一个氨基酸组成。*三、细胞结构（二）细胞膜古生菌的质膜在本质上也是由磷脂组成，但它比真细菌或真核生物具有更明显的多样性。2、亲水头（甘油）与疏水尾（烃链）间是通过醚键而不是酯键连接的；1.磷脂的亲水头仍由甘油组成，但疏水尾由长链烃组成，一般为异戊二烯的重复单位；亲水头与疏水尾间由特殊的醚键连接成甘油二醚或二甘油四醚。*古生菌细胞膜的化学组成：醚键性质　　由一个氧原子连接两个烃基的有机化合物。通式为R—O—R′。*真细菌细胞膜的化学组成：磷脂：亲水的极性端疏水的非极性端*三、细胞结构（二）细胞膜古生菌的质膜在本质上也是由磷脂组成，但它比真细菌或真核生物具有更明显的多样性。3、古生菌的细胞质膜中存在着独特的单分子层膜或单、双分子层混合膜，而真细菌或真核生物的细胞质膜都是双分子层。例如，当磷脂为二甘油四醚时，连接两端二个甘油分子间的两个植烷侧链会发生共价结合，形成独特的单分子层膜。因多出现在嗜热菌中，故推测这种膜可能具有更高的机械强度*三、细胞结构（三）细胞质和内含物无复杂内膜的细胞器；核糖体为70S有些种类的细胞质中具有有一定功能的颗粒状内含物产甲烷嗜热菌细胞内的气泡*（四）核区没有具有核仁、核膜的细胞核染色体DNA为共价闭合环状*思考题：P69:1、2、3、8、10、13、141.细菌有哪几种形态？各举一种细菌为代表。2.细菌有哪些一般结构和特殊结构？它们各有哪些生理功能？3.革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的细胞壁结构有什么异同？各有哪些化学组成？8.叙述革兰氏染色的机制和步骤。10.何为细菌菌落？细菌有哪些培养特征？这些培养特征有什么实践意义？13.何为放线菌？革兰氏染色是何种反应？14.立克次氏体、支原体和衣原体是一类什么样的微生物？15.简述古生菌的特性。*