1、环 境 微 生 物 学,3.2 古 菌,1877年起，从细菌中发现一类特殊的微生物，它们虽然具有原核生物的基本性质，但在某些细胞结构的化学组成以及许多生化特性上都不同于细菌或真核生物。为了区别，这类特殊菌被称为古生菌（Archaebacteria），细菌被叫成真细菌（Eubacteria）。,细胞结构: 细胞壁：古细菌中没有共同的细胞壁成分。研究过的古生菌细胞壁中都没有真正的肽聚糖（不含肽聚糖特有组分N乙酰胞壁酸 、二氨基庚二酸 ），而是由假肽聚糖、糖蛋白或蛋白质构成的。,3.2.1 古菌的特点,不受溶菌酶和青霉素作用,细胞结构: 细胞膜：古细菌膜的脂类是非皂化性甘油二醚的磷脂和糖脂的衍生物。
2、产甲烷细菌的膜类脂由甘油与聚类戊二烯以醚键连接，嗜盐细菌为极性的植烷甘油醚，这些均是中性类脂并且不可皂化。存在独特的单分子层膜或单、双分子层混合膜。,3.2.1 古菌的特点,形态: 细胞很薄，扁平。有精确的方角和垂直的边构成直角几何形态。代谢：代谢过程中有许多特殊的辅酶，代谢类型多样。呼吸类型：一般严格厌氧或兼性厌氧，好氧较少。繁殖速度：繁殖速度较慢，进化速度也比细菌慢。生活习性：大多生活在极端环境中。,3.2.1 古菌的特点,3.2.2 古菌的分类,根据生活习性和生理特性，分为三大类群：,产甲烷菌（methanogens） 嗜热嗜酸菌（thermoacidophiles ）极端嗜盐菌（ext
3、remely halophiles ）,3.2.2 古菌的分类,2001年伯杰系统细菌学手册第二版的划分：,泉古生菌门广古生菌门产甲烷菌（methanogens） 嗜热嗜酸菌（thermoacidophiles ）极端嗜盐菌（extremely halophiles ） 热原体（thermoplasma） 古生硫酸盐还原菌（archaeobacterial sulfate reducers） 嗜热嗜酸菌,3.2.2 古菌的分类,产甲烷菌,有经济价值的生物能物质甲烷,CO2 + 4H2 CH4 +2H2O CH3OH + H2 CH4 + H2O 4CH3OH CH4 + 2CO2 + 2H2O
4、 CH3COOH + H2O CH4 + HCO3-,其共同点在于利用氢气、甲醇、甲酸或乙酸等来还原CO2并产生甲烷,专性厌氧菌,3.2.2 古菌的分类,产甲烷菌,产甲烷菌的细胞结构：细胞封套（包括细胞壁、表面层、鞘和夹膜）细胞质膜原生质核质,产甲烷菌有G菌和G菌，它们的细胞壁结构和组成是与真细菌的区别点。,3.2.2 古菌的分类,细胞封套：G产甲烷菌与G真细菌细胞壁相似，有一层和三层的。不同在于化学成分。G产甲烷菌不含肽聚糖，而是假肽聚糖或未硫酸化的异多糖。G的嗜热高温甲烷菌细胞壁外有一层六角形的蛋白质亚基即S层覆盖。G产甲烷菌不具有球囊多聚物或外膜，只有一层六角形或四角形的蛋白质亚基或糖蛋
5、白亚基组成的S层。甲烷螺菌的细胞质膜外只有一层由蛋白纤维组成的鞘包裹几个细胞。,产甲烷菌,3.2.2 古菌的分类,产甲烷菌,培养方法：液体深层培养抽真空培养Berker培养厌氧滚管法厌氧液体培养法厌氧液体培养增压法,厌氧手套箱,3.2.2 古菌的分类,极端嗜盐古菌,极端嗜盐古菌对NaCl有特殊的适应性和需要性。它们栖息在高盐环境如晒盐场、盐湖或高盐腌渍食物。热：中温或轻度嗜热，生长温度可高达55；pH：嗜中性或碱性，生长pH为5.58.8，最适pH为7.27.4；氧：好氧或兼性厌氧；革兰氏反应：G或G；形态：杆壮、球状或链状；营养类型：化能有机营养型；其它特点：均含类胡萝卜素，保护强光对菌体的
6、损伤；含菌红素，菌体呈红、紫、橘红和黄色。菌紫质。,3.2.2 古菌的分类,热原体,热原体属和嗜酸菌属无细胞壁，含大量二甘油四乙醚、脂多糖、糖蛋白或S层，球形嗜热嗜酸,3.2.2 古菌的分类,嗜热嗜酸菌,古生硫酸盐还原菌 极端嗜热古菌,大多数是硫代谢菌。主要生活在含硫的温泉、火山口及燃烧后的煤等自然环境中。热：专性嗜热，最适生长温度70105；pH：嗜酸性，pH 13可生长；氧：好氧、兼性厌氧、严格厌氧均有；革兰氏反应：G；形态：杆壮、丝状或球状；营养类型：自养或异养；,3.3 蓝 细 菌,蓝细菌(Cyanobacteria)，旧名蓝藻或蓝绿藻，是一类进化历史悠久、革兰氏染色阴性、无鞭毛、含叶
7、绿素（但不形成叶绿体）、能进行产氧性光合作用的大型原核微生物。蓝细菌在植物学和藻类学中被分类为蓝藻门，但由于它的细胞结构简单，只具有原始核，没有核膜、核仁，只有染色质，只有叶绿素，没有叶绿体。故将它隶属于原核生物界的蓝色光合菌门。,3.3 蓝 细 菌,蓝细菌的细胞一般比细菌大，通常直径为110m，最大的可达60m。 根据细胞形态差异，蓝细菌可分单细胞和丝状体两大类。 单细胞类群多呈球状和杆状，单生或团聚体； 丝状体蓝细菌是有许多细胞排列而成的群体。,蓝细菌的形态大小,3.3 蓝 细 菌,细胞壁有内外两层，外层为脂多糖，内层为肽聚糖。许多种能不断地向细胞壁外分泌胶粘物质，将一群细胞或丝状体结合在
8、一起，形成粘质糖被或鞘。细胞膜单层，很少有间体 。大多数蓝细菌无鞭毛，但可以“滑行”。类囊体，含叶绿素a和藻胆素等，能进行放氧性光合作用。蓝细菌的细胞内含有糖原、聚磷酸盐、PHB以及蓝细菌肽等贮藏物以及能固定CO2的羧酶体，少数水生性种类中还有气泡。有些丝状体能产生专化的静息细胞、异形胞、链丝段（澡殖段）、内孢子。 营养简单。多数为光能自养型。,蓝细菌的构造,与G细菌相似,3.3 蓝 细 菌,无性繁殖,蓝细菌的繁殖,单细胞,丝状体,裂殖：二分裂、多重分裂、不规则分裂,通过反复的中间细胞分裂而生长,通过丝状体无规则的断裂,通过末端释放能运动的细胞断链进行繁殖,3.3 蓝 细 菌,蓝细菌的分类,根
9、据形态和结构的特征，分为二纲：,色球藻纲,藻殖段纲,伯杰氏系统细菌学手册将蓝藻门分为1纲5亚组4亚群1科56属。,念珠蓝细菌(Nostoc),颤蓝细菌(Oscillatoria),图一，上面两张照片是一种很常见的蓝细菌 ：索球藻属这种蓝细菌覆盖在水面上，覆盖几毫米厚 ，把水的表面染成深绿色。每团索球藻有100m大，团里的细胞都裹在粘液里。 细胞团外部的黑色物质是由许多细菌构成的，也许他们要呼吸蓝细菌通过光合作用生成的氧气吧。,左：念珠藻属, 右，项圈藻, 一种能固氮的菌。表面部透明的小细胞（右数第三个）是异型细胞。这个异型细胞能固氮。左边又大又亮的细胞叫厚壁孢子或静息孢子。,一种池塘中的蓝藻（
10、蓝细菌）在有营养的水中很常见，能毒害水体，放出臭味,这是前一图的放大的某一纤维。充满气泡使纤维能浮在水面上，以便更好的获得阳光,一种蓝细菌（蓝藻）： 它形成了一层细胞厚的“席子” mucilage: 黏液 dividing cell: 正在分裂的细胞,蓝细菌与人类关系： 产氧； 经济价值：螺旋藻； 指示生物：水体富营养化； 水华和赤潮：微囊蓝细菌属、鱼腥蓝细菌属、水华束丝蓝细菌属。 分泌毒素。,3.4 放 线 菌,放线菌（Actinomycete）是一类呈菌丝状生长、主要以孢子繁殖和陆生性强的原核生物。,放线菌一般分布含水量较低、有机物丰富和呈微碱性的土壤中。在每克土壤中，放线菌的孢子数在10
11、7左右。生活方式：大多为腐生，自然界物质循环起重要作用。有共生，如弗兰克氏菌科与非豆科植物形成根瘤固氮。少寄生，如分枝杆菌。最突出特性产生抗生素。70由放线菌产生，其中以链酶菌居首。在很多领域有重要应用。,3.4.1 放线菌的形态和大小,营养（基内）菌丝：生长在培养基内或表面，主要功能是吸收营养物质和排泄废物。气生菌丝：基内菌丝生长到一定时期长出培养基表面伸向空中的菌丝，主要功能是传递营养物质和繁殖后代。孢子丝：气生菌丝生长发育到一定阶段分化成的可产孢子的菌丝。,放线菌的菌体由纤细长短不等的菌丝组成。,链酶菌形态模式图,3.3.1 放线菌的形态和大小,孢子丝的形状,孢子丝和孢子,分生孢子形状：
12、球形、椭圆形、杆形、瓜子形、棱形、半月形表面结构：光滑、小疣、带刺或毛发状含色素：粉白、灰、黄、橙、红、蓝、绿等,菌落形态,菌落由菌丝体组成，一般圆形、平坦或有许多皱褶和地衣状。放线菌的菌落特征随菌种而不同。一类是产生大量分枝的基内菌丝和气生菌丝的菌种，如链霉菌，其菌丝较细，生长缓慢，菌丝分枝相互交错缠绕，所以形成的菌落质地致密，表面呈较紧密的绒状或坚实，干燥，多皱，菌落较小而不延伸；其基内菌丝伸入基质内，菌落与培养基结合较紧密而不易挑取。 另一类是不产生大量菌丝体的菌种，如诺卡氏菌，这类菌的菌落粘着力较差，结构成粉质，质地松散，易被挑取。有些种类菌丝和孢子常含有色素，使菌落正面和背面呈现不同
13、颜色。正面是气生菌丝和孢子的颜色，背面是基内菌丝或所产生色素的颜色。,大多数放线菌以分生孢子繁殖，少数以孢囊孢子、菌丝断裂等方式繁殖。,放线菌的繁殖,3.4.1 放线菌的形态和大小,放线菌的繁殖,无性繁殖分生孢子孢囊孢子营养菌丝繁殖,分生孢子,孢子丝,基内菌丝,气生菌丝,孢囊孢子,萌发,孢子囊,放线菌生活史,3.5 其它原核微生物,一、螺旋体 二、立克次氏体 三、衣原体 四、支原体,3.5.1 螺旋体,是一类形态结构和运动机理独特的单细胞原核微生物细胞非常细长，0.10.53500 ，螺旋状，极柔极易弯曲，无鞭毛，但能作特殊的弯曲扭动或蛇一样运动繁殖方式为纵向二分裂；腐生或寄生广泛分布于水生环
14、境和动物体中，有些是动物体内固有的微生物区系有些种类引起梅毒、回归热、慢性游走性红斑、钩端螺旋体病等。另据最新研究，人类的胃癌主要也是由幽门螺旋体寄生造成的,病原体：密螺旋体属的苍白密螺旋体；在自然界中仅限于感染人类 特性：对温度增高极为敏感，暴露在 41.5 42 会被立即杀死，故最易感染低温部位；能被干燥很快杀死，故只有通过人体直接接触才能传播。,3.5.2 立克次氏体,是专性活细胞内寄生的致病性原核微生物大小为0.30.60.82.0，球状或杆状，革兰氏染色阴性，以二分裂方式繁殖，约8小时繁殖一代，对许多抗生素敏感。属于虫媒微生物，通过蚤、蜱、螨等节肢动物在动物间传播。引起的传染病：洛基
15、山斑点热、流行性斑疹伤寒、地方性斑疹伤寒、Q热和姜虫热、战壕热等。,是 为纪念 美国病理学家 H.T.Richetts 发现它后 不幸 感染此菌 而牺牲 命名的,3.5.3 衣原体,是一类比立克次氏体小，代谢活性丧失更多的专性活细胞寄生的致病性原核微生物。 由于它没有产能系统，ATP得自宿主，故有“能量寄生物”之称。故只能在活组织中进行培养。 细胞球形或椭圆形，直径0.21.5 ，G-，同时含DNA和RNA，二分裂繁殖，对磺胺及抗生素敏感。 引起的传染病：沙眼、鹦鹉热、淋巴肉芽肿、粒性结膜炎、肺炎等。,能量寄生物,是已知 具有细胞结构的 生化功能最简单 的生物,3.5.4 支原体,是一类已知最小、无细胞壁、能离开活细胞独立生活的原核微生物。 引起人和禽畜呼吸道、肺部、尿道、生殖系统炎症。植物原体（类支原体）是黄化病、矮缩病的病原体。,作业： 1、细菌细胞有哪些一般结构和特殊结构？它们各有哪些生理功能？（画出细菌细胞示意图并标出各部分的名称。） 2、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的细胞壁结构和组成有何异同？ 3、细菌有哪些主要的形态与培养特征可以作为分类依据，举例说明。,
