第二章原核微生物(一)6学时
《环境微生物学》课程教学大纲
《环境微生物学》课程教学大纲Environmental Microbiology一、课程基本信息二、教学目标（一）知识目标：通过本课程的学习，要求学生掌握环境微生物学的基本知识和理论，包括微生物对于污染物质的降解与转化，从而修复并改善环境的作用规律；微生物对于环境的污染与破坏，从而引起环境质量下降的作用规律，了解环境微生物学— 1 —原理在环境保护中的应用，包括废水、废渣的微生物治理与综合利用的方法，微生物在环境监测中的应用等基本知识。
（二）能力目标：通过本课程的学习，培养学生良好的环保意识和科学分析环境污染问题的能力，使学生能够初步运用环境微生物学知识去解决生产和生活中出现的环境污染问题。
（三）素质目标：本课程旨在提高学生分析问题和解决问题的能力，为其它专业课的学习、为以后从事相关科学研究工作打下良好的专业基础。
三、基本要求（一）了解环境中主要的微生物类群、其生理生态特性，环境微生物的检测和有害微生物的控制技术，微生物在环境工程中的应用等。
（二）理解微生物与环境的相互作用关系及污染物的微生物降解与转化规律。
（三）掌握环境工程中的污（废）水、废气及有机固体废弃物的生物处理和水体、土壤及大气污染与自净过程中涉及到的微生物学基本概念、基本原理、基本方法和水处理基本工程技能，为以后从事专业工作和科学研究打下良好的基础。
四、教学内容与学时分配第一章绪论2学时第一节微生物的发展及主要奠基人0.5学时知识点：微生物学发展史的几个关键阶段；各阶段的奠基人及其主要贡献。
第二节环境微生物学的研究对象和任务0.5学时知识点：环境微生物学的研究对象及任务分别是什么？第三节微生物的类群及基本特征 1 学时知识点：微生物的五大基本特征及各自的表现。
本章小结重点：微生物及其类群、特点、环境微生物学研究的对象与任务。
难点：微生物在生态系统中的地位和作用。
思考题：微生物是如何分类、如何命名的？— 2 —作业：（1）写出大肠埃希氏杆菌和枯草芽孢杆菌的拉丁文全称。
原核类细菌
第1章 绪论（2学时） 第2章 原核微生物的形态、构造与功能（10学时） 第3章 真核微生物的形态、构造与功能（4学时） 第4章 病毒（4学时） 第5章 微生物的营养与培养基（6学时） 第6章 微生物的代谢（4学时） 第7章 微生物的生长与控制（6学时） 第8章 微生物的遗传变异与育种（11学时） 第9章 微生物的生态（3学时） 第10章 微生物的分类与鉴定（2学时） 第11章 传染与免疫（2学时）
损失估计达3.49亿美元 ,1997年5月，
香 港 禽 流 感 ， 直 接 损 失 达 8000 万 港
币
。
2003年3月，荷兰禽流感，波及最广
的爆发，荷兰南部海尔德兰省800个
Hale Waihona Puke 农场已经受到禽流感的影响，已蔓
延到比利时与德国边境附近。
可以说，微生物与人类关系的重要性，你 怎么强调都不过分，微生物是一把十分锋 利的双刃剑，它们在给人类带来巨大利益 的同时也带来“残忍”的破坏。它给人类 带来的利益不仅是享受，而且实际上涉及 到人类的生存。
教材及教学参考书
教材：
路福平.微生物学[M].北京：中国轻工业出版社，2005
主要参考书：
沈萍.微生物学 (第2版)[M].北京：高等教育出版社，2006 周德庆.微生物学教程(第2版) [M].北京：高等教育出版社，2002 诸葛健.微生物学[M].北京：科学出版社，2003 沈萍， 彭珍荣主译.微生物学(第5版) [M].北京：高教出版社，2003
物除污。3.生物环境技 术。
四、微生物学发展简史
1. 微生物的发现 1.1 影响认识微生物的四大障碍： 1.1.1 个体过于微小 1.2.1 群体外貌不显 1.3.1 种间杂居混生 1.4.1 形态与其作用的后果很难被认识
第二章原核微生物
第二章：原核微生物真核微生物：有细胞核，有核膜，核仁，有染色体〔DNA〕原核微生物：是指一大类仅含有一个DNA分子的原始核区,而无核膜包裹的原始单细胞微生物。
无核膜、核仁，无染色体。
属于原核微生物的有：细菌，放线菌，立克次氏体，支原体，衣原体，兰细菌。
古细菌：20世纪70年代发现，在极端环境下的古老微生物。
古核细胞〔古核生物、古细菌、原细菌〕是20世纪80年代出现的名称。
古细菌：是一些生长在极端特不环境中的细菌，过往回属于原核细胞。
回属缘故：〔1〕形态、结构、DNA结构和根基生活方式与原核细胞相似。
〔2〕其16SrRNA与原核生物相差特别远。
〔产甲烷细菌〕种类：100多种，在特不环境中生活与人类关系不大。
〔高温、高盐〕第一节：细菌是一大类群结构简单、种类繁多、要紧以二分分裂法生殖和水生性较强的单细胞原核微生物。
一、细菌的形态与结构（一）细菌细胞形态1、细菌的大小：在显微镜下用测微尺测量，单位是：μm1〕球菌：测量直径，一般为：Φ=0.5-2μm2〕杆菌：测长度和宽度，一般为：长1-5μm，宽0.5-1μm表示方法：长×宽，即：1-5×μm3）旋菌：测量长度及宽度，在一定条件培养大小对比稳定。
细菌形态及大小受培养温度、时刻、培养基组成及浓度的碍事，也受染色方法等碍事，因此同一菌种在不同时期、形态、大小不同。
因此，同一菌种在同时期、不同培养条件其形态、大小不同。
2.细菌细胞的根基形态和排列方式外形〔细菌的根基形态〕1〕杆菌：细胞呈杆状或圆柱状〔短的：近似球形。
长的：呈丝状。
〕①数量：细菌中种类最多。
②长短：短的近似球形，长的呈丝状。
③两端：平齐〔如：炭疸芽孔杆菌〕，稍尖〔如：鼠疫巴斯德菌〕④菌体：有的直，有的弯排列方式：单个，链状，栅栏状，八字形。
多数分散存在。
如：E。
coli，少特不形态：链状——链杆菌。
2〕球菌：菌体呈球形或扁球形〔近似球形〕①单球菌：只有一个分裂面，分裂后细胞分散独立存在。
《微生物生物学》课程教学大纲
《微生物生物学》课程教学大纲（Microbiology）课程编号：1912010课程类别：学科基础课适用专业：生物技术、生物科学、生物科学（师范）、生物工程先修课程：动物生物学、植物生物学、动物生物化学后续课程：免疫学、基因工程、发酵工程总学分：4.5 其中实验学分：1总学时：88 （其中理论56学时、实验32学时）教学目的与要求：以阐明微生物的五大生物学规律——形态构造、生理代谢、遗传变异、生态分布和分类进化为主线，分别介绍微生物的细胞结构和功能、营养、代谢、生长繁殖及其控制，病毒、微生物遗传、微生物与基因工程，微生物的生态、进化、系统发育、感染与免疫等内容。
通过本课程的学习，可为学习《免疫学》《分子生物学》等课程奠定理论和技术基础；也可为以后从事与微生物相关的生产实践、科学研究打下坚实的专业基础。
教学内容与学时安排绪论（2学时）一、学习目的和要求二、基本内容微生物的含义及特点；微生物的发现和微生物的发展；三、研究简况四、资料简介教学基本要求：了解第一章原核微生物的结构与功能（9学时）第一节显微镜与显微技术一、镜的种类及原理普通光学显微镜、暗视野显微镜、相差显微镜、荧光显微镜、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、扫描隧道显微镜二、观察样品的制备光学显微镜活体观察样品可采用压滴法、悬滴法及菌丝埋片法等；染色观察法包括死菌和活菌的方法，死菌染色又包括正染色和负染色。
本章重点：分离纯培养的方法难点：显微镜的工作原理教学基本要求：掌握第二节细菌的形态与构造一、细菌的基本构造一般构造：细胞壁、细胞质膜、内含物、核体、间体、细胞质；是一般细菌都有的构造二、细菌的特殊构造特殊构造：鞭毛、菌毛、性毛、芽孢、荚膜；细菌在特殊环境下才有的构造第三节放线菌一、放线菌的形态构造放线菌是具有分支状菌丝、以孢子进行繁殖、革兰氏染色阳性的一类原核微生物，属于真细菌范畴。
二、放线菌的繁殖以无性孢子和菌丝断裂的方式进行无性繁殖。
三、放线菌的菌落特征能产生大量分枝和气生菌丝的菌种菌落质地致密，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；不能产生大量菌丝体的菌种粘着力差，粉质，针挑起易粉碎。
第二章 原核微生物
细菌的大小 细菌的大小测量单位是μm
12
大小的测量方法
显微镜测微尺
显微照相后根据放大倍数进行测算
13
细菌的大小以微米（µm）计。 多数球菌的大小（直径）为0.5～2.0 µm； 杆菌（长×宽）为（1～5）×（0.5～1.0）µm； 螺旋菌（宽度×弯曲长度）为（0.25～1.7）×（2～ 60）µm；
49
由于芽孢具有上述本领，可以对不良环境：高温、干 燥、光线、化学药物有很强的抵抗力。例如： 细菌的营养细胞在70～80℃时10min就会死亡，可芽孢 在120～140℃时可生存几个小时。
特殊结构
鞭毛
螺旋丝
细胞壁结构 细胞膜功能 细胞壁功能
一般构造： 钩型鞘
基体
G﹣细菌鞭毛
螺旋丝
钩型鞘 L-环 外膜 外膜 P-环 肽聚糖 S-环
80%。
细胞质的主要成分为核糖体、内含颗粒、拟核、多 种酶类和中间代谢物、各种营养物等。
31
细胞质内含物 核糖体
核糖体是细胞质中的一种核糖、核蛋白的颗粒状物质 由核糖核酸RNA(60%)和蛋白质(40%)组成，常以游离 状态或多聚核糖状态分布于细胞质中。它是蛋白质的 合成场所。
32
细胞质内含物 内含颗粒
④膜上含有进行能量代谢的酶系，在细胞质膜上进行物 质代谢和能量代谢，是细胞的产能场所；
⑤细胞质膜上有鞭毛基粒，是鞭毛基体的着生部位和鞭 毛旋转的供能部位 ⑥ 维持细胞内正常渗透压。
30
细胞质和内含物
细胞质
细胞质（cytoplasm）是细胞质膜包围的除核区外 的一切半透明、胶状、颗粒状物质的总称。含水量约
A
（3）脱色（95%乙醇10-20S）
A
原核微生物1
第二节 细菌（Bacteria）
一、细菌的形态和大小
1、细菌细胞的形态 2、细菌细胞的大小
一、细菌
1、细菌的形态：球状、杆状、螺旋状和丝状
其次
自 然 界 中 哪 种 最 多？
最多
最少
a.球菌(coccus)
单球菌 双球菌 四联球菌 八叠球菌 葡萄球菌 链球菌
1. 分裂方向
2. 分裂后相互间 的连接方式
成分
占细胞壁干重的%
G＋
G－
肽聚糖 含量很高（30-95） 含量很低（5-20）
磷壁酸 含量较高（<50） 0
类脂质 一般无（<2） 蛋白质 0
含量较高（10-20） 含量较高
革兰氏阳性的细胞壁
G-细菌细胞壁的构造和化学组成
G-细菌细胞壁较薄，但有多层构造，其化学组成除有肽聚糖外， 还有一定量的类脂质和蛋白质等成分。G-细胞壁的组成和结构 比G+更复杂。主要成份为：脂多糖、磷脂、脂蛋白、肽聚糖。
真核微生物
真核微生物有发育完好的细胞核，核内 有核仁和染色质，有核膜将细胞核和细胞 质分开，使两者有明显的界限，有高度分 化的细胞器，如线粒体、中心体、高尔基 氏体、内质网等，进行有丝分裂。包括除 蓝藻以外的藻类、酵母菌、霉菌、原生动 物、微型后生动物等。
细菌
原核微生物： （由原核细胞构成） 放线菌
（3）脱色（95%乙醇10~20S） （4）复染（蕃红30 ~ 60S）
A
A
A
B
机 制
B B
和
A
步
B
骤
（3）脱色（95%乙醇30-45S）
革
（1）初染（结晶紫30S）
兰 氏 染 色
（2）媒染剂（碘液30S）
原核微生物
第二章原核微生物原核微生物：细菌，放线菌，蓝细菌，支原体，衣原体，立克次氏体（四菌三体）细胞型真核微生物:真菌、单细胞藻类、原生现代生物学将微生物分为病毒非细胞型亚病毒:朊病毒、类病毒、卫星病毒第一节细菌•原核微生物是指一大类没有核膜和核仁，仅含有一个由裸露的DNA分子构成的原始核区的单细胞生物。
细菌•细菌是一类细胞细而短，结构简单，细胞壁坚韧，以二等分裂方式繁殖，水生性较强的单细胞原核微生物。
一、细菌的形态与排列方式1、形态：基本形态：球状、杆状、螺旋状。
细胞的形态明显地影响着细菌的行为及其稳定性。
自然界存在的细菌中，杆菌最为常见，球菌次之，螺旋菌最少。
细菌形态的多变性•环境因素：培养温度、培养时间、培养基成分、渗透压、pH值等条件。
•典型的菌体形态：一般以在适宜条件下培养18～24小时的培养物。
•陈旧老化培养基或不适宜的环境中常出现不规则的形态，称为衰退型。
2、细菌细胞的大小：细菌的大小测量单位是um•一般细菌的大小范围：球菌：以直径表示0.5 ~ 2μm （直径）•杆菌：以宽度(或直径）×长度表示0.5~ 1 μm（直径）×1~ 5μm（长度）•螺旋菌：以宽度(或直径）×弯曲长度表示0.25~ 1.7 μm（直径）X 2~ 60 μm（长度）(弯曲长度是菌体两端点之间的距离，而非实际长度)•细菌大小的测量及表示方法如下图所示•利用显微镜测微尺，显微照相后根据放大倍数进行测算二、细菌的细胞结构（细菌是单细胞微生物）•基本结构（一般细菌共有）包括：细胞壁、细胞膜、核区、细胞质及其内含物（核糖体、气泡和储藏物）。
•特殊结构（某些细菌特有）包括：荚膜、鞭毛、纤毛、芽孢等一般结构：一般细菌都有的构造特殊结构：部分细菌具有的或一般细菌在特殊环境下才有的(1)、细胞壁细胞壁（cell wall）是位于细胞表面，内侧紧贴细胞膜的一层较为坚韧，略具弹性的细胞结构。
约占干重的10－25%不同细菌细胞壁的化学组成和结构不同，通过革兰氏染色法可将所有的细菌分为革兰氏阳性（G+）和革兰氏阴性（G‐）。
原核微生物
者致病的物质基础不同，又如大多数G＋对青霉素敏感， G－
（除脑膜炎球菌、淋球菌外）对青霉素不敏感而对链霉素敏 感，这些特性对指导临床用药有一定的参考意义。
G＋和G－细胞壁结构的共同成分：肽聚糖（大分子复合物， 原核微生物的特有成分）
G＋细胞壁结构的特有成分：磷壁酸（多糖，由几十个分子组
成长链穿插于肽聚糖中。与细菌的致病性有关）
根。
化学组成：90%以上为蛋白质（鞭毛蛋白），另有多糖等。 功能：鞭毛转动能推动细菌运动。与细菌的趋性运动（趋光、 趋氧、趋化、趋磁）有关。
与细菌的致病性也有一定关系：如霍乱弧菌，因鞭毛运动活 泼，可帮助细菌穿透小肠粘膜表层，使细菌粘附于小肠上皮
细胞并产生毒性作用，导致病变的发生。的特殊结构
芽孢
荚膜
鞭毛
菌毛
1. 芽孢
某些细菌（主要是革兰氏阳性菌）在一定的环境条件下，细 胞质、核质逐渐脱水浓缩、凝聚，在菌体内形成圆形或椭圆
形的小体，称为芽孢。
芽孢在菌体内成熟后，菌体崩溃，芽孢游离。壁厚，折光性 强，具有抗逆性。
芽孢具有菌体的酶、核质等各种成分，故能保持细菌的生命 活性。但其代谢缓慢，对营养物质需求降低，不能分裂繁殖， 是细菌的休眠体，也是细胞维持生命的特殊形式。
第二章 原核微生物
微 生 物
有细胞结 构微生物 生物
原核微生物：三菌（细菌、放线菌、 蓝细菌）、三体（支原体、衣原体、 立克次氏体） 真核微生物：真菌、单细胞藻类、 原生动物
无细胞结构微生物：病毒、亚病毒
原核微生物
指不具有真正细胞核的微生物
原核微生物：无细胞核，只有原核或拟核； 真核微生物：有细胞核、细胞器及复杂的内膜系统； 原核微生物大多为单细胞微生物
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证明细胞壁的存在：通过染色、质壁分离 或制成原生质体，再在光学显微镜下观察， 用电子显微镜观察细菌超薄切片，均可确 证细胞壁存在。
（一）细菌细胞的基本结构
1.细胞壁（cell wall) 1.1细胞壁的功能
①固定细胞外形和提高机械强度，使其免 受渗透压等外力的损伤； ②为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所需； ③阻拦大分子有害物质进入细胞（某些抗 生素和水解酶） ④赋予细胞特定的抗原性以及对抗生素和 噬菌体的敏感性。
究较为深入的种类，作为本章的重点。
第二章 原核微生物
第一节 细菌（Bacteria) 第二节 放线菌（Actinomycetes) 第三节 蓝细菌(Cyanobacteria) 第四节 支原体、衣原体、立克次氏体 第五节 古细菌（Archaebacteria）
第一节 细菌（Bacteria)
细菌是自然界中分布最广、数量最大， 与人类关系极为密切的一类微生物。
Coccoidshaped Bacterium(c auses respiratory infections), Streptococc us pneumoniae (SEM x35,200) 链球菌
Streptococcus - facultatively anaerobic or microaerophilic, catalase negative, gram-positive, Cell arranges in pairs or chains, usually nonmotile,
A few species are anaerobic rather than facultative.
Staphylococcus - facultatively anaerobic, gram-positive, usually form irregular
clusters, nonmotile, catalase positive but oxidase negative, ferment glucose anaerobically.
细菌的细胞结构分为基本结构和特殊结构。
基本结构指一般细菌都有的结构，例如细 胞壁、细胞膜、细胞质、核质体和内含物等。
特殊结构指某些细菌在生长的特定阶段所 形成的结构，例如，芽孢、糖被、鞭毛、菌毛、 性菌毛等。
（一）细菌细胞的基本结构
1.细胞壁(cell wall) C.W.是位于细胞最外层，厚实、坚韧，主
2.杆菌
3.螺旋菌
一、细菌的形态与大小
1.球菌——球菌就是指球状细菌的总称。细 胞呈球状或扁圆形。
1）单球菌——尿微球菌 2）双球菌——肺炎双球菌 3）链球菌——乳酸链球菌 4）四联球菌——四联细球菌 5）八叠球菌——尿素八叠球菌 6）葡萄球菌—金黄色葡萄球菌
一、细菌的形态与大小
一、细菌的形态与大小
（二）细菌的大小与测定
表：一些常见菌的大小，单位（μm）
菌名
乳酸链球菌 金黄色葡萄球菌 大肠杆菌 枯草芽孢杆菌 霍乱弧菌 迂回螺菌
直径或宽×长
0.5－1.0 0.8－1.0 0.5×1.0－2.0 0.7－0.8×2.0－3.0 0.3－0.6×1.0－3.0 1.5×13.0－14.0
二、细菌的细胞结构
第二章 原核微生物
1、原核微生物包括细菌、放线菌和蓝细菌等，是 低等生物类型。
2、它的主要特点是细胞不具核膜，仅见裸露的核 物质，不进行有丝分裂。多进行分裂生殖。
3、生理类型各式各样，多数需有机养料，有的行 光合自养或化能自养，需氧、厌氧或兼性好氧。
4、原核微生物中的某些属种能利用空中N2。 5、细菌是原核微生物中具代表性结构且近年来研
一、细菌的形态与大小
（一）形态 细菌的基本形态为三种类型 1.球菌
2.杆菌
3.螺旋菌
一、细菌的形态与大小
2.杆菌——杆菌是杆状或类似于杆状的细菌 的总称。 各种杆菌的大小和具体形态有显著的差 别 1）球杆菌—假单孢菌 2）短杆菌—短杆菌属 3）长杆菌—白喉棒杆菌 4）分枝杆菌—结核杆菌 5）其它类型
一、细菌2.杆菌
3.螺旋菌
一、细菌的形态与大小
3.螺旋菌（弧状）——细胞弯曲弓形 称弧菌。如霍乱弧菌,细胞具有多个 弯曲的为螺旋菌如迂回螺菌。
Vibrio-shaped Bacterium(caus es cholera), Vibrio cholerae (SEM x15,575) INFORMATIO
N: Vibrio cholerae - vibrio-shaped prokaryote that causes cholera
霍乱弧菌
细菌特殊形态
特殊形态－柄状
特殊形态－星形
特殊形态－方形
（二）细菌的大小与测定
细菌的大小可用测微尺在显微镜下测量。 1、球菌只测量直径：一般球菌的直径为
（一）细菌细胞的基本结构
1.细胞壁（cell wall) 1.2细胞壁缺损 ①原生质体：指在人工条件下用溶菌酶除尽原有细胞
壁或用青霉素抑制细胞壁的合成后，所留下的仅由 细胞膜裹着的脆弱细胞，一般由革兰氏阳性菌形成； ②球状体或原生质球：指还残留部分细胞壁的原生质 体，一般由革兰氏阴性细菌形成；
（一）细菌细胞的基本结构
0.5－2.0μm. 2、杆菌测量它的宽度与长度： 一般杆菌为0.5－1.0 ×1.0－5.0μm. 3、螺菌测量它的宽度与弯曲形长度，以
宽×长 或直径表示大小。
（二）细菌的大小与测定
杆菌的平均长度：2 微米； 1500个杆菌首尾相连= 一粒芝麻的长度； 10-100亿个细菌加起来重量 = 1毫克
1.2细胞壁缺损 ③L型细菌：1935年时，在英国李斯德预防医学 研究所中发现一种由自发突变而形成细胞壁缺损 的细菌—念珠状链杆菌，它的细胞膨大，对渗透 压十分敏感，在固体培养基表面形成“油煎蛋” 似的小菌落。由于李斯德(Lister)研究所的第一字 母是“L”，故称L型细菌。
细菌是单细胞的原核微生物，每一个细胞 都是一个独立生活的个体，往往是许多单 细胞群聚而生，以简单的分裂方式进行繁 殖传代。
第一节 细菌（Bacteria)
一、细菌的形态与大小 二、细菌的细胞结构 三、细菌的繁殖 四、细菌的群体形态
一、细菌的形态与大小
（一）形态 细菌的基本形态为三种类型 1.球菌