环境工程微生物学第二章

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
– 是一种具有细胞壁的单细胞原核生物
• 2.1.1 细菌的形态与大小
– 2.1.1.1 细胞形态
2.1.1.1 细胞形态
(1)球菌
– 单球菌 – 双球菌 – 链球菌 – 四联球菌 – 八叠球菌 – 葡萄球菌
(2)杆菌 (3)螺旋菌
2.1.1.2 细菌细胞的大小
• 大小随种类不同而差别很大; • 一般用微米来衡量。
– 是从细胞质膜上的鞭毛基粒长出,穿过细胞壁,伸 出菌体外的细长而弯曲的蛋白丝状物; – 所有弧菌、螺菌和假单胞菌,约半数的杆菌和少数 球菌(仅芽孢八叠球菌属)均有鞭毛。
(2) 鞭毛(续)
• A、组成:99%是蛋白质,碳水化合物、脂类、矿质总 和不到1% • B、结构:多肽链作成的无结构的单根细丝、中空的长 管状物;直径很细,仅10nm左右。长度可超过细菌细 胞若干倍,有7万nm的鞭毛
– A0埃,10-4μm,分子单位; – nm,10-3μm (毫m),病毒和亚细胞结构单 位;
– 1m =10-6m, m细胞生物单位 • 单个细胞中,球菌大小最小,直径为0.5-2.0 m • 杆菌为0.5-2 m,甚至几十m • 螺旋菌:弧菌小,直径为1-5 m;螺菌附加圈数 说明
(3)、菌毛(续)
F-菌毛
菌毛
鞭毛
(4)、芽孢(spore)
• (4)、芽孢(spore)
– 位于细胞中央,成梭状,如梭状芽孢杆菌属 – 位于细胞中央,细胞不变形,如枯草芽孢杆 菌属 – 位于细胞顶端,鼓捶状,如破伤风梭状芽 孢 杆菌
(4)、芽孢(续)
• 芽孢:某些细菌在其生长发育后期,在细胞内 形成一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量极低、 抗逆性极强的休眠体,称为芽孢。
– ①核糖体(ribosome):核蛋白体,是分散在细胞质 中的微小颗粒,是合成蛋白质的部位,也是某些抗 生素选择性作用的部位
• 沉降常数:沉降系数,是指单位离心力作用下,颗粒沉降 的速度。 • S表示,1S单位等于1×10-13厘米/秒· 达因· 克。在引力场作 用下,任何高分子物质具有向引力场聚集的特性,分子越 大,沉降性越大。在离心机高速离心下,引力场的作用使 核糖体具有三个沉降带。
Dipicolinic acid
吡啶二羧酸
Structure of DPA
How Ca2+ crosslinks DPA molecules to form a complex
Characteristically found in endospores
– 如:大肠杆菌,菌体长为1-2微米,DNA长为1100微米
– 功能:决定遗传性状,传递遗传性状
(4)细胞质(续)
• ⑥质粒(plasmid) :是细菌染色体外的遗 传物质,为小环状的双股DNA。
• A、可游离于染色体之外,即复制、遗传由自己 决定,又可整合到染色体上去与染色体同步行动 • B、可以被消除,则性状也失去了; • C、被转移 • D、数量不定 • E、控制的遗传性状有两种
细胞壁厚 肽聚糖含量 G- 10nm 少、〈10% G+ 20-80nm 〉40%

脂类 磷壁酸 脂多糖 〉40% 无 有
蛋白质 60%
〈20% 有

20%
肽聚糖:由葡萄糖为基本单元联结起来后经修饰的长链,链 与链之间由n个(4-8个)氨基酸组成的短肽链相连结,构成细 菌细胞壁的网状结构。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Bacterial cell walls 细菌细胞壁
C、呼吸作用;
D、生物氧化作用; E、鞭毛基粒在细胞膜上,为鞭毛提供附着的部位。
(3)间体(mesosome)
• 间体:是细胞膜经内褶或反转形成的一种
管状、层状或束状的内突结构,位于细胞 质中。 • 化学组成和结构
– 等同于细胞膜,是一般原核生物内唯一由单位 膜形成的细胞器。
(3)间体(mesosome)
• 生理功能
A、维持细胞外形 B、保护细胞 C、非选择性控制物质的进出 D、支撑鞭毛
(2)细胞膜
• 细胞膜 : 是半渗透膜。区别于真核细胞的膜, 相当于真核细胞的所有亚细胞单位的膜功能的 总和。重量约占菌体干重的10% ① 、细胞膜的组成
60~70%的蛋白质 30~40%的脂类 2%的多糖 ② 、细胞膜的结构
– 单鞭毛:如荧光假单胞杆菌,霍乱弧菌 – 多鞭毛
• 周生鞭毛:大肠杆菌、枯草杆菌 • 丛生鞭毛
– 单极丛生鞭毛 如绿脓假单胞杆菌、产碱杆菌 – 双极丛生鞭毛 如鼠咬热螺旋体(两端各一根)、 红螺旋菌、 绿色螺旋体
周生鞭毛的原核细胞生物的运动
顺时针方向旋转 逆时针方向旋转
极生鞭毛的原核细胞生物的运动
(3)、菌毛(fimbria,pili)
• 菌毛,又叫纤毛,伞毛,线毛或须毛等 • 是一种长在细菌体表的纤细、中空、短直、 数量较多的蛋白类附属物
种类 普通菌毛 数量 100-500 根/菌 1-4 根/菌 形态 短而直 功能 吸附于粘膜上皮细胞,与致病有 关
性菌毛
稍长粗
传递质粒,某些噬菌体的受体; 仅传递遗传物质,不是有性繁殖
O-多糖 核多糖 类脂A
脂多糖:脂和多糖连接组成了LPS。
Gram negative cell wall
Some Archaea have pseudopeptidoglycan cell walls
N-acetyl glucosamine
N-乙酰塔罗糖醛酸
肽链 N-acetyl talosaminuronic acid L-谷氨酸 苏氨酸 L-丙氨酸
N-乙酰氨基葡萄糖
(1)细胞壁
• G+:肽聚糖结构是机械强度高的三维空 间网格结构。肽聚糖可达50层; • G-:肽聚糖较薄,形成的是疏松的二维平 面网线络结构,肽聚糖仅1-2层。
Lysozyme breaks down peptidoglycan溶菌酶破坏肽聚糖
低渗溶液
原生质体
等渗溶液
(1)细胞壁(续)
(4)细胞质(续)
• ①核糖体(ribosome)
核糖体特点 原核生物 真核生物
组成 结构 功能 性质 链霉素 红霉素
RNA和蛋白质(60%和40%) 两个亚单位构成 合成蛋白质 具有70S 作用于30S亚基 作用于50S亚基
同前 同前 同前 具有80S 无影响 无影响
(4)细胞质(续)
• ②贮藏性颗粒,又叫内含颗粒
– 又叫拟核、细菌染色体,细菌细胞中部絮状 的区域,无核膜、核仁,由一条环状双链 DNA分子高度折叠缠绕而成
(4)细胞质(续)
• ⑤核质体(nuclear body)
– 组成:DNA、RNA、蛋白质 – 结构:
• DNA不与蛋白质结合,无核膜包围,单纯由一根 DNA细丝回旋、盘绕、折叠构成环状的染色体, 无次序,具有空间结构的核区。 • 细菌染色体长度约为菌体长度的1000倍。 • 真核形成有序的染色体,拉长时,真核比拟核的 染色体短
G+ 肽聚糖 G-
细胞周质
脂多糖和蛋白质
Give shape and rigidity to the cell保持细胞外形和韧性
Peptidoglycan structure
N-乙酰氨基葡萄糖 N-乙酰胞壁酸
L-丙氨酸 谷氨酸 D-丙氨酸 二氨基庚二酸
Connections of the peptide and glycan units in peptidoglycan肽聚糖中肽链和糖单元的 连接
– 抗药性 – 降解性(原油中约2/3的烃消耗掉。对海上浮油自然菌 种要花一年才能分解完全,超级菌只要几个小时就分解 完全)
2.1.2.2 细菌细胞的特殊结构
• (1)、荚膜(capsule) :某些细菌生活在一定的 营养条件下,会在细胞壁外表面形成一层松散 的厚度不定的黏膜状物质,称为荚膜。
– – – – – 其不易着色,用墨汁负染法或荚膜染色法观察 制片、固定、染色、镜检 组成:水,多糖等 结构:无定型结构 功能
• 细胞结构(cell structure)
一般结构: 特殊结构:
Structure of prokaryotic and eukaryotic cells
2.1.2.1 细菌细胞的一般结构
(1)、细胞壁(cell wall)
– 细胞最外的包被于细胞膜外的坚韧富有弹性 的膜状结构; – 化学物质:主要由肽聚糖、脂类、蛋白质构 成
Overall structure of peptidoglycan 甘氨酸
The Gram-positive cell wall
磷壁酸
膜磷壁酸
Outer membrane Inner membrane
Peptidoglycan
Gram-negative cell
Lipopolysaccharide of Gram-negative bacterial outer membranes G-细菌细胞壁外膜的脂多糖
(inclusion granule)
• 聚-β-羟基丁酸(poly-β-hydroxybutyra,PHB)
• 藻青素 • 藻青蛋白 • 异染粒 • 硫粒
(4)细胞质(续)
• ③羧化体(carboxysome):又称羧酶体
• ④气泡(gas vacuoles)
• ⑤核质体(nuclear body)
• 功能:
– 相当于真核细胞的线粒体;
– 类似真核细胞内质网的功能,可将胞外酶分泌
到细胞外; – 能促进细胞间隔的形成并与遗传物质的复制及 其分离有关。
(4)细胞质(cytoplasm)
• 细胞质:又叫细胞浆、原生质,被胞膜所包围
着的除核质体外的一切透明、胶状及颗粒状的 物质总称;
(4)细胞质(cytoplasm)
细胞膜
脂肪酸 亲水区
疏水区
甘油 磷酸
Structure of the cytoplasmic membrane
原生质膜的结构
磷脂分子 具极强的疏水性
(2)细胞膜(续)
• ③细胞膜的生理功能:代谢活动的中心
A、维持渗透压梯度和溶质的转移; B、具合成细胞壁和形成横隔膜组分的酶,细胞壁 在膜表面合成;
• a、保护功能 • b、增强侵染力
• c、贮藏物质 • d、废水生物处理中,荚膜有生物吸附作用
(1)、荚膜(capsule)
(1)、荚膜(续)
• S型菌落:产荚膜细菌在固体培养基上形成表面
湿润、有光泽、黏液状的光滑型(smooth)菌落; • R型菌落:不产荚膜的细菌在固体培养基上形成 表面干燥的粗糙型(rough)菌落。
Prokaryotes, eukaryotes and viruses may often be differentiated by size alone
第二章 原核微生物
• 2.1 细菌 • 2.2 放线菌 • 2.3 蓝细菌 • 2.4 古细菌
• 2.5 其他原核微生物
2.1 细菌
• 细菌(Bacteria)
图:几种细菌细胞大小的比较
补:分辨极限
人肉眼分辨极限:0.1mm 普通光学显微镜分辨极限:0.2 紫外光学显微镜分辨极限:0.1 电子显微镜分辨极限:0.1nm
m m
(1.4A)
1mm=103μm=106 nm
=107 A
2.1.1.3 微生物的种群形态
2.1.2 细菌的细胞结构
(2) 鞭毛(续)
• C、功能
– a、致病性:如霍乱弧菌、空肠弯曲菌等借鞭毛的运动,穿透 小肠粘膜表面的粘液层,粘附定居于肠粘膜上皮细胞,产生毒 性物质引起致病。 – b、运动功能:鞭毛是细菌的运动器官,常作旋转圆圈和波状 运动使细菌前进。 – c、分类鉴定依据之一。
(2) 鞭毛(续)
• D、数量
– A、具有厚而致密的壁,不易透水。孢子壁分三层
• 孢子外壳,为蛋白质 • 中层为皮层,由肽聚糖构成 • 里层为孢子壁,薄的肽聚糖构成
(4)、芽孢(续)
– B、保存有细菌的全部生命活性,是细菌适应环境变 化的特殊存活形式。 – C、含水率低,一般在40%左右 – D、对高温、干燥和化学消毒剂、射线等抵抗力很强。 – E、芽孢在自然界可存活数十年,在适宜条件下,芽 孢又发育转化成繁殖体,但不是细菌的繁殖器官 – F、普通染色剂不易使芽孢染色,采用特殊芽孢染色 法,才能观察
(1)、荚膜(续)
• 环境工程意义 – 菌胶团:多个细菌荚膜连在一起构成一团胶状 物,内含多个细菌。 • 如主要构成菌:分枝动胶菌(Zoogloea ramigera)
– 菌胶团有较强的吸附作用,周围杂质颗粒常被 粘附在一起,形成絮状体,形成活性污泥的重 要组成。
(2) 鞭毛
• (2)、鞭毛(flagella)
相关文档
最新文档