环境中的微生物
自然环境中微生物
“凤凰号”驻留火星的不算长久的生命 中，传回了很多有价值的数据资料。
二、淡水体中微生物的数量和 分布
洁净的湖泊中10～1000个/mL 典型的清水型微生物以化能自 养微生物和光能自养微生物为 主，如硫细菌、铁细菌和衣细 菌等，以及含有光合色素的蓝 细菌、绿硫细菌和紫细菌等。
养鱼塘中 107个/mL
腐败型水生微生物尤其是细菌和原生动物大量繁殖， 每毫升污水的微生物含量达到107～108个。其中主 要为各种肠道杆菌、芽胞杆菌、弧菌和螺菌等。这 些微生物在污水环境中大量繁殖，逐渐把水中的有 机物分解成简单的无机物污水也就逐步净化变清。
三、嗜酸和嗜碱微生物 1.嗜酸微生物 Thiobacillus ferrooxidans最适pH值2～3 其细胞内pH值6～6.5 细胞内存在着与金属抗性有关的质粒 嗜酸菌分布于酸性温泉、煤堆等酸性环境
七、环境条件对水体中微生物群落的影响 有机营养物浓度 无机盐浓度 CO2、O2浓度 温度 光照 水流…...
八、微生物在水体生态系统中的作用 1.降解不溶性有机物 2.同化可溶性有机物 3.参与无机元素循环 4.作为初级生产者，支撑起水体生态系统
空气中的微生物群落
空气不是微生物生长 的合适环境 营养物质 光照 来源于土壤、水、动 植物
空气中微生物的特点 1.数量分布 微生物以附着在尘埃上为主 有的以孢子形式存在 随季节变化 借助空气传播，最高85km
2.种群特点
空气中细菌以形成芽胞、产色素为多 真菌以孢子形式为主 病毒以有机体形式存在 室内外空气中微生物种群和数量差别大
环境中微生物的检测
6 环境中微生物的检测微生物体积小、重量轻，因此可以到处传播以致达到“无孔不入”的地步。
微生物种类繁多，对外界环境的适应能力又很强，只要生活条件合适，它们就可以迅速繁殖起来。
因此，它们是自然界分布最广的一群生物。
无论是南极、北极、高山、海洋、陆地、淡水，还是土壤、空气、动植物体内外，几乎到处都有它们的踪迹。
空气、水是维持人类生命不可或缺的物质。
它们直接进入人体或与人接触。
如果带有病原微生物，将成为传染疾病的媒介。
通过空气和水中微生物的检验，对环境质量进行控制。
6.1 土壤中的微生物6.1.1 土壤是微生物生活的良好环境在自然界，土壤是微生物生活的良好环境。
因为土壤具有微生物生长繁殖所必需的各种环境条件。
6.1.1.1 营养土壤中有大量动植物残体、植物根系的分泌物、人和动物的排泄物，这些有机物为微生物提供了良好的碳源、氮源和能源；土壤中丰富的矿质元素可以满足微生物对矿质营养的要求。
6.1.1.2 水分和渗透压土壤中具有一定的持水性，可为微生物提供水分；土壤的渗透压对微生物是等渗或低渗环境，有利于微生物摄取营养。
6.1.1.3 空气土壤团粒结构中的小孔隙充满空气，土壤中氧的含量比大气少，平均为土壤空气体积的7%-8%。
通气良好的土壤，氧的含量高些，有利于好氧微生物的生长。
6.1.1.4 pH值土壤的pH多接近中性，且缓冲能力强，适合大多数微生物生长的需要。
在酸性或碱性的土壤中，亦有与之适应的微生物生长繁殖。
6.1.1.5 温度土壤还具有保温性，与空气相比，昼夜温差和季节温差要小得多。
即使冬季地面冻结，一定深度的土壤中仍保持一定的温度。
一般是10～25℃，适宜多种微生物生长的需要。
此外，土壤表面几毫米厚的表层土是保护层，使土壤中的微生物可以免遭太阳光中紫外辐射直射致死。
以上这些都为微生物生长繁殖提供了良好的条件。
所以土壤有“微生物天然培养基”的美称。
在土壤中的微生物种类最多，数量最大，是人类利用微生物资源的主要来源。
环境微生物
环境微生物的多样性及其特点
环境微生物的多样性
• 物种多样性：环境微生物种类繁多，包括细菌、真菌、放线菌、原生动物、病毒 等 • 基因多样性：同一种环境微生物内部具有不同的基因型，具有不同的生物学特性 • 生态多样性：环境微生物在不同生态环境中具有不同的分布、数量和种类
环境微生物的特点
• 数量庞大：环境微生物在自然界中的数量庞大，几乎无处不在 • 种类繁多：环境微生物种类繁多，具有广泛的生物学功能 • 适应性强大：环境微生物具有很强的适应性，能在各种恶劣环境中生存
环境微生物对呼吸道疾病的影响
• 发病机制：环境微生物通过黏附、侵袭、繁殖等过程引起呼吸道疾病 • 疾病预防：通过改善环境微生物的分布，降低呼吸道疾病的发病率
环境微生物与消化道疾病
环境微生物与消化道疾病的关联
• 细菌：部分细菌能引起消化道感染，如沙门氏菌、志贺氏菌等 • 真菌：部分真菌能引起消化道感染，如白色念珠菌、新型隐球菌等 • 病毒：部分病毒能引起消化道感染，如肠道病毒、轮状病毒等
环境微生物分布的影响因素
• 环境因素 • 温度：环境微生物在一定的温度范围内生长，温度对微生物的生长速度和种类具有重要影响 • 湿度：环境微生物的生长需要一定的水分，湿度对微生物的生长速度和种类具有重要影响 • 有机物：环境微生物的生长需要营养物质，有机物含量对微生物的种类和数量具有重要影响 • 氧气：部分环境微生物需要氧气进行生长，氧气浓度对微生物的生长速度和种类具有重要影响
环境微生物与气候的关系
• 气候类型：不同气候类型的地区，环境微生物的种类和 数量不同 • 气候变化：气候变化会影响环境微生物的种类和数量， 如全球变暖会导致某些微生物数量的增加
03
环境微生物与生态系统的相互作用
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在环保上的应用
生物修复
利用微生物降解和转化污染物，降低污染物的毒 性。
污水处理
利用微生物处理污水，降低污染物含量，实现污 水资源化利用。
有机废弃物处理
利用微生物将有机废弃物转化为肥料、沼气等资 源，实现废弃物的资源化利用。
06
微生物的危害与防治
病原微生物的危害
传播疾病
病原微生物如细菌、病毒等是导致人类和动物疾病的常见原因，如 霍乱弧菌、流感病毒等。
空气中的微生物
空气细菌
空气中存在着大量的细菌，它们 主要来自土壤、水体等自然环境，
也有人为污染源。
空气真菌
空气真菌包括霉菌、酵母菌等， 它们在空气中飘浮，有时会引发
人类和动物的呼吸系统疾病。
病毒
病毒是一种极其微小的微生物， 主要通过空气传播，可引起人类
和动物的多种疾病。
极端环境中的微生物
高温环境中的微生物
分解方式
微生物通过分泌酶将有机物分解成小分子，如氨基酸、单糖和脂肪酸等， 再进一步分解成更简单的物质。
03
生态意义
分解有机物是自然环境中物质循环的重要环节，对维持生态平衡起着至
关重要的作用。
转化物质
1 2 3
转化物质
微生物能够将一些物质转化为另一种物质，如将 氨气转化为硝酸盐、将硫化物转化为硫酸盐等。
微生物的分类
根据其形态、结构、生理和遗传 特征，微生物可被分为细菌、真 菌、藻类、原生动物和病毒等不 同类型。
微生物的特点与功能
体积微小
繁殖快
微生物的体积非常微小， 通常在微米级别，因此
肉眼难以观察。
微生物具有极快的繁殖 速度，可以在短时间内
环境微生物的种类和作用
环境微生物的种类和作用随着人们对环境的认识加深，环境微生物逐渐成为科技和环保领域重要的研究课题。
环境微生物包括很多种类，它们在环境中具有多种重要的作用。
一、环境微生物的种类环境微生物是指生活在土壤、水体、大气、建筑、人体等各种环境中的微生物。
其中常见的微生物包括细菌、真菌、病毒、藻类等。
细菌是最常见的一类微生物，它们广泛分布于土壤、水体、空气和各种生物体内。
真菌主要生活在潮湿的地方，如土壤、木材、饲料等，对废物的分解和生物矿化过程有重要作用。
病毒是一种寄生于生物体内的微生物，它们有很强的传染性，常导致各种疾病。
藻类是一种重要的海洋生物，它们是海洋食物链的底层，为海洋生态系统健康发展做出了重要贡献。
二、环境微生物的作用1. 进行生物矿化环境微生物能够利用自然界中存在的无机物质，如氧、氢、硫等，进行矿物资源的转化、积累和分布。
细菌、真菌等微生物能够利用植物根系中排放的有机酸和其他有机物质，改变土壤的物理和化学性质，促进种植作物生长。
此外，细菌和藻类还可以将二氧化碳转化为氧气，从而促进全球生态环境的平衡。
2. 防治污染和治理废物环境微生物是进行自然的生物去除和自然净化的原料，能够改善环境中的质量。
微生物除尘技术是一种利用微生物吸附和分解污染物质的方法，可以有效去除大气中的颗粒和有机物。
此外，微生物也是制造废物降解剂和处理废物的原料，能够将有机物质转化为无毒、无害的物质，从而减少环境污染。
3. 增强生物多样性生物多样性是生态系统可持续发展的基础，而环境微生物是维持生物多样性的重要因素之一。
微生物在生态系统中的组成和分布与其他生物种群的存在和平衡密切相关。
微生物可以分解有机物，为土壤中的养分供应提供基础，吸附重金属和有机物质，控制病原微生物种群的衰退，从而帮助维持生态系统的平衡。
4. 维护人类健康环境微生物与人类健康密切相关。
微生物可以构建人体微生态平衡，帮助人体免疫，促进消化，缓解压力等。
此外，环境微生物也被作为一种生物制剂应用于人类医疗领域，用于全身保健、预防疾病等。
环境中的微生物(古细菌)
变成甲烷或甲烷和CO2而获得能量
• 古生菌最大的类群 • 5个目和27个属：甲烷杆菌目、甲烷球菌目、甲烷微菌目、
甲烷八叠球菌目和甲烷嗜高热菌目
• 形态、16S rRNA序列、细胞壁化学组成和结构，膜脂及其 他特性上有很大的差別
• 甲烷嗜高热菌属
• 革兰氏阴性古生菌在其质膜外有一层蛋白质 或糖蛋白 –厚度可达20-40 nm厚，有時候有两层 –其化学物质变化化相当大 • 古生菌的脂类和膜 –与细菌和真核生物都不同 –有分支的碳氢键与甘油相连连，而非与脂肪酸以酯键 相连 –两个甘油基相连形成一个四乙醚 –膜中有极性脂：磷酸脂、硫酸脂和糖脂 –极端嗜热菌的膜，几乎全部都是四乙醚单层膜
• 好氧化学能异养型，行呼吸代谢，生长需要复杂的营养，一 般为蛋白质和氨基酸 • 不能运动或以鞭毛运动 • 它們绝对依赖高浓度 NaCl
– 至少需要1.5 M NaCl – 通常最适浓度约3~4 M NaCl (17-23%) – 可生长在超饱和盐中(约36%)
• 当NaCl浓度降至约1.5 M其细胞壁就不完整
– 从海底的热火山口分离得到 – 最低温度84°C，最适温度98°C，在110°C下亦能生長
– 产甲烷古生菌是最早的生物体之一，在类似于地球早期环境的
条件下生存较好
• 代谢与一般细菌不一样
– 有几种独特的辅因子：四氢甲烷喋呤(H4MPT, tetrahydomethanopterin)、甲烷夫喃(MFR)、辅酶 M (2-硫 基乙烷磺酸)、辅酶F420、F 430
酶F420
主要古生物类群的特征 类群 一般特征 代表属
产甲烷古生菌 甲烷是主要代谢最终产物。S0 可以 甲烷杆菌属、甲烷球 绝对厌氧 还原成H2S不产生能量。细胞有輔酶 菌属、甲烷微菌属、 M、因子420和430和甲烷喋呤 甲烷八疊球菌属 硫酸还原古生 不规则革兰氏阴性类球狀細胞，从硫 古生球菌属 菌 代硫酸盐和硫酸盐生成H2S·-利用硫 (Archaeoglobus) 代硫酸盐和H2 自养性生长。能异养 生长，也形成少量甲烷，极端嗜热和 绝对厌氧，有因子420和甲烷喋呤 ， 没有辅酶M和因子430
实验环境微生物的检测
实验三环境微生物的检测一、实验目的1.了解周围环境中微生物的分布情况;2.懂得无菌操作在微生物实验中的重要性;3.了解四大类微生物的菌落特征;二、实验原理在我们周围的环境中存在着种类繁多的、数量庞大的微生物;土壤、江河湖海、尘埃、空气、各种物体的表面以及人和动物体的口腔、呼吸道、消化道等都存在着各种微生物;由于它们体积微小,人们用肉眼无法观察到它们个体的存在;但是只要稍加留意,我们就可以在发霉的面包、朽木上看到某些微生物群体;这些现象表明,自然界只要有微生物可以利用的物质和环境条件,微生物就可以在其上生长繁殖;据此,我们在实验室里就可以用培养基来培养微生物;培养基是用人工配制的、适合微生物生长繁殖和产生代谢产物用的混合养料;其中含有微生物所需要的六大营养要素：碳源、氮源、无机盐、生长因子、气体和水分;此外,根据不同的微生物的要求,在配制培养基时还需用酸液或碱液调节至适宜的pH;配制好的培养基必须进行灭菌;所谓灭菌是指采用各类的物理或化学因素,使物体内外的所有微生物丧失其生长繁殖能力的措施;经过灭菌后的物体是无菌的;消毒是与灭菌完全不同的概念,它是指用较温和的物理因素杀死物体表面和内部病原微生物的一种常用的卫生措施;灭菌的方法较多,广泛使用的是高温灭菌,其中最常用的是高压蒸汽灭菌法;此法是把待灭菌的物品放在一个可密闭的加压蒸汽灭菌锅中进行的;在cm2的蒸汽压力下,温度可达121℃;一般只要维持15~20min,就可杀死一切微生物的营养体和它们的各种孢子;微生物的接种技术是生物科学研究中的一项最基本操作技术;为了确保纯种不被杂菌污染,在整个接种过程中,必须进行严格的无菌操作;在实验过程中必须牢固树立无菌概念,经常保持实验台及周围环境的清洁,严格无菌操作,避免杂菌的污染,这是保证实验成功的必要条件;如将微生物接种到适合其生长的固体培养基表面,在适宜的温度下一般细菌37℃：霉菌等28℃,培养一段时间一般24~48h后,少量分散的菌体或孢子就可生长繁殖成肉眼可见的细胞群体,此即菌落;如平板上的菌落是由单个细胞或单个孢子生长繁殖而成的,就是一个纯种细胞群或克隆；若培养后大量菌落聚集在一起形成的为菌苔;不同种的微生物可形成大小、形态各异的菌落,根据微生物菌落形态的不同,可初步鉴别出四大类微生物：细菌、放线菌、酵母菌和霉菌;细菌的菌落呈圆形、较小而薄、透明或不透明、质地“细腻”,有的具有色泽,有的边缘不整齐,有的表面湿润、光滑,有的表面干燥有褶皱;此外,细菌常因分解含氮化合物而产生臭味;酵母菌的菌落通常比细菌菌落大,圆形、厚、不透明、色素单一,多为乳白,少数为橙或红色;酵母菌因普遍能发酵含碳有机物产醇,故菌落多伴有酒香味;防线菌菌落小而致密,或坚硬、或呈粉状;不少放线菌还产生特殊的土腥味;霉菌菌落大而疏松、或大而紧密;气生菌丝会发育形成一定形状、构造和色泽的子实器官,所以菌落表面往往有肉眼可见的构造和颜色;三、实验材料人体表和空气中的微生物;四、实验器材与试剂1.器材恒温培养箱、无菌平皿、电炉、酒精灯、火柴、无菌棉签和记号笔;2.试剂牛肉膏蛋白胨琼脂培养基、酵母膏葡萄糖培养基简称YPD、高氏一号培养基和查氏培养基;五、实验操作I.融化培养基将装有无菌培养基的三角瓶置水浴中煮沸,待培养基融化后取出,当冷至50~60℃左右时,进行下一步;II、倒平板有持皿法和叠皿法,操作要点如下：1.持皿法1将无菌培养皿叠放在酒精灯左侧,以便拿取;2点燃酒精灯;3酒精灯旁,左手握三角瓶底部,倾斜三角瓶,右手旋松棉塞,用右手小指与小尾鱼际即小指边缘夹住棉塞并将其拔出切勿将棉塞放在桌上,随之将瓶口在火焰上过一下不可灼烧,以防爆裂,以杀死可能沾在瓶口的杂菌;然后将三角瓶从左手换至右手用拇指、食指和中指拿住三角瓶的底部;操作中瓶口应保持在火焰2~3cm,瓶口始终向着火焰,以防空气中微生物的污染;左手拿起一套平皿,用无名指和小指托住皿底,用中指和拇指夹住皿盖,食指于皿盖上为支点,在火焰旁,打开皿盖,让三角瓶伸入,随后倒入培养基;一般倒入15ml左右培养基即可铺满整个皿底;盖上皿盖,置水平位置待凝;然后将三角瓶移至左手,瓶口在次过火并塞紧瓶盖;2. 叠皿法此法适于在超干净台上操作,基本步骤同持皿法;不同之处是左手不必持皿,而是将瓶皿叠放在酒精灯的左侧并靠近火焰;按上述方法用右手拿三角瓶,左手打开最上面的皿盖,倒入培养基,盖上皿盖后即移至水平位置待凝;再依次倒下面的平皿;操作中瓶口始终向着火焰,以防空气中微生物的污染;III、贴标签待培养基完全凝固后,在皿底帖上标签,注明检测类型,组别及日期也可用记号笔书写在皿底IV、检测方法环境中微生物种类多样,检测方法也各异,先选几种列举如下：1.空气检测实验室空气中的微生物时,只要打开无菌平板的皿盖,让其暴露在空气中一段时间5~10min然后将皿盖盖上即可;2.桌面检测实验台桌面微生物是,可用一根无菌棉签,先在无菌平板的图4-1 含菌棉签平板划线示意图左：开启皿盖法右：划线示意图一个区域内湿润和试划几下,然后用其擦抹桌面等物体表面,在以此棉签在平板的另一区域作来回划线接种如图4-1;本操作应以无菌操作要求进行,即在火焰旁用左手拿起平板,用中指无名指和小指托住皿底部,用食指和大拇指夹住皿盖并开成一缝,右手持棉签在培养基表面划线接种,无菌棉签湿润和试剂区可作为无菌对照;3.头发移去放在桌面上的无菌平板的皿盖,是头发部位位于平板的上方,并用手指拨动头发数次,在盖上皿盖即可;4.手指可用未洗的手指先在无菌平板的培养基一侧约一半的面积作划线接种,并在皿底作好标记;然后用肥皂、流水洗手,用洗净的手指于平板培养基的另一侧作同样的划线接种,盖好皿盖;待培养后比较两杂菌生长的情况;5.口腔打开无菌平板培养基的皿盖,使口对着平板培养基的表面,以咳嗽或打喷嚏的方式接种,然后盖上皿盖;V、培养将以上各种检测平板倒置于28℃培养箱中培养,至下周实验时观察并计数各平板上的菌落数;VI、观察注意观察不同类型菌落的大小、外形和颜色等特征,将观察结果记录在实验报告上;VII、清洗观察记录完毕后,将含菌平板放在沸水中煮30min以上,杀死培养基表面生长的各种微生物,然后清洗并晾干培养皿;六、思考题1.通过本实验后,谈谈你对微生物的分布以及数量的认识;2.本实验中那些步骤属无菌操作为什么3.如何描述菌落的形态特征。
生态环境中微生物的分布与功能
生态环境中微生物的分布与功能生态环境是生物生存和发展的物质基础，也是维护生态系统稳定性的重要保障。
微生物是生态环境中最基础也是最重要的生物群体之一，它们在生态系统中发挥着至关重要的作用。
本文将从微生物的分布和功能两个方面介绍生态环境中微生物的重要性。
一、微生物的分布微生物广泛存在于自然界中，地球上所有生命体系都离不开微生物。
不同生态环境下的微生物种类和数量各异，下面就几个主要生态环境中微生物的分布进行简要介绍：1、土壤微生物土壤是生态系统的重要组成部分，微生物是土壤中最基础也是最丰富的生物群体之一。
土壤中的微生物种类多达数千种以上，包括细菌、真菌、放线菌等。
其中，真菌和放线菌是土壤生态系统中的关键微生物，它们分泌酶类物质，参与碳循环和氮循环等生态过程，同时也是土壤中重要的分解物质的微生物。
2、水体微生物水体中的微生物种类相对较少，主要包括浮游生物和底栖生物。
浮游生物包括细菌、原生动物、浮游藻和浮游真菌等。
底栖生物包括鱼类、甲壳类、软体动物等，它们的分布范围从浅海到深海、从河流到湖泊，生活方式和习性各不相同。
3、肠道微生物肠道微生物主要分布于人体肠道内，种类众多、数量庞大，估计每个人体内约有1.5千克的微生物群体。
肠道微生物对人体健康和生活质量的影响极大，例如帮助消化和吸收食物，维持免疫系统的正常功能等。
二、微生物的功能微生物在生态环境中具有多种重要功能，下面简要介绍几种常见的功能。
1、分解有机质微生物能够分解大量有机物质，使这些物质被完全降解和重复利用，有效促进了生物碳氮磷等元素的循环和再生。
微生物通过分泌酶类物质，将有机物质降解为较简单的化合物，其中包括能被植物吸收利用的营养元素。
2、促进土壤肥力微生物能够将土壤中的植物养分固定，将无机化合物转换为有机化合物，从而对土壤健康和肥力的维持起到非常重要的作用。
此外，微生物还有调节土壤酸碱度、减少土壤侵蚀等功能。
3、控制生态安全微生物在生态环境中还具有控制生态安全的重要作用，如对防止病原体和有毒物质的危害，促进生态系统健康和平衡。
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上述各种菌胶团在活性污泥中均有，形成 菌胶团的典型细菌为动胶菌属的细菌。
（六）鞭毛
• 由细胞质膜上的鞭毛基粒长出穿过细胞 壁伸向体外的一条纤细的波浪状的丝状 物。直径0.001~0.02um，长2~50um. • 化学成分：鞭毛蛋白 • 功能：运动，鞭毛的有无以及鞭毛着生 的部位是菌种分类鉴定的重要指标。
二、细菌的结构
细菌的结构
（一）细胞壁
伤寒 • 提问：哪些功能？ 杆菌 • ①固定细胞外形； 细胞 壁中 ②保护细胞免受外力的损伤； 含毒 素 ③阻拦大分子物质进人细胞；
④使细胞具有致病性及对噬菌
• 功能
体的敏感性。
⑤为鞭毛提供支点，使鞭毛运动。
G+菌细胞壁
G-菌细胞壁 G-菌细胞壁结构图解 请对照两种细菌细胞壁的不同结构，说明为什么染色上会 有区别？
（八）芽孢
• 某些细菌生长到一定阶段，在细胞内形成一个 圆形成圆柱形的对不良环境条件具有较强的抵 抗逆休眠体。细菌的芽孢都生长在细胞内，又 称内生孢子 (Endospora) ，细菌中只有少数几 个属具有芽孢。 • 芽孢对干燥（在干燥下可存活几年、几十年）， 紫外线，有毒化学物、热、化学药品抵抗力强， 能使细菌渡过不良环境。一般芽孢能耐高温。
2.细胞质和内含物
• 细胞质是细胞质膜以内，除核物质以外 的无色透明、粘稠的复杂胶体，亦称原 生质。 • 主要由蛋白质、核酸、多糖、脂类、无 机盐和水组成。
• 核糖体：由RNA和蛋白质组成，是合成 蛋白质的场所。 • 其中RNA占60%，蛋白质占40%。大肠 杆菌可以分解出三种分子质量不同的 RNA，16SRNA、23SRNA和5SRNA。 核糖体的沉降系数是70S（由50S和30S 两个亚基组成）
• 功能？
• 磷源和能源性贮藏物，
通常，一种细菌只含有 一种或两种内含颗粒。
3.拟核
• 无核膜和核仁，由DNA组成。 • 携带全部或部分遗传信息，它的功能是决定遗 传性状和传递遗传信息，是重要的遗传物质。
（三）荚膜、粘液层和菌胶团
• 荚膜 : 某些细菌细胞壁外的一层较松厚，而且 较固定的粘液性物质。不易着色，一般采用负 染色法。 • 成分:多糖、多肽和脂类
细胞内含颗粒
• 1．气泡（水生细菌）
• 提问：功能？
• 相当于鱼的鱼漂
• 3．聚-羟基丁酸（简称 PHB） 颗粒
• 功能？
• 能量的贮存物;调节pH • 4．糖原和淀粉粒
• 2．异染颗粒
• 可被甲苯胺染成紫红色。
• 化学本质——偏磷酸盐的聚 合物。
• 用作碳源和能源
• 5．硫粒 • 某些化能自养型硫细菌，贮存 的能源物质
大肠杆菌
梭状芽孢杆菌
属于肉毒杆菌属，可引起食物中毒
杆菌的形态多样
分枝杆菌 双歧杆菌
不同杆菌的大小、长短、粗细很不一致。
大 中 小
炭疽芽胞杆菌 3-10 μ m
大肠埃希菌 2-3 μ m
布鲁菌 0.6-1.5 μ m
杆菌的形态多样
两端齐平 两端尖细
炭疽芽胞杆菌
白喉棒状杆菌
c.螺旋菌
细胞呈弧形的称为弧菌，其中若菌体多于一个弯曲，其程 度超过一圈，又称为螺旋菌。直径在0.5～5um，长度不等。
• 对生物究竟分几界的问题，在人类发展历史上 有一个由浅入深，由简至繁，由低级到高级的 认识过程。 • 近100多年，从两界经历过三界系统、四界系 统、五界系统甚至六界系统，最后又出现三原 界系统。
• 二界系统：植物界、动物界 • 三界系统：植物界、动物界、原生生物界 • 四界系统：植物界、动物界、原始生物界（原生动物、真菌、部 分藻类）、菌界（细菌、蓝细菌） • 五界系统：动物界、植物界、原生生物界、真菌界、原核生物界 • 三原界系统：古细菌原界、真细菌原界、真核生物原界
第二章 环境中的微生物
第一节 微生物类群与生物三域
一、微生物及其类群
二、生物三域特征
病毒 细菌 “微型植物 ” 菌 藻 真菌
生 物
微型动物 虫
动物 植物
生物分类单元
• 分类单元-界、门、纲、目、科、属、种。 • 生物分类的基本单元是种。 • 种以下可再分为亚种、变种、型和菌株等。
人（Homo sapiens L.) 动物界 脊索动物门（脊索动物亚门） 哺乳动物纲（真兽亚纲） 灵长目（类人猿亚目） 人科 人属 人种
（二）原生质体
• 包括细胞质膜（原生质膜）、细胞质及其内含 物、细胞核物质。
1.细胞质膜
• 紧贴细胞壁的内侧而 包围细胞质的一层柔 软而富有弹性的薄膜。 是选择性半渗透膜。 • 主要化学成分：蛋白 质（60~70%）、脂类 （30~40%）、多糖 （约2%）。
细胞质膜的生理功能
• 1.维持渗透压的梯度和溶质的转移； • 2.细胞质膜上有合成细胞壁和形成横膈膜组分 的酶，在膜的外表面合成细胞壁； • 3.膜内陷形成中间体，含有细胞色素，参与呼 吸作用。中间体与染色体的分离和细胞分裂有 关，还为DNA提供附着点； • 4.在细胞质膜上进行物质代谢和能量代谢。 • 5.细胞质膜上有鞭毛基粒，鞭毛由此长出，即 为鞭毛提供附着点。
革兰阳性菌与阴性菌细胞壁结构比较
细胞壁 强度 厚度 肽聚糖层数 肽聚糖含量 磷壁酸 革兰阳性菌 较坚韧 20-80nm 可多达50层 占细胞壁干重50%-80% + 革兰阴性菌 较疏松 10-15nm 1-2层 占细胞壁干重5%-20% —
脂质双层 脂蛋白
脂多糖
— —
—
+ +
+
细胞壁缺陷型细菌
• 原生质体(Biblioteka rotoplast)：革兰阳性菌细胞壁完全缺失后， 原生质仅被一层细胞膜包住。 • 原生质球(spheroplast)：未全部去掉的细胞壁的细菌， 肽聚糖层受损后尚有外膜保护。
（一）两个生物分类系统 1、生物的五界系统： 惠特克，1969年；
动物界 植物界 原生生物界 真菌界 原核生物界
2、三原界（三域）系统：沃斯，1978
根据生物的16SrRNA碱基序列，对生 物进行划分。
真细菌 古细菌 真核生物
无细胞结构生物—病毒 生物 具细胞结构生物 真核生物 原核生物 真细菌 古细菌 真菌 藻类 原生动物 动物 植物
• 细菌细胞壁缺陷型或L型：因基因突变而产生的无壁
类型，细胞壁受损后仍能生长和分裂的细菌。在一般环 境中不能耐受菌体内的高渗透压而将会涨破死亡。在高 渗环境下，仍可存活。
革兰氏染色机理
• 1.与细菌等电点有关
• 革兰氏阳性菌的等电点为pH2~3，革兰氏阴性菌的 等电点为pH4~5。革兰氏阳性菌的等电点比革兰氏 阴性菌低，说明革兰氏阳性菌带的负电荷比革兰氏 阴性菌多。它们与草酸铵结晶紫的结合力大，用碘碘化钾媒染后，两者的等电点均得到降低，但革兰 氏阳性菌的等电点降低的多，故与草酸铵结晶紫结 合得更牢固，对乙醇脱色的抵抗力更强。
弧菌
螺旋菌
弧菌
螺旋菌
螺杆菌
淡水中的螺旋菌 spirochetes . 是一种很常见的细菌
• 自然界中杆菌最常见，球菌次之，而螺 旋菌最少。
（二）细菌的染色
• 由于细菌的细胞极其微小又十分透明，因此 用水浸片或悬滴观察法在光学显微镜下进行 观察时，只能看到大体形态和运动情况。 • 若要在光学显微镜下观察其形态和主要构造， 一般都要对它们进行染色。
• 真细菌是人类研究得最多的一类原核生物。
一、细菌的个体形态、大小与染色
细菌： 单细胞不分枝的原核微生物。
（一）细菌的外形与大小
• a.球菌
Arrangement of Spherical Bacterial Cells
sarcinae
• 球形的细菌 diplococci
• 球菌大小为0.5~2.0 μm
荚膜
肺炎链球菌荚膜
• 功能:
• 1.保护作用：保护细菌免受干燥的影响，保护 不受宿主吞噬细胞的吞噬。 • 2.当缺乏营养时，荚膜可被用作碳源和能源。 • 3.具荚膜的致病菌毒力强，失去荚膜的致病力 下降。 • 4.废水生物处理中的细菌荚膜有生物吸附作用， 将废水中的有机物、无机物及胶体吸附在细菌 体表面上。
古细菌 生物 真细菌 真核生物 真菌 藻类 原生动物 动物 植物
沃氏提出的三域（三原界）分类系统
16S rRNA碱基测序（80%的rRNA）：
原 理：根据不同原核生物16S rRNA碱基序列的相似
性比较不同生物间的进化关系。
第二节 真细菌
• 细菌：有时泛指全部原核微生物，有时专指原 核微生物中的真细菌，有时候仅指真细菌中一 部分微生物。
• • • •
根据鞭毛数目与排列情况分： 一端单毛菌：菌体一端只有一条鞭毛。 二端单毛菌：菌体二端各有一条鞭毛。 丛毛菌：菌体一端或二端各有一丛鞭毛 (偏 端丛生鞭毛菌、二端丛生鞭毛菌) • 周毛菌：在菌体四周都有鞭毛。
鞭毛菌分类
丛毛菌
单毛菌
双毛菌
周毛菌
实验室可采用特殊染色，使染料的复合物附着并积累 在鞭毛上，加粗其直径， 可用普通光学显微镜观察。
l． 单球菌（脲微球菌） 2. 双球菌（肺炎链球菌） streptococci 3．链球菌（乳链球菌） 4．四联球菌 5．八叠球菌（甲烷八叠球菌） 6．葡萄球菌（金黄色葡萄球菌） tetracocci
staphylococci
Spherical coccus
单球菌和双球菌
球菌(coccus) 双球菌(diplococcus)
紫色(G+)
结晶紫
乙菌
碘液
乙醇
沙黄
红色(G-)
革 兰 氏 染 色 法
• 1.涂片固定
2.初染—
结晶紫染液
第一次染色
1min