高级微生物-2原核生物1
齐鲁工业大学 周德庆微生物学 课件 第一章原核生物
短杆菌
链杆菌
大肠杆菌
梭状芽孢杆菌
双歧杆菌
螺旋菌
细胞弯曲成弧状或螺旋状，根据弯曲的不同可以 分成
（1） 弧菌：菌体只有一个弯曲，呈弧状 。霍乱 弧菌
（2） 螺旋菌：菌体弯曲多，2—6环，两端鞭毛， 菌体有坚硬的细胞壁。 产甲烷螺旋菌。
（3） 螺旋体：螺旋6环以上，菌体无鞭毛，体 柔软，有收缩运动的轴丝，无细胞壁或薄。是介 于细菌与原生动物之间的单细胞生物。 梅毒密
螺旋体。
霍乱弧菌
螺旋菌
螺旋体
螺旋体-2
古细菌的形态
在显微镜下，古细菌与细菌具有类似 的个体形态，但它们多生活于一些生 存条件十分恶劣的极端环境中，例如 厌氧、高酸、高碱、高盐、高寒等
所谓的极端微生物
第一节 细菌
一、细菌的个体形态和大小 2、细菌的大小 细菌的大小可以用测微尺在显微镜下直接测量。一般直径
直接相连
肽聚糖整体 结构示意图
1．革兰氏阳性菌的细胞壁 肽聚糖 (peptidoglycan)的结构
革兰氏阳性菌与阴性菌肽聚糖结构的不同点
G+
G-
位置
细胞最外层
外膜层之内
厚度
20—80nm
2-3nm
层数
约40层
1-2层
肽桥
有（5个甘氨酸） 无（直接连接）
肽尾第三个氨基酸 L-赖氨酸
M-二氨基庚二酸
（一）细胞壁
细胞壁的结构与化学组成： 革兰氏阳性菌：肽聚糖（50-90%）
磷壁酸质＜50% （阳性菌所特有） 革兰氏阴性菌：肽聚糖（5-10%）
脂多糖 （阴性菌所特有） 磷脂 蛋白质
酞 聚 糖
壁膜间隙
质 膜
类脂壁酸（质）
2第二章 原核生物
如果泛指某一属的微生物，或某菌种，知 其属但种名未定，可用“sp” “spp”作加词 如 Bacillus sp：一个尚未定名的芽胞杆菌 Bacillus spp：泛指芽胞杆菌属的菌种
同一菌种在一篇文章中首次出现时写全称， 第二次出现时，属名可缩写： Escherichia coli 缩写为E. coli
一、生物的系统发育与进化计时 形态学特征分类存在的问题： 1、微生物可利用的形态特征少，很难将所 有生物放在同一水平上比较。 2、形态特征在不同类群中进化速度差异很 大。
生物进化计时器：蛋白质、DNA、RNA 选择合适分子标尺： 1、普遍存在与各个生物类群中。 2、各个生物中功能同源的大分子。 3、既有保守序列又有可变序列。 4、序列变化缓慢，变化进程应覆盖整个进化 历史。 5、大小适中。
（三）分子分类法
G+C百分比测定 核酸杂交：DNA与DNA杂交 16SrRNA碱基测序 RAPD （随机扩增多态性DNA） 遗传重组：接合、转化等重组方式只 发生在同源的染色体之间，如：转化 通常只在同属内的不同种之间发生， 很少在属间出现
数据库和计算机程序的应用 数据库： NCBI GenBank EMBL 分析软件： Vector NTI ; Winplas ; ClustalX; 生物软件网 Emboss
（二）三名法
学名=属名+种加词+符号subsp.或var.+亚种或变种加词
斜体字
正体字（一般省略）
斜体字
例1.苏云金芽孢杆菌腊螟亚种
Bacillus thuringiensis subsp. galleria
例2. 丁香假单胞烟草致病变种 Pseudomonas syringae pv. tabaci
02-2第二章原核生物(其它微生物)110223_815005920
第二章第二节放线菌1一、放线菌的一般特性•至今发现的放线菌都是G+陆生性强的原核生物（一）放线菌的基本特征2（二）放线菌的分布与生长环境“泥腥味3（三）放线菌的应用最常见的是链霉菌属streptomyces分解纤维素、石蜡、琼脂、角蛋白、橡胶4二、放线菌的形态结构营养菌丝（培养基内部）气生菌丝(567三、放线菌的繁殖与生理特性借孢子分生孢子：最常见孢囊孢子89•对氧的需求：•温度条件：•pH 条件：•对水分要求：•营养特点：微量营养元素对其生长影响显著（参见教科书）一般生理特性四、常见的放线菌诺卡氏菌属(Nocardia)（又名原放线菌属）(Proactinomyces)1011五、放线菌的群体特征（一）菌落特征121314（二）液体培养特征静置培养：振荡培养：第三节丝状菌在第十章讲15生物统称丝状菌，如丝状细菌常见的丝状细菌16球衣细菌17丝状细菌与污泥膨胀污泥膨胀18第四节光合细菌19一、光合细菌的一般特性非产氧光合作用•对氢的利用特性：•细胞颜色：•细胞形态：•对水分的要求：2021102~103cell/ml 1~10cell/ml 105~106cell/g 103~104cell/g 106~107cell/g湖泊（BOD 10ppm ）江河（BOD<1.0ppm ）水稻土海滨土曝气池二、光合细菌的分类：<红螺菌目Rhodospirillal> 共4科1、Rhodospirillaceae科<红螺菌科> 红色无硫菌科•碳源和氢源：属于光能异养型细菌•存在环境：•能量获取形式：呼吸方式获取能量•好氧黑暗条件下：22红色无硫菌的培养232、Chromatiaceae科—着色菌科（红硫菌科）•碳源和氢源：（光能自养型）；•存在环境：•能量获取形式：光合作用；3、Chlorobiaceae科—绿菌科（光能自养型）；244、Chloroflexaceae科（绿弯菌科）•碳源和氢源：光能异养型2526＋－－＋有机物＋－－＋有机物±－－－有机物厌氧，黑暗（脱氮或发酵）H 2S+CO 2H 2S+CO 2无光合色素有光合色素－±－－好氧，光照或黑暗（呼吸作用）－＋＋＋厌氧，光照（光合作用）红螺菌科（Rhodospirillacea e)着色菌科（Chromatiaceae ）绿菌科（Chlorobiaceae ）绿色丝状菌科（Chloroflexaceae）培养条件细菌科名27非循环光合磷酸化的基本过程：O 1、绿色植物的光合作用：非循环光合磷酸化三、光合细菌的生理特性IIII28非循环光合磷酸化的特点：反应中同时产生、还原能力29302、循环光合磷酸化（cyclic photophosphorylation ）菌绿素+菌绿素*e －铁氧还蛋白泛醌eCyt.fCyt.b ADP+PiATP核酮糖—5－磷酸核酮糖二磷酸2H A 2A Glucose循环光合磷酸化的特点NADPH3132载色体，绿色泡囊CO 2或有机物H 2、H 2S,其他硫化物，有机物不产生（除蓝绿细菌外）无（除蓝绿细菌外）有菌绿素细菌类囊体CO 2H 2O 产生有有叶绿素高等植物细胞器碳源供氢体氧气非环式磷酸化过程（Ⅱ型光反应中心）环式磷酸化过程（Ⅰ型光反应中心）光合色素33四、光合细菌的应用1、制造单细胞蛋白（single cell protein ）—SCP 细菌62~73%10~15%10%6~12%11~13110~1304.8~7.60.11~0.17酵母54%10%26%7%2~2030~6040~50——红色无硫细菌66%7%23%4%12μg/g 50521蛋白质脂肪碳水化合物灰分B1B2B6B122、产氢气3、提取色素344、提取辅酶Q（UQ—10）UQ－10是治心脏病的药物成分之一。
微生物学练习01--原核
第二章原核生物的形态、构造和功能一、名词解释1.细菌2.菌落3.芽孢4. 衣原体5.放线菌6.立克次氏体7.蓝细菌8. L-型细菌9.支原体10.鞭毛11.伴孢晶体12古生菌13.荚膜14.菌胶团15菌毛二、填空题1. 微生物包括的主要类群有原核生物、真核微生物和非细胞为微生物。
2. 原核微生物包括有细菌、放线菌、蓝细菌和枝原体，立克次氏体，衣原体等，它们的大小以微米单位来表示。
3. 细菌的基本形态有球状、杆状和螺旋状。
4. 根据分裂方式及排列的不同，球菌分有单球菌、双球菌、四联球菌、八叠球菌、链球菌和葡萄球菌等，螺旋菌又有螺旋菌、弧菌和螺菌，及其它形态的细菌有丝状、三角状、方形和圆盘形。
5. 细菌的一般构造有细胞壁、细胞膜、细胞质和核区等。
6. 细胞壁的主要功能，一是P16 ，二是，并具有、以及。
7. 细菌的染色方法有、和。
其中鉴别染色发又可分为、、和。
8. 革兰氏染色的步骤分初染、媒染、脱色和复染，其中关键步骤为脱色；而染色结果G-菌为红色色，G+菌为紫色色，如大肠杆菌是革兰氏红色菌、葡萄球菌是紫色菌。
9. G+菌细胞壁的主要成分是肽聚糖和磷壁酸；其中，的双糖单位是由一个P17 通过与另一个相连接构成，这一双糖单位易被溶菌酶水解，而导致细菌细胞壁“散架”死亡。
10. 磷壁酸是G+ 菌细胞壁的特有成分，吡啶二羧酸钙主要存在于细菌的结构中，二氨基庚二酸主要存在于菌的细胞壁中，藻胆蛋白主要存在于中。
11. 脂多糖由类脂A 、核心多糖和O-特异侧链三部分组成，而糖被的主要成分是多糖、蛋白质或多肽，尤以多糖为主。
12. 缺壁细菌的主要类型有L型细菌、原生质体、球状体和枝原体。
13. 原生质体的特点有无完整细胞壁、革兰氏染色阴性、不能分裂和等。
14. 细菌细胞中间体的主要功能是P25 、、以及。
15. 产碱菌属、固氮菌属和假单细菌属等细菌在细胞质内储存有大量的聚-β-羟基丁酸(PHB)，具有贮藏能量、碳源和降低细胞内渗透压等作用。
原核生物及其多样性1
原核生物及其多样性【摘要】：原核生物是由原核细胞构成的生物【1】，其多样性在维持生物圈生态平衡和为人类提供广泛的、大量的未开发资源方面起着重要的作用。
原核生物生活在各种生境中，包括在其他生物无法生存的条件下，其仍能进行多种形式的物质循环，并以我们初步了解的方式同其他生命形式相互作用。
原核微生物的多样性在形式和分化上表现并不突出，而主要表现在物种和基因水平上。
因此，研究原核微生物及其重要性具有主要的意义。
【关键字】：原核生物多样性【正文】：1.原核生物原核生物最早是由Chatton提出的，原核生物是指一类无真正细胞核的单细胞生物或类似于细胞的简单组合结构的微生物【2】。
20世纪70年代，Woese和Fox根据不同生物类群细胞中的ssuRNA的序列同源性提出了生物的三域学说，即地球上所有的细胞生物由细菌域、古菌域和真核生物组成，细菌和古菌都是原核生物。
原核生物是由原核细胞构成的生物，原核细胞中无膜围的核和其他细胞器。
原核生物是没有成形的细胞核或线粒体的一类单细胞生物。
原核生物对人类生活的影响，有利也有弊。
植物病原原核生物是仅次于真菌和病毒的第3大类病原生物，浸染植物可引起许多重要的病害，造成农作物的严重减产，例如国内外普遍发生的茄科植物的青枯病、水稻白叶枯病、白菜软腐病；有国外危害严重，国内尚未发生的检疫性病害梨火疫病和玉米枯萎病，还有在国内较普遍的泡桐丛枝病和枣疯病等【3】。
但是原核生物也有着许多对人类有益的地方，比如，中国的泡菜制作，就需要利用乳酸菌来发酵。
现在，已经发现越来越多的原核生物的有利之处。
例如，近年来的研究表明，致突变、致畸和致癌这三者之间具有较强的相关性，即多数的致癌物就是细菌诱变剂，而且通常的致畸剂量就可引起致突变，加之各种环境因子对原核生物的致突变作用与它对哺乳动物的潜在致癌作用有关【4】，原核生物rRNA在分子生物学研究中也得到了越来越广泛的应用【5】，对冰河消退时土壤微生物碳含苗的研究表明，微生物生物量与冰河峰面消退程度和植被盖度均呈正相关【6】。
微生物学12笔记
（3）革兰氏染色 ＃革兰氏染色根据1884年革兰(Christian Gram)发明
的染色反应，真细菌常常分成两类。
表2.2 革兰氏染色程序和结果
步骤
初染 媒染剂 脱色 复染
方法 结晶紫30s
结果
阳性(G+) 阴性(G-)
紫色
紫色
碘液30s
仍为紫色 仍为紫色
95%乙醇10—20s 保持紫色 脱去紫色
聚糖层，多达20层，占细胞壁的成分60-90%，它同细 胞膜的外层紧密相连(见图2.4)。 肽聚糖：又称粘肽，是真细菌细胞壁中特有成分。其分子 是由肽与聚糖两部分组成，其中的肽又四肽尾和肽桥两 种，聚糖则由N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸相互间隔连 接而成，呈长链骨架状。
#有的革兰氏阳性细菌细胞壁中含有磷壁酸（teichoic acid）, 也即胞壁质（murein）。
原核生物细胞没有核膜，有一个明显的核区，这个核区上 集中了它的主要遗传物质，由一条与类组蛋白相联系的双链 DNA构成的染色体组成。真核生物细胞则是由一条或一条以 上的双链DNA与组蛋白等结合成的染色体，并由核膜包围。
（2）代谢场所 ＃原核细胞没有独立的内膜系统，与代谢有关的酶如呼吸酶
合成酶等位于细胞膜上，因此它的能量代谢在质膜上进行。
第二节 原核微生物的形态、构造和功能
＃原核微生物（prokaryotic microorganism）是指一大 类细胞核无核膜包裹，只有称作核区（nuclear region） 的裸露DNA的原始单细胞生物，包括真细菌和古生菌两大 群。
＃真细菌（eubacteria）包括细菌、放线菌、蓝细菌、支原 体、立克次氏体和衣原体等，其细胞膜含由酯键连接的脂 类，细胞壁中含特有的肽聚糖（无壁的支原体除外）， DNA中一般没有内含子（但近年来也有例外的发现）。
原核生物的形态、结构与功能-工业微生物学PDF教案-02
看似复杂的肽聚糖分子，若把它的基本组成单位解剖一下，就显得简单多了。 其单体有 3 部分组成：双糖单位，四肽尾和肽桥。革兰氏阳性菌与阴性菌肽聚糖 结构单体的差别主要有以下两个方面：1）革兰氏阴性菌四肽尾第 3 个氨基酸是 内消旋二氨基庚二酸(m-DAP)，而革兰氏阳性菌是 L-lys；2）革兰氏阴性菌（大 肠杆菌）没有特殊的肽桥，前后两个单体间的连接仅通过甲肽尾第 4 个氨基酸 （D-Ala）的羧基与乙肽尾第 3 个氨基酸（ m-DAP ）的氨基直接相连，只形成 较为疏稀、机械强度较差的肽聚糖网套。而革兰氏阳性菌（金黄色葡萄球菌）的 肽桥是甘氨酸五肽。
一、细胞壁 1. 定义，证实细胞壁存在的方法和细胞壁的功能 2. 革兰氏阳性细菌的细胞壁 3. 革兰氏阴性细菌的细胞壁 4. 革兰氏染色的原理 5. 缺壁细菌 6. 古生菌的细胞壁
三、教学重点、难点及其处理
重点： 1. 原核生物（prokaryotes）：一大类细胞微小、只有称作拟核（无核膜包裹
的裸露 DNA）的原核单细胞生物。 所有原核生物都是微生物，包括真细菌和古生菌两个完全不同的系统发育类
难点： 1. 革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌在细胞壁的结构、组成和功能方面的
异同：通过多媒体展现两类细菌细胞壁的结构模式图，以比较两类细菌在细胞壁 结构和组成上的差异；再分别详细介绍革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌细胞壁 各组分的结构和功能。重点比较两类菌细胞壁中肽聚糖的差异，并介绍革兰氏阳 性细菌细胞壁中的独特成分——磷壁酸和革兰氏阴性细菌细胞壁中的独特成分 ——脂多糖。
微生物细胞的结构与功能
②四肽尾或四肽侧链 是由四个氨基 酸分子按 L 型（丙）与 D 型（谷）交 替方式连接而成。 ③肽桥或肽间桥 在金黄色葡萄球 菌中，肽桥为甘氨酸五肽，它起着 连接前后两个四肽尾分子的“桥梁” 作用。目前所知的肽聚糖己超过100 种。
(2)磷壁酸
磷壁酸是结合在革兰氏阳性细菌细胞壁 上的一种酸性多糖。磷壁酸可分两类：
(1)L型细菌
1935年，在英国李斯德预防研究所中发现 一种由自发突变而形成的细胞壁缺损细 菌——念珠状链杆菌，它的细胞膨大， 对渗透敏感，在固体培养基上形成 " 油 煎蛋 " 似的小菌落。由于李斯德研究所 的第一字母是"L"，故称L型细菌。后来 发现，许多革兰氏阳性或阴性细菌在实 验室或宿主体内都可形成L型。
原核生物模式细胞构造通常以细菌 (bacteria)为代表(见图3-1)，将所有 细菌共有的结构称为一般构造，将某些 细菌特有的结构称为特殊构造。
一、细胞壁
细胞壁是细菌外表面的一种坚韧而具弹性的 结构属。厚10～80nm，约占细胞干重的10 ％～25％。当细胞在高渗溶液中时，由于 原生质体失水浓缩而产生质地分离现象， 经染色后很容易在普通光学显微留下观察 到细胞壁。用超声波或加压后突然减压等 方法破碎细胞，再用控速或梯度离心等方 法，可以分离出细胞壁，并可用电子显微 镜深入研究壁的微细构造。
为于细胞壁内紧包细胞质，结构与真核细胞基本相同。
功 能
生物合成 物质转运 分泌呼吸
细胞膜电镜照片
细胞膜 模式结构图 载体蛋白 脂质双层
形态与结构
至今有关细胞质膜的结构与功能的解释，
较多的学者仍倾向于 1972年由辛格和尼
科尔森所提出的液态镶嵌模型。其要点
为:①膜的主体是脂质双分子层 ;②脂质
原核生物知识点整理
原核⽣物知识点整理第三章微⽣物细胞的结构和功能第⼀节原核⽣物原核⽣物细菌域：细菌（狭义）、放线菌、蓝细菌、⽀原体、⽴克次⽒体和⾐原体等古细菌域1.1细菌细胞的结构细菌细胞的基本结构细菌细胞的特殊结构1.1.1细菌细胞的基本结构1．细胞壁：是位于细胞最外的⼀层厚实、坚韧的外被，主要由肽聚糖组成。
作⽤：维持细胞形状保护细胞：外⼒，渗透压，有害物协助鞭⽑运动某些病原菌细胞壁中某些成分与致病性有关对细菌进⾏分类（⾰兰⽒染⾊）成为抗⽣素作⽤的靶点》》⾰兰⽒染⾊根据⾰兰⽒染⾊的结果可以将细菌分为两个主要的类群紫⾊－⾰兰⽒阳性细菌（Gram positive, G+)——eg.⾦黄⾊葡萄球菌粉红⾊，红⾊－⾰兰⽒阴性细菌(Gram negative, G-)——eg.⼤肠杆菌过程：①结晶紫染⾊②碘液媒染③⼄醇脱⾊④番红复染⾰兰⽒阳性菌和⾰兰⽒阴性菌的细胞壁组成差异：肽聚糖，磷壁酸、脂多糖、分⽀菌酸》》》肽聚糖（黏肽、胞壁质、粘质复合物）◇肽聚糖肽四肽尾肽桥聚糖N-⼄酰葡糖胺N-⼄酰胞壁酸》》》⾰兰⽒阳性细菌的细胞壁结构·很厚的肽聚糖层（peptidoglycan）·磷壁酸（Teichoic acid）⾰兰⽒阳性细菌细胞壁特有的成分通过磷酸基团相互连接的⽢油或核糖醇的聚合物根据结合部位不同，分为壁磷壁酸和膜磷壁酸。
磷壁酸的主要⽣理功能：1.因带负电荷，故可与环境中的Mg 2＋等阳离⼦结合，提⾼这些离⼦在膜周围的浓度，以保证细胞膜上⼀些合成酶维持⾼活性的需要；2.保证⾰兰⽒阳性致病菌（如A族链球菌）与其宿主间的粘连；3.构成⾰兰⽒阳性细菌表⾯抗原的主要成分；4.作为噬菌体吸附的受体；5.调节细胞内⾃溶素的活⼒；6.贮藏磷元素。
》》》⾰兰⽒阴性细菌的细胞壁结构·外膜（Outer membrane）脂多糖磷脂双分⼦层脂蛋⽩——外膜位于细胞壁的最外层，厚18～20nm。
由磷脂双分⼦层、脂蛋⽩与脂多糖组成。
(2)第二章 原核微生物(2)第三节-第五节 蓝细菌、放线菌、其他原核微生物
属）生长形成的化石化的叠层岩（约35亿年）中得到证实。 蓝细菌对于研究生物进化有重要意义。 蓝细菌有固氮作用，由于有固氮蓝细菌及根瘤菌、固 氮菌的共同作用，每年可固定全球1.7×108t氮，有效地利 用了氮气。地球上的氮气恒定在体积百分数78％。
一、蓝细菌的形态大小
蓝细菌的形态 单细胞：呈杆状和球状。
微囊蓝细菌（微囊藻）引起太湖水华
太湖湖面覆盖微囊蓝细菌(微囊藻) 的情景
采 水 样
微囊蓝细菌（微囊藻） 和螺旋蓝细菌（螺旋藻）
微囊蓝细菌（微囊藻）
微囊蓝细菌（微囊藻）引起太湖水华
蓝细菌引起太湖水华（赤潮） 2007.7.现场情景
第四节 放线菌
一、放线菌的个体形态、大小和结构 二、放线菌的菌落形态 三、放线菌的繁殖 四、放线菌的分类
第二亚组 第二亚群
湖丝蓝细菌属 拟筒孢蓝细菌属
Dactylococcopsi s
粘杆菌属
Limnothrix
Cylindrospermopsi s
Nostochopsis
真枝蓝细菌属
Gloeobacter
粘球蓝细菌属
拟色球蓝细菌属 鞘丝蓝细菌属 筒孢蓝细菌属 Chroococcidio Lyngbya Cylindrospermum psis
集胞蓝细菌属
Spirulina
Starria
Rivularia
Tolypothrix
斯塔尼尔氏蓝细菌属 单歧蓝细菌属 束蓝细菌属
Synechocystis
Symploca
束毛蓝细菌属
Trichodesmium
浅灰蓝细菌属
Tychonema
14 7 17 12 6