環境工程微生物學第二章第1頁，課件共114頁，創作于2023年2月第二章原核微生物2.1細菌2.2放線菌2.3藍細菌2.4古細菌2.5其他原核微生物第2頁，課件共114頁，創作于2023年2月2.1細菌細菌(Bacteria)是一種具有細胞壁的單細胞原核生物2.1.1細菌的形態與大小2.1.1.1細胞形態第3頁，課件共114頁，創作于2023年2月2.1.1.1細胞形態（1）球菌單球菌雙球菌鏈球菌四聯球菌八疊球菌葡萄球菌（2）桿菌（3）螺旋菌第4頁，課件共114頁，創作于2023年2月2.1.1.2細菌細胞的大小大小隨種類不同而差別很大；一般用微米來衡量。A0埃，10-4μm，分子單位；nm，10-3μm(毫

m)，病毒和亞細胞結構單位；1m=10-6m，

m細胞生物單位單個細胞中，球菌大小最小，直徑為0.5-2.0m桿菌為0.5-2m，甚至幾十

m螺旋菌：弧菌小，直徑為1-5m；螺菌附加圈數說明第5頁，課件共114頁，創作于2023年2月圖：幾種細菌細胞大小的比較第6頁，課件共114頁，創作于2023年2月補：分辨極限人肉眼分辨極限：0.1mm普通光學顯微鏡分辨極限：0.2m紫外光學顯微鏡分辨極限：0.1m

電子顯微鏡分辨極限：0.1nm(1.4A)1mm=103μm=106nm=107A第7頁，課件共114頁，創作于2023年2月2.1.1.3微生物的種群形態第8頁，課件共114頁，創作于2023年2月第9頁，課件共114頁，創作于2023年2月2.1.2細菌的細胞結構細胞結構(cellstructure)

一般結構：特殊結構：第10頁，課件共114頁，創作于2023年2月Structureofprokaryoticandeukaryoticcells第11頁，課件共114頁，創作于2023年2月2.1.2.1細菌細胞的一般結構（1）、細胞壁(cellwall)細胞最外的包被于細胞膜外的堅韌富有彈性的膜狀結構；化學物質：主要由肽聚糖、脂類、蛋白質構成肽聚糖：由葡萄糖為基本單元聯結起來后經修飾的長鏈，鏈與鏈之間由n個(4-8個)氨基酸組成的短肽鏈相連結，構成細菌細胞壁的網狀結構。細胞壁厚肽聚糖含量脂類磷壁酸脂多糖蛋白質G-10nm少、〈10%〉40%無有60%G+20-80nm〉40%〈20%有無20%第12頁，課件共114頁，創作于2023年2月Bacterialcellwalls細菌細胞壁Giveshapeandrigiditytothecell保持細胞外形和韌性肽聚糖G+G-細胞周質脂多糖和蛋白質第13頁，課件共114頁，創作于2023年2月PeptidoglycanstructureN-乙酰氨基葡萄糖N-乙酰胞壁酸L-丙氨酸谷氨酸二氨基庚二酸D-丙氨酸第14頁，課件共114頁，創作于2023年2月Connectionsofthepeptideandglycanunitsinpeptidoglycan肽聚糖中肽鏈和糖單元的連接甘氨酸Overallstructureofpeptidoglycan第15頁，課件共114頁，創作于2023年2月TheGram-positivecellwall磷壁酸膜磷壁酸第16頁，課件共114頁，創作于2023年2月OutermembraneInnermembranePeptidoglycanGram-negativecell第17頁，課件共114頁，創作于2023年2月LipopolysaccharideofGram-negativebacterialoutermembranes

G-細菌細胞壁外膜的脂多糖O-多糖核多糖類脂A脂多糖：脂和多糖連接組成了LPS。第18頁，課件共114頁，創作于2023年2月Gramnegativecellwall第19頁，課件共114頁，創作于2023年2月SomeArchaeahavepseudopeptidoglycancellwallsN-acetyltalosaminuronicacidN-acetylglucosamineN-acetyltalosaminuronicacidN-acetylglucosamineN-乙酰氨基葡萄糖N-乙酰塔羅糖醛酸L-谷氨酸L-丙氨酸蘇氨酸肽鏈第20頁，課件共114頁，創作于2023年2月（1）細胞壁G+：肽聚糖結構是機械強度高的三維空間網格結構。肽聚糖可達50層；G-：肽聚糖較薄，形成的是疏松的二維平面網線絡結構，肽聚糖僅1-2層。第21頁，課件共114頁，創作于2023年2月Lysozymebreaksdownpeptidoglycan溶菌酶破壞肽聚糖低滲溶液等滲溶液原生質體第22頁，課件共114頁，創作于2023年2月（1）細胞壁（續）生理功能A、維持細胞外形B、保護細胞C、非選擇性控制物質的進出D、支撐鞭毛第23頁，課件共114頁，創作于2023年2月細胞膜

：是半滲透膜。區別于真核細胞的膜，相當于真核細胞的所有亞細胞單位的膜功能的總和。重量約占菌體干重的10%①

、細胞膜的組成60~70%的蛋白質30~40%的脂類2%的多糖②

、細胞膜的結構（2）細胞膜第24頁，課件共114頁，創作于2023年2月細胞膜甘油親水區疏水區脂肪酸磷酸第25頁，課件共114頁，創作于2023年2月Structureofthecytoplasmicmembrane原生質膜的結構具極強的疏水性磷脂分子第26頁，課件共114頁，創作于2023年2月③細胞膜的生理功能：代謝活動的中心A、維持滲透壓梯度和溶質的轉移；B、具合成細胞壁和形成橫隔膜組分的酶，細胞壁在膜表面合成；C、呼吸作用；D、生物氧化作用；E、鞭毛基粒在細胞膜上，為鞭毛提供附著的部位。（2）細胞膜（續）第27頁，課件共114頁，創作于2023年2月（3）間體（mesosome)間體：是細胞膜經內褶或反轉形成的一種管狀、層狀或束狀的內突結構，位于細胞質中。化學組成和結構等同于細胞膜，是一般原核生物內唯一由單位膜形成的細胞器。第28頁，課件共114頁，創作于2023年2月（3）間體（mesosome)功能：相當于真核細胞的線粒體；類似真核細胞內質網的功能，可將胞外酶分泌到細胞外；能促進細胞間隔的形成并與遺傳物質的復制及其分離有關。第29頁，課件共114頁，創作于2023年2月細胞質：又叫細胞漿、原生質，被胞膜所包圍著的除核質體外的一切透明、膠狀及顆粒狀的物質總稱;（4）細胞質（cytoplasm)第30頁，課件共114頁，創作于2023年2月①核糖體(ribosome)：核蛋白體，是分散在細胞質中的微小顆粒，是合成蛋白質的部位，也是某些抗生素選擇性作用的部位沉降常數：沉降系數，是指單位離心力作用下，顆粒沉降的速度。S表示，1S單位等于1×10-13厘米/秒·達因·克。在引力場作用下，任何高分子物質具有向引力場聚集的特性，分子越大，沉降性越大。在離心機高速離心下，引力場的作用使核糖體具有三個沉降帶。（4）細胞質（cytoplasm)第31頁，課件共114頁，創作于2023年2月①核糖體(ribosome)（4）細胞質（續）核糖體特點原核生物真核生物組成RNA和蛋白質(60%和40%)同前結構兩個亞單位構成同前功能合成蛋白質同前性質具有70S具有80S鏈霉素作用于30S亞基無影響紅霉素作用于50S亞基無影響第32頁，課件共114頁，創作于2023年2月②貯藏性顆粒，又叫內含顆粒(inclusiongranule)聚-β-羥基丁酸(poly-β-hydroxybutyra，PHB)藻青素藻青蛋白異染粒硫粒（4）細胞質（續）第33頁，課件共114頁，創作于2023年2月③羧化體(carboxysome)：又稱羧酶體④氣泡(gasvacuoles)⑤核質體(nuclearbody)又叫擬核、細菌染色體，細菌細胞中部絮狀的區域，無核膜、核仁，由一條環狀雙鏈DNA分子高度折疊纏繞而成（4）細胞質（續）第34頁，課件共114頁，創作于2023年2月⑤核質體(nuclearbody)組成：DNA、RNA、蛋白質結構：DNA不與蛋白質結合，無核膜包圍，單純由一根DNA細絲回旋、盤繞、折疊構成環狀的染色體，無次序，具有空間結構的核區。細菌染色體長度約為菌體長度的1000倍。真核形成有序的染色體，拉長時，真核比擬核的染色體短如：大腸桿菌，菌體長為1-2微米，DNA長為1100微米功能：決定遺傳性狀，傳遞遺傳性狀（4）細胞質（續）第35頁，課件共114頁，創作于2023年2月⑥質粒(plasmid)

：是細菌染色體外的遺傳物質，為小環狀的雙股DNA。A、可游離于染色體之外，即復制、遺傳由自己決定，又可整合到染色體上去與染色體同步行動B、可以被消除，則性狀也失去了；C、被轉移D、數量不定E、控制的遺傳性狀有兩種抗藥性降解性（原油中約2/3的烴消耗掉。對海上浮油自然菌種要花一年才能分解完全，超級菌只要幾個小時就分解完全）（4）細胞質（續）第36頁，課件共114頁，創作于2023年2月2.1.2.2細菌細胞的特殊結構(1)、莢膜(capsule)：某些細菌生活在一定的營養條件下，會在細胞壁外表面形成一層松散的厚度不定的黏膜狀物質，稱為莢膜。其不易著色，用墨汁負染法或莢膜染色法觀察制片、固定、染色、鏡檢組成：水，多糖等結構：無定型結構功能a、保護功能b、增強侵染力c、貯藏物質d、廢水生物處理中，莢膜有生物吸附作用第37頁，課件共114頁，創作于2023年2月(1)、莢膜(capsule)第38頁，課件共114頁，創作于2023年2月(1)、莢膜(續)S型菌落：產莢膜細菌在固體培養基上形成表面濕潤、有光澤、黏液狀的光滑型(smooth)菌落；R型菌落：不產莢膜的細菌在固體培養基上形成表面干燥的粗糙型(rough)菌落。第39頁，課件共114頁，創作于2023年2月(1)、莢膜(續)環境工程意義菌膠團：多個細菌莢膜連在一起構成一團膠狀物，內含多個細菌。如主要構成菌：分枝動膠菌(Zoogloearamigera)菌膠團有較強的吸附作用，周圍雜質顆粒常被粘附在一起，形成絮狀體，形成活性污泥的重要組成。第40頁，課件共114頁，創作于2023年2月（2）鞭毛(2)、鞭毛(flagella)是從細胞質膜上的鞭毛基粒長出，穿過細胞壁，伸出菌體外的細長而彎曲的蛋白絲狀物；所有弧菌、螺菌和假單胞菌，約半數的桿菌和少數球菌（僅芽孢八疊球菌屬）均有鞭毛。第41頁，課件共114頁，創作于2023年2月（2）鞭毛（續）A、組成：99%是蛋白質，碳水化合物、脂類、礦質總和不到1%B、結構：多肽鏈作成的無結構的單根細絲、中空的長管狀物；直徑很細，僅10nm左右。長度可超過細菌細胞若干倍，有7萬nm的鞭毛第42頁，課件共114頁，創作于2023年2月（2）鞭毛（續）C、功能a、致病性：如霍亂弧菌、空腸彎曲菌等借鞭毛的運動，穿透小腸粘膜表面的粘液層，粘附定居于腸粘膜上皮細胞，產生毒性物質引起致病。b、運動功能：鞭毛是細菌的運動器官，常作旋轉圓圈和波狀運動使細菌前進。c、分類鑒定依據之一。第43頁，課件共114頁，創作于2023年2月（2）鞭毛（續）D、數量單鞭毛：如熒光假單胞桿菌，霍亂弧菌多鞭毛周生鞭毛：大腸桿菌、枯草桿菌叢生鞭毛單極叢生鞭毛如綠膿假單胞桿菌、產堿桿菌雙極叢生鞭毛如鼠咬熱螺旋體(兩端各一根)、紅螺旋菌、綠色螺旋體第44頁，課件共114頁，創作于2023年2月周生鞭毛的原核細胞生物的運動逆時針方向旋轉順時針方向旋轉第45頁，課件共114頁，創作于2023年2月極生鞭毛的原核細胞生物的運動第46頁，課件共114頁，創作于2023年2月(3)、菌毛(fimbria,pili)菌毛，又叫纖毛，傘毛，線毛或須毛等是一種長在細菌體表的纖細、中空、短直、數量較多的蛋白類附屬物種類數量形態功能普通菌毛100-500根/菌短而直吸附于粘膜上皮細胞，與致病有關性菌毛1-4根/菌稍長粗傳遞質粒，某些噬菌體的受體；僅傳遞遺傳物質，不是有性繁殖第47頁，課件共114頁，創作于2023年2月(3)、菌毛(續)鞭毛F-菌毛菌毛第48頁，課件共114頁，創作于2023年2月(4)、芽孢(spore)(4)、芽孢(spore)位于細胞中央，成梭狀，如梭狀芽孢桿菌屬位于細胞中央，細胞不變形，如枯草芽孢桿菌屬位于細胞頂端，鼓捶狀，如破傷風梭狀芽孢桿菌第49頁，課件共114頁，創作于2023年2月(4)、芽孢(續)芽孢：某些細菌在其生長發育后期，在細胞內形成一個圓形或橢圓形、厚壁、含水量極低、抗逆性極強的休眠體，稱為芽孢。

A、具有厚而致密的壁，不易透水。孢子壁分三層孢子外殼，為蛋白質中層為皮層，由肽聚糖構成里層為孢子壁，薄的肽聚糖構成第50頁，課件共114頁，創作于2023年2月(4)、芽孢(續)B、保存有細菌的全部生命活性，是細菌適應環境變化的特殊存活形式。C、含水率低，一般在40%左右D、對高溫、干燥和化學消毒劑、射線等抵抗力很強。E、芽孢在自然界可存活數十年，在適宜條件下，芽孢又發育轉化成繁殖體，但不是細菌的繁殖器官F、普通染色劑不易使芽孢染色，采用特殊芽孢染色法，才能觀察第51頁，課件共114頁，創作于2023年2月DipicolinicacidCharacteristicallyfoundinendospores吡啶二羧酸StructureofDPAHowCa2+cross-linksDPAmoleculestoformacomplex第52頁，課件共114頁，創作于2023年2月(4)、芽孢(續)第53頁，課件共114頁，創作于2023年2月2.1.3細菌的繁殖方式裂殖，即一個母細胞直接分裂為兩個子細胞。分裂時，首先菌體伸長，核質分裂，菌體中部的細胞壁、細胞膜凹陷分裂為二同形分裂：細胞相差不大；異形分裂：細胞相差很大。真菌為主，酵母菌以出芽生殖，小的一個常死亡。大腸桿菌二分裂模式(包括其DNA復制)●—間體；○—DNA；--—橫隔壁第54頁，課件共114頁，創作于2023年2月2.1.4細菌的培養特征（1）細菌的菌落特征菌落：由一個或少數幾個細菌經過一段時間在固體培養基上培養后形成肉眼可見的群落，叫菌落(colony)。培養基：人工配制的適合于微生物生長繁殖和積累代謝產物的營養物質。菌苔：當一個固體培養基表面有許多菌落連成一片時，便稱為菌苔(lawn)。第55頁，課件共114頁，創作于2023年2月（1）細菌的菌落特征銅綠假單胞菌菌落特征粘質沙雷氏菌菌落特征粘質沙累氏菌的菌落特征沙門氏菌菌落特征弗氏志賀氏菌的菌落特征第56頁，課件共114頁，創作于2023年2月（1）細菌的菌落特征（續）菌落形態特征要素菌落大小形狀(圓形、假根狀、不規則狀等)隆起形狀(擴展、臺狀、低凸面等)邊緣(如邊緣整齊、波狀、裂葉狀、圓鋸齒狀、有緣毛等)表面光澤(閃光、不閃光、金屬光澤)質地(油脂狀、膜狀等)顏色(紅、黃、黑、褐、灰、白等)透明度(透明、半透明、不透明等)第57頁，課件共114頁，創作于2023年2月1—扁平；2—隆起；3—低凸起；4—高凸起；5—臍狀；6—草帽狀；7—乳頭狀；8—圓形、邊緣完整；9—不規則，邊緣波浪；l0—不規則、顆粒狀、邊緣葉狀；ll—規則、放射狀、邊緣葉狀；12—規則、邊緣扇邊狀；l3—規則、邊緣齒狀；14—規則、有同心環、邊緣完整；l5—不規則、毛毯狀；l6—規則、菌絲狀；l7—不規則、鬈發狀；18—不規則、絲狀；l9—不規則、根狀（1）細菌的菌落特征（續）第58頁，課件共114頁，創作于2023年2月（2）細菌的其他培養特征細菌在半固體培養基的菌落特征細菌在半固體培養基中以穿刺方法接種入內，經過一定時間的培養而形成的培養特征。好氧厭氧兼氧運動型不運動型用明膠代替瓊脂，可幫判斷產蛋白酶的情況。第59頁，課件共114頁，創作于2023年2月（2）細菌的其他培養特征（續）細菌在液體培養基上的菌落特征細菌在液體培養基中可以自由擴散生長，有絮狀、環狀、膜狀、菌膜。第60頁，課件共114頁，創作于2023年2月補：細菌的物理化學性質（1）、細菌表面電荷和等電點IsoelectricPoint細菌的等電點為pH2~5G+菌的等電點為pH2~3G-菌的等電點為pH4~5G染色不穩定性菌pH3~4細菌表面電荷總是帶負電因細菌多處于高于其IEP環境，羧基電離細胞壁的磷壁酸含有大量酸性較強的磷酸基第61頁，課件共114頁，創作于2023年2月補：細菌的物理化學性質（續）（2）、細菌的染色原理及染色方法細菌的染色原理堿性染料：結晶紫、龍膽紫、堿性品紅、蕃紅、美藍等酸性染料：酸性品紅、剛果紅、曙紅等細菌在堿性環境中菌體酸性基解離強，更易與堿性染料結合染色方法：簡單染色和復合染色法第62頁，課件共114頁，創作于2023年2月補：細菌的物理化學性質（續）(2)、細菌的染色原理及染色方法革蘭氏染色法涂片-初染-水洗-媒染-脫色-復染-觀察革蘭氏染色機制與細菌等電點有關與細胞壁有關第63頁，課件共114頁，創作于2023年2月補：細菌的物理化學性質（續）(3)、細菌懸液的穩定性S型，即光滑型：細菌在液體培養基中很穩定，均勻分布于培養基中R型，即粗糙型：不穩定易發生凝聚而沉淀在瓶底，培養基很清環境工程意義：二沉池，構建R型細菌為優勢菌第64頁，課件共114頁，創作于2023年2月補：細菌的物理化學性質（續）(4)、細菌的物理化學性質細菌懸液的渾濁度細菌的多相膠體性質細菌的比表面積細菌的密度和重量單個細菌重約1×10-9~1×10-10mg細菌蛋白質糖核酸無機鹽脂類1.07~1.191.51.4~1.622.5<1第65頁，課件共114頁，創作于2023年2月2.2放線菌放線菌（Actinomycetes）:在固體培養基上呈放射狀菌絲；放線菌是一大類形態多樣(桿狀到絲狀)、(G+C)(摩爾分數)(60%～70%)含量高，多數呈菌絲狀生長并以孢子繁殖的、陸生性強的革蘭氏陽性原核微生物；分布廣；土壤特有的泥腥味主要是由放線菌的代謝產物引起的；放線菌是主要的抗生素產生菌；

大多數放線菌生活方式為腐生。

第66頁，課件共114頁，創作于2023年2月2.2.1放線菌的形態結構營養菌絲：基內菌絲氣生菌絲孢子絲：第67頁，課件共114頁，創作于2023年2月2.2.1放線菌的形態結構（續）放線菌的生活史1.種子萌發2.基內菌絲3.氣生菌絲4.孢子絲5.孢子絲分化為孢子鏈霉菌的生活史簡圖第68頁，課件共114頁，創作于2023年2月2.2.1放線菌的形態結構（續）放線菌分生孢子表面結構第69頁，課件共114頁，創作于2023年2月2.2.1放線菌的形態結構（續）鏈霉菌孢子絲的各種形態、排列及演變第70頁，課件共114頁，創作于2023年2月2.2.2放線菌的繁殖方式(1)、分生孢子的形成方式分生孢子：氣生菌絲頂端先彎曲成為孢子絲，然后形成橫隔，細胞壁加厚并收縮，分裂成一個一個的細胞。最后，細胞成熟，形成一串分生孢子孢子絲上產生成串的分生孢子。橫隔分裂形成孢子的過程(a)孢子絲中形成橫隔；(b)沿橫隔斷裂形成孢子；(c)成熟的孢子第71頁，課件共114頁，創作于2023年2月（2）孢子囊孢子孢子囊孢子：有的放線菌由菌絲盤卷形成孢子囊，其間產生橫隔，形成孢子。孢子囊成熟后，釋放出孢子。孢子囊可在氣生菌絲、也可在基內菌絲上形成。粉紅鏈孢霉(Streptosporangium)孢子囊形成過程1—孢子囊形成初期；2—孢子囊繼續生長，囊內形成橫隔；3—成熟孢子囊，孢囊孢子不規則排列第72頁，課件共114頁，創作于2023年2月（3）菌絲片段藉菌絲斷裂的片段形成新菌絲體的繁殖方式；常見于液體培養中；工業發酵生產抗生素時，放線菌就以此方式大量繁殖；如果靜止培養，培養物表面往往形成菌膜，膜上也可生出孢子。

第73頁，課件共114頁，創作于2023年2月（4）其他方式如小單孢菌科(Micromonosporaceae)中多數種的孢子著生在直而短的營養菌絲的分權頂端上，一個枝杈頂端形成一個球形、橢圓形或圓形的孢子，這些孢子也稱分生孢子。它們聚在一起，很像一串葡萄；某些放線菌偶爾也會產生厚壁孢子。第74頁，課件共114頁，創作于2023年2月2.2.3放線菌的培養特征（1）菌落特征放線菌的菌落由菌絲體(mycelium)組成，是菌絲在固體培養基表面的交錯和纏繞生長所形成的形態結構。菌落特征：質地硬而致密；菌落較小而不廣泛延伸；表面呈緊密的絲絨狀或皺褶；干燥、不透明等。

產生大量分枝的基內菌絲和氣生菌絲的菌種：呈絨狀或密實、干燥、多皺，不易挑起，如鏈霉菌不產生大量菌絲：呈粉末狀、質地松散、易被挑起，如諾卡氏菌屬第75頁，課件共114頁，創作于2023年2月（1）菌落特征幼齡菌落中氣生菌絲尚未分化成孢子絲，其菌落表面與細菌難以區分。當孢子絲形成大量孢子并布滿菌落表面后，就呈現表面絮狀、粉末或顆粒狀的典型放線菌菌落特征；由于菌絲和孢子絲常具不同色素，使菌落正面、背面呈不同色澤。水溶性色素可擴散，脂溶性色素則不擴散。皮疽諾卡氏菌酒紅指孢囊菌游動放線菌小單胞菌皺雙孢馬杜拉放線菌第76頁，課件共114頁，創作于2023年2月（1）菌落特征(續)A：卡特利鏈霉菌；B：弗氏鏈霉菌；C：吸水鏈霉菌金淚亞種；D：卡那霉素鏈霉菌；E：除蟲鏈霉菌；F：生磺酸鏈霉菌產抗生素的放線菌用放大鏡觀察，可見菌落周圍具放線狀菌絲。第77頁，課件共114頁，創作于2023年2月（2）其他培養特征液體培養基內靜置培養，能在瓶壁液面處形成斑點狀或膜狀群落，或沉淀于瓶底而不會使培養基渾濁。液體培養基內振蕩培養，常形成由短的菌絲所構成的球形顆粒。

第78頁，課件共114頁，創作于2023年2月補：放線菌與細菌的區別相似點區別區別放線菌細菌菌絲體有真正分枝的菌絲體無菌絲體繁殖方式孢子分裂生殖菌落特征(成熟菌落)不易自培養基上挑起、菌落小、干燥、致密、堅實易被挑起第79頁，課件共114頁，創作于2023年2月2.3藍細菌藍細菌(Cyanobacteria)：曾稱藍藻(bluealgae)或藍綠藻(blue-greenalgae)。是一群分布極廣的、異質的、絕大多數情況下營產氧的光合作用的、古老的原核微生物。常引起水華(waterbloom)。抗逆境的能力較強溫泉(70～73℃)、鹽湖、貧瘠的巖石、沙漠中一些藍細菌還能與真菌、苔類、蕨類、蘇鐵科植物、珊瑚甚至一些無脊椎動物共生。第80頁，課件共114頁，創作于2023年2月2.3.1藍細菌的形態單細胞和絲狀兩種形體；大小(直徑)一般在0.5～1μm，如聚球藍細菌屬(Synechococcus)；也有大到60μm，如巨顫藍細菌(Oscillatoriprinceps)；細胞形態球狀或桿狀，單生或團聚體，如黏桿藍細菌(Gloeothece)和果皮藍細菌(Dermocarpa)等屬。絲狀藍細菌是許多細胞排列而成的群體有異形胞的絲狀藍細菌，如魚腥藍細菌屬(Anabaena)；分支的絲狀藍細菌，如費氏藍細菌屬(Fishchrella)；螺旋狀藍細菌，只有螺旋藍細菌屬(Spirulina，曾稱“螺旋藻”)，它是沒有異形體的絲狀藍細菌。第81頁，課件共114頁，創作于2023年2月2.3.1藍細菌的形態（續）(a)單細胞Synechoccussp.，放大2500倍；(b)單細胞群生的黏球(藍)藻(Gloeocapsasp.)，放大1500倍；(c)大的單細胞群生的藍球藻(Chroococcussp.)，放大500倍；(d)絲狀的藍藻(Oscillatoriasp.)，放大500倍；(e)螺旋形絲狀體的螺旋藻(Spirulinasp.)，放大500倍；(f)分叉絲狀體的藍藻(Tolypothrixsp.)，放大1500倍圖(a)，(b)和(f)，Nomarski干擾差顯微鏡；(c)和(e)，相差顯微鏡；(d)暗視野顯微鏡第82頁，課件共114頁，創作于2023年2月2.3.2藍細菌的結構細胞結構似于革蘭氏陰性細菌；細胞壁含肽聚糖，外有脂多糖層；許多藍細菌還向細胞壁分泌黏性物質，或包在單細胞外形成類似細菌莢膜的黏膜外套，或包裹在絲狀體外形成鞘；多數絲狀藍細菌雖無鞭毛，但能做滑行運動；藍細菌的脂肪酸常是含有兩個或多個雙鍵的不飽和脂肪酸，而其他細菌幾乎都含飽和脂肪酸以及一個雙鍵的不飽和脂肪酸。第83頁，課件共114頁，創作于2023年2月2.3.2.1類囊體(thylakoid)類囊體，為藍細菌的光合器，是片層狀膜系統。由多層膜片相疊而成，通常位于細胞周緣，平行于細胞壁。在一些較簡單的藍細菌中，片層常以同心圓規則地排列在細胞質四周。含葉綠素a、類胡蘿卜素、藻膽素(phycibilin)以及光合電子傳遞鏈的有關組分等。藻膽素為藍細菌所特有的一種輔助色素，在缺乏氮素的情況下，藻膽素還可以作為氮源貯藏物使用。藻膽素與蛋白質結合成藻膽蛋白，聚集在類囊體外表面構成顆粒狀藻膽蛋白體(phycobilinsome)。第84頁，課件共114頁，創作于2023年2月2.3.2.1類囊體(thylakoid)大多數藍細菌由于兼有藻藍素(phycocyanobilin)和葉綠素a故呈藍綠色。而氮素饑餓的藍細菌，由于藻藍素被降解掉，所以常呈綠色。有些藍細菌的紅色或棕色系藻紅素所致。藍細菌的藻藍素和藻紅素比例受環境的影響，在藍和綠光下，藻紅素占優勢；在紅光下主要是藻藍素，這樣保證了藍細菌能在不同的環境條件下有效地利用光能。第85頁，課件共114頁，創作于2023年2月2.3.2.2其他細胞質內含物羧酶體:固定CO2的部位；氣泡：浮游藍細菌的細胞質中，可使菌體漂浮，使它們逗留在光線最充足的地方，以利光合作用。貯藏性顆粒：糖原、多聚磷酸和聚-β-羥基丁酸顆粒藍細菌顆粒(cyanophycinegranule)：是多聚天冬氨酸，即每個天冬氨酸殘基上連有一個精氨酸。是氮源貯藏物，主要貯存在異形體中。也是能源貯藏物，在缺少能量(黑暗或厭氧)條件下，被精氨酸雙水解酶(argininedihydrolase)水解成鳥氨酸，并產生ATP。第86頁，課件共114頁，創作于2023年2月2.3.3藍細菌的繁殖無性方式繁殖。單細胞的種類進行二分裂(如黏桿藍細菌)或多分裂(如果皮藍細菌)；有異形胞的絲狀藍細菌形成靜息孢子；通過其絲狀體斷裂形成短片端——段殖體(hormognium)方式繁殖。第87頁，課件共114頁，創作于2023年2月2.3.3藍細菌的繁殖光合作用：利用水作為氫供體，在光照下釋放氧；固氮作用：所有能形成異形胞的藍細菌都具有固氮能力，因此藍細菌常常生長在貧瘠的環境下。第88頁，課件共114頁，創作于2023年2月2.3.3藍細菌的繁殖特殊生境：有些能耐受充滿硫化氫和無氧的條件；有些藍既耐酸又可生長于熱酸性溫泉中；一些專性自養型藍細菌，在有光線存在時，能同化葡萄糖和醋酸鹽等有機物，以此作為碳源；還有一些絲狀藍細菌的種，以有機物作為碳源時，能在暗處、且含有葡萄糖或其他糖類的培養基中生存。在污染控制中藍細菌一方面不斷地代謝著屬于它們的營養物；另一方面向其他菌類提供碳源和能源。第89頁，課件共114頁，創作于2023年2月2.4

古細菌（Archaeobacteria）古細菌都存在于極端特殊的生態環境下；具有原核生物的基本特征；但在某些細胞結構的化學組成以及許多生化特征上都不同于真細菌。古細菌Archaeobacteria真細菌Eubacteria細菌第90頁，課件共114頁，創作于2023年2月2.4.1古細菌的一般特征細胞壁成分獨特而多樣，它們不含胞壁酸、D型氨基酸和二氨基庚二酸；細胞質膜的特殊性；核糖體的l6SrRNA、tRNA核苷酸序列分析的獨特性；對不同抗生素敏感性的差異等。第91頁，課件共114頁，創作于2023年2月2.4.1.1古細菌的細胞壁除少數外(如Thermoplasma)，絕大多數古細菌都有細胞壁細胞壁中沒有肽聚糖，根據化學組成可將古細菌的細胞壁分為：由假肽聚糖或酸性雜多糖組成的；由蛋白質或糖蛋白的亞單位組成的。有些古細菌的細胞壁則兼有假肽聚糖和蛋白質外層。第92頁，課件共114頁，創作于2023年2月SomeArchaeahavepseudopeptidoglycancellwallsN-acetyltalosaminuronicacidN-acetylglucosamineN-乙酰氨基葡萄糖N-乙酰塔羅糖醛酸L-谷氨酸L-丙氨酸蘇氨酸肽鏈第93頁，課件共114頁，創作于2023年2月(2)酸性雜多糖的組成有些古細菌的細胞壁骨架是酸性雜多糖；是由兩個N-乙酰氨基半乳糖(GalNAc)和一個D-葡萄糖醛酸(GleVA)所組成的三糖單位，重復連接而形成了酸性雜多糖。還有一種菌中含有硫酸化雜多糖。第94頁，課件共114頁，創作于2023年2月(3)蛋白質和糖蛋白結構許多古細菌細胞壁的蛋白質或糖蛋白亞基，都是以六角形規則排列形式存在的。第95頁，課件共114頁，創作于2023年2月2.4.1.2古細菌的細胞膜含有特殊的極性脂類磷脂是磷脂甘油磷酸的結構類似物，稱為二醚磷脂酰甘油磷酸；糖脂是二醚糖脂。含有非極性或中性脂類在非極性脂類中，聚異戊二烯和氫化的聚戊二烯碳氫化合物要占95%以上；含有脂醌類化合物，作為傳遞質子和電子的載體。第96頁，課件共114頁，創作于2023年2月Chemicalbondsinlipids酯鍵Esterlinkage(BacteriaandEukarya)醚鍵Etherlinkage(Archaea)第97頁，課件共114頁，創作于2023年2月Structureofarchaealmembranes植烷第98頁，課件共114頁，創作于2023年2月2.4.2古細菌重要的分類特征在《伯杰氏系統細菌學手冊》(新版)第三卷21節中古細菌被分為產甲烷菌、極端嗜鹽菌和極端嗜熱菌三大類。它們的分類主要根據l6SrRNA的序列分析及其相關的形態和生理發育體系。第99頁，課件共114頁，創作于2023年2月產甲烷菌革蘭氏染色呈G+或G-；形態多樣，有球形、八疊球形、短桿、長桿、絲狀和盤狀。嚴格厭氧，細胞內不含有過氧化氫酶及過氧化物酶，氧對它們有毒害作用。自養生長時CO2是碳源，利用H2作為CO2的還原劑以合成有機物。利用甲烷發酵或乙酸鹽呼吸來獲取生命活動所需的能量，乙酸可以用來刺激生長。某些氨基酸、酵母膏和酪素水解物等可作為生長因子；都能利用NH4+作為氮源，少數的種可以固定分子態的氮。所有產甲烷的古細菌都需要金屬鎳作為產甲烷輔酶F430成分(鎳四吡咯)；鐵和鈷也是產甲烷古細菌所需要的重要微量元素。第100頁，課件共114頁，創作于2023年2月2.5其他原核微生物2.5.1鞘細菌一類以絲狀體生長的細菌。是多個細胞在共同的鞘內線狀排列生長，形成單絲狀的細菌。也有一些鞘細菌在鞘邊附著一個或數個細胞，形成分枝狀，成為假分枝。具有獨特的生活史，包括有鞭毛的游走細胞的形成。鞘細菌菌絲的直徑在不同種間差別很大，從一微米至幾十微米，其長度多數在數十至百微米甚至更長，以至低倍鏡下即可分辨。第101頁，課件共114頁，創作于2023年2月2.5.1鞘細菌菌鞘的主要成分是蛋白質、多糖、類脂等，鞘外包圍的有含多糖的黏質層或莢膜；鞘外可能結成或不結成氧化鐵或氧化錳外鞘；不同種的菌鞘差別大，有的較厚，有的較薄或不明顯；鞘細菌為好氧或微好氧菌，以化能異養為主，但也有行化能自養、兼性化能自養的。鞘細菌的分類能積累氫氧化鐵的絲狀細菌能氧化硫化物的絲狀細菌普通鞘細菌存在于被污染的河流、活性污泥有機物豐富的環境中，但主要存在于流水中，以便從那些金屬的氧化作用中獲得能量。在自然界也起著凈化的作用。第102頁，課件共114頁，創作于2023年2月2.5.1.1絲狀鐵細菌能氧化亞鐵離子成高價鐵的細菌統稱為鐵細菌。能在鞘內外積累氫氧化鐵或氧化鐵形成高鐵外鞘。是嚴格好氧、化能異養菌，其代表菌如下。(1)多孢泉發菌(Crenothrixpolyspora)多孢泉發菌菌絲可長達l～6μm，頂部膨大可達6～9μm，無分枝。絲的上部鞘無色，基部因有氧化鐵或氧化錳沉積顯鐵銹色。可產生分生孢子繁殖。該類菌廣泛分布于水體和含鐵及有機物的泉水中。在排水管道、死水和流水中，生成稠厚的褐色團。在水管中結成含鐵垢層，影響水的輸送。它和其他鐵細菌形成的黏液，產生不良氣味和味道。第103頁，課件共114頁，創作于2023年2月2.5.1.1絲狀鐵細菌（續）(2)赭色纖發菌(Lepothrixochracea)

細胞桿狀極生鞭毛單、雙或短鏈排列，可產生假分枝形成氧化鐵或氧化錳外鞘幼齡細胞無色，形成鞘后變黃到褐色不附著于固體表面，而是自由浮游當鞘過厚時，細胞從中滑出，留下空鞘，滑出的細胞又形成新鞘該細菌常生活在含鐵的流動水域中。第104頁，課件共114頁，創作于2023年2月2.5.1.1絲狀鐵細菌（續）(3)球衣菌屬(Sphaerotilus)菌絲狀體由一連串兩端圓形的桿狀細菌組成。周圍有緊貼菌體的膜鞘。在含鐵質的水中也積累含鐵的黃褐色外鞘。在鐵含量低的正常環境中，鞘薄而無色。鞘膜內的細胞以二等分法分裂，新細胞被推出于一端，合成新的鞘膜材料，因此膜鞘總是在絲狀體的末端形成。細胞直徑為1～2μm，長為3～8μm

G-；鞘膜缺乏胞壁酸或其他肽聚糖胞壁組分，它是蛋白-