1、环境微生物学全册完环境微生物学全册完 整教学课件整教学课件 环境微生物学环境微生物学 Presentation/期中考试期中考试 l主题：微生物技术在环境保护主题：微生物技术在环境保护/污染控制中的应用污染控制中的应用 l10min oral presentation / 期中考试期中考试， l要求：条理清楚、思路清晰；注明参考文献要求：条理清楚、思路清晰；注明参考文献 l分值比例：分值比例：30% l时间：第时间：第8周、周、9周周 绪论绪论 l环境与环境工程面临的问题环境与环境工程面临的问题 l可持续发展与微生物可持续发展与微生物 l环境微生物学的定义环境微生物学的定义 l环境微生物学研究
2、的内容环境微生物学研究的内容 l环境微生物学的任务环境微生物学的任务 Duisburg Munich Aachen Switzerland 环境微生物学的定义环境微生物学的定义 l微生物微生物 人类人类环境环境污染物污染物 人类生存环境人类生存环境 环境微生物学研究的内容环境微生物学研究的内容 l自然环境中的微生物及生态学研究自然环境中的微生物及生态学研究 l污染环境中的微生物及生态学研究污染环境中的微生物及生态学研究 l三废的生物处理中微生物学原理和方法三废的生物处理中微生物学原理和方法 的研究的研究 l环境监测与评价的微生物学方法和原理环境监测与评价的微生物学方法和原理 的研究的研究 l自
3、然环境中的微生物生态学研究自然环境中的微生物生态学研究 “广义广义”环境微生物学环境微生物学 自然环境自然环境 微生物种群微生物种群 微生物微生物 生物地球化学循环生物地球化学循环 l污染环境中的微生物生态学研究污染环境中的微生物生态学研究 “污染微生物学污染微生物学” 污染环境污染环境 微生物种群微生物种群 l三废处理中微生物学原理方法研究三废处理中微生物学原理方法研究 污水处理微生物工程研究和应用污水处理微生物工程研究和应用 污染环境中微生物生态学的研究污染环境中微生物生态学的研究 三废处理高效菌种的分离筛选三废处理高效菌种的分离筛选 遗传工程方法培育遗传工程方法培育“超级细菌超级细菌”
4、高效省能新处理技术的研究开发高效省能新处理技术的研究开发 环境微生物学的任务环境微生物学的任务 l了解并揭示微生物在生态系统中的地位了解并揭示微生物在生态系统中的地位 与作用与作用 l避免或防止微生物对人类的麻烦及危害避免或防止微生物对人类的麻烦及危害 l开发、利用微生物以保护环境造福人类开发、利用微生物以保护环境造福人类 教材及参考书教材及参考书 l环境工程微生物学环境工程微生物学 周群英周群英 高廷耀高廷耀 高等教育出版社高等教育出版社 l环境微生物学环境微生物学 史家樑史家樑 徐亚同徐亚同 张圣章张圣章 华东师范大学出版社华东师范大学出版社 l环境微生物工程环境微生物工程 马文漪马文漪
5、杨柳燕杨柳燕 南京大学出版社南京大学出版社 教材及参考书教材及参考书 l环境生物技术环境生物技术 马放马放 冯玉杰冯玉杰 任南琪任南琪化学工业出版社化学工业出版社 lBiology of Microorganisms (7th Ed). T. D. Brock, M. T. Madigan, J. Martinko, J. Parker Prentice Hall lBiochemistry of Microbial Degradation C. Ratledge Kluwer Acdemic Publisher PART I AN INTRODUCTION OF MICROBIOLOGY C
6、hapter 1 An Overview of Microorganisms 1 Definition and characteristics 2 Classification and nomenclature What is microorganism? 103 100 10-3 10-6 10-9(m) Animals and Microbe Plants 1 Definition and characteristics 微生物的特征微生物的特征 体积小、比表面积大、形态简单体积小、比表面积大、形态简单 吸收多、转化快吸收多、转化快 生长旺、繁殖快、数量多生长旺、繁殖快、数量多 适应强、易
7、变异适应强、易变异 分布广、种类多分布广、种类多 体积小体积小 杆菌：杆菌： 长：长：2微米微米 （芝麻长度的（芝麻长度的1500分之一）分之一） 宽：宽：0.5微米微米 （头发丝直径的（头发丝直径的70分之一）分之一） 重：重：10-1310-12克克 （每毫克有几十亿个细菌）（每毫克有几十亿个细菌） RobertHooke,1664 Moldandsporesonleather Moldonroseleaf AntonivanLeeuwenhoek,1684 Morphologicaltypesof bacteria Amodernlightmicroscope Purplephototr
8、ophic bacteria Greenalgae Ascanningelectronmicroscope Electronmicrographofcellsof thephototrophicbacterium Rhodospirillumsodomense 用电子/原子级的方式来观察物体表面并生 成高解析度的三维图像，然后再放大无数倍。 它可以展示1-5纳米尺度上的所有细节 透射电镜看到的是通过电子衍射后的频谱图 然后用光学方法将频谱图还原成结构图 看到的是分子结构而不是其表面形貌 Atransmissionelectronmicroscope ElectronmicrographofaB
9、acillussubtiliscellindivision NucleoidfromacellofE.coli 带有冠细胞的人类卵子：这张彩 色图片上的紫色人类卵子坐落在 一个柱状物上。两个红色冠细胞 粘贴在透明带状物上 卵子表面的精子：生命循环从此开始：这张 图片上显示的是大量精子正在争先恐后地给 卵子受精。 人类胚胎和精子：这张色彩艳丽的美丽图 片，是利用共聚焦显微镜拍摄的。胚胎和 精细胞核呈紫色，而精子的尾巴是绿色。 蓝色区域是缝隙连接(gap junction)，它 们把细胞彼此联系在一起 培育6天后的人类胚胎被植入子宫：生命循环从此开 始：6天的人类胚胎开始被植入子宫内膜子宫的 内表
10、面 大量精子涌入输卵管 精子钻入卵子 22天后胚胎尚未发育成熟，但我们可以看到 大脑内部了那个蓝色的居然是大脑啊大脑 24天后第一批发育的器官之一心脏开始跳动 那个咖啡豆居然是心脏啊心脏 4周 8周 3个月 红血球：从这张图片上看，它们很像肉桂色糖果，但事实上它 们是人体里最普通的血细胞红血球。这些中间向内部凹陷 的细胞的主要任务，是将氧气输送到我们的整个身体 头发分叉：经常修剪和良好的护理， 可避免像这张图片上出现发梢分叉的 现象 肺气泡：这张彩色图片显示的是人类肺部内表面。 图中的洞穴是肺气泡，这里是血液交换气体的地方 肺癌细胞：这张异常的肺癌细胞图与上面的健康 肺部图片形成鲜明对比 巨噬
11、细胞吞噬细菌 形态结构简单形态结构简单 单细胞单细胞 简单多细胞简单多细胞 非细胞生命物质非细胞生命物质 比表面积大比表面积大 比表面积：比表面积： 大肠杆菌约为人体的大肠杆菌约为人体的30万倍万倍 物质、能量和信息的交换物质、能量和信息的交换 生物生物 体重体重 (g) 日食量日食量 (g/d) 日食量日食量/体体 重重 人人60 1031 1030.017 地鼠地鼠3g31 闪绿蜂鸟闪绿蜂鸟22 大肠杆菌大肠杆菌1 10-12g5 10-850000 吸收多吸收多 生物生物日产蛋白质日产蛋白质/ /体重体重 公牛公牛1/1000 酵母菌酵母菌100/1 转化快转化快 生物生物代时代时日分裂
12、日分裂 次数次数 日增殖率日增殖率 大肠杆菌大肠杆菌20min.724.7 1021 酿酒酵母酿酒酵母2hr.124.1 103 念珠蓝细菌念珠蓝细菌1d.12 生长旺、繁殖快生长旺、繁殖快 数量多数量多 1克土壤：克土壤： 酵母菌酵母菌1 105个个 霉菌孢子霉菌孢子1 106个个 放线菌孢子放线菌孢子1 107个个 细菌细菌1 108个个 人体肠道：人体肠道：正常菌群正常菌群100400种种 总数总数1 1014个个 占粪便干重的占粪便干重的1/3 数量多数量多 纸币表面：细菌纸币表面：细菌9 106个（个（85%以上含大肠杆菌）以上含大肠杆菌） 喷嚏：细菌喷嚏：细菌5 1031.5 10
13、5个（感冒者个（感冒者8.5 107个）个） 林区、草地空气林区、草地空气 55个个/m3 公园空气公园空气 1000个个/m3 商业街空气商业街空气 5.8 105个个/m3 商店空气商店空气 4 106个个/m3 适应强、易变异适应强、易变异 抗热性、抗寒性抗热性、抗寒性 抗酸性、抗碱性、抗盐性、抗毒物性、抗酸性、抗碱性、抗盐性、抗毒物性、 抗干燥性、抗缺氧性、抗干燥性、抗缺氧性、 抗压力性、抗辐射性抗压力性、抗辐射性 分布广、种类多分布广、种类多 大气圈大气圈:85km高空高空 土壤圈：土壤圈：表面：数量少表面：数量少 520cm深处：最多深处：最多108个个/克克 20cm1m深处：渐
14、减深处：渐减 2m深处：几个深处：几个/克克 岩石圈：岩石圈：南极地层南极地层100m400m深处的岩心深处的岩心 水圈：水圈：10000m深处深处 硫细菌（嗜热、厌氧、耐压）硫细菌（嗜热、厌氧、耐压） 分布广、种类多分布广、种类多 水体水体细菌数量（细菌数量（ml 1） ） 澄清的山泉水50300 混浊富营养的湖水200012000 河流沉积物107108 湖底沉积物810951010 类型类型种数种数 细菌/放线菌0.2104 蓝细菌0.2104 真菌4.7104 原生动物2.4104 藻类2.3104 病毒/立克次氏体0.1104 总计总计9.9 104 Adensecommunityo
15、f algaeandcyanobacteria insurfacewatersofa nutrient-richlake Bacterialcommunityinthe depthsofalake 微生物独特的代谢类型：微生物独特的代谢类型： l多种产能方式多种产能方式 l分解能力强分解能力强 l合成能力合成能力 l独特的繁殖方式独特的繁殖方式 l非凡的抵御极端环境能力等非凡的抵御极端环境能力等 一个宿主细胞内的SARS病毒粒子 （红），放大倍率5.6万倍。这种 冠形病毒的表层蛋白形成冠部，用 于吸住和刺透宿主细胞。非典型肺 炎是一种致命肺病，2002年首次在 中国出现。这幅照片是使用高科技
16、含量的透射式电子显微镜拍摄的， 利用电子穿过样本的方式进行成像。 借助于能够放大数万倍的强大显微镜，德国 科学摄影师组织“科学之眼”让一系列人类 肉眼无法看到的致命病菌暴露出庐山真面目。 乍一看，这幅照片好似悬挂在画廊的一幅绘 画作品，实际上展示了致命的埃博拉病毒。 这幅照片借助透射式电子显微镜拍摄，放大 倍率1.25万倍。 天花病毒，好似一幅油画作品，放大倍率2.85万倍。照片中， 黄色为蛋白质，红色为DNA。使用显微镜拍完照片后，数字艺术家 为照片添加颜色，以呈现令人吃惊的视觉效果。在最后完成的照 片中，病菌的最微小细节也暴露无疑。 好似寿司的天花病毒。这种病毒由遗传物质（红）好似寿司的天
17、花病毒。这种病毒由遗传物质（红） 和和DNADNA构成，外面包裹着蛋白外壳（黄）。科学图片库的构成，外面包裹着蛋白外壳（黄）。科学图片库的 马克马克- -阿伯特表示：阿伯特表示：“一些照片呈现的景象犹如绘画作品，一些照片呈现的景象犹如绘画作品， 已收录在美术书中。公众对这些照片反响强烈，有助于已收录在美术书中。公众对这些照片反响强烈，有助于 我们为普通公众展现科学研究的魅力，尤其是孩子。我们为普通公众展现科学研究的魅力，尤其是孩子。” 第一个被发现的病毒：烟草花叶病毒 1886年，德国人阿道夫麦尔把患有花叶 病的烟草叶片加水研磨，再把汁液注射 到健康烟草的叶脉中，结果健康的烟草 也生病了。于是
18、，阿道夫麦尔首次证明 了这种病是可以传染的。那时，著名的 微生物学家巴斯德已经提出了“细菌致 病”学说。所以，麦尔认为烟草花叶病 是由细菌引起的。最终，他错过了人类 首次发现病毒的机会。1898年，荷兰细 菌学家贝杰林克做了同样的试验，根据 多次实验，他得出结论：让烟草生病的 不是细菌，而是一种全新的东西，并取 名为病毒，这就是烟草花叶病毒。 已知的最大病毒：阔口罐病毒 2014年，法国的两位科学家尚塔尔阿伯杰 尔和米歇尔克拉弗里，他俩在西伯利亚永 久冻土中发现了一个3万年前的阔口罐病毒 样本。阔口罐病毒呈椭圆形，其中的一端有 一个开口，病毒内部结构和蜂巢相近。阔口 罐病毒是目前已知最大的病毒
19、，在被发现的 阔口罐病毒当中，长度最长的有1.5微米， 直径则有0.5微米，它比以前认为最大的病 毒潘多拉病毒还要大50%。 杀死人类最多的病毒：流感病毒 根据流感病毒感染的对象不同，可以将病毒 分为人类流感病毒、猪流感病毒、马流感病 毒以及禽流感病毒等类群。 流感病毒之所以那么厉害，主要是它会造成 急性上呼吸道感染，并由空气迅速传播，从 而带来周期性的世界大流行。 就算是现在，我们依然受到流感病毒的危害 ，今年刚研制出一种对付某种流感的疫苗， 过几年，可能又会出现新的流感病毒。流感 病毒强大的、变化莫测的变异能力，是我们 很难对付它的原因 致死率最高的病毒：狂犬病病毒 埃博拉病毒会带来百分之
20、九十的死亡率。然 而，在病毒界，埃博拉病毒致死率还不是最 高的，稳坐第一把交椅的是狂犬病病毒。人 、猫、狗、马、蝙蝠等都可能感染这种病， 而只要感染，发病后，病毒便会侵入宿主的 大脑，引起急性脑炎后，几乎必死无疑，无 药可治。 已被人类控制的病毒：天花病毒 仅仅在1967年，根据国际卫生组织公布的数据可知，就有1500万人曾感染天花，其中，200万人死 亡。那些感染后最终能幸存下来的人，也大多会在皮肤上留下永久的瘢痕，还有的因为角膜溃疡而 导致眼盲。 运的是，世界卫生组织在1958年接受苏联的建议，展开全球消灭天花的行动。一时间 ，世界各地的医护人员在出现天花的地区进行围堵式的接种，效果非常显
21、著。 1978年，一名英国 医学摄影师在实验室内染上天花，她是全球最后一名天花患者。1980年5月8日，世界卫生组织正式 宣布，天花已从地球上灭绝 数量最多的病毒：噬菌体 噬菌体，顾名思义，它的特点就是以细菌为宿主 。比如咱们大肠内的大肠杆菌，就是“T2噬菌体 ”的攻击目标。你可能想不到的是，噬菌体曾经 在原苏联、法国等地，作为抗生素的替代品，在 长达90年的时间里充当着医疗用品跟大多数病毒 一样，噬菌体只是一团由蛋白质外壳包裹的遗传 物质。不同的是，噬菌体一般都长有“尾巴”， 它的作用是用来将遗传物质注入细菌体内 借助扫描电子显微镜拍摄的脑膜炎奈瑟氏菌，可引发流 行性脑脊髓膜炎，放大倍率3.
22、3万倍。 肺炎链球菌，很多人携带这种病菌，但并没有发病。在 免疫系统脆弱的人体内，这种病菌能够感染上呼吸道， 引起肺炎 鼠疫病菌（鼠疫耶尔森菌），可引起致命的黑死病。欧 洲14世纪中期爆发的黑死病以及1664年至1665年的伦敦 大瘟疫便由它们导致。 大肠杆菌，放大倍率1.7万倍。这种细菌可引起肠胃炎、 尿道感染和食物中毒 杆状炭疽热病菌，可引起炭疽热。“9-11”恐 怖袭击后，炭疽热孢子以信件为载体在美国出现 和传播，引发大规模恐慌。在显微镜下，炭疽热 孢子被放大了1.8万倍，用惊人的清晰度呈现每一 个菌株。 肺结核病菌，放大倍率1万倍。这种病菌通过咳嗽 或者打喷嚏进入肺部 借助扫描电子显微
23、镜拍摄的包柔氏螺旋体菌，放大倍率 3650倍。这种螺旋形病菌可引起莱姆关节炎，通过扁虱 叮咬在人类中间传播 乳头状瘤病毒，放大倍率6万倍。这种病毒含有72个衣壳 蛋白，导致感染者长瘤 流感病毒粒子，放大倍率23万倍。这种病毒由RNA构成， 四周环绕一个核壳体（红）和一个含脂包膜（绿）脊髓灰质炎病毒，放大倍率9万倍。RNA处在 中央，外面包裹着蛋白外壳（绿）。脊髓灰 质炎病毒共有3种，1型可引发脊髓灰质炎疫 情。 电镜下的黑曲霉孢子囊 电镜下的黄曲霉 2 Classification and nomenclature 1. 分类单位分类单位 Kingdom （界）（界） Phyllum（门）（门
24、） Class（纲）（纲） Order（目）（目） Family（科）（科） Genus（属）（属） Species（种）（种） 三总界五界三总界五界： 非细胞总界：病毒等非细胞总界：病毒等 原核总界：原核总界：1. 细菌界；细菌界；2. 蓝细菌界蓝细菌界 真核总界：真核总界：3. 植物界；植物界；4. 真菌界；真菌界；5. 动物界动物界 五界五界：原核生物界原核生物界 原生生物界原生生物界 真菌界真菌界 动物界动物界 植物界植物界 六界六界：病毒界病毒界 原核生物界原核生物界 真核原生生物界真核原生生物界 真菌界真菌界 动物界动物界 植物界植物界 三原界系统：三原界系统： 古细菌原界：古细菌
25、原界： 产甲烷菌、极端嗜盐菌、嗜热嗜酸菌产甲烷菌、极端嗜盐菌、嗜热嗜酸菌 真核生物原界：真核生物原界： 原生动物、植物、真菌、动物原生动物、植物、真菌、动物 真细菌原界：真细菌原界： 蓝细菌、除古细菌以外的其它原核生物蓝细菌、除古细菌以外的其它原核生物 微生物常用分类系统微生物常用分类系统 原核细胞型：原核细胞型： 细菌细菌 放线菌放线菌 蓝细菌蓝细菌 真核细胞型：真核细胞型： 真菌（酵母菌、霉菌）真菌（酵母菌、霉菌） 原生动物原生动物 微型藻类微型藻类 非细胞型：非细胞型：病毒病毒 亚病毒亚病毒 细胞生物分类细胞生物分类 微生物微生物 Micro- organisms 大大(高等高等)生物生
26、物 Macro- organisms 所属原界所属原界 原核原核 细胞生物细胞生物 prokaryotes 真细菌eubacteria （无）真细菌原界 Bacteria 原始细菌 archaebacteria （无）古细菌原界 Archaea 真核真核 细胞生物细胞生物 eucaryotes 真菌fungi 藻类algae 原生动物 protozoa 动物Animals 植物Plants 真核生物原 界Eucarya 如何简单判断病毒还是细菌感染？如何简单判断病毒还是细菌感染？可以看白细胞计数(WBC)和中性粒细胞比率 (N%)。如果有感染症状，WBC和N明显增多，判断可能存在细菌感染，WB
27、C正常或低于 正常值，淋巴细胞明显升高，判断可能存在病毒感染。 基于微流控芯片的传染病血清分析系统研究 设计制造了以微流控芯片为核心的传染病 血清分析系统。 病原微生物可以快速检测，USB联机笔记 本电脑，数据自动读出。 目前临床感染快速检测的发展趋势。 微生物的命名微生物的命名 双名法：双名法： 属名属名 种的加词种的加词 Escherichia coli (首次定名人)现名定名人定名年份 (Migula)CastellaniB.SubtilisBF7.658 THANK YOU The End Chapter 2 Typical Microorganisms in Nature 1 Pro
28、karyomicrobe 2 Eukaryomicrobe 3 Virus 1 Prokaryomicrobe 细胞核：细胞核：无核膜、核仁，只有拟核，无核膜、核仁，只有拟核， DNA不与不与RNA、蛋白质结合，、蛋白质结合， 不进行有丝分裂不进行有丝分裂 细胞质：细胞质：核糖体核糖体70S， 无细胞器，只有细胞膜内折结构无细胞器，只有细胞膜内折结构 细胞壁：细胞壁：大都含肽聚糖大都含肽聚糖 主要的原核微生物主要的原核微生物 l蓝细菌蓝细菌cyanobacteria l(真真)细菌细菌eubacteria l古细菌古细菌archaeobacteria l放线菌放线菌actinomycetes
29、l粘细菌粘细菌myxobacteria l螺旋体螺旋体spirochaeta l立克次氏体立克次氏体rickettsia l支原体支原体mycoplasma l衣原体衣原体chlamydia 细菌的形态细菌的形态 = 0.52.0 m 细菌的形态细菌的形态 Hey! Follow me! My Gosh! Its so crowded 细菌的形态细菌的形态 (0.52.0) m(15) m 细菌的形态细菌的形态 弧菌：弧菌： 6周周 (0.251.7) m(260) m 细菌的细胞结构细菌的细胞结构 l细胞壁细胞壁 l细胞质膜细胞质膜 l细胞质细胞质 l拟核拟核 l荚膜荚膜 l芽孢芽孢 l鞭毛
30、鞭毛 真核生物细胞结构 原核生物细胞结构 Bacillus subtilis Escherichia coli 细胞染色细胞染色 1. Flood the heat-fixed smear with crystal violet for 1 min. 初染（草酸铵结晶紫）初染（草酸铵结晶紫） The Gram stain 2. Add iodine solution for 3 min. 媒染（碘媒染（碘/碘化钾）碘化钾） 3. Decolorize with alcohol briefly - about 20 sec. 脱色（脱色（95%乙醇）乙醇） 4. Counterstain wit
31、h safranin for 12 min. 复染（蕃红）复染（蕃红） Gram+Gram- G G 肽聚糖肽聚糖3095%520% 磷壁酸磷壁酸50%0% 类脂质类脂质2%20% 蛋白质蛋白质0%较高较高 细菌表面电荷及等电点细菌表面电荷及等电点 NH3 CRHCOO H+ NH3+CRHCOO OH NH2CRHCOO G：pH23G：pH45G：pH34 细胞壁的功能细胞壁的功能 l维持细胞形态维持细胞形态 l免受渗透压引起的膜破裂免受渗透压引起的膜破裂 l鞭毛的支点鞭毛的支点 l分子筛作用（阻挡异物、保留蛋白质）分子筛作用（阻挡异物、保留蛋白质） 细胞膜的化学组成细胞膜的化学组成 脂类
32、脂类（磷脂分子，（磷脂分子，30%40%） 磷酸、甘油、脂肪酸、含胆碱磷酸、甘油、脂肪酸、含胆碱 蛋白质蛋白质（膜蛋白，（膜蛋白，60%70%） 内嵌蛋白、外周蛋白、多酶复合体内嵌蛋白、外周蛋白、多酶复合体 多糖多糖（2%） 细胞膜的结构细胞膜的结构 细胞膜的功能细胞膜的功能 1. 控制细胞内外物质（营养、废物）的运送、交换；控制细胞内外物质（营养、废物）的运送、交换； 2. 合成细胞壁、横隔膜各种组分；合成细胞壁、横隔膜各种组分； 3. 膜内陷形成的中间体参与呼吸、染色体分离及细膜内陷形成的中间体参与呼吸、染色体分离及细 胞分裂胞分裂 4. 呼吸酶、呼吸酶、ATP合成酶操纵细菌的氧化、代谢及
33、产合成酶操纵细菌的氧化、代谢及产 能过程；能过程； 5. 维持细胞内正常渗透压梯度；维持细胞内正常渗透压梯度； 6. 鞭毛的着生点，提供其运动所需的能量。鞭毛的着生点，提供其运动所需的能量。 细胞质细胞质 细胞质（原生质）细胞质（原生质） 细胞质膜内除核物质以外的无色透明、粘细胞质膜内除核物质以外的无色透明、粘 稠的复杂胶体稠的复杂胶体 细胞质组成：细胞质组成： 蛋白质、核酸、多糖、脂类、无机盐、水蛋白质、核酸、多糖、脂类、无机盐、水 细胞质内含物：细胞质内含物： 核糖体、贮藏颗粒、气泡核糖体、贮藏颗粒、气泡 细胞质内含物细胞质内含物 l核糖体核糖体(Ribosome)： 核糖核酸核糖核酸(R
34、NA)60%、蛋白质、蛋白质(Protein)40% l贮藏颗粒贮藏颗粒 聚聚- -羟基丁酸羟基丁酸(Poly- -hydroxybutyrate, PHB) 异染粒异染粒(Metachromatic granules) 碳源、磷源碳源、磷源 肝糖粒肝糖粒(Glycogen) 淀粉粒淀粉粒(Starch granules) 碳源、能源碳源、能源 硫粒硫粒(Granules of elemental sulfur) 能源能源 l气泡气泡 嗜盐菌、光合细菌、蓝细菌嗜盐菌、光合细菌、蓝细菌 荚膜及菌胶团荚膜及菌胶团 l保护细菌免受干燥影响保护细菌免受干燥影响 l保护致病菌免受宿主细胞吞噬保护致病菌免
35、受宿主细胞吞噬 l增强增强S-型肺炎链球菌侵染力型肺炎链球菌侵染力 l贮藏养料以备碳源（或氮源）和能源缺乏时利贮藏养料以备碳源（或氮源）和能源缺乏时利 用用 l生物吸附作用有利于污染物吸附于表面生物吸附作用有利于污染物吸附于表面 l有利于菌体附着于物体表面有利于菌体附着于物体表面 荚膜的功能荚膜的功能 芽孢芽孢 某些细菌在其生活史的某个阶段形成的内某些细菌在其生活史的某个阶段形成的内 生孢子称为芽孢，它是抵御不良外部环境的休生孢子称为芽孢，它是抵御不良外部环境的休 眠体眠体 含水率低（含水率低（40%） 壁厚而致密（壁厚而致密（3层）层） 含有吡啶二羧酸（含有吡啶二羧酸（DPA） 含耐热性酶（
36、含耐热性酶（120140） 鞭毛鞭毛 细菌的培养特征细菌的培养特征 l固体培养基固体培养基(solid medium) 琼脂平板琼脂平板菌落菌落(colony) 斜面培养基斜面培养基菌苔菌苔(lawn) l半固体培养基半固体培养基(semi-solid medium) 明胶穿刺培养明胶穿刺培养溶菌区溶菌区 琼脂穿刺培养琼脂穿刺培养呼吸、运动呼吸、运动 l液体培养基液体培养基(liquid medium) 菌膜菌膜 聚沉聚沉 浑浊浑浊 放线菌形态构造放线菌形态构造 l有菌丝、单细胞有菌丝、单细胞 l菌丝体菌丝体(mycelium)类型类型 基内（一级、营养）菌丝基内（一级、营养）菌丝(subst
37、rate mycelium) (0.20.8) m(50600) m 气生（二级）菌丝气生（二级）菌丝(aerial mycelium) 较粗较粗(1.01.4) m，颜色较深，颜色较深 孢子丝孢子丝(spore chain, 由分生孢子由分生孢子conidia组成组成) 直形、弯曲、螺旋、互生、丛生、轮生直形、弯曲、螺旋、互生、丛生、轮生 放线菌繁殖方式放线菌繁殖方式 放线菌菌落特征放线菌菌落特征 l难以挑取难以挑取 表面呈紧密丝绒状表面呈紧密丝绒状 l干燥、不透明干燥、不透明 色彩鲜艳的干粉色彩鲜艳的干粉 螺旋体螺旋体 宽0.10.5,max30 长320,max500 已知共5属 THA
38、NK YOU The End 蓝细菌蓝细菌含叶绿素含叶绿素a、具有放氧性、具有放氧性 光光 合作用的原核生物合作用的原核生物 l形态多样：形态多样：单细胞个体单细胞个体 / 群体群体 / 丝状体丝状体 l光合作用：光合作用：叶绿素叶绿素a、类胡萝卜素类胡萝卜素、藻胆素藻胆素 l固氮作用：固氮作用：异形胞（异形胞（heterocyst） l胶鞘胶鞘：细胞壁、荚膜：细胞壁、荚膜 l气泡：调节光线气泡：调节光线 l运动：无鞭毛、滑行运动：无鞭毛、滑行 56 m 藻胆素藻胆素phycobilins l藻红素藻红素phycoerythrin red 570580nmred / brown l藻蓝素藻蓝素
39、phycocyanin blue 625630nmblue / green Chapter 2 Typical Microorganisms in Nature 1 Prokaryomicrobe 2 Eukaryomicrobe 3 Virus 比较项目比较项目原核生物原核生物真核生物真核生物 细胞大小细胞大小5 m 细胞壁细胞壁主要成分主要成分肽聚糖肽聚糖纤维素，几丁质纤维素，几丁质 细胞膜细胞膜呼吸酶呼吸酶/光合组分光合组分有有无无 细胞质细胞质 核糖体核糖体70s80s 叶绿体叶绿体无无光能自养生物有光能自养生物有 线粒体线粒体无无有有 高尔基体高尔基体无无有有 贮藏物贮藏物PHB聚-
40、羟丁 酸颗粒 淀粉等淀粉等 比较项目比较项目原核生物原核生物真核生物真核生物 细胞核细胞核 核膜核膜无无有有 核仁核仁无无有有 染色体数目染色体数目多为多为1多多1 DNA含量含量10%5% 组蛋白组蛋白无无有有 有丝分裂有丝分裂/减数分减数分 裂裂 无无有有 比较项目比较项目原核生物原核生物真核生物真核生物 鞭毛结构鞭毛结构简单简单复杂复杂 固氮能力固氮能力有些有有些有无无 氧化代谢部位氧化代谢部位细胞膜细胞膜线粒体线粒体 光合作用部位光合作用部位细胞膜细胞膜叶绿体叶绿体 繁殖方式繁殖方式多为二等分多为二等分 裂裂 多种多种(有性有性/无无 性性) 酵母菌酵母菌化能有机营养型化能有机营养型
41、有细胞壁有细胞壁 真菌真菌 霉菌霉菌孢子繁殖孢子繁殖 菌丝体发达菌丝体发达 蕈菌蕈菌 陆生性强（如食用真菌）陆生性强（如食用真菌） 真核微生物真核微生物 微型藻类微型藻类光能无机营养型光能无机营养型 原生动物原生动物无细胞壁无细胞壁 附：附：微型后生动物微型后生动物 2 Eucaryomicrobe 酵母菌酵母菌单细胞的真核微生物单细胞的真核微生物 l分布分布 l细胞结构细胞结构 l形态形态 l繁殖方式繁殖方式 l培养特征培养特征 l代表属及应用代表属及应用 酵母菌的分布酵母菌的分布 l含糖较高的偏酸性环境：蔬菜、水果和蜜饯的含糖较高的偏酸性环境：蔬菜、水果和蜜饯的 表面、果园的土壤中表面、果
42、园的土壤中 l烃类含量高的环境：油田和炼油厂附近的土层烃类含量高的环境：油田和炼油厂附近的土层 中中 酵母菌细胞结构酵母菌细胞结构 l细胞核：核膜（核孔、中心体、线粒体），核细胞核：核膜（核孔、中心体、线粒体），核 仁，染色体仁，染色体 l细胞壁：葡聚糖、蛋白质、甘露聚糖、纤维素、细胞壁：葡聚糖、蛋白质、甘露聚糖、纤维素、 几丁质几丁质 l细胞膜：脂质双层结构细胞膜：脂质双层结构 甾醇甾醇 l细胞质：细胞质：80s核糖体，异染粒等贮藏物，液泡核糖体，异染粒等贮藏物，液泡 （水解酶、营养物）（水解酶、营养物） 酵母菌形态酵母菌形态 l（15） m （530） m l球形、椭球形、圆柱形球形、椭球
43、形、圆柱形 l假菌丝假菌丝 酵母菌繁殖方式酵母菌繁殖方式 l无性繁殖：无性繁殖： 芽殖芽殖裂殖无性孢子裂殖无性孢子 l有性繁殖：有性繁殖： 子囊和子囊孢子担子和担孢子子囊和子囊孢子担子和担孢子 酵母菌的芽殖过程酵母菌的芽殖过程 酵母菌培养特征酵母菌培养特征 l固体培养基（菌落）：固体培养基（菌落）： 厚、大、光滑、湿润、粘稠、厚、大、光滑、湿润、粘稠、 乳白或红色、易挑取乳白或红色、易挑取 l液体培养基：液体培养基： 表面表面菌膜（菌醭）菌膜（菌醭） 底部底部沉淀沉淀 均匀生长均匀生长 酵母菌代表属酵母菌代表属 l酵母属酵母属Saccharomyces l假丝酵母属假丝酵母属Candida l
44、拟内孢霉属拟内孢霉属Endomycopsis 应用应用 l发酵型酵母菌：食品加工发酵型酵母菌：食品加工 l氧化型酵母菌：氧化型酵母菌： 石油脱蜡石油脱蜡 废水（油脂、含酚、残糖废水）处理废水（油脂、含酚、残糖废水）处理 生产核酸、辅酶生产核酸、辅酶A、细胞色素、维生、细胞色素、维生 素素B2、有机酸、酶制剂、有机酸、酶制剂 获得单细胞蛋白、菌体饲料获得单细胞蛋白、菌体饲料 重金属监测重金属监测 霉菌霉菌丝状真菌丝状真菌 l形态与结构形态与结构 l繁殖方式繁殖方式 l培养特征培养特征 l代表属及应用代表属及应用 霉菌形态与结构霉菌形态与结构 l菌丝菌丝hyphae 菌丝体菌丝体mycelium
45、210 m l类型：类型： 无隔膜菌丝（单细胞、多核）无隔膜菌丝（单细胞、多核） 有隔膜菌丝（多细胞）有隔膜菌丝（多细胞） l分化：分化： 营养菌丝（菌索、菌核、匍匐菌丝、吸器、营养菌丝（菌索、菌核、匍匐菌丝、吸器、 菌环、菌网）菌环、菌网） 气生菌丝（繁殖菌丝，产孢子）气生菌丝（繁殖菌丝，产孢子） 霉菌繁殖方式霉菌繁殖方式 l无性孢子：无性孢子： 孢囊孢子分生孢子节（粉）孢子厚孢囊孢子分生孢子节（粉）孢子厚 垣孢子垣孢子 l有性孢子：有性孢子： 卵孢子接合孢子卵孢子接合孢子子囊孢子子囊孢子 l菌丝断片菌丝断片 分生孢子分生孢子 霉菌培养特征霉菌培养特征 大、疏松、大、疏松、 绒毛状、蛛网状、
46、絮状、绒毛状、蛛网状、絮状、 颜色、液面颜色、液面 代表属及应用代表属及应用 l毛霉毛霉Mucor l根霉根霉Rhizopus l曲霉曲霉Aspergillus l青霉青霉Penicillium 亚历山大弗莱明（公元1881-1955年），英国细菌学家。 是他首先发现青霉素。后英国病理学家弗劳雷、德国生物化 学家钱恩进一步研究改进，并成功的用于医治人的疾病，三 人共获诺贝尔生理或医学奖。青霉素的发现，使人类找到了 一种具有强大杀菌作用的药物，结束了传染病几乎无法治疗 的时代；从此出现了寻找抗菌素新药的高潮，人类进入了合 成新药的新时代。在美国学者麦克哈特所著的影响人类 历史进程的100名人排行
47、榜，弗莱明名列第45位。 1921年，患重感冒的弗莱明坚持工作，在一培养基中发现 溶菌现象，细究之下原来是鼻涕所致，由此发现了溶菌酶。 1928年，弗莱明将众多培养基未经清洗就摞在一起，放在 试验台阳光照不到的位置，就去休假了，回来之后其助手 普里斯来串门，弗莱明顺手拿起顶层的一个培养基准备给 他解释发现培养基边缘有一块因溶菌而显示白色，因此发 现青霉素，并于次年6月发表，最终获得诺贝尔奖 微型藻类微型藻类Algae l个体微小个体微小 l低等植物低等植物 l光合作用光合作用 l叶绿体、光合色素叶绿体、光合色素 l绿藻、硅藻、甲藻绿藻、硅藻、甲藻 原生动物原生动物 l鞭毛虫（活性污泥培养初期或
48、处理效果差时）鞭毛虫（活性污泥培养初期或处理效果差时） l变形虫（活性污泥培养中期）变形虫（活性污泥培养中期） l游泳型纤毛虫（多数出现在活性污泥培养中期游泳型纤毛虫（多数出现在活性污泥培养中期 或处理效果差时）或处理效果差时） l漫游虫（喜清洁水）漫游虫（喜清洁水） l草履虫、扭头虫（喜厌氧环境）草履虫、扭头虫（喜厌氧环境） l钟虫（喜寡污带、不良环境中逆行）钟虫（喜寡污带、不良环境中逆行） l吸管虫（喜中污带、多污带）吸管虫（喜中污带、多污带） l胞囊（不良环境中形成）胞囊（不良环境中形成） 微型后生动物微型后生动物 l轮虫（高溶解氧、寡污、偶蚕食活性污泥）轮虫（高溶解氧、寡污、偶蚕食活性
49、污泥） l线虫（缺氧时大量繁殖、污水净化程度差）线虫（缺氧时大量繁殖、污水净化程度差） l寡毛类动物（底泥污染较严重时）寡毛类动物（底泥污染较严重时） 3 Virus (真病毒真病毒) 至少含有核酸和蛋白质两种组至少含有核酸和蛋白质两种组 分分 非细胞微生物非细胞微生物 类病毒类病毒 只含具单独侵染性只含具单独侵染性RNA组分组分 亚病毒亚病毒 拟病毒拟病毒 只含无单独侵染性只含无单独侵染性RNA组分组分 朊病毒朊病毒 只含有蛋白质一种组分只含有蛋白质一种组分 病毒的形态、大小病毒的形态、大小 砖形、杆形、球状、蝌蚪形、丝状砖形、杆形、球状、蝌蚪形、丝状 10300nm通常通常100nm 病毒
50、的组成与结构病毒的组成与结构 （1）核酸内芯（核髓）核酸内芯（核髓）：DNA或或RNA （2）衣壳衣壳：由衣壳粒（蛋白质亚单位）组成：由衣壳粒（蛋白质亚单位）组成 核酸内芯核酸内芯 衣壳衣壳 “核衣壳核衣壳” 病毒病毒粒子粒子 （3）包膜（被膜）包膜（被膜）：脂肪、多糖：脂肪、多糖 病毒的感染（繁殖）过程病毒的感染（繁殖）过程 吸附吸附 侵入 复制与合成 装配 释放 病毒粒子的病毒粒子的释放释放 l毒性噬菌体毒性噬菌体 l温和噬菌体温和噬菌体 溶原性细菌溶原性细菌(lysogenic bacteria) 含原噬菌体含原噬菌体(prophage)的细菌的细菌 l遗传性遗传性 l自发或诱发活化裂解
