微生物学袁生第二章原核生物4

(1)芽孢特点①芽孢是休眠构造而不是繁殖构造②芽孢抗逆性极强③芽孢休眠能力极强 （2）芽孢的构造 （3）细菌芽孢形成过程 （4）芽孢耐热的分子机制（1）渗透调节皮层膨胀学说（2）吡啶二羧酸钙（DPA）学说 （5）伴孢晶体少数芽孢杆菌，例如苏云金芽孢杆菌在形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形或双锥形的碱溶性蛋白晶体－δ内毒素，称为伴孢晶体。伴孢晶体对200多种昆虫尤其是鳞翅目的幼虫有毒杀作用，因而产伴孢晶体的细菌可制成有利于环境保护的生物农药－细菌杀虫剂。 （6）细菌其它休眠构造-孢囊孢囊是固氮菌尤其是棕色固氮菌等少数细菌在缺乏营养的条件下，由营养细胞的外壁加厚、细胞失水而形成的一种抗干旱但不抗热的圆形休眠体，一个营养细胞仅形成一个孢囊，因此与芽孢一样只是休眠体。孢囊在适宜的外界条件下，可发芽和重新进行营养生长。 1.细菌的繁殖细菌一般为无性繁殖。多数繁殖方式：二分裂繁殖少数其它方式：三分裂：如绿色硫细菌复分裂：如小型弧状细菌芽殖：如芽生杆菌属三、细菌的繁殖与培养特征 杆菌二分裂格形暗网菌三分裂蛭弧菌复分裂 2.细菌的培养特征细菌的培养特征主要指细菌在固体、半固体和液体培养基中生长后所表现出的群体形态特征，不同的细菌有其固有的培养特征。 （1）细菌的固体培养特征菌落（colony）：是指在固体培养基上，由一个细菌或孢子生长、繁殖形成的肉眼可见的群体。菌落特征:湿润,较光滑，较透明，较粘稠，易挑起，质地均匀，菌落正反面及边缘与中央部位的颜色一致。生物学意义:微生物分类鉴定的指征之一。菌苔（bacteriallawn）：是指在固体培养基上由许多细菌或孢子生长、繁殖形成的肉眼可见、相互连成一片的大量菌落群体。 （2）细菌的半固体培养特征半固体培养基：含0.35-0.4%琼脂穿刺接种法：用途：观察细菌是否扩散生长，判断细菌运动性及是否含鞭毛。（3）细菌的液体培养特征多数呈浑浊状，少数形成沉淀、菌醭、菌膜等。 第二节原核微生物的多样性与分类 1.细菌分类特征与方法形态特征生理生化特征化学成分分析血清反应G+C碱基组成核酸分子杂交核酸测序和rRNA分析 细菌域：产液菌门(Aquificae)栖热袍菌门(Thomotogae)异常球菌－栖热菌门(Deinococcus-Thermus)绿屈挠菌门(Chloroflexi)蓝细菌门(Cyanobacteria)厚壁菌门(Firmicutes)放线菌门(Actinobacteria)变形杆菌门(Proteobacteria)硝化螺菌门(Nitrospirae)拟杆菌门(Bacteroides)绿菌门(Chlorobi)螺旋体门(Spirochaetes)衣原体门(Chlamydiae)浮霉状菌门(Planctomycetes)疣微菌门(Verrucomicrobia)2.细菌分类系统：Bergey’sManualofSystematicBacteriology,2nded.,2000 古生菌域：泉古生菌门（Crenarchaeota）广古生菌门（Euryarchaeota）初古生菌门（Korarchaeota）纳古生菌门（Nanoarchaeota） 细菌（Bacteria)深刻分支嗜热菌(Deep-branchingThermophiles)嗜热细菌，早期就与古生菌和真核细胞分支进化，许多基因来自古生菌转移。产液菌门(Aquificae)：超嗜热（70-95℃），氧化H2、H2S或硫代硫酸。产液菌目(Aquificales)：有外膜；单细胞有鞭毛，或以丝状生长。如产液菌属（Aquifex）。栖热袍菌门(Thomotogae):嗜热或超嗜热（55-100℃）。栖热袍菌目(Thomotogales):外膜有较大的周缘；厌氧；异养。如石袍菌属（Petrotoga）。异常球菌－栖热菌门(Deinococcus-Thermus)：肽聚糖含有鸟氨酸。生长温度差异很大。异常球菌目(Deinococcales):外膜厚，革兰氏阳性。不嗜热，但对离子辐射和干燥抗性极强。如Deinococcus。栖热菌目(Thermales)：丝状成簇排列的细胞，或单细胞。生长温度（70-75℃）。如水栖热孢菌（Thermusaquaticus）是DNATaq聚合酶的产生菌。绿屈挠菌门(Chloroflexi)：丝状绿色非硫细菌。绿屈挠菌目(Chloroflexales):丝状光合细菌，大多数在叶绿小体（chlorosomes)上含有光系统II。如Chloroflexusaurantiacus菌，嗜热，在温泉中形成菌垫（mat）。 蓝细菌(Cyanobacteria)放氧光合自养微生物，具有类囊体膜。蓝细菌门（Cyanobacteria):放氧光合自养微生物，具有类囊体膜,含叶绿素a,使用Rubisco固定CO2。常与其它生物共生。色球蓝细菌目（Chroococcales）：在两个分裂面形成平面菌落，非丝状聚合体。色球蓝细菌属（Chroococcus），单细胞、双细胞或四联细胞。在池塘沉积物中生长。Merismopedia,椭圆细胞构成的盘状菌落。聚球蓝细菌属（Synechococcus）,单细胞、双细胞。海洋生产者。念珠蓝细菌目（Nostocales）：丝链状，具有固氮异形孢。常与其它微生物、珊瑚或植物共生。鱼腥蓝细菌属（Anabaena）,水生，和redwaterfern(Azolla)共生一道生长。念珠蓝细菌属（Nostoc）,水生，独立生活；或与真菌共生，如地衣；或与Gunnera植物共生。颤蓝细菌目（Oscillatoriales）：丝链状，具有游动藻殖段（短链）。颤蓝细菌属（Oscillatoria）,水生或海洋生，独立生活，或作为海绵内共生生物。螺旋蓝细菌属（Spirulina）,水生，人工养殖作为保健食品。束毛蓝细菌属（Trichodesmium）,主要海洋生产者，过度生长形成“水花”。宽球蓝细菌目（Pleurocapsales）：单细胞，可聚集成聚合体，小孢子繁殖。如宽球蓝细属。（Pleurocapsa）,粘八叠球菌属（Myxosarcina）。原绿蓝细菌目（Prochlorales）：较小的单细胞，椭圆或球形，缺乏藻胆素，但含叶绿素b。原绿球菌属（Prochlorococcus）,最丰富的海洋生产者。独立生活的最小微生物细胞之一，基因组高度简化。原绿蓝细菌属（Prochloron）,热带海洋生产者，海鞘泄殖腔胞外共生微生物。 厚壁菌(Firmicutes)和放线菌(Actinobacteria)（革兰氏阳性菌）革兰氏阳性，肽聚糖多层，通过磷壁酸交联。好氧或兼性厌氧。厚壁菌门(Firmicutes):低GC,革兰氏阳性杆菌或球菌。芽孢杆菌目（Bacillales）:好氧或兼性厌氧。芽孢杆菌属（Bacillus）,产芽孢杆菌，兼性好氧，土生。如枯草芽孢杆菌，嗜热芽孢杆菌等。李斯特氏菌属（Listeria），不产芽孢杆菌。如致病菌L.monocytogenes。葡萄球菌属（Staphylococcus），不产芽孢球菌，六边形成簇。如金黄色葡萄球菌。梭菌目（Clostridiales）:厌氧杆菌梭菌属（Clostridium）,产芽孢。脱卤素杆菌属（Dehalobacter）,不产芽孢杆菌。使氯乙烯脱氯。阳光杆菌属（Heliobacterium）,产芽孢，光合异养，使用特殊的菌绿素g。瘤胃球菌属（Ruminococcus）,反刍动物消化道菌群。乳杆菌目（Lactobacillales）:兼性厌氧菌，发酵产生乳酸。肠球菌属（Entoococcus）,消化道球菌。乳杆菌属（Lactobacillus）,不产芽孢杆菌，L.acidophilus用作乳品发酵。乳球菌属（Lactococcus）,不产芽孢球菌，用作乳品发酵。链球菌属（Streptococcus）,不产芽孢球菌，细胞成链状排列。人类咽喉菌群，有的可致发炎。柔膜菌纲（Mollicutes）:缺乏细胞壁和S-层，原被认为革兰氏阴性菌，但16SrRNA分析表明，与梭菌具有亲缘关系。腐生、共生或寄生。支原体目（Mycoplasmatales):无细胞壁，形态变化，从球形至分支状，直径03-0.8mm，滤过性。支原体属（Mycoplasma），如生殖道支原体（M.genitalium)，原核生物中最小基因组之一。 放线菌门(Actinobacteria)：高GC,革兰氏阳性,适度耐盐。放线菌目（Actinomycetales)放线菌（Actinaomycetes）,丝状，产生气生菌丝和孢子。链霉菌属（Streptomyces),很多种产生不同的抗生素。富兰克氏菌属（Frankia）,许多种具有共生固氮功能。放线菌属（Actinomyces),A.israelii引起放线菌病。棒杆菌科（Corynebacteriaceae）,不规则杆状。Corynebacteriumdiphtheriae引起白喉。分支杆菌科（Mycobacteriaceae）,特别厚的细胞外膜，抗酸性染色。如结核分支杆菌（M.tuberculosis)引起结核病。微球菌科（Micrococcaceae）,非丝状土壤菌，大多专性好氧。节杆菌属（Arthrobacter）,杆状，以氧呼吸或卤代芳香化合物呼吸。微球菌属（Micrococcus）,好氧球菌，土壤生。双歧杆菌目（Bifidobacteriales):杆状，不产气发酵。常存在于哺乳婴儿消化道菌群中。丙酸杆菌目（Propionibacteria）:兼性厌氧杆菌，丙酸发酵。痤疮丙酸菌（Propionibacteriumacnes)引发痤疮。 变形杆菌(Proteobacteria)和硝化螺菌(Nitrospirae)（革兰氏阴性菌）革兰氏阴性，外膜含有脂多糖，代谢多样。变形杆菌门(Proteobacteria)：革兰氏阴性，形态多样，代谢多样。阿耳法变形杆菌纲(AlphaProteobacteria)：异养杆菌或螺旋菌，代谢多样。柄杆菌目（Caulobacterales）:水生寡养，具柄的月牙形细胞，发育成有鞭毛形态。硝化杆菌（Nitrobacter）:亚硝酸氧化无机化能营养。根瘤菌目（Rhizobiales）：植物共生菌，有些是动植病原菌。如根瘤菌(Rhizobium)和根癌杆菌（Agrobacterium)。红杆菌目（Rhodobacterales），红螺菌目（Rhodospirales）：光合异养菌，使用硫化物和有机底物。单细胞，有鞭毛。立克次氏体目（Richettsiales）：细胞内寄生。可能与线粒体起源有关。鞘氨醇单胞菌目（Sphingomonadales）：分解复杂有机化合物，在生物修复中有作用。贝塔变形杆菌纲(BetaProteobacteria)：光能营养，异养，无机化能营养。伯克霍尔德氏菌目（Burkholderiales）：土壤细菌和条件致病菌。嗜氢菌目（Hydrogenophilales）:无机化能自养。Thiobacillusferrooxidans氧化铁和硫。奈瑟氏球菌目（Neisseiales）:如人类性病淋病致病菌Neisseriagonorrhoeae亚硝化单胞菌目（Nitrosomenadales）：无机化能自养。Nitrosomonaseuropea可氧化氨。红环菌目（Rhodocyclales）：土壤异养菌和光合异养菌。Rhodocyclus属的种是紫色光合异养菌。 伽玛变形杆菌纲(GammaProteobacteria)：兼性厌氧，无机化能营养。气单胞菌目（Aeromonadales）:水生异养菌。着色菌目（Chromatiales）:无机化能营养。硫铁光合营养，亚硝酸光合营养。肠杆菌目（Enterobacterales)：兼性厌氧，在人类大肠内定居。如大肠杆菌（E.coli)。军团菌目（Legionellales）:水传播的胞内病原菌。海洋螺菌目（Oceanospirilles）:海洋异养菌，包括石油降解菌。假单胞菌目（Pseudomonadales）：杆状，一般好氧或硝酸盐呼吸，分解芳香化合物。硫发菌目（Thiotrichales）:无机营养和有机异养。Cycloclasticus分解多环芳香烃。弧菌目（Vibrionales）:海洋异养。如霍乱弧菌（Vibriocholerae)德耳塔变形杆菌纲(DeltaProteobacteria)：形态和代谢多样。蛭弧菌目（Bdellovibrionales）:细菌胞内寄生。大肠杆菌寄生的Bdellovibriobacteriovorus脱硫杆菌目（Desulfobacterales）:还原硫酸。如脱硫杆菌属（Desulfobacterspp.)。脱硫单胞菌目（Desulfuromonadales）:无机营养，还原或氧化硫和金属。粘球菌目（Myxococcales）:可形成子实体的滑动细菌。如Myxococcusspp.艾普西隆变形杆菌纲（EpsilonProteobacteria）：弯曲杆菌目（Campylobacterales）:一些螺旋形病原菌来自该目。弯曲杆菌属（Campylobacter),空肠弯曲菌（C.jejuni)可引发食物中毒，肠炎腹泻。螺旋杆菌属（Helicobacter），幽门螺旋杆菌（H.pylori）可引发胃炎。卵硫菌属（Thiovulum),能氧化硫化物，产生硫粒。硝化螺菌门(Nitrospirae)：亚硝酸氧化菌，专性好氧。硝化螺菌目（Nitrospirales):如硝化螺菌属（Nitrospira)和钩端螺菌属（Leptospirillum)。 拟杆菌门(Bacteroidetes)和绿菌门(Chlorobi)（革兰氏阴性菌）革兰氏阴性，专性厌氧，异养或绿硫光合营养。拟杆菌门(Bacteroidetes)：专性厌氧，异养，能利用多种碳源。拟杆菌目(Bacteroidales):专性厌氧,土壤和人类肠道菌群。黄杆菌目（Flavobacteriales):土壤和水体异养，条件致病菌。Flavobacteriumpsychrophilum侵染淡水鳟鱼。绿菌门(Chlorobi)：绿硫氧化光合营养菌。绿菌目(Chlorobales):进行H2S的厌氧光合作用，主要吸收红光和红外光谱。螺旋体门(Spirochetes)细长环绕的细胞，有外鞘包被，含有极性轴丝。螺旋体门(Spirochetes):常共生或病原菌。螺旋体目(Spirochaetales):水生，自由生活或病原菌。疏螺旋体属（Borrelia),博氏疏螺旋体（B.burgdorferi）引发淋巴疾病。螺旋体属（Spirochaeta),水生，自由生活。密螺旋体属（Treponema),苍白密螺旋体（T.pallidum）是性病梅毒病原菌。 衣原体门(Chlamydiae),浮霉状菌门(Planctomycete疣微菌门(Verrucomicrobia)不规则细胞形态，有的缺乏肽聚糖，有的具有类似于真核细胞的亚细胞结构。衣原体门(Chlamydiae)：动物或原生生物胞内较少细胞壁的病原菌。衣原体目(Chlamydiales):较大的网状体细胞变成孢子样具侵染性的较小的原体。衣原体属（Chlamydia),沙眼衣原体（C.trachomatis)是沙眼病原体。嗜衣原体属（Chlamydophila)，肺炎嗜衣原体（C.pneumoniae)引发肺炎。浮霉状菌门(Planctomycetes)：细胞核具有类似真核细胞核膜的双层膜，以及胞内亚单位膜分隔。浮霉状菌目(Planctomycetales)：水生或海洋生。细胞形态可变。浮霉状菌属(Planctomyces),一些种具有旋转运动鞭毛，另一些种具有柄，相互附着形成星状聚集体。疣微菌门(Verrucomicrobia)：柄状附器除含肽聚糖外，还含肌动蛋白丝。水生寡养。突柄杆菌属（Prosthecobacter),每个细胞都有个极性细胞突起，称作突柄。疣微菌属（Verrucomicrobia），细胞具有多个突起，故名疣。 古生菌（Archaea)泉古生菌门(Crenarchaeota)温度：极端嗜热和嗜冷，及嗜温；代谢：氧化硫、氢或氨，好氧或厌氧异养；细胞膜：膜脂含Crenarchaeol四醚,具S层包被膜。热变形菌纲（Thermoprotei）：在温泉和海洋火山口处的许多嗜热菌，也包括嗜温和嗜冷菌。暖球形菌目（Caldisphaerales）:生长在温泉的嗜热嗜酸菌。餐古菌目（Cenarchaeales）：海绵共生菌，生长在10℃。脱硫球菌目（Desulfurococcales):使用有机电子供体厌氧还原硫。具有糖蛋白S-层的不规则细胞。无细胞壁。亚硝化侏儒菌目（Nitrosopumilales）：海洋生，氧化氨。硫化叶菌目(Sulfolobales)：好氧，嗜酸，最适生长温度70-80℃，氧化H2S为H2SO4。热变形菌目（Thermoproteales):专性厌氧，生长温度70-97℃，有机营养和无机营养。